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第2章 综述(1)

20世纪以来, 由于科学技术的创新与发展, 世界各国掀起了一波又一波的经济腾飞浪潮。先是德国取代英国成为世界科技经济的中心, 接着美国超越德国成为世界超级大国, 在科技经济上都取得了其他国家无法比拟的巨大成就。苏联也曾在科技经济上取得了一系列的成就, 一度成为与美国并称的两个超级大国之一, 日本曾在20世纪80年代大有取代美国之势, 可惜这两个国家都好景不长, 苏联彻底解体了, 日本陷入长期的经济停滞的泥坑, 难以自拔。回头再看, 只有美国更加强大, 而且在近期内很难有哪个国家可以超越。作为两次世界大战的发动者的德国, 二战后依靠高素质的国民和雄厚的科学技术基础, 迅速恢复战争创伤, 实现了经济的稳步增长, 至今仍保持着世界第三经济强国的地位。老牌的发达国家英国、法国等国家, 虽然地位有所下降, 但凭借其雄厚的经济科技基础, 仍然保持着世界前列的科技经济发展水平。

20世纪末期以来引领世界大变革的, 要数中国通过改革开放实现了科技经济腾飞的奇迹。改革开放初期, 中国的科技经济发展水平与世界各主要国家的差距很大, 就连并称为“亚洲四小龙” 的韩国、新加坡、中国台湾、中国香港, 也将我们甩得很远。今年是改革开放30周年, 再看我国现在的科技经济发展水平, 已是“轻舟已过万重山” 了。2007年, 我国的经济总量与美国的差距由改革初期的1∶8.7缩小到1∶3.8, 与日本的差距由1∶2缩小到1∶1.3, 如果按平价购买力算, 这个差距还要更小。当今的中国已经是经济总量位居世界第四, 对外贸易世界第二, 外汇储备世界第一, 钢铁、粮食、煤炭、水泥等产量均居世界第一的经济大国。这些成就的取得, 科学技术的创新和发展功不可没。

当然, 我国的经济科技腾飞之路还属于起步阶段, 我们还有很多东西落后于发达国家, 其中主要是科学技术水平与创新能力的不足。如何尽快赶上和超过基础雄厚的发达国家, 中央做出了重大战略部署, 那就是: 认真汲取人类一切文明成果的营养, 加强科技创新能力建设, 于2020年建设成创新型国家。

千里之行, 始于足下, 我们要虚心学习发达国家在加快科技创新建设创新型国家的成功经验, 加快消化、吸收和再创新, 尽快走出一条有中国特色的自主创新之路, 为实现中华民族的伟大复兴贡献力量。

20世纪世界重大技术发明浅谈

20世纪是一个科学技术发展突飞猛进的世纪。纵观20世纪世界科学技术的发展历程,以信息技术、航空航天技术、化学合成技术、核能利用技术、激光技术等五大技术发明最具有代表性。

一、信息技术

20世纪的信息技术是在19世纪英国发明家莫尔斯于1844年发明了第一封无线电报的基础上发展起来的。1904年,英国人费莱明发明了真空二极管,到1940年英国人布特和兰德尔发明微波多腔磁控管,这些发明使无线电通讯成为实用的技术。到1947年,德国物理学家肖克莱发明了晶体管,代替了真空管,从而发明了收音机、电视机和电子计算机。

1958年,德国科学家基耳比研制成功首块集成电路,使收音机、计算机等电子产品逐步走向小型化、微型化。我们现在所称为“电脑”的计算机,于1945年诞生在美国,当时重达30多吨,占地150平方米,是在著名科学家冯·诺依曼领导下发明的,计算机的发明开创了人类信息技术革命的新时代。

电视机的发明也是20世纪最著名的发明之一。1925年,英国科学家贝尔德发明了第一台电视机,1929年,美国科学家艾夫斯发明第一台彩色电视机,1940年,美国开始在全国播送电视节目,从而掀起了电视机的产业化革命。

进入20世纪90年代,“信息高速公路”成为信息技术的主要技术。

所谓信息高速公路,就是以光纤为主干连接电脑的激光通信系统。1960年,世界第一台激光器诞生,1966年英国科学家霍克哈姆提出用玻璃纤维进行远距离信息传输的设想。1974年,美国贝尔实验室研制成功高效载的光导玻璃纤维。1995年美国政府开始实施以光缆为主干的信息高速公路计划,之后又倡导建立了覆盖全世界的信息高速公路。

20世纪通讯技术的另一大发明是运用人造卫星进行通讯。1957年,前苏联发射成功第一颗人造地球卫星;1962年,美国发射成功第一颗通讯中继卫星,1963年又成功发射了地球同步轨道通讯卫星。目前,全球已有几十颗通讯卫星为全世界提供通讯业务,特别是跨洋通讯业务。

20世纪信息技术革命中对人类影响最大的,莫过于互联网的发明。

互联网又称因特网,是从美国国防部高级计划署的军用“阿帕网”发展而来的。1969年,由美国科学家拉里·罗伯茨提出的“阿帕网”正式建成投入使用。1989年,美国国家基金会以2亿美元的投资把“阿帕网”改建成了含有几万个网站的因特网。目前,在宽带因特网上已经可以传输信息、浏览信息、检索信息、发布信息,可以通可视电话,成为人们不可缺少的工具和伙伴。

二、航空航天技术

可望而不可即的浩瀚星空曾激起多少人无穷的想象。古代中国有过“嫦娥奔月”的幻想。1942年,德国科学家布劳恩研制成功第一枚液体火箭,飞行距离达到31.9公里。1957年,前苏联用火箭将第一颗人造卫星送入太空。1961年,前苏联用火箭将第一艘载人宇宙飞船“东方号”送入太空成功。1969年,美国“阿波罗号”宇宙飞船送两名宇航员成功登上了月球。1981年,美国第一架可重复使用的航天飞机“哥伦比亚号”进行了环地球飞行。1997年,美国“火星探路者号”火星探测器在火星着陆。目前,全世界已有四五千个空间飞行器在飞行,有400多名宇航员遨游过太空,航天技术因此成为20世纪最杰出的技术发明而载入史册。

三、化学合成技术

20世纪又是化学的世纪。20世纪的化学技术发展,对今天乃至今后世界的发展产生了前所未有的影响。20世纪化学技术的突出成就是一系列新材料的发明。以半导体材料为例,原来具有半导体性质的材料主要是硅和锗,因其极其稀缺,制约着半导体的发展。直到1952年,德国科学家威尔克发现锑和铟的化合物具有半导体的性质,才开创了化合物作半导体的新路。1977年,科学家又发现掺杂乙烯块具有导电性,揭开了有机半导体材料的新篇章。后来,又发现超导材料,1979年发现了第一个有机超导体,迄今已发现40多种有机超导体。超导材料可以使导电体的电阻完全消失,达到超导电性能,对于发展电子及信息产业具有重要意义。

20世纪化学技术革命的又一重大发明是塑料、橡胶和纤维的发明。

塑料是人工合成的有机高分子化合物树脂,因其是具有可塑性的树脂,1930年开发出聚胺树脂,1940年发明了饱和聚树脂、环氧树脂等。1950年发明了聚乙烯、聚丙烯、聚脂树脂,从而使塑料成为一种人类离不开的重要材料。

橡胶是橡胶树的“眼泪”,是一种重要的化工原料。但由于受产地限制,产量很少。1920年,苏联科学家发明了合成橡胶,二战中,美国科学家用丁二烯和乙烯聚合成了橡胶,从而完全代替了人工种植橡胶。

合成纤维的发明经历了一系列的磨难。1903年,科学家迈尔斯发明了可溶于丙酮的纤维,1918年美国杜邦公司发明了聚酰胺纤维(尼龙),1920年发明了醋酸纤维,1934年发明了聚氯乙烯纤维。1958年发明了聚丙烯树脂纤维,1960年发明了高弹性的聚氨基甲酸脂纤维。现在,塑料、橡胶、合成纤维已在当代工业和人们生活中成为不可缺少的材料,达到了难离的程度。

催化合成技术是20世纪化学技术革命的重要里程碑。20世纪发明的合成氨、硫酸、硝酸等都是通过催化合成技术生产的。1930年,石油炼制中应用了催化技术,以后,合成橡胶、合成纤维,各种塑料的生产都广泛应用了催化技术。

四、核能利用技术

现在,人们经常为是否应该建设原子能核电站而争论,然而,直到19世纪末,人们还不相信有原子能存在。1930年,科学家已认识到原子是由带正电子的原子核和围核运动的带负电的电子构成,而原子核又是由质子和中子构成。爱因斯坦的质能方程使人们认识到原子核具有巨大能源的意义。1934年,意大利科学家费米发现铀元素具有“放射性蜕变”和“人工核反应”两类核能释放过程,从而导致了两类核技术的发明:利用放射性的核辐射技术和控制核反应的核反应堆技术。

1941年,费米受命开展曼哈顿核弹计划研究,研制核反应堆。核反应堆是指把作为核燃料的铀和铀氧化合物与石墨砖块相间叠垒成堆,故名“反应堆”。1942年12月22日,世界上第一个核反应堆运行成功,产生了200瓦的功率。1945年,美国的第一颗原子弹试验成功,1954年建成了第一座核发电站。

核辐照技术是利用物质的放射性能量改变物性,使物质产生有利于人类的物性。在工业生产中,利用核辐照可以生产性能良好的产品,如经核辐照的橡胶不易老化,而且提高了抗磨性;辐照后可以缩短喷漆和彩印的固化时间等。在农业方面,核辐照技术主要用于植物育种和杀灭害虫。辐射育种是使用放射性射线引起植物遗传结构的变异,使原有的品种获得一些新的特性,如早熟、矮秆、抗病、优质等,经过选择可育成新品种。辐射灭虫是核射线可以使雄虫不育,从而降低害虫的密度并最终消灭。辐照技术在医疗上应用最广泛的是进行辐照消毒,最重要的应用是对肿瘤的放射性治疗,其原理是利用加速器产生的粒子束射线的电离作用,最大限度地破坏肿瘤细胞,使肿瘤细胞杀灭或不再生长。

除了传统的核能技术外,20世纪末期,核能转换技术又大大拓展了核能技术的应用空间。如中子弹技术、电磁脉冲技术等,已成为新的威慑性武器。

五、激光技术

激光是20世纪的重大发明之一。激光的实质是把电能转变为光能。

1960年,美国科学家迈曼成功研制出世界上第一个激光器。迈曼激光器是用红宝石作物质材料,加上一个充有氙气的石英闪光灯管,加一个大电容器和一个直流电源。经过40多年的发展,激光已在通讯、电脑、机械、医疗、国防、文化等多方面广泛应用。目前,应用激光技术最主要的是通讯,即光导纤维技术。此外,激光技术还被应用到军事上,制成激光武器,具有无限光明的前景。

国外国立科研机构的发展及作用

国立科研机构是近现代科技发展史上最为悠久的科研建制。随着科学技术的飞速发展,国立科研机构已从一枝独秀的地位变化为当今世界科技体制中具有独特作用的一部分。

国立科研机构通常是指由国家(中央政府)建立并资助的科研机构,包括国家设立的科学院、研究中心、中央政府部门所属的科研院所、国家重点实验室等。在近现代科技发展的过程中,国立科研机构一直起着重要而独特的作用。

一、国立科研机构发展的历程

在近代科学发展早期,欧洲最先出现了一批由国家支持发展起来的科研组织和机构,成立于17世纪的英国皇家学会是世界上最早建立的国立科研机构。英国皇家学会主要是一种沙龙式的更具象征意义的科学组织,是对在科学发现和研究中做出突出贡献者的一种褒奖性的组织,主要目的是提高这些科学家的政治地位和经济待遇。真正意义上的国立科研机构则是成立于1666年的法国皇家科学院。它是由中央政府建立并拨款支持的真正具有科学研究职能的科学研究机构。接着,德国、俄罗斯等国家也纷纷按照这种模式建立了国家级科学院。当时,国立科研机构代表着一个国家科学发展的全部,因此,那个时期形成的科学规范、科学理念和科学精神,对近现代科学的发展起到了十分重要的作用,一直到今天仍为世界科学界所遵循。

19世纪,在欧州的一些大学出现了研究机构,使国立科研机构的发展进入了一个社会化的新阶段。在当时的德语国家,受威廉·冯·洪堡的大学改革运动的影响,普鲁士政府支持新建立的柏林大学、波恩大学等把教学与研究结合作为办学方针,将大学教授的任命基于学术研究水平的高低予以制度化。1827年开始,一些国家支持科学家在大学建立了实验室,成为又一种形式的国立科学研究机构。到19世纪60至70年代,大学实验室已发展成为国立科学研究机构的重要组成部分,如生理学家路德维希和心理学家冯特在莱比锡大学创建的新型生理学实验室和实验心理学实验室,已成为当时生理学和心理学的学术“圣地”。美国在学习德国经验的基础上,在大学普遍建立了系一级研究组织和研究生院,使大学的科研机构更加系统化。在这种情况下,大学由于具有更为自由的环境和大量的年轻科研人才,对一枝独秀的国立科研机构形成了巨大的挑战。在双方的长期博弈之后,形成了国立科研机构与国立大学科研机构之间的分工,即国立科研机构侧重于长期的研究积累和持之以恒的科学问题探索,代表着国家的整体科学发展水平;大学科研机构则侧重于进行自由而灵活的科学探索。

19世纪末20世纪初,随着科学以及由其导致的技术对经济活动的重要性日益显著,科学技术的生产力属性被企业家认识,一些大型企业开始建立科研机构,如德国三大化工公司BAST、HOCHST和BAYE在19世纪80年代率先建立了自己的工业实验室,美国的柯达、通用电气、杜邦、贝尔电话公司等也相继建立了实力强大的工业实验室。企业科研机构的大规模建立,标志着科研机构发展进入了崭新的更高的阶段。这时,科学技术研究机构已不再是一个“纯粹”的文化组织,而是集文化与生产力属性为一体的社会经济组织。强大的经济利益动力使企业的R&;D(研究与实验发展)活动发展十分迅速,到20世纪中叶,企业的R&;D已成为国家创新体系的重要组成部分,与国立科研机构、大学研究机构共同形成了推动科技发展的巨大动力。

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