201*年文职公务员 考核总结
201*年公务员工作个人总结
201*年是我人生旅途中的重要一程，期间在领导的培养帮助、同志们的关心支持下我不断成长，提高自己，较好地完成了自己的本职工作和领导交办的其它工作。现将我这一年来的工作学习情况总结如下：
一、注重理论学习，不断提高自身素质和工作能力。今年，我自觉加强政治理论学习，提高党性修养。进一步提高了自己的理论水平与政治素质，积极向党组织靠拢，认真学习党章，争取早日加入中国共产党，更好地为人民服务。思想上不断完善，政治上不断求强，业务上不断求精，使自身综合素质不断提高，更好地适应日益艰巨的工作任务需要。在业务学习方面，我虚心向身边的同事请教，通过多看多听多想多问多做，努力提高自己的工作能力。在认真学习单位进行的培训之余进行自学，不断提高自己的素质。通过努力，我取得了法学的第二学士学位。
二、踏实肯干，努力完成好各项业务工作
在***工作的一年中，通过领导和同事们的耐心指导，我在熟悉的基础上已经能完成科室的各项日常工作。来到***局后，我深刻地认识到****工作的重要性，自觉学习了******************法律法规政策，了解********的各项行业标准，不断积累业务知识，努力熟悉*****工作。我还自学了公文处理的课程，使我了解了公文写作的要求和内涵，具备了公文处理能力，为我更好的投入工作打下了良好基础。我虚心向身边的同事请教，通过多看多听多想多问多做，努力使自己在尽短的时间内熟悉工作环境和内容。我始终坚持以认真、负责、一丝不苟为工作宗旨，积极完成好局领导交办的各项任务，努力做到不辜负领导信任，不愧对同志给予的支持。
一年来，我在学习和工作中逐步成长、成熟，但我清楚自身还有很多不足，比如创新意识不足等。今后的工作中将自觉加强学习，更好的提高自己的理论水平和业务能力，在点滴实践中完善提高自己，继续提高自身政治修养，努力使自己成为一名优秀的国家公务员。
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第9章科学技术1科学技术基本概念1.1科学
1.1.1科学的含义与分类
（1）含义：科学：运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质的规律的知识体系。科学是获取知识的过程，而非知识本身。科学是一种不断升华的思维学术，也就是说任何以结论形式出现的学术都不属于科学。科学是指由权威人、组织和机构经过实践、论证所得出的具有普遍性、必然性的数据，并通过一系列技术完善、确认、推荐、宣传、传授和捍卫的一种广泛领域的思维学术。亦指人类为了论证自然现象、文艺学术、宏观发展而造就的一个具有广泛领域的综合性学术名词。需要注意地是，科学是可以代表某种经权威人、组织和机构确认的文艺学术而存在，并非代替某种知识领域而独立存在的。我们可以肯定科学中存在非常多的错误，甚至不排除某个科学分类的整体都是完全错误的，人类不断纠正前人在科学结论中的错误，是人类文明进步的巨大动力。
（2）分类
按研究对象的不同可分为自然科学、社会科学和思维科学，以及总结和贯穿于三个领域的哲学和数学。按与实践的不同联系可分为理论科学、技术科学、应用科学等。
按人类对自然规律利用的直接程度，科学可分为自然科学和实验科学两类。按是否适合用于人类目标来看，科学又可分为广义科学、窄义科学两类。1.1.2科学的本质
笼统地说，科学即反映人们对自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。1.1.3科学精神及特点
（1）科学精神：科学精神是人们在长期的科学实践活动中形成的共同信念、价值标准和行为规范的总称。科学精神就是指由科学性质所决定并贯穿于科学活动之中的基本的精神状态和思维方式，是体现在科学知识中的思想或理念。它一方面约束科学家的行为，是科学家在科学领域内取得成功的保证；另一方面，又逐渐地渗入大众的意识深层。理性精神、实证精神、求实精神、可重复和可检验、求真精神、探索精神、创新改革精神、虚心接受科学遗产的精神、严格精确的分析精神、协作精神、民主精神、开放精神、功利精神、实践精神、批评精神。
（2）特点
科学精神有诸多特点。这些特点往往“一分为二”，具有某种张力性质，如隐含性与显在性、普适性与地域性、可变性与稳定性、习得性与难获性。
1.1.4科学方法及特点
科学方法是指：人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。简单地说，科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。
科学方法是人类所有认识方法中比较高级、比较复杂的一种方法。它具有以下特点：(1)鲜明的主体性，科学方法体现了科学认识主体的主动性、认识主体的创造性以及具有明显的目的性；(2)充分的合乎规律性，是以合乎理论规律为主体的科学知识程序化；(3)高度的保真性，是以观察和实验以及他们与数学方法的有机结合对研究对象进行量的考察，保证所获得的实验事实的客观性和可靠性。
1.2技术1.2.1技术的含义
技术是指制造一种产品的系列指示所采用的一种工艺，或提供一项服务，不论这种知识是否反映在一项发明、一项外形设计、一项实用型或者一种植物的新品种，或者反映在技术情况或技术中，或者反应在专家为设计、安装、开办、维修、管理一个工商企业而提供的服务或协助等方面。”这是至今为止国际上给技术所下的最为全面和完整的定义。实际上知识产权组织把世界上所有能带来经济效益的科学知识都定义为技术。
1.2.2技术创新的定义和本质（1）定义
技术创新，指生产技术的创新，包括开发新技术，或者将已有的技术进行应用创新。科学是技术之源，技术是产业之源，技术创新建立在科学道理的发现基础之上，而产业创新主要建立在技术创新基础之上。
（2）本质
技术创新的本质是科学技术与经济活动的有效结合，即以技术活动为手段促进经济高质量增长，以满足不断变化的市场需求。
1.3科学技术与社会1.3.1科学技术的社会作用（1）积极作用
科学技术是现今经济和社会发展的主要推动力量。科技革命对生产方式产生了深刻影响。a科技发展促进劳动资料的变革。b科学技术促进劳动对象的变革。
c科学技术的发展促进劳动者科学文化素质的提高。
科技革命对人们的生活方式产生了巨大的影响。由于科技革命推动了生产力的发展，人们的物质生活条件、精神生活条件大大改善。
科技革命带来了思维方式的变革。科学技术渗透到经济、军事、政治等方面。a是经济发展的原动力。b是军事上的战斗力。c是政治上的影响力。(2)消极作用
科学技术是一柄“双刃剑”，它既通过促进经济和社会发展以造福人类，也在一定条件下产生了负面效应，给人类的生存和发展带来了消极后果。
科技发展使武器装备越来越先进，却在两次世界大战中给我们带来了巨大的损失。霸权主义者利用现代科技武器入侵他国，造成大量生命财产的损失。
计算机的发明便利了我们信息的交流，却也使得无数青少年陷入非法网络的泥沼无法自拔。农业中滥用农药、化肥导致土壤板结。
科学技术的发展促进了经济的发展，却带来了危及地球生命和人类社会的“全球问题”。
科学技术始终是一种在历史上起推动作用的、进步的、革命力量。科学技术的社会功能,主要表现在提高人类的认知能力、推动经济发展、促进社会变革和协调人与自然界的关系等方面。
科学技术的认知功能
科学技术对人类战胜迷信、愚昧，提高认识能力，对文化教育的发展，对改变人的精神和道德面貌，都能起到促进作用，这些就是科学技术认知功能的体现。
科学技术的生产力功能科学技术的社会变革功能科学技术的生态调节功能1.3.2科学技术发展的社会条件
科学技术的发展是在由各类社会活动和各种社会关系构成的社会大系统内进行的。因此，在研究科学技术对社会发展的推动作用的同时，也应当研究对科学技术的发展起重要作用的各种社会条件。这些条件可以概括为三方面。
社会生产决定科学技术的发展
第一生产实践为科学技术提供研究课题和认识材料，同时科学技术成果的真理性和实用性也必须通过生产实践来检验。因此，社会生产是科学技术最根本的认识基础。第二，从一定意义上说，仪器设备和各种物质技术手段，标志着科学技术发展的水平，决定着科学技术发展的状况。而科学实验所需的这些物质技术手段是通过社会生产活动创造出来，是由工业生产所提供的。因此，社会生产是科学技术最重要的物质保证。第三，科学技术的研究经费也要靠社会生产提供。社会生产又是科学技术发展的资金来源。
社会制度制约科学技术的发展
科学技术存在于社会环境之中，同社会相互作用而向前发展，因此，科学技术必然受到社会制度的制约和影响。
社会思想文化影响科学技术的发展
社会思想文化主要是指哲学和宗教思想、伦理道德观念以及文化教育等。这些社会因素对科学技术的发展往往起着相当重要的影响作用。2科学常识
2.1天文学和地球科学常识
2.1.1天文学和地球科学的历史人物及贡献
（1）祖冲之。祖冲之是我国南北朝时期杰出的数学家、天文学家。他的主要贡献在数学、天文历法和机械三方面。祖冲之在世界数学史上第一次将圆周率值计算到小数点后七位，即3.1415926到3.1415927之间。他提出约率22／7和密率355／113，这一密率值是世界上最早提出的，比欧洲早一千多年，所以有人主张叫它“祖率”也就是圆周率的祖先。他将自己的数学研究成果汇集成一部著作，名为《缀术》，唐朝国学曾经将此书定为数学课本。他编制的《大明历》，第一次将“岁差”引进历法。提出在391年中设置144个闰月。推算出一回归年的长度为365.24281481日，误差只有50秒左右。
除此之外，祖冲之还定交点月日数为27.21223日（今测为27.21222日），交点月日数的精确测得使得准确的日月食预报成为可能；得出木星每84年超辰一次的结论，即定木星公转周期为11.858年（今测为11.862年）；给出了更精确的五星会合周期，其中水星和木星的会合周期也接近现代的数值；提出了用圭表测量正午太阳影长以定冬至时刻的方法。
祖冲之不仅是我国历史上杰出的科学家，而且在世界天文发展史上也有冲高的地位。为了纪念祖冲之对世界科学文化做出的伟大贡献，紫金山天文台将1964年发现的，国际永久编号为1888的小行星命名为“祖冲之星”。
（2）郭守敬。郭守敬是我国元朝杰出的天文学家、数学家。1276年郭守敬修订新历法，经4年时间制订出《授时历》，通行360多年，是当时世界上最先进的一种历法。
为了编历，郭守敬创制和改进了简仪、高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十几件天文仪器仪表；还在全国各地设立二十七个观测站，进行了大规模的“四海测量”，测出的北极出地高度平均误差只有0.35；新测二十八宿距度，平均误差还不到5"；测定了黄赤交角新值，误差仅1"多；取回归年长度为365.2425日，与现今通行的公历值完全一致。
郭守敬、王恂等同一位尼泊尔的建筑师阿你哥合作，在大都兴建了一座新的天文台，台上就安置着郭守敬所创制的那些天文仪器。它是当时世界上设备最完善的天文台之一。由于郭守敬的建议，元世祖派了14位天文家，到当时国内26个地点（大都不算在内），进行几项重要的天文观测。在其中的6个地点，特别测定了夏至日的表影长度和昼、夜的时间长度。这些观测的结果，都为编制全国适用的历法提供了科学的数据。这一次天文观测的规模之大，在世界天文学史上也是少见的。
为纪念郭守敬的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“郭守敬环形山”，将小行星201*命名为“郭守敬小行星”。
（3）托勒密。托勒密是古希腊杰出的天文学家、地理学家和光学家，他在天文学上做了很多开创性的工作，对天文学的发展做出了重大贡献。
托勒密一生著述甚多，其中，《天文学大成》主要论述了他所创立的地心说，认为地球是宇宙的中心，且静止不动，日、月、行星和恒星均围绕地球运动。他是世界上第一个系统研究日月星辰的构成和运动方式并作出成就的科学家。此书被尊为天文学的标准著作，直到16世纪哥白尼的日心说发表，地心说才被推翻。另一重要著作《地理学指南》主要论述地球的形状、大小、经纬度的测定，以及地图的投影方法，是古希腊有关数理地理知识的总结。书中附有27幅世界地图和26幅区域图，后人称之为托勒密地图。他制造了供测量经纬度用的类似中国浑天仪的仪器和角距仪；通过系统的天文观测，编有包括1028颗恒星的位置表，测算出月球到地球的平均距离为29.5倍于地球直径，这个数值在古代是相当精确的。对几何学也有研究。还著有《光学》等。
托勒密的天文学著作经阿拉伯学者之手而重为欧洲所知之后，又在欧洲保持了长时间的影响力，至少延续到16世纪。在讨论托勒密的历史功绩及影响时，虽然有一些很容易使人误入歧途的成见，但他在天文发展史上的贡献是毋庸置疑的。
（4）哥白尼。哥白尼是波兰著名天文学家，日心说的创立者，现代天文学的创始人。
哥白尼1473年出生于波兰。40岁时，哥白尼提出了日心说，并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作《天球运行论》。1533年，60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演，但直到他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书。《天球运行论》的第一卷是全书的精髓，先后论述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。
哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。因此使天文学从宗教神学的束缚下解放出来，自然科学从此获得了新生，这在近代科学的发展上具有划时代的意义。哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗产。哥白尼遗骨于201*年5月22日在波兰弗龙堡大教堂重新下葬。
（5）伽利略
伽利略是意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者被誉为“近代科学之父”。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测，以及支持哥白尼的日心说。
1609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体。他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。
伽利略著有《星际使者》、《关于太阳黑子的书信》、《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》、《关于两门新科学的谈话和数学证明》和《试验者》。
为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。今天，史蒂芬霍金说，“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。”
6、开普勒
开普勒是德国著名的天体物理学家、数学家、哲学家。他首先把力学的概念引进天文学，他还是现代光学的奠基人，制作了著名的开普勒望远镜。他发现了行星运动三大定律，为哥白尼创立的“太阳中心说”提供了最为有力的证据。他被后世誉为“天空的立法者”。
为纪念开普勒在天文学上的卓著功绩，上述行星运动三大定律，被称“开普勒定律”。它一经确立，本轮系彻底垮台，行星的复杂运动，立刻就失去全部神秘性。开普勒定律在天文学上有十分重大的意义：首先，开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神。之前对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢怀疑，开普勒却毅然否定了它，这是个非常大胆的创见。其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒密的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨。第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念。
开普勒所处的年代正值欧洲从封建主义社会向资本主义社会转变的时期。在科学与神权的斗争中，开普勒坚定地站在了科学的一边，用自己孱弱的身体、艰苦的劳动和伟大的发现来挑战封建传统观念，推动了唯物主义世界观的发展，使人类科学向前跨进了一大步。马克思高度评价了开普勒的品格，称他是自己所喜爱的英雄。
7、牛顿
牛顿是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家。他在数学物理上的伟大成就毋庸置疑，就天文而言，他发现了万有引力定律和经典力学，这对天文学的发展有着重大意义。
万有引力的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来。它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，使人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。1846年海王星的发现完美地证实了万有引力定律的正确性，海王星因此也被誉为“笔尖下发现的行星”。
虽然随着物理学的发展，经典力学的局限性暴露出来，但不可否认的是，它简洁完美地解决了宏观低速物体的运动，且对于一般的天体的运动也做出了正确的描述。
牛顿是个十分谦虚的人，从不自高自大。曾经有人问牛顿：“你获得成功的秘诀是什么？”牛顿回答说：“假如我有一点微小成就的话，没有其它秘诀，唯有勤奋而已。”这种谦虚的品质值得每一个科学工作者学习。
8、哈勃
美国天文学家哈勃是研究现代宇宙理论最著名的人物之一，是河外天文学的奠基人。他发现了银河系外星系存在及宇宙不断膨胀，是银河外天文学的奠基人和提供宇宙膨胀实例证据的第一人。
哈勃对20世纪天文学做出许多贡献，被尊为一代宗师。其中最重大者有二：一是确认星系是与银河系相当的恒星系统，开创了星系天文学，建立了大尺度宇宙的新概念；二是发现了星系的红移-距离关系，促使现代宇宙学的诞生。
1929年他通过对已测得距离的20多个星系的统计分析，更进一步发现星系退行的速率与星系距离的比值是一常数。两者间存在着线性关系。这一关系后被称为哈勃定律。这个被称为哈勃常数的速率就是星系的速度同距离的比值。
这一结论意义深远，因为一直以来，天文学家都认为宇宙是静止的。若认为红移是星系视向运动的多普勒效应造成的，则红移-距离关系表明，距离越远的星系正以越来越快的速度远离我们。运用广义相对论，人们通常把哈勃定律解释为宇宙膨胀的必然结果。哈勃定律的发现有力地推动了现代宇宙学的发展。
9、钱德拉塞卡
钱德拉塞卡是一位印度裔美国籍物理学家和天体物理学家。在恒星内部结构理论、恒星和行星大气的辐射转移理论、星系动力学、等离子体天体物理学、宇宙磁流体力学和相对论天体物理学等方面都有重要贡献。1983年因在星体结构和进化的研究而获诺贝尔物理学奖。
钱德拉塞卡最知名的成就是钱德拉塞卡极限，他描述白矮星的质量限制是1.44倍的太阳质量，如果超过这个界线，恒星将塌缩成中子星、黑洞（在成为超新星之后）。但这一结论在一开始并不为物理学界所接受，当他在1935年皇家天文学会的会议上宣读完自己的论文后，当时天体物理学界的权威爱丁顿走上讲台，他当众把钱德拉塞卡的讲稿撕成两半，宣称其理论全盘皆错，原因是它得出了一个“非常古怪的结论”。
差不多30年后，这个后来被称为“钱德拉塞卡极限”的发现得到了天体物理学界的公认。然后又过了20年，钱德拉塞卡获得了诺贝尔奖。1983年，当他从瑞典国王手中接过诺贝尔奖章时，已是两鬓斑白的垂垂老者。
钱德拉塞卡获得诺贝尔奖的经历广为流传，这也激励后来的科学工作者要敢于坚持己见、挑战权威，科学就是在不断地怀疑探索中前进的。
10、爱丁顿
爱丁顿是英国天文学家、物理学家、数学家，是第一个用英语宣讲相对论的科学家，自然界密实物体的发光强度极限被命名为“爱丁顿极限”。
1905年爱丁顿到格林威治天文台工作，分析小行星爱神星的视差，他发现了一种基于背景两颗星星的位移进行统计的方法，因此于1907年获得史密斯奖。爱丁顿还从理论上研究恒星内部的结构，提出恒星由向内的重力和向外的光辐射压力维持平衡，内部是高温的离子化状态的气体，相当于理想气体。经过他的数学模型计算，他解释了造父变星的变化周期理论。
爱丁顿一生写了大量科学专著及通俗读物，对天文知识是普及做出重要贡献。他的一些著作相当流行，其中《膨胀中的宇宙》一版再版。正是由于爱丁顿的介绍，爱国斯坦的广义相对论才传播到了讲英语的国家之中。
2.1.2天文学和地球科学所涉及的重要自然现象
天体与天体之间的掩食现象，主要如“食”“掩”“凌”等现象。如：日食：日全食、日偏食及日环食月食：月全食及月偏食、半影月食
各类天体预报位置，如日、月、行星、行星卫星、小行星位置。天体与地球、太阳的相对位置的更替；月球与地球相对位置：朔─上弦─望─下弦、月球过远（近）地点；内行星视运动：上合（外合）─东大距─留─内合（下合）─留─西大距─上合（外合）；外行星（小行星）视运动：留─冲日─留─合日。
天体与天体之间视位置接近，如行星合月、双（三或更多）星伴月、土星合鬼星团、五星连珠等等。彗星接近太阳、地球；流星群；变星光度极小、极大。
突发天象。突发而不能预计的天象如行星表面的异象（如火星沙尘暴、木星云带变化、土星白斑）、火流星、新星、超新星、极光、黄道光、对日照甚至彗星撞木星、流星撞击月面；近十年，铱卫星等人造卫星，太空站（或带闪光，有可能接近或视觉上经过天体表面）严格来说虽不是天文现象，但由于其出现和闪光的视位置和时刻可根据其轨道计算出，也是天文爱好者观测的对象之一。
注意：日晕、月晕、彩虹等这些由大气或相关大气衍生的现象不算是天文现象。而1999年，有香港和中国内地传媒把黄昏看到的飞机以尾迹误当作为异常明亮的彗星。
天文现象(日全食)。凌日：在地球上能看到的内行星现象，例如水星凌日、金星凌日；合日：合日即天体视位置跟太阳为同一方向（以视黄经相等定义），此时天体与太阳同升落，受太阳影响不能见到该天体；冲日：以地球为中心，行星运行到与太阳相反方向（严格定义为黄经相差180度）时，此时日落后行星即东升，行星落至地平线时就是日出，故整晚可见该天体，若冲日的为行星或小行星时，也是行星最亮和最适合观测的时候。
行星连珠：行星连珠为行星位置皆在大概的一个方向（一个较小夹角内），亦有定义为以太阳为圆心，数颗行星夹角为一定最少的度数内（如1982年的九星连珠）。行星连珠据坊间称为引发引力不平衡而导致天灾的原因，当然这是至现时为止还没有科学根据的说法。
还有另一种说法：水金火木土这五颗能以肉眼看到行星有三颗（或以上）在一个时段内（在两三天至半个月内）集中在清晨或黄昏出现在同一方位上。如201*年5月的五星连珠（黄昏后同在西方出现）
掩星：也叫做掩食现象，多为月掩恒星、行星掩恒星、小行星掩恒星、行星掩其卫星等；罕见的有月掩行星、行星掩行星、彗星掩恒星等，日、月食也是掩星的一种。2.2现代物理学常识2.2.1原子核物理学
英文名称：nuclearphysics，属于物理学分支。研究原子核的结构和变化规律，获得射线束并将其用于探测、分析的技术，以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题。简称核物理。
起源。1896年，A.-H.贝可勒尔发现天然放射性，人类首次观测到核变化，通常将它作为核物理学的开端。此后的40多年，主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并用射线对原子核作初步探讨；还创建了一系列探测方法和测量仪器，一些基本设备如各种计数器、电离室等沿用至今。探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。等等
原理。放射性衰变的研究证明了一种元素可以通过α衰变或β衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点；还确立了衰变规律的统计性。统计性是微观世界物质运动的一个根本性质，同经典力学和电磁学所研究的宏观世界物质运动有原则上的α射线区别。衰变中发射的能量很大的射线，特别是α射线，为探索原子结构提供了前所未有的武器。1911年，E.卢瑟福等用α射线轰击各种原子，从射线偏折的分析确立了原子的核式结构，并提出原子结构的行星模型，为原子物理学奠定基础；还首次提出原子核这个词，不久便初步弄清了原子的壳层结构和其电子的运动规律，建立和发展了阐明微观世界物质运动规律的量子力学。
2.2.2粒子物理学
粒子物理学，又称高能物理学，它是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。
2.2.3热力学三大定律
热力学第一定律是能量守恒定律。热力学第二定律有几种表述方式：克劳修斯表述热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物；开尔文-普朗克表述不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或者绝对零度（T=0K）不可达到。
2.2.4电磁理论
自人们发现电现象、磁现象、电磁感应现象以来，对电、磁和电磁感应现象进行了深入广泛的研究，发现了电磁之间的关系及其规律，形成了完整、系统的电磁理论。电磁理论促进了科学技术的发展，有力的推动了社会的进步。电磁理论认为：变化着的电场伴随变化着的磁场，变化着的磁场也伴随变化着的电场。
麦克斯韦电磁理论基础的电学和磁学的经验定律包括：静电学的库仑定律，涉及磁性的定律，关于电流的磁性的安培定律，法拉第电磁感应定律。麦克斯韦把这四个定律予以综合，导出麦克斯韦方程，该方程预言：变化的电磁场以波的形式向空间传播.
麦克斯韦电磁场理论的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组是由四个微分方程构成：
（1）描述了电场的性质。在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场，而感应电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。
（2）描述了磁场的性质。磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流所激发，它们的磁场都是涡旋场，磁感应线都是闭合线，对封闭曲面的通量无贡献。
（3）描述了变化的磁场激发电场的规律。（4）描述了变化的电场激发磁场的规律。
麦克斯韦方程都是用微积分表述的，涉及到的方程包括：
1.安培环路定理，就是磁场强度沿任意回路的环量等于环路所包围电流的代数和。
2.法拉第电磁感应定律，即电磁场互相转化，电场强度的旋度等于磁感应强度对时间的负偏导。
3.磁通连续性定理，即磁力线永远是闭合的，磁场没有标量的源，麦克斯韦表述是：对磁感应强度求散度为零。
4.高斯定理，穿过任意闭合面的电位移通量，等于该闭合面内部的总电荷量。麦克斯韦：电位移的散度等于电荷密度。
2.2.5相对论
相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特爱因斯坦(AlbertEinstein)创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。
狭义相对论：绝对时空观。伽利略的相对性原理指出，在一切惯性系中，力学规律是相同的。经典的时空观指出，在不同的惯性系之间，时空坐标的变换遵循伽利略变换。
所谓时空观，即是有关时间和空间的物理性质的认识。伽利略变换是力学相对论原理的数学描述。它集中反映了经典力学的绝对时空观。
广义相对论
相对论问世，人们看到的结论就是：四维弯曲时空，有限无边宇宙，引力波，引力透镜，大爆炸宇宙学说，以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。这一切来的都太突然，让人们觉得相对论神秘莫测，因此在相对论问世头几年，一些人扬言"全世界只有十二个人懂相对论"。甚至有人说"全世界只有两个半人懂相对论"。更有甚者将相对论与"通灵术"，"招魂术"之类相提并论。其实相对论并不神秘，它是最脚踏实地的理论，是经历了千百次实践检验的真理，更不是高不可攀的。
相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。在非欧几何里，有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度，圆周率也不是3.14等等。因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。
空间如果不存在物质，时空是平直的，用欧氏几何就足够了。比如在狭义相对论中应用的，就是四维伪欧几里得空间。加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。当空间存在物质时，物质与时空相互作用，使时空发生了弯曲，这是就要用非欧几何。而且不存在没有物质的空间，因为就算有你也永远无法发现，因为当你看见它的同时，它就有了物质，最起码是光。
相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。爱因斯坦将场方程应用到宇宙时，发现宇宙不是稳定的，它要么膨胀要么收缩。当时宇宙学认为，宇宙是无限的，静止的，恒星也是无限的。于是他不惜修改场方程，加入了一个宇宙项，得到一个稳定解，提出有限无边宇宙模型。不久哈勃发现著名的哈勃定律，提出了宇宙膨胀学说。爱因斯坦为此后悔不已，放弃了宇宙项，称这是他一生最大的错误。在以后的研究中，物理学家们惊奇的发现，宇宙何止是在膨胀，简直是在爆炸。极早期的宇宙分布在极小的尺度内，宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型，而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。这样，物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支：粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。就像高中物理序言中说的那样，如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是，虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了，但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一，而且是最有希望的。
黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言，它们的内容却已经超出了相对论的限制，与量子力学，热力学结合的相当紧密。今后的理论有希望在这里找到突破口。
2.2.5量子力学
量子力学（QuantumMechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一，而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。
2.3生命科学常识2.3.1细胞
细胞并没有统一的定义，近年来比较普遍的提法是：细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。一般来说，细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成，即单细胞生物；高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为两类：原核细胞、真核细胞。但也有人提出应分为三类，即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学。世界上现存最大的细胞为鸵鸟的卵子。
2.3.2蛋白质
蛋白质（protein）是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。因此，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。
蛋白质是一种复杂的有机化合物，旧称“朊（ruǎn)”。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，氨基酸通过脱水缩合连成肽链。蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子，每一条多肽链有二十至数百个氨基酸残基（-R）不等；各种氨基酸残基按一定的顺序排列。
必需氨基酸指的是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取的氨基酸。对成人来说，这类氨基酸有8种，包括赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、苯丙氨酸。对婴儿来说，有9种，多一种组氨酸。
非必需氨基酸并不是说人体不需要这些氨基酸，而是说人体可以自身合成或由其它氨基酸转化而得到，不一定非从食物直接摄取不可。这类氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸（及其胺）、脯氨酸、精氨酸、组氨酸、酪氨酸、胱氨酸。
2.3.3核算
不同的核酸，其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同，核酸可分为核糖核酸，简称RNA和脱氧核糖核酸，简称DNA。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础，RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用，其中转运核糖核酸，简称tRNA，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，简称mRNA，是合成蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称rRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所。
核酸大分子可分为两类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在蛋白质的复制和合成中起着储存和传递遗传信息的作用。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。
2.3.4新陈代谢
新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，其中的化学变化一般都是在酶的催化作用下进行的。性质上分成物质代谢和能量代谢：
物质代谢：是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。
可细分为：从外界摄取营养物质并转变为自身物质。（同化作用）；自身的部分物质被氧化分解并排出代谢废物。（异化作用）
能量代谢：是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。可细分为：储存能量（同化作用）；释放能量（异化作用）方向上：分成同化作用和异化作用：
同化作用：（又叫做合成代谢）是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。
异化作用：（又叫做分解代谢）是指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。
新陈代谢中的同化作用、异化作用、物质代谢和能量代谢之间的关系，可以用右面的表解来概括。2.3.5基因
基因（遗传因子）是遗传的基本单元，是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。也通过突变改变这自身的缔合特性，储存着生命孕育、生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、转录、表达，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。因此，基因具有双重属性：物质性（存在方式）和信息性（根本属性）。
2.3.6遗传和变异
生物的亲代能产生与自己相似的后代的现象叫做遗传。遗传物质的基础是脱氧核糖核酸（DNA），亲代将自己的遗传物质DNA传递给子代，
而且遗传的性状和物种保持相对的稳定性。生命之所以能够一代一代地延续的原因，主要是由于遗传物质在生物进程之中得以代代相承，从而使后代具有与前代相近的性状。
只是，亲代与子代之间、子代的个体之间，是绝对不会完全相同的，也就是说，总是或多或少地存在着差异，这种现象叫变异。遗传是指亲子间的相似性，变异是指亲子间和子代个体间的差异。生物的遗传和变异是通过生殖和发育而实现的。
辩证关系：遗传和变异是对立的统一体，遗传使物种得以延续，变异则使物种不断进化。本章主要论述病毒的变异现象、变异机理以及研究变异的方法和诱变因素等，关于病毒的遗传学理论请参阅有关的专业书籍。病毒的遗传变异常常是“群体”，也就是无数病毒粒子的共同表现。而病毒成分，特别是病毒编码的酶和蛋白质，又常与细胞的正常酶类和蛋白质混杂在一起。这显然增加了病毒遗传变异特性鉴定上的复杂性。
变异种类：变异主要是指基因突变、基因重组与染色体变异。其中基因突变是产生新生物基因的根本来源，也就是产生生物多样性的根本来源。人类可以通过人工诱变的方法创造利用更多的生物资源，比如说辐射、激光、病毒、一些化学物质（常用的是秋水仙素）都可以产生变异》。
2.3.7人类基因组计划
人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在201*年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的“登月计划”。
人类基因组计划（英语：HumanGenomeProject,HGP）是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。基因组计划是人类为了探索自身的奥秘所迈出的重要一步，是继曼哈顿计划和阿波罗登月计划之后，人类科学史上的又一个伟大工程。截止到201*年，人类基因组计划的测序工作已经基本完成（92%）。其中，201*年人类基因组工作草图的发表（由公共基金资助的国际人类基因组计划和私人企业塞雷拉基因组公司各自独立完成，并分别公开发表）被认为是人类基因组计划成功的里程碑。
2.4环境科学常识2.4.1环境科学的概念
环境科学是一门研究环境的地理、物理、化学、生物四个部分的学科。它提供了综合、定量，和跨学科的方法来研究环境系统。由于大多数环境问题涉及人类活动，因此经济、法律和社会科学知识往往也可用于环境科学研究。一门研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的的科学。
2.4.2环境问题
环境问题，是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类的生产、生活和健康造成的影响。人类在改造自然环境和创建社会环境的过程中，自然环境仍以其固有的自然规律变化着。社会环境一方面受自然环境的制约，也以其固有的规律运动着。人类与环境不断地相互影响和作用，产生环境问题。
环境问题多种多样，归纳起来有两大类：一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，也叫第一环境问题。如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。一类是人类活动引起的次生环境问题，也叫第二环境问题。次生环境问题一般又分为环境污染和环境破坏两大类。如乱砍滥伐引起的森林植被的破坏、过度放牧引起的草原退化、大面积开垦草原引起的沙漠化和土地沙化、工业生产造成大气、水环境恶化等。[1]
重大问题世界环境问题
到目前为止已经威胁人类生存并已被人类认识到的环境问题主要有：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等众多方面。
（1）全球变暖：全球变暖是指全球气温升高。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总得看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。1981～1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的温室效应"，导致全球气候变暖。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。
(2）臭氧层破坏：在地球大气层近地面约20～30公里的平流层里存在着一个臭氧层，其中臭氧含量占这一高度气体总量的十万分之一。臭氧含量虽然极微，却具有强烈的吸收紫外线的功能，因此，它能挡住太阳紫外辐射对地球生物的伤害，保护地球上的一切生命。然而人类生产和生活所排放出的一些污染物，如冰箱空调等设备制冷剂的氟氯烃类化合物以及其它用途的氟溴烃类等化合物，它们受到紫外线的照射后可被激化，形成活性很强的原子与臭氧层的臭氧（O3）作用，使其变成氧分子（O2），这种作用连锁般地发生，臭氧迅速耗减，使臭氧层遭到破坏。南极的臭氧层空洞，就是臭氧层破坏的一个最显著的标志。到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里。南极上空的臭氧层是在20亿年里形成的，可是在一个世纪里就被破坏了60%。北半球上空的臭氧层也比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10～15%，西伯利亚上空甚至减少了35%。因此科学家警告说，地球上空臭氧层破坏的程度远比一般人想象的要严重的多。
(3)酸雨：酸雨是由于空气中二氧化硫（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。受酸雨危害的地区，出现了土壤和湖泊酸化，植被和生态系统遭受破坏，建筑材料、金属结构和文物被腐蚀等等一系列严重的环境问题。酸雨在五、六十年代最早出现于北欧及中欧，当时北欧的酸雨是欧洲中部工业酸性废气迁移所至，七十年代以来，许多工业化国家采取各种措施防治城市和工业的大气污染，其中一个重要的措施是增加烟囱的高度，这一措施虽然有效地改变了排放地区的大气环境质量，但大气污染物远距离迁移的问题却更加严重，污染物越过国界进入邻国，甚至飘浮很远的距离，形成了更广泛的跨国酸雨。此外，全世界使用矿物燃料的量有增无减，也使得受酸雨危害的地区进一步扩大。全球受酸雨危害严重的有欧洲、北美及东亚地区。我国在八十年代，酸雨主要发生在西南地区，到九十年代中期，已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区。
(4）淡水资源危机：地球表面虽然2/3被水覆盖，但是97%为无法饮用的海水，只有不到3%是淡水，其中又有2%封存于极地冰川之中。在仅有的1%淡水中，25%为工业用水，70%为农业用水，只有很少的一部分可供饮用和其它生活用途。然而，在这样一个缺水的世界里，水却被大量滥用、浪费和污染。加之，区域分布不均匀，致使世界上缺水现象十分普遍，全球淡水危机日趋严重。世界上100多个国家和地区缺水，其中28个国家被列为严重缺水的国家和地区。预测再过20～30年，严重缺水的国家和地区将达46～52个，缺水人口将达28～33亿人。我国广大的北方和沿海地区水资源严重不足，据统计我国北方缺水区总面积达58万平方公里。全国500多座城市中，有300多座城市缺水，每年缺水量达58亿立方米，这些缺水城市主要集中在华北、沿海和省会城市、工业型城市。世界上任何一种生物都离不开水，人们贴切地把水比喻为生命的源泉"。然而，随着地球上人口的激增，生产迅速发展，水已经变得比以往任何时候都要珍贵。一些河流和湖泊的枯竭，地下水的耗尽和湿地的消失，不仅给人类生存带来严重威胁，而且许多生物也正随着人类生产和生活造成的河流改道、湿地干化和生态环境恶化而灭绝。不少大河如美国的科罗拉多河、中国的黄河都已雄风不再，昔日"奔流到海不复回"的壮丽景象已成为历史的记忆了。
(5）资源、能源短缺：当前，世界上资源和能源短缺问题已经在大多数国家甚至全球范围内出现。这种现象的出现，主要是人类无计划、不合理地大规模开采所至。本世纪九十年代初全世界消耗能源总数约100亿吨标准煤，预测到201*年能源消耗量将翻一番。从石油、煤、水利和核能发展的情况来看，要满足这种需求量是十分困难的。因此，在新能源（如太阳能、快中子反应堆电站、核聚变电站等）开发利用尚未取得较大突破之前，世界能源供应将日趋紧张。此外，其它不可再生性矿产资源的储量也在日益减少，这些资源终究会被消耗殆尽。
(6）森林锐减：森林是人类赖以生存的生态系统中的一个重要的组成部分。地球上曾经有76亿公顷的森林，到本世纪时下降为55亿公顷，到1976年已经减少到28亿公顷。由于世界人口的增长，对耕地、牧场、木材的需求量日益增加，导致对森林的过度采伐和开垦，使森林受到前所未有的破坏。据统计，全世界每年约有1200万公顷的森林消失，其中占绝大多数是对全球生态平衡至关重要的热带雨林。对热带雨林的破坏主要发生在热带地区的发展中国家，尤以巴西的亚马逊情况最为严重。亚马逊森林居世界热带雨林之首，但是，到九十年代初期这一地区的森林覆盖率比原来减少了11%，相当于70万平方公里，平均每5秒钟就有差不多有一个足球场大小的森林消失。此外，在亚太地区、非洲的热带雨林也在遭到破坏。
(7）土地荒漠化：简单地说土地荒漠化就是指土地退化。1992年联合国环境与发展大会对荒漠化的概念作了这样的定义："荒漠化是由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素，使干旱、半干旱和具有干旱灾害的半湿润地区的土地发生了退化。1996年6月17日第二个世界防治荒漠化和干旱日，联合国防治荒漠化公约秘书处发表公报指出：当前世界荒漠化现象仍在加剧。全球现有12亿多人受到荒漠化的直接威胁，其中有1.35亿人在短期内有失去土地的危险。荒漠化已经不再是一个单纯的生态环境问题，而且演变为经济问题和社会问题，它给人类带来贫困和社会不稳定。到1996年为止，全球荒漠化的土地已达到3600万平方公里，占到整个地球陆地面积的1/4，相当于俄罗斯、加拿大、中国和美国国土面积的总和。全世界受荒漠化影响的国家有100多个，尽管各国人民都在进行着同荒漠化的抗争，但荒漠化却以每年5～7万平方公里的速度扩大，相当于爱尔兰的面积。到二十世纪末，全球将损失约1/3的耕地。在人类当今诸多的环境问题中，荒漠化是最为严重的灾难之一。对于受荒漠化威胁的人们来说，荒漠化意味着他们将失去最基本的生存基础--有生产能力的土地的消失。
(8）物种加速灭绝：物种就是指生物种类。现今地球上生存着500～1000万种生物。一般来说物种灭绝速度与物种生成的速度应是平衡的。但是，由于人类活动破坏了这种平衡，使物种灭绝速度加快，据《世界自然资源保护大纲》估计，每年有数千种动植物灭绝，到201*年地球上10～20%的动植物即50～100万种动植物将消失。而且，灭绝速度越来越快。世界野生生物基金会发出警告：本世纪鸟类每年灭绝一种，在热带雨林，每天至少灭绝一个物种。物种灭绝将对整个地球的食物供给带来威胁，对人类社会发展带来的损失和影响是难以预料和挽回的。
(9）垃圾成灾：全球每年产生垃圾近100亿吨，而且处理垃圾的能力远远赶不上垃圾增加的速度，特别是一些发达国家，已处于垃圾危机之中。美国素有垃圾大国之称，其生活垃圾主要靠表土掩埋。过去几十年内，美国已经使用了一半以上可填埋垃圾的土地，30年后，剩余的这种土地也将全部用完。我国的垃圾排放量也相当可观，在许多城市周围，排满了一座座垃圾山，除了占用大量土地外，还污染环境。危险垃圾，特别是有毒、有害垃圾的处理问题（包括运送、存放），因其造成的危害更为严重、产生的危害更为深远，而成了当今世界各国面临的一个十分棘手的环境问题。
(10）有毒化学品污染：市场上约有7～8万种化学品。对人体健康和生态环境有危害的约有3.5万种。其中有致癌、致畸、致突变作用的约500余种。随着工农业生产的发展，如今每年又有1000～201*种新的化学品投入市场。由于化学品的广泛使用，全球的大气、水体、土壤乃至生物都受到了不同程度的污染、毒害，连南极的企鹅也未能幸免。自五十年代以来，涉及有毒有害化学品的污染事件日益增多，如果不采取有效防治措施，将对人类和动植物造成严重的危害。[1]
5环境污染
陆地污染：垃圾的清理成了各大城市的重要问题，每天千万吨的垃圾中，好多是不能焚化或腐化的，如塑料、橡胶、玻璃等人类的第一号敌人。
海洋污染：主要是从油船与油井漏出来的原油，农田用的杀虫剂和化肥，工厂排出的污水，矿场流出的酸性溶液；它们使得大部分的海洋湖泊都受到污染，结果不但海洋生物受害，就是鸟类和人类也可能因吃了这些生物而中毒。并进入生物链
空气污染：这是最为直接与严重的了，主要来自工厂、汽车、发电厂等等放出的一氧化碳和硫化氢等，每天都有人因接触了这些污浊空气而染上呼吸器官或视觉器官的疾病。我们若仍然漠视专家的警告，将来一定会落到无半寸净土可住的地步。
水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
大气污染是指空气中污染物的浓度达到或超过了有害程度，导致破坏生态系统和人类的正常生存和发展，对人和生物造成危害。
噪声污染是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常工作、学习、生活的现象。
放射性污染是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。
2.4.3生物多样性
生物多样性是指在一定时间和一定地区所有生物（动物、植物、微生物）物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称。它包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。
通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。
遗传多样性。遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。因此，遗传多样性也就是生物的遗传基因的多样性。任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，因此，可被看作是一个基因库（Genepool）。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。
狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异（世界资源研究所，1992）。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。在自然界中，对于绝大多数有性生殖的物种而言，种群内的个体之间往往没有完全一致的基因型，而种群就是由这些具有不同遗传结构的多个个体组成的。
在生物的长期演化过程中，遗传物质的改变（或突变）是产生遗传多样性的根本原因。遗传物质的突变主要有两种类型，即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化。前者称为染色体的畸变，后者称为基因突变（或点突变）。此外，基因重组也可以导致生物产生遗传变异。物种多样性。这是生物多样性的核心。物种（species）是生物分类的基本单位。对于什么是物种一直是分类学家和系统进化学家所讨论的问题。迈尔(1953）认为：物种是能够（或可能）相互配育的、拥有自然种群的类群，这些类群与其他类群存在着生殖隔离。中国学者陈世骧(1978）所下的定义为：物种是繁殖单元，由又连续又间断的居群组成；物种是进化的单元，是生物系统线上的基本环节，是分类的基本单元。在分类学上，确定一个物种必须同时考虑形态的、地理的、遗传学的特征。也就是说，作为一个物种必须同时具备如下条件：①具有相对稳定的而一致的形态学特征，以便与其他物种相区别；②以种群的形式生活在一定的空间内，占据着一定的地理分布区，并在该区域内生存和繁衍后代；③每个物种具有特定的遗传基因库，同种的不同个体之间可以互相配对和繁殖后代，不同种的个体之间存在着生殖隔离，不能配育或即使杂交也不同产生有繁殖能力的后代。
物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面，其一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性；其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落物种多样性（蒋志刚等，1997）。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。
在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多样性。区域物种多样性的测量有以下三个指标：①物种总数，即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目；②物种密度，指单位面积内的特定类群的物种数目；③特有种比例，指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比例。
生态系统多样性。生态系统是各种生物与其周围环境所构成的自然综合体。所有的物种都是生态系统的组成部分。在生态系统之中，不仅各个物种之间相互依赖，彼此制约，而且生物与其周围的各种环境因子也是相互作用的。从结构上看，生态系统主要由生产者、消费者、分解者所构成。生态系统的功能是对地球上的各种化学元素进行循环和维持能量在各组分之间的正常流动。生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性，包括生境的多样性、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。其中，生境的多样性是生态系统多样性形成的基础，生物群落的多样化可以反映生态系统类型的多样性。
近年来，有些学者还提出了景观多样性（landscapediversity），作为生物多样性的第四个层次。景观是一种大尺度的空间，是由一些相互作用的景观要素组成的具有高度空间异质性的区域。景观要素是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。景观多样性是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化程度。遗传传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础（施立明等1993葛颂等1994），或者说遗传多样性是生物多样性的内在形式。物种多样性是是构成生态系统多样性的基本单位。因此，生态系统多样性离不开物种的多样性，也离不开不同物种所具有的遗传多样性。
2.4.4生态平衡
生态平衡（ecologicalequilibrium）是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，使它们相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来干扰时，能通过自我调节恢复到初始的稳定状态。在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳定状态。
2.4.5可持续发展
可持续发展是一种注重长远发展的经济增长模式，最初于1972年提出，指既满足当代人的需求，又不损害后代人满足其需求的能力，是科学发展观的基本要求之一。
战略的提出
世界未来学会主席、美国社会学家爱德华科尼什曾说过，就社会变革的角度而言，1800年1850年可称为迅速变革的时期；从1950年开始，我们这个星球出现了一个彻底变革的时期；而70年代以来，变革的速度进一步加快，可称作“痉挛性变革时期”。社会以及人的能力的迅速发展，确实使人类在控制自然方面取得了辉煌的成就：在宏观领域，人类制造的宇宙探测器已经飞出了太阳系，在微观领域，我们已经深入到原子核内部的研究，并把成果应用于解决能源问题和武器制造上。人们坚信：只要我们坚持这样发展下去，我们的生活就会越来越美好，我们的前途就会越来越光明。
但是，自本世纪六七十年代以来，人类对自己的这些进步却产生了种种疑虑，人们越来越感到，西方近代工业文明的发展模式和道路是不可持续的。我们迫切地需要对我们过去走过的发展道路重新进行评价和反思。我们面对的不仅仅是经济问题，而是需要在价值观、文化和文明的方式等方面进行更广泛、更深刻地变革，寻求一种可持续发展的道路。这是我们的明智选择。
人们之所以对自己的发展产生疑虑，主要是因为传统的发展模式给我们人类造成了各种困境和危机，它们已开始危及人类的生存。（1）资源危机。工业文明依赖的主要是非再生资源（如金属矿、煤、石油、天然气等。据估计，地球上（已探明的）矿物资源储量，长则还可使用一二百年，少则几十年。水资源匮乏也已十分严重。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。而且这些水的分布极不均匀。发展中国家大多是缺水国家。我国70%以上城市日缺水1000多万吨，约有三亿亩耕地遭受干旱威胁。由于常年使用地下水，造成水位每年下降2米。（2）土地沙化日益严重。“沙”字结构即“少水”之意。水是生命存在的条件。人体70%由水构成。沙漠即意味着死亡。由于森林被大量砍伐，草场遭到严重破坏，世界沙漠和沙漠化面积已达4700多万平方公里，占陆地面积的30%，而且还在以每年600万公顷的速度扩大着。（3）环境污染日益严重。环境污染包括大气污染、水污染、噪音污染、固体污染、农药污染、核污染等等。由于工业化大量燃烧煤、石油，再加上森林大量减少，二氧化碳大量增加，因而造成了温室效应。其后果就是气候反常，影响工农业生产和人类生活。据统计，到201*年，可使地球温度上升2.78.1C。由于氟利昂作为制冷剂的大量使用，使南极臭氧空洞不断扩大。据估计，南极春天臭氧层比15年前已变薄50%。（4）物种灭绝和森林面积大量减少。由于热带雨林被大量砍伐和焚烧，每年减少4200英亩，按这个速度，到2030年将消失殆尽。据估计，地球表面最初有67亿公顷森林，陆地60%的面积由森林覆盖。到80年代已下降到26.4亿公顷。由于丛林减少，使得地球上每天有50100种生物灭绝，其中大多数我们连名字都不知道。
当代发生的各种危机，都是人类自己造成的。传统的西方工业文明的发展道路，是一种以摧毁人类的基本生存条件为代价获得经济增长的道路。人类已走到十字路口，面临着生存还是死亡的选择。正是在这种背景下，人类选择了可持续发展的道路。
1980年3月，联合国大会首次使用了“可持续发展”概念。1987年，《世界环境与发展委员会》公布了题为《我们共同的未来》的报告。报告提出了可持续发展的战略，标志着一种新发展观的诞生。报告把可持续发展定义为“持续发展是在满足当代人需要的同时，不损害人类后代满足其自身需要的能力”。它明确提出了可持续发展战略，提出保护环境的根本目的在于为了确保人类的持续存在和持续发展。这份文件1987年在联合国第42届大会通过。1992年6月，在巴西的里约热内卢召开了“联合国环境与发展大会”，183个国家和70多个国际组织的代表出席了大会，其中有102位国家元首或政府首脑。大会通过了《21世纪议程》，阐述了可持续发展的40个领域的问题，提出了120个实施项目。这是可持续发展理论走向实践的一个转折点。1993年，中国政府为落实联合国大会决议，制定了《中国21世纪议程》指出“走可持续发展之路，是中国在未来和下世纪发展的自身需要和必然选择”。1996年3月，我国八届人大四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展“九五”计划和201*年远景目标纲要》，明确把“实施可持续发展，推进社会主义事业全面发展”作为我们的战略目标。
可持续发展战略的目的，是要使社会具有可持续发展能力，使人类在地球上世世代代能够生活下去。人与环境的和谐共存，是可持续发展的基本模式。自然系统是一个生命支持系统。如果它失去稳定，一切生物（包括人类）都不能生存。自然资源的可持续利用，是实现可持续发展的基本条件。因此，对资源的节约，就成为可持续发展的一个基本要求。它要求在生产和经济活动中对非再生资源的开发和使用要有节制，对可再生资源的开发速度也应保持在它的再生速率的限度以内。应通过提高资源的利用效率来解决经济增长的问题。
2.4.6全球气候变化
全球气候变化（Climatechange）是指在全球范围内，气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。气候变化的原因可能是自然的内部进程，或是外部强迫，或者是人为地持续对大气组成成分和土地利用的改变。针对气候变化的国际响应是随着联合国气候变化框架条约（UNFCCC）的发展而逐渐成型的。1992年UNFCCC阐明了其行动框架，力求把温室气体的大气浓度稳定在某一水平，从而防止人类活动对气候系统产生“负面影响”。
全球问题。到目前为止，UNFCCC已经收到来自185个国家的批准、接受、支持或添改文件，并成功地举行了6次有各缔约国参加的缔约方大会。尽管各缔约方还没有就气候变化问题综合治理所采取的措施达成共识，但全球气候变化会给人带来难以估量的损失，气候变化会使人类付出巨额代价的观念已为世界所广泛接受，并成为广泛关注和研究的全球性环境问题。
3现代高新技术3.1生物工程技术3.1.1生物技术的概念
生物技术（biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。因此，生物技术是一门新兴的，综合性的学科。
3.1.2生物技术的基本内容
有基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、微生物工程，生物反应器工程。3.1.3生物技术的应用
生物技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近10多年是世界生物技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物技术将是21世纪的主导技术之一，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。
1生物技术在农业方面的应用
农业生物技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率，降低生产成本的目的。经过长期不断的努力，农业生物技术已取得重大突破，表现在：
1．1提高了农产品的产量和品质根据人类的需要，把特定基因导入植物体，达到改良品质和增加产量的目的。如美国每年消费月桂酸油达3．5亿美元。为了满足市场需求，美国生物技术研究人员把月桂树基因导人油菜，生产出含月桂酸油达40%的油菜籽，大大降低了成本并增加了产量。康乃馨花期较短，为了延长花期，澳大利亚的生物技术专家在康乃馨植株中引入一种基因，使花期延长了一倍，提高了观赏性。转基因番茄只有5%发病，基本上不减产，而对照发病率为99%，减产30%左右。应用植物细胞工程技术培养的无融合杂交稻，具有丰产性好、米质优、抗性强、适应性广等优点，克服了杂交稻需要年年制种和杂种只能利用一次的缺点，为水稻育种开辟了新途径。
1．2抗病虫农作物育种农作物病虫害是造成农业产量下降的主要因素之一。而常规的喷施农药，不但增加成本，而且对环境和产品产生污染。利用转基因育种技术可以把抗病抗虫基因导入植物，避免或减少病虫害。目前应用最广的抗虫基因是将苏芸金杆菌的结晶蛋白基因(Bt基因)导入植物。Bt基因已被转入棉花、玉米、烟草、番茄、马铃薯、水稻等到多种作物，并取得了良好的效果。荷兰一家植物生物技术公司应用转基因技术培育出一种抗真菌草莓新品种，减少了草莓病害，并延长了草莓保鲜期，经济效益明显增加。
1．3转基因动物育种动物基因工程研究不如植物基因工程开展得那样普及，主要集中在改善家畜、家禽的经济性状方面，现已取得了一些显著的成就。已先后培育出转基因兔、羊、猪、牛、鸡等。美国伊利诺斯大学研究出一种带牛基因的猪，这种转基因猪生长快、个体大、饲料利用率高、瘦肉多，可为养猪业带来丰厚的经济效益。转人体基因猪的获得，可望能解决人体移植动物器官的异体排斥问题。转基因动物育种技术的进步，不仅可提高畜牧业的生产效率，还可拓展家畜的新用途，为发展高效益畜牧业提供技术力量。
2海洋生物技术
海洋生物学与生物技术相结合，产生了海洋生物技术这一新的领域。海洋生物技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。目前，在海洋生物技术方面的主要研究工作，一是应用基因工程和细胞工程技术，培养鱼、虾、贝、藻类优良品种，大幅度提高海洋水产养殖的产量与质量；二是从海洋生物中提取生理活性物质。现已在上述两方面取得了大批重要科技成果，部分成果已经产业化。
我国在世界上首次研究成功海带单倍体育种技术、紫菜体细胞育苗技术、对虾三倍体与四倍体育苗技术、对虾精英移植技术等。在海水鱼、贝类的三倍体育苗技术和鱼类性别控制技术的研究方面也取得了重大进展。在代谢产物的研究与开发方面，利用海藻生产褐藻胶、琼胶、卡拉胶在世界上占有重要的地位。利用甲壳素和甲壳胺制成846人工皮肤、创伤愈合海绵、生产化妆品用的类透明质酸等新产品。已从软体动物和腔肠动物中初步筛选到抗血凝、降血压、防治心血管病、抗病毒病和抗癌的生物活性物质。
3轻工、食品生物技术
轻工、食品行业是生物技术应用的重要领域之一，主要体现在以下3个方．面：一是利用生物技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。多年来，食品生物技术产业的平均总产值占食品工业产值15%以上。现代生物技术与轻工、食品制造技术相结合，开发新一代的生物技术产品，为轻工、食品产业结构与产品结构调整提供成熟技术。轻工、食品生物技术重点开发的领域有：
3．1高产菌株和耐特殊环境微生物的遗传育种对产量上已占优势的产品，提高生产菌的发酵能力；分离筛选生物合成新资源、新材料的微生物；采用DNA重组技术构建适应特殊环境的新菌种。
3．2新型食品添加剂的开发和应用当今人们要求食品更加天然、低脂低热、低胆固醇、不用或少用化学合成的添加剂，因此，用生物法代替化学合成法开发新型保鲜剂、香料、防腐剂、天然色素以及具有免疫调节、延缓衰老、抗辐射、整肠健胃的功能性食品添加剂，具有广阔的发展前景。
3．3新酶种的开发应用继淀粉水解酶的品种配套和应用开拓取得显著成效以来，洗涤用酶制剂在国际上已成为一门新的产业。三大酶种(淀粉酶、糖化酶、蛋白酶)的活力达到翻番。加酶化妆品产品有皮肤柔软剂、脸部光洁剂、长发剂等，品种繁多，应用效果也很显著。
4医药生物技术的应用研究新进展
医药生物技术是生物技术研究开发的热点，近10多年来，一些发达国家投放大量的人、财、物力研究和开发医药领域的生物技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。
4．1基由治疗研究取得突破基因治疗是将基因直接导人人体，通过控制目的基因的表达，抑制替代或补偿缺陷基因，从而恢复受体细胞、组织或器官的生理功能，达到治疗疾病的一种方法。目前，基因治疗已从实验室研究阶段进入临床试验与应用阶段，发达国家的基因治疗技术可谓日新月异，有可能革新整个医学预防和治疗领域。原本用于治疗单基因缺陷遗传的基因治疗技术，现已快速扩展到治疗癌症、艾滋病、心血管病等严重疾病，长期困扰人类的某些不治之症，有望得到治愈。1996年医学生物技术已在肥胖病基因治疗、血液替代品开发，把人基因转化的猪器官移植给人体等方面取得重大进展。我国在基因治疗研究方面，如血友病的基因治疗，已进入临床试验，取得了明显的治疗效果。针对肝癌等恶性肿瘤的基因治疗，已开展多方面的实验研究，为通过药审从而进入临床试验奠定技术基础。
4．2生物技术药物的开发采用DNA重组技术或其它生物技术研制的蛋白质或核酸类药物称为生物技术药物。自20世纪80年代以来，仅日、美两国开发的生物技术新药物就达200余种，大都是重组蛋白质药物和重组DNA药物。目前，美国已有50多种生物药物、疫苗和各种生物制剂投放市场，另有400多种各类生物制剂正在临床试验。目前，世界范围内应用最多的生物技术药物有：免疫干扰素(r-IFN)、治疗贫血病的EPO、治疗免疫抑制思者的GCSF和溶血栓药tPA。
我国已在生物技术药物研究开发方面取得了令人瞩目的成就，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热疫苗等7种；已研制或正在研制的有基因工程干扰素、白细胞介素、心钠素等近20种多肽药物；应用酶工程技术，研制出了一批相应的诊断酶、试剂盒、酶电极以及诊断测试仪器。
5生物技术在其他领域的应用研究
随着世界生物技术的迅速发展，生物技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。
环境问题越来越受到各国政府和全人类的关注，生物技术在环境的治理上可发挥其不可替代的作用。美国已将环境生物技术作为21世纪生物技术6个主要研究领域之一。生物技术在环保方面，主要开展了有关工业污染物的微生物降解和治理研究。今后将重点开展：用工程微生物处理原煤脱硫的工艺，高效、多抗转基因微生物农药的研制以及生物来源的可降解的透明膜材料等研究工作。
生物技术在石油工业上，主要有应用微生物提高油田开采率，以及石油脱蜡等方面的研究。将生物技术应用于矿冶工业，开展了生物湿法冶金(即细菌浸矿)研究。在化工领域，研究用酶工程技术生产丙烯酰胺等化工产品，以生物方法的常温、常压生产工艺替代高温、高压的化学法，这些研究成果应用于生产后取得了良好的社会效益和经济效益。
3.1.4克隆技术
克隆技术，是由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。克隆的英文“clone”源于希腊语的“klōn”（嫩枝）。1963年J.B.S.Haldane在题为“人类种族在未来二万年的生物可能性”的演讲上采用“克隆(Clone)”的术语。在园艺学中，“clone”一词一直沿用到20世纪。后来有时在词尾加上“e”成为“clone”，以表明“o”的发音是长元音。随着这个概念及单字在大众生活中广泛使用，拼法已经局限使用“clone”。该词的中文译名在中国大陆音译为“克隆”，而在港台则多意译为“转殖”或“复制”。前者“克隆”如同copy的音译“拷贝”，有不能望文生义的缺点；而后者“复制”虽能大概表达clone的意义，却有不能精确并易生误解之憾。
克隆是英文"clone"或"cloning"的音译，而英文"clone"则起源于希腊文"Klone"，原意是指以幼苗或嫩枝插条，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陆译为“无性繁殖”在台湾与港澳一般意译为复制或转殖或群殖。中文也有更加确切的词表达克隆，“无性繁殖”、“无性系化”以及“纯系化”。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。
3.1.5干细胞技术
干细胞是机体内一类具有分化成为其他各种类型细胞的能力的一类多潜能细胞。干细胞具有自我更新和多潜能分化两种重要的能力。根据干细胞的来源不同，可以分为胚胎干细胞与成体干细胞。而根据干细胞分化潜能的不同，可以分为全能性干细胞与多能性干细胞。胚胎干细胞来源于早期胚胎发育的囊胚，囊胚内部细胞团经过机械分离、体外培养与扩增，具有自我更新与发育成为机体各个组织的能力。胚胎干细胞具有重要的医学与生物学价值，可以应用于临床治疗某些疾病。造血干细胞和神经干细胞等在临床治疗中已经发挥了重要的作用，但是，这种干细胞分化潜能有限，制约了干细胞治疗技术的发展。因此，随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展，按照一定的目的，在体外人工分离、培养干细胞已成为可能，利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源，将成为干细胞应用的主要方向。
3.2现代信息技术
3.2.1现代信息技术的主要功能
现代信息技术是借助以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的手段，对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、储存、传播和使用的能动技术。它的核心是信息学。
现代信息技术包括ERP、GPS、RFID等，可以从ERP知识与应用、GPS知识与应用、EDI知识与应用中了解和学习。现代信息技术是一个内容十分广泛的技术群，它包括微电子技术、光电子技术、通信技术、网络技术、感测技术、控制技术、显示技术等。
摘要：本文分析了现代信息技术对城市发展如城市规划、城市产业结构、城市空间布局结构、城市职能、城市交通、城市建筑、城市管理、城市居民生活方式的正面影响，同时也分析了现代信息技术对城市发展所带来的一些负面影响。
3.2.2计算机系统的组成、特点和应用
图1为计算机系统的层次结构。内核是硬件系统，是进行信息处理的实际物理装置。最外层是使用计算机的人，即用户。人与硬件系统之间的接口界面是软件系统，它大致可分为系统软件、支援软件和应用软件三层。
硬件
硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种外部设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上操作。存储器用于存储程序、数据和文件，常由快速的主存储器（容量可达数百兆字节，甚至数G字节）和慢速海量辅助存储器（容量可达数十G或数百G以上）组成。各种输入输出外部设备是人机间的信息转换器,由输入-输出控制系统管理外部设备与主存储器(中央处理器)之间的信息交换。
软件
软件系统的最内层是系统软件，它由操作系统、实用程序、编译程序等组成。操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设，如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序。支撑软件有接口软件、工具软件、环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。支援软件也可认为是系统软件的一部分。应用软件是用户按其需要自行编写的专用程序，它借助系统软件和支援软件来运行，是软件系统的最外层。软件还可分为系统软件与应用软件两种
特点
计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断,而且通用性好,使用容易，还能联成网络。①计算：一切复杂的计算，几乎都可用计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。②判断：计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力,故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。③存储：计算机能存储巨量信息。④精确：只要字长足够，计算精度理论上不受限制。⑤快速：计算机一次操作所需时间已小到以纳秒计。⑥通用：计算机是可编程的，不同程序可实现不同的应用。⑦易用：丰富的高性能软件及智能化的人-机接口,大大方便了使用。⑧联网：多个计算机系统能超越地理界限，借助通信网络，共享远程信息与软件资源。
3.2.3计算机技术的发展展望
计算机系统约每3～5年更新一次，性能价格比成十倍地提高，体积大幅度减小。超大规模集成电路技术将继续快速发展，并对各类计算机系统均产生巨大而又深刻的影响。32位微型机已出现，64位微型机也将问世，单片上做1000万个元件已为时不远。比半导体集成电路快10～100倍的器件,如砷化镓、高电子迁移率器件、约瑟夫逊结、光元件等的研究将会有重要成果。提高组装密度和缩短互连线的微组装技术是新一代计算机的关键技术之一。光纤通信将大量应用。各种高速智能化外部设备不断涌现，光盘的问世将使辅助海量存储器面目一新。多处理机系统、多机系统、分布处理系统将是引人注目的系统结构。软件硬化（称固件）是发展趋势。新型非诺伊曼机、推理计算机、知识库计算机等已开始实际使用。软件开发将摆脱落后低效状态。软件工程正在深入发展。软件生产正向工程化、形式化、自动化、模块化、集成化方向发展。新的高级语言如逻辑型语言、函数型语言和人工智能的研究将使人－机接口简单自然（能直接看、听、说、画）。数据库技术将大为发展。计算机网络将广泛普及。以巨大处理能力（例如每秒100～1000亿次操作）、巨大知识信息库、高度智能化为特征的下一代计算机系统正在大力研制。计算机应用将日益广泛。计算机辅助设计、计算机控制的生产线、智能机器人将大大提高社会劳动生产力。办公、医疗、通信、教育及家庭生活，都将计算机化。计算机对人们生活和社会组织的影响将日益广泛深刻。
3.2.4信息安全的内涵
信息的保密性：使信息不泄露给未授权的个体、实体、过程或不使信息为其利用的特性；信息的完整性：保护资产准确性和完备性的特征；
信息的可用性：已授权实体一旦需要就可访问和使用的特征。3.2.5通讯技术发展过程
19世纪通讯技术的发展
19世纪上半叶科学技术的发展，有力地推动了军事通讯技术的进步，突出地表现在电报的运用和电话的发明上。
发明电报机
19世纪30年代，欧洲和美洲先后出现了商用电报机。在这方面有代表性的发明家是英国的高斯、韦伯和美国的莫尔斯。1833年，高斯和韦伯制作出第一个可供实用的电磁指针电报机。此后不久，另一个年轻的英国人库克和伦敦高等学院的教授惠斯登发明了新型电报机，并取得第一个专利。1837年，美国人莫尔斯的发明，把电报技术向前大大推进了一步。他用一套点、划符号代表字母和数字(即莫尔斯电码)，并设计了一套线路，发报端是一个电键，该电键把以长短电流脉冲形式出现的电码馈入导线，在接收端电流脉冲激励电报装置中的电磁铁，使笔尖在不断移动的纸带上记录下电码。经过不断改进，这套电报系统于1844年达到实用阶段，在巴尔的摩和华盛顿之间首次建立了电报联系。
电报机应用
由于战争比人类任何其它活动都更加依赖于当时最有效的通信手段，因此电报一经出现，便立即引起了军界的关注。1854年，英军第一次在战争中采用了电报。海底电报约于1851年开始用于多佛和加莱之间，然后发展到一方面用于伦敦和巴黎之间的远距离电报通讯，另一方面则用于协约国克里米亚战争的
瓦诺基地。1857年，在印度的独立战争中，设在加尔各答的政府和四处分散的英军所以能保持联系，主要靠的是电报。186l至1865年的美国南北战争，是第一次大规模使用电信技术的战争。战争期间，联邦政府架设了2400公里的电报线路，把北方部队同陆军部和陆军司令联结在一起，共发送了650万份电报。
轻便发报装置
陆军的一名上校迈尔，不仅发明了旗语通信，还于1861年夏发明了一种能够沟通集团军司令和下属部队联系的轻便发报装置，在战斗中发挥了很大作用。
发明了第一台电话机
由于电报在收发时需要转译电码，人们嫌它迟缓不便，于是便进一步寻求更便捷的通讯方式，电话也就应运而生。英国的胡克首先提出在远距离上传输语音的建议。1837年，美国医生佩奇发现，当铁的磁性迅速改变时，会发出一种音乐般的悦耳声音，这种声音的响度随磁性变化的频率而改变。他把这种声音称作“电流音乐”。大约在1860年，德国的赖斯第一次将一曲旋律用电发送了一段距离，他把这个装置叫作“电话”，这个名称于是沿用下来。直到1876年，美国的贝尔终于发明了第一台电话机。
电话及此前发明的电报的运用，使军事通讯产生了革命性的变革。3.2.6网络技术
网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。
Internet的应用范围由最早的军事、国防，扩展到美国国内的学术机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域，运营性质也由科研、教育为主逐渐转向商业化。
在科学研究中，经常碰到“种瓜得豆”的事情，Internet的出现也正是如此：它的原型是1969年美国国防部远景研究规划局（AdvancedResearchProjectsAgency）为军事实验用而建立的网络，名为ARPANET，初期只有四台主机，其设计目标是当网络中的一部分因战争原因遭到破坏时，其余部分仍能正常运行；80年代初期ARPA和美国国防部通信局研制成功用于异构网络的TCP/IP协议并投入使用；1986年在美国国会科学基金会（NationalScienceFoundation)的支持下，用高速通信线路把分布在各地的一些超级计算机连接起来，以NFSNET接替ARPANET；进而又经过十几年的发展形成Internet。
90年代初，中国作为第71个国家级网加入Internet，我国已经开放了Internet，通过中国公用互连网络(CHINANET)或中国教育科研计算机网(CERNET)都可与Internet联通。只要有一台微机，一部调制解调器和一部国内直拨电话就能够很方便地享受到Internet的资源；这是Internet逐步"爬"入普通人家的原因之一；原因之二，友好的用户界面、丰富的信息资源、贴近生活的人情化感受使非专业的家庭用户既做到应用自如，又能大饱眼福，甚至利用它为自己的工作、学习、生活锦上添花，真正做到"足不出户，可成就天下事，潇洒作当代人"。
网络的神奇作用吸引着越来越多的用户加入其中，正因如此，网络的承受能力也面临着越来越严峻的考验—从硬件上、软件上、所用标准上......，各项技术都需要适时应势，对应发展，这正是网络迅速走向进步的催化剂。到了今天，Internet能够负担如此众多用户的参与，说明我们的网络技术已经成长到了相当成熟的地步，用户自己也能耳闻目睹不断涌现的新名词、新概念。但这还不是终结，仅仅是历史长河的一段新纪元的开始而已。
3.2.7多媒体技术
媒体(medium)在计算机行业里，媒体有两种含义：其一是指传播信息的载体，如语言、文字、图像、视频、音频等等；其二是指存贮信息的载体，如ROM、
RAM、磁带、磁盘、光盘等，目前，主要的载体有CD-ROM、VCD、网页等。多媒体是近几年者出现的新生事物，正在飞速发展和完善之中。
我们所提到多媒体技术中的媒体主要是指前者，就是利用电脑把文字、图形、影象、动画、声音及视频等媒体信息都数位化，并将其整合在一定的交互式界面上，使电脑具有交互展示不同媒体形态的能力。它极大的改变了人们获取信息的传统方法，符合人们在信息时代的阅读方式。
多媒体技术的发展改变了计算机的使用领域，使计算机由办公室、实验室中的专用品变成了信息社会的普通工具，广泛应用于工业生产管理、学校教育、公共信息咨询、商业广告、军事指挥与训练，甚至家庭生活与娱乐等领域。
多媒体介绍通常的计算机应用系统可以处理文字、数据和图形等信息，而多媒体计算机除了处理以上的信息种类以外，还可以综合处理图像、声音、动画、视频等信息，开创了计算机应用的新纪元。
多媒体技术应用的意义在于:
使计算机可以处理人类生活中最直接、最普遍的信息，从而使得计算机应用领域及功能得到了极大的扩展。使计算机系统的人机交互界面和手段更加友好和方便，非专业人员可以方便地使用和操作计算机。多媒体技术使音像技术、计算机技术和通信技术三大信息处理技术紧密地结合起来，为信息处理技术发展奠定了新的基石。
多媒体技术发展已经有多年的历史了，到目前为止声音、视频、图像压缩方面的基础技术已逐步成熟，并形成了产品进入市场，现在热门的技术如模式识别、MPEG压缩技术、虚拟现实技术正在逐步走向成熟，相信不久也会进入市场。
多媒体技术多媒体技术涉及面相当广泛，主要包括:音频技术:音频采样、压缩、合成及处理、语音识别等。视频技术:视频数字化及处理。
图像技术:图像处理、图像、图形动态生成。图像压缩技术:图像压缩、动态视频压缩。通信技术:语音、视频、图像的传输。标准化:多媒体标准化。多媒体技术涉及的内容
多媒体数据压缩：多模态转换、压缩编码；
多媒体处理：音频信息处理，如音乐合成、语音识别、文字与语音相互转换；图像处理，虚拟现实；多媒体数据存储：多媒体数据库；
多媒体数据检索：基于内容的图像检索，视频检索；多媒体著作工具：多媒体同步、超媒体和超文本；
多媒体通信与分布式多媒体：CSCW、会议系统、VOD和系统设计；多媒体专用设备技术：多媒体专用芯片技术，多媒体专用输入输出技术；多媒体应用技术：CAI与远程教学，GIS与数字地球、多媒体远程监控等。应用领域
1.教育（形象教学、模拟展示）：电子教案、形象教学、模拟交互过程、网络多媒体教学、仿真工艺过程。2.商业广告（特技合成、大型演示）：影视商业广告、公共招贴广告、大型显示屏广告、平面印刷广告。3.影视娱乐业（电影特技、变形效果）：电视/电影/卡通混编特技、演艺界MTV特技制作、三维成像模拟特技、仿真游戏、赌博游戏。4.医疗（远程诊断、远程手术）：网络多媒体技术、网络远程诊断、网络远程操作（手术）。5.旅游（景点介绍）：风光重现、风土人情介绍、服务项目。6.人工智能模拟（生物、人类智能模拟）：生物形态模拟、生物智能模拟、人类行为智能模拟。
3.2.8自动控制技术
原理分析。从控制的方式看，自动控制系统有闭环和开环两种。
闭环控制。闭环控制也就是（负）反馈控制，原理与人和动物的目的性行为相似，系统组成包括传感器（相当于感官），控制装置（相当于脑和神经），执行机构（相当于手腿和肌肉）。传感器检测被控对象的状态信息（输出量）,并将！鱿转变成物理（电）信号传给控制装置。控制装置比较被控对象当前状态（输出量）对希望状态（给定量）的偏差，产生一个控制信号，通过执行机构驱动被控对象运动，使其运动状态接近希望状态。在实际中，闭环（反馈）控制的方法多种多样，应用于不同领域和各个方面，当前广泛应用并快速发展的有：最优控制，自适应控制，专家控制（即以专家知识库为基础建立控制规则和程序），模糊控制，容错控制，智能控制等。
开环控制。开环控制也叫程序控制，这是按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。按信号产生的条件，开环控制有时限控制，次序控制，条件控制。20世纪80年代以来，用微电子技术生产的可编程序控制器在工业控制（电梯，多工步机床，自来水厂）中得到广泛应用。当然，一些复杂系统或过程常常综合运用多种控制类型和多类控制程序。
技术运用。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。
3.3新材料技术
新材料按材料的属性划分，有金属材料、无机非多属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现，等等。新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。
新材料
材料（或称先进材料）是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
按照国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的总体部署，为贯彻落实新材料产业“十二五”发展规划，做好新材料产业标准化工作，建立完善新材料产业标准体系，促进新材料产业发展，特制订《新材料产业标准化工作三年行动计划》
（一）加大重点新材料领域标准制修订力度
特种金属功能材料。积极推动高纯金属及靶材、稀贵金属、储能材料、新型半导体材料、新一代非晶材料、精细合金等重点标准制修订工作，成套、成体系制定并发布稀土永磁、发光等功能材料标准，抓紧研制材料性能测试、成分分析、标准样品等基础和方法标准。完成催化材料、靶材等40项重点新材料标准制修订工作，提出80项重点标准研制计划，开展5项重点标准预研究。
高端金属结构材料。重点研制高温合金及耐蚀合金、耐蚀钢、特种不锈钢、工模具钢、轴承钢、齿轮钢，轨道交通用铝合金、特种镁合金及钛合金等产品标准，进一步完善金属材料超声探伤、无损检测、力学试验等配套基础和方法标准。完成核电用钢、耐蚀合金、钛合金等30项重点新材料标准制修订工作，提出40项重点标准研制计划。
先进高分子材料。制定发布丁基橡胶等特种橡胶及专用助剂、聚酰胺等工程塑料及制品、电池隔膜、光学功能薄膜、特种分离膜及组件、环境友好型涂料以及功能性化学品等一批重点产品标准，完成测定方法、通用技术条件、应用规范等配套标准制修订。完成功能薄膜、特种橡胶等领域65项重点新材料标准制修订工作，提出110项重点标准研制计划。
新型无机非金属材料。重点研制电光陶瓷、压电陶瓷、碳化硅陶瓷等先进陶瓷，微晶玻璃、高纯石英玻璃及专用原料，闪烁晶体、激光晶体等产品标准，加快材料杂质检测、试验方法等配套标准制修订步伐，强化配套标准研制。完成特种玻璃、氮化硅陶瓷材料等领域50项重点新材料标准制修订工作，提出30项重点标准研制计划，开展5项重点标准预研究。
高性能复合材料。制定完善碳纤维、玄武岩纤维等高性能纤维标准，加快制定发布纤维增强复合材料相关标准，积极研制树脂基、陶瓷基复合材料制品标准，研究复合材料分类方法标准、性能测试标准、专用原料标准等配套标准。完成高端玻璃增强纤维等10项重点新材料标准制修订工作，提出30项重点标准研制计划，开展10项标准预研究。
前沿新材料。及时开展前沿领域标准预研究工作，协调、优化关键技术指标，重点围绕纳米粉体材料、石墨烯、超导材料及原料、生物材料及制品、智能材料等产品，完成5项重点新材料标准研制工作，提出10项重点标准研制计划，开展30项标准预研究，紧密跟踪国际新材料技术标准发展趋势，提前做好标准布局。
（二）积极开展重点新材料标准应用示范
以高强钢筋、功能性膜材料、特种玻璃、稀有金属材料、稀土功能材料、复合材料等领域标准为枢纽，面向电子信息、高端装备等领域对新材料的需求，构建上下游联合、优势互补、良性互动的标准制修订与实施机制，提高新材料标准适用性，充分发挥标准对产业发展的支撑和引领作用。
选择重点新材料领域，在部分有条件的地区，开展重点新材料标准应用示范专项工程。依托部省合作机制，积极推动地方新材料标准化工作，以新材料标准为依据，探索开展新材料产品认定达标工作。
（三）加快推进新材料产业国际标准化工作
紧密结合“十二五”规划重点，抓紧开展新材料产业国际标准以及国外先进标准对比分析研究，寻找我国新材料产业标准与国际标准、国外先进标准的差距。围绕新材料产业和应用需求，结合我国实际情况，加快转化先进、适用的国际标准和国外先进标准，提升我国新材料产业标准的技术水平。
加强新材料产业国际标准化发展趋势与动态分析，开展新材料产业国际标准化工作技术储备，建设新材料国际标准提案项目库，推动自主新材料技术标准走向国际。鼓励有实力的企业或单位参与新材料产业国际标准化工作，建立国际标准沟通平台，争取新材料产业国际标准化工作主动权，提升我国新材料产业国际竞争力。
2发展
《201*-201*年中国新材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》[2]称，化工新材料是国家重点扶持的低碳经济领域新兴产业之一，根据《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》和《新材料产业“十二五”发展规划》，化工新材料产业成为国民经济的先导产业;《石油和化工“十二五”科技发展规划纲要》提出力争到20年，国内高端化工新材料整体技术水平与发达国家的差距缩小到10年左右，达到本世纪初国际先进水平;《石化和化学工业“十二五”发展规划》提出“十二五”化工新材料发展重点包括：特种合成橡胶、工程塑料、高性能纤维、氟硅材料、可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及复合材料等领域。
国内化工新材料市场存在巨大的市场缺口，进口量占据国内大部分市场份额，国内化工新材料整体自给率在56%左右，其中新领域的化工新材料自给率仅为52%，工程塑料和特种橡胶自给率仅为35%和30%。
一般而言，化工新材料产品都会经历产品毛利率波动和进口替代率不断上升的过程。前瞻网认为在化工新材料进口替代过程中，多数产品供大于求的矛盾不突出，部分产品供不应求，掌握核心技术的企业产能扩张即能获得与投资成正比的利润，多数企业能实现持续快速增长。高壁垒带来高的回报，尖端化工新材料产品毛利率在70%以上，远远超过大宗化学品15%左右的行业平均利润。
3简介
随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。
21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。
4技术
新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分，有金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现，新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。
5类型复合新材料
复合新材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。
mcm新材料
超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力，在国内思嘉新材料开发的复合新材料代表了国内的较高水平。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。
中国复合新材料的发展
中国复合材料发展潜力很大，但须处理好以下热点问题。复合材料创新
复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用，具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到201*年，亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%，目前亚洲人均消费量仅为0.29kg，而美国为6.8kg，亚洲地区具有极大的增长潜力。
聚丙烯腈基纤维发展
中国碳纤维工业发展缓慢，从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看，发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。
玻璃纤维结构调整
中国玻璃纤维70%以上用于增强基材，在国际市场上具有成本优势，但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距，必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡，推进玻纤与玻钢两行业密切合作，促进玻璃纤维增强材料的新发展。
开发能源、交通用复合材料市场
一是清洁、可再生能源用复合材料，包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复
新材料(4张)
合材料和天然气、氢气高压容器；二是汽车、城市轨道交通用复合材料，包括汽车车身、构架和车体外覆盖件，轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等；三是民航客机用复合材料，主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%，主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。中国未来20年间需新增支线飞机661架，将形成民航客机的大产业，复合材料可建成新产业与之相配套；四是船艇用复合材料，主要为游艇和渔船，游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场，由于中国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢，但复合材料特有的优点仍有发展的空间。
超导材料
有些材料当温度下降至某一临界温度时，其电阻完全消失，这种现象称为超导电性，具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是：当电阻消失时，磁感应线将不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。
一般金属（例如：铜）的电阻率随温度的下降而逐渐减小，当温度接近于0K时，其电阻达到某一值。而1919年荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到4.2K（即-269℃）时，发现水银的电阻完全消失，
超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度称为临界温度（TC）。超导材料研究的难题是突破“温度障碍”，即寻找高温超导材料。
以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦（4.2K）系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。
高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的磁性能，能够用来产生20T以上的强磁场。
超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。利用超导材料制作超导发电机的线圈磁体，可以将发电机的磁场强度提高到5~6万高斯，而且几乎没有能量损失，与常规发电机相比，超导发电机的单机容量提高5~10倍，发电效率提高50%；超导输电线和超导变压器可以把电力几乎无损耗地输送给用户，据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线上，在中国每年的电力损失达1000多亿度，若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂；超导磁悬浮列车的工作原理是利用超导材料的抗磁性，将超导材料置于永久磁体（或磁场）的上方，由于超导的抗磁性，磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体（或磁场）和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车，如上海浦东国际机场的高速列车；用于超导计算机，高速计算机要求在集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会产生大量的热量，若利用电阻接近于零的超导材料制作连接线或超微发热的超导器件，则不存在散热问题，可使计算机的速度大大提高。
能源材料
能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。
太阳能电池材料是新能源材料，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。
氢是无污染、高效的理想能源，氢的利用关键是氢的储存与运输，美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。氢对一般材料会产生腐蚀，造成氢脆及其渗漏，在运输中也易爆炸，储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物，当需要时加热放氢，放完后又可以继续充氢的材料。目前的储氢材料多为金属化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。
固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等。
智能材料
智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司的导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间仅为10分钟；形状记忆合金还已成功在应用于卫星天线等、医学等领域。
另外，还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料等功能材料。
磁性材料
磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料二类。1．软磁材料
是指那些易于磁化并可反复磁化的材料，但当磁场去除后，磁性即随之消失。这类材料的特性标志是：磁导率（μ=B/H）高，即在磁场中很容易被磁化，并很快达到高的磁化强度；但当磁场消失时，其剩磁很小。这种材料在电子技术中广泛应用于高频技术。如磁芯、磁头、存储器磁芯；在强电技术中可用于制作变压器、开关继电器等。目前常用的软磁体有铁硅合金、铁镍合金、非晶金属。
Fe-（3%~4%)Si的铁硅合金是最常用的软磁材料，常用作低频变压器、电动机及发电机的铁芯；铁镍合金的性能比铁硅合金好，典型代表材料为坡莫合金（Permalloy），其成分为79%Ni-21%Fe，坡莫合金具有高的磁导率（磁导率μ为铁硅合金的10~20倍）、低的损耗；并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力，广泛用于电讯工业、电子计算机和控制系统方面，是重要的电子材料；非晶金属（金属玻璃）与一般金属的不同点是其结构为非晶体。它们是由Fe、Co、Ni及半金属元素B、Si所组成，其生产工艺要点是采用极快的速度使金属液冷却，使固态金属获得原子无规则排列的非晶体结构。非晶金属具有非常优良的磁性能，它们已用于低能耗的变压器、磁性传感器、记录磁头等。另外，有的非晶金属具有优良的耐蚀性，有的非晶金属具有强度高、韧性好的特点。
2．永磁材料（硬磁材料）
永磁材料经磁化后，去除外磁场仍保留磁性，其性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。利用此特性可制造永久磁铁，可把它作为磁源。如常见的指南针、仪表、微电机、电动机、录音机、电话及医疗等方面。永磁材料包括铁氧体和金属永磁材料两类。
铁氧体的用量大、应用广泛、价格低，但磁性能一般，用于一般要求的永磁体。
金属永磁材料中，最早使用的是高碳钢，但磁性能较差。高性能永磁材料的品种有铝镍钴（Al-Ni-Co）和铁铬钴（Fe-Cr-Co）；稀土永磁，如较早的稀土钴（Re-Co）合金（主要品种有利用粉末冶金技术制成的SmCo5和Sm2Co17），以及现在广泛采用的铌铁硼（Nb-Fe-B）稀土永磁，铌铁硼磁体不仅性能优，而且不含稀缺元素钴，所以很快成为目前高性能永磁材料的代表，已用于高性能扬声器、电子水表、核磁共振仪、微电机、汽车启动电机等。
纳米材料
纳米本是一个尺度，纳米科学技术是一个融科学前沿的高技术于一体的完整体系，它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创新物质。纳米科技主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学七个方面。
纳米材料是纳米科技领域中最富活力、研究内涵十分丰富的科学分支。用纳米来命名材料是20世纪80年代，纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米。纳米材料的制备与合成技术是当前主要的研究方向，虽然在样品的合成上取得了一些进展，但至今仍不能制备出大量的块状样品，因此研究纳米材料的制备对其应用起着至关重要的作用。
1．纳米材料的性能
物化性能纳米颗粒的熔点和晶化温度比常规粉末低得多，这是由于纳米颗粒的表面能高、活性大，熔化时消耗的能量少，如一般铅的熔点为600K，而20nm的铅微粒熔点低于288K；纳米金属微粒在低温下呈现电绝缘性；钠米微粒具有极强的吸光性，因此各种纳米微粒粉末几乎都呈黑色；纳米材料具有奇异的磁性，主要表现在不同粒径的纳米微粒具有不同的磁性能，当微粒的尺寸高于某一临界尺寸时，呈现出高的矫顽力，而低于某一尺寸时，矫顽力很小，例如，粒径为85nm的镍粒，矫顽力很高，而粒径小于15nm的镍微粒矫顽力接近于零；纳米颗粒具有大的比表面积，其表面化学活性远大于正常粉末，因此原来化学惰性的金属铂制成纳米微粒（铂黑）后却变为活性极好的催化剂。
扩散及烧结性能纳米结构材料的扩散率是普通状态下晶格扩散率的1014~1020倍，是晶界扩散率的102~104倍，因此纳米结构材料可以在较低的温度下进行有效的掺杂，可以在较低的温度下使不混溶金属形成新的合金相。扩散能力提高的另一个结果是可以使纳米结构材料的烧结温度大大降低，因此在较低温度下烧结就能达到致密化的目的。
力学性能纳米材料与普通材料相比，力学性能有显著的变化，一些材料的强度和硬度成倍地提高；纳米材料还表现出超塑性状态，即断裂前产生很大的伸长量。
2．纳米材料的应用
纳米金属：如纳米铁材料，是由6纳米的铁晶体压制而成的，较之普通铁强度提高12倍，硬度提高2~3个数量级，利用纳米铁材料，可以制造出高强度和高韧性的特殊钢材。对于高熔点难成形的金属，只要将其加工成纳米粉末，即可在较低的温度下将其熔化，制成耐高温的元件，用于研制新一代高速发动机中承受超高温的材料。
“纳米球”润滑剂：全称“原子自组装纳米球固体润滑剂”，是具有二十面体原子团簇结构的铝基合金成分并采用独特的纳米制备工艺加工而成的纳米级润滑剂。采用高速气流粉碎技术，精确控制添加剂的颗粒粒度，可在摩擦表面形成新表面，对机车发动机产生修复作用。其成分设计及制备工艺具有创新性，填补了润滑油合金基添加剂的空白技术。在机车发动机加入纳米球，可以起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。
纳米陶瓷：首先利用纳米粉末可使陶瓷的烧结温度下降，简化生产工艺，同时，纳米陶瓷具有良好的塑性甚至能够具有超塑性，解决了普通陶瓷韧性不足的弱点，大大拓展了陶瓷的应用领域。
纳米碳管纳米碳管的直径只有1.4nm，仅为计算机微处理器芯片上最细电路线宽的1%，其质量是同体积钢的1/6，强度却是钢的100倍，纳米碳管将成为未来高能纤维的首选材料，并广泛用于制造超微导线、开关及纳米级电子线路。
纳米催化剂由于纳米材料的表面积大大增加，而且表面结构也发生很大变化，使表面活性增强，所以可以将纳米材料用作催化剂，如超细的硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂；超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂；超细的银粉可以为乙烯氧化的催化剂；用超细的Fe3O4微粒做催化剂可以在低温下将CO2分解为碳和水；在火箭燃料中添加少量的镍粉便能成倍地提高燃烧的效率。
量子元件制造量子元件，首先要开发量子箱。量子箱是直径约10纳米的微小构造，当把电子关在这样的箱子里，就会因量子效应使电子有异乎寻常的表现，利用这一现象便可制成量子元件，量子元件主要是通过控制电子波动的相位来进行工作的，从而它能够实现更高的响应速度和更低的电力消耗。另外，量子元件还可以使元件的体积大大缩小，使电路大为简化，因此，量子元件的兴起将导致一场电子技术革命。人们期待着利用量子元件在21世纪制造出16GB（吉字节）的DRAM，这样的存储器芯片足以存放10亿个汉字的信息。
目前中国已经研制出一种用纳米技术制造的乳化剂，以一定比例加入汽油后，可使象桑塔纳一类的轿车降低10%左右的耗油量；纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，可以不用昂贵的超低温液氢储存装置。
6应用
随着科学技术的进步，产业用纺织品新材料不断地呈现发展趋势，用途也不断向多种领域扩展。一些具有特殊功能的纤维如芳纶、聚苯硫醚、碳纤维等，虽然价格较贵，但在环境保护、节能减排、阻燃耐高温等领域仍被市场看好。
新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，目前，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：
电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。阻燃
建筑与纺织的联姻是最近几年才有的。将纤维放入混凝土中，起到增强建筑强力、抗老化的效果，已经取得了成效，在奥运场馆的建设中，这样的实例不少。但是，作为建筑行业使用的防火、阻燃材料纺织品，还没有引起足够的重视。201*年2月9日央视配楼的火灾人们仍然记忆犹新。这场大火，给国家和人民群众的生命财产安全带来了严重危害。最近，媒体披露了失火原因系大楼外墙易燃材料挤塑板遇燃放的烟花引燃起火。挤塑板虽然环保，但是具有易燃性，过火极快。使用这种易燃材料，一旦遇到火星，造成的损失就不可避免。在建筑工程领域，为了减少由此造成的损失，世界各国对阻燃材料的研究格外重视。一些高性能及高阻燃性的聚合物，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亚胺(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。
目前中国生产和使用最多的是阻燃剂整理织物，包括纯棉、纯涤纶、纯毛、涤棉和各种混纺的耐久性阻燃织物和纯棉、粘胶、纯涤纶非耐久性洗涤阻燃织物，有识人士指出，随着人民生活与环境条件的不断改善，人们对阻燃纺织品性能要求越来越高，应投入人力和资金，加大开发尺寸稳定性、耐化学品性和耐磨性的阻燃纤维产品，扩大应用范围。近年来，中国在研制阻燃材料方面投入了大量人力物力，其中产业用纺织品中阻燃、耐高温材料受到格外关注，并成为阻燃纤维发展的方向和趋势。201*年，一项重大科研成果芳纶1313与耐高温绝缘纸制备关键技术及产业化通过了中国纺织工业协会组织的专家鉴定，此项成果还获得中国纺织工业协会科学技术一等奖。这项由上海东华大学、圣欧（苏州）安全防护材料有限公司和广东彩艳股份公司共同开发研究的技术和装备，开启了芳纶1313产业化的进程。圣欧开发部工程师颜言告诉记者，芳纶1313是一种综合性能优良的高科技纤维，具有良好的物理机械性能。芳纶产品不仅具有可观的经济价值，而且还具有重要的战略意义。因此它是目前世界上耐高温纤维中发展最快的品种之一。他说，在目前年产间位芳纶201*吨的基础上，公司决定扩建产能，二期工程计划达到年产7000吨芳纶1313和3000吨绝缘复合材料的规模。
据了解，目前全世界芳纶产量在3.1万吨，其中美国杜邦公司产量最大，为2.5万吨，其次是日本帝人公司，年产2500吨左右。中国生产芳纶1313的企业主要有烟台氨纶、圣欧集团和广东彩艳股份公司等，年产总量在5000吨~6000吨之间，远不能满足市场的需要。中国产业用纺织品行业协会高级工程师张艳博士介绍说，国家出台的建材下乡政策，产业用纺织品可以助一臂之力。一些高性能纤维用于建筑材料，可以起到增强、防火、阻燃的功效。如果可以把这些高性能纤维纳入建材下乡的范围，就可以扩大产业用纺织品用途，扩大产业用纺织品市场。
低碳。环保低碳是当今世界主流，减少碳排放是国家长期目标。由于聚苯硫醚（PPS）纤维具有耐磨损、高熔点（200度不熔化）和稳定性的特征，为工业除尘首选材料，在中国煤炭、电力、水泥行业被广泛使用，充当减排的“尖兵”。有资料显示，目前，中国燃煤电力、燃煤锅炉袋式除尘设备占到除尘设备总量不到10%。随着国家环保力度加大，对袋式除尘技术优势的认识也逐步提高，PPS纤维的年需求量将以每年30%以上的速度增长，市场前景十分广阔。另外，PPS纤维在城市垃圾焚烧、汽车尾气除尘、保温材料、绝缘材料、化工过滤材料等其它方面的应用也十分广阔，需求量也逐年加大。
近年来，中国加大了PPS纤维产业化进程。由中国纺织科学研究院参与工艺路线的研制，四川得阳科技股份有限公司承担的国家级高新产品研发项目聚苯硫醚纤维产业化生产，于201*年1月投料开车成功，打破了国外对中国的技术封锁和产品销售的垄断。目前，得阳股份的聚苯硫醚生产能力已经接近3万吨/年。为了适应国内外市场不断增长的需求，该公司已经规划实施了新的扩产项目，预计在201*年，聚苯硫醚的生产能力将稳居世界首位，产品的性能也将达到世界先进水平。
今年1月，江苏瑞泰科技有限公司生产高性能PPS纤维的新厂在江苏张家港落成并顺利投产，使中国PPS纤维生产初步实现了产业化。这将为国家电力行业袋式除尘的推广解决原料的瓶颈。此举符合国家节能环保和“低碳经济”的要求，将进一步提高中国PPS纤维生产水平。
3.4激光技术3.4.1激光的主要特征（一）定向发光
普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。（二）亮度极高
在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。
激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。激光的颜色
激光的颜色取决于激光的波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被刺激后能产生激光的那种材料。刺激红宝石就能产生深玫瑰色的激光束，它应用于医学领域，比如用于皮肤病的治疗和外科手术。公认最贵重的气体之一的氩气能够产生蓝绿色的激光束，它有诸多用途，如激光印刷术，在显微眼科手术中也是不可缺少的。半导体产生的激光能发出红外光，因此我们的眼睛看不见，但它的能量恰好能"解读"激光唱片，并能用于光纤通讯。但有的激光器可调节输出激光的波长。
激光分离技术
激光分离技术主要指激光切割技术和激光打孔技术。激光分离技术是将能量聚焦到微小的空间，可获得105~1015W/cm2极高的辐照功率密度，利用这一高密度的能量进行非接触、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下，几乎可以对任何材料实现激光切割和打孔。激光切割技术是一种摆脱传统的机械切割、热处理切割之类的全新切割法，具有更高的切割精度、更低的粗糙度、更灵活的切割方法和更高的生产效率等特点。激光打孔方法作为在固体材料上加工孔方法之一，已成为一项拥有特定应用的加工技术，主要运用在航空、航天与微电子行业中。
（三）颜色极纯
光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。[1]
激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。
（四）能量密度极大
光子的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，v为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846×10^（14）Hz到7.895×10^（14）Hz。
电磁波谱可大致分为：
（1）无线电波波长从几千米到0.3米左右，一般的电视和无线电广播的波段就是用这种波；（2）微波波长从0.3米到10^-3米，这些波多用在雷达或其它通讯系统；（3）红外线波长从10^-3米到7.8×10^-7米；
（4）可见光这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从780380nm。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分；
（5）紫外线波长从3×10^-7米到6×10^-10米。这些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的化学效应最强；
（6）伦琴射线这部分电磁波谱，波长从2×10^-9米到6×10^-12米。伦琴射线（X射线）是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的；
（7）伽马射线是波长从10^-10～10^-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。γ射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。由此看来，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。
3.4.2激光的应用及发展方向激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光应用很广泛，主要有激光打标、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等。
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：
1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。
激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光治疗：可以用于手术开刀，减轻痛苦，减少感染。
激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。
激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。
激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。
激光成像：利用激光束扫描物体，将反射光束反射回来，得到的排布顺序不同而成像。用图像落差来反映所成的像。激光成像具有超视距的探测能力，可用于卫星激光扫描成像，未来用于遥感测绘等科技领域。
3.5空间技术
空间技术，是探索、开发和利用太空以及地球以外天体[1]的综合性工程技术[2]，亦称航天技术。1957年10月4日，苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，标志着人类跨入了航天时代。由此兴起的航天技术在以后的近半个世纪里获得了迅速发展。航天技术的发展使人类挣脱地球引力的羁绊进入广袤无垠的外层空间成为现实，同时，也为军事活动提供了新的场所。外层空间已成为一个新战场
要实现航天活动，就要建立庞大的以航天器为核心的航天系统。它由特定的航天器（卫星、空间站、探测器），运载工具（火箭、航天飞机），航天发射场，地面测控网（地面站、船），地面应用站网及其他有关系统组成，它是一个大系统工程。
3.5.1火箭技术
现代火箭技术的奠基人，苏联科学家齐奥尔科夫斯基，1903年他在论文中论述了将火箭用于星际交通的可能性，并提出了宇航火箭的设计原理。1924年，戈达德试发了第一枚现代火箭，第一枚火箭运行了56米。(中图，V－2火箭)，德国人布劳恩，他在二战期间为纳粹德国主持研制V－2火箭(导弹)，战后去美国，成为美国火箭技术的奠基人。
中国航天发展有四大里程碑[1]：
（1）第一个想到利用火箭飞天的人明朝的万户14世纪末期，明朝的士大夫万户把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝。他最先开始设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。不幸火箭爆炸，万户也为此献出了宝贵的生命。但他的行为却鼓舞和震撼了人们的内心。促使人们更努力的去钻研。
（2）东方红一号中国第一颗人造卫星
1970年中国第一颗人造卫星“东方红1号”成功升空！中国航天发展史上第二个里程碑。（3）载人航天
201*年10月15日，中国神舟五号载人飞船升空，表明中国掌握载人航天技术，成为中国航天事业发展史上的第三个里程碑。
（4）升空探测-嫦娥奔月
201*年10月24日18时05分，随着嫦娥一号成功奔月，嫦娥工程顺利完成了一期工程。此后，神舟九号与天宫一号相继发射，并成功对接。
1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号飞船在酒泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆，圆满完成“处女之行”。这次飞行成功为中国载人飞船上天打下非常坚实的基础。
201*年，“神舟五号”搭载首位中国宇航员杨利伟前往太空；
201*年，“神舟七号”搭载三名宇航员进入太空，翟志刚完成首次出舱行走。神舟一号1999年11月20日第一次测试飞行，成功实现天地往返。
神舟二号201*年01月09日第一艘正样无人飞船。飞行试验的主要目的是对工程各系统从发射到运行、返回、留轨的全过程进行考核，检验各技术方案的正确性与匹配性，取得与载人飞行有关的科学数据和实验数据。
神舟三号201*年03月25日飞行试验的主要目的是考核火箭逃逸功能、控制系统冗余、飞船应急救生、自主应急返回、人工控制等功能，这次任务载有模拟宇航员。
神舟四号201*年12月29日无人状态下全面考核的一次飞行试验，主要目的是确保宇航员绝对安全，进一步完善和考核火箭、飞船、测控系统的可靠性。
神舟五号201*年10月15日首次载人飞行，承载的宇航员是杨利伟，成功围绕地球十四圈。神舟六号201*年10月12日首次进行多人多天的航天飞行，承载的宇航员是费俊龙和聂海胜。
神舟七号201*年09月25日首次承载三名宇航员进入太空，承载的宇航员是翟志刚、刘伯明和景海鹏，成功进行出舱活动（又称太空行走）。
神舟八号201*年11月01日由改进型“长征二号”F遥八火箭顺利发射升空。201*年11月3日凌晨，与组合天宫一号成功实施首次交会对接任务，成为中国空间实验室的一部分。
神舟九号201*年6月16日下午首次载人交会对接任务3名航天员进入太空，景海鹏、刘旺和刘洋（中国首位女航天员）。6月18日下午，神舟九号成功与天宫一号目标飞行器实现自动交会对接。6月24日，航天员刘旺操作飞船顺利完成于天宫一号的手控交会对接。标志着中国完全掌握了载人交会对接技术。
神舟十号201*年6月11日17时38分搭载三位航天员飞向太空，将在轨飞行15天，并首次开展我国航天员太空授课活动。飞行乘组由男航天员聂海胜、张晓光和女航天员王亚平组成，聂海胜担任指令长
3.5.2人造地球卫星的应用
通信卫星系统。它是一个微波接力通信的空中中继站，它将地球上某一地面站发射来的无线电信号转发到另一个地面站，从而实现在两个或多个地面之间进行通信。
对地观测卫星系统。它包括气象卫星、海洋卫星、侦察卫星、地球资源卫星等，可提供大气学、生物学、海洋学和生态学等大量信息，并可揭示地面多种目标，为地球资源开发和管理、自然灾害的预防、监控提供有效手段。
卫星导航定位系统。卫星无线电定位，是地球表面物体通过无线电和卫星沟通进行测距或测速，计算出自己的位置而调整方向，沿既定目标前进。
3.5.3宇宙飞船
宇宙飞船[1](英语名为spaceship)，是一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半个月，一般搭乘2到3名航天员。
联盟号飞船
世界上第一艘载人飞船是前苏联的"东方"1号宇宙飞船，于1961年4月12日发射。它由两个舱组成，上面的是密封载人舱，又称航天员座舱。这是一个直径为2.3米的球体。舱内设有能保障航天员生活的水、供气的生命保障系统，以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的信标系统、着陆用的降落伞回收系统和应急救生用的弹射座椅系统[2-3]。另一个舱是设备舱，它长3.1米，直径为2.58米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回地面的制动火箭系统，供应电能的电池、储气的气瓶、喷嘴等系统。“东方”1号宇宙飞船总质量约为4700千克。它和运载火箭都是一次性的，只能执行一次任务。
1966年3月17日，"双子星座"8号的宇航员进行了首次太空对接。之后不久，由于飞船损伤系统突然失灵，宇航员们不得不进行紧急着陆处理。宇航员尼尔-A-阿姆斯特朗和戴维-R-斯考特在计划为期3天的飞行使命中的第5圈飞行时，操纵其双子星座封舱与阿根纳号宇宙飞船对接成功。半小时后，双子星号密封舱开始旋转并失去控制。接着，宇宙飞船上12只小型助推火箭中的一只原因不明地起火。宇航员随即将其飞行器与阿根纳号分离，并成功地在太平洋上降落。质量约为4700千克。
2宇宙飞船的分类
至今，人类已先后研究制出三种构型的宇宙飞船，即单舱型、双舱型和三舱型。其中单舱式最为简单，只有宇航员的座舱，美国第1个宇航员格伦就是乘单舱型的“水星号”飞船上天的；双舱型飞船是由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成，它改善了宇航员的工作和生活环境，世界第1个男女宇航员乘坐的前苏联“东方号”飞船、世界第1个出舱宇航员乘坐的前苏联“上升号”飞船以及美国的“双子星座号”飞船均属于双舱型；最复杂的就是三舱型飞船，它是在双舱型飞船基础上或增加1个轨道舱（卫星或飞船），用于增加活动空间、进行科学实验等，或增加1个登月舱（登月式飞船），用于在月面着陆或离开月面，前苏联/俄罗斯的联盟系列和美国“阿波罗号”飞船是典型的三舱型。联盟系列飞船至今还在使用。
对接后的飞船3技术要求
虽然宇宙飞船是最简单的一种载人航天器，但它还是比无人航天器（例如卫星等）复杂得多。麻雀虽小，五脏俱全。宇宙飞船与返回式卫星有相似之处，但要载人，故增加了许多特设系统，以满足宇航员在太空工作和生活的多种需要。例如，用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、航天服、载人机动装置和逃逸生系统等。
当然，掌握航天器再入大气层和安全返回技术也至关重要。尤其是宇宙飞船，除了要使飞船在返回过程中的制动过载限制在人的耐受范围内，还应使其落点精度比返回式卫星要高，从而及时发现和营救宇航员。前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差，结果使宇航员困在了冰天雪地的森林中差点被冻死。人上天有三个条件，除要研制出载人航天器外，还必须拥有运载力大、可靠性高的运载工具；应弄清高空环境和飞行环境对人体的影响，并找到有效的防护措施。
天高任船飞。未来的宇宙飞船将朝三个方向发展：有多种功能和用途；返回落点的控制精度提高到百米级的范围以内；返回地面的座舱经适当修理后可重复使用。
4前苏联宇宙飞船1、东方号宇宙飞船
东方1号宇宙飞船，它由乘员舱和设备舱及末级火箭组成，总重6.17吨，长7.35米。乘员舱呈球形，直径2.3米，重2.4吨，外侧覆盖有耐高温材料，能承受再入大气层时因摩擦产生的摄氏5000℃左右的高温。乘员舱只能载一人，有三个舱口，一个是宇航员出入舱口，另一个是与设备舱连接的舱口，再一个是返回时乘降落伞的舱口，宇航员可通过舷窗观察或拍摄舱外情景。宇航员的座椅装有弹射装置，在发生意外事故时可紧急弹出脱险。同时在飞船下降到距离地面7000米的地方，宇航员连同座椅一起弹出舱外，并张开降落伞下降，在达到4000米高度时，宇航员与座椅分离，只身乘降落伞返回地面。设备舱为顶锥圆筒形，长2.25米，重2.27吨，在飞船返回大气层之前，与乘员分离，弃留太空成为无用之物。东方1号宇宙飞船打开了人类通往太空的道路。
2、上升号宇宙飞船
上升号宇宙飞船重5.32吨，球形乘员舱直径与东方号飞船大体相同，改进之处是提高了舱体的密封性和可靠性。宇航员在座舱内可以不穿宇航服,返回时不再采用弹射方式,而是随乘员舱一起软着陆。上升1号载三名宇航员，在太空飞行24小时17分钟；上升2号载两名宇航员，在太空飞行26小时2分钟。
3、联盟号宇宙飞船
联盟号飞船由轨道舱、指令舱和设备舱三部分组成，总重量约6.5吨，全长约7米，宇航员在轨道舱中工作和生活；设备舱呈圆柱形，长2.3米，直径2.3米，重约2.6吨，装有遥测、通信、能源、温控等设备；指令舱呈钟形，底部直径3米，长约2.3米，重约2.8吨。飞船在返回大气层之前，将轨道舱和设备舱抛掉，指令舱装载着宇航员返回地面。从联盟10号飞船开始，前苏联的宇宙飞船转到与空间站对接载人飞行，把载人航天活动推向了更高的阶段。
4、联盟号载人飞船和进步号货运飞船
前苏联的空间站上天以来，一直与联盟号系列载人飞船和进步号系列货运飞船一起，共同组成轨道联合体执行载入航天飞行任务。
联盟号系列载人飞船已更换三代，作为空间站的载人工具。从联盟10号开始，到1993年底共有30艘联盟号，14艘联盟T号，17艘联盟TM号飞船载人到空间站上开展太空科学考察活动。第一代联盟号，主要用于试验载人飞船与空间站的交会，对接和机动飞行，为载人到空间站活动打下了坚实基础；第二代联盟T号，改进了座舱设施，提高了生命保障系统的可靠性和生活环境的舒适性；第三代联盟TM号，又改进了会合，对接，通信，紧急救援和降落伞系统，增加了有效载荷。经过改进的联盟TM号飞船总重7吨，长约7米，翼展10.6米，载3名宇航员和250千克货物最大改进是对接系统，可以在任何姿态下与和平号空间站对接，无需空间站做机动飞行和调整姿态。
“进步号”系列货运飞船执行向空间站定期补给食品、货物、燃料和仪器设备等任务。到1993年底，已发展两代，共发射进步号42艘，进步M号20艘。它与空间站对接完成装卸任务后即自行进入大气层烧毁。这种飞船由仪器舱，燃料舱和货舱组成，货舱容积6.6立方米，可运送1.3吨货物，燃料舱带1吨燃料。它可自行飞行4天，与空间站对接飞行可达2个月。
3.5.4宇宙飞船、空间站和航天飞机的主要功能
航天飞机（SpaceShuttle，又称为太空梭或太空穿梭机）是可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器，结合了飞机与航天器的性质。它既能代表运载火箭把人造卫星等航天器送入太空，也能像载人飞船那样在轨道上运行，还能像飞机那样在大气层中滑翔着陆。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑。
空间站（SpaceStation）：又称航天站、太空站、轨道站。是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单一式和组合式两种。单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨，组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道，在太空组装而成。人类并不满足于在太空作短暂的旅游，为了开发太空，需要建立长期生活和工作的基地。.
3.6新能源技术
3.6.1新能源的概念和种类
新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。201*年6月14日，黑龙江省颁布条例称探测出来的资源属国有。8月20日，国家气象局表示支持风能太阳能归国有。
特点
1)资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW,而截止201*年只有0.57GW被开发利用，预计到201*年可以利用的达到4GW,到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。
2)能量密度低，开发利用需要较大空间；3)不含碳或含碳量很少，对环境影响小；4)分布广，有利于小规模分散利用；5)间断式供应，波动性大，对持续供能不利；
6)除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化太阳能发电
学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。
太阳能光伏
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
国内主要太阳能电池制造商正遭遇少有的“阴雨天”。由于95%以上的产能出口，且过于倚重欧洲市场，国内太阳能电池企业近几个月来连续受到多个利空因素干扰：欧洲债务危机、欧元急跌、欧洲削减太阳能补贴等。这一连串不利因素表明国内太阳能电池制造商既有近忧，还有远虑。不过，善于应变的国内企业正在试图从成本和需求两端控制经营风险。国内太阳能电池制造业具有两个鲜明特点。一是以“国内速度”高速发展，全球占有率由201*年的1%飙升至201*年的30%，涌现出尚德、英利、天合光能等电池制造商。二是过于依赖欧洲市场。201*年，国内太阳能电池产能约为240万千瓦，但国内太阳能发电装机容量仅为12万千瓦，95%的产能出口，其中欧洲是最重要的市场。过去数年，欧洲一直是世界太阳能光伏发电的重心。201*年，德国、西班牙、意大利和捷克的新增装机容量超过420万千瓦，占全球60%上。从年初开始，希腊、西班牙等欧元区国家爆发债务危机，欧元汇率急转直下，欧元兑美元汇率下跌超过12%，国内太阳能电池厂商损失严重。
太阳能光热槽式太阳能光热
现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
太阳光合能
植物利用太阳光进行光合作用，合成有机物。因此，可以人为模拟植物光合作用，大量合成人类需要的有机物，提高太阳能利用效率。
5核能简介
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特爱因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能的释放主要有三种形式：
核电站A.核裂变能A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、钚-239等）的裂变释放出的能量B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用核能的缺陷（1）资源利用率低
（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大6海洋能简单介绍
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。海洋能
这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。海洋能特点
1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。
2.海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。
3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。
4.海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。波浪发电
据科学家推算，地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。中国在也对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。将来的世界，每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂。波能将会为中国的电业作出很大贡献。
潮汐发电
据世界动力会议估计，到2020年，全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24万千瓦，已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000千瓦。
7风能简单介绍
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电有两种思路，水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机应用广泛，为风力发电的主流机型。
风力发电
是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。
1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。
截止201*年底，全球累计装机容量已经达到了1.59亿千瓦，201*年全年新增装机容量超过3千万千瓦，涨幅31.9%。从累计装机容量看，美国已累计装机3516万千瓦，稳居榜首；中国为2610万千瓦，位列全球第二。
8生物质能简单介绍
生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但利用率不到3%。
修建沼气池
生物质能(又名生物能源)是利用有机物质(例如植物等)作为燃料，通过气体收集、气化(化固体为气体)、燃烧和消化作用(只限湿润废物)等技术产生能源。只要适当地执行，生物质能也是一种宝贵的可再生能源，但要看生物质能燃料是如何产生出来。
全球范围正在炒作用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求，以及过高成本带来的过高价格。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料。
为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。
利用现状
201*年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。201*年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。
9地热能地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主地热能
要热源。中国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。10氢能特点
安全环保：氢气分子量为2,仅为空气的1/14,因此，氢气泄漏于空气中会自动逃离地面，不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。氢气无味无毒，不会造成人体中毒，燃烧产物仅为水，不污染环境。
高温高能：1kg氢气的热值为34000Kcal,是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度，高于常规液气。热能集中：氢氧焰火焰挺直，热损失小，利用效率高。自动再生：氢能来源于水，燃烧后又还原成水。
催化特性：氢气是活性气体催化剂，可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体，液体、气体燃料。加速反应过程，促进完全燃烧，达到提高焰温、节能减排之功效。
还原特性：各种原料加氢精炼。
变温特性：可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。
来源广泛：氢气可由水电解制取，水取之不尽，而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。即产即用：利用先进的自动控制技术，由氢氧机按照用户设定的按需供气，不贮存气体。应用范围广：适合于一切需要燃气的地方。氢能的缺点：（1）制取成本高，需要大量的电力；
（2）生产、存储难：氢气密度小，很难液化，高压存储不安全。氢电池
这款氢电池名为PowerTrekk，是一款独特的应急电池，其工作原理是一个简单的化学反应：圆形容器内装有一种特殊成分硅化钠，与水相遇时便会产生氢气。这一反应过程安全而且环保，惟一的副产品是一点点水蒸汽，使用时只需向下部容器中放置一些水，容器内的化学药剂便能通过反应提取氢元素并为电池充电。外出长途旅行时备上一块可以有效避免因手机没电而与世隔绝的尴尬情况。预计今年第一季度上市，电池本体售价229美元，化学药剂4美元一包。[2]
政策支持
部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
国际能源署（IEA）对201*～2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近6%，在201*～2030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力的4.4%，其中生物质能将占其中的80%。
可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据IEA的预测研究，在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。中国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划，
中华人民共和国可再生能源法。并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。在国家的大力扶持下，中国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。新能源（或称可再生能源更贴切）主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。
应用状况
太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。
风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中，一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。
早在201*年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究，经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采用了中国自主研制的新型垂直轴风力发电机（H型）和太阳能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为中国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。
新型垂直轴风力发电机（H型）突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论，采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。
随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用？新能源的发展究竟会是怎样的格局？这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。
发展趋势
随着化石能源的不断发现和采掘技术的进步，来数十年内其成本依然会比其他零碳排放能源具有竞争优势。此外，从美国的状况来看，未来50年能源供应结构依然会保持能源形式多样化的局面。但为了能够及时减缓未来全球气候变暖的风险，必须加速清洁能源和可再生能源技术大规模商业化应用的步伐。虽然任何技术创新将取决于其所能带来的效益，但人类的惰性、现实状况及可预见的财务风险等因素，使人们更倾向于维持现状。为此，各国政府的政策必须致力于激励发明和创新，并使之能与市场力量密切配合。
过去30年间，全球发生极端天气事件（如极端高温、洪水和干旱等）的频度不断增加，由此造成的经济损失每年超过1500亿美元，而越来越多的证据也表明极端天气事件与全球气候变暖有关。虽然缓解这种状况的总体代价具有巨大的不确定性，但我们需要制定相关政策，将各种能源形式的总体成本直接考量到其市场价格中。
未来几十年，全球范围内使用经济合算的可再生能源的需求将会不断增加，人类利用可再生能源的效率也将会不断提高，其成本也会越来越具有竞争优势。随着科技的进步、研发投入的加大、公共政策关注力度的增加，以及公众认识程度的逐步提高，人类利用经济合算、可获取和具有可持续性的能源步伐一定会加快，并将以此推动作为经济增长的动力，增加能源安全和减缓全球气候变暖的风险。否则，人类将会遇到难以预测的后果。正如国际能源署在《全球能源展望》中所指出的那样“如果我们人类不改变方向，未来将会在这条道路上毁灭自己。”
14前景
根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年可再生能源在我国能源结构中的比例争取达到16%。“十一五”期间，我国可再生能源占能源消耗10%比例的目标没有实现，在接下来的“十二五”、“十三五”期间，我国可再生能源的发展步伐需大力加快，新能源行业投资机会将持续火爆。因此，国内优秀的新能源企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的新能源企业迅速崛起，逐渐成为新能源行业中的翘楚!
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