Slide 1:  

Slide 2:  第八讲：20世纪高科技时代
科学转化为技术的周期同19世纪相比大
大加快。20世纪的科学更加高深，更加远离
我们的日常生活经验。相应地，它所转化的技
术威力更大，更难被人类所控制。

Slide 3:  第一节：原子能时代
太阳为何能发出如此巨大的能量？20世纪
处的天文学家还猜测是自引力收缩。直到原子
物理学诞生后才搞清，原来是核能。
一、核裂变链式反应的发现
1919年，卢瑟福用 ą 射线轰击氮原子核，
使氮原子嬗（shan）变为氧原子。首次实现
了原子变化，出版《新炼金术》。
1934年，居里夫人的女儿和女婿约里
奥·居里夫妇，用人工方法产生了放射性同位
素。

Slide 4:  居里夫妇获1935年诺贝尔物理学奖。至
此，居里夫人一家四口就共获得了五人次诺贝
尔奖。居里夫人一人就分别于1903、1911年
获两次。
1938年，德国物理学家哈恩（ 1879—
1968）受约里奥——居里夫妇的实验报告的启
发，作相关实验，发现当中子轰击铀原子核使
核发生分裂时，又有新的中子产生，从而再轰
击别的铀核，象链条一样一环扣一环地持续下
去。且链式反应速度非常之快，这就是 核裂
变。裂变过程将发生质量亏损，根据爱因斯坦
E=mc2，将放出大量能量。

Slide 5:  哈
恩

Slide 6:  到此为止，原子核能的理论和实验的依据
已齐备。原子弹将闪亮登场。
二、推动原子弹研制的人
齐拉德（1898—1964）匈牙利籍犹太物
理学家。当卢瑟福（英籍新西兰人）这样大科
学家否定原子能利用的可能性时，齐拉德就已
经认识到原子能的开发可能会带来的政治军事
后果。当德国突然禁止被其占领的捷克的铀矿
石出口时，他马上意识到德国可能正在研制原
子弹，如果让战争狂人拥有原子弹，人类未来
将不堪设想。1939年7月他找到爱因斯坦，由
爱因斯坦出面致信美国总统罗斯福，并找罗斯

Slide 7:  福总统的朋友金融家萨克斯送信。
罗斯福开始没有在意，是萨克斯用拿破仑
当年拒绝富尔顿建造汽船的事例打动了罗斯福，
促使美国政府下决心大量拨款研制原子弹。
点击左图：爱因斯坦致罗斯福的信
三、曼哈顿工程
二战前，原子物理的研究中心根本不在美
国。分布在欧洲三处：卢瑟福领导下的英国剑
桥；波尔领导下的哥本哈根；玻恩所在的德国
哥廷根。希特勒对犹太人的迫害使一大批一流
的科学家流到美国，象爱因斯坦去了美国普林
斯顿。1941年2月逃到美国并定居的意大利人
费米（1901—1954）,领导建造了第一个 原子

Slide 8:  反应堆。1942年正式运转，宣告人类核能时
代开始。
原子弹研制由美国物理学家奥本海默
（1904—1967）负责，1945年春造出三个
原子弹，共动用50多万人，其中科技人员15
万，占用全国1/3电力。是20世纪大科学的
典型范例。

Slide 9:  人类首次核试验（点击播放）

Slide 10:  费 米
奥本海默

Slide 11:  芝加哥大学运动场
“1942年12月2日，人
类于此首次完成自持
链式反应的实验并因
而肇始了可控的核能
释放。”
1492年是意大利航海家哥
伦布横渡大西洋到达美洲新大
陆；而 1942年，又有一位意
大利“航海家”登上另一块
“新大陆”——人类终于首次
实现了有控制地释放蕴藏在原
子核中的巨大能量。

Slide 12:  四、核能的和平利用
核能的效率是惊人的。
1公斤铀 2500吨炸药
以目前能源的消耗看，石油还能采 30—
40年，煤可以采150年左右。发展核电是解
决能源危机的途径。
目前的核电站均是靠核裂反应获得能量。
但裂变反应产生核废料，这是一个潜在危险。
解决这一问题是研究利用核聚变获取能量，
这一过程放出的能量大于裂变放出的。
H++H+
太阳
高温
H2+

Slide 13:  双质子中的一个质子失去电子成为中子，
形成氢的同位素氘。
1H+
2 H1 高温
2
2
4He
反应能量大，生成物稳定无污染。要使地
球氢发生聚变需要5000万摄氏度高温。可用
裂变反应产生的超高温实现核聚变。一旦实现
则人类彻底摆脱能源危机。

Slide 14:  广东岭澳核电站外景

Slide 15:  第二节：航空航天时代
自古人类就向往像鸟一样自由地在天空飞
一、气球与飞艇
翔；中国人最好的感觉是“飘飘欲仙”。
古人认为人飞不起来是因为没翅膀，许多
人将翅膀绑在身上做飞行试验，非死即伤，留
下一串失败纪录。
17世纪意大利波雷利通过对鸟类的研究，
提出“人依靠自己的力量进行扑翼飞行是不可
能的”。人类最早自由升空靠的是热气球。

Slide 16:  我能飞了！
最早圆人升天梦的是热气球

Slide 17:  1783年11月21日，法国科学家罗泽尔，
完成了首次人类升空试验。乘热气球升空 26
米。
法国查理士氢气专家，用氢气充填气球，
升空效果比热空气更好。
为解决可操作性，人们做成椭圆形，减少
空气阻力；添加螺旋桨空气推进系统；增加方
向控制器。气球就变成了飞艇。
二、飞机的诞生
现代意义的第一架飞机是美国莱特兄弟于
1903年滑翔机的基础上安装发动机，造出了
第一架动力飞行器，飞行36米。

Slide 18:  由“自
行车工人”
制造的世
界第一架
飞机。
莱特兄弟

Slide 19:  1909年7月25日，法国布雷里奥驾驶自
行设计的飞机飞越英吉利海峡，36分钟飞行
42公里。这是飞机的第一次国际航行。
三、战火中飞速发展
第一架飞机成功试飞后的十年，飞机就大
规模、成批量地投入战争和民用之中。
从1914年大战开始到1918年结束，
2000家飞机公司，五年共生产 183877架飞
机，品种多，性能优良，速度由 165公里/小
时提高到230公里/小时；高度由5千米升至8
千米；航程由600公里到1200公里；载重由
50公斤增加到3400公斤；续航时间由4小时
提到10小时。一战后，航空兵成为新兵种。

Slide 20:  形
形
色
色
的
飞
机

Slide 21:  第二次世界大战使飞机制造技术又进入一
个新的兴盛时期。“二战”期间，参战军用飞
机70多万架，速度600公里，续航能力2000
公里以上。
四、航空工业
19世纪滑翔机没有动力，是因为蒸汽机不
能满足飞机要求。活塞式汽油发动机的马力 /
重量比大。但要提高马力时，则必须提高重量，
从而功率／重量比无法进一步提升。另外螺旋
桨把功率转化为飞机推动力。当飞机速度接近
接近音速时，螺旋桨功率将会大大降低，且易
出事故，导致涡轮喷气发动机的出现。1939
年，德国试飞成功世界第一架喷气式飞机；
1941年英国人也造出了喷气式飞机；

Slide 22:  喷气式飞机

Slide 23:  1952年，美国波音公司研制续航极强的 B-52
重型轰炸机。1957年，曾完成环球不着陆飞行。
五、火箭与导弹技术
飞机只能在大气层内飞行，超出大气层则
必须依靠新的动力装置——火箭。
中国是火箭的故乡，利用火箭飞天也是中
国人。明代一个木匠叫万虎。曾将火箭绑在椅
子上点燃火箭飞向天空，结果坠地身亡。这是
一次伟大的壮举，国际天文学会将月球的一座
环形山命名为万虎，以纪念这位勇士。

Slide 24:  万虎：16世纪的中国宇航员

Slide 25:  火箭发射

Slide 26:  火箭发射（点击播放）

Slide 27:  德国作为“一战”战败国，被禁止研制飞
机等进攻性武器。因此对火箭十分重视，德国
科学家奥伯特和他的学生布劳恩，从事火箭研
究，发明了液氧和煤油混合燃料。1942年研
制成射程190公里，每秒2公里的火箭。
火箭装上弹头和良好的导航设备，就成了
导弹，即“超级大炮”。1944年，德国用导
弹袭击英国，由于速度快，飞机和高炮均无法
拦截。
德国战败后，美国将德国100多名火箭专
家捕获。苏联得到了火箭和工厂设备。冷战时
期这两个大国展开军备竞赛。1957年苏联研
制成第一枚洲际导弹，射程 8000公里。

Slide 28:  我
国
自
行
研
制
的
东
风
洲
际
导
弹

Slide 29:  六、卫星上天
苏联在研制洲际导弹中，火箭技术有了极
大的发展。1957年所研制的火箭速度已达到
8公里/秒，具有摆脱地球引力飞出地球的轨道
速度，航天计划可实施。
1957年10月4日，苏联发射第一颗人造
卫星。美国乱成一团，赶紧也发射卫星，同年
12月6日，发射的卫星上升2米就爆炸了。而
后美苏空间竞赛就开始了。1959年苏联卫星
在月球上硬着陆，使月球第一次有人造物体。
1960年8月10日，美国成功回收卫星，8月15
日苏联也将载有两条狗等动植物太空舱的卫星
回收。1961年4月12日，苏联宇航员加加林

Slide 30:  人造卫星
加加林Gagarin ,
Yury Alekseyevich

Slide 31:  少校，驾驶太空飞船飞上太空，实现了人类历
史上第一次太空飞行。此时苏联一直跑在前面。
七、人类登上月球——阿波罗计划
加加林飞出地球43天后，即1961年5月
25日，美国总统肯尼迪宣布：“美国要在十
年内把美国人送上月球，再返回地球。”这就
是著名的“阿波罗计划”。
1969年7月20日，登月舱在月球降落，
宇航员阿姆斯特朗率先走下，在月球上第一次
留下地球人的脚印。小小的一步，对人类却是
巨大的飞跃。而后美国又成功地进行了五次登
月飞行，表演了羽毛与铁球同时着地试验，开
月球车行驶28公里。

Slide 32:  “阿波罗号”登月

Slide 33:  “阿波罗计划”是20世纪大科学的又一典型。
历时12年，动员40万人，耗费250亿美元。阿
波罗计划在人类文明史上有划时代的意义。
我国太空载人飞行于2003年10月15日，
这是世界第三个国家可以进行太空飞行的。
八、空间站和航天飞机
1975年7月15日，苏联“联盟19号”和
美国“阿波罗18号”两艘飞船实现太空对接，
两国宇航员亲切握手，联合作科学试验，这标
志着人类的航天事业由竞争走向联合。
苏联在登月上落后了美国，却在发射世界
第一个空间站——太空实验站上领先了。

Slide 34:  1971年4月19日，“礼炮1号”空间站被
送上太空。
美国不甘落后，1973年5月14日也发射
升空太空实验室，总长36米的庞然大物。
而后苏联在80年代又推出了第三代空间
站——和平号空间站，使太空实验规模更大，
可开展多用途工作。
航天领域政治竞赛气氛淡化后，美国取消
载人火星登陆计划，改为发展航天飞机。强调
航天技术为社会和经济效益服务。
航天飞机之前航天器分三部分：大推力火
箭+太空作业设备+返回舱设施。一次航天飞
行后前两部分丢失，无法重复利用，不经济。

Slide 35:  “礼炮一号”空间站
宇宙空间站
“和平号”空间站

Slide 36:  太空中的工作（点击播放）

Slide 37:  航 天 飞 机

Slide 38:  1977年，美国第一架航天飞机试飞；
1981年4月12日，美国哥伦比亚号升空绕地
球36圈后降落；1982年，哥伦比亚号投入商
业使用，将两颗卫星送上轨道。
1983年，挑战者号进行了6次轨道飞行，
发射商业卫星。1986年1月28日，在第十次
升空73秒后爆炸，一名中学女教师、7名宇航
员遇难，成了人类航天史上最大的灾难。
未来的航天技术朝着工业化生产进行。有
人设计了三步：第一步，对月球、火星进行实
地科学探测；第二步，改造月球、火星生态环
境；第三步，大规模移民。
若有能力在外星球重造优美生态，大规模
移民，何不把我们自己的地球治理好呢？

Slide 39:  挑战者号坠毁及其乘务人员
女教师麦考利夫

Slide 40:  第一次产业革命以蒸汽机为代表；
第三节：电子技术与信息时代
第二次产业革命以电动机为代表；
第三次产业革命是20世纪中叶爆发的，其
核心技术是电子计算机技术。这是代替人脑劳
动的机器。
一、电子管、晶体管、集成电路
1904年，英国发明家弗莱明（1849—
1945）研制成功真空二极管，用于检波。
1906年，美国物理学家德福雷斯特
（1873—1961 ）在二极管基础上发展成三极
管。三极管具有放大功能，电子流更大，检波
更灵敏，无线电信号的放大问题从此解决了。

Slide 41:  二极管和三极管

Slide 42:  1947年12月23日，美国贝尔电话实验室
的肖克莱（1910——）经过十几年的努力，以
锗为原料制出了第一个晶体管，后又发现用硅
更合适，而且便宜。与电子管相比，晶体管体
积小，耗能低，寿命长，制造工艺简单，使用
时不需预热等优点。肖克莱因此获 1956年诺
贝尔物理学奖。
收音机由“柜子”变“盒子”。
1959年，美国得克萨斯仪器公司，率先在
一块硅晶片上将电子元器件与电子线路组合成
一体，即“集成电路”。也叫“芯片”。集成
电路制作如同微雕。邮票大小的地方，开始只
有4个晶体管，60年代中期达到10个，70年代
中期达

Slide 43:  肖克莱在研究晶体管

Slide 44:  晶体管
IBM制造的世界最小的晶体管
集成电路

Slide 45:  上千个。仙童公司创始人高登·摩尔在1965年
曾预言，每十八个月集成电路降价一半而性能
增加一倍。这就是著名的摩尔定律。这已经被
近四十年电子技术发展所证明。
二、无线电广播
三极管的发明为无线电和广播开辟了道路。
费森登（1866—1932）美国物理学家，
发明了无线电话，在此基础上于1906年首次实
现了无线电广播。1920年11月2日，美国建立
了第一座定时广播电台，播送音乐、新闻、广
告。两年后美国广播电台达500多家。广播正
式成为大众传媒，与报纸构成竞争关系。

Slide 46:  广 播 电 台

Slide 47:  三、电视
英国发明家贝尔德（1888——1946 ），
从1923年研制电视系统。1925年取得成功进
行公开表演。1929年英国广播公司进行电视广
播，第一次使用“电视”一词。
二战后，电视机工业进入突飞猛进的发展
时期。60年代发达国家已经普及。
我国是90年代才实现普及。
四、电子计算机
让机器从事数学运算，已有几百年历史。
17世纪法国数学家、物理学家、哲学家帕斯卡
曾造出算加减法的手动计算机。

Slide 48:  防水电视
等离子电视
手机电视

Slide 49:  18世纪英国数学家巴比奇提出自动计算机
设计思想。
19世纪美国工程师霍勒里斯对手动计算器
进行了改造，于1884年造出了第一台电动计算
机。1890年，造出机电式计算机。
20世纪德国工程师苏泽1941年全部使用
继电器，造出一台完全程序控制的机电式计算
机。
电子管疑问时，科学家们就意识到可用于
制造计算机，因为它开闭速度比继电器快一万
倍。美国人莫克莱领导的研制小组，用三年时
间，花48万美元，在1945年制造成世界第一

Slide 50:  查尔斯·巴比
·
奇（Charles
Babbage）
莫克来

Slide 51:  台电子计算机，1946年2月15日举行了公开表
演，比当时最好的机电式计算机快 1000倍，
每秒能进行5000次加法运算，总重30吨，运
行了10年，1955年“退休”。
1946年，美国数学家冯·诺依曼提出两个
改进方案：一是用二进制代替十进制；二是将
程序本身当数据存贮起来，使运算过程均由电
子自动控制，提高运算速度。
墙里开花墙外红，冯·诺依曼计算机在英
国剑桥大学试制成功。
电子管
计算机
晶体管
计算机
集成电路
计算机
大规模集成
电路计算机

Slide 52:  冯·
诺依曼和他设计的计算机

Slide 53:  50年代，先是IBM和惠普公司在斯坦福大
学工业园创业，而后越来越多的电脑公司来此
创业。成了今天的电脑圣地——硅谷。
1968年，高登·摩尔（1929~）美国电子
工程师，仙童公司创始人，提出摩尔定律。离
开自己创办的仙童公司，在美国旧金山南部斯
坦福大学工业园成立了“英特尔”公司。
1969年7月，IBM宣布电脑产品不再分电
子元件、硬体设备、外部设备、操作系统、程
序，而是分为硬件和软件两大类。
1971年11月，英特尔公司推出世界上第一
个微处理器——英特尔4004芯片，集成了2250
个晶体管，每秒运算6万次。

Slide 54:  1974年，英特尔推出了8080微处理芯片，
正是这个芯片打开了个人电脑时代的大门。但是
这台电脑只供硬件，不供软件，程序要自己编。
比尔·盖茨（1952~）哈佛大学二年级法律
系学生，是个电脑迷。休学后与朋友艾伦编软件。
1974年，两人成立微电脑软件公司，称 “微
软”。
微处理芯片问世后，激起一大批电脑 “发
烧友”自己组装电脑。有两个电脑怪才组装电脑
卖，于1976年4月1日，也就是西方的 “愚人
节”，他们宣布成立苹果公司，在废旧的车间里
组装 “苹果电脑”。此后销售额以700%速度
递增。这表示着“个人电脑”即PC时代的到来。

Slide 55:  第一台个人电脑诞生已经有
20年了，当时美国总统还是朗
奴．列根，而查尔丝王子和戴安
娜正值新婚......在那个充满戏剧色
彩的年代，IBM 推出了世界上第
一台个人电脑——IBM 5150。
这台PC的配置了16位、
4.77MHz的Intel 8088微处理器，
64K的内存，还有5.25英寸的软盘
驱动器，操作系统则是采用的是刚
刚在西雅图成立的Microsoft公司
生产的IBM硬盘操作系统。
最古老的个人电
脑——IBM 5150
这台举世闻名的 PC机当时
售价2665 美圆，这还不包括显
示卡和黑白显示器。但是，那一
刻已经被永远的载入史册之中。

Slide 56:  软件奇才——比尔·
盖茨

Slide 57:  与微电脑发展的同时，巨型机也取得了
令人瞩目的成就。90年代国际最先进巨型机
运算速度已超过万亿次。1998年中国国家智
能计算机中心推出的“曙光2000I”型机已达
200亿次。

Slide 58:  世界性能最高
的巨型机-日本
NEC公司的
“地球模拟器”
系统
巨型机
计算所研制的曙光
2000-Ⅱ超级服务器是国
内目前性能最高的商品化
的超级服务器产品，峰值
浮点运算速度为每秒1117
亿次，在整体上达到了国
际同期同类产品的先进水
平。

Slide 59:  五、互联网与虚拟生活
个人电脑的大批上市，一场信息传输也
随之而来，这就是计算机网络的兴起。
随着互联网的壮大，一个新的虚拟世
界正在诞生。人们认识到互联网是 “德先
生”和“赛先生”最完美的结合。互联网
使地球村成为现实。
武器的进步使人类道德下降。网上杀人，
其道德负疚感几乎等于零。海湾战争、科索
沃战争大部分是在电脑控制室进行。坐在电
脑前的士兵发着一枚导弹，与平时上网的战
争游戏没区别。

Slide 60:  互 联 网

Slide 61:  第四节 生物技术时代
细胞理论和微生物学的建立促成了病理学和免疫
学，使医学与实验生理学走向融合。
原始的医学即巫医，可称为 “神灵医学模式”；
古代的医学如中医，可称为 “自然哲学模式”；
近代的医学，可称为 “机械论医学模式”；
20世纪开始起进入 “生物医学模式”；
生物医学模式的三大成就：抗生素、生殖技术、
基因工程。

Slide 62:  一、抗生素与化学药物
伟大的生物学家巴斯德说：“生命扼止生命”。
人类的疾病大多数由于其他生命作怪造成的。治病就
是消除这些“作怪”的生命。
弗莱明（1881——1955）英国细菌学家。
1928年无意间发现青色霉素能够抑制葡萄球菌生成。
青色霉菌周围细菌全被消灭，它将这种杀菌剂起名
为 “青霉素”。1943年投入临床使许多曾被认
为是不治之症的急性传染病如猩红热、白喉、淋病、
梅毒等有了显著疗效。此后，链霉素、氯霉素、金
霉素、土霉素等新的抗生素问世 。1945年弗莱
明获诺贝尔生理学和医学奖。

Slide 63:  弗莱明在实验室中
图中央是青霉菌，周围是致病
细菌。距青霉素最远的细菌个
大、色浓，活力十足；距青霉
菌较近的细菌个较小、色较浅，
活力较差；而最接近青霉
菌的细菌个最小、色发白，显
然已经死亡。

Slide 64:  化学药物是利用化学物杀菌，抗生素和化学药物
的大量使用，使几千年中人类的常发病得到了根治。
在死亡的原因中，生物性因素减弱。但环境、生活因
因素成为主要致死病因。死亡原因列前四位的疾病是：
心脏病、脑血管病、恶性肿瘤、糖尿病。这些大都不
是细菌性传染病。
二、生殖技术
克隆技术是1997年一项引人注目的科技大事。
英国维尔穆特（1945~）成功地克隆出了第一只克
隆羊，取名“多莉”。多莉存活下来，成为世界焦点，
克隆技术可以用来复制完全一样的人体器官，从而避
免器官移植手术中的排异现象。但克隆动物难长寿，
这也是被证明的事实。

Slide 65:  多 莉

Slide 66:  三、基因工程
DNA是一种遗传物质，所有遗传密码都由 DNA
携带。人体DNA分子中约有10万基因，补充好的，
再把重组的DNA植入适当的细胞，让它表达出来。
90年代初，科学家们制定了“人类基因组计
划”，对人类基因逐个解析出来 ，进行定位、测序。
这个计划对遗传性疾病是个福音。
用于植物上就是增产。美国大量生产转基因黄豆
和玉米，但这样的农作物可能有损于人类健康。实验
证明经基因改造过的马铃薯对老鼠的肝、胃和免疫系
统都会造成伤害。其受损原因是与食物中的 “外来
基因”有关.

Slide 67:  人类基因组“完
人类基因组计划
成图”，即完全覆盖
人的基因组、准确率
超过９９.９９％的全
ＤＮＡ序列图，是人
类基因组计划最艰巨、
最重要的任务。我国
承担的工作区域，位
于人类３号染色体短
臂上。由于这一区域
约占人类基因组的１
％，因此简称为“１
％项目”。

Slide 68:  抗 生 素 扼杀生命
生殖技术 制造生命
基因工程 改造生命

Slide 69:  结 束 语
科学无疑是一盏神灯。它带给了人类那么多不可
思议的东西。而且20世纪的科学又很快地转变为相应
技术。越高深越远离生活经验的科学，所转化的技术
实际威力越大，越难被人类所控制。最典型的是原子
能的开发与天空的开发。
以基因工程和电脑网络为代表的高新技术，前者
改变了人类的自然属性，后者将改变人类的社会属性。
在科学成功的背后，我们必须看到潜在的危险已
经显露出来。

Slide 70:  现代能源大部分来自煤和石油，这是地球 30
亿年攒下的非再生能源。而我们在 100多年时间已
用去了3/4，我们有生之年就能看到被用光。新能源
再没研究出，这个社会将如何？
工业化的进程直接破坏了生态平衡。危害人类
物种的安全。
正在实施的人类遗传基因密码破译工程，使整个
生命科学、医学改观，一旦成功，生命的安全感也没
了。
信息高速公路是全球结成一体，加速了文化融合，
但同时也丧失了文化的生态平衡。全世界 “同一首
歌”，同喝“可口可乐”，看同样的球赛，吃相似的
饭菜（麦当劳）。

Slide 71:  如果科学的每一步发展，都以危及人类
的生存根基为代价，那末，人类的生活方式
确实该改了。科学的发展方向也该改了。
怎么改
在全人类面临共同的难题的时候，我们
的耳边响起了中国伟大的智者的声音。
老子说：“无为，则无不治”。
无为就是不违反自然的行为活动。人类只
要顺应自然，与自然适应、协作，则自然资源
供人类使用绰绰有余。否则，就破坏了人与自
然的平衡。