201*年文職公務員 考核總結(jié)

201*年公務員工作個人總結(jié)

201*年是我人生旅途中的重要一程，期間在領(lǐng)導的培養(yǎng)幫助、同志們的關(guān)心支持下我不斷成長，提高自己，較好地完成了自己的本職工作和領(lǐng)導交辦的其它工作。現(xiàn)將我這一年來的工作學習情況總結(jié)如下：

一、注重理論學習，不斷提高自身素質(zhì)和工作能力。今年，我自覺加強政治理論學習，提高黨性修養(yǎng)。進一步提高了自己的理論水平與政治素質(zhì)，積極向黨組織靠攏，認真學習黨章，爭取早日加入中國共產(chǎn)黨，更好地為人民服務。思想上不斷完善，政治上不斷求強，業(yè)務上不斷求精，使自身綜合素質(zhì)不斷提高，更好地適應日益艱巨的工作任務需要。在業(yè)務學習方面，我虛心向身邊的同事請教，通過多看多聽多想多問多做，努力提高自己的工作能力。在認真學習單位進行的培訓之余進行自學，不斷提高自己的素質(zhì)。通過努力，我取得了法學的第二學士學位。

二、踏實肯干，努力完成好各項業(yè)務工作

在***工作的一年中，通過領(lǐng)導和同事們的耐心指導，我在熟悉的基礎(chǔ)上已經(jīng)能完成科室的各項日常工作。來到***局后，我深刻地認識到****工作的重要性，自覺學習了******************法律法規(guī)政策，了解********的各項行業(yè)標準，不斷積累業(yè)務知識，努力熟悉*****工作。我還自學了公文處理的課程，使我了解了公文寫作的要求和內(nèi)涵，具備了公文處理能力，為我更好的投入工作打下了良好基礎(chǔ)。我虛心向身邊的同事請教，通過多看多聽多想多問多做，努力使自己在盡短的時間內(nèi)熟悉工作環(huán)境和內(nèi)容。我始終堅持以認真、負責、一絲不茍為工作宗旨，積極完成好局領(lǐng)導交辦的各項任務，努力做到不辜負領(lǐng)導信任，不愧對同志給予的支持。

一年來，我在學習和工作中逐步成長、成熟，但我清楚自身還有很多不足，比如創(chuàng)新意識不足等。今后的工作中將自覺加強學習，更好的提高自己的理論水平和業(yè)務能力，在點滴實踐中完善提高自己，繼續(xù)提高自身政治修養(yǎng)，努力使自己成為一名優(yōu)秀的國家公務員。

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第9章科學技術(shù)1科學技術(shù)基本概念1.1科學

1.1.1科學的含義與分類

（1）含義：科學：運用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)的規(guī)律的知識體系。科學是獲取知識的過程，而非知識本身�？茖W是一種不斷升華的思維學術(shù)，也就是說任何以結(jié)論形式出現(xiàn)的學術(shù)都不屬于科學�？茖W是指由權(quán)威人、組織和機構(gòu)經(jīng)過實踐、論證所得出的具有普遍性、必然性的數(shù)據(jù)，并通過一系列技術(shù)完善、確認、推薦、宣傳、傳授和捍衛(wèi)的一種廣泛領(lǐng)域的思維學術(shù)。亦指人類為了論證自然現(xiàn)象、文藝學術(shù)、宏觀發(fā)展而造就的一個具有廣泛領(lǐng)域的綜合性學術(shù)名詞。需要注意地是，科學是可以代表某種經(jīng)權(quán)威人、組織和機構(gòu)確認的文藝學術(shù)而存在，并非代替某種知識領(lǐng)域而獨立存在的。我們可以肯定科學中存在非常多的錯誤，甚至不排除某個科學分類的整體都是完全錯誤的，人類不斷糾正前人在科學結(jié)論中的錯誤，是人類文明進步的巨大動力。

（2）分類

按研究對象的不同可分為自然科學、社會科學和思維科學，以及總結(jié)和貫穿于三個領(lǐng)域的哲學和數(shù)學。按與實踐的不同聯(lián)系可分為理論科學、技術(shù)科學、應用科學等。

按人類對自然規(guī)律利用的直接程度，科學可分為自然科學和實驗科學兩類。按是否適合用于人類目標來看，科學又可分為廣義科學、窄義科學兩類。1.1.2科學的本質(zhì)

籠統(tǒng)地說，科學即反映人們對自然、社會、思維等的客觀規(guī)律的分科的知識體系。1.1.3科學精神及特點

（1）科學精神：科學精神是人們在長期的科學實踐活動中形成的共同信念、價值標準和行為規(guī)范的總稱�？茖W精神就是指由科學性質(zhì)所決定并貫穿于科學活動之中的基本的精神狀態(tài)和思維方式，是體現(xiàn)在科學知識中的思想或理念。它一方面約束科學家的行為，是科學家在科學領(lǐng)域內(nèi)取得成功的保證；另一方面，又逐漸地滲入大眾的意識深層。理性精神、實證精神、求實精神、可重復和可檢驗、求真精神、探索精神、創(chuàng)新改革精神、虛心接受科學遺產(chǎn)的精神、嚴格精確的分析精神、協(xié)作精神、民主精神、開放精神、功利精神、實踐精神、批評精神。

（2）特點

科學精神有諸多特點。這些特點往往“一分為二”，具有某種張力性質(zhì)，如隱含性與顯在性、普適性與地域性、可變性與穩(wěn)定性、習得性與難獲性。

1.1.4科學方法及特點

科學方法是指：人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應用研究、開發(fā)推廣等科學活動過程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡單地說，科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。

科學方法是人類所有認識方法中比較高級、比較復雜的一種方法。它具有以下特點：(1)鮮明的主體性，科學方法體現(xiàn)了科學認識主體的主動性、認識主體的創(chuàng)造性以及具有明顯的目的性；(2)充分的合乎規(guī)律性，是以合乎理論規(guī)律為主體的科學知識程序化；(3)高度的保真性，是以觀察和實驗以及他們與數(shù)學方法的有機結(jié)合對研究對象進行量的考察，保證所獲得的實驗事實的客觀性和可靠性。

1.2技術(shù)1.2.1技術(shù)的含義

技術(shù)是指制造一種產(chǎn)品的系列指示所采用的一種工藝，或提供一項服務，不論這種知識是否反映在一項發(fā)明、一項外形設(shè)計、一項實用型或者一種植物的新品種，或者反映在技術(shù)情況或技術(shù)中，或者反應在專家為設(shè)計、安裝、開辦、維修、管理一個工商企業(yè)而提供的服務或協(xié)助等方面�！边@是至今為止國際上給技術(shù)所下的最為全面和完整的定義。實際上知識產(chǎn)權(quán)組織把世界上所有能帶來經(jīng)濟效益的科學知識都定義為技術(shù)。

1.2.2技術(shù)創(chuàng)新的定義和本質(zhì)（1）定義

技術(shù)創(chuàng)新，指生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，包括開發(fā)新技術(shù)，或者將已有的技術(shù)進行應用創(chuàng)新�？茖W是技術(shù)之源，技術(shù)是產(chǎn)業(yè)之源，技術(shù)創(chuàng)新建立在科學道理的發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)之上，而產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新主要建立在技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)之上。

（2）本質(zhì)

技術(shù)創(chuàng)新的本質(zhì)是科學技術(shù)與經(jīng)濟活動的有效結(jié)合，即以技術(shù)活動為手段促進經(jīng)濟高質(zhì)量增長，以滿足不斷變化的市場需求。

1.3科學技術(shù)與社會1.3.1科學技術(shù)的社會作用（1）積極作用

科學技術(shù)是現(xiàn)今經(jīng)濟和社會發(fā)展的主要推動力量�？萍几锩鼘ι�產(chǎn)方式產(chǎn)生了深刻影響。a科技發(fā)展促進勞動資料的變革。b科學技術(shù)促進勞動對象的變革。

c科學技術(shù)的發(fā)展促進勞動者科學文化素質(zhì)的提高。

科技革命對人們的生活方式產(chǎn)生了巨大的影響。由于科技革命推動了生產(chǎn)力的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活條件、精神生活條件大大改善。

科技革命帶來了思維方式的變革�？茖W技術(shù)滲透到經(jīng)濟、軍事、政治等方面。a是經(jīng)濟發(fā)展的原動力。b是軍事上的戰(zhàn)斗力。c是政治上的影響力。(2)消極作用

科學技術(shù)是一柄“雙刃劍”，它既通過促進經(jīng)濟和社會發(fā)展以造福人類，也在一定條件下產(chǎn)生了負面效應，給人類的生存和發(fā)展帶來了消極后果。

科技發(fā)展使武器裝備越來越先進，卻在兩次世界大戰(zhàn)中給我們帶來了巨大的損失。霸權(quán)主義者利用現(xiàn)代科技武器入侵他國，造成大量生命財產(chǎn)的損失。

計算機的發(fā)明便利了我們信息的交流，卻也使得無數(shù)青少年陷入非法網(wǎng)絡(luò)的泥沼無法自拔。農(nóng)業(yè)中濫用農(nóng)藥、化肥導致土壤板結(jié)。

科學技術(shù)的發(fā)展促進了經(jīng)濟的發(fā)展，卻帶來了危及地球生命和人類社會的“全球問題”。

科學技術(shù)始終是一種在歷史上起推動作用的、進步的、革命力量�？茖W技術(shù)的社會功能,主要表現(xiàn)在提高人類的認知能力、推動經(jīng)濟發(fā)展、促進社會變革和協(xié)調(diào)人與自然界的關(guān)系等方面。

科學技術(shù)的認知功能

科學技術(shù)對人類戰(zhàn)勝迷信、愚昧，提高認識能力，對文化教育的發(fā)展，對改變?nèi)说木�神和道德面貌，都能起到促進作用，這些就是科學技術(shù)認知功能的體現(xiàn)。

科學技術(shù)的生產(chǎn)力功能科學技術(shù)的社會變革功能科學技術(shù)的生態(tài)調(diào)節(jié)功能1.3.2科學技術(shù)發(fā)展的社會條件

科學技術(shù)的發(fā)展是在由各類社會活動和各種社會關(guān)系構(gòu)成的社會大系統(tǒng)內(nèi)進行的。因此，在研究科學技術(shù)對社會發(fā)展的推動作用的同時，也應當研究對科學技術(shù)的發(fā)展起重要作用的各種社會條件。這些條件可以概括為三方面。

社會生產(chǎn)決定科學技術(shù)的發(fā)展

第一生產(chǎn)實踐為科學技術(shù)提供研究課題和認識材料，同時科學技術(shù)成果的真理性和實用性也必須通過生產(chǎn)實踐來檢驗。因此，社會生產(chǎn)是科學技術(shù)最根本的認識基礎(chǔ)。第二，從一定意義上說，儀器設(shè)備和各種物質(zhì)技術(shù)手段，標志著科學技術(shù)發(fā)展的水平，決定著科學技術(shù)發(fā)展的狀況。而科學實驗所需的這些物質(zhì)技術(shù)手段是通過社會生產(chǎn)活動創(chuàng)造出來，是由工業(yè)生產(chǎn)所提供的。因此，社會生產(chǎn)是科學技術(shù)最重要的物質(zhì)保證。第三，科學技術(shù)的研究經(jīng)費也要靠社會生產(chǎn)提供。社會生產(chǎn)又是科學技術(shù)發(fā)展的資金來源。

社會制度制約科學技術(shù)的發(fā)展

科學技術(shù)存在于社會環(huán)境之中，同社會相互作用而向前發(fā)展，因此，科學技術(shù)必然受到社會制度的制約和影響。

社會思想文化影響科學技術(shù)的發(fā)展

社會思想文化主要是指哲學和宗教思想、倫理道德觀念以及文化教育等。這些社會因素對科學技術(shù)的發(fā)展往往起著相當重要的影響作用。2科學常識

2.1天文學和地球科學常識

2.1.1天文學和地球科學的歷史人物及貢獻

（1）祖沖之。祖沖之是我國南北朝時期杰出的數(shù)學家、天文學家。他的主要貢獻在數(shù)學、天文歷法和機械三方面。祖沖之在世界數(shù)學史上第一次將圓周率值計算到小數(shù)點后七位，即3.1415926到3.1415927之間。他提出約率22／7和密率355／113，這一密率值是世界上最早提出的，比歐洲早一千多年，所以有人主張叫它“祖率”也就是圓周率的祖先。他將自己的數(shù)學研究成果匯集成一部著作，名為《綴術(shù)》，唐朝國學曾經(jīng)將此書定為數(shù)學課本。他編制的《大明歷》，第一次將“歲差”引進歷法。提出在391年中設(shè)置144個閏月。推算出一回歸年的長度為365.24281481日，誤差只有50秒左右。

除此之外，祖沖之還定交點月日數(shù)為27.21223日（今測為27.21222日），交點月日數(shù)的精確測得使得準確的日月食預報成為可能；得出木星每84年超辰一次的結(jié)論，即定木星公轉(zhuǎn)周期為11.858年（今測為11.862年）；給出了更精確的五星會合周期，其中水星和木星的會合周期也接近現(xiàn)代的數(shù)值；提出了用圭表測量正午太陽影長以定冬至時刻的方法。

祖沖之不僅是我國歷史上杰出的科學家，而且在世界天文發(fā)展史上也有沖高的地位。為了紀念祖沖之對世界科學文化做出的偉大貢獻，紫金山天文臺將1964年發(fā)現(xiàn)的，國際永久編號為1888的小行星命名為“祖沖之星”。

（2）郭守敬。郭守敬是我國元朝杰出的天文學家、數(shù)學家。1276年郭守敬修訂新歷法，經(jīng)4年時間制訂出《授時歷》，通行360多年，是當時世界上最先進的一種歷法。

為了編歷，郭守敬創(chuàng)制和改進了簡儀、高表、候極儀、渾天象、仰儀、立運儀、景符、窺幾等十幾件天文儀器儀表；還在全國各地設(shè)立二十七個觀測站，進行了大規(guī)模的“四海測量”，測出的北極出地高度平均誤差只有0.35；新測二十八宿距度，平均誤差還不到5"；測定了黃赤交角新值，誤差僅1"多；取回歸年長度為365.2425日，與現(xiàn)今通行的公歷值完全一致。

郭守敬、王恂等同一位尼泊爾的建筑師阿你哥合作，在大都興建了一座新的天文臺，臺上就安置著郭守敬所創(chuàng)制的那些天文儀器。它是當時世界上設(shè)備最完善的天文臺之一。由于郭守敬的建議，元世祖派了14位天文家，到當時國內(nèi)26個地點（大都不算在內(nèi)），進行幾項重要的天文觀測。在其中的6個地點，特別測定了夏至日的表影長度和晝、夜的時間長度。這些觀測的結(jié)果，都為編制全國適用的歷法提供了科學的數(shù)據(jù)。這一次天文觀測的規(guī)模之大，在世界天文學史上也是少見的。

為紀念郭守敬的功績，人們將月球背面的一環(huán)形山命名為“郭守敬環(huán)形山”，將小行星201*命名為“郭守敬小行星”。

（3）托勒密。托勒密是古希臘杰出的天文學家、地理學家和光學家，他在天文學上做了很多開創(chuàng)性的工作，對天文學的發(fā)展做出了重大貢獻。

托勒密一生著述甚多，其中，《天文學大成》主要論述了他所創(chuàng)立的地心說，認為地球是宇宙的中心，且靜止不動，日、月、行星和恒星均圍繞地球運動。他是世界上第一個系統(tǒng)研究日月星辰的構(gòu)成和運動方式并作出成就的科學家。此書被尊為天文學的標準著作，直到16世紀哥白尼的日心說發(fā)表，地心說才被推翻。另一重要著作《地理學指南》主要論述地球的形狀、大小、經(jīng)緯度的測定，以及地圖的投影方法，是古希臘有關(guān)數(shù)理地理知識的總結(jié)。書中附有27幅世界地圖和26幅區(qū)域圖，后人稱之為托勒密地圖。他制造了供測量經(jīng)緯度用的類似中國渾天儀的儀器和角距儀；通過系統(tǒng)的天文觀測，編有包括1028顆恒星的位置表，測算出月球到地球的平均距離為29.5倍于地球直徑，這個數(shù)值在古代是相當精確的。對幾何學也有研究。還著有《光學》等。

托勒密的天文學著作經(jīng)阿拉伯學者之手而重為歐洲所知之后，又在歐洲保持了長時間的影響力，至少延續(xù)到16世紀。在討論托勒密的歷史功績及影響時，雖然有一些很容易使人誤入歧途的成見，但他在天文發(fā)展史上的貢獻是毋庸置疑的。

（4）哥白尼。哥白尼是波蘭著名天文學家，日心說的創(chuàng)立者，現(xiàn)代天文學的創(chuàng)始人。

哥白尼1473年出生于波蘭。40歲時，哥白尼提出了日心說，并經(jīng)過長年的觀察和計算完成他的偉大著作《天球運行論》。1533年，60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演，但直到他臨近古稀之年才終于決定將它出版。1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄來的一部他寫的書�！短烨蜻\行論》的第一卷是全書的精髓，先后論述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天體的運動是均勻永恒之圓運動或復合運動”。

哥白尼的“日心說”沉重地打擊了教會的宇宙觀，這是唯物主義和唯心主義斗爭的偉大勝利。因此使天文學從宗教神學的束縛下解放出來，自然科學從此獲得了新生，這在近代科學的發(fā)展上具有劃時代的意義。哥白尼是歐洲文藝復興時期的一位巨人。他用畢生的精力去研究天文學，為后世留下了寶貴的遺產(chǎn)。哥白尼遺骨于201*年5月22日在波蘭弗龍堡大教堂重新下葬。

（5）伽利略

伽利略是意大利物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅(qū)者被譽為“近代科學之父”。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測，以及支持哥白尼的日心說。

1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡（后被稱為伽利略望遠鏡），并用來觀測天體。他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學說找到了確鑿的證據(jù)，標志著哥白尼學說開始走向勝利。借助于望遠鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象、月球的周日和周月天平動，以及銀河是由無數(shù)恒星組成等等。這些發(fā)現(xiàn)開辟了天文學的新時代。

伽利略著有《星際使者》、《關(guān)于太陽黑子的書信》、《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》、《關(guān)于兩門新科學的談話和數(shù)學證明》和《試驗者》。

為了紀念伽利略的功績，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星。人們爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。今天，史蒂芬霍金說，“自然科學的誕生要歸功于伽利略，他這方面的功勞大概無人能及�！�

6、開普勒

開普勒是德國著名的天體物理學家、數(shù)學家、哲學家。他首先把力學的概念引進天文學，他還是現(xiàn)代光學的奠基人，制作了著名的開普勒望遠鏡。他發(fā)現(xiàn)了行星運動三大定律，為哥白尼創(chuàng)立的“太陽中心說”提供了最為有力的證據(jù)。他被后世譽為“天空的立法者”。

為紀念開普勒在天文學上的卓著功績，上述行星運動三大定律，被稱“開普勒定律”。它一經(jīng)確立，本輪系徹底垮臺，行星的復雜運動，立刻就失去全部神秘性。開普勒定律在天文學上有十分重大的意義：首先，開普勒定律在科學思想上表現(xiàn)出無比勇敢的創(chuàng)造精神。之前對天體遵循完美的均勻圓周運動這一觀念，從未有人敢懷疑，開普勒卻毅然否定了它，這是個非常大膽的創(chuàng)見。其次，開普勒定律徹底摧毀了托勒密的本輪系，把哥白尼體系從本輪的桎梏下解放出來，為它帶來充分的完整和嚴謹。第三，開普勒定律使人們對行星運動的認識得到明晰概念。

開普勒所處的年代正值歐洲從封建主義社會向資本主義社會轉(zhuǎn)變的時期。在科學與神權(quán)的斗爭中，開普勒堅定地站在了科學的一邊，用自己孱弱的身體、艱苦的勞動和偉大的發(fā)現(xiàn)來挑戰(zhàn)封建傳統(tǒng)觀念，推動了唯物主義世界觀的發(fā)展，使人類科學向前跨進了一大步。馬克思高度評價了開普勒的品格，稱他是自己所喜愛的英雄。

7、牛頓

牛頓是英國偉大的數(shù)學家、物理學家、天文學家。他在數(shù)學物理上的偉大成就毋庸置疑，就天文而言，他發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學，這對天文學的發(fā)展有著重大意義。

萬有引力的發(fā)現(xiàn)，是17世紀自然科學最偉大的成果之一。它把地面上的物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來。它第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律，使人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑。1846年海王星的發(fā)現(xiàn)完美地證實了萬有引力定律的正確性，海王星因此也被譽為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。

雖然隨著物理學的發(fā)展，經(jīng)典力學的局限性暴露出來，但不可否認的是，它簡潔完美地解決了宏觀低速物體的運動，且對于一般的天體的運動也做出了正確的描述。

牛頓是個十分謙虛的人，從不自高自大。曾經(jīng)有人問牛頓：“你獲得成功的秘訣是什么？”牛頓回答說：“假如我有一點微小成就的話，沒有其它秘訣，唯有勤奮而已�！边@種謙虛的品質(zhì)值得每一個科學工作者學習。

8、哈勃

美國天文學家哈勃是研究現(xiàn)代宇宙理論最著名的人物之一，是河外天文學的奠基人。他發(fā)現(xiàn)了銀河系外星系存在及宇宙不斷膨脹，是銀河外天文學的奠基人和提供宇宙膨脹實例證據(jù)的第一人。

哈勃對20世紀天文學做出許多貢獻，被尊為一代宗師。其中最重大者有二：一是確認星系是與銀河系相當?shù)暮阈窍到y(tǒng)，開創(chuàng)了星系天文學，建立了大尺度宇宙的新概念；二是發(fā)現(xiàn)了星系的紅移-距離關(guān)系，促使現(xiàn)代宇宙學的誕生。

1929年他通過對已測得距離的20多個星系的統(tǒng)計分析，更進一步發(fā)現(xiàn)星系退行的速率與星系距離的比值是一常數(shù)。兩者間存在著線性關(guān)系。這一關(guān)系后被稱為哈勃定律。這個被稱為哈勃常數(shù)的速率就是星系的速度同距離的比值。

這一結(jié)論意義深遠，因為一直以來，天文學家都認為宇宙是靜止的。若認為紅移是星系視向運動的多普勒效應造成的，則紅移-距離關(guān)系表明，距離越遠的星系正以越來越快的速度遠離我們。運用廣義相對論，人們通常把哈勃定律解釋為宇宙膨脹的必然結(jié)果。哈勃定律的發(fā)現(xiàn)有力地推動了現(xiàn)代宇宙學的發(fā)展。

9、錢德拉塞卡

錢德拉塞卡是一位印度裔美國籍物理學家和天體物理學家。在恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論、恒星和行星大氣的輻射轉(zhuǎn)移理論、星系動力學、等離子體天體物理學、宇宙磁流體力學和相對論天體物理學等方面都有重要貢獻。1983年因在星體結(jié)構(gòu)和進化的研究而獲諾貝爾物理學獎。

錢德拉塞卡最知名的成就是錢德拉塞卡極限，他描述白矮星的質(zhì)量限制是1.44倍的太陽質(zhì)量，如果超過這個界線，恒星將塌縮成中子星、黑洞（在成為超新星之后）。但這一結(jié)論在一開始并不為物理學界所接受，當他在1935年皇家天文學會的會議上宣讀完自己的論文后，當時天體物理學界的權(quán)威愛丁頓走上講臺，他當眾把錢德拉塞卡的講稿撕成兩半，宣稱其理論全盤皆錯，原因是它得出了一個“非常古怪的結(jié)論”。

差不多30年后，這個后來被稱為“錢德拉塞卡極限”的發(fā)現(xiàn)得到了天體物理學界的公認。然后又過了20年，錢德拉塞卡獲得了諾貝爾獎。1983年，當他從瑞典國王手中接過諾貝爾獎章時，已是兩鬢斑白的垂垂老者。

錢德拉塞卡獲得諾貝爾獎的經(jīng)歷廣為流傳，這也激勵后來的科學工作者要敢于堅持己見、挑戰(zhàn)權(quán)威，科學就是在不斷地懷疑探索中前進的。

10、愛丁頓

愛丁頓是英國天文學家、物理學家、數(shù)學家，是第一個用英語宣講相對論的科學家，自然界密實物體的發(fā)光強度極限被命名為“愛丁頓極限”。

1905年愛丁頓到格林威治天文臺工作，分析小行星愛神星的視差，他發(fā)現(xiàn)了一種基于背景兩顆星星的位移進行統(tǒng)計的方法，因此于1907年獲得史密斯獎。愛丁頓還從理論上研究恒星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，提出恒星由向內(nèi)的重力和向外的光輻射壓力維持平衡，內(nèi)部是高溫的離子化狀態(tài)的氣體，相當于理想氣體。經(jīng)過他的數(shù)學模型計算，他解釋了造父變星的變化周期理論。

愛丁頓一生寫了大量科學專著及通俗讀物，對天文知識是普及做出重要貢獻。他的一些著作相當流行，其中《膨脹中的宇宙》一版再版。正是由于愛丁頓的介紹，愛國斯坦的廣義相對論才傳播到了講英語的國家之中。

2.1.2天文學和地球科學所涉及的重要自然現(xiàn)象

天體與天體之間的掩食現(xiàn)象，主要如“食”“掩”“凌”等現(xiàn)象。如：日食：日全食、日偏食及日環(huán)食月食：月全食及月偏食、半影月食

各類天體預報位置，如日、月、行星、行星衛(wèi)星、小行星位置。天體與地球、太陽的相對位置的更替；月球與地球相對位置：朔─上弦─望─下弦、月球過遠（近）地點；內(nèi)行星視運動：上合（外合）─東大距─留─內(nèi)合（下合）─留─西大距─上合（外合）；外行星（小行星）視運動：留─沖日─留─合日。

天體與天體之間視位置接近，如行星合月、雙（三或更多）星伴月、土星合鬼星團、五星連珠等等。彗星接近太陽、地球；流星群；變星光度極小、極大。

突發(fā)天象。突發(fā)而不能預計的天象如行星表面的異象（如火星沙塵暴、木星云帶變化、土星白斑）、火流星、新星、超新星、極光、黃道光、對日照甚至彗星撞木星、流星撞擊月面；近十年，銥衛(wèi)星等人造衛(wèi)星，太空站（或帶閃光，有可能接近或視覺上經(jīng)過天體表面）嚴格來說雖不是天文現(xiàn)象，但由于其出現(xiàn)和閃光的視位置和時刻可根據(jù)其軌道計算出，也是天文愛好者觀測的對象之一。

注意：日暈、月暈、彩虹等這些由大氣或相關(guān)大氣衍生的現(xiàn)象不算是天文現(xiàn)象。而1999年，有香港和中國內(nèi)地傳媒把黃昏看到的飛機以尾跡誤當作為異常明亮的彗星。

天文現(xiàn)象(日全食)。凌日：在地球上能看到的內(nèi)行星現(xiàn)象，例如水星凌日、金星凌日；合日：合日即天體視位置跟太陽為同一方向（以視黃經(jīng)相等定義），此時天體與太陽同升落，受太陽影響不能見到該天體；沖日：以地球為中心，行星運行到與太陽相反方向（嚴格定義為黃經(jīng)相差180度）時，此時日落后行星即東升，行星落至地平線時就是日出，故整晚可見該天體，若沖日的為行星或小行星時，也是行星最亮和最適合觀測的時候。

行星連珠：行星連珠為行星位置皆在大概的一個方向（一個較小夾角內(nèi)），亦有定義為以太陽為圓心，數(shù)顆行星夾角為一定最少的度數(shù)內(nèi)（如1982年的九星連珠）。行星連珠據(jù)坊間稱為引發(fā)引力不平衡而導致天災的原因，當然這是至現(xiàn)時為止還沒有科學根據(jù)的說法。

還有另一種說法：水金火木土這五顆能以肉眼看到行星有三顆（或以上）在一個時段內(nèi)（在兩三天至半個月內(nèi)）集中在清晨或黃昏出現(xiàn)在同一方位上。如201*年5月的五星連珠（黃昏后同在西方出現(xiàn)）

掩星：也叫做掩食現(xiàn)象，多為月掩恒星、行星掩恒星、小行星掩恒星、行星掩其衛(wèi)星等；罕見的有月掩行星、行星掩行星、彗星掩恒星等，日、月食也是掩星的一種。2.2現(xiàn)代物理學常識2.2.1原子核物理學

英文名稱：nuclearphysics，屬于物理學分支。研究原子核的結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律，獲得射線束并將其用于探測、分析的技術(shù)，以及研究同核能、核技術(shù)應用有關(guān)的物理問題。簡稱核物理。

起源。1896年，A.-H.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性，人類首次觀測到核變化，通常將它作為核物理學的開端。此后的40多年，主要從事放射性衰變規(guī)律和射線性質(zhì)的研究，并用射線對原子核作初步探討；還創(chuàng)建了一系列探測方法和測量儀器，一些基本設(shè)備如各種計數(shù)器、電離室等沿用至今。探測、記錄射線并測定其性質(zhì)，一直是核物理研究和核技術(shù)應用的一個中心環(huán)節(jié)。等等

原理。放射性衰變的研究證明了一種元素可以通過α衰變或β衰變而變成另一種元素，推翻了元素不可改變的觀點；還確立了衰變規(guī)律的統(tǒng)計性。統(tǒng)計性是微觀世界物質(zhì)運動的一個根本性質(zhì)，同經(jīng)典力學和電磁學所研究的宏觀世界物質(zhì)運動有原則上的α射線區(qū)別。衰變中發(fā)射的能量很大的射線，特別是α射線，為探索原子結(jié)構(gòu)提供了前所未有的武器。1911年，E.盧瑟福等用α射線轟擊各種原子，從射線偏折的分析確立了原子的核式結(jié)構(gòu)，并提出原子結(jié)構(gòu)的行星模型，為原子物理學奠定基礎(chǔ)；還首次提出原子核這個詞，不久便初步弄清了原子的殼層結(jié)構(gòu)和其電子的運動規(guī)律，建立和發(fā)展了闡明微觀世界物質(zhì)運動規(guī)律的量子力學。

2.2.2粒子物理學

粒子物理學，又稱高能物理學，它是研究比原子核更深層次的微觀世界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，和在很高能量下這些物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化及其產(chǎn)生原因和規(guī)律的物理學分支。

2.2.3熱力學三大定律

熱力學第一定律是能量守恒定律。熱力學第二定律有幾種表述方式：克勞修斯表述熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物；開爾文-普朗克表述不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量變?yōu)楣Γ�而不產(chǎn)生其他影響。熱力學第三定律通常表述為絕對零度時，所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零�；蛘呓^對零度（T=0K）不可達到。

2.2.4電磁理論

自人們發(fā)現(xiàn)電現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁感應現(xiàn)象以來，對電、磁和電磁感應現(xiàn)象進行了深入廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)了電磁之間的關(guān)系及其規(guī)律，形成了完整、系統(tǒng)的電磁理論。電磁理論促進了科學技術(shù)的發(fā)展，有力的推動了社會的進步。電磁理論認為：變化著的電場伴隨變化著的磁場，變化著的磁場也伴隨變化著的電場。

麥克斯韋電磁理論基礎(chǔ)的電學和磁學的經(jīng)驗定律包括：靜電學的庫侖定律，涉及磁性的定律，關(guān)于電流的磁性的安培定律，法拉第電磁感應定律。麥克斯韋把這四個定律予以綜合，導出麥克斯韋方程，該方程預言：變化的電磁場以波的形式向空間傳播.

麥克斯韋電磁場理論的核心思想是：變化的磁場可以激發(fā)渦旋電場，變化的電場可以激發(fā)渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯(lián)系、相互激發(fā)組成一個統(tǒng)一的電磁場。麥克斯韋進一步將電場和磁場的所有規(guī)律綜合起來，建立了完整的電磁場理論體系。這個電磁場理論體系的核心就是麥克斯韋方程組。

麥克斯韋方程組是由四個微分方程構(gòu)成：

（1）描述了電場的性質(zhì)。在一般情況下，電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發(fā)的感應電場，而感應電場是渦旋場，它的電位移線是閉合的，對封閉曲面的通量無貢獻。

（2）描述了磁場的性質(zhì)。磁場可以由傳導電流激發(fā)，也可以由變化電場的位移電流所激發(fā)，它們的磁場都是渦旋場，磁感應線都是閉合線，對封閉曲面的通量無貢獻。

（3）描述了變化的磁場激發(fā)電場的規(guī)律。（4）描述了變化的電場激發(fā)磁場的規(guī)律。

麥克斯韋方程都是用微積分表述的，涉及到的方程包括：

1.安培環(huán)路定理，就是磁場強度沿任意回路的環(huán)量等于環(huán)路所包圍電流的代數(shù)和。

2.法拉第電磁感應定律，即電磁場互相轉(zhuǎn)化，電場強度的旋度等于磁感應強度對時間的負偏導。

3.磁通連續(xù)性定理，即磁力線永遠是閉合的，磁場沒有標量的源，麥克斯韋表述是：對磁感應強度求散度為零。

4.高斯定理，穿過任意閉合面的電位移通量，等于該閉合面內(nèi)部的總電荷量。麥克斯韋：電位移的散度等于電荷密度。

2.2.5相對論

相對論是關(guān)于時空和引力的基本理論，主要由阿爾伯特愛因斯坦(AlbertEinstein)創(chuàng)立，依據(jù)研究的對象不同分為狹義相對論和廣義相對論。相對論和量子力學的提出給物理學帶來了革命性的變化，共同奠定了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)。相對論極大地改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“同時的相對性”、“四維時空”、“彎曲時空”等全新的概念。

狹義相對論：絕對時空觀。伽利略的相對性原理指出，在一切慣性系中，力學規(guī)律是相同的。經(jīng)典的時空觀指出，在不同的慣性系之間，時空坐標的變換遵循伽利略變換。

所謂時空觀，即是有關(guān)時間和空間的物理性質(zhì)的認識。伽利略變換是力學相對論原理的數(shù)學描述。它集中反映了經(jīng)典力學的絕對時空觀。

廣義相對論

相對論問世，人們看到的結(jié)論就是：四維彎曲時空，有限無邊宇宙，引力波，引力透鏡，大爆炸宇宙學說，以及二十一世紀的主旋律--黑洞等等。這一切來的都太突然，讓人們覺得相對論神秘莫測，因此在相對論問世頭幾年，一些人揚言"全世界只有十二個人懂相對論"。甚至有人說"全世界只有兩個半人懂相對論"。更有甚者將相對論與"通靈術(shù)"，"招魂術(shù)"之類相提并論。其實相對論并不神秘，它是最腳踏實地的理論，是經(jīng)歷了千百次實踐檢驗的真理，更不是高不可攀的。

相對論應用的幾何學并不是普通的歐幾里得幾何，而是黎曼幾何。相信很多人都知道非歐幾何，它分為羅氏幾何與黎氏幾何兩種。黎曼從更高的角度統(tǒng)一了三種幾何，稱為黎曼幾何。在非歐幾何里，有很多奇怪的結(jié)論。三角形內(nèi)角和不是180度，圓周率也不是3.14等等。因此在剛出臺時，倍受嘲諷，被認為是最無用的理論。直到在球面幾何中發(fā)現(xiàn)了它的應用才受到重視。

空間如果不存在物質(zhì)，時空是平直的，用歐氏幾何就足夠了。比如在狹義相對論中應用的，就是四維偽歐幾里得空間。加一個偽字是因為時間坐標前面還有個虛數(shù)單位i。當空間存在物質(zhì)時，物質(zhì)與時空相互作用，使時空發(fā)生了彎曲，這是就要用非歐幾何。而且不存在沒有物質(zhì)的空間，因為就算有你也永遠無法發(fā)現(xiàn)，因為當你看見它的同時，它就有了物質(zhì)，最起碼是光。

相對論預言了引力波的存在，發(fā)現(xiàn)了引力場與引力波都是以光速傳播的，否定了萬有引力定律的超距作用。當光線由恒星發(fā)出，遇到大質(zhì)量天體，光線會重新匯聚，也就是說，我們可以觀測到被天體擋住的恒星。一般情況下，看到的是個環(huán)，被稱為愛因斯坦環(huán)。愛因斯坦將場方程應用到宇宙時，發(fā)現(xiàn)宇宙不是穩(wěn)定的，它要么膨脹要么收縮。當時宇宙學認為，宇宙是無限的，靜止的，恒星也是無限的。于是他不惜修改場方程，加入了一個宇宙項，得到一個穩(wěn)定解，提出有限無邊宇宙模型。不久哈勃發(fā)現(xiàn)著名的哈勃定律，提出了宇宙膨脹學說。愛因斯坦為此后悔不已，放棄了宇宙項，稱這是他一生最大的錯誤。在以后的研究中，物理學家們驚奇的發(fā)現(xiàn)，宇宙何止是在膨脹，簡直是在爆炸。極早期的宇宙分布在極小的尺度內(nèi)，宇宙學家們需要研究粒子物理的內(nèi)容來提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理學家需要宇宙學家們的觀測結(jié)果和理論來豐富和發(fā)展粒子物理。這樣，物理學中研究最大和最小的兩個目前最活躍的分支：粒子物理學和宇宙學竟這樣相互結(jié)合起來。就像高中物理序言中說的那樣，如同一頭怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，雖然愛因斯坦的靜態(tài)宇宙被拋棄了，但它的有限無邊宇宙模型卻是宇宙未來三種可能的命運之一，而且是最有希望的。

黑洞與大爆炸雖然是相對論的預言，它們的內(nèi)容卻已經(jīng)超出了相對論的限制，與量子力學，熱力學結(jié)合的相當緊密。今后的理論有希望在這里找到突破口。

2.2.5量子力學

量子力學（QuantumMechanics)是研究微觀粒子的運動規(guī)律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的理論基礎(chǔ)。量子力學不僅是近代物理學的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學等有關(guān)學科和許多近代技術(shù)中也得到了廣泛的應用。

2.3生命科學常識2.3.1細胞

細胞并沒有統(tǒng)一的定義，近年來比較普遍的提法是：細胞是生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。已知除病毒之外的所有生物均由細胞所組成，但病毒生命活動也必須在細胞中才能體現(xiàn)。一般來說，細菌等絕大部分微生物以及原生動物由一個細胞組成，即單細胞生物；高等植物與高等動物則是多細胞生物。細胞可分為兩類：原核細胞、真核細胞。但也有人提出應分為三類，即把原屬于原核細胞的古核細胞獨立出來作為與之并列的一類。研究細胞的學科稱為細胞生物學。世界上現(xiàn)存最大的細胞為鴕鳥的卵子。

2.3.2蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)（protein）是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯(lián)系在一起的物質(zhì)。機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質(zhì)參與。蛋白質(zhì)占人體重量的16%~20%，即一個60kg重的成年人其體內(nèi)約有蛋白質(zhì)9.6~12kg。人體內(nèi)蛋白質(zhì)的種類很多，性質(zhì)、功能各異，但都是由20多種氨基酸按不同比例組合而成的，并在體內(nèi)不斷進行代謝與更新。

蛋白質(zhì)是一種復雜的有機化合物，舊稱“朊（ruǎn)”。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，氨基酸通過脫水縮合連成肽鏈。蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈組成的生物大分子，每一條多肽鏈有二十至數(shù)百個氨基酸殘基（-R）不等；各種氨基酸殘基按一定的順序排列。

必需氨基酸指的是人體自身不能合成或合成速度不能滿足人體需要，必須從食物中攝取的氨基酸。對成人來說，這類氨基酸有8種，包括賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、色氨酸、苯丙氨酸。對嬰兒來說，有9種，多一種組氨酸。

非必需氨基酸并不是說人體不需要這些氨基酸，而是說人體可以自身合成或由其它氨基酸轉(zhuǎn)化而得到，不一定非從食物直接攝取不可。這類氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酸（及其胺）、脯氨酸、精氨酸、組氨酸、酪氨酸、胱氨酸。

2.3.3核算

不同的核酸，其化學組成、核苷酸排列順序等不同。根據(jù)化學組成不同，核酸可分為核糖核酸，簡稱RNA和脫氧核糖核酸，簡稱DNA。DNA是儲存、復制和傳遞遺傳信息的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，RNA在蛋白質(zhì)合成過程中起著重要作用，其中轉(zhuǎn)運核糖核酸，簡稱tRNA，起著攜帶和轉(zhuǎn)移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，簡稱mRNA，是合成蛋白質(zhì)的模板；核糖體的核糖核酸，簡稱rRNA，是細胞合成蛋白質(zhì)的主要場所。

核酸大分子可分為兩類：脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在蛋白質(zhì)的復制和合成中起著儲存和傳遞遺傳信息的作用。核酸不僅是基本的遺傳物質(zhì)，而且在蛋白質(zhì)的生物合成上也占重要位置，因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現(xiàn)象中起決定性的作用。

2.3.4新陳代謝

新陳代謝是生物體內(nèi)全部有序化學變化的總稱，其中的化學變化一般都是在酶的催化作用下進行的。性質(zhì)上分成物質(zhì)代謝和能量代謝：

物質(zhì)代謝：是指生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)的交換和生物體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程。

可細分為：從外界攝取營養(yǎng)物質(zhì)并轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砦镔|(zhì)。（同化作用）；自身的部分物質(zhì)被氧化分解并排出代謝廢物。（異化作用）

能量代謝：是指生物體與外界環(huán)境之間能量的交換和生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)變過程�？杉毞譃椋簝Υ婺芰浚ㄍ�化作用）；釋放能量（異化作用）方向上：分成同化作用和異化作用：

同化作用：（又叫做合成代謝）是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量的變化過程。

異化作用：（又叫做分解代謝）是指生物體能夠把自身的一部分組成物質(zhì)加以分解，釋放出其中的能量，并且把分解的終產(chǎn)物排出體外的變化過程。

新陳代謝中的同化作用、異化作用、物質(zhì)代謝和能量代謝之間的關(guān)系，可以用右面的表解來概括。2.3.5基因

基因（遺傳因子）是遺傳的基本單元，是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列�；�因通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，使后代出現(xiàn)與親代相似的性狀。也通過突變改變這自身的締合特性，儲存著生命孕育、生長、凋亡過程的全部信息，通過復制、轉(zhuǎn)錄、表達，完成生命繁衍、細胞分裂和蛋白質(zhì)合成等重要生理過程。生物體的生、長、病、老、死等一切生命現(xiàn)象都與基因有關(guān)。它也是決定生命健康的內(nèi)在因素。因此，基因具有雙重屬性：物質(zhì)性（存在方式）和信息性（根本屬性）。

2.3.6遺傳和變異

生物的親代能產(chǎn)生與自己相似的后代的現(xiàn)象叫做遺傳。遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)是脫氧核糖核酸（DNA），親代將自己的遺傳物質(zhì)DNA傳遞給子代，

而且遺傳的性狀和物種保持相對的穩(wěn)定性。生命之所以能夠一代一代地延續(xù)的原因，主要是由于遺傳物質(zhì)在生物進程之中得以代代相承，從而使后代具有與前代相近的性狀。

只是，親代與子代之間、子代的個體之間，是絕對不會完全相同的，也就是說，總是或多或少地存在著差異，這種現(xiàn)象叫變異。遺傳是指親子間的相似性，變異是指親子間和子代個體間的差異。生物的遺傳和變異是通過生殖和發(fā)育而實現(xiàn)的。

辯證關(guān)系：遺傳和變異是對立的統(tǒng)一體，遺傳使物種得以延續(xù)，變異則使物種不斷進化。本章主要論述病毒的變異現(xiàn)象、變異機理以及研究變異的方法和誘變因素等，關(guān)于病毒的遺傳學理論請參閱有關(guān)的專業(yè)書籍。病毒的遺傳變異常常是“群體”，也就是無數(shù)病毒粒子的共同表現(xiàn)。而病毒成分，特別是病毒編碼的酶和蛋白質(zhì)，又常與細胞的正常酶類和蛋白質(zhì)混雜在一起。這顯然增加了病毒遺傳變異特性鑒定上的復雜性。

變異種類：變異主要是指基因突變、基因重組與染色體變異。其中基因突變是產(chǎn)生新生物基因的根本來源，也就是產(chǎn)生生物多樣性的根本來源。人類可以通過人工誘變的方法創(chuàng)造利用更多的生物資源，比如說輻射、激光、病毒、一些化學物質(zhì)（常用的是秋水仙素）都可以產(chǎn)生變異》。

2.3.7人類基因組計劃

人類基因組計劃(humangenomeproject,HGP)是由美國科學家于1985年率先提出，于1990年正式啟動的。美國、英國、法國、德國、日本和我國科學家共同參與了這一預算達30億美元的人類基因組計劃。按照這個計劃的設(shè)想，在201*年，要把人體內(nèi)約10萬個基因的密碼全部解開，同時繪制出人類基因的譜圖。換句話說，就是要揭開組成人體4萬個基因的30億個堿基對的秘密。人類基因組計劃與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學計劃。被譽為生命科學的“登月計劃”。

人類基因組計劃（英語：HumanGenomeProject,HGP）是一項規(guī)模宏大，跨國跨學科的科學探索工程。其宗旨在于測定組成人類染色體（指單倍體）中所包含的30億個堿基對組成的核苷酸序列，從而繪制人類基因組圖譜，并且辨識其載有的基因及其序列，達到破譯人類遺傳信息的最終目的�；�因組計劃是人類為了探索自身的奧秘所邁出的重要一步，是繼曼哈頓計劃和阿波羅登月計劃之后，人類科學史上的又一個偉大工程。截止到201*年，人類基因組計劃的測序工作已經(jīng)基本完成（92%）。其中，201*年人類基因組工作草圖的發(fā)表（由公共基金資助的國際人類基因組計劃和私人企業(yè)塞雷拉基因組公司各自獨立完成，并分別公開發(fā)表）被認為是人類基因組計劃成功的里程碑。

2.4環(huán)境科學常識2.4.1環(huán)境科學的概念

環(huán)境科學是一門研究環(huán)境的地理、物理、化學、生物四個部分的學科。它提供了綜合、定量，和跨學科的方法來研究環(huán)境系統(tǒng)。由于大多數(shù)環(huán)境問題涉及人類活動，因此經(jīng)濟、法律和社會科學知識往往也可用于環(huán)境科學研究。一門研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境演化規(guī)律之間相互作用關(guān)系，尋求人類社會與環(huán)境協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展途徑與方法的的科學。

2.4.2環(huán)境問題

環(huán)境問題，是指由于人類活動作用于周圍環(huán)境所引起的環(huán)境質(zhì)量變化，以及這種變化對人類的生產(chǎn)、生活和健康造成的影響。人類在改造自然環(huán)境和創(chuàng)建社會環(huán)境的過程中，自然環(huán)境仍以其固有的自然規(guī)律變化著。社會環(huán)境一方面受自然環(huán)境的制約，也以其固有的規(guī)律運動著。人類與環(huán)境不斷地相互影響和作用，產(chǎn)生環(huán)境問題。

環(huán)境問題多種多樣，歸納起來有兩大類：一類是自然演變和自然災害引起的原生環(huán)境問題，也叫第一環(huán)境問題。如地震、洪澇、干旱、臺風、崩塌、滑坡、泥石流等。一類是人類活動引起的次生環(huán)境問題，也叫第二環(huán)境問題。次生環(huán)境問題一般又分為環(huán)境污染和環(huán)境破壞兩大類。如亂砍濫伐引起的森林植被的破壞、過度放牧引起的草原退化、大面積開墾草原引起的沙漠化和土地沙化、工業(yè)生產(chǎn)造成大氣、水環(huán)境惡化等。[1]

重大問題世界環(huán)境問題

到目前為止已經(jīng)威脅人類生存并已被人類認識到的環(huán)境問題主要有：全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、淡水資源危機、能源短缺、森林資源銳減、土地荒漠化、物種加速滅絕、垃圾成災、有毒化學品污染等眾多方面。

（1）全球變暖：全球變暖是指全球氣溫升高。近100多年來，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷－暖－冷－暖兩次波動，總得看為上升趨勢。進入八十年代后，全球氣溫明顯上升。1981～1990年全球平均氣溫比100年前上升了0.48℃。導致全球變暖的主要原因是人類在近一個世紀以來大量使用礦物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多種溫室氣體。由于這些溫室氣體對來自太陽輻射的短波具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，也就是常說的溫室效應"，導致全球氣候變暖。全球變暖的后果，會使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應和居住環(huán)境。

(2）臭氧層破壞：在地球大氣層近地面約20～30公里的平流層里存在著一個臭氧層，其中臭氧含量占這一高度氣體總量的十萬分之一。臭氧含量雖然極微，卻具有強烈的吸收紫外線的功能，因此，它能擋住太陽紫外輻射對地球生物的傷害，保護地球上的一切生命。然而人類生產(chǎn)和生活所排放出的一些污染物，如冰箱空調(diào)等設(shè)備制冷劑的氟氯烴類化合物以及其它用途的氟溴烴類等化合物，它們受到紫外線的照射后可被激化，形成活性很強的原子與臭氧層的臭氧（O3）作用，使其變成氧分子（O2），這種作用連鎖般地發(fā)生，臭氧迅速耗減，使臭氧層遭到破壞。南極的臭氧層空洞，就是臭氧層破壞的一個最顯著的標志。到1994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達2400萬平方公里。南極上空的臭氧層是在20億年里形成的，可是在一個世紀里就被破壞了60%。北半球上空的臭氧層也比以往任何時候都薄，歐洲和北美上空的臭氧層平均減少了10～15%，西伯利亞上空甚至減少了35%。因此科學家警告說，地球上空臭氧層破壞的程度遠比一般人想象的要嚴重的多。

(3)酸雨：酸雨是由于空氣中二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）等酸性污染物引起的pH值小于5.6的酸性降水。受酸雨危害的地區(qū)，出現(xiàn)了土壤和湖泊酸化，植被和生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞，建筑材料、金屬結(jié)構(gòu)和文物被腐蝕等等一系列嚴重的環(huán)境問題。酸雨在五、六十年代最早出現(xiàn)于北歐及中歐，當時北歐的酸雨是歐洲中部工業(yè)酸性廢氣遷移所至，七十年代以來，許多工業(yè)化國家采取各種措施防治城市和工業(yè)的大氣污染，其中一個重要的措施是增加煙囪的高度，這一措施雖然有效地改變了排放地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量，但大氣污染物遠距離遷移的問題卻更加嚴重，污染物越過國界進入鄰國，甚至飄浮很遠的距離，形成了更廣泛的跨國酸雨。此外，全世界使用礦物燃料的量有增無減，也使得受酸雨危害的地區(qū)進一步擴大。全球受酸雨危害嚴重的有歐洲、北美及東亞地區(qū)。我國在八十年代，酸雨主要發(fā)生在西南地區(qū)，到九十年代中期，已發(fā)展到長江以南、青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)。

(4）淡水資源危機：地球表面雖然2/3被水覆蓋，但是97%為無法飲用的海水，只有不到3%是淡水，其中又有2%封存于極地冰川之中。在僅有的1%淡水中，25%為工業(yè)用水，70%為農(nóng)業(yè)用水，只有很少的一部分可供飲用和其它生活用途。然而，在這樣一個缺水的世界里，水卻被大量濫用、浪費和污染。加之，區(qū)域分布不均勻，致使世界上缺水現(xiàn)象十分普遍，全球淡水危機日趨嚴重。世界上100多個國家和地區(qū)缺水，其中28個國家被列為嚴重缺水的國家和地區(qū)。預測再過20～30年，嚴重缺水的國家和地區(qū)將達46～52個，缺水人口將達28～33億人。我國廣大的北方和沿海地區(qū)水資源嚴重不足，據(jù)統(tǒng)計我國北方缺水區(qū)總面積達58萬平方公里。全國500多座城市中，有300多座城市缺水，每年缺水量達58億立方米，這些缺水城市主要集中在華北、沿海和省會城市、工業(yè)型城市。世界上任何一種生物都離不開水，人們貼切地把水比喻為生命的源泉"。然而，隨著地球上人口的激增，生產(chǎn)迅速發(fā)展，水已經(jīng)變得比以往任何時候都要珍貴。一些河流和湖泊的枯竭，地下水的耗盡和濕地的消失，不僅給人類生存帶來嚴重威脅，而且許多生物也正隨著人類生產(chǎn)和生活造成的河流改道、濕地干化和生態(tài)環(huán)境惡化而滅絕。不少大河如美國的科羅拉多河、中國的黃河都已雄風不再，昔日"奔流到海不復回"的壯麗景象已成為歷史的記憶了。

(5）資源、能源短缺：當前，世界上資源和能源短缺問題已經(jīng)在大多數(shù)國家甚至全球范圍內(nèi)出現(xiàn)。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要是人類無計劃、不合理地大規(guī)模開采所至。本世紀九十年代初全世界消耗能源總數(shù)約100億噸標準煤，預測到201*年能源消耗量將翻一番。從石油、煤、水利和核能發(fā)展的情況來看，要滿足這種需求量是十分困難的。因此，在新能源（如太陽能、快中子反應堆電站、核聚變電站等）開發(fā)利用尚未取得較大突破之前，世界能源供應將日趨緊張。此外，其它不可再生性礦產(chǎn)資源的儲量也在日益減少，這些資源終究會被消耗殆盡。

(6）森林銳減：森林是人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要的組成部分。地球上曾經(jīng)有76億公頃的森林，到本世紀時下降為55億公頃，到1976年已經(jīng)減少到28億公頃。由于世界人口的增長，對耕地、牧場、木材的需求量日益增加，導致對森林的過度采伐和開墾，使森林受到前所未有的破壞。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年約有1200萬公頃的森林消失，其中占絕大多數(shù)是對全球生態(tài)平衡至關(guān)重要的熱帶雨林。對熱帶雨林的破壞主要發(fā)生在熱帶地區(qū)的發(fā)展中國家，尤以巴西的亞馬遜情況最為嚴重。亞馬遜森林居世界熱帶雨林之首，但是，到九十年代初期這一地區(qū)的森林覆蓋率比原來減少了11%，相當于70萬平方公里，平均每5秒鐘就有差不多有一個足球場大小的森林消失。此外，在亞太地區(qū)、非洲的熱帶雨林也在遭到破壞。

(7）土地荒漠化：簡單地說土地荒漠化就是指土地退化。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會對荒漠化的概念作了這樣的定義："荒漠化是由于氣候變化和人類不合理的經(jīng)濟活動等因素，使干旱、半干旱和具有干旱災害的半濕潤地區(qū)的土地發(fā)生了退化。1996年6月17日第二個世界防治荒漠化和干旱日，聯(lián)合國防治荒漠化公約秘書處發(fā)表公報指出：當前世界荒漠化現(xiàn)象仍在加劇。全球現(xiàn)有12億多人受到荒漠化的直接威脅，其中有1.35億人在短期內(nèi)有失去土地的危險�；哪�化已經(jīng)不再是一個單純的生態(tài)環(huán)境問題，而且演變?yōu)榻?jīng)濟問題和社會問題，它給人類帶來貧困和社會不穩(wěn)定。到1996年為止，全球荒漠化的土地已達到3600萬平方公里，占到整個地球陸地面積的1/4，相當于俄羅斯、加拿大、中國和美國國土面積的總和。全世界受荒漠化影響的國家有100多個，盡管各國人民都在進行著同荒漠化的抗爭，但荒漠化卻以每年5～7萬平方公里的速度擴大，相當于愛爾蘭的面積。到二十世紀末，全球?qū)�損失約1/3的耕地。在人類當今諸多的環(huán)境問題中，荒漠化是最為嚴重的災難之一。對于受荒漠化威脅的人們來說，荒漠化意味著他們將失去最基本的生存基礎(chǔ)--有生產(chǎn)能力的土地的消失。

(8）物種加速滅絕：物種就是指生物種類�，F(xiàn)今地球上生存著500～1000萬種生物。一般來說物種滅絕速度與物種生成的速度應是平衡的。但是，由于人類活動破壞了這種平衡，使物種滅絕速度加快，據(jù)《世界自然資源保護大綱》估計，每年有數(shù)千種動植物滅絕，到201*年地球上10～20%的動植物即50～100萬種動植物將消失。而且，滅絕速度越來越快。世界野生生物基金會發(fā)出警告：本世紀鳥類每年滅絕一種，在熱帶雨林，每天至少滅絕一個物種。物種滅絕將對整個地球的食物供給帶來威脅，對人類社會發(fā)展帶來的損失和影響是難以預料和挽回的。

(9）垃圾成災：全球每年產(chǎn)生垃圾近100億噸，而且處理垃圾的能力遠遠趕不上垃圾增加的速度，特別是一些發(fā)達國家，已處于垃圾危機之中。美國素有垃圾大國之稱，其生活垃圾主要靠表土掩埋。過去幾十年內(nèi)，美國已經(jīng)使用了一半以上可填埋垃圾的土地，30年后，剩余的這種土地也將全部用完。我國的垃圾排放量也相當可觀，在許多城市周圍，排滿了一座座垃圾山，除了占用大量土地外，還污染環(huán)境。危險垃圾，特別是有毒、有害垃圾的處理問題（包括運送、存放），因其造成的危害更為嚴重、產(chǎn)生的危害更為深遠，而成了當今世界各國面臨的一個十分棘手的環(huán)境問題。

(10）有毒化學品污染：市場上約有7～8萬種化學品。對人體健康和生態(tài)環(huán)境有危害的約有3.5萬種。其中有致癌、致畸、致突變作用的約500余種。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，如今每年又有1000～201*種新的化學品投入市場。由于化學品的廣泛使用，全球的大氣、水體、土壤乃至生物都受到了不同程度的污染、毒害，連南極的企鵝也未能幸免。自五十年代以來，涉及有毒有害化學品的污染事件日益增多，如果不采取有效防治措施，將對人類和動植物造成嚴重的危害。[1]

5環(huán)境污染

陸地污染：垃圾的清理成了各大城市的重要問題，每天千萬噸的垃圾中，好多是不能焚化或腐化的，如塑料、橡膠、玻璃等人類的第一號敵人。

海洋污染：主要是從油船與油井漏出來的原油，農(nóng)田用的殺蟲劑和化肥，工廠排出的污水，礦場流出的酸性溶液；它們使得大部分的海洋湖泊都受到污染，結(jié)果不但海洋生物受害，就是鳥類和人類也可能因吃了這些生物而中毒。并進入生物鏈

空氣污染：這是最為直接與嚴重的了，主要來自工廠、汽車、發(fā)電廠等等放出的一氧化碳和硫化氫等，每天都有人因接觸了這些污濁空氣而染上呼吸器官或視覺器官的疾病。我們?nèi)羧匀荒�視專家的警告，將來一定會落到無半寸凈土可住的地步。

水污染是指水體因某種物質(zhì)的介入，而導致其化學、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。

大氣污染是指空氣中污染物的濃度達到或超過了有害程度，導致破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類的正常生存和發(fā)展，對人和生物造成危害。

噪聲污染是指所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標準，并干擾他人正常工作、學習、生活的現(xiàn)象。

放射性污染是指由于人類活動造成物料、人體、場所、環(huán)境介質(zhì)表面或者內(nèi)部出現(xiàn)超過國家標準的放射性物質(zhì)或者射線。

2.4.3生物多樣性

生物多樣性是指在一定時間和一定地區(qū)所有生物（動物、植物、微生物）物種及其遺傳變異和生態(tài)系統(tǒng)的復雜性總稱。它包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次。

通常包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個組成部分。

遺傳多樣性。遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分。廣義的遺傳多樣性是指地球上生物所攜帶的各種遺傳信息的總和。這些遺傳信息儲存在生物個體的基因之中。因此，遺傳多樣性也就是生物的遺傳基因的多樣性。任何一個物種或一個生物個體都保存著大量的遺傳基因，因此，可被看作是一個基因庫（Genepool）。一個物種所包含的基因越豐富，它對環(huán)境的適應能力越強�；�因的多樣性是生命進化和物種分化的基礎(chǔ)。

狹義的遺傳多樣性主要是指生物種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同的種群之間以及同一種群內(nèi)的遺傳變異（世界資源研究所，1992）。此外，遺傳多樣性可以表現(xiàn)在多個層次上，如分子、細胞、個體等。在自然界中，對于絕大多數(shù)有性生殖的物種而言，種群內(nèi)的個體之間往往沒有完全一致的基因型，而種群就是由這些具有不同遺傳結(jié)構(gòu)的多個個體組成的。

在生物的長期演化過程中，遺傳物質(zhì)的改變（或突變）是產(chǎn)生遺傳多樣性的根本原因。遺傳物質(zhì)的突變主要有兩種類型，即染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的變化以及基因位點內(nèi)部核苷酸的變化。前者稱為染色體的畸變，后者稱為基因突變（或點突變）。此外，基因重組也可以導致生物產(chǎn)生遺傳變異。物種多樣性。這是生物多樣性的核心。物種（species）是生物分類的基本單位。對于什么是物種一直是分類學家和系統(tǒng)進化學家所討論的問題。邁爾(1953）認為：物種是能夠（或可能）相互配育的、擁有自然種群的類群，這些類群與其他類群存在著生殖隔離。中國學者陳世驤(1978）所下的定義為：物種是繁殖單元，由又連續(xù)又間斷的居群組成；物種是進化的單元，是生物系統(tǒng)線上的基本環(huán)節(jié)，是分類的基本單元。在分類學上，確定一個物種必須同時考慮形態(tài)的、地理的、遺傳學的特征。也就是說，作為一個物種必須同時具備如下條件：①具有相對穩(wěn)定的而一致的形態(tài)學特征，以便與其他物種相區(qū)別；②以種群的形式生活在一定的空間內(nèi)，占據(jù)著一定的地理分布區(qū)，并在該區(qū)域內(nèi)生存和繁衍后代；③每個物種具有特定的遺傳基因庫，同種的不同個體之間可以互相配對和繁殖后代，不同種的個體之間存在著生殖隔離，不能配育或即使雜交也不同產(chǎn)生有繁殖能力的后代。

物種多樣性是指地球上動物、植物、微生物等生物種類的豐富程度。物種多樣性包括兩個方面，其一是指一定區(qū)域內(nèi)的物種豐富程度，可稱為區(qū)域物種多樣性；其二是指生態(tài)學方面的物種分布的均勻程度，可稱為生態(tài)多樣性或群落物種多樣性（蔣志剛等，1997）。物種多樣性是衡量一定地區(qū)生物資源豐富程度的一個客觀指標。

在闡述一個國家或地區(qū)生物多樣性豐富程度時，最常用的指標是區(qū)域物種多樣性。區(qū)域物種多樣性的測量有以下三個指標：①物種總數(shù)，即特定區(qū)域內(nèi)所擁有的特定類群的物種數(shù)目；②物種密度，指單位面積內(nèi)的特定類群的物種數(shù)目；③特有種比例，指在一定區(qū)域內(nèi)某個特定類群特有種占該地區(qū)物種總數(shù)的比例。

生態(tài)系統(tǒng)多樣性。生態(tài)系統(tǒng)是各種生物與其周圍環(huán)境所構(gòu)成的自然綜合體。所有的物種都是生態(tài)系統(tǒng)的組成部分。在生態(tài)系統(tǒng)之中，不僅各個物種之間相互依賴，彼此制約，而且生物與其周圍的各種環(huán)境因子也是相互作用的。從結(jié)構(gòu)上看，生態(tài)系統(tǒng)主要由生產(chǎn)者、消費者、分解者所構(gòu)成。生態(tài)系統(tǒng)的功能是對地球上的各種化學元素進行循環(huán)和維持能量在各組分之間的正常流動。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性主要是指地球上生態(tài)系統(tǒng)組成、功能的多樣性以及各種生態(tài)過程的多樣性，包括生境的多樣性、生物群落和生態(tài)過程的多樣化等多個方面。其中，生境的多樣性是生態(tài)系統(tǒng)多樣性形成的基礎(chǔ)，生物群落的多樣化可以反映生態(tài)系統(tǒng)類型的多樣性。

近年來，有些學者還提出了景觀多樣性（landscapediversity），作為生物多樣性的第四個層次。景觀是一種大尺度的空間，是由一些相互作用的景觀要素組成的具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域。景觀要素是組成景觀的基本單元，相當于一個生態(tài)系統(tǒng)。景觀多樣性是指由不同類型的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的景觀在空間結(jié)構(gòu)、功能機制和時間動態(tài)方面的多樣化程度。遺傳傳多樣性是物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)（施立明等1993葛頌等1994），或者說遺傳多樣性是生物多樣性的內(nèi)在形式。物種多樣性是是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基本單位。因此，生態(tài)系統(tǒng)多樣性離不開物種的多樣性，也離不開不同物種所具有的遺傳多樣性。

2.4.4生態(tài)平衡

生態(tài)平衡（ecologicalequilibrium）是指在一定時間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)中的生物和環(huán)境之間、生物各個種群之間，通過能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞，使它們相互之間達到高度適應、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的狀態(tài)。也就是說當生態(tài)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，系統(tǒng)內(nèi)各組成成分之間保持一定的比例關(guān)系，能量、物質(zhì)的輸入與輸出在較長時間內(nèi)趨于相等，結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，在受到外來干擾時，能通過自我調(diào)節(jié)恢復到初始的穩(wěn)定狀態(tài)。在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物環(huán)境之間，在一定時間內(nèi)保持能量與物質(zhì)輸入、輸出動態(tài)的相對穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4.5可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展是一種注重長遠發(fā)展的經(jīng)濟增長模式，最初于1972年提出，指既滿足當代人的需求，又不損害后代人滿足其需求的能力，是科學發(fā)展觀的基本要求之一。

戰(zhàn)略的提出

世界未來學會主席、美國社會學家愛德華科尼什曾說過，就社會變革的角度而言，1800年1850年可稱為迅速變革的時期；從1950年開始，我們這個星球出現(xiàn)了一個徹底變革的時期；而70年代以來，變革的速度進一步加快，可稱作“痙攣性變革時期”。社會以及人的能力的迅速發(fā)展，確實使人類在控制自然方面取得了輝煌的成就：在宏觀領(lǐng)域，人類制造的宇宙探測器已經(jīng)飛出了太陽系，在微觀領(lǐng)域，我們已經(jīng)深入到原子核內(nèi)部的研究，并把成果應用于解決能源問題和武器制造上。人們堅信：只要我們堅持這樣發(fā)展下去，我們的生活就會越來越美好，我們的前途就會越來越光明。

但是，自本世紀六七十年代以來，人類對自己的這些進步卻產(chǎn)生了種種疑慮，人們越來越感到，西方近代工業(yè)文明的發(fā)展模式和道路是不可持續(xù)的。我們迫切地需要對我們過去走過的發(fā)展道路重新進行評價和反思。我們面對的不僅僅是經(jīng)濟問題，而是需要在價值觀、文化和文明的方式等方面進行更廣泛、更深刻地變革，尋求一種可持續(xù)發(fā)展的道路。這是我們的明智選擇。

人們之所以對自己的發(fā)展產(chǎn)生疑慮，主要是因為傳統(tǒng)的發(fā)展模式給我們?nèi)祟愒斐闪烁鞣N困境和危機，它們已開始危及人類的生存。（1）資源危機。工業(yè)文明依賴的主要是非再生資源（如金屬礦、煤、石油、天然氣等。據(jù)估計，地球上（已探明的）礦物資源儲量，長則還可使用一二百年，少則幾十年。水資源匱乏也已十分嚴重。地球上97.5%的水是咸水，只有2.5%的水是可直接利用的淡水。而且這些水的分布極不均勻。發(fā)展中國家大多是缺水國家。我國70%以上城市日缺水1000多萬噸，約有三億畝耕地遭受干旱威脅。由于常年使用地下水，造成水位每年下降2米。（2）土地沙化日益嚴重。“沙”字結(jié)構(gòu)即“少水”之意。水是生命存在的條件。人體70%由水構(gòu)成。沙漠即意味著死亡。由于森林被大量砍伐，草場遭到嚴重破壞，世界沙漠和沙漠化面積已達4700多萬平方公里，占陸地面積的30%，而且還在以每年600萬公頃的速度擴大著。（3）環(huán)境污染日益嚴重。環(huán)境污染包括大氣污染、水污染、噪音污染、固體污染、農(nóng)藥污染、核污染等等。由于工業(yè)化大量燃燒煤、石油，再加上森林大量減少，二氧化碳大量增加，因而造成了溫室效應。其后果就是氣候反常，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活。據(jù)統(tǒng)計，到201*年，可使地球溫度上升2.78.1C。由于氟利昂作為制冷劑的大量使用，使南極臭氧空洞不斷擴大。據(jù)估計，南極春天臭氧層比15年前已變薄50%。（4）物種滅絕和森林面積大量減少。由于熱帶雨林被大量砍伐和焚燒，每年減少4200英畝，按這個速度，到2030年將消失殆盡。據(jù)估計，地球表面最初有67億公頃森林，陸地60%的面積由森林覆蓋。到80年代已下降到26.4億公頃。由于叢林減少，使得地球上每天有50100種生物滅絕，其中大多數(shù)我們連名字都不知道。

當代發(fā)生的各種危機，都是人類自己造成的。傳統(tǒng)的西方工業(yè)文明的發(fā)展道路，是一種以摧毀人類的基本生存條件為代價獲得經(jīng)濟增長的道路。人類已走到十字路口，面臨著生存還是死亡的選擇。正是在這種背景下，人類選擇了可持續(xù)發(fā)展的道路。

1980年3月，聯(lián)合國大會首次使用了“可持續(xù)發(fā)展”概念。1987年，《世界環(huán)境與發(fā)展委員會》公布了題為《我們共同的未來》的報告。報告提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，標志著一種新發(fā)展觀的誕生。報告把可持續(xù)發(fā)展定義為“持續(xù)發(fā)展是在滿足當代人需要的同時，不損害人類后代滿足其自身需要的能力”。它明確提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提出保護環(huán)境的根本目的在于為了確保人類的持續(xù)存在和持續(xù)發(fā)展。這份文件1987年在聯(lián)合國第42屆大會通過。1992年6月，在巴西的里約熱內(nèi)盧召開了“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”，183個國家和70多個國際組織的代表出席了大會，其中有102位國家元首或政府首腦。大會通過了《21世紀議程》，闡述了可持續(xù)發(fā)展的40個領(lǐng)域的問題，提出了120個實施項目。這是可持續(xù)發(fā)展理論走向?qū)嵺`的一個轉(zhuǎn)折點。1993年，中國政府為落實聯(lián)合國大會決議，制定了《中國21世紀議程》指出“走可持續(xù)發(fā)展之路，是中國在未來和下世紀發(fā)展的自身需要和必然選擇”。1996年3月，我國八屆人大四次會議通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五”計劃和201*年遠景目標綱要》，明確把“實施可持續(xù)發(fā)展，推進社會主義事業(yè)全面發(fā)展”作為我們的戰(zhàn)略目標。

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目的，是要使社會具有可持續(xù)發(fā)展能力，使人類在地球上世世代代能夠生活下去。人與環(huán)境的和諧共存，是可持續(xù)發(fā)展的基本模式。自然系統(tǒng)是一個生命支持系統(tǒng)。如果它失去穩(wěn)定，一切生物（包括人類）都不能生存。自然資源的可持續(xù)利用，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本條件。因此，對資源的節(jié)約，就成為可持續(xù)發(fā)展的一個基本要求。它要求在生產(chǎn)和經(jīng)濟活動中對非再生資源的開發(fā)和使用要有節(jié)制，對可再生資源的開發(fā)速度也應保持在它的再生速率的限度以內(nèi)。應通過提高資源的利用效率來解決經(jīng)濟增長的問題。

2.4.6全球氣候變化

全球氣候變化（Climatechange）是指在全球范圍內(nèi)，氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計學意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時間（典型的為10年或更長）的氣候變動。氣候變化的原因可能是自然的內(nèi)部進程，或是外部強迫，或者是人為地持續(xù)對大氣組成成分和土地利用的改變。針對氣候變化的國際響應是隨著聯(lián)合國氣候變化框架條約（UNFCCC）的發(fā)展而逐漸成型的。1992年UNFCCC闡明了其行動框架，力求把溫室氣體的大氣濃度穩(wěn)定在某一水平，從而防止人類活動對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生“負面影響”。

全球問題。到目前為止，UNFCCC已經(jīng)收到來自185個國家的批準、接受、支持或添改文件，并成功地舉行了6次有各締約國參加的締約方大會。盡管各締約方還沒有就氣候變化問題綜合治理所采取的措施達成共識，但全球氣候變化會給人帶來難以估量的損失，氣候變化會使人類付出巨額代價的觀念已為世界所廣泛接受，并成為廣泛關(guān)注和研究的全球性環(huán)境問題。

3現(xiàn)代高新技術(shù)3.1生物工程技術(shù)3.1.1生物技術(shù)的概念

生物技術(shù)（biotechnology），是指人們以現(xiàn)代生命科學為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學的科學原理，采用先進的科學技術(shù)手段，按照預先的設(shè)計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的。生物技術(shù)是人們利用微生物、動植物體對物質(zhì)原料進行加工，以提供產(chǎn)品來為社會服務的技術(shù)。它主要包括發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。因此，生物技術(shù)是一門新興的，綜合性的學科。

3.1.2生物技術(shù)的基本內(nèi)容

有基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、微生物工程，生物反應器工程。3.1.3生物技術(shù)的應用

生物技術(shù)作為21世紀高新技術(shù)的核心，對人類解決面臨的食物、資源、健康、環(huán)境等重大問題將發(fā)揮越來越大的作用。大力發(fā)展生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)已成為世界各國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點。近10多年是世界生物技術(shù)迅速發(fā)展時期，無論在基礎(chǔ)研究方面還是在應用開發(fā)方面，都取得了令人矚目的成就，生物技術(shù)的研究成果越來越廣泛地應用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工食品、海洋開發(fā)及環(huán)境保護等多個領(lǐng)域。生物技術(shù)將是21世紀的主導技術(shù)之一，甚至可能引發(fā)一次新的工業(yè)革命，對人類社會的生產(chǎn)、生活各方面必將產(chǎn)生全面而深刻的影響。

1生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應用

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域中研究最活躍的是應用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因?qū)�入動植物體內(nèi)，對家畜、家禽及農(nóng)作物進行品種改良，從而獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因動植物新品種，達到充分提高資源利用效率，降低生產(chǎn)成本的目的。經(jīng)過長期不斷的努力，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)已取得重大突破，表現(xiàn)在：

1．1提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)根據(jù)人類的需要，把特定基因?qū)�入植物體，達到改良品質(zhì)和增加產(chǎn)量的目的。如美國每年消費月桂酸油達3．5億美元。為了滿足市場需求，美國生物技術(shù)研究人員把月桂樹基因?qū)�人油菜，生產(chǎn)出含月桂酸油達40%的油菜籽，大大降低了成本并增加了產(chǎn)量。康乃馨花期較短，為了延長花期，澳大利亞的生物技術(shù)專家在康乃馨植株中引入一種基因，使花期延長了一倍，提高了觀賞性。轉(zhuǎn)基因番茄只有5%發(fā)病，基本上不減產(chǎn)，而對照發(fā)病率為99%，減產(chǎn)30%左右。應用植物細胞工程技術(shù)培養(yǎng)的無融合雜交稻，具有豐產(chǎn)性好、米質(zhì)優(yōu)、抗性強、適應性廣等優(yōu)點，克服了雜交稻需要年年制種和雜種只能利用一次的缺點，為水稻育種開辟了新途徑。

1．2抗病蟲農(nóng)作物育種農(nóng)作物病蟲害是造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降的主要因素之一。而常規(guī)的噴施農(nóng)藥，不但增加成本，而且對環(huán)境和產(chǎn)品產(chǎn)生污染。利用轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)可以把抗病抗蟲基因?qū)�入植物，避免或減少病蟲害。目前應用最廣的抗蟲基因是將蘇蕓金桿菌的結(jié)晶蛋白基因(Bt基因)導入植物。Bt基因已被轉(zhuǎn)入棉花、玉米、煙草、番茄、馬鈴薯、水稻等到多種作物，并取得了良好的效果。荷蘭一家植物生物技術(shù)公司應用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種抗真菌草莓新品種，減少了草莓病害，并延長了草莓保鮮期，經(jīng)濟效益明顯增加。

1．3轉(zhuǎn)基因動物育種動物基因工程研究不如植物基因工程開展得那樣普及，主要集中在改善家畜、家禽的經(jīng)濟性狀方面，現(xiàn)已取得了一些顯著的成就。已先后培育出轉(zhuǎn)基因兔、羊、豬、牛、雞等。美國伊利諾斯大學研究出一種帶牛基因的豬，這種轉(zhuǎn)基因豬生長快、個體大、飼料利用率高、瘦肉多，可為養(yǎng)豬業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟效益。轉(zhuǎn)人體基因豬的獲得，可望能解決人體移植動物器官的異體排斥問題。轉(zhuǎn)基因動物育種技術(shù)的進步，不僅可提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率，還可拓展家畜的新用途，為發(fā)展高效益畜牧業(yè)提供技術(shù)力量。

2海洋生物技術(shù)

海洋生物學與生物技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了海洋生物技術(shù)這一新的領(lǐng)域。海洋生物技術(shù)作為加速開發(fā)利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量、獲取有特殊藥用和保健價值的生物活性物質(zhì)的新途徑，越來越受到人們的重視，許多國家已將海洋生物技術(shù)作為21世紀發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。目前，在海洋生物技術(shù)方面的主要研究工作，一是應用基因工程和細胞工程技術(shù)，培養(yǎng)魚、蝦、貝、藻類優(yōu)良品種，大幅度提高海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量與質(zhì)量；二是從海洋生物中提取生理活性物質(zhì)�，F(xiàn)已在上述兩方面取得了大批重要科技成果，部分成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。

我國在世界上首次研究成功海帶單倍體育種技術(shù)、紫菜體細胞育苗技術(shù)、對蝦三倍體與四倍體育苗技術(shù)、對蝦精英移植技術(shù)等。在海水魚、貝類的三倍體育苗技術(shù)和魚類性別控制技術(shù)的研究方面也取得了重大進展。在代謝產(chǎn)物的研究與開發(fā)方面，利用海藻生產(chǎn)褐藻膠、瓊膠、卡拉膠在世界上占有重要的地位。利用甲殼素和甲殼胺制成846人工皮膚、創(chuàng)傷愈合海綿、生產(chǎn)化妝品用的類透明質(zhì)酸等新產(chǎn)品。已從軟體動物和腔腸動物中初步篩選到抗血凝、降血壓、防治心血管病、抗病毒病和抗癌的生物活性物質(zhì)。

3輕工、食品生物技術(shù)

輕工、食品行業(yè)是生物技術(shù)應用的重要領(lǐng)域之一，主要體現(xiàn)在以下3個方．面：一是利用生物技術(shù)進行農(nóng)副原料加工直接制成商品，如發(fā)酵制品、釀造等產(chǎn)品；二是以生物技術(shù)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，進行二次開發(fā)形成的新產(chǎn)業(yè)，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物技術(shù)為手段對傳統(tǒng)工藝進行改造，從而降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量。多年來，食品生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的平均總產(chǎn)值占食品工業(yè)產(chǎn)值15%以上�，F(xiàn)代生物技術(shù)與輕工、食品制造技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)新一代的生物技術(shù)產(chǎn)品，為輕工、食品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整提供成熟技術(shù)。輕工、食品生物技術(shù)重點開發(fā)的領(lǐng)域有：

3．1高產(chǎn)菌株和耐特殊環(huán)境微生物的遺傳育種對產(chǎn)量上已占優(yōu)勢的產(chǎn)品，提高生產(chǎn)菌的發(fā)酵能力；分離篩選生物合成新資源、新材料的微生物；采用DNA重組技術(shù)構(gòu)建適應特殊環(huán)境的新菌種。

3．2新型食品添加劑的開發(fā)和應用當今人們要求食品更加天然、低脂低熱、低膽固醇、不用或少用化學合成的添加劑，因此，用生物法代替化學合成法開發(fā)新型保鮮劑、香料、防腐劑、天然色素以及具有免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、抗輻射、整腸健胃的功能性食品添加劑，具有廣闊的發(fā)展前景。

3．3新酶種的開發(fā)應用繼淀粉水解酶的品種配套和應用開拓取得顯著成效以來，洗滌用酶制劑在國際上已成為一門新的產(chǎn)業(yè)。三大酶種(淀粉酶、糖化酶、蛋白酶)的活力達到翻番。加酶化妝品產(chǎn)品有皮膚柔軟劑、臉部光潔劑、長發(fā)劑等，品種繁多，應用效果也很顯著。

4醫(yī)藥生物技術(shù)的應用研究新進展

醫(yī)藥生物技術(shù)是生物技術(shù)研究開發(fā)的熱點，近10多年來，一些發(fā)達國家投放大量的人、財、物力研究和開發(fā)醫(yī)藥領(lǐng)域的生物技術(shù)，已取得新的進展，其中基因治療技術(shù)和新型生物藥劑方面的開發(fā)應用最為廣泛。

4．1基由治療研究取得突破基因治療是將基因直接導人人體，通過控制目的基因的表達，抑制替代或補償缺陷基因，從而恢復受體細胞、組織或器官的生理功能，達到治療疾病的一種方法。目前，基因治療已從實驗室研究階段進入臨床試驗與應用階段，發(fā)達國家的基因治療技術(shù)可謂日新月異，有可能革新整個醫(yī)學預防和治療領(lǐng)域。原本用于治療單基因缺陷遺傳的基因治療技術(shù)，現(xiàn)已快速擴展到治療癌癥、艾滋病、心血管病等嚴重疾病，長期困擾人類的某些不治之癥，有望得到治愈。1996年醫(yī)學生物技術(shù)已在肥胖病基因治療、血液替代品開發(fā)，把人基因轉(zhuǎn)化的豬器官移植給人體等方面取得重大進展。我國在基因治療研究方面，如血友病的基因治療，已進入臨床試驗，取得了明顯的治療效果。針對肝癌等惡性腫瘤的基因治療，已開展多方面的實驗研究，為通過藥審從而進入臨床試驗奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

4．2生物技術(shù)藥物的開發(fā)采用DNA重組技術(shù)或其它生物技術(shù)研制的蛋白質(zhì)或核酸類藥物稱為生物技術(shù)藥物。自20世紀80年代以來，僅日、美兩國開發(fā)的生物技術(shù)新藥物就達200余種，大都是重組蛋白質(zhì)藥物和重組DNA藥物。目前，美國已有50多種生物藥物、疫苗和各種生物制劑投放市場，另有400多種各類生物制劑正在臨床試驗。目前，世界范圍內(nèi)應用最多的生物技術(shù)藥物有：免疫干擾素(r-IFN)、治療貧血病的EPO、治療免疫抑制思者的GCSF和溶血栓藥tPA。

我國已在生物技術(shù)藥物研究開發(fā)方面取得了令人矚目的成就，已研制成功的有基因工程乙肝疫苗；正在研制的病毒性疫苗有新型乙肝疫苗和流行性出血熱疫苗等7種；已研制或正在研制的有基因工程干擾素、白細胞介素、心鈉素等近20種多肽藥物；應用酶工程技術(shù)，研制出了一批相應的診斷酶、試劑盒、酶電極以及診斷測試儀器。

5生物技術(shù)在其他領(lǐng)域的應用研究

隨著世界生物技術(shù)的迅速發(fā)展，生物技術(shù)除廣泛應用于農(nóng)業(yè)、海洋、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域外，在其他諸如環(huán)境保護、石油化工等領(lǐng)域也開展了大量的研究工作。

環(huán)境問題越來越受到各國政府和全人類的關(guān)注，生物技術(shù)在環(huán)境的治理上可發(fā)揮其不可替代的作用。美國已將環(huán)境生物技術(shù)作為21世紀生物技術(shù)6個主要研究領(lǐng)域之一。生物技術(shù)在環(huán)保方面，主要開展了有關(guān)工業(yè)污染物的微生物降解和治理研究。今后將重點開展：用工程微生物處理原煤脫硫的工藝，高效、多抗轉(zhuǎn)基因微生物農(nóng)藥的研制以及生物來源的可降解的透明膜材料等研究工作。

生物技術(shù)在石油工業(yè)上，主要有應用微生物提高油田開采率，以及石油脫蠟等方面的研究。將生物技術(shù)應用于礦冶工業(yè)，開展了生物濕法冶金(即細菌浸礦)研究。在化工領(lǐng)域，研究用酶工程技術(shù)生產(chǎn)丙烯酰胺等化工產(chǎn)品，以生物方法的常溫、常壓生產(chǎn)工藝替代高溫、高壓的化學法，這些研究成果應用于生產(chǎn)后取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

3.1.4克隆技術(shù)

克隆技術(shù)，是由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系，該細胞系中每個細胞的基因彼此相同�？寺〉挠⑽摹癱lone”源于希臘語的“klōn”（嫩枝）。1963年J.B.S.Haldane在題為“人類種族在未來二萬年的生物可能性”的演講上采用“克隆(Clone)”的術(shù)語。在園藝學中，“clone”一詞一直沿用到20世紀。后來有時在詞尾加上“e”成為“clone”，以表明“o”的發(fā)音是長元音。隨著這個概念及單字在大眾生活中廣泛使用，拼法已經(jīng)局限使用“clone”。該詞的中文譯名在中國大陸音譯為“克隆”，而在港臺則多意譯為“轉(zhuǎn)殖”或“復制”。前者“克隆”如同copy的音譯“拷貝”，有不能望文生義的缺點；而后者“復制”雖能大概表達clone的意義，卻有不能精確并易生誤解之憾。

克隆是英文"clone"或"cloning"的音譯，而英文"clone"則起源于希臘文"Klone"，原意是指以幼苗或嫩枝插條，以無性繁殖或營養(yǎng)繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陸譯為“無性繁殖”在臺灣與港澳一般意譯為復制或轉(zhuǎn)殖或群殖。中文也有更加確切的詞表達克隆，“無性繁殖”、“無性系化”以及“純系化”�？寺∈侵干�物體通過體細胞進行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個體組成的種群。通常是利用生物技術(shù)由無性生殖產(chǎn)生與原個體有完全相同基因組織后代的過程。

3.1.5干細胞技術(shù)

干細胞是機體內(nèi)一類具有分化成為其他各種類型細胞的能力的一類多潛能細胞。干細胞具有自我更新和多潛能分化兩種重要的能力。根據(jù)干細胞的來源不同，可以分為胚胎干細胞與成體干細胞。而根據(jù)干細胞分化潛能的不同，可以分為全能性干細胞與多能性干細胞。胚胎干細胞來源于早期胚胎發(fā)育的囊胚，囊胚內(nèi)部細胞團經(jīng)過機械分離、體外培養(yǎng)與擴增，具有自我更新與發(fā)育成為機體各個組織的能力。胚胎干細胞具有重要的醫(yī)學與生物學價值，可以應用于臨床治療某些疾病。造血干細胞和神經(jīng)干細胞等在臨床治療中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用，但是，這種干細胞分化潛能有限，制約了干細胞治療技術(shù)的發(fā)展。因此，隨著基因工程、胚胎工程、細胞工程等各種生物技術(shù)的快速發(fā)展，按照一定的目的，在體外人工分離、培養(yǎng)干細胞已成為可能，利用干細胞構(gòu)建各種細胞、組織、器官作為移植器官的來源，將成為干細胞應用的主要方向。

3.2現(xiàn)代信息技術(shù)

3.2.1現(xiàn)代信息技術(shù)的主要功能

現(xiàn)代信息技術(shù)是借助以微電子學為基礎(chǔ)的計算機技術(shù)和電信技術(shù)的結(jié)合而形成的手段，對聲音的、圖像的、文字的、數(shù)字的和各種傳感信號的信息進行獲取、加工、處理、儲存、傳播和使用的能動技術(shù)。它的核心是信息學。

現(xiàn)代信息技術(shù)包括ERP、GPS、RFID等，可以從ERP知識與應用、GPS知識與應用、EDI知識與應用中了解和學習�，F(xiàn)代信息技術(shù)是一個內(nèi)容十分廣泛的技術(shù)群，它包括微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、感測技術(shù)、控制技術(shù)、顯示技術(shù)等。

摘要：本文分析了現(xiàn)代信息技術(shù)對城市發(fā)展如城市規(guī)劃、城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市空間布局結(jié)構(gòu)、城市職能、城市交通、城市建筑、城市管理、城市居民生活方式的正面影響，同時也分析了現(xiàn)代信息技術(shù)對城市發(fā)展所帶來的一些負面影響。

3.2.2計算機系統(tǒng)的組成、特點和應用

圖1為計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。內(nèi)核是硬件系統(tǒng)，是進行信息處理的實際物理裝置。最外層是使用計算機的人，即用戶。人與硬件系統(tǒng)之間的接口界面是軟件系統(tǒng)，它大致可分為系統(tǒng)軟件、支援軟件和應用軟件三層。

硬件

硬件系統(tǒng)主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統(tǒng)和各種外部設(shè)備組成。中央處理器是對信息進行高速運算處理的主要部件，其處理速度可達每秒幾億次以上操作。存儲器用于存儲程序、數(shù)據(jù)和文件，常由快速的主存儲器（容量可達數(shù)百兆字節(jié)，甚至數(shù)G字節(jié)）和慢速海量輔助存儲器（容量可達數(shù)十G或數(shù)百G以上）組成。各種輸入輸出外部設(shè)備是人機間的信息轉(zhuǎn)換器,由輸入-輸出控制系統(tǒng)管理外部設(shè)備與主存儲器(中央處理器)之間的信息交換。

軟件

軟件系統(tǒng)的最內(nèi)層是系統(tǒng)軟件，它由操作系統(tǒng)、實用程序、編譯程序等組成。操作系統(tǒng)實施對各種軟硬件資源的管理控制。實用程序是為方便用戶所設(shè)，如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語言或某種高級語言所編寫的程序，翻譯成機器可執(zhí)行的機器語言程序。支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環(huán)境數(shù)據(jù)庫等，它能支持用機的環(huán)境，提供軟件研制工具。支援軟件也可認為是系統(tǒng)軟件的一部分。應用軟件是用戶按其需要自行編寫的專用程序，它借助系統(tǒng)軟件和支援軟件來運行，是軟件系統(tǒng)的最外層。軟件還可分為系統(tǒng)軟件與應用軟件兩種

特點

計算機系統(tǒng)的特點是能進行精確、快速的計算和判斷,而且通用性好,使用容易，還能聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。①計算：一切復雜的計算，幾乎都可用計算機通過算術(shù)運算和邏輯運算來實現(xiàn)。②判斷：計算機有判別不同情況、選擇作不同處理的能力,故可用于管理、控制、對抗、決策、推理等領(lǐng)域。③存儲：計算機能存儲巨量信息。④精確：只要字長足夠，計算精度理論上不受限制。⑤快速：計算機一次操作所需時間已小到以納秒計。⑥通用：計算機是可編程的，不同程序可實現(xiàn)不同的應用。⑦易用：豐富的高性能軟件及智能化的人-機接口,大大方便了使用。⑧聯(lián)網(wǎng)：多個計算機系統(tǒng)能超越地理界限，借助通信網(wǎng)絡(luò)，共享遠程信息與軟件資源。

3.2.3計算機技術(shù)的發(fā)展展望

計算機系統(tǒng)約每3～5年更新一次，性能價格比成十倍地提高，體積大幅度減小。超大規(guī)模集成電路技術(shù)將繼續(xù)快速發(fā)展，并對各類計算機系統(tǒng)均產(chǎn)生巨大而又深刻的影響。32位微型機已出現(xiàn)，64位微型機也將問世，單片上做1000萬個元件已為時不遠。比半導體集成電路快10～100倍的器件,如砷化鎵、高電子遷移率器件、約瑟夫遜結(jié)、光元件等的研究將會有重要成果。提高組裝密度和縮短互連線的微組裝技術(shù)是新一代計算機的關(guān)鍵技術(shù)之一。光纖通信將大量應用。各種高速智能化外部設(shè)備不斷涌現(xiàn)，光盤的問世將使輔助海量存儲器面目一新。多處理機系統(tǒng)、多機系統(tǒng)、分布處理系統(tǒng)將是引人注目的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。軟件硬化（稱固件）是發(fā)展趨勢。新型非諾伊曼機、推理計算機、知識庫計算機等已開始實際使用。軟件開發(fā)將擺脫落后低效狀態(tài)。軟件工程正在深入發(fā)展。軟件生產(chǎn)正向工程化、形式化、自動化、模塊化、集成化方向發(fā)展。新的高級語言如邏輯型語言、函數(shù)型語言和人工智能的研究將使人－機接口簡單自然（能直接看、聽、說、畫）。數(shù)據(jù)庫技術(shù)將大為發(fā)展。計算機網(wǎng)絡(luò)將廣泛普及。以巨大處理能力（例如每秒100～1000億次操作）、巨大知識信息庫、高度智能化為特征的下一代計算機系統(tǒng)正在大力研制。計算機應用將日益廣泛。計算機輔助設(shè)計、計算機控制的生產(chǎn)線、智能機器人將大大提高社會勞動生產(chǎn)力。辦公、醫(yī)療、通信、教育及家庭生活，都將計算機化。計算機對人們生活和社會組織的影響將日益廣泛深刻。

3.2.4信息安全的內(nèi)涵

信息的保密性：使信息不泄露給未授權(quán)的個體、實體、過程或不使信息為其利用的特性；信息的完整性：保護資產(chǎn)準確性和完備性的特征；

信息的可用性：已授權(quán)實體一旦需要就可訪問和使用的特征。3.2.5通訊技術(shù)發(fā)展過程

19世紀通訊技術(shù)的發(fā)展

19世紀上半葉科學技術(shù)的發(fā)展，有力地推動了軍事通訊技術(shù)的進步，突出地表現(xiàn)在電報的運用和電話的發(fā)明上。

發(fā)明電報機

19世紀30年代，歐洲和美洲先后出現(xiàn)了商用電報機。在這方面有代表性的發(fā)明家是英國的高斯、韋伯和美國的莫爾斯。1833年，高斯和韋伯制作出第一個可供實用的電磁指針電報機。此后不久，另一個年輕的英國人庫克和倫敦高等學院的教授惠斯登發(fā)明了新型電報機，并取得第一個專利。1837年，美國人莫爾斯的發(fā)明，把電報技術(shù)向前大大推進了一步。他用一套點、劃符號代表字母和數(shù)字(即莫爾斯電碼)，并設(shè)計了一套線路，發(fā)報端是一個電鍵，該電鍵把以長短電流脈沖形式出現(xiàn)的電碼饋入導線，在接收端電流脈沖激勵電報裝置中的電磁鐵，使筆尖在不斷移動的紙帶上記錄下電碼。經(jīng)過不斷改進，這套電報系統(tǒng)于1844年達到實用階段，在巴爾的摩和華盛頓之間首次建立了電報聯(lián)系。

電報機應用

由于戰(zhàn)爭比人類任何其它活動都更加依賴于當時最有效的通信手段，因此電報一經(jīng)出現(xiàn)，便立即引起了軍界的關(guān)注。1854年，英軍第一次在戰(zhàn)爭中采用了電報。海底電報約于1851年開始用于多佛和加萊之間，然后發(fā)展到一方面用于倫敦和巴黎之間的遠距離電報通訊，另一方面則用于協(xié)約國克里米亞戰(zhàn)爭的

瓦諾基地。1857年，在印度的獨立戰(zhàn)爭中，設(shè)在加爾各答的政府和四處分散的英軍所以能保持聯(lián)系，主要靠的是電報。186l至1865年的美國南北戰(zhàn)爭，是第一次大規(guī)模使用電信技術(shù)的戰(zhàn)爭。戰(zhàn)爭期間，聯(lián)邦政府架設(shè)了2400公里的電報線路，把北方部隊同陸軍部和陸軍司令聯(lián)結(jié)在一起，共發(fā)送了650萬份電報。

輕便發(fā)報裝置

陸軍的一名上校邁爾，不僅發(fā)明了旗語通信，還于1861年夏發(fā)明了一種能夠溝通集團軍司令和下屬部隊聯(lián)系的輕便發(fā)報裝置，在戰(zhàn)斗中發(fā)揮了很大作用。

發(fā)明了第一臺電話機

由于電報在收發(fā)時需要轉(zhuǎn)譯電碼，人們嫌它遲緩不便，于是便進一步尋求更便捷的通訊方式，電話也就應運而生。英國的胡克首先提出在遠距離上傳輸語音的建議。1837年，美國醫(yī)生佩奇發(fā)現(xiàn)，當鐵的磁性迅速改變時，會發(fā)出一種音樂般的悅耳聲音，這種聲音的響度隨磁性變化的頻率而改變。他把這種聲音稱作“電流音樂”。大約在1860年，德國的賴斯第一次將一曲旋律用電發(fā)送了一段距離，他把這個裝置叫作“電話”，這個名稱于是沿用下來。直到1876年，美國的貝爾終于發(fā)明了第一臺電話機。

電話及此前發(fā)明的電報的運用，使軍事通訊產(chǎn)生了革命性的變革。3.2.6網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來的新技術(shù)，它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機整體，實現(xiàn)資源的全面共享和有機協(xié)作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。當前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享，網(wǎng)絡(luò)則被認為是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)絡(luò)、企事業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，甚至家庭網(wǎng)絡(luò)和個人網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的根本特征并不一定是它的規(guī)模，而是資源共享，消除資源孤島。

Internet的應用范圍由最早的軍事、國防，擴展到美國國內(nèi)的學術(shù)機構(gòu)，進而迅速覆蓋了全球的各個領(lǐng)域，運營性質(zhì)也由科研、教育為主逐漸轉(zhuǎn)向商業(yè)化。

在科學研究中，經(jīng)常碰到“種瓜得豆”的事情，Internet的出現(xiàn)也正是如此：它的原型是1969年美國國防部遠景研究規(guī)劃局（AdvancedResearchProjectsAgency）為軍事實驗用而建立的網(wǎng)絡(luò)，名為ARPANET，初期只有四臺主機，其設(shè)計目標是當網(wǎng)絡(luò)中的一部分因戰(zhàn)爭原因遭到破壞時，其余部分仍能正常運行；80年代初期ARPA和美國國防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議并投入使用；1986年在美國國會科學基金會（NationalScienceFoundation)的支持下，用高速通信線路把分布在各地的一些超級計算機連接起來，以NFSNET接替ARPANET；進而又經(jīng)過十幾年的發(fā)展形成Internet。

90年代初，中國作為第71個國家級網(wǎng)加入Internet，我國已經(jīng)開放了Internet，通過中國公用互連網(wǎng)絡(luò)(CHINANET)或中國教育科研計算機網(wǎng)(CERNET)都可與Internet聯(lián)通。只要有一臺微機，一部調(diào)制解調(diào)器和一部國內(nèi)直撥電話就能夠很方便地享受到Internet的資源；這是Internet逐步"爬"入普通人家的原因之一；原因之二，友好的用戶界面、豐富的信息資源、貼近生活的人情化感受使非專業(yè)的家庭用戶既做到應用自如，又能大飽眼福，甚至利用它為自己的工作、學習、生活錦上添花，真正做到"足不出戶，可成就天下事，瀟灑作當代人"。

網(wǎng)絡(luò)的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中，正因如此，網(wǎng)絡(luò)的承受能力也面臨著越來越嚴峻的考驗—從硬件上、軟件上、所用標準上......，各項技術(shù)都需要適時應勢，對應發(fā)展，這正是網(wǎng)絡(luò)迅速走向進步的催化劑。到了今天，Internet能夠負擔如此眾多用戶的參與，說明我們的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成長到了相當成熟的地步，用戶自己也能耳聞目睹不斷涌現(xiàn)的新名詞、新概念。但這還不是終結(jié)，僅僅是歷史長河的一段新紀元的開始而已。

3.2.7多媒體技術(shù)

媒體(medium)在計算機行業(yè)里，媒體有兩種含義：其一是指傳播信息的載體，如語言、文字、圖像、視頻、音頻等等；其二是指存貯信息的載體，如ROM、

RAM、磁帶、磁盤、光盤等，目前，主要的載體有CD-ROM、VCD、網(wǎng)頁等。多媒體是近幾年者出現(xiàn)的新生事物，正在飛速發(fā)展和完善之中。

我們所提到多媒體技術(shù)中的媒體主要是指前者，就是利用電腦把文字、圖形、影象、動畫、聲音及視頻等媒體信息都數(shù)位化，并將其整合在一定的交互式界面上，使電腦具有交互展示不同媒體形態(tài)的能力。它極大的改變了人們獲取信息的傳統(tǒng)方法，符合人們在信息時代的閱讀方式。

多媒體技術(shù)的發(fā)展改變了計算機的使用領(lǐng)域，使計算機由辦公室、實驗室中的專用品變成了信息社會的普通工具，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)管理、學校教育、公共信息咨詢、商業(yè)廣告、軍事指揮與訓練，甚至家庭生活與娛樂等領(lǐng)域。

多媒體介紹通常的計算機應用系統(tǒng)可以處理文字、數(shù)據(jù)和圖形等信息，而多媒體計算機除了處理以上的信息種類以外，還可以綜合處理圖像、聲音、動畫、視頻等信息，開創(chuàng)了計算機應用的新紀元。

多媒體技術(shù)應用的意義在于:

使計算機可以處理人類生活中最直接、最普遍的信息，從而使得計算機應用領(lǐng)域及功能得到了極大的擴展。使計算機系統(tǒng)的人機交互界面和手段更加友好和方便，非專業(yè)人員可以方便地使用和操作計算機。多媒體技術(shù)使音像技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)三大信息處理技術(shù)緊密地結(jié)合起來，為信息處理技術(shù)發(fā)展奠定了新的基石。

多媒體技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有多年的歷史了，到目前為止聲音、視頻、圖像壓縮方面的基礎(chǔ)技術(shù)已逐步成熟，并形成了產(chǎn)品進入市場，現(xiàn)在熱門的技術(shù)如模式識別、MPEG壓縮技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在逐步走向成熟，相信不久也會進入市場。

多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)涉及面相當廣泛，主要包括:音頻技術(shù):音頻采樣、壓縮、合成及處理、語音識別等。視頻技術(shù):視頻數(shù)字化及處理。

圖像技術(shù):圖像處理、圖像、圖形動態(tài)生成。圖像壓縮技術(shù):圖像壓縮、動態(tài)視頻壓縮。通信技術(shù):語音、視頻、圖像的傳輸。標準化:多媒體標準化。多媒體技術(shù)涉及的內(nèi)容

多媒體數(shù)據(jù)壓縮：多模態(tài)轉(zhuǎn)換、壓縮編碼；

多媒體處理：音頻信息處理，如音樂合成、語音識別、文字與語音相互轉(zhuǎn)換；圖像處理，虛擬現(xiàn)實；多媒體數(shù)據(jù)存儲：多媒體數(shù)據(jù)庫；

多媒體數(shù)據(jù)檢索：基于內(nèi)容的圖像檢索，視頻檢索；多媒體著作工具：多媒體同步、超媒體和超文本；

多媒體通信與分布式多媒體：CSCW、會議系統(tǒng)、VOD和系統(tǒng)設(shè)計；多媒體專用設(shè)備技術(shù)：多媒體專用芯片技術(shù)，多媒體專用輸入輸出技術(shù)；多媒體應用技術(shù)：CAI與遠程教學，GIS與數(shù)字地球、多媒體遠程監(jiān)控等。應用領(lǐng)域

1.教育（形象教學、模擬展示）：電子教案、形象教學、模擬交互過程、網(wǎng)絡(luò)多媒體教學、仿真工藝過程。2.商業(yè)廣告（特技合成、大型演示）：影視商業(yè)廣告、公共招貼廣告、大型顯示屏廣告、平面印刷廣告。3.影視娛樂業(yè)（電影特技、變形效果）：電視/電影/卡通混編特技、演藝界MTV特技制作、三維成像模擬特技、仿真游戲、賭博游戲。4.醫(yī)療（遠程診斷、遠程手術(shù)）：網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)遠程診斷、網(wǎng)絡(luò)遠程操作（手術(shù)）。5.旅游（景點介紹）：風光重現(xiàn)、風土人情介紹、服務項目。6.人工智能模擬（生物、人類智能模擬）：生物形態(tài)模擬、生物智能模擬、人類行為智能模擬。

3.2.8自動控制技術(shù)

原理分析。從控制的方式看，自動控制系統(tǒng)有閉環(huán)和開環(huán)兩種。

閉環(huán)控制。閉環(huán)控制也就是（負）反饋控制，原理與人和動物的目的性行為相似，系統(tǒng)組成包括傳感器（相當于感官），控制裝置（相當于腦和神經(jīng)），執(zhí)行機構(gòu)（相當于手腿和肌肉）。傳感器檢測被控對象的狀態(tài)信息（輸出量）,并將！魷轉(zhuǎn)變成物理（電）信號傳給控制裝置�？刂蒲b置比較被控對象當前狀態(tài)（輸出量）對希望狀態(tài)（給定量）的偏差，產(chǎn)生一個控制信號，通過執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動被控對象運動，使其運動狀態(tài)接近希望狀態(tài)。在實際中，閉環(huán)（反饋）控制的方法多種多樣，應用于不同領(lǐng)域和各個方面，當前廣泛應用并快速發(fā)展的有：最優(yōu)控制，自適應控制，專家控制（即以專家知識庫為基礎(chǔ)建立控制規(guī)則和程序），模糊控制，容錯控制，智能控制等。

開環(huán)控制。開環(huán)控制也叫程序控制，這是按照事先確定好的程序，依次發(fā)出信號去控制對象。按信號產(chǎn)生的條件，開環(huán)控制有時限控制，次序控制，條件控制。20世紀80年代以來，用微電子技術(shù)生產(chǎn)的可編程序控制器在工業(yè)控制（電梯，多工步機床，自來水廠）中得到廣泛應用。當然，一些復雜系統(tǒng)或過程常常綜合運用多種控制類型和多類控制程序。

技術(shù)運用。隨著電子計算機技術(shù)和其他高技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)的水平越來越高，應用越來越廣泛，作用越來越重要。尤其是在生產(chǎn)過程的自動化、工廠自動化、機器人技術(shù)、綜合管理工程、航天工程、軍事技術(shù)等領(lǐng)域，自動控制技術(shù)起到了關(guān)鍵作用。

3.3新材料技術(shù)

新材料按材料的屬性劃分，有金屬材料、無機非多屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導體等）、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料的使用性能性能分，有結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應，以實現(xiàn)某種功能，如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國防建設(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到現(xiàn)在的每秒百億次以上；航空發(fā)動機材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)，等等。新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。

新材料

材料（或稱先進材料）是指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料的性能更為優(yōu)異的一類材料。新材料是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、性能超群的一些材料，具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異的性能。新材料技術(shù)則是按照人的意志，通過物理研究、材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。

按照國務院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的總體部署，為貫徹落實新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，做好新材料產(chǎn)業(yè)標準化工作，建立完善新材料產(chǎn)業(yè)標準體系，促進新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特制訂《新材料產(chǎn)業(yè)標準化工作三年行動計劃》

（一）加大重點新材料領(lǐng)域標準制修訂力度

特種金屬功能材料。積極推動高純金屬及靶材、稀貴金屬、儲能材料、新型半導體材料、新一代非晶材料、精細合金等重點標準制修訂工作，成套、成體系制定并發(fā)布稀土永磁、發(fā)光等功能材料標準，抓緊研制材料性能測試、成分分析、標準樣品等基礎(chǔ)和方法標準。完成催化材料、靶材等40項重點新材料標準制修訂工作，提出80項重點標準研制計劃，開展5項重點標準預研究。

高端金屬結(jié)構(gòu)材料。重點研制高溫合金及耐蝕合金、耐蝕鋼、特種不銹鋼、工模具鋼、軸承鋼、齒輪鋼，軌道交通用鋁合金、特種鎂合金及鈦合金等產(chǎn)品標準，進一步完善金屬材料超聲探傷、無損檢測、力學試驗等配套基礎(chǔ)和方法標準。完成核電用鋼、耐蝕合金、鈦合金等30項重點新材料標準制修訂工作，提出40項重點標準研制計劃。

先進高分子材料。制定發(fā)布丁基橡膠等特種橡膠及專用助劑、聚酰胺等工程塑料及制品、電池隔膜、光學功能薄膜、特種分離膜及組件、環(huán)境友好型涂料以及功能性化學品等一批重點產(chǎn)品標準，完成測定方法、通用技術(shù)條件、應用規(guī)范等配套標準制修訂。完成功能薄膜、特種橡膠等領(lǐng)域65項重點新材料標準制修訂工作，提出110項重點標準研制計劃。

新型無機非金屬材料。重點研制電光陶瓷、壓電陶瓷、碳化硅陶瓷等先進陶瓷，微晶玻璃、高純石英玻璃及專用原料，閃爍晶體、激光晶體等產(chǎn)品標準，加快材料雜質(zhì)檢測、試驗方法等配套標準制修訂步伐，強化配套標準研制。完成特種玻璃、氮化硅陶瓷材料等領(lǐng)域50項重點新材料標準制修訂工作，提出30項重點標準研制計劃，開展5項重點標準預研究。

高性能復合材料。制定完善碳纖維、玄武巖纖維等高性能纖維標準，加快制定發(fā)布纖維增強復合材料相關(guān)標準，積極研制樹脂基、陶瓷基復合材料制品標準，研究復合材料分類方法標準、性能測試標準、專用原料標準等配套標準。完成高端玻璃增強纖維等10項重點新材料標準制修訂工作，提出30項重點標準研制計劃，開展10項標準預研究。

前沿新材料。及時開展前沿領(lǐng)域標準預研究工作，協(xié)調(diào)、優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)指標，重點圍繞納米粉體材料、石墨烯、超導材料及原料、生物材料及制品、智能材料等產(chǎn)品，完成5項重點新材料標準研制工作，提出10項重點標準研制計劃，開展30項標準預研究，緊密跟蹤國際新材料技術(shù)標準發(fā)展趨勢，提前做好標準布局。

（二）積極開展重點新材料標準應用示范

以高強鋼筋、功能性膜材料、特種玻璃、稀有金屬材料、稀土功能材料、復合材料等領(lǐng)域標準為樞紐，面向電子信息、高端裝備等領(lǐng)域?qū)π虏牧系男枨�，�?gòu)建上下游聯(lián)合、優(yōu)勢互補、良性互動的標準制修訂與實施機制，提高新材料標準適用性，充分發(fā)揮標準對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用。

選擇重點新材料領(lǐng)域，在部分有條件的地區(qū)，開展重點新材料標準應用示范專項工程。依托部省合作機制，積極推動地方新材料標準化工作，以新材料標準為依據(jù)，探索開展新材料產(chǎn)品認定達標工作。

（三）加快推進新材料產(chǎn)業(yè)國際標準化工作

緊密結(jié)合“十二五”規(guī)劃重點，抓緊開展新材料產(chǎn)業(yè)國際標準以及國外先進標準對比分析研究，尋找我國新材料產(chǎn)業(yè)標準與國際標準、國外先進標準的差距。圍繞新材料產(chǎn)業(yè)和應用需求，結(jié)合我國實際情況，加快轉(zhuǎn)化先進、適用的國際標準和國外先進標準，提升我國新材料產(chǎn)業(yè)標準的技術(shù)水平。

加強新材料產(chǎn)業(yè)國際標準化發(fā)展趨勢與動態(tài)分析，開展新材料產(chǎn)業(yè)國際標準化工作技術(shù)儲備，建設(shè)新材料國際標準提案項目庫，推動自主新材料技術(shù)標準走向國際。鼓勵有實力的企業(yè)或單位參與新材料產(chǎn)業(yè)國際標準化工作，建立國際標準溝通平臺，爭取新材料產(chǎn)業(yè)國際標準化工作主動權(quán)，提升我國新材料產(chǎn)業(yè)國際競爭力。

2發(fā)展

《201*-201*年中國新材料行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》[2]稱，化工新材料是國家重點扶持的低碳經(jīng)濟領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》和《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，化工新材料產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟的先導產(chǎn)業(yè);《石油和化工“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》提出力爭到20年，國內(nèi)高端化工新材料整體技術(shù)水平與發(fā)達國家的差距縮小到10年左右，達到本世紀初國際先進水平;《石化和化學工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出“十二五”化工新材料發(fā)展重點包括：特種合成橡膠、工程塑料、高性能纖維、氟硅材料、可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及復合材料等領(lǐng)域。

國內(nèi)化工新材料市場存在巨大的市場缺口，進口量占據(jù)國內(nèi)大部分市場份額，國內(nèi)化工新材料整體自給率在56%左右，其中新領(lǐng)域的化工新材料自給率僅為52%，工程塑料和特種橡膠自給率僅為35%和30%。

一般而言，化工新材料產(chǎn)品都會經(jīng)歷產(chǎn)品毛利率波動和進口替代率不斷上升的過程。前瞻網(wǎng)認為在化工新材料進口替代過程中，多數(shù)產(chǎn)品供大于求的矛盾不突出，部分產(chǎn)品供不應求，掌握核心技術(shù)的企業(yè)產(chǎn)能擴張即能獲得與投資成正比的利潤，多數(shù)企業(yè)能實現(xiàn)持續(xù)快速增長。高壁壘帶來高的回報，尖端化工新材料產(chǎn)品毛利率在70%以上，遠遠超過大宗化學品15%左右的行業(yè)平均利潤。

3簡介

隨著科學技術(shù)發(fā)展，人們在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代科技的研究成果，開發(fā)出新材料。新材料按組分為金屬材料、無機非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導體等）、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料性能分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應，以實現(xiàn)某種功能，如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國防建設(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到現(xiàn)在的每秒百億次以上；航空發(fā)動機材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)等等。

21世紀科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制和應用。新材料的研究，是人類對物質(zhì)性質(zhì)認識和應用向更深層次的進軍。

4技術(shù)

新材料技術(shù)是按照人的意志，通過物理研究、材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。新材料按材料的屬性劃分，有金屬材料、無機非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導體等）、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料的使用性能性能分，有結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應，以實現(xiàn)某種功能，如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國防建設(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到現(xiàn)在的每秒百億次以上；航空發(fā)動機材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)，新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。

5類型復合新材料

復合新材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構(gòu)成各具特色的復合材料。

mcm新材料

超高分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居第一，尤其是它的抗化學試劑侵蝕性能和抗老化性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性，許多國家已用它來制造艦艇的高頻聲納導流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力，在國內(nèi)思嘉新材料開發(fā)的復合新材料代表了國內(nèi)的較高水平。除在軍事領(lǐng)域，在汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、體育運動器材等領(lǐng)域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應用前景。該纖維一經(jīng)問世就引起了世界發(fā)達國家的極大興趣和重視。

中國復合新材料的發(fā)展

中國復合材料發(fā)展?jié)摿�很大，但須處理好以下熱點問題。復合材料創(chuàng)新

復合材料創(chuàng)新包括復合材料的技術(shù)發(fā)展、復合材料的工藝發(fā)展、復合材料的產(chǎn)品發(fā)展和復合材料的應用，具體要抓住樹脂基體發(fā)展創(chuàng)新、增強材料發(fā)展創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝發(fā)展創(chuàng)新和產(chǎn)品應用發(fā)展創(chuàng)新。到201*年，亞洲占世界復合材料總銷售量的比例將從18%增加到25%，目前亞洲人均消費量僅為0.29kg，而美國為6.8kg，亞洲地區(qū)具有極大的增長潛力。

聚丙烯腈基纖維發(fā)展

中國碳纖維工業(yè)發(fā)展緩慢，從CF發(fā)展回顧、特點、國內(nèi)碳纖維發(fā)展過程、中國PAN基CF市場概況、特點、“十五”科技攻關(guān)情況看，發(fā)展聚丙烯腈基纖維既有需要也有可能。

玻璃纖維結(jié)構(gòu)調(diào)整

中國玻璃纖維70%以上用于增強基材，在國際市場上具有成本優(yōu)勢，但在品種規(guī)格和質(zhì)量上與先進國家尚有差距，必須改進和發(fā)展紗類、機織物、無紡氈、編織物、縫編織物、復合氈，推進玻纖與玻鋼兩行業(yè)密切合作，促進玻璃纖維增強材料的新發(fā)展。

開發(fā)能源、交通用復合材料市場

一是清潔、可再生能源用復合材料，包括風力發(fā)電用復合材料、煙氣脫硫裝置用復合材料、輸變電設(shè)備用復

新材料(4張)

合材料和天然氣、氫氣高壓容器；二是汽車、城市軌道交通用復合材料，包括汽車車身、構(gòu)架和車體外覆蓋件，軌道交通車體、車門、座椅、電纜槽、電纜架、格柵、電器箱等；三是民航客機用復合材料，主要為碳纖維復合材料。熱塑性復合材料約占10%，主要產(chǎn)品為機翼部件、垂直尾翼、機頭罩等。中國未來20年間需新增支線飛機661架，將形成民航客機的大產(chǎn)業(yè)，復合材料可建成新產(chǎn)業(yè)與之相配套；四是船艇用復合材料，主要為游艇和漁船，游艇作為高級娛樂耐用消費品在歐美有很大市場，由于中國魚類資源的減少、漁船雖發(fā)展緩慢，但復合材料特有的優(yōu)點仍有發(fā)展的空間。

超導材料

有些材料當溫度下降至某一臨界溫度時，其電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導電性，具有這種現(xiàn)象的材料稱為超導材料。超導體的另外一個特征是：當電阻消失時，磁感應線將不能通過超導體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。

一般金屬（例如：銅）的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小，當溫度接近于0K時，其電阻達到某一值。而1919年荷蘭科學家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀，當溫度下降到4.2K（即-269℃）時，發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失，

超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度稱為臨界溫度（TC）。超導材料研究的難題是突破“溫度障礙”，即尋找高溫超導材料。

以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導材料已實現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領(lǐng)域獲得了應用；SQUID作為超導體弱電應用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由于常規(guī)低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴復雜的液氦（4.2K）系統(tǒng)中使用，因而嚴重地限制了低溫超導應用的發(fā)展。

高溫氧化物超導體的出現(xiàn)，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經(jīng)濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的磁性能，能夠用來產(chǎn)生20T以上的強磁場。

超導材料最誘人的應用是發(fā)電、輸電和儲能。利用超導材料制作超導發(fā)電機的線圈磁體，可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5~6萬高斯，而且?guī)缀鯖]有能量損失，與常規(guī)發(fā)電機相比，超導發(fā)電機的單機容量提高5~10倍，發(fā)電效率提高50%；超導輸電線和超導變壓器可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶，據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁導線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線上，在中國每年的電力損失達1000多億度，若改為超導輸電，節(jié)省的電能相當于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠；超導磁懸浮列車的工作原理是利用超導材料的抗磁性，將超導材料置于永久磁體（或磁場）的上方，由于超導的抗磁性，磁體的磁力線不能穿過超導體，磁體（或磁場）和超導體之間會產(chǎn)生排斥力，使超導體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應可以制作高速超導磁懸浮列車，如上海浦東國際機場的高速列車；用于超導計算機，高速計算機要求在集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，若利用電阻接近于零的超導材料制作連接線或超微發(fā)熱的超導器件，則不存在散熱問題，可使計算機的速度大大提高。

能源材料

能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。

太陽能電池材料是新能源材料，IBM公司研制的多層復合太陽能電池，轉(zhuǎn)換率高達40%。

氫是無污染、高效的理想能源，氫的利用關(guān)鍵是氫的儲存與運輸，美國能源部在全部氫能研究經(jīng)費中，大約有50%用于儲氫技術(shù)。氫對一般材料會產(chǎn)生腐蝕，造成氫脆及其滲漏，在運輸中也易爆炸，儲氫材料的儲氫方式是能與氫結(jié)合形成氫化物，當需要時加熱放氫，放完后又可以繼續(xù)充氫的材料。目前的儲氫材料多為金屬化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。

固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關(guān)鍵是電池材料，如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機質(zhì)子交換膜等。

智能材料

智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一。國外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國宇航公司的導線傳感器，用于測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況；英國開發(fā)出一種快速反應形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環(huán)，且輸出功率高，以它作制動器時、反應時間僅為10分鐘；形狀記憶合金還已成功在應用于衛(wèi)星天線等、醫(yī)學等領(lǐng)域。

另外，還有壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動組件材料等功能材料。

磁性材料

磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料二類。1．軟磁材料

是指那些易于磁化并可反復磁化的材料，但當磁場去除后，磁性即隨之消失。這類材料的特性標志是：磁導率（μ=B/H）高，即在磁場中很容易被磁化，并很快達到高的磁化強度；但當磁場消失時，其剩磁很小。這種材料在電子技術(shù)中廣泛應用于高頻技術(shù)。如磁芯、磁頭、存儲器磁芯；在強電技術(shù)中可用于制作變壓器、開關(guān)繼電器等。目前常用的軟磁體有鐵硅合金、鐵鎳合金、非晶金屬。

Fe-（3%~4%)Si的鐵硅合金是最常用的軟磁材料，常用作低頻變壓器、電動機及發(fā)電機的鐵芯；鐵鎳合金的性能比鐵硅合金好，典型代表材料為坡莫合金（Permalloy），其成分為79%Ni-21%Fe，坡莫合金具有高的磁導率（磁導率μ為鐵硅合金的10~20倍）、低的損耗；并且在弱磁場中具有高的磁導率和低的矯頑力，廣泛用于電訊工業(yè)、電子計算機和控制系統(tǒng)方面，是重要的電子材料；非晶金屬（金屬玻璃）與一般金屬的不同點是其結(jié)構(gòu)為非晶體。它們是由Fe、Co、Ni及半金屬元素B、Si所組成，其生產(chǎn)工藝要點是采用極快的速度使金屬液冷卻，使固態(tài)金屬獲得原子無規(guī)則排列的非晶體結(jié)構(gòu)。非晶金屬具有非常優(yōu)良的磁性能，它們已用于低能耗的變壓器、磁性傳感器、記錄磁頭等。另外，有的非晶金屬具有優(yōu)良的耐蝕性，有的非晶金屬具有強度高、韌性好的特點。

2．永磁材料（硬磁材料）

永磁材料經(jīng)磁化后，去除外磁場仍保留磁性，其性能特點是具有高的剩磁、高的矯頑力。利用此特性可制造永久磁鐵，可把它作為磁源。如常見的指南針、儀表、微電機、電動機、錄音機、電話及醫(yī)療等方面。永磁材料包括鐵氧體和金屬永磁材料兩類。

鐵氧體的用量大、應用廣泛、價格低，但磁性能一般，用于一般要求的永磁體。

金屬永磁材料中，最早使用的是高碳鋼，但磁性能較差。高性能永磁材料的品種有鋁鎳鈷（Al-Ni-Co）和鐵鉻鈷（Fe-Cr-Co）；稀土永磁，如較早的稀土鈷（Re-Co）合金（主要品種有利用粉末冶金技術(shù)制成的SmCo5和Sm2Co17），以及現(xiàn)在廣泛采用的鈮鐵硼（Nb-Fe-B）稀土永磁，鈮鐵硼磁體不僅性能優(yōu)，而且不含稀缺元素鈷，所以很快成為目前高性能永磁材料的代表，已用于高性能揚聲器、電子水表、核磁共振儀、微電機、汽車啟動電機等。

納米材料

納米本是一個尺度，納米科學技術(shù)是一個融科學前沿的高技術(shù)于一體的完整體系，它的基本涵義是在納米尺寸范圍內(nèi)認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創(chuàng)新物質(zhì)。納米科技主要包括：納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學七個方面。

納米材料是納米科技領(lǐng)域中最富活力、研究內(nèi)涵十分豐富的科學分支。用納米來命名材料是20世紀80年代，納米材料是指由納米顆粒構(gòu)成的固體材料，其中納米顆粒的尺寸最多不超過100納米。納米材料的制備與合成技術(shù)是當前主要的研究方向，雖然在樣品的合成上取得了一些進展，但至今仍不能制備出大量的塊狀樣品，因此研究納米材料的制備對其應用起著至關(guān)重要的作用。

1．納米材料的性能

物化性能納米顆粒的熔點和晶化溫度比常規(guī)粉末低得多，這是由于納米顆粒的表面能高、活性大，熔化時消耗的能量少，如一般鉛的熔點為600K，而20nm的鉛微粒熔點低于288K；納米金屬微粒在低溫下呈現(xiàn)電絕緣性；鈉米微粒具有極強的吸光性，因此各種納米微粒粉末幾乎都呈黑色；納米材料具有奇異的磁性，主要表現(xiàn)在不同粒徑的納米微粒具有不同的磁性能，當微粒的尺寸高于某一臨界尺寸時，呈現(xiàn)出高的矯頑力，而低于某一尺寸時，矯頑力很小，例如，粒徑為85nm的鎳粒，矯頑力很高，而粒徑小于15nm的鎳微粒矯頑力接近于零；納米顆粒具有大的比表面積，其表面化學活性遠大于正常粉末，因此原來化學惰性的金屬鉑制成納米微粒（鉑黑）后卻變?yōu)榛钚詷O好的催化劑。

擴散及燒結(jié)性能納米結(jié)構(gòu)材料的擴散率是普通狀態(tài)下晶格擴散率的1014~1020倍，是晶界擴散率的102~104倍，因此納米結(jié)構(gòu)材料可以在較低的溫度下進行有效的摻雜，可以在較低的溫度下使不混溶金屬形成新的合金相。擴散能力提高的另一個結(jié)果是可以使納米結(jié)構(gòu)材料的燒結(jié)溫度大大降低，因此在較低溫度下燒結(jié)就能達到致密化的目的。

力學性能納米材料與普通材料相比，力學性能有顯著的變化，一些材料的強度和硬度成倍地提高；納米材料還表現(xiàn)出超塑性狀態(tài)，即斷裂前產(chǎn)生很大的伸長量。

2．納米材料的應用

納米金屬：如納米鐵材料，是由6納米的鐵晶體壓制而成的，較之普通鐵強度提高12倍，硬度提高2~3個數(shù)量級，利用納米鐵材料，可以制造出高強度和高韌性的特殊鋼材。對于高熔點難成形的金屬，只要將其加工成納米粉末，即可在較低的溫度下將其熔化，制成耐高溫的元件，用于研制新一代高速發(fā)動機中承受超高溫的材料。

“納米球”潤滑劑：全稱“原子自組裝納米球固體潤滑劑”，是具有二十面體原子團簇結(jié)構(gòu)的鋁基合金成分并采用獨特的納米制備工藝加工而成的納米級潤滑劑。采用高速氣流粉碎技術(shù)，精確控制添加劑的顆粒粒度，可在摩擦表面形成新表面，對機車發(fā)動機產(chǎn)生修復作用。其成分設(shè)計及制備工藝具有創(chuàng)新性，填補了潤滑油合金基添加劑的空白技術(shù)。在機車發(fā)動機加入納米球，可以起到節(jié)省燃油、修復磨損表面、增強機車動力、降低噪音、減少污染物排放、保護環(huán)境的作用。

納米陶瓷：首先利用納米粉末可使陶瓷的燒結(jié)溫度下降，簡化生產(chǎn)工藝，同時，納米陶瓷具有良好的塑性甚至能夠具有超塑性，解決了普通陶瓷韌性不足的弱點，大大拓展了陶瓷的應用領(lǐng)域。

納米碳管納米碳管的直徑只有1.4nm，僅為計算機微處理器芯片上最細電路線寬的1%，其質(zhì)量是同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的100倍，納米碳管將成為未來高能纖維的首選材料，并廣泛用于制造超微導線、開關(guān)及納米級電子線路。

納米催化劑由于納米材料的表面積大大增加，而且表面結(jié)構(gòu)也發(fā)生很大變化，使表面活性增強，所以可以將納米材料用作催化劑，如超細的硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑；超細的銀粉可以為乙烯氧化的催化劑；用超細的Fe3O4微粒做催化劑可以在低溫下將CO2分解為碳和水；在火箭燃料中添加少量的鎳粉便能成倍地提高燃燒的效率。

量子元件制造量子元件，首先要開發(fā)量子箱。量子箱是直徑約10納米的微小構(gòu)造，當把電子關(guān)在這樣的箱子里，就會因量子效應使電子有異乎尋常的表現(xiàn)，利用這一現(xiàn)象便可制成量子元件，量子元件主要是通過控制電子波動的相位來進行工作的，從而它能夠?qū)崿F(xiàn)更高的響應速度和更低的電力消耗。另外，量子元件還可以使元件的體積大大縮小，使電路大為簡化，因此，量子元件的興起將導致一場電子技術(shù)革命。人們期待著利用量子元件在21世紀制造出16GB（吉字節(jié)）的DRAM，這樣的存儲器芯片足以存放10億個漢字的信息。

目前中國已經(jīng)研制出一種用納米技術(shù)制造的乳化劑，以一定比例加入汽油后，可使象桑塔納一類的轎車降低10%左右的耗油量；納米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲氫能力，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，可以不用昂貴的超低溫液氫儲存裝置。

6應用

隨著科學技術(shù)的進步，產(chǎn)業(yè)用紡織品新材料不斷地呈現(xiàn)發(fā)展趨勢，用途也不斷向多種領(lǐng)域擴展。一些具有特殊功能的纖維如芳綸、聚苯硫醚、碳纖維等，雖然價格較貴，但在環(huán)境保護、節(jié)能減排、阻燃耐高溫等領(lǐng)域仍被市場看好。

新材料作為高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導，應用范圍極其廣泛，它同信息技術(shù)、生物技術(shù)一起成為二十一世紀最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。同傳統(tǒng)材料一樣，新材料可以從結(jié)構(gòu)組成、功能和應用領(lǐng)域等多種不同角度對其進行分類，不同的分類之間相互交叉和嵌套，目前，一般按應用領(lǐng)域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領(lǐng)域：

電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進復合材料、先進陶瓷材料、生態(tài)環(huán)境材料、新型功能材料（含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等）、生物醫(yī)用材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。阻燃

建筑與紡織的聯(lián)姻是最近幾年才有的。將纖維放入混凝土中，起到增強建筑強力、抗老化的效果，已經(jīng)取得了成效，在奧運場館的建設(shè)中，這樣的實例不少。但是，作為建筑行業(yè)使用的防火、阻燃材料紡織品，還沒有引起足夠的重視。201*年2月9日央視配樓的火災人們?nèi)匀挥洃洩q新。這場大火，給國家和人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重危害。最近，媒體披露了失火原因系大樓外墻易燃材料擠塑板遇燃放的煙花引燃起火。擠塑板雖然環(huán)保，但是具有易燃性，過火極快。使用這種易燃材料，一旦遇到火星，造成的損失就不可避免。在建筑工程領(lǐng)域，為了減少由此造成的損失，世界各國對阻燃材料的研究格外重視。一些高性能及高阻燃性的聚合物，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚（PPS）、聚苯砜（PPSU）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）和改性聚苯醚（PPO）等浮出水面。

目前中國生產(chǎn)和使用最多的是阻燃劑整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，有識人士指出，隨著人民生活與環(huán)境條件的不斷改善，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應投入人力和資金，加大開發(fā)尺寸穩(wěn)定性、耐化學品性和耐磨性的阻燃纖維產(chǎn)品，擴大應用范圍。近年來，中國在研制阻燃材料方面投入了大量人力物力，其中產(chǎn)業(yè)用紡織品中阻燃、耐高溫材料受到格外關(guān)注，并成為阻燃纖維發(fā)展的方向和趨勢。201*年，一項重大科研成果芳綸1313與耐高溫絕緣紙制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化通過了中國紡織工業(yè)協(xié)會組織的專家鑒定，此項成果還獲得中國紡織工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)一等獎。這項由上海東華大學、圣歐（蘇州）安全防護材料有限公司和廣東彩艷股份公司共同開發(fā)研究的技術(shù)和裝備，開啟了芳綸1313產(chǎn)業(yè)化的進程。圣歐開發(fā)部工程師顏言告訴記者，芳綸1313是一種綜合性能優(yōu)良的高科技纖維，具有良好的物理機械性能。芳綸產(chǎn)品不僅具有可觀的經(jīng)濟價值，而且還具有重要的戰(zhàn)略意義。因此它是目前世界上耐高溫纖維中發(fā)展最快的品種之一。他說，在目前年產(chǎn)間位芳綸201*噸的基礎(chǔ)上，公司決定擴建產(chǎn)能，二期工程計劃達到年產(chǎn)7000噸芳綸1313和3000噸絕緣復合材料的規(guī)模。

據(jù)了解，目前全世界芳綸產(chǎn)量在3.1萬噸，其中美國杜邦公司產(chǎn)量最大，為2.5萬噸，其次是日本帝人公司，年產(chǎn)2500噸左右。中國生產(chǎn)芳綸1313的企業(yè)主要有煙臺氨綸、圣歐集團和廣東彩艷股份公司等，年產(chǎn)總量在5000噸~6000噸之間，遠不能滿足市場的需要。中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會高級工程師張艷博士介紹說，國家出臺的建材下鄉(xiāng)政策，產(chǎn)業(yè)用紡織品可以助一臂之力。一些高性能纖維用于建筑材料，可以起到增強、防火、阻燃的功效。如果可以把這些高性能纖維納入建材下鄉(xiāng)的范圍，就可以擴大產(chǎn)業(yè)用紡織品用途，擴大產(chǎn)業(yè)用紡織品市場。

低碳。環(huán)保低碳是當今世界主流，減少碳排放是國家長期目標。由于聚苯硫醚（PPS）纖維具有耐磨損、高熔點（200度不熔化）和穩(wěn)定性的特征，為工業(yè)除塵首選材料，在中國煤炭、電力、水泥行業(yè)被廣泛使用，充當減排的“尖兵”。有資料顯示，目前，中國燃煤電力、燃煤鍋爐袋式除塵設(shè)備占到除塵設(shè)備總量不到10%。隨著國家環(huán)保力度加大，對袋式除塵技術(shù)優(yōu)勢的認識也逐步提高，PPS纖維的年需求量將以每年30%以上的速度增長，市場前景十分廣闊。另外，PPS纖維在城市垃圾焚燒、汽車尾氣除塵、保溫材料、絕緣材料、化工過濾材料等其它方面的應用也十分廣闊，需求量也逐年加大。

近年來，中國加大了PPS纖維產(chǎn)業(yè)化進程。由中國紡織科學研究院參與工藝路線的研制，四川得陽科技股份有限公司承擔的國家級高新產(chǎn)品研發(fā)項目聚苯硫醚纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，于201*年1月投料開車成功，打破了國外對中國的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品銷售的壟斷。目前，得陽股份的聚苯硫醚生產(chǎn)能力已經(jīng)接近3萬噸/年。為了適應國內(nèi)外市場不斷增長的需求，該公司已經(jīng)規(guī)劃實施了新的擴產(chǎn)項目，預計在201*年，聚苯硫醚的生產(chǎn)能力將穩(wěn)居世界首位，產(chǎn)品的性能也將達到世界先進水平。

今年1月，江蘇瑞泰科技有限公司生產(chǎn)高性能PPS纖維的新廠在江蘇張家港落成并順利投產(chǎn)，使中國PPS纖維生產(chǎn)初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。這將為國家電力行業(yè)袋式除塵的推廣解決原料的瓶頸。此舉符合國家節(jié)能環(huán)保和“低碳經(jīng)濟”的要求，將進一步提高中國PPS纖維生產(chǎn)水平。

3.4激光技術(shù)3.4.1激光的主要特征（一）定向發(fā)光

普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個方向傳播，需要給光源裝上一定的聚光裝置，如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡，使輻射光匯集起來向一個方向射出。激光器發(fā)射的激光，天生就是朝一個方向射出，光束的發(fā)散度極小，大約只有0.001弧度，接近平行。1962年，人類第一次使用激光照射月球，地球離月球的距離約38萬公里，但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照燈光柱射向月球，按照其光斑直徑將覆蓋整個月球。（二）亮度極高

在激光發(fā)明前，人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高，與太陽的亮度不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過氙燈的幾百億倍。因為激光的亮度極高，所以能夠照亮遠距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯（光照度的單位），顏色鮮紅，激光光斑肉眼可見。若用功率最強的探照燈照射月球，產(chǎn)生的照度只有約一萬億分之一勒克斯，人眼根本無法察覺。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。大量光子集中在一個極小的空間范圍內(nèi)射出，能量密度自然極高。

激光的亮度與陽光之間的比值是百萬級的，而且它是人類創(chuàng)造的。激光的顏色

激光的顏色取決于激光的波長，而波長取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì)，即被刺激后能產(chǎn)生激光的那種材料。刺激紅寶石就能產(chǎn)生深玫瑰色的激光束，它應用于醫(yī)學領(lǐng)域，比如用于皮膚病的治療和外科手術(shù)。公認最貴重的氣體之一的氬氣能夠產(chǎn)生藍綠色的激光束，它有諸多用途，如激光印刷術(shù)，在顯微眼科手術(shù)中也是不可缺少的。半導體產(chǎn)生的激光能發(fā)出紅外光，因此我們的眼睛看不見，但它的能量恰好能"解讀"激光唱片，并能用于光纖通訊。但有的激光器可調(diào)節(jié)輸出激光的波長。

激光分離技術(shù)

激光分離技術(shù)主要指激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù)。激光分離技術(shù)是將能量聚焦到微小的空間，可獲得105~1015W/cm2極高的輻照功率密度，利用這一高密度的能量進行非接觸、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下，幾乎可以對任何材料實現(xiàn)激光切割和打孔。激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機械切割、熱處理切割之類的全新切割法，具有更高的切割精度、更低的粗糙度、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點。激光打孔方法作為在固體材料上加工孔方法之一，已成為一項擁有特定應用的加工技術(shù)，主要運用在航空、航天與微電子行業(yè)中。

（三）顏色極純

光的顏色由光的波長（或頻率）決定。一定的波長對應一定的顏色。太陽輻射出的可見光段的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間，對應的顏色從紅色到紫色共7種顏色，所以太陽光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱為單色光源，它發(fā)射的光波波長單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源，只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一，但仍有一定的分布范圍。如氖燈只發(fā)射紅光，單色性很好，被譽為單色性之冠，波長分布的范圍仍有0.00001納米，因此氖燈發(fā)出的紅光，若仔細辨認仍包含有幾十種紅色。由此可見，光輻射的波長分布區(qū)間越窄，單色性越好。[1]

激光器輸出的光，波長分布范圍非常窄，因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖激光器為例，其光的波長分布范圍可以窄到2×10^-9納米，是氪燈發(fā)射的紅光波長分布范圍的萬分之二。由此可見，激光器的單色性遠遠超過任何一種單色光源。

（四）能量密度極大

光子的能量是用E=hv來計算的，其中h為普朗克常量，v為頻率。由此可知，頻率越高，能量越高。激光頻率范圍3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。

電磁波譜可大致分為：

（1）無線電波波長從幾千米到0.3米左右，一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波；（2）微波波長從0.3米到10^-3米，這些波多用在雷達或其它通訊系統(tǒng)；（3）紅外線波長從10^-3米到7.8×10^-7米；

（4）可見光這是人們所能感光的極狹窄的一個波段。波長從780380nm。光是原子或分子內(nèi)的電子運動狀態(tài)改變時所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分；

（5）紫外線波長從3×10^-7米到6×10^-10米。這些波產(chǎn)生的原因和光波類似，常常在放電時發(fā)出。由于它的能量和一般化學反應所牽涉的能量大小相當，因此紫外光的化學效應最強；

（6）倫琴射線這部分電磁波譜，波長從2×10^-9米到6×10^-12米。倫琴射線（X射線）是電原子的內(nèi)層電子由一個能態(tài)跳至另一個能態(tài)時或電子在原子核電場內(nèi)減速時所發(fā)出的；

（7）伽馬射線是波長從10^-10～10^-14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的，放射性物質(zhì)或原子核反應中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。γ射線的穿透力很強，對生物的破壞力很大。由此看來，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因為它的作用范圍很小，一般只有一個點），短時間里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。

3.4.2激光的應用及發(fā)展方向激光的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是“通過受激發(fā)射光擴大”。激光的英文全名已經(jīng)完全表達了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將“光受激發(fā)射”改稱“激光”。激光應用很廣泛，主要有激光打標、光纖通信、激光光譜、激光測距、激光雷達、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器等等。

激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識別物體等的一門技術(shù)，傳統(tǒng)應用最大的領(lǐng)域為激光加工技術(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術(shù)，傳統(tǒng)上看，它的研究范圍一般可分為：

1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導光系統(tǒng)、加工機床、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。

2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微雕等各種加工工藝。

激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導體泵浦激光器。

激光切割：汽車行業(yè)、計算機、電氣機殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。

激光治療：可以用于手術(shù)開刀，減輕痛苦，減少感染。

激光打標：在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體泵浦激光器。

激光打孔：激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。

激光熱處理：在汽車工業(yè)中應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業(yè)和其它機械行業(yè)也應用廣泛。我國的激光熱處理應用遠比國外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主。

激光快速成型：將激光加工技術(shù)和計算機數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。

激光涂敷：在航空航天、模具及機電行業(yè)應用廣泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。

激光成像：利用激光束掃描物體，將反射光束反射回來，得到的排布順序不同而成像。用圖像落差來反映所成的像。激光成像具有超視距的探測能力，可用于衛(wèi)星激光掃描成像，未來用于遙感測繪等科技領(lǐng)域。

3.5空間技術(shù)

空間技術(shù)，是探索、開發(fā)和利用太空以及地球以外天體[1]的綜合性工程技術(shù)[2]，亦稱航天技術(shù)。1957年10月4日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，標志著人類跨入了航天時代。由此興起的航天技術(shù)在以后的近半個世紀里獲得了迅速發(fā)展。航天技術(shù)的發(fā)展使人類掙脫地球引力的羈絆進入廣袤無垠的外層空間成為現(xiàn)實，同時，也為軍事活動提供了新的場所。外層空間已成為一個新戰(zhàn)場

要實現(xiàn)航天活動，就要建立龐大的以航天器為核心的航天系統(tǒng)。它由特定的航天器（衛(wèi)星、空間站、探測器），運載工具（火箭、航天飛機），航天發(fā)射場，地面測控網(wǎng)（地面站、船），地面應用站網(wǎng)及其他有關(guān)系統(tǒng)組成，它是一個大系統(tǒng)工程。

3.5.1火箭技術(shù)

現(xiàn)代火箭技術(shù)的奠基人，蘇聯(lián)科學家齊奧爾科夫斯基，1903年他在論文中論述了將火箭用于星際交通的可能性，并提出了宇航火箭的設(shè)計原理。1924年，戈達德試發(fā)了第一枚現(xiàn)代火箭，第一枚火箭運行了56米。(中圖，V－2火箭)，德國人布勞恩，他在二戰(zhàn)期間為納粹德國主持研制V－2火箭(導彈)，戰(zhàn)后去美國，成為美國火箭技術(shù)的奠基人。

中國航天發(fā)展有四大里程碑[1]：

（1）第一個想到利用火箭飛天的人明朝的萬戶14世紀末期，明朝的士大夫萬戶把47個自制的火箭綁在椅子上，自己坐在椅子上，雙手舉著大風箏。他最先開始設(shè)想利用火箭的推力，飛上天空，然后利用風箏平穩(wěn)著陸。不幸火箭爆炸，萬戶也為此獻出了寶貴的生命。但他的行為卻鼓舞和震撼了人們的內(nèi)心。促使人們更努力的去鉆研。

（2）東方紅一號中國第一顆人造衛(wèi)星

1970年中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅1號”成功升空！中國航天發(fā)展史上第二個里程碑。（3）載人航天

201*年10月15日，中國神舟五號載人飛船升空，表明中國掌握載人航天技術(shù)，成為中國航天事業(yè)發(fā)展史上的第三個里程碑。

（4）升空探測-嫦娥奔月

201*年10月24日18時05分，隨著嫦娥一號成功奔月，嫦娥工程順利完成了一期工程。此后，神舟九號與天宮一號相繼發(fā)射，并成功對接。

1999年11月20日，中國第一艘無人試驗飛船“神舟”一號飛船在酒泉起飛，21小時后在內(nèi)蒙古中部回收場成功著陸，圓滿完成“處女之行”。這次飛行成功為中國載人飛船上天打下非常堅實的基礎(chǔ)。

201*年，“神舟五號”搭載首位中國宇航員楊利偉前往太空；

201*年，“神舟七號”搭載三名宇航員進入太空，翟志剛完成首次出艙行走。神舟一號1999年11月20日第一次測試飛行，成功實現(xiàn)天地往返。

神舟二號201*年01月09日第一艘正樣無人飛船。飛行試驗的主要目的是對工程各系統(tǒng)從發(fā)射到運行、返回、留軌的全過程進行考核，檢驗各技術(shù)方案的正確性與匹配性，取得與載人飛行有關(guān)的科學數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)。

神舟三號201*年03月25日飛行試驗的主要目的是考核火箭逃逸功能、控制系統(tǒng)冗余、飛船應急救生、自主應急返回、人工控制等功能，這次任務載有模擬宇航員。

神舟四號201*年12月29日無人狀態(tài)下全面考核的一次飛行試驗，主要目的是確保宇航員絕對安全，進一步完善和考核火箭、飛船、測控系統(tǒng)的可靠性。

神舟五號201*年10月15日首次載人飛行，承載的宇航員是楊利偉，成功圍繞地球十四圈。神舟六號201*年10月12日首次進行多人多天的航天飛行，承載的宇航員是費俊龍和聶海勝。

神舟七號201*年09月25日首次承載三名宇航員進入太空，承載的宇航員是翟志剛、劉伯明和景海鵬，成功進行出艙活動（又稱太空行走）。

神舟八號201*年11月01日由改進型“長征二號”F遙八火箭順利發(fā)射升空。201*年11月3日凌晨，與組合天宮一號成功實施首次交會對接任務，成為中國空間實驗室的一部分。

神舟九號201*年6月16日下午首次載人交會對接任務3名航天員進入太空，景海鵬、劉旺和劉洋（中國首位女航天員）。6月18日下午，神舟九號成功與天宮一號目標飛行器實現(xiàn)自動交會對接。6月24日，航天員劉旺操作飛船順利完成于天宮一號的手控交會對接。標志著中國完全掌握了載人交會對接技術(shù)。

神舟十號201*年6月11日17時38分搭載三位航天員飛向太空，將在軌飛行15天，并首次開展我國航天員太空授課活動。飛行乘組由男航天員聶海勝、張曉光和女航天員王亞平組成，聶海勝擔任指令長

3.5.2人造地球衛(wèi)星的應用

通信衛(wèi)星系統(tǒng)。它是一個微波接力通信的空中中繼站，它將地球上某一地面站發(fā)射來的無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)到另一個地面站，從而實現(xiàn)在兩個或多個地面之間進行通信。

對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)。它包括氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星等，可提供大氣學、生物學、海洋學和生態(tài)學等大量信息，并可揭示地面多種目標，為地球資源開發(fā)和管理、自然災害的預防、監(jiān)控提供有效手段。

衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。衛(wèi)星無線電定位，是地球表面物體通過無線電和衛(wèi)星溝通進行測距或測速，計算出自己的位置而調(diào)整方向，沿既定目標前進。

3.5.3宇宙飛船

宇宙飛船[1](英語名為spaceship)，是一種運送航天員、貨物到達太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保證航天員在太空短期生活并進行一定的工作。它的運行時間一般是幾天到半個月，一般搭乘2到3名航天員。

聯(lián)盟號飛船

世界上第一艘載人飛船是前蘇聯(lián)的"東方"1號宇宙飛船，于1961年4月12日發(fā)射。它由兩個艙組成，上面的是密封載人艙，又稱航天員座艙。這是一個直徑為2.3米的球體。艙內(nèi)設(shè)有能保障航天員生活的水、供氣的生命保障系統(tǒng)，以及控制飛船姿態(tài)的姿態(tài)控制系統(tǒng)、測量飛船飛行軌道的信標系統(tǒng)、著陸用的降落傘回收系統(tǒng)和應急救生用的彈射座椅系統(tǒng)[2-3]。另一個艙是設(shè)備艙，它長3.1米，直徑為2.58米。設(shè)備艙內(nèi)有使載人艙脫離飛行軌道而返回地面的制動火箭系統(tǒng)，供應電能的電池、儲氣的氣瓶、噴嘴等系統(tǒng)�！皷|方”1號宇宙飛船總質(zhì)量約為4700千克。它和運載火箭都是一次性的，只能執(zhí)行一次任務。

1966年3月17日，"雙子星座"8號的宇航員進行了首次太空對接。之后不久，由于飛船損傷系統(tǒng)突然失靈，宇航員們不得不進行緊急著陸處理。宇航員尼爾-A-阿姆斯特朗和戴維-R-斯考特在計劃為期3天的飛行使命中的第5圈飛行時，操縱其雙子星座封艙與阿根納號宇宙飛船對接成功。半小時后，雙子星號密封艙開始旋轉(zhuǎn)并失去控制。接著，宇宙飛船上12只小型助推火箭中的一只原因不明地起火。宇航員隨即將其飛行器與阿根納號分離，并成功地在太平洋上降落。質(zhì)量約為4700千克。

2宇宙飛船的分類

至今，人類已先后研究制出三種構(gòu)型的宇宙飛船，即單艙型、雙艙型和三艙型。其中單艙式最為簡單，只有宇航員的座艙，美國第1個宇航員格倫就是乘單艙型的“水星號”飛船上天的；雙艙型飛船是由座艙和提供動力、電源、氧氣和水的服務艙組成，它改善了宇航員的工作和生活環(huán)境，世界第1個男女宇航員乘坐的前蘇聯(lián)“東方號”飛船、世界第1個出艙宇航員乘坐的前蘇聯(lián)“上升號”飛船以及美國的“雙子星座號”飛船均屬于雙艙型；最復雜的就是三艙型飛船，它是在雙艙型飛船基礎(chǔ)上或增加1個軌道艙（衛(wèi)星或飛船），用于增加活動空間、進行科學實驗等，或增加1個登月艙（登月式飛船），用于在月面著陸或離開月面，前蘇聯(lián)/俄羅斯的聯(lián)盟系列和美國“阿波羅號”飛船是典型的三艙型。聯(lián)盟系列飛船至今還在使用。

對接后的飛船3技術(shù)要求

雖然宇宙飛船是最簡單的一種載人航天器，但它還是比無人航天器（例如衛(wèi)星等）復雜得多。麻雀雖小，五臟俱全。宇宙飛船與返回式衛(wèi)星有相似之處，但要載人，故增加了許多特設(shè)系統(tǒng)，以滿足宇航員在太空工作和生活的多種需要。例如，用于空氣更新、廢水處理和再生、通風、溫度和濕度控制等的環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)、報話通信系統(tǒng)、儀表和照明系統(tǒng)、航天服、載人機動裝置和逃逸生系統(tǒng)等。

當然，掌握航天器再入大氣層和安全返回技術(shù)也至關(guān)重要。尤其是宇宙飛船，除了要使飛船在返回過程中的制動過載限制在人的耐受范圍內(nèi)，還應使其落點精度比返回式衛(wèi)星要高，從而及時發(fā)現(xiàn)和營救宇航員。前蘇聯(lián)載人宇宙飛船就曾因落點精度差，結(jié)果使宇航員困在了冰天雪地的森林中差點被凍死。人上天有三個條件，除要研制出載人航天器外，還必須擁有運載力大、可靠性高的運載工具；應弄清高空環(huán)境和飛行環(huán)境對人體的影響，并找到有效的防護措施。

天高任船飛。未來的宇宙飛船將朝三個方向發(fā)展：有多種功能和用途；返回落點的控制精度提高到百米級的范圍以內(nèi)；返回地面的座艙經(jīng)適當修理后可重復使用。

4前蘇聯(lián)宇宙飛船1、東方號宇宙飛船

東方1號宇宙飛船，它由乘員艙和設(shè)備艙及末級火箭組成，總重6.17噸，長7.35米。乘員艙呈球形，直徑2.3米，重2.4噸，外側(cè)覆蓋有耐高溫材料，能承受再入大氣層時因摩擦產(chǎn)生的攝氏5000℃左右的高溫。乘員艙只能載一人，有三個艙口，一個是宇航員出入艙口，另一個是與設(shè)備艙連接的艙口，再一個是返回時乘降落傘的艙口，宇航員可通過舷窗觀察或拍攝艙外情景。宇航員的座椅裝有彈射裝置，在發(fā)生意外事故時可緊急彈出脫險。同時在飛船下降到距離地面7000米的地方，宇航員連同座椅一起彈出艙外，并張開降落傘下降，在達到4000米高度時，宇航員與座椅分離，只身乘降落傘返回地面。設(shè)備艙為頂錐圓筒形，長2.25米，重2.27噸，在飛船返回大氣層之前，與乘員分離，棄留太空成為無用之物。東方1號宇宙飛船打開了人類通往太空的道路。

2、上升號宇宙飛船

上升號宇宙飛船重5.32噸，球形乘員艙直徑與東方號飛船大體相同，改進之處是提高了艙體的密封性和可靠性。宇航員在座艙內(nèi)可以不穿宇航服,返回時不再采用彈射方式,而是隨乘員艙一起軟著陸。上升1號載三名宇航員，在太空飛行24小時17分鐘；上升2號載兩名宇航員，在太空飛行26小時2分鐘。

3、聯(lián)盟號宇宙飛船

聯(lián)盟號飛船由軌道艙、指令艙和設(shè)備艙三部分組成，總重量約6.5噸，全長約7米，宇航員在軌道艙中工作和生活；設(shè)備艙呈圓柱形，長2.3米，直徑2.3米，重約2.6噸，裝有遙測、通信、能源、溫控等設(shè)備；指令艙呈鐘形，底部直徑3米，長約2.3米，重約2.8噸。飛船在返回大氣層之前，將軌道艙和設(shè)備艙拋掉，指令艙裝載著宇航員返回地面。從聯(lián)盟10號飛船開始，前蘇聯(lián)的宇宙飛船轉(zhuǎn)到與空間站對接載人飛行，把載人航天活動推向了更高的階段。

4、聯(lián)盟號載人飛船和進步號貨運飛船

前蘇聯(lián)的空間站上天以來，一直與聯(lián)盟號系列載人飛船和進步號系列貨運飛船一起，共同組成軌道聯(lián)合體執(zhí)行載入航天飛行任務。

聯(lián)盟號系列載人飛船已更換三代，作為空間站的載人工具。從聯(lián)盟10號開始，到1993年底共有30艘聯(lián)盟號，14艘聯(lián)盟T號，17艘聯(lián)盟TM號飛船載人到空間站上開展太空科學考察活動。第一代聯(lián)盟號，主要用于試驗載人飛船與空間站的交會，對接和機動飛行，為載人到空間站活動打下了堅實基礎(chǔ)；第二代聯(lián)盟T號，改進了座艙設(shè)施，提高了生命保障系統(tǒng)的可靠性和生活環(huán)境的舒適性；第三代聯(lián)盟TM號，又改進了會合，對接，通信，緊急救援和降落傘系統(tǒng)，增加了有效載荷。經(jīng)過改進的聯(lián)盟TM號飛船總重7噸，長約7米，翼展10.6米，載3名宇航員和250千克貨物最大改進是對接系統(tǒng)，可以在任何姿態(tài)下與和平號空間站對接，無需空間站做機動飛行和調(diào)整姿態(tài)。

“進步號”系列貨運飛船執(zhí)行向空間站定期補給食品、貨物、燃料和儀器設(shè)備等任務。到1993年底，已發(fā)展兩代，共發(fā)射進步號42艘，進步M號20艘。它與空間站對接完成裝卸任務后即自行進入大氣層燒毀。這種飛船由儀器艙，燃料艙和貨艙組成，貨艙容積6.6立方米，可運送1.3噸貨物，燃料艙帶1噸燃料。它可自行飛行4天，與空間站對接飛行可達2個月。

3.5.4宇宙飛船、空間站和航天飛機的主要功能

航天飛機（SpaceShuttle，又稱為太空梭或太空穿梭機）是可重復使用的、往返于太空和地面之間的航天器，結(jié)合了飛機與航天器的性質(zhì)。它既能代表運載火箭把人造衛(wèi)星等航天器送入太空，也能像載人飛船那樣在軌道上運行，還能像飛機那樣在大氣層中滑翔著陸。航天飛機為人類自由進出太空提供了很好的工具，是航天史上的一個重要里程碑。

空間站（SpaceStation）：又稱航天站、太空站、軌道站。是一種在近地軌道長時間運行，可供多名航天員巡訪、長期工作和生活的載人航天器�？臻g站分為單一式和組合式兩種。單一式空間站可由航天運載器一次發(fā)射入軌，組合式空間站則由航天運載器分批將組件送入軌道，在太空組裝而成。人類并不滿足于在太空作短暫的旅游，為了開發(fā)太空，需要建立長期生活和工作的基地。.

3.6新能源技術(shù)

3.6.1新能源的概念和種類

新能源又稱非常規(guī)能源。是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。201*年6月14日，黑龍江省頒布條例稱探測出來的資源屬國有。8月20日，國家氣象局表示支持風能太陽能歸國有。

特點

1)資源豐富，普遍具備可再生特性，可供人類永續(xù)利用；比如，陸上估計可開發(fā)利用的風力資源為253GW,而截止201*年只有0.57GW被開發(fā)利用，預計到201*年可以利用的達到4GW,到2020年到20GW，而太陽能光伏并網(wǎng)和離網(wǎng)應用量預計到2020年可以從的0.03GW增加1至2個GW。

2)能量密度低，開發(fā)利用需要較大空間；3)不含碳或含碳量很少，對環(huán)境影響�。�4)分布廣，有利于小規(guī)模分散利用；5)間斷式供應，波動性大，對持續(xù)供能不利；

6)除水電外，可再生能源的開發(fā)利用成本較化石能源高。太陽能

太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化太陽能發(fā)電

學轉(zhuǎn)換三種主要方式。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等由太陽能導致或轉(zhuǎn)化成的能量形式。利用太陽能的方法主要有：太陽能電池，通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能；太陽能熱水器，利用太陽光的熱量加熱水，并利用熱水發(fā)電等。太陽能清潔環(huán)保，無任何污染，利用價值高，太陽能更沒有能源短缺這一說法，其種種優(yōu)點決定了其在能源更替中的不可取代的地位。

太陽能光伏

光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源，較復雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明，并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。

國內(nèi)主要太陽能電池制造商正遭遇少有的“陰雨天”。由于95%以上的產(chǎn)能出口，且過于倚重歐洲市場，國內(nèi)太陽能電池企業(yè)近幾個月來連續(xù)受到多個利空因素干擾：歐洲債務危機、歐元急跌、歐洲削減太陽能補貼等。這一連串不利因素表明國內(nèi)太陽能電池制造商既有近憂，還有遠慮。不過，善于應變的國內(nèi)企業(yè)正在試圖從成本和需求兩端控制經(jīng)營風險。國內(nèi)太陽能電池制造業(yè)具有兩個鮮明特點。一是以“國內(nèi)速度”高速發(fā)展，全球占有率由201*年的1%飆升至201*年的30%，涌現(xiàn)出尚德、英利、天合光能等電池制造商。二是過于依賴歐洲市場。201*年，國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能約為240萬千瓦，但國內(nèi)太陽能發(fā)電裝機容量僅為12萬千瓦，95%的產(chǎn)能出口，其中歐洲是最重要的市場。過去數(shù)年，歐洲一直是世界太陽能光伏發(fā)電的重心。201*年，德國、西班牙、意大利和捷克的新增裝機容量超過420萬千瓦，占全球60%上。從年初開始，希臘、西班牙等歐元區(qū)國家爆發(fā)債務危機，歐元匯率急轉(zhuǎn)直下，歐元兌美元匯率下跌超過12%，國內(nèi)太陽能電池廠商損失嚴重。

太陽能光熱槽式太陽能光熱

現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當?shù)目萍紒硎占�太陽能外，建筑物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設(shè)計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。

太陽光合能

植物利用太陽光進行光合作用，合成有機物。因此，可以人為模擬植物光合作用，大量合成人類需要的有機物，提高太陽能利用效率。

5核能簡介

核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特愛因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速常量。核能的釋放主要有三種形式：

核電站A.核裂變能A.核裂變能

所謂核裂變能是通過一些重原子核（如鈾-235、钚-239等）的裂變釋放出的能量B.核聚變能

由兩個或兩個以上氫原子核（如氫的同位素氘和氚）結(jié)合成一個較重的原子核，同時發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應叫做核聚變反應，其釋放出的能量稱為核聚變能。

C.核衰變

核衰變是一種自然的慢得多的裂變形式，因其能量釋放緩慢而難以加以利用核能的缺陷（1）資源利用率低

（2）反應后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技術(shù)尚未完全解決（3）反應堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進

（4）核不擴散要求的約束，即核電站反應堆中生成的钚-239受控制（5）核電建設(shè)投資費用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高，投資風險較大6海洋能簡單介紹

海洋能指蘊藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。海洋能

這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點，是一項亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源。海洋能特點

1.海洋能在海洋總水體中的蘊藏量巨大，而單位體積、單位面積、單位長度所擁有的能量較小。這就是說，要想得到大能量，就得從大量的海水中獲得。

2.海洋能具有可再生性。海洋能來源于太陽輻射能與天體間的萬有引力，只要太陽、月球等天體與地球共存，這種能源就會再生，就會取之不盡，用之不竭。

3.海洋能有較穩(wěn)定與不穩(wěn)定能源之分。較穩(wěn)定的為溫度差能、鹽度差能和海流能。不穩(wěn)定能源分為變化有規(guī)律與變化無規(guī)律兩種。屬于不穩(wěn)定但變化有規(guī)律的有潮汐能與潮流能。人們根據(jù)潮汐潮流變化規(guī)律，編制出各地逐日逐時的潮汐與潮流預報，預測未來各個時間的潮汐大小與潮流強弱。潮汐電站與潮流電站可根據(jù)預報表安排發(fā)電運行。既不穩(wěn)定又無規(guī)律的是波浪能。

4.海洋能屬于清潔能源，也就是海洋能一旦開發(fā)后，其本身對環(huán)境污染影響很小。波浪發(fā)電

據(jù)科學家推算，地球上波浪蘊藏的電能高達90萬億度。海上導航浮標和燈塔已經(jīng)用上了波浪發(fā)電機發(fā)出的電來照明。大型波浪發(fā)電機組也已問世。中國在也對波浪發(fā)電進行研究和試驗，并制成了供航標燈使用的發(fā)電裝置。將來的世界，每一個海洋里都會有屬于我們中國的波能發(fā)電廠。波能將會為中國的電業(yè)作出很大貢獻。

潮汐發(fā)電

據(jù)世界動力會議估計，到2020年，全世界潮汐發(fā)電量將達到1000-3000億千瓦。世界上最大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站，發(fā)電能力24萬千瓦，已經(jīng)工作了30多年。中國在浙江省建造了江廈潮汐電站，總?cè)萘窟_到3000千瓦。

7風能簡單介紹

風能是太陽輻射下流動所形成的。風能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢，它蘊藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭，對交通不便、遠離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠地區(qū)尤為重要。風能最常見的利用形式為風力發(fā)電。風力發(fā)電有兩種思路，水平軸風機和垂直軸風機。水平軸風機應用廣泛，為風力發(fā)電的主流機型。

風力發(fā)電

是當代人利用風能最常見的形式，自19世紀末，丹麥研制成風力發(fā)電機以來，人們認識到石油等能源會枯竭，才重視風能的發(fā)展，利用風來做其它的事情。

1977年，聯(lián)邦德國在著名的風谷--石勒蘇益格-荷爾斯泰因州的布隆坡特爾建造了一個世界上最大的發(fā)電風車。該風車高150米，每個漿葉長40米，重18噸，用玻璃鋼制成。

截止201*年底，全球累計裝機容量已經(jīng)達到了1.59億千瓦，201*年全年新增裝機容量超過3千萬千瓦，漲幅31.9%。從累計裝機容量看，美國已累計裝機3516萬千瓦，穩(wěn)居榜首；中國為2610萬千瓦，位列全球第二。

8生物質(zhì)能簡單介紹

生物質(zhì)能來源于生物質(zhì)，也是太陽能以化學能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來源于植物的光合作用。生物質(zhì)能是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的燃料。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富，而且是一種無害的能源。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10-20倍，但利用率不到3%。

修建沼氣池

生物質(zhì)能(又名生物能源)是利用有機物質(zhì)(例如植物等)作為燃料，通過氣體收集、氣化(化固體為氣體)、燃燒和消化作用(只限濕潤廢物)等技術(shù)產(chǎn)生能源。只要適當?shù)貓?zhí)行，生物質(zhì)能也是一種寶貴的可再生能源，但要看生物質(zhì)能燃料是如何產(chǎn)生出來。

全球范圍正在炒作用玉米、小麥、食糖等糧食來制造汽油等能源來滿足日益增長的需求，以及過高成本帶來的過高價格。當前主要是以甜高粱、木薯等為原料。

為人類的生產(chǎn)和生活提供各種能力和動力的物質(zhì)資源，是國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源的開發(fā)和有效利用程度以及人均消費量是生產(chǎn)技術(shù)和生活水平的重要標志。

利用現(xiàn)狀

201*年底全國已經(jīng)建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池1870萬口，生活污水凈化沼氣池14萬處，畜禽養(yǎng)殖場和工業(yè)廢水沼氣工程2,000多處，年產(chǎn)沼氣約90億立方米，為近8000萬農(nóng)村人口提供了優(yōu)質(zhì)生活燃料。

中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃氣。201*年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃氣2,000萬立方米。

9地熱能地球內(nèi)部熱源可來自重力分異、潮汐摩擦、化學反應和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主地熱能

要熱源。中國地熱資源豐富，分布廣泛，已有5500處地熱點，地熱田45個，地熱資源總量約320萬兆瓦。10氫能特點

安全環(huán)保：氫氣分子量為2,僅為空氣的1/14,因此，氫氣泄漏于空氣中會自動逃離地面，不會形成聚集。而其他燃油燃氣均會聚集地面而構(gòu)成易燃易爆危險。氫氣無味無毒，不會造成人體中毒，燃燒產(chǎn)物僅為水，不污染環(huán)境。

高溫高能：1kg氫氣的熱值為34000Kcal,是汽油的三倍。氫氧焰溫度高達2800度，高于常規(guī)液氣。熱能集中：氫氧焰火焰挺直，熱損失小，利用效率高。自動再生：氫能來源于水，燃燒后又還原成水。

催化特性：氫氣是活性氣體催化劑，可以與空氣混合方式加入催化燃燒所有固體，液體、氣體燃料。加速反應過程，促進完全燃燒，達到提高焰溫、節(jié)能減排之功效。

還原特性：各種原料加氫精煉。

變溫特性：可根據(jù)加熱物體的熔點實現(xiàn)焰溫的調(diào)節(jié)。

來源廣泛：氫氣可由水電解制取，水取之不盡，而且每kg水可制備1860升氫氧燃氣。即產(chǎn)即用：利用先進的自動控制技術(shù)，由氫氧機按照用戶設(shè)定的按需供氣，不貯存氣體。應用范圍廣：適合于一切需要燃氣的地方。氫能的缺點：（1）制取成本高，需要大量的電力；

（2）生產(chǎn)、存儲難：氫氣密度小，很難液化，高壓存儲不安全。氫電池

這款氫電池名為PowerTrekk，是一款獨特的應急電池，其工作原理是一個簡單的化學反應：圓形容器內(nèi)裝有一種特殊成分硅化鈉，與水相遇時便會產(chǎn)生氫氣。這一反應過程安全而且環(huán)保，惟一的副產(chǎn)品是一點點水蒸汽，使用時只需向下部容器中放置一些水，容器內(nèi)的化學藥劑便能通過反應提取氫元素并為電池充電。外出長途旅行時備上一塊可以有效避免因手機沒電而與世隔絕的尷尬情況。預計今年第一季度上市，電池本體售價229美元，化學藥劑4美元一包。[2]

政策支持

部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，并在世界各地形成了一定的規(guī)模。生物質(zhì)能、太陽能、風能以及水力發(fā)電、地熱能等的利用技術(shù)已經(jīng)得到了應用。

國際能源署（IEA）對201*～2030年國際電力的需求進行了研究，研究表明，來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長速度將最快。IEA的研究認為，在未來30年內(nèi)非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長得快，年增長速度近6%，在201*～2030年間其總發(fā)電量將增加5倍，到2030年，它將提供世界總電力的4.4%，其中生物質(zhì)能將占其中的80%。

可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低，一方面是與不同國家的重視程度與政策有關(guān)，另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān)，尤其是技術(shù)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風能等。據(jù)IEA的預測研究，在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降，從而增加它的競爭力�？稍偕�能源利用的成本與多種因素有關(guān)，因而成本預測的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預測結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢。中國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，

中華人民共和國可再生能源法。并制定頒布了《中華人民共和國可再生能源法》，重點發(fā)展太陽能光熱利用、風力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地熱能的利用。在國家的大力扶持下，中國在風力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進展。新能源（或稱可再生能源更貼切）主要有：太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后，國內(nèi)外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展，它不但會搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會導致社會不健康發(fā)展；地熱能的開發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性，如大規(guī)模開發(fā)必將導致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞，必將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化；而風能和太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源，他們必將成為今后替代能源主流。

應用狀況

太陽能發(fā)電具有布置簡便以及維護方便等特點，應用面較廣，在全球裝機總?cè)萘恳呀?jīng)開始追趕傳統(tǒng)風力發(fā)電，在德國甚至接近全國發(fā)電總量的5%-8%，隨之而來的問題令我們意想不到，太陽能發(fā)電的時間局限性導致了對電網(wǎng)的沖擊，如何解決這一問題成為能源界的一大困惑。

風力發(fā)電在19世紀末就開始登上歷史的舞臺，在一百多年的發(fā)展中，一直是新能源領(lǐng)域的獨孤求敗，由于它造價相對低廉，成了各個國家爭相發(fā)展的新能源首選，然而，隨著大型風電場的不斷增多，占用的土地也日益擴大，產(chǎn)生的社會矛盾日益突出，如何解決這一難題，成了我們又一困惑。

早在201*年，MUCE就為了開拓穩(wěn)定的海島通信電源而開展一項研究，經(jīng)過六年多研究和實踐，終于將一種成熟的新型應用方式MUCE風光互補系統(tǒng)向社會推廣，這種系統(tǒng)采用了中國自主研制的新型垂直軸風力發(fā)電機（H型）和太陽能發(fā)電進行10：3地結(jié)合，形成了相對穩(wěn)定的電力輸出。在建筑上、野外、通信基站、路燈、海島均進行了實際應用，獲得了大量可靠的使用數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)的研究成果將為中國乃至世界的新能源發(fā)展帶來了新的動力。

新型垂直軸風力發(fā)電機（H型）突破了傳統(tǒng)的水平軸風力發(fā)電機啟動風速高、噪音大、抗風能力差、受風向影響等缺點，采取了完全不同的設(shè)計理論，采用了新型結(jié)構(gòu)和材料，達到微風啟動、無噪音、抗12級以上臺風、不受風向影響等性能，可大量用于別墅、多層及高層建筑、路燈等中小型應用場合。以它為主建立的風光互補發(fā)電系統(tǒng)，具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟性高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，也解決了太陽能發(fā)展中對電網(wǎng)沖擊等影響。

隨著能源危機日益臨近，新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要能源之一。其中太陽能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活，風力發(fā)電偶爾可以看到或聽到，可是它們作為新能源如何在實際中去應用？新能源的發(fā)展究竟會是怎樣的格局？這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的。

發(fā)展趨勢

隨著化石能源的不斷發(fā)現(xiàn)和采掘技術(shù)的進步，來數(shù)十年內(nèi)其成本依然會比其他零碳排放能源具有競爭優(yōu)勢。此外，從美國的狀況來看，未來50年能源供應結(jié)構(gòu)依然會保持能源形式多樣化的局面。但為了能夠及時減緩未來全球氣候變暖的風險，必須加速清潔能源和可再生能源技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應用的步伐。雖然任何技術(shù)創(chuàng)新將取決于其所能帶來的效益，但人類的惰性、現(xiàn)實狀況及可預見的財務風險等因素，使人們更傾向于維持現(xiàn)狀。為此，各國政府的政策必須致力于激勵發(fā)明和創(chuàng)新，并使之能與市場力量密切配合。

過去30年間，全球發(fā)生極端天氣事件（如極端高溫、洪水和干旱等）的頻度不斷增加，由此造成的經(jīng)濟損失每年超過1500億美元，而越來越多的證據(jù)也表明極端天氣事件與全球氣候變暖有關(guān)。雖然緩解這種狀況的總體代價具有巨大的不確定性，但我們需要制定相關(guān)政策，將各種能源形式的總體成本直接考量到其市場價格中。

未來幾十年，全球范圍內(nèi)使用經(jīng)濟合算的可再生能源的需求將會不斷增加，人類利用可再生能源的效率也將會不斷提高，其成本也會越來越具有競爭優(yōu)勢。隨著科技的進步、研發(fā)投入的加大、公共政策關(guān)注力度的增加，以及公眾認識程度的逐步提高，人類利用經(jīng)濟合算、可獲取和具有可持續(xù)性的能源步伐一定會加快，并將以此推動作為經(jīng)濟增長的動力，增加能源安全和減緩全球氣候變暖的風險。否則，人類將會遇到難以預測的后果。正如國際能源署在《全球能源展望》中所指出的那樣“如果我們?nèi)祟惒桓淖兎较�，未來將會在這條道路上毀滅自己�！�

14前景

根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年可再生能源在我國能源結(jié)構(gòu)中的比例爭取達到16%�！笆�一五”期間，我國可再生能源占能源消耗10%比例的目標沒有實現(xiàn)，在接下來的“十二五”、“十三五”期間，我國可再生能源的發(fā)展步伐需大力加快，新能源行業(yè)投資機會將持續(xù)火爆。因此，國內(nèi)優(yōu)秀的新能源企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內(nèi)優(yōu)秀的新能源企業(yè)迅速崛起，逐漸成為新能源行業(yè)中的翹楚!

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