請大家介紹一些目前世界上最尖端的科技成果有哪些?

【專家解說】：20世紀是科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進的世紀，人類在本世紀所取得的 科技成就和創(chuàng)造的物質(zhì)財富超過了以往任何一個時代。它們是推動經(jīng) 濟和社會持續(xù)發(fā)展的決定性因素，改變了并將繼續(xù)改變世界的面貌。 它們中有一些為科技界公認的重大成就，將在人類歷史上永遠閃耀著 奪目的光輝。 20世紀初科學(xué)革命兩大成就 20世紀的科學(xué)是在19世紀的重大理論成果如熱力學(xué)與電磁學(xué)理論、 化學(xué)原子論、生物進化論與細胞學(xué)說等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。19世紀的 三大發(fā)現(xiàn)（X射線、放射性、電子）導(dǎo)致了20世紀前30年的物理學(xué)革命， 誕生了相對論和量子力學(xué)，成為20世紀科學(xué)發(fā)展的先導(dǎo)和基礎(chǔ)。 1、相對論 1905年，20世紀最偉大的科學(xué)天才愛因斯坦在他26歲時創(chuàng)立了狹 義相對論，提出了不同于經(jīng)典物理學(xué)的嶄新的時空觀和質(zhì)（m）能（ E）相當關(guān)系式E＝mc2（此處光速C＝3×108米／秒），在理論上為原 子能的應(yīng)用開辟了道路。 關(guān)于E＝mc2，即物體貯藏的能量等于該物體的質(zhì)量乘以光速的平 方，這個數(shù)量大到令人難以想象的程度。我們不妨打個比方說，1克物 質(zhì)全部轉(zhuǎn)化成的能量，相當于常規(guī)狀態(tài)下燃燒36000噸煤所釋放的全部 熱能；或者說，1克質(zhì)量相當于2500萬度的電能。 1915年，愛因斯坦又創(chuàng)立了廣義相對論，深刻揭示了時間、空間 和物質(zhì)、運動之間的內(nèi)在聯(lián)系——空間和時間是隨著物質(zhì)分布和運動 速度的變化而變化的。它成為了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一。 從1923年開始，愛因斯坦用他的后半生致力于統(tǒng)一場論的探索， 企圖建立一個既包括引力場又包括電磁場的統(tǒng)一場理論，雖然他沒有 取得成功，但是楊振寧和米爾斯于50年代創(chuàng)立了“楊—米爾斯場方程”， 發(fā)展了所謂“規(guī)范場”的理論，使愛因斯坦夢寐以求的統(tǒng)一場論可望 在規(guī)范場的基礎(chǔ)上得以實現(xiàn)。 2、量子力學(xué) 1900年，普朗克創(chuàng)立了量子論，提出能量并非無限可分、能量的 變化是不連續(xù)的新觀念。1905年，愛因斯坦提出了光量子論，揭示了 光的“波粒二象性”。1913年，玻爾把量子化概念引進原子結(jié)構(gòu)理論。 1923年，德布羅意提出物質(zhì)波理論。1925年，海森伯和薛定諤分別建 立矩陣力學(xué)和波動力學(xué)。1928年，26歲的狄拉克提出電磁場中相對論 性電子運動方程和最初形式的量子場論，使包括矩陣力和波動力學(xué)在 內(nèi)的量子力學(xué)取得了重大的進展。 20代末量子力學(xué)的建立，是繼1905—1915年相對論建立之后對經(jīng) 典物理學(xué)的又一次革命性的突破，它成功地揭示了微觀物質(zhì)世界的基 本規(guī)律，加速了原子物理學(xué)和固態(tài)物理學(xué)的發(fā)展，為核物理學(xué)和粒子 物理學(xué)準備了理論基礎(chǔ)，同時也促進了化學(xué)鍵理論和分子生物學(xué)等的 產(chǎn)生。因此，量子力學(xué)可以說是20世紀最多產(chǎn)的科學(xué)理論，迄今仍具 有強大的生命力。 20世紀中后期5大科學(xué)成就 30年代以來，物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、規(guī)范場、宇宙大爆炸、遺傳物質(zhì)分 子雙螺旋結(jié)構(gòu)、大地構(gòu)造板塊學(xué)說以及信息論、控制論、系統(tǒng)論等理 論的創(chuàng)建，使人類的視野進一步拓展到更為宇觀、宏觀和微觀的領(lǐng)域， 成為人類文明進步的巨大推動力。 1、物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu) 從遠古時代開始，人們就在探討物質(zhì)是由什么組成的，有沒有公 共的基本單元。直到19世紀末，人們都認為這種共同的基元就是原子。 1911年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)部有一個核；1913年，玻爾指出放射性變 化發(fā)生在原子核內(nèi)部，于是研究原子核的組成、變化規(guī)律以及內(nèi)部結(jié) 合力的核物理學(xué)應(yīng)運而生。 1932年，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子。從此，人們認識到各種原子都是 由電子、質(zhì)子和中子組成的，于是把這三種粒子和光子稱為基本粒子。 但是，基本粒子并不“基本”。一方面，正電子、中微子、介子 等新的基本粒子相繼發(fā)現(xiàn)；另一方面，基本粒子還有其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 60年代以來，出現(xiàn)了基本粒子結(jié)構(gòu)的“夸克模型”、“層子模型”等， 使40年代末誕生的一門新的獨立學(xué)科——基本粒子物理學(xué)（又稱高能 物理學(xué)）至今方興未艾，成果累累。 2、宇宙大爆炸理論 現(xiàn)代宇宙學(xué)的研究發(fā)端于愛因斯坦。他在1915年創(chuàng)立廣義相對論 后，用它來考察宇宙的結(jié)構(gòu)問題，于1917年提出有限無邊的宇宙模型。 1922年，弗里德曼提出的非靜態(tài)宇宙模型，認為宇宙是可能膨脹的。 1929年，哈勃確定了星系紅移（即退行速度）和距離之間的線性關(guān)系， 證實了宇宙膨脹理論。1932年，勒梅特提出了宇宙爆炸說。 1948年，伽莫夫把核物理學(xué)的知識同宇宙膨脹理論結(jié)合起來，發(fā) 展了大爆炸理論，并用它來說明化學(xué)元素的起源。這一宇宙大爆炸理 論在1965年發(fā)現(xiàn)的宇宙背景輻射現(xiàn)象和1998年哈勃望遠鏡探測到距地 球120億光年之遙的星系中得到了有力的支持。 3、DNA分子雙螺旋模型 1953年4月25日，英國《自然》雜志刊登了25歲的沃森和37歲的克 里克合作研究的成果——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，這一成就后來被 譽為20世紀生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認為是分子生物學(xué)誕生的 標志。 DNA是遺傳基因的物質(zhì)載體——脫氧核糖核酸的英文簡稱。1915至 1928年間，摩爾根通過果蠅實驗，證明了坐落在細胞核內(nèi)染色體上的 基因決定著生物性狀，從而創(chuàng)立了基因理論。染色體是由蛋白質(zhì)和 DNA組成的。過去生物學(xué)界一直認為蛋白質(zhì)是遺傳信息的載體，直到 1944年埃弗里等人通過實驗才證明了遺傳載體不是蛋白質(zhì)，而是DNA。 1953年DNA分子結(jié)構(gòu)雙螺旋模型的建立是打開遺傳之謎的關(guān)鍵。60年代 尼倫柏格等人破譯了遺傳密碼，證明地球上所有生物的遺傳密碼都是 相同的——DNA的4種核苷酸堿基的序列代表了基因的遺傳信息，決定 著蛋白質(zhì)的20種氨基酸的組成和排列順序。作為基因載體的DNA是生命 的后臺指揮者，生命的一切性狀通過受DNA決定的蛋白質(zhì)來表現(xiàn)。 4、大地板塊構(gòu)造學(xué)說 1912年，魏格納提出大陸漂移說，認為在地質(zhì)歷史上的古生代， 全球只有一塊巨大陸地，周圍是一片大洋；中生代以來，這塊古陸開 始分裂、漂移，逐漸成為現(xiàn)在的幾個大陸和無數(shù)島嶼，原來的大洋則 分割成幾個大洋和若干小海。 大陸漂移說經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，由地幔對流說（1928年）、海 底擴張說（1961年）等階段，到1968年勒比雄等提出了全球大地板塊 構(gòu)造學(xué)說，建造了全球被分為歐亞、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南 極六大板塊和若干小板塊的結(jié)構(gòu)模型，得到了越來越多的科學(xué)驗證， 特別是海洋地質(zhì)學(xué)的有力支持。 5、信息論、控制論、系統(tǒng)論 1948年，申農(nóng)《通訊的數(shù)學(xué)理論》、維納《控制論：關(guān)于動物和 機器中控制和通信的科學(xué)》、貝塔朗菲《生命問題》的出版，標志著 交叉科學(xué)信息論、控制論、一般系統(tǒng)論的誕生；1957年，古德等《系 統(tǒng)工程學(xué)》的出版為系統(tǒng)工程論奠定了基礎(chǔ)。60年代以來，又出現(xiàn)了 新的交叉科學(xué)——突變論、協(xié)同論和耗散結(jié)構(gòu)理論。 交叉科學(xué)不僅溝通了為數(shù)眾多的自然科學(xué)學(xué)科，而且在方法論上 也溝通了自然科學(xué)與社會科學(xué)。它向人們提供了定量、精確和最優(yōu)的 認識世界的方法，對人類社會產(chǎn)生了深刻的影響。 20世紀的5大尖端技術(shù)成果 在科學(xué)的先導(dǎo)和生產(chǎn)的促進下，20世紀發(fā)展起來五大尖端技術(shù)： 核技術(shù)、航天技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)和生物技術(shù)，在能源、材料、 自動化、海洋和環(huán)境等高新技術(shù)方面也有了長足的進步。 1、核能與核技術(shù) 原子核的裂變和聚變反應(yīng)將產(chǎn)生和釋放出遠大于機械能、化學(xué)能 等產(chǎn)生的能量。核能的和平利用，為人類提供了一個既安全又清潔、 取之不盡而用之不竭的能源寶庫。 1942年，美國建成了世界上第一座原子反應(yīng)堆，首次實現(xiàn)了人工 控制的鏈式核裂變反應(yīng)。1945年第一顆原子彈爆炸成功。1952年第一 顆輕核聚變的氫彈爆炸成功。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座原子能 發(fā)電站。60年代以后，核電站進入實用階段，發(fā)展至今已成為一種重 要能源，約占全球發(fā)電總量的1／5。 核技術(shù)還廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、材料、考古和環(huán)保等領(lǐng)域。 40年代放射性同位素開始大量生產(chǎn)，1947年比利發(fā)明了C14測定年代的 方法，1951年開始使用Co60等放射性元素治療癌癥，70年代以來計算 機x射線斷層掃描技術(shù)（CT）廣泛應(yīng)用于臨床，80年代初發(fā)展到核磁共 振掃描技術(shù)（MRI）。 2、航天和空間技術(shù) 1903—1914年，齊奧爾科夫斯基提出以火箭為動力的航行理論， 奠定了航天學(xué)的基礎(chǔ)。1919年，戈達德提出火箭飛行的數(shù)學(xué)原理，并 于1926年成功地發(fā)射了世界上第一枚液體燃料的火箭。1942年，布勞 恩主持設(shè)計發(fā)射的液體軍用飛箭成為二戰(zhàn)后各國火箭發(fā)展的藍本。 1957年，蘇聯(lián)用洲際導(dǎo)彈的火箭裝置發(fā)射了世界上第一顆人造地 球衛(wèi)星，“空間時代”從此開始。1961年，蘇聯(lián)發(fā)射載人宇宙飛船， 人類首次飛向太空。1969年，美國“阿波羅”11號飛船登月，人類在 月球上留下了第一個腳印。1971年，蘇聯(lián)建造空間站，人類首次在太 空中有了活動基地。1981年，美國發(fā)射航天飛機成功，從此人類可以 自由進出太空。 自50年代后期起，人類開始對月球和太陽系各大行星，以及遙遠 的行星際空間進行探測，至今已發(fā)射了100多顆空間探測器，去揭示宇 宙的形成與演化，探索生命的起源以及空間環(huán)境對人類生存環(huán)境的影 響。 3、信息技術(shù) 信息技術(shù)是20世紀發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域。它對人類社會、經(jīng)濟、 政治、文化等產(chǎn)生了全方位的巨大而深遠的影響。 1906年，三極電子管的發(fā)明使電信號放大，從而使遠程無線電通 信成為可能。1947年，第一只晶體管的誕生為電子電路集成化和數(shù)字 化提供了重要的基礎(chǔ)。1945年問世的電子計算機，已經(jīng)歷了第一代 （電子管，40年代中至50年代末）、第二代（晶體管，50年代末至 60年代中）、第三代（集成電路，60年代中至70年代初）和第四代 （大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，70年代初開始）等發(fā)展階段，80年代 開始對新一代的智能計算機、光學(xué)計算機和量子計算機的探索已取得 初步成果。 隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，計算機向巨型化和微型化兩極發(fā)展。 70年代中，巨型機的向量運算速度超過了每秒億次；微機則進入了千 家萬戶，標志著個人電腦時代的來臨。當今，巨型機的運算速度已達 每秒3．9萬億次，而計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)則在2億多網(wǎng)民的學(xué)習、研究、交 流、貿(mào)易甚至娛樂等方面創(chuàng)造了嶄新的工作和生活方式。 4、激光技術(shù) 1917年，愛因斯坦在研究光的輻射的過程中，提出了“受激輻射” 的概念，奠定了激光的理論基礎(chǔ)。1958年激光被發(fā)現(xiàn)。1960年美國制 成了世界上第一臺激光器，它用紅寶石晶體做發(fā)光材料，用發(fā)光強度 很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源，在這種受激輻射作用下產(chǎn)生的一種超強 光束就是激光。 繼紅寶石激光器之后，半導(dǎo)體激光器（1963年）、氣體激光器 （1964年）、自由電子激光器（1977年）乃至原子激光器（1977年） 等相繼問世。 5、生物技術(shù) 基因重組技術(shù)（又稱基因工程）是20世紀下半葉蓬勃興起和發(fā)展 的現(xiàn)代生物技術(shù)的最前沿領(lǐng)域。60年代末至70年代初，阿爾伯和史密 斯發(fā)現(xiàn)細胞中有兩種“工具酶”，能對DNA進行“剪切”和“連接”； 內(nèi)森斯則使用工具酶首次實現(xiàn)了DNA切割和組合。DNA的重組能創(chuàng)造性 地利用生物資