第五篇  科技篇

　　第一章  科学技术概述

　　第一节  科学技术概念

　　一、科学与技术

　　(一)科学的定义

　　科学是人对客观世界的认识，是反映客观事实和发展规律的知识，是关于自然界、社会和思维发展的知识体系，也是一项与反映客观事实和规律的知识体系相关活动的事业。

　　科学可以分为自然科学、社会科学和思维科学，以及总括和贯穿于三个领域的哲学和数学。自然科学是研究无机自然界和包括人的生物属性在内的有机自然界的各门科学的总称，其包括物理学、化学、生物学和自然地理学等学科领域。科学标志着人的认识在实践过程中从现象到本质的深化，由经验水平到理性水平的升华。

　　(二)科学的划界标准

　　科学是人类智慧和文化的重要结晶。科学与宗教、艺术等其他文化形式或知识体系是有区别的。科学的目的是进行判断，对是非、真伪予以辨析。人们通常根据以下标准来界定科学：①科学是实证性的；②科学是创造性的；③科学是预言性的；④科学作为一种理论体系必须追求逻辑上自洽。

　　(三)技术的定义和主要领域

　　技术是指人类在利用、改造和保护自然的过程中，通过创新所积累的经验、知识、技巧以及为某一目的共同协作组成的工具和规则体系。

　　现代技术已发展成为一个庞大的复杂系统，主要由三大基本技术，即物质变化技术、能量转换技术和信息控制技术组成。目前对社会发展、经济发展等起着重大作用的技术大体上有信息技术、生物工程技术、纳米技术、环保技术、空间技术、航空技术、能源技术、材料技术、激光技术、海洋技术、农林技术等。

　　科学和技术是相互作用、相互依赖的，广义的科学概念包括技术。科学和技术都是人类处理人和外部世界关系的工具。科学和技术的统一是现代科学技术发展的重要特征。科学成就表现为新现象、新规律和新法则的发现，而技术成就则表现为工具、设备、工艺、方法的发明和创造等。

　　第二节  我国的科学技术发展规划

　　二、我国实现可持续发展战略的主要任务

　　1.可持续发展的核心思想，就是指在经济发展的同时，注意保护资源和改善环境，使经济发展能持续下去。

　　2.我国实施可持续发展战略的指导思想是：发展循环经济，创建建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。

　　3.循环经济。循环经济本质上是一种生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动。它要求把经济活动组织成一个“资源——产品——再生资源”的反馈式流程，其特征是低开采、高利用、低排放，其三大原则是减量化、再利用、资源化。

　　4.资源节约型、环境友好型社会。为了实现可持续发展，我国将节约资源和保护环境作为基本国策，将建设资源节约型、环境友好型社会作为可持续发展战略的重点，大力加强资源管理，着力推进节能、节水、节地、节材，切实加强环境保护和生态建设。

　　5.我国人均淡水资源、耕地面积、45种矿产资源、石油、天然气、森林等资源拥有量分别为世界平均水平的25%、40%、50%、7%、4.5%、16%。保护和合理利用资源主要包括：依法保护和合理利用淡水、土地、能源等宝贵资源；逐步建立战略性矿产资源储备和安全供应体系；加强对海洋资源的综合开发利用和保护；积极开展资源回收利用，大力提高资源综合利用率；健全资源的有偿使用制度；维护矿产等资源的国家所有者权益；完善资源保护和利用的法律法规，强化执法监督。

　　6.加强生态建设和环境保护主要包括：抓好长江上游、黄河上中游等地区的天然林保护工程建设；继续加强东北、华北、西北和长江中下游等重点防护林体系建设；加强天然草原的保护和建设；推进岩溶地区石漠化综合治理；抓紧治理京津地区风沙源；继续开展重点流域、区域、海域的污染治理；综合治理城市污染，搞好城市绿化，使大中城市环境质量明显改善；重视农村的污染治理和环境保护；健全环境、气象和地震监测体系，做好防灾减灾工作。

　　第二章  科学常识

　　20世纪以来的自然科学发展历程中，出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统理论创立为主要内容的现代科学革命，从而使自然科学的认识领域突破了宏观世界，迅速向宇观、微观和中观世界进军。

　　一、现代宇宙学

　　现代宇宙学是在天文学基础上发展起来的，主要研究宇宙的本质、结构、空间分布以及演化规律。

　　(一)现代宇宙学的理论基础

　　广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础。广义相对论建立了空间、时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的理论，从而为现代宇宙学奠定了重要理论基础。广义相对论认为，空间—时间本质上是物质客体的广延性和持续性，它本身不是独立存在的。这一思想由于其革命性和数学形式上的深奥，在一段时间里不为科学界所接受。但由于得到越来越多的实验证实，今天广义相对论已被公认为研究大尺度时空的理论基础。这些实验主要包括：(1)水星近日点的进动；(2)光谱引力红移；(3)光线在引力场中偏转。自此，广义相对论被科学家称为“人类思想史上最伟大的成就之一”。

　　经典真题

　　广义相对论认为，空间—时间本质上是物质客体的广延性和持续性，它本身不是独立存在的。这一思想由于其革命性和数学形式上的深奥，在一段时间里不为科学界所接受。但由于得到越来越多的实验证实，今天广义相对论已被公认为研究大尺度时空的理论基础。这些实验不包括(    )。(单选)

　　A。水星近日点的进动                                     B。光谱引力红移

　　C。光线在引力场中偏转                                   D。大爆炸宇宙模型

　　【答案】D。

　　(二)宇宙研究的观察手段

　　1.多普勒效应与谱线红移

　　多普勒效应是物理学测定物体运动速度的有力手段。它描述了这样一种现象，即面向观察者运动的光源谱线(与静止光源相比)将向高频(即光谱蓝端)移动，而背向观察者运动的光源谱线将向低频(即红端)移动，波长的相对移动量与相对运动速度成正比。

　　1929年，美国科学家哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱都表现出红移，而且红移量大致同星系的距离成正比。如果将红移解释为多普勒效应，那就意味着所有星系都在离地球而去，其退行速度和与地球的距离成正比。这一重要发现证实了宇宙是不断膨胀的，它不仅说明宇宙的无限性，也说明物质运动的绝对性，还说明宇宙在不断地演化和发展。爱因斯坦本人根据这一发现，自动放弃了“静态宇宙结构模型”。

　　2.电磁波的应用

　　电磁波可以传递宇宙的各种信息。通过电磁波传递宇宙的各种信息，天文学家们可以对宇宙的结构、起源和演化进行研究。比如，利用光学望远镜可以接收到可见光传来的天体信息；利用射电望远镜可以接收天体传来的射电波；利用装置着探测天体的红外线、紫外线、χ射线和γ射线等各种仪器的卫星、高能天文台，接收全部电磁波传来的信息，研究不同类型的天体状况，分析宇宙的结构和它们的演化过程。

　　(三)宇宙演化的大爆炸模型

　　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，四种基本力，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。

　　1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射，其对应到的温度为3K。该发现为大爆炸理论提供了一个有力的证据。

　　第三章   高新技术

　　第一节  通信技术

　　一、现代通信技术

　　现代通信技术主要包括数字程控交换技术、综合业务数字通信网技术、光纤通信技术和数字微波、卫星通信技术等领域。通信是国民经济和社会发展、国防建设的神经系统，是信息传输的重要方式，因此各国都把通信技术放在优先发展的战略地位。20世纪90年代，世界上出现的信息高速公路建设高潮，使通信技术和通信产业的发展进入了一个新的历史阶段。

　　1.综合业务数字通信网

　　综合业务数字通信网(英文缩写为ISDN)是把电话网、电报网、传真网、数据网、电视广播网等，利用数字程控交换机和光纤传输系统综合、联结起来，从而实现信息收集、传递、处理和控制一体化的计算机网。它是一种高度数字化、智能化和综合化的网络。

　　2.多媒体技术

　　多媒体技术是指利用数字、文字、声音、图形和图像等多种方式全面传递信息的信息技术，一般包括图形、动画、光存储、图像处理和声音的合成等技术的综合运用。多媒体技术改善了人类信息的交流，缩短了人类传递信息的路径，极大地推动了20世纪90年代以来人类社会的信息化进程。多媒体技术的特点是集成性、交互性、非循序性、非纸张输出形式。

　　3.新一代数字移动通信技术

　　数字移动通信是移动体之间或移动体与固定体之间的无线电信息传输和交换。它安装方便，组网迅速，机动性、灵活性、经济效益均好，是无线通信中有强大生命力的领域。它与光纤通信构成了现代通信技术的两大发展趋势。

　　目前，数字移动通信技术的发展，已进入将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的第三代(3G)。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。

　　4.3G的技术标准

　　国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三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》。其中TD-SCDMA标准是由我国独自制定的3G标准，由中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)于1998年6月向ITU提出。

　　TD-SCDMA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，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面具有独特优势。TD-SCDMA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TD-SCDMA标准定为我国的通信行业标准，标志TD-SCDMA标准已经走向成熟。

　　第二节  计算机技术

　　一、电子计算机的发展

　　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一台电子数字计算机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，先后经历了四代：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。

　　三、电子计算机的应用

　　电子计算机的应用范围十分广泛。归纳起来，大致有如下几个方面：

　　(1)数值运算；(2)数据处理；(3)实时控制；(4)辅助设计。

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