在20世纪40年代末美国物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型。这一模型认为，宇宙起源于160亿年前温度和密度极高的“原始火球”的一次大爆炸，大爆炸的时刻就是今天所观察到的宇宙的开端；当时的温度高达100亿度以上，物质密度极大，整个宇宙体系达到平衡，宇宙间只有由中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态物质混合而成的“宇宙汤”；大爆炸后，4种基本力（即引力、强力、弱力和电磁力）逐一地分化出来；后来，物质形态依次演化为原子、气态物质、各种恒星体系，最后发展成今天的宇宙。这一理论模型目前能被4项观察事实所证明：①任何天体的年龄都小于160亿年；②河外天体有系统性的谱线红移，根据多普勒效应，红移就是宇宙膨胀的反映；③在各种不同天体上，氦丰度很大，而且大多是30％，这只有在宇宙早期高温条件下才有可能产生，恒星的核反应不足以生成如此多的氦；④按预言宇宙至今已经很冷，绝对温度只有几度，而在1965年探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。
【原子核物理学】
原子是由原子核和电子组成的。原子核物理学是以原子核的物质结构、性质及其内在规律为研究对象的，是在20世纪20年代建立起来的。1919年，著名物理学家卢瑟福首次发现了质子。1932年，英国的查德威克又在实验中发现了构成原子核的另一种基本粒子，即中子。
质子和中子统称为核子。1938年，德国的哈恩在用慢中子轰击铀核时，首次发现了原子核的裂变现象及放出的新的中子。1942年，费米制成世界上第一个原子能反应堆后，原子能便从实验转向应用。
【粒子物理学】
粒子物理学是研究最微观层次的物质（即基本粒子）的存在形式、性质、转化和运动规律的物理学分支，也称高能物理学。迄今为止，人们已认识到构成物质的最小组分（共计60种）：12种轻子---只参加弱相互作用、电磁相互作用的费米子，36种夸克---感受强作用力的带电粒子，12种媒介子---传递相互作用的粒子。
【电磁理论】
1864年，麦克斯韦预言电磁波的存在，并预言光是一种电磁波；1888年赫兹发现了电磁波。麦克斯韦的电磁理论成为描述电磁运动的基本理论，被称为自然科学的第3次理论大综合。
【量子力学】
1905年，爱因斯坦提出了光量子说，直接推动了量子力学的产生和发展；1924年，法国物理学家德布罗意证明了物质具有波粒二象性；1925年，德国物理学家海森伯和玻尔，建立了量子理论第一个数学描述---矩阵力学；1926年，奥地利科学家提出了描述物质波连续时空演化的偏微分方程---薛定谔方程，给出了量子论的另一个数学描述---波动力学。后来，物理学家将矩阵力学与波动力学统一起来，统称量子力学。
【基因】
1865年，孟德尔从豌豆杂交实验出发，首次提出基因（遗传因子）假说，认为生物的各种遗传性状均由细胞内相对应的基因所决定。直到20世纪50年代，才确认基因的化学本质就是生物细胞核内某条染色体上的一个特定的脱氧核糖核酸，即DNA片段。基因在DNA分子中是以特定顺序排列的、含有几百到几千个核苷酸的特定区段，是传递指挥DNA复制命令和控制性状遗传指令的作用因子，也称遗传因子。同一种生物的每个细胞中，都含有同样的DNA分子，在这些DNA分子中又都含有同样组套的基因。同一种生物DNA分子中的全套基因，称作此种生物的“基因组”。在生命体生长、发育和维持各种生理活动的过程中，基因的作用无所不在，人类的生老病死、聪明愚笨都与基因有关。
【DNA双螺旋结构】
1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋结构模型。DNA分子是由两条围绕1个抽象中轴向右旋转的脱氧核苷酸长链盘旋而成，其中的脱氧核糖（S）和磷酸（P）交替连接，排列在双螺旋结构的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。从DNA的分子结构可以看出，两条长链上的脱氧核糖（S）与磷酸（P）交替排列的顺序是稳定不变的，而链中碱基对的排列组合在方式上千变万化，使每种生物的万千遗传信息得以表达。
【3G的技术标准】
国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA3大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》。我国提交的TDSCDMA已正式成为ITU第三代移动通信标准IMT2000建议的一个组成部分，我国终于拥有了具有自主知识产权的第三代移动通信国际标准。TDSCDMA标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中。TDSCDMA标准频谱利用率高，只占用1个1．6M的带宽，其系统容量是WCDMA和CDMA2000的数倍。2006年，我国信息产业部正式将TDSCDMA标准定为我国的通信行业标准，标志TDSCDMA标准已经走向成熟。
【卫星通信】
当卫星在距赤道上空35786千米的轨道上时，它与地球的自转同步运行，其轨道的平面与赤道平面的夹角保持零度，使卫星相对地面静止不动，故被称为定点同步卫星。每颗同步卫星可俯视地球1／3的面积，所以只要在定点同步转道上等距离分布3颗卫星，即可实现除南北极地区以外全球范围内的通信。
【计算机技术】
1．计算机技术的发展历程：1946年，美国的莫奇利、埃克脱、冯·诺依曼等人参加研制的世界上第1台电子数字计算机ENIAC问世，从而开辟了计算机技术的新纪元。此后计算机迅速发展，先后经历4代：第一代从1946年算起，是电子管时代；第二代从1956年算起，是晶体管时代；第三代从1964年算起，是中小规模集成电路时代；第四代从1973年算起，是大规模和超大规模集成电路时代；目前，电子计算机的发展已进入第五代，即人工智能计算机时代；
2．计算机的性能指标：①字长。由于计算机使用二进制，所以计算机以多少个二进制位作为信息处理单元，就成为衡量计算机性能的主要指标。如8位机、16位机、32位机、64位机等中的位数，就叫计算机的字长。如用16位机二进制代表信息，就有216＝65536种组合。显而易见，位数越多，字长越长，进行数值计算的精度也就越高；②容量。存储器的容量也就是计算机存储程序和数据的“仓库”，其大小是衡量计算机性能的另一个重要指标。为了计算方便，我们通常把8位二进制作为一个单位来计算存储器的容量，取名为字节；把1024个字节（实际为1024×8＝8192个二进制位）称作1K字节。计算机内存储量再上升一个数量级，就以兆（即M，1M＝1024K）字节计。兆以上的数量级是G（1G＝1024M）；③运算速度。通常是指计算机执行加减乘除四则运算的平均速度，也是计算机性能的一个主要技术指标。每秒钟完成运算的次数越多，其运算速度越快，性能也就越先进。
【发酵工程】
是通过研究改造发酵所用的菌以及应用技术手段，控制发酵过程以实现大规模工业化的发酵产品生产。在发酵工程中起主要作用的是微生物，所以又被称为微生物工程。日常生活中的酱油、醋等就是发酵的产物。目前近200个品种的医用抗生素、农用抗生素中，绝大多数是发酵工程的产品。此外，氨基酸、核苷酸、维生素、工业用酶以及日常人们熟知的味精等也都是发酵工程的产品。原本一向作为食品加工手段的发酵技术，已被广泛应用于化工产品生产、生物能量制造、金属矿物浸出及污水净化等许多方面。
【细胞工程】
指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。细胞工程可以在植物与植物之间、动物与动物之间、微生物与微生物之间进行远缘杂交。①体细胞杂交技术。体细胞杂交也称细胞融合，就是用自然或人工的方法使两个（或几个）不同的细胞融合成一个细胞。这种细胞被称为异核体，即在1个细胞内有两个不同的细胞核。经过进一步的分裂，两个核内的染色体可能融合到一个嵌合的细胞核内，于是形成一个体细胞杂种。这种新的杂交细胞中含有两个亲本细胞的基因，从而使之获得优良性状；②核移植技术。核移植方法就是在显微镜下，将1个细胞的细胞核移到另一个事先除去细胞核的细胞中去，形成一个包含了1个细胞核和另1个细胞的细胞质的杂交细胞---核质杂种。这种技术实际上移植了全套基因，因而可以用来选育良种。克隆是英文Clone的音译，即无性繁殖，是核移植技术用于哺乳动物所取得的重大突破；③干细胞技术。人的胚胎干细胞是一种尚未发育分化的原始细胞，具有形成人体各种细胞的能力。受精卵便是一个最初始的全能干细胞，随后它可以继续分化出许多全能干细胞，提取这些细胞中的任意一个置于子宫内，就可发育出一个完整的人体。干细胞技术的价值在于，利用胚胎干细胞能够培养心脏、骨骼、神经细胞等各种组织器官，可用于置换人体内丧失功能的组织器官，干细胞技术的发展，将使人体各种组织和脏器的再生成为现实。目前，美国、德国和我国已经成功地对神经、造血和骨髓干细胞进行培养，并在临床治疗中进行了成功的移植，为患者带来了福音；④诱导改变染色体数目的技术。经过人工诱导，有些植株的染色体比正常细胞的要少一半（称为单倍体），而有些植株经化学试剂等诱导后染色体数量倍增（称为多倍体）。单倍体可形成同源二倍体的纯合素，对植物品种改良极为有利；多倍体植物的细胞一般比正常细胞大，因而产量更高。
【新材料技术】
金属新材料：①记忆合金。20世纪60年代初，美国科学家偶然发现镍-钛合金具有形状记忆效应：在一定的温度下给它一个固定的形状，当温度下降时很容易就能把它变成另外一种形状，而当恢复到原来温度时，它又会自动地恢复到原来的形状。把记忆合金用在飞机液压系统的接头上，能很好地防止飞机的漏油现象。用形状记忆合金制成天线，在航天技术上极有价值；②非晶态金属。非晶态金属又称无定形金属、玻璃金属，其内部晶格排列杂乱无章，保持液态时的特性，就像典型的非晶态物质玻璃一样。但用非晶态金属制作的材料，比传统的晶态物质具有更为优异的物理、化学和力学性能。例如，它有良好的磁导率，用它制作变压器铁芯，其电流损失比使用普通变压器减少50％～60％。
电子新材料：电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括半导体材料、介电材料、压电及铁电材料、磁性材料等，其中最重要的是半导体材料。单晶硅是主要的半导体材料。硅的主要特性是机械强度高、结晶性好，自然界中储量丰富、成本低，并且可以拉制出大尺寸的单晶硅。所以硅材料是大规模集成电路的基石。近年来开发的低电耗的化合物砷化镓，很可能成为继硅之后第2种最重要的半导体材料。砷化镓材料的一个重要特性是它的光电效应，可以使它成为激光光源，这是实现光纤通信的关键，也使之成为制造高速计算机的关键材料。
有机高分子新材料：①高性能工程塑料。高性能工程塑料具有许多金属材料难以比拟的优点，如重量轻、强度高、耐磨损、不生锈、成本低。一辆汽车如果采用全塑料车身及陶瓷发动机，车的自重可减轻一半，效率可提高50％以上；②功能高分子材料。高分子液晶材料作为一类新型的特种高分子材料，已经以纤维、复合材料、注模制作等形式应用于航空、航海和汽车制造业中。其中发展较快的是液晶纤维，已有多种液晶纤维在实验室内研制成功，并逐步投入工业生产；③复合材料。玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷复合材料是近年来发展较快的新型复合材料。玻璃钢是一种玻璃纤维增强塑料，其强度可与钢相媲美，是目前产量高、用途广的一种复合材料。用碳纤维-陶瓷复合材料制作的新型高速喷气机涡轮叶片，能承受1400℃的高温和每分钟3万转的高转速，在重量上比钛合金叶片轻一半。随着碳纤维复合材料在飞机上的大量应用，飞机重量有可能减轻50％。
【纳米技术】
纳米即毫微米（nm），是一种长度单位，相当于10－9米。纳米科学是研究在千万分之一米（10－7米）到10亿分之一米（10－9米）内，原子、分子和其他类型物质的运动和变化性质的学科。在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工，被称为纳米技术。①纳米材料。
