1、百年现代科技成果简介,湖南一师张平柯,前言,从20世纪初到现在是科学技术发展突飞猛进的时代，在这110年中人类所取得的科技成就和创造的物质财富超过了以往任何一个时代。这110年的科技成就是推动经济和社会持续发展的决定性因素，改变了并将继续改变世界的面貌。其中有一些为科技界公认的重大 成就，将在人类历史上永远闪耀着夺目的光辉。,一、20世纪初科学革命两大成就,在 19世纪的重大理论成果和三大发现（X射线、放射性、电子）的基础上，诞生的相对论和量子力 学，是现、当代科学发展的先导和基础。,1、相对论,1905年， 26岁的爱因斯坦创立了狭义相对论， 1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论。相对论深
2、刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系。它成为现代物理 学的基础理论之一。在理论上为原子能的应用开辟了道路。,2、量子力学,1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。 20年代末量子力学的建立，是继1905年1915年相对论建立后对经典物理学的又一次革命性突破，它成功 地揭示了微观物质世界的基本规律，加速了原子物理学和固态物理学的发展，为核物理学和粒子物理学准备了理论基础。因此 ，量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论，迄今仍具有强大的生命力。,20世纪中后期5大科学成就,20世纪 30年代以来出现的5大科学成就使人类的视野进一步拓展到更为宇观和
3、微观的领域，使人类的认识能力得到了巨大的提高，成为人类文明进步的巨大推动力。它们是： 1、物质的基本结构 ； 2、宇宙大爆炸理论 ； 3、DNA分子双螺旋模型 4、大地板块构造学说 5、信息论、控制论、系统论,1、物质的基本结构,直到19世纪末，人们都认为物质的共同基元是原子。19 11年，卢瑟福发现原子内部有一个核；1913年，玻尔指出放射性变化发生在原子核内部，于是核物理学应运而生。 1932年，查德威克发现了中子。从此，人们认识到各种原子都是由电子、质子和中子组成的，于是把这三种粒子 和光子称为基本粒子。,夸克模型,基本粒子并不“基本”。1964年，美国科学家盖尔曼提出了关于强子结 构的
4、夸克模型。强子是粒子分类系统的一个概念，质子、中子都 属于强子这一类。自然界一共有36种夸克，它们和轻子（如电子、 子、子及其相应的中微子）、规范粒子（如光子、三个中间玻色子、八个传递强相互作用的胶子）一起组成了大千世界。 基本粒子结构的“夸克模型” 使40年代 末诞生了一门新的独立学科基本粒子物理学（又称高能物理学）至今方兴未艾，成果累累。,2、现代宇宙学与大爆炸理论,（1）牛顿宇宙学及其困难 宇宙是什么？它从何而来？这是一个永恒的问题。 追溯宇宙起源的这个念头是不可抗拒的。 自从16至17世纪开始出现现代科学以来，物理学家和天文学家曾一次又一次地回到宇宙起源问题。 牛顿提出了无限宇宙的理论
5、 在牛顿的宇宙中，时间、空间都是无限的。 空间的无限性会带来许多问题。 例如引力坍缩问题 1820年德国的奥尔伯斯提出的夜黑佯谬问题。,（2）爱因斯坦的静态有限无界宇宙,1917年爱因斯坦提出的静态有限无界宇宙有两个特点： 有限无界：源于广义相对论关于有物质存在时空就必然弯曲。 静态：源于他当时的一种信念。为此他在他的引力方程中人为地引入一个宇宙常数。,动态宇宙理论的提出,1917年荷兰天文学家德西特从广义相对论出发得出一个膨胀宇宙的模型。 1920年英国的天文学家爱丁顿也提出膨胀宇宙的模型。 1922年苏联的物理学家弗里德曼从理论上证明了宇宙要么膨胀要么收缩，绝对不可能是静态的。 1927年
6、比利时天文学家勒梅特再次独立得出膨胀模型。 这些理论一开始并没有受到重视。,哈勃定律的发现,1912年美国天文学家斯莱弗发现了河外星系的红移现象。比如室女座星云的速度高达1000千米/秒。 1929年美国的哈勃发现哈勃定律：星系的红移量与它们离开地球的距离成正比。 哈勃的宇宙图象：,哈勃的发现带来的震撼,人们开始对德西特、爱丁顿、弗里德曼、勒梅特的工作表示出巨大的兴趣，对人类智慧和认识能力表示惊叹。 爱因斯坦为之欢呼，同时对自己引入宇宙常数的做法表示遗憾。,年龄困难与稳恒态宇宙模型,按当时的哈勃定律计算，宇宙年龄应该在20亿年左右。 用放射线同位素测定地球年龄应该在50亿年左右。 爱因斯坦的态
7、度变化 稳恒态宇宙模型的提出与被否定。天体空间分布的不均匀否定了稳恒态宇宙模型（空间上看得越远，时间上就看得越古老）,哈勃常数的订正与年龄问题的解决,1948年美国建成5米口径的大型天文望远镜，通过精确的观察进一步证实了哈勃定律，并惊奇地发现，哈勃给出的常数只有实际的十分之一，按新的哈勃常数重新计算宇宙年龄，应该是200亿年。 年龄问题解决以后，支持膨胀理论的科学家坚定了信心，开始了对早其宇宙的密集状态的深入研究。,大爆炸模型的提出,1948年俄裔美籍物理学家伽莫夫通过严密的理论计算，提出了热大爆炸的宇宙模型。 这一模型被大多数科学家所接受并被称为标准宇宙模型。,大爆炸模型,（1）早期宇宙的状
8、态：无限致密的宇宙没有时间、空间、也不能用物理规律来描绘。 （2）大爆炸后百分之一秒，温度高达1000亿摄氏度，只有处于热平衡状态的由电子、正电子、光子、中微子、质子、中子 （质子和中子只占十亿分之一）等基本粒子混合而成的宇宙汤。 （3）一秒钟后温度下降到100亿摄氏度，此时开始了正反粒子的湮没，由于宇宙不断膨胀，温度迅速下降。,（4）大爆炸后13.8秒，宇宙温度下降到30亿摄氏度。这时质子和中子已可形成像氘、氦那样稳定的原子核。化学元素从这时候开始形成。 （5） 35分钟后，宇宙温度进一步下降到3亿摄氏度，核形成停止了。氦核和自由质子的质量之比大致保持在0.220.28这一范围内。由于温度还
9、很高，质子仍不能和电子结合起来形成中性原子。 （6）大爆炸发生后30万年 ，中性原子才开始形成，这时的温度已降到3 000摄氏度，化学结合作用已足以将绝大部分自由电子束缚在中性原子中到这一阶段，宇宙的主要成份是气态物质 。同时光子不再被自由电子散射或与别的物质发生相互作用，从此宇宙变得透明。,（7）随着温度的进一步降低，宇宙间的气态物质慢慢地凝聚成密度较高的气体云，又过了几十亿年，中性原子在引力作用下逐渐凝聚为原星系，原星系聚在一起形成等级式结构的星系集团。与此同时，原星系本身又分裂形成千千万万的恒星。恒星的光和热是靠燃烧自己的核燃料提供的。其后果是合成碳、氧、硅、铁这些早期宇宙条件下不能产生
10、的重元素。 （8）在恒星生命即将结束时，它将通过爆发形式抛出富含重元素的气体和尘粒，这些气体尘粒又构成新一代恒星的原料。在某些恒星周围，冷的气尘会坍缩成一个旋转的薄盘。这些尘粒通过相互吸引、碰撞、粘合，最后形成从小行星到大行星的形形色色天体。以上过程的结果就是今天我们看到的宇宙。,宇宙微波背景辐射对大爆炸模型的支持,1964年彭齐亚斯和威尔逊探测到一种来自太空的微波信号 。 正在研究伽莫夫理论的天体物理学家迪克、皮伯斯等通过推算发现如果大爆炸理论成立，早期的宇宙应该会留下一个背景辐射。 彭齐亚斯和威尔逊获悉迪克、皮伯斯的研究后马上与他们联系，认为他们发现的很可能就是宇宙背景辐射。， 检验方案：
11、如果宇宙微波背景辐射来自宇宙大爆炸的剩余辐射，那么它应当具有热平衡物体辐射的特征，也就是说这种辐射的强度随波长的分布应当符合黑体谱曲线。,迪克、皮伯斯与彭齐亚斯和威尔逊通力合作，通过进一步探测发现，在5毫米到05毫米的整个波段上，宇宙背景辐射强度随波长的分布完全符合由理论推算出来的温度为2.7K（习惯上称为3K）时的黑体谱曲线。伽莫早在1948年根据大爆炸模型所预言的宇宙背景辐射终于被证实。彭齐亚斯和威尔逊撰写了一篇只有600字的论文：在4080兆赫处天线附加温度的测量，宣布了他们的成果。由于宇宙背景辐射为大爆炸宇宙学理论提供了有力的证据，所以微波背景辐射的发现成为60年代世界天文学的“四大发
12、现”之一。1978年，彭齐阿斯和威尔逊因此而荣获了诺贝尔物理学奖 。,我的情诗说给过去、现在、你和我的故事,还记得吗 150亿年前 我们降生于 一次空前的爆炸 这是个开天辟地的时刻啊 从此历史翻开了第一页 无情的自然法则 吞噬着我们的同胞 他们的生命化成光和热 诠释着 创世的 悲怆和辉煌 而你我肩负着特殊的使命 被幸运地留下 从此我们以最原始单纯的形式 走上了时空的舞台 书写着亘古的故事 演绎着永恒的精彩,还记得吗 我们孤独的奔跑了几十万年 才开始构筑自己的家 那些幸存的 孤独而弱小的电子 与我们一起 组成了幸福和谐的家庭 然后 我们又以分子的身份 飘忽在稀薄的太空 遥遥相望 互致祝福 还记得
13、吗 在恒星形成的时候 你曾问我 为什么我们不曾相约 却来到同一个太阳 100亿年后 太阳分家的时候 我们相互吸引着 守着同一个希望 终于幸福地 相会在地球上,集中了无数的偶然 躲过了所有的劫难 我们得天独厚的家园啊 这是我们的诺亚方舟 有机物形成了 蛋白质形成了 核酸形成了 奠定了生命的基础 于是 藻类、苔癣、变形虫 铁杉、银杏、恐龙 先期来到了这个精彩的世界上 前进 前进 为我们 尝尽了生命的艰辛 开辟了进化的道路,然后 我们的祖先 也勇敢地 与虎豹 一起来了 带着我们的基因 带着我们的梦想 埃及、巴比仑、印度、中国 唐、宋、元、明、清 希腊、罗马、中世纪 科学、哲学、宗教、文学、艺术、战争
14、与和平 为你我 创造了共同的财富 积淀着相同的文明,后来 我坠入生命之河 先于你 坠入生命之河 不同的世界 从此 隔开了你我。 在读懂生命以后 在认识自己以后 我苏醒过来 褪尽了初生的懵懂 于是我 热爱着 和你一样的热爱 厌恶着 和你一样的厌恶 幸福着 和你一样的幸福 痛苦着 和你一样的痛苦,于是我 感到了失落 感到了孤独 我的心开始 呼唤一种共同的声音 我的睡梦里 慢慢的出现了 你朦胧的形象 我多想找到你啊 我要用穷150亿年才成就的 语言和情感 向你讲述 150亿年的故事 向你倾诉 重逢的欢乐 离别的痛楚,于是我 在春天的花从里 在夏天的树荫下 在秋天的果实中 在冬天的火堆旁 找寻着你的感
15、觉 呼吸着你的芬芳 现在我找到了你 在我看到你后 在我读过你后 在我熟悉过你的熟悉 喜欢过你的喜欢后 我感到了思想的振颤 那是生命之音的共鸣啊 我惊喜 我找到了你 哈里路亚 在生命还没有褪尽光彩的时候 在希望还没有老得直不起腰的时候 在我还能牙不漏风地讲故事的时候 我找到了你,3、DNA分子双螺旋模型,1953年4月25日，英国自然杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克里克合作研究的成果DNA 双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。1962年，沃森、克里克和维尔金斯三人共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。,4、大地板块构造学说,1912
16、年，魏格纳提出大陆漂移说，认为在地质历史上的古生代，全球只有一块巨大陆地，周围是一片大洋；中生代以来，这块古陆开始分裂、漂移，逐渐成为现在的几个大陆和无数岛屿，原来的大洋则分割成几个大洋和若干小海。 大陆漂移说经半个多世纪的发展，由地幔对流说（1928年）、海底扩张说（1961年）等阶段，到1968年勒比雄等提出了全球大地板块构造学说，建造了全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南极六大板块和若干小板块的结构模型，得到了越来越多的科学验证，特别是海洋地质学的有力支持。,5、信息论、控制论、系统论,1948年，申农通讯的数学理论、维纳控制论：关于动物和机器中控制和通信的科学、贝塔朗菲生命 问
17、题的出版，标志着交叉科学信息论、控制论、一般系统论的诞生；1957年，古德等系统工程学的出版为系统工程 论奠定了基础。60年代以来，又出现了新的交叉科学突变论、协同论和耗散结构理论。 交叉科学不仅沟通了为数众多的自然科学学科，而且在方法论上也沟通了自然科学与社会科学。它向人们提供了定量 、精确和最优的认识世界的方法，对人类社会产生了深刻的影响。,6大尖端技术成果,在科学的先导和生产的促进下，20世纪发展起来六大尖端技术：核技术、航天技术、信息技术、激光技术、生物技 术和纳米技术。同时在能源、自动化、海洋和环境等高新技术方面也有了长足进步。,1、核能与核技术,原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出
18、远大于机械能、化学能等产生的能量。核能的和平利用，为人类提供了一 个既安全又清洁、取之不尽而用之不竭的能源宝库。 1942年，美国建成了世界上第一座原子反应堆。 1945年第一颗原子弹爆炸成功。 1952年第一颗轻核聚变的氢弹爆炸成功。 1954年，苏联建成世界上第一座原子能发电站。 60年代以后，核电站进入实用阶段，发展至今已成为一种重要 能源，约占全球发电总量的15以上。,40年代放射性同位素开始大量生产。1947年比利发明了C14测定年代的方法，1951年开始使用Co60等放射性元素治疗癌症， 70年代以来计算机x射线断层扫描技术（CT）广泛应用于临床，80年代初发展到核磁共振扫描技术（
19、MRI）。 核技术还广泛应用于农业、医疗、材料、考古和环保等领域。,2、航天和空间技术,19031914年，齐奥尔科夫斯基提出以火箭为动力的航行理论，奠定了航天学的基础。1926年，戈达 德成功发射了世界上第一枚液体燃料的火箭。 1957年，苏联用洲际导弹的火箭装置发射了世界上第一颗人造地球卫星，“空间时代”从此开始。1969年， 美国“阿波罗”11号飞船登月，人类在月球上留下了第一个脚印。1971年，苏联建造空间站，人类首次在太空中有了活 动基地。1981年，美国发射航天飞机成功，从此人类可以自由进出太空。 自50年代后期起，人类开始对月球和太阳系各大行星，以及遥远的行星际空间进行探测，至今
20、已发射了100多颗 空间探测器。,登月考察的过程介绍,阿波罗登月计划,阿波罗登月计划“阿波罗”是古代希腊神话中的“太阳神”的名字。“太阳神”掌管诗歌音乐和医学，他和月亮女神阿尔特米斯是双胞胎，所以美国政府取“阿波罗”作为登月计划的名字。1960年7月29日，美国宇航局提出了在六十年代登上月球的“阿波罗”10年计划。,1961年5月25日肯尼迪总统正式批准了这项计划。于是工作就紧张的开始了。参加这项计划的主要公司前后达2万家，参加的大学有120所左右，参加这项工作的人员最多的一年（1966年）达42万人；1965年参加这项工作的宇宙工业和电子工业的科学家和工程师达4.3万人。“阿波罗”计划共耗资
21、250亿美元，其中支出最多的1966年达59.3亿美元。,“阿波罗”的主要部分是建造巨型火箭，名叫“土星5号”。登月部分的飞船（阿波罗飞船）安装在这个火箭的顶部。整个火箭高110米，相当于36层楼那么高。火箭直径10米。土星5号火箭在起飞时的重量大约为2893吨。火箭为三级串联式。,土星5号的第一级是负重最大的，它要有足够力量把整座火箭从发射台推举起并投到高空，所以它比其它任何一级火箭都大，它的高度约10米，采用液体氧和煤油混合的燃料，它的底部有5部发动机，在两分半钟内要把全部燃料都烧光（这些燃料可供300万辆汽车跑两分半钟），每部发动机发出约693吨的推力，五部共发出3464吨的推力，第一级
22、开始后，就把“土星-阿波罗”送到61公里的高空，并使其速度达到每秒2.73公里，然后第一级火箭脱落下来。,第二级火箭接着点火燃烧，它采用的燃料是液体氢，用液体氧助燃。这一节的底部也有五部发动机，每部可发出108吨的推力。当燃料燃烧完后，可把“土星-阿波罗”送到185公里的高空，并使它具有每秒6.84公里的速度，这时它的燃料烧完也自动脱落。第三级火箭在第二节脱落的同时点燃，它仍然用液体氢作燃料，液体氧助燃。这节只有一部发动机，发动2分多钟后，将飞船加速到每秒7.78公里，并把飞船推入轨道。在飞往月球的航程中，发动机又发动了约5分钟，使飞船达到每秒约10.82公里的速度，将宇航员从低轨道送到前往月
23、球的路上。,阿波罗13号历险计,阿波罗计划6次登月成功，他们是阿波罗11、12、14、15、16、17。但阿波罗13号却书写了一部震惊世界的历险计。 1970.04.11-17宇航员洛弗尔、海斯、斯威加特起飞后56小时，服务舱氧气箱爆炸，只能终止登月，被迫依靠登月舱的动力、水、空气绕过月球后返回地球。飞行时间142小时54分。,美国的“徘徊者”3-5号月球探测器,“勘测者”月球探测器。,美国发射的月球轨道器,“阿波罗”11号的登月舱。,“阿波罗”11号宇航员阿尔德林迈出登月舱。,“阿波罗”11号宇航员阿尔德林在月球表面。,“阿波罗”15号的月球车。,环绕月球飞行的“月球勘探者”探测器。,美国的
24、“水手”1号，1962年7月发射，目的地是金星。,“水手”2号金星探测器，1962年8月发射。,1967年发射的金星探测器“水手”5号。,1973年发射的“水手”10号探测器。,1989年发射的“麦哲伦”号金星探测器。,“火星观察者”探测器。,火星“探路者”携带的六轮小车机器人,“火星全球探勘者”探测器。,“火星极地着陆者”探测器。,“火星气候观测者”探测器。,环绕火星飞行的“2001火星奥德赛”探测器。,欧洲空间局计划发射的“火星快车”的轨道器。,“火星快车”的着陆器。,美国的“先驱者”探测器,先驱者号探测器是美国发射的行星和行星际探测器系列之一， 1958年10月到1978年8月发射，共1
25、3个。用来探测地球与月球之间的空间， 金星、木星、土星等行星及其行星际空间。“先驱者10号”太空探测器于1972年发射,是人类向太阳系以外送去的第一个人造物体 2003年与地面失去联系。,美国“旅行者”号探测器,1977年8月20日和9月5日， 美国先后发射了旅行者2号和1号探测器，这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务。,在航天飞机中组装的“伽利略”号木星探测器,“伽利略”号释放的探测器进入木星大气。,“伽利略”号环绕木星飞行,“卡西尼”号土星探测飞船。,“卡西尼”号与土卫上的冰悬崖。,“卡西尼”号与一个有冰火山的土卫。,“卡西尼”号释放的惠更斯探测器进入土卫六
26、大气。,“惠更斯”依靠降落伞降落在土卫六。,对小行星进行考察的“深空1号”。,着陆在彗星表面的“深空4”号。,“星尘”号探测器。,国际空间站建成后的外观。,等待发射的“发现”号航天飞机,飞行中的“神舟”1号飞船。,中国自主研制并发射的首个月球探测器“嫦娥一号”,日本隼【sn】鸟号小行星探测器漫游7年顺利返回地球,3、信息技术,信息技术是20世纪发展最快的技术领域。它对人类社会、经济、政治、文化等产生了全方位的巨大而深远的影响 。 1906年，三极电子管的发明使远程无线电通信成为可能。1947年，第一只晶体管的诞生为电子电路集成化和 数字化提供了重要的基础。 1945年电子计算机问世。已经经历了
27、4代： 第一代（电子管，40年代中至50年代末） 第二代（晶体管，50年代末至60年代中） 第三代（集成电路，60年代中至70年代初） 第四代（大规模和超大规模集成电路，70年代初开始）等发展阶段。,80年代开始对新一代的智能计算机、光学计算机和量子计算机的探索已取得初步成果。随着大规模集成电路的出现，计算机向巨型化和微型化两极发展。如今，巨型机的运算速度已达平均每秒一千万亿次以上， 而计算机互联网络则在几亿网民的学习、研究、交流、贸易甚至娱乐等方面创造了崭新的工作和生活方式。,4、激光技术,1917年，爱因斯坦在研究光辐射的过程中，提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。1958年，
28、贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。 1960年美国人梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器。 1963年半导体激光器 1964年气体激光器,1965年，第一台可产生大功率激光的器件二氧化碳激光器诞生 1967年，第一台射线激光器研制成功。1977年，自由电子激光器问世。1997年，美国麻省理工学院的研究人员研制出第一台原子激光器。,5、生物技术,基因重组技术（又称基因工程）是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展的现代生物技术的最前沿领域。 60年代末至70年代初，阿尔伯和史密斯发现细胞中有两种“工具酶”，能对DNA进行“剪切”和“连接”。 内森斯则使用工具酶首次实现了
29、DNA切割和组合。 DNA的重组能创造性地利用生物资源，实现人类改造生物的遗传特征、产生人类所需要的生物类型的意愿。 80年代以来，已获得上百种转基因动植物，对农业发展具有重要意义。转基因药物的研制和生产则将为人类的健康带来新的福音。,除基因工程外，生物技术（即生物工程）还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等领域。 1978年首例试管婴儿路易斯诞生。1996年克隆羊多莉的出现都是细胞工程的杰作。 加酶洗衣粉和嫩肉粉等则是酶工程的产品。 现代发酵工业始于青霉素的生产，现已大规模 利用发酵工程生产抗生素等。 至于根据需要对天然蛋白质的基因进行 改造，生产出新的、自然界原本不存在的优质蛋白质
30、，更是日益受到重视，被誉为第二代基因工程。,世界首个人造生命细胞诞生,5月20日，美国私立科研机构克雷格文特尔研究所的一个科学家小组在美国科学杂志上宣告世界上首例人造生命诞生。这个被命名为“辛西娅”(意为“ 人造儿”)的人造细胞，是一种由人工合成的基因组所控制的单细胞生物，是地球上第一个由人类制造的能够自我复制的新物种。用文特尔的话说，“这是第一个人造细胞”，“地球上第一个父母是电脑，却可以进行自我复制的物种”。生命进化用了几十亿年时间，现在的设计和合成则把生命进化的时间大大缩短了。这是生命科学史上一个里程碑，它将对人类社会产生重大影响。,6、纳米技术简介,（1）纳米（nm）： 一种长度单位，
31、一纳米等于十亿分之一米，10-9米。大约是三、四个原子的宽度。（2）纳米技术： 是用单个原子、分子制造物质的技术。纳米技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材科学、纳米机械学等。纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技。,（3）纳米材料与纳米粒子： 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常
32、的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。,纳米技术应用热点评述：,著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在60年代就预言，如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，物体就能得到大量的异乎寻常的特性。他所说的材料就是现在的纳米材料。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。 纳米材料从根本上改变了材料的结构，为克服材
33、料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。其应用主要体现在以下七方面：,（1）在陶瓷领域的应用,随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。,（2）在微电子学上的应用,纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破，纳米电子学将成为下世纪信息时代的核心。,（3）在生物工程上的应用,虽然分子计算机目
34、前只是处于理想阶段，但科学家已经考虑应用几种生物分子制造计算机的组件，其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性，并且，其奇特的光学循环特性可用于储存信息，从而起到代替当今计算机信息处理和信息存储的作用，它将使单位体积物质的储存和信息处理能力提高上百万倍。,（4）在光电领域的应用,纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高10倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。最近，麻省理工学院的研究人员把被
35、激发的钡原子一个一个地送入激光器中，每个原子发射一个有用的光子，其效率之高，令人惊讶。,（5）在化工领域的应用,将纳米TiO2粉体按一定比例加入到化妆品中，则可以有效地遮蔽紫外线。将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作用。利用纳米微粒构成的海绵体状的轻烧结体，可用于气体同位素、混合稀有气体及有机化合物等的分离和浓缩。纳米微粒还可用作导电涂料，用作印刷油墨，制作固体润滑剂等。 研究人员还发现，可以利用纳米碳管其独特的孔状结构，大的比表面（每克纳米碳管的表面积高达几百平方米）、较高的机械强度做成纳米反应器，该反应器能够使化学反应局限于一个很小的范围内进行。,（6）在医学上的应用,
36、科研人员已经成功利用纳米微粒进行了细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。另外，利用纳米颗粒作为载体的病毒诱导物已经取得了突破性进展，现在已用于临床动物实验，估计不久的将来即可服务于人类。 研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息。科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗。,（7）在分子组装方面的应用,如何合成具有特定尺寸，并且粒度均匀分布无团聚的纳米材料，一直是科研工作者努力解决的问题。目前，纳米技术深入到了对单原子的操纵，通过利用软化学与主客体模板化学，超分子化学相结合的技术，正在成为组装与剪裁，实现分子手术的主要手段。 纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其重要性毋庸质疑，许多发达国家都投入了大量资金进行研究，正如钱学森院士所预言的那样：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。“,结语,20世纪科技发展带给21世纪的遗产将包括科学的全球化、社会化，社会的科学化，科学的交叉性、复杂性和综合性，科学、技术与社会的密切结合并相互作用，科学技术促进世界和平和人与自然的协调发展等等。有了这些基础，人类可以满怀信心地去迎接全球化知识经济的新时代！,谢谢大家,再见！,
