世界科学技术的发展趋势及其作用
前 言
“科技是第一生产力”，科学技术的进步是现代化立国的基础，是推动世界经济和社会发展的强大动力，是衡量一个国家综合国力的重要标志。
科学与技术既有区别又有联系，科学是人类在认识世界和改造世界过程中逐渐形成的，是正确反映客观世界的现象、内部结构和运动规律的系统理论知识。科学还提供认识世界和改造世界的态度和方法，提供科学的世界观和处世的科学精神。技术是在科学的指导下，总结实践的经验，得到在生产过程和其他实践过程中，从设计、装备、方法、规范到管理等的系统知识，技术直接指导生产，是现实的生产力。
科学产生技术，技术推动科学，这两者互相促进，有非常密切的关系。进入21世纪，科学技术的相互促进发展更是日新月异，科学技术的结合更加紧密，科学技术对社会、经济和人的发展所起的作用更是越来越明显。
一、世界科学技术的发展历史
“相信上帝,太阳绕地球转;相信科学,地球绕太阳转。”过去培根说:“知识就是力量。”今天我们说:“科学就是力量。”科学是智慧的历程和结晶。从人类期盼的最高精神境界讲，朝朝暮暮沿着知识的历程，逐步通向科学的光辉圣殿，是许多有志于自我发展的年轻人晶莹透明的梦想！然而，今天的科技之果并不是瞬间得来的。
从“四大文明古国”到丰富多彩的现代文化；从古希腊和古罗马的科学启蒙和西方中世纪时期科学与宗教的猛烈碰撞到现在博大雄厚的科学知识：从哥白尼的“日心说”到现在的载人飞船上天；从伽利略和牛顿给近代物理学带来的革命性的变化到现在物理学的飞速发展；从第一次技术革命到现在数字化、信息化时代的到来；从细胞的发现、进化论的提出到遗传工程的产生，无疑经过了几十年，甚至几百几千年的发展。
1、古代科学技术的发展
原始社会以来, 古代世界相对先进的技术和科学知识先后分别在北非的尼罗河流域、西亚的两河流域、地中海沿岸的希腊和罗马地区、南亚的印度河和恒河流域、东亚的黄河和长江流域产生。
公元7世纪在亚洲西部开始扩张的阿拉伯人也曾迅速掌握了古代世界的先进科学技术,沟通了欧亚大陆的西方和东方。
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在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。
2、近现代科学技术的发展
世界由运动的物质构成。物质有丰富的、多层次的内部结构和相互作用。研究不同层次上物质的结构、物质间的相互作用和在相互作用下产生的运动形态和运动规律，始终是基础科学无止境的追求。在科学技术近现代史上，科学技术迅速发展。 1、科学方面的发展
从15 世纪起, 欧洲首先从中世纪进入近代, 科学的发展逐步实现了革命性的突破, 并在20 世纪成为一种具有世界性特色的全球文化。
在这一发展过程中, 天文学的主要成就是日心说、行星运动定律、万有引力定律、对太阳系的进一步认识、对银河系的初步认识、对太阳发光发热机理的解释、关于恒星和太阳系乃至宇宙演化的假说、射电天文学等。在地学方面从考察岩石的成因开始, 产生了大陆漂移、海底扩张的学说, 直到建立了关于地壳结构的板块构造理论。在力学方面从自由落体定律和牛顿运动三定律开始, 产生了理论力学、流体力学、材料力学等分支学科, 并且还产生了给力学带来革命的相对论力学。物理学方面探究了热的本质, 发现了热力学的三个定律; 研究了电磁现象, 发现了电和磁相互转化的关系, 并探讨了光的特性和本质。
由于对热辐射和光电效应的研究导致了量子说的提出, 并最终建立了量子力学。另外,对电子和放射性的研究导致了原子核物理学乃至基本粒子物理学的产生。近代以来化学研究方面提出了元素的概念, 认识了燃烧现象, 并用原子-分子学说解释了化学现象, 发现了元素周期律和元素的放射性衰变, 有机化学和量子化学得到了发展和应用。生物学在个体研究方面从认识人体结构开始, 发现了血液循环、细胞, 进而发现了基因、染色体和生物大分子, 认识了核酸的结构, 发现了遗传密码, 并开始了对脑的研究。在生物群体研究方面确立了分类体系, 提出了进化论, 探讨了基因突变在生物进化中的作用。另外, 由于微生物的发现, 诞生了微生物学。近代以来数学的主要成就是微积分、非欧几何学、线性代数、概率论和运筹学, 以及对数学基础的新认识。
另外,20世纪产生了系统论、控制论、信息论等新的科学学科以及材料、能源、环境等
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应用性学科和若干非线性系统的理论学科。它们从不同的角度和层次描绘了自然界的图景, 它们的发展反映着人们对世界和自然界看法的改变和进步。
现代科学在提出新概念、新理论的同时否定了许多旧理论, 如天文学中的地心说、热力学中的热质说、化学中的燃素说和元素不变的观念。现代科学在不断推出新定律、新原理时又不断重新界定着已有定律和原理的适用范围, 如相对论对牛顿力学中时空、质量、能量等概念的界定, 耗散结构理论对热力学第二定律的界定, 非线性力学对牛顿经典力学体系适用范围的界定。然而, 最重要的一点是: 近现代科学发展的过程似乎表明, 科学探索既是一个不断破译自然之谜的过程, 也是一个不断发现新的自然之谜的过程: 正是由于人们对光本质认识的步步深入, 才导致今天无法用一个统一的理论来描述光这种现象。在量子力学中我们遇到了测不准原理, 在核物理学中则遇到了夸克禁闭。在宇宙演化中我们碰到了时空分割所导致的无法确定的宇宙界限, 还碰到了所谓无法直接探测到的黑洞。在生物学领域, 我们也无法仅仅用进化论或者灾变论和基因突变的理论来描述包括人类自身在内的生命演化过程。在追求精确数量和体系严整的数学领域, 我们一方面可以构造三维以上的人类思维不能想象的空间, 一方面又遇到了揭示数学的形式系统本身不完备性的哥德尔定理。
可以说, 近现代科学的发展是一个不断接近真理的过程, 这个过程在增加人类关于自然的知识的同时也揭示了科学与人本身的相对关系,否定着人类在科学探索过程中形成的某些观念,也否定着人类认识自然界终极真理的可能性, 表明探索自然之谜的科学前进的结果便是面对新的自然之谜。正是由于科学发展过程中这种始终面对新的自然之谜的境况, 才使人类的智慧受到了不断的挑战。 2、技术方面的发展
18 世纪30 年代之后, 首先在英国发生了以机器生产为特征的工业革命, 热能被通过蒸汽机应用到机器工业之中。
19 世纪以来,随着以机器生产为标志的工业革命浪潮先后在欧洲大陆、北美乃至全世界的扩展, 世界性的贸易市场、铁路和轮船航运逐渐打破了世界各地区之间在经济、技术和文化等方面的相对隔绝状况, 电力作为一种崭新的二次能源被广泛应用到工业之中。
20世纪以来, 航空技术, 航天技术得到了飞速发展;雷达、电视、卫星和其它通讯技术将全球变成了所谓“地球村”；电子计算机及其网络技术正在改变着人类智力劳动和联系的
方式; 核技术在发电、尤其是在军事方面的应用，使人类不得不重新认识和平与战争……
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总的看来, 近现代以来进步着的技术已经全面改变并在继续改变着人类的生活方式和一些价值观念, 而且, 创造技术的人类本身似乎并不能完全确定进步着的技术最终会将人类引向何方。
二、21世纪世界科学技术的发展趋势
科学技术的进步是现代化立国的基础，是推动世界经济和社会发展的强大动力，是衡量一个国家综合国力的重要标志。
进入新世纪之后，新的科学发现、新的技术突破以及重大集成创新不断涌现，学科交叉融合进一步发展，科学与技术不断更新，科学传播、技术转移和规模产业化速度越来越快。科学技术在经济社会发展和人类文明进程中发挥了更加明显的基础性和带动性作用。世界科学技术正在酝酿着新的突破，一场新的科技革命和产业革命正在孕育之中，在未来30—50年里世界科学技术会继续出现重大原始性创新突破，很有可能在信息科学、生命科学、物质科学，以及脑与认知科学、地球与环境科学、数学与系统科学乃至社会科学之间的交叉领域形成新的科学前沿，发生新的突破。
1、信息技术的高速发展
目前人类已进入信息化社会，人们已开始认识到信息是比物质和能源更为重要的可以再生的资源。信息既可压缩、扩散，也可以光速传播，并渗透到各个方面。它在时间和空间上，使世界变小、科学变大，为人类共享精神财富创造了客观条件。信息技术把传统产业从扩大外延推向增加内涵的发展道路。由于数字化革命已使信息技术发展到了一个崭新的阶段，它必将成为21世纪经济、社会发展的火车头。同时，以数字革命为先导，以信息高速公路为主要内容的信息将引发一场世界性的经济大战。因此，信息技术将成为各国竞争的关键领域。
据美国官方估计，21世纪初叶，随着信息高速公路的实现，美国工业部门每年可多创造3000亿美元的销售额，生产效率将提高20－40％。银行的收入将4/5来自由信息，只有1/5来自存贷利差。科学家们可在网络上如居一室地合作研究开发，创造出更加丰硕的成果。学生们可以学习分布在各地的最好教师的课程，并可节省40％的时间和30％的费用。病人可通过远程的名医会诊和遥控治疗，得到最好的医治。信息技术将为人们提供一个方便、多样、舒适、协调的生存环境。
2、先进材料技术的迅速发展和广泛应用
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人类历史发展证明，先进材料是人类文明的阶梯。21世纪材料科学技术的发展重点将向具有功能化、复合化、智能化、微型化及与环境相协调等特征的方向发展。
新材料中最具活力的是信息功能材料、高温、高比强度、高比刚度的结构材料、超导材料、纳米材料、能源材料和生物材料等。信息功能材料的指用于信息的获取、传输、存储、显示及处理有关的材料，品种多、涉及面广。其中由于单晶硅片直径愈来愈大（目前直径300mm，2010年将达到450mm）、线宽度小、得率高、性能好、价格低，成为发展最快的先进信息材料。目前占硅集成电路中的95％，下世纪上半叶仍将占主导地位. 专家测算汽车每减轻100公斤则每升油可多行0.5公里。美国计划2003年将每升油行程从目前12公里提高到35公里，主要靠新型结构材料来实现。新型结构材料对航空航天事业有着更重要的意义。从1986年高温超导体电缆2010年内半会达到工业化水平，2020年世界产值可达1220亿美元。纳米材料具有很多异乎寻常特点，纳米技术已成为先进材料的前沿技术。例如近年发现的乙烯球，不仅就材料本身，也为新材料合成开辟了一条新途径。纳米碳管的强度比钢高100倍，密度仅为钢的1/10，可增强剂。其导电性超过铜，有可能成为下世纪纳米级电子线路的主要材料。用于诊断、治疗、修复人体器官或组织更换的生物材料和称为绿色材料的环保材料等，都将成为有发展前景的新材料。
3、生命科学和生物技术逐步进入实用化阶段
生命科学和生物技术被认为是解决人口、粮食、环保、健康等新的最有利的技术手段，是创立新产业的基本技术。目前，它已获得迅速发展，并逐步达到实用化水平。
2000年，国际联合科技小组绘制“人类基因组图”，大大促进了各国发展生命科学和生物技术的积极性，各国都在实施“后基因组”计划，着重解析和应用基因和蛋白的功能，以进一步探索生命之谜和开发新技术。在此基础上，基因芯片技术、基因疗法、基因制药技术、克隆技术、转基因技术等将得到迅速发展。
4、科学技术一体化以及自然科学与社会科学日益交融成为科技发展主流
科学技术发展具有交叉性、复杂性和多样性特征。学科间、门类间的交叉与融合是普遍现象；科学技术系统、人类社会系统、全球经济系统、生态系统、生命系统、脑与神经系统，地球系统等都是多元化、多层次、综合的复杂大系统；科学技术研究的对象，理论与方法、应用目标与转化形式等均呈现多样化特征。在21世纪，科学技术有能力逐渐攻克人类经济、社会发展中所面临的一系列极其复杂的难题。
科学技术化和技术科学化是21世纪科学技术的鲜明特征。在一定程度上。科学正在变
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