科学家们对低温超导体和高温超导体的研究已取得了辉煌的成就。超导体主要有
两个基本特性，即：①零电阻性或完全导电性；②完全抗磁性。因此，它在科研、
生产的各个领域都有着广泛的应用。总体来说可分为两大类：一类是用于强电，
用超导体制成大尺度的超导器件，如超导磁铁、电机、电缆等，用于发电、输电、
贮能和交通运输等方面。另一类是用于弱电，用超导体制成小尺度的器件，如超
导量子干涉器件（简称SQVID）和制成计算机的逻辑元件，用于精密仪器仪表、
计算机等方面。
1．超导发电
超导体对人类社会影响最大的将是提供更多的电力，超导用于发电的装置目
前有磁流体发电、超导电机发电、热核聚变发电三种。
滋流体发电是一种高效、低污染、单机容量大、直接将热能转变为电能的一
种新型的发电方式。普通火力发电需把热能转化为机械能再转化为电能，效率最
高只有33一36％。磁流体发电是让煤（石油、天然气）加氧化剂、添加剂燃烧
产生的等离子体高速通过磁场，使热能直接转化为电能，磁流体一蒸汽联合循环
发电装置最高效率达到55%，而且可自动脱硫，污染小．但这种发电方式目前遇
到的困难是当磁感应强度在1．5特以上时，磁流体的铁芯逐渐处于磁饱和，磁
场强度很难再提高。于是人们就想到超导体，如果利用超导磁体，那么就很容易
在较大体积内产生强度为几十特的磁场，且消耗的励磁功率很小，它具有性能良
好，质量小等优点。例如，磁感应强度可达4一5特的超导磁体，质量只有300
一500克，而要产生同样磁场强度的磁体质量却有15一20吨。目前，美国、前
苏联、日本都建有这种超导磁流体发电机。
超导发电机发电是利用超导体制造发电机磁极绕组，不仅可大大增加发电机
的极限输出容量，而且效率高，体积小，质量小，可节约大量电能和金属材料。
常规的两极发电机的极限输出在现今条件下只能达到1．5*109瓦，但超导发电机则
可达3*1010瓦，甚至更大。一台6X106瓦的电动机，常规质量为370X103千克，采用超
导体材料仅重40X103千克；又如目前已建成的一台5X106瓦超导交流发电机，其
功耗比普通电机减少三分之二，体积缩小百分之八十以上。因此有人估计，超导
体可以把发电成本降低60％，可以把经电缆输电的成本降低10％，这些优点使
得它特别适宜于建造高效率的大型发电站、移动电源及做为太空飞船的动力设
备。
超导体还可帮助科学家建立核聚变发电系统，这种发电系统是以氢做燃料
的，其反应温度与太阳的温度一样高。从理论上讲这种能源是取之不尽的，在实
践上，关键问题是如何生成足够强大的磁场来控制剧烈的热核反应，超导材料将
能够解决这个问题。
2．超导输电
目前输电均采取高压交流输电，损耗较大，降低了有效的电能．利用超导体
的零电阻这个特性，可以制成超导电缆，无损耗地输电，不但输电效率高而且可
以节约材料，避免铺设高架电缆，降低输电成本。这种超导电缆能传输几十万兆
瓦的功率，它还能在较低的电压下，传输强大的电流。如一条三相超导电缆能在
35干伏电压下，传输104安培的电流。美国曾制成一种锡铌超导电缆，把三根直径
为14厘米的345千伏超导电缆装置在直径为45厘米的高绝热导管中，就可输送
像整个纽约这样大城市的全部用电。
3. 超导贮能
为了利用电力负荷的峰值和低值的差，解决高峰期用电的紧张状态，现在越
来越多的地方应用蓄能的方法来调节电力负荷。用超导材料制成的贮能线圈，能
以磁能的形式将电能大量贮存起来，并具有密度大、损耗小的特点。
4．超导电磁推进
超导电磁推进的装置是在船体内安装一个超导磁体，它会在海水中产生一个
强大的磁场。同时，在船体两侧安装一对强大的电极，使海水在两极间产生很大
的电流。由于磁场和海水中电流的相互作用，海水在船后对船体产生一个强大的
推力。这时海水和电极相当于转于和电枢，利用与电机相同的原理就可推动船体
前进。
世界上第一艘“超导船”于1992年1月27日在日本神户下水，它以超导电
磁为动力，其外型看起来像是鲸鱼与太空火箭的混今体，长30米，理论最高时
速可达每小时200公里左右。
5. 超导磁场净化
有人曾设想用超导强磁场除去水中的重金属、悬浮物和某些微生物，从而使
被污染的河流和湖泊得到净化。为了使瓷器更洁白漂亮，也可用超导体制成高梯
度强磁场除去高岭上土中的金属磁性杂质。
6．超导磁悬浮列车
磁悬浮列车从原理上讲可分为两种：一种是超导感应推斥式（电动型）磁悬
浮（简称EDS），它是利用装载在列车上的超导磁体和地面上导体中的感应电
流之间的推斥力使列车悬浮起来的方式；另一种是电磁吸引式（电磁型）磁悬浮
（简称EMS），其原理可参考《中学物理教学参考》1994年第11期第47页。
超导磁悬浮列车是人们根据超导体的完全抗磁性设计出的一种高速列车，最
初是在1968年由美国人伯维尔和当比首先提出的，1970年试制了超导磁悬浮基
础实验装置，1971年3月确认了实验与理论的一致性，使开发前进了一大步。
1972年世界上第一台超导感应推斥式（电动型）磁悬浮列车ML100在日本研制
成功，所用的超导材料是铌锡合金。这种列车每一节车厢下面的车轮旁，都装有
小型的超导磁体，在轨道的两旁，有一系列闭合的铝环，整个列车由埋在地下的
直线型同步马达驱动，当列车向前行驶时，超导磁体则在轨道面产生强大的磁
场，并和轨道旁的铝环相对运动，在铝环内感生出强大的电流。由于超导磁体和
铝环的相互排斥作用，就产生一种向上的浮力把列车凌空托起，消除了车轮与钢
轨的摩擦阻力。另外速度愈大排斥力就愈大，当速度超过一定值（80千米／小
时）时，列车就脱离路轨表面，最大距离可达数厘米以上，其悬浮是自稳定的，
无须加任何主动控制。由于采用大气隙悬浮，即使车体稍许不平衡，或车体与轨
道少许对不准，或轨道上有冰雪之类杂物，均不影响列车运行的安全性，在低速
行驶时，要靠辅助车轮支撑。一列乘载百人的磁悬浮列车，只要75千瓦的功率，
就能使行驶速度达到每小时50O公里以上。
与普通列车相比，磁悬浮列车具有以下优点：①速度快。磁悬浮列车的速度
只受限于空气阻力，比普通列车受限于轮轨间的摩擦力小得多，是陆上最快的交
通工具，日本的ML500曾创下了时速571千米的陆面交通工具的世界最高纪录。
②乘坐平稳舒适，噪音低。③占地面积小。④能耗低，安全可靠，被认为是一种
很有前途的交通工具。
目前世界上开发磁悬浮列车的国家主要有德国日本、美国等。其中，德国在
EMS型磁悬浮列车技术上占有优势，计划在2001年正式开通汉堡至柏林的EMS
型磁悬浮列车。日本则在EDS型磁悬浮列车上不断取得了举世瞩目的进展，可
望成为日本21世纪新一代的高速铁路的运输工具。
我国于1995年5月继德国、日本、英国、前苏联、韩国之后，成为第六个
研制成功EMs型磁悬浮列车的国家。这种列车被誉为21世纪的新型交通工具、
国防科技大学研制成功的这台单向架磁悬浮列车，长3．36米，宽3米，轨距
2米，车上安装了4组8只悬浮、导向电磁铁，由4套控制系统进行控制，静止
时起浮质量为6吨，起浮间隙20毫米，运行间隙10毫米，可乘坐2O多人，列
车的理论设计时速可高达500多公里。
用上述同样的原理，也可以用于超导无摩擦轴承上，目前制作的超导轴承，
浮力已达每平方厘米300克；另外利用超导体的完全抗磁性，可用于在载人宇宙
飞船上屏蔽高能宇宙射线的袭击。超导磁屏蔽也可用在超导电子显微镜中，使电
子按所要求的轨道飞行。
7. 超导陀螺仪
陀螺仪是一种重要的导航定位仪表，各种航天飞行器，包括飞船、导d等都
需陀螺仪来导航。由于一般陀螺仪均有接触摩擦，无法达到更高精度。超导陀螺
仪解决了这一问题。
8. 超导电子器件
超导体另一个富有潜力的应用领域属于弱电应用方面。如利用超导隧道效应
可制成各种电子器件和电路。特别是在精密测量、电压标准监视、微波和远红外
应用以及超导电子计算机的逻辑存贮电路方面，超导器件将产生巨大的影响。
目前在电子学技术中，中频放大的灵敏度比高频放大的灵敏度高，所以，将
高频讯号与本机振荡讯号进行混频，得到中频讯号后再进行放大。利用超导的高
频讯号特性可作为微波通讯中的混频器件。
又如，超导体晶体管比普通晶体管的工作速度快1000倍，能耗仅为普通晶
体管的千分之一，因此在电子计算机中，正是由于超导电子器件的超灵敏度、超
高精度、超快速和低功耗，不仅能使电子计算机运算速度比现在的速度提高几十
倍，而且功耗大大降低，体积也大大减少。
再如利用约瑟夫效应制成的超导量子干涉器件(简称SQUID)，是一种高灵敏
度的传感器。用它制成的磁场计分辨率高达10-15特。可以测出人心脏或人脑中所发出
的磁讯号。在军事上的价值也很大，可以探测出潜艇在海底时引起的地磁变化。
9．超导天线
天线，不管是接收天线，还是发射天线，只有在天线长度与其波长相接近的
情况下，才能最有效地工作。但在实际情况中，这一点无法完全做到，特别是携
带式无线电接收机和发射机上的天线。由于这些天线的长度都只为其波长几分之
一，甚至数十分之一，因此，它们的效果受到很大的影响。例如，天线的长度为
其波长的20分之一，那么，它只能辐射或接收输送给它的5一10％的能量。英
国伯明翰大学的工程师们使用一种新型、“温热”的超导材料，很好地解决了上
述问题。专家们认为，天线上能量的损耗主要是由电阻引起的，他们将一块由超
导陶瓷制成的长10毫米的条形物冷却到一183C，实验证明，这块条形物体在
550兆赫（波长54．5厘米）的频率上进行辐射时是同样长度的铜导线效率的
16倍。
10．超导体和高能物理
目前，高能物理研究工作取得了重大发展，高能物理研究的对象----高能粒
子，它的速度很快，能量极高，体积很小，个别粒子的寿命很短，这些都是用一
般的实验方法和仪器所无法观察和测量的。人们需要利用独特的高能粒子加速系
统、粒子束流输送系统和粒子探测系统来实现粒子加速输送、打靶、选择分离和
记录其运动轨道，但是这些装置复杂而庞大。例如，气泡室的磁场空间，体积竟
有数十立方米，磁场强度高达数特，美国国立费米实验室的加速的磁环直径长
达2公里以上。然而利用超导体就可使这个情况大大改观。例如一个电子伏的同
步加速用1．2特的常规磁体时轨道半径是1200米，而用6特的超导磁体，
轨道半径只有170米。装置尺寸和费用都可大大降低。
总之，超导体的应用，正在发展成为一门新技术----超寻技术。然而，超导
体的实际应用不是一件容易的事情。尚待解决的一个大问题是要把材料冷却到距
离绝对零度几度的范围之内这意味着对于所有的实际应用都需要用复杂而昂贵
的致冷设备，这就排除了大多数实际应用的可行性。因此，人们致力于探索“高
温超导体”。自从1986年中、美、日等国几乎同时发现超导转变温度高于30K
的超导材料后，新型的“高温超导”材料不断出现，人类将逐步转入超导技术开
发时代。开发超导体的关键在于材料，超导材料必须能在更高温度下传导更强的
电流，经得住更强的磁场，以及更容易制成导线、带和其它器件，只有这样才能
广泛实用。随着理论研究和科技生产的发展，超导的应用将日益广泛，有着远大
的发展前景，现代文明的许多技术将发生变化。让我们开拓奋进，迎接这一超导
技术开发时代的冲击与挑战。
1．什么是科学？什么是技术？在当今的中国，出现频率最高的词汇莫过于科技。那么，什么是科技？什么是科学的，什么是不科学的？什么是技术？科学和技术是一回事吗？
关于什么是科学？存在着各种不同的理解。从科学的起源看，可以追溯到人类文明的萌芽时代。但严格地说，真正的科学诞生于近代。从哥白尼的“日心说”到牛顿“三大定律”，标志着人类进入科学时代。我们这里谈的科学是指这种近代或现代意义上的科学。
科学是关于自然界、人类社会以及人自身的规律的概念、原理、方法和观念。在这个“说法”中，包含了三层意思：第一，科学的核心是规律；第二，科学是关于自然界、人类社会和人自身三个领域的规律，也就是说科学包括自然科学和社会科学；第三，科学是关于规律的概念、原理、方法和观念几个方面的知识体系，也就是说，科学不仅仅是传统意义上的知识（概念和原理），更包括科学方法和科学观念。
在这个“说法”之外，科学又是一种社会活动，一种社会的认识活动，以及为认识而进行的实践活动。同时科学又是一个过程，一个不断发展的社会过程。具体说来：
（1）科学的核心是“规律”。科学就是探索规律，认识规律，掌握规律。规律的基本特征是普遍性和本质性，不具普遍性的不是规律。科学就是根据事物的普遍性处理事物的特殊性。规律又是最基本、最本质的。越具普遍性的就越具本质性，就越深刻，越重要，越能说明问题。“实事求是”的求是，就是求最本质、最基本的原理。规律一方面表现为普遍性、共同性，同时又体现为本质性、原理性。所以原理精神是科学精神的重要组成部分。
比如人类在认识物质的时候，我们中国长期停留在金、木、水、火、土的浅层次，但现代科学却一味地去追求最基本的东西，分子、原子、原子核和电子、质子和中子、夸克、弦（超弦理论）……科学就是无穷无尽的“为什么”。弄清了分子和原子的基本原理，才有现代的化工技术，弄清了电磁相互感应的原理才有现代的电气技术，弄清电磁场的原理，才有现代的无线电电子技术，弄清了DNA的基本原理，才有现代的遗传工程……，甚至现代社会也是建立在科学原理基础之上的。
当然明确了基本原理或者说原理正确了，实际 *** 作的时候就要注意事物的特殊性了。科学就是根据事物的普遍原理去处理事物的特殊性。这里的“处理事物的特殊性”，指的就是在 *** 作层面上，或说在技术层面上，各具特色。我们应严格区别科学理论的统一性、共同性和 *** 作或技术层面的多样性、特殊性。
（2）科学包括自然科学和社会科学，二者密不可分。
（3）科学与技术是有着密切联系的两回事。科学的任务是认识客观事物，揭示事物的真相和原理，科学是发现，科学发现提高人类的认识水平；技术的任务是变革现实，是根据科学原理或实践经验发明和开发变革现实的方法、措施和途径，技术发明增强人类的生存能力、提高人类生活质量。科学发现是技术发明之根，但是，不是所有科学发现都必然导致重大技术出现。不能把科学和技术混为一谈。
（4）科学始于好奇，源于事实。观察和实验是科学的基础，同时，科学又是人类（主要是科学家）在事实基础上的思维的创造，思维是科学的关键。同样，科学需要强烈的好奇心，也需要高度的事业心和责任感。
（5）未来的科学知识往往是不可预见的。当现实不再与现有理论相符时，科学突破就会出现，无论现有的科学家抱什么态度。科学突破，一出现就是反传统的。所以，科学的可靠性与科学的保守主义不可分割地联系在一起。发展、创新、突破、革命，是科学的生命。
（6）科学有局限性，技术有负效应。科学需要不断的发展，技术需要不断的净化和完善；技术的负效应主要体现为：技术错用、技术运用不当以及技术报复效应，等等；技术是根据生产实践或科学原理而发展成的各种工艺 *** 作方法和技能，以及相应的材料、设备、工艺流程等等。技术的任务是发明或开发出新的方法、手段、措施和途径。
如果说，科学是认识世界，那么，技术则是变革世界。科学是提高人类的认识水平，技术是增强人类生存能力，改善人类的生活质量。技术是一种变革世界的能力。古代技术主要来自生产实践，现代技术则更多地是根据一定的科学原理，为达到一定的应用目的，所发明和开发出来的方法和手段。技术，包括材料技术、产品技术、设计技术、工艺技术、生产工序技术以及手工技术等等。技术体现为三种形态：物质形态（如工具、设备等）；知识形态（如图纸、资料、图书等，也可以说是信息形态）；人才形态（科学家、工程师、技术员、技术工人等技术人才）。显然，人才是技术的核心，有了人才，就可以创造出物质形态和知识形态的技术。由于科学和技术的差别，科学和技术发展的动力和机制也有所不同。科学发展的动力主要是科学家的好奇心、兴趣和社会责任感，遵循的机制则是：政府出资支持，科学家自主研究，科学共同体评价认可。而技术发展的动力则是社会的需求，特别是市场的需求，技术运行的机制是市场机制。
2、现代科学技术发展有哪些特征？
20世纪是科学技术突飞猛进的世纪，20世纪是科学技术使人类生活、生产和社会发生天翻地覆巨大变化的世纪。科学技术从来没有像今天这样，以巨大的力量，以难以想象的速度，深刻地影响着人类经济和社会发展。具体说来，现代科学技术有以下重要特征：
（1）速度惊人，难以预料。
150年前，马克思曾说：“资产阶级在它的不到100年的阶级统治中所创造的生产力比过去一切时代创造的全部生产力还要多，还要大。”20世纪80年代，希腊德库希亚迪斯教授说：“在人类6000年的历史中，近30年开发出来的知识、技术、信息的总量，与前5970年的总量相等。”回眸人类文明发展的历史，人类用200多万年的时间发明了轮子，大约5000年后蒸汽机使轮子转动起来。而在现代，1946年发明的计算机可以装满整间房子，缩小到放在桌上只用35年，从台式计算机一跃发展到放在膝上的笔记本电脑，只用了10年时间，从笔记本电脑再到手持式，仅仅5年时间。在本世纪的大部分时间里邮政和电话是人类主要的通讯手段，不到10年，传真机、语音传递、电子邮件已广泛使用。当今世界，10年就会有一个翻天覆地的变化。1996年，随着信息网络技术的发展，当个人计算机（PC机）从386、486到586，再到奔腾P6，如日中天的时候，一种更为简单、更为便宜，被称之为傻瓜机的NC机（网络计算机）进一步发展。在短短的30年内，计算机发展经历了三次浪潮：第一次，IBM一马当先，掀起了20世纪70年代巨型机的浪潮；第二次是20世纪80年代的微机浪潮，英特尔一直走在前列；第三次，20世纪90年代，计算机和网络的结合，出现了数字化、网络化、信息化，把人类社会推向一个崭新的时代。
（2）综合应用，集成发展。
现代科学技术的研究，一方面学科和专业越分越细，另一方面在应用上又越来越综合。系统科学不断综合着数学、基础自然科学、技术科学、社会科学和思维科学的众多分支的新成果，从系统、信息、控制、自组织等新的角度提出关于自然和人类社会系统的新认识，逐渐形成了独特的研究方法和研究领域。系统科学正处于大发展的前夜。美国空间技术发展史上的两个里程碑——阿波罗登月飞船和航天飞机的研制成果，都涉及到数千个技术开发项目，其范围囊括了现代技术所有主要领域。他们的成功标志着美国在多数技术领域的进展领先别国。今天，美国之所以在数字化信息革命中又走在前列，一个很重要的原因就是有较强的技术突破和技术综合能力。就单项技术看，日本、德国在某些方面可能领先于美国，但是综合技术能力，美国却遥遥领先。
（3）渗透社会，融入生活。
在现代，一项新的科学发现，或者一项新的技术发明，一旦产生便很快渗透到人类社会的各个方面，广泛影响着人类的经济、政治、文化、教育等各个领域。在政治民主化、经济市场化、文化多元化的今天，社会对科学和技术有着强有力的吸纳能力和转化能力。而科学技术对于人类社会更有巨大的渗透力和影响力。彼此相互作用加快了科学和技术发展的速度，同时也推进了社会发展的进程。
（4）变革社会，创造未来。
科学技术不仅决定着人类经济和社会发展的速度，而且深刻地影响了人类社会发展的方向，使得人类经济增长方式发生了质的变化：经济，正在发生新的革命（从工业经济转向知识经济）；社会，正在发生新的转型（从工业社会转向知识社会）。科学技术使得人类经济更加繁荣，政治更加民主，社会更加理性。
3、在当今，改变人类社会的关键技术有哪些领域？
高技术一词出现在20世纪60年代，一般是指具有源于一定的科学原理、知识密集程度高、实现难度大、设备和条件要求严、影响力强等特点的技术。它包括下面六大领域：
（1）新材料及其加工技术
材料是工业的基础，也是技术的基础。同时新材料又是技术发展的产物。一般地，材料大体上可分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、半导体材料、光电子材料、磁性和超导材料、生物医学材料、核材料。按性能可分为：结构材料、功能材料、智能材料、设计材料，等等。新材料加工技术有：近无余量成形加工、快速凝固加工、电子束加工及激光硬化等。新材料，又称高技术先进材料，类型很多，基本上可以分为四大类：新金属材料（如先进高温合金、金属化合物及形状记忆合金等）；先进无机非金属材料如高温结构陶瓷、玻璃光导纤维、人工金刚石薄膜等）；有机高分子材料（如高性能工程塑料、高效气体分离膜、导电高分子材料等）；先进复合材料（如碳纤维增强树脂基复合材料、碳/碳复合材料、梯度功能材料等）。
（2）现代制造及其工程技术
人类的制造技术，大约经历了四个阶段：第一阶段为手工制造，人主要用自己的体力来制造零部件和机器；第二阶段为机械化阶段，人 *** 作机器来生产机器；第三阶段是自动化阶段，人在现场监控机器 *** 作机器来生产机器。随着电子和信息技术的发展，制造技术又开始进入第四阶段——集成制造，首先，在生产线自动化基础上出现柔性化，即在同一条生产线上可以同时生产多种型号的产品，进而又出现信息化，生产者在家里通过信息网络，在多媒体面前利用信息监控机器 *** 作机器生产机器，实现车间无人化。集成制造又称柔性计算机集成制造，它借助于计算机技术将产品、工艺和制造管理信息集中于一个交互式网络中，极大地减少了生产过程中的“事务处理”的环节。这里的集成，正如把晶体管、电阻、电容集中在一个硅片而成的集成电路，把半导体技术推向一个新阶段一样。集成制造需要的高技术，包括计算机辅助设计、辅助制造、电子装备、加工控制设备，仿真工具、成组技术、工厂调度工具等等。现代制造技术中，智能加工设备（如机器人、传感器、控制技术）、微米及毫微米制造、系统管理技术等等都在迅速地发展。
（3）电子和信息技术
这是当代高技术的核心，它正在导致一场再一次改变人类的数字化信息革命。
所谓数字化信息革命是用0和1两位数字编码来表达和传输一切信息的一场综合性技术革命。目前，信息大体有两类：一类是实物媒体，如书、报、刊等；另一类是模拟式的电磁媒体，用电磁波模拟声音或图像，如广播、电视、录音、录像等。这两类信息的共同特点：一是信息量太小；二是难以交换。一本书，从一个城市寄到另一个城市要几天的时间，这种信息，交换起来十分困难。当今世界大约有3500种语言，不同语言的国家，信息的交换就更加困难。
数字化信息革命的实现，这些问题便可迎刃而解。无论是书、报、刊，还是声、像、影、视；无论是中文还是外文，都用世界上共同的两个数字——0和l——编码来表达和传输，到了终端——用户手上，又原原本本地还它本来面目。这无异于消除了世界各个国家、各个民族之间的语言隔阂，所以这是一场伟大的革命。
数字化信息革命是一场综合性高技术革命，它需要半导体技术、信息传输技术、多媒体技术、多媒体数据库技术、语音识别技术、自动翻译技术、显示技术等等。
（4）以遗传工程为核心的现代生物技术
生物技术在当今的高技术中尤为引人注目。科学家们预计，在21世纪，继电子和信息技术之后，生物技术将引起一场新的技术和产业革命，再一次改变人类。生物技术包括了传统的发酵工程、细胞工程以及现代的遗传工程或DNA技术。其中，遗传工程最为引人注目。1997年2月23日，科学家运用克隆技术，培育出第一只克隆绵羊。这一消息立即引起世界的广泛关注。1997年10月，科学家培育出一个没有头的青蛙胚胎。尽管这个无头的青蛙胚胎存活不到一个星期，但这项技术用于人类，可以培育出人的部分器官，这种器官用于人体移植，就如同原装“配件”一样，没有排他性。科学家预计，到2019年，就可以实现这种人体“自我”配件的更换。克隆技术为人类带来了无限的机遇。
目前，生物技术更多地用于医药，利用遗传工程医药来控制心脏病和糖尿病、治疗癌症或缓解中风影响的患者人数已达数千万。而生物技术的更美好的前景是农业方面。转基因大豆的蛋白质含量高达48％，又抗病毒，产量也比一般品种高12％；无病无虫、郁郁葱葱的棉花，不再依靠什么农药，它们天生无病无虫害，因为它们本身已转移进抗病抗虫基因。遗传工程在农业上的普遍应用，将彻底改变农业的面貌。
（5）现代交通运输及航天技术
现代交通运输技术包括海上、空中、陆地等各个方面的交通运输技术，人们熟知的轮船、飞机、汽车、火车、火箭、飞船等，都是现代交通运输技术的集中体现，其中最尖端的是航天技术。
现代航天技术，又称空间技术或宇航技术。它不同于从19世纪下半叶兴起的航空技术，而是一门解决人类如何飞出大气层，进入宇宙空间，并在那里航行的技术。这项技术是在相关高技术支撑下的多学科高度综合性技术。人类为了发展这项技术，前仆后继，经历了漫长艰难的奋斗才逐步取得了技术上的重大突破；1957年10月4日，前苏联终于成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。这一天被科学家们一致公认为是现代航天新纪元的开始。从此以后，人类才算真正踏上了通向宇宙的“金桥”。
从1961年4月12日前苏联宇航员加加林驾驶“东方—1”号宇宙飞船进入太空，到1990年12月11日美国“哥伦比亚”号航天飞机安全返回地面，前苏联和美国已进行载人航天活动139次，共有241名宇航员（其中14名女宇航员）419人次进行了太空飞行；有12名宇航员先后6次在月球上留下了人类的足迹；4架航天飞机已进行了38次往返于天地之间的载人航天任务，有199人次参加了航天飞机的飞行活动；还有多名宇航员从“上升2”号宇宙飞船和航天飞机上滑离出舱，挂上安全带和解脱安全带，以每小时2.88万公里的速度在太空“行走”，成了人体地球卫星；还包括对太阳系的地球、金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星等八大行星进行的探秘航行，只有冥王星因离太阳太远，而且太小，尚未探测；还有一些行星探测器肩负着探测星际空间、寻找宇宙生命的使命，有的已接近飞离太阳系正飞向更遥远、更遥远的宇宙空间，在茫茫宇宙中去觅知音了……
（6）能源和环境技术
当今世界能源正在步入重大转折时期，进入第三代能源时代。第一代能源时代是煤炭时代。以煤为主。第二次世界大战以前的很长时期，世界都处于这个时代。第二代能源时代是石油时代。当前世界能源正在进入第三时代——氢能时代。由于太阳能、风能的进一步利用至今还受到许多条件的限制，于是核能就成为人们关注的焦点。科学家预计，到2020年，裂变核能将占电力生产的50％；到2026年，聚变核能将投入商业性电力生产，成为新时代的骄子。
能源与环境关系密切，例如，煤炭造成的酸雨的污染，汽油造成的尾气的污染，已成为破坏人类生存环境的重要方面。保护环境，刻不容缓。一门新的学科“环境与生态”开始出现。环境保护已成为人类生存和发展的重大课题。环保技术，也成为人类密切相关的关键技术之一。
4、科学家正在探索哪些科学前治？
现代科学的五大前沿是：
（1）宇宙科学
这是人类向“大”的方向进行的探索，即宇宙观的科学。满天星斗，茫茫宇宙，对于人类来说始终是一个谜。无边无际的宇宙是什么样？它是怎么形成的？又是怎么演化的？这是长期以来人们一直想知道的事情。
宇宙科学主要就是探索宇宙的起源和演化，包括星系的形成和演化，太阳系的形成和变化，等等。科学家们探索的主要方面有：膨胀学说、宇宙爆炸说以及黑洞理论等等。
现在的哈勃望远镜，可观测到140亿光年的天体。这个距离，光也要走140亿年。换句话说，当我们看到它的时候，已是140亿年前的模样。现在是什么样子，尚不得而知。靠光，永远也看不到它现在的样子。
1929年科学家哈勃发现，宇宙的各星系正在远离我们而去，且扩散的速度与星系离我们的距离成正比。科学家们还发现宇宙间的物质都有 25％左右的氦丰度。于是科学家们提出了宇宙爆炸和宇宙膨胀的理论。他们认为，我们的宇宙起源于一次大爆炸，经历了漫长的由热到冷的演化史，宇宙膨胀成今天这个样子已经花了100亿—200亿年的时间，也就是说宇宙的年龄有100亿—200亿年。它还在继续膨胀之中。
那么宇宙爆炸前是什么样子？它无限膨胀下去又会怎样？这些科学的未知领域还有待于科学家的进一步研究。
（2）基本物质科学
这是人类向“小”的方向的探索，即微观的科学。世界是物质的，那么物质是由什么组成的呢？各种不同的粒子是怎样结合起来的？
科学研究已经证明，各种物质都是由分子组成，分子又由原子组成。1932年又证明了原子由电子、中子和质子组成。1964年，美国盖尔曼新理论发现更基本的粒子——夸克。10年后得到证实，并发现了“上夸克”、“下夸克”、“奇夸克”等，1994年发现了最后一个“基本粒子”——“顶夸克”的存在。可是，到1996年2月，科学家又宣布，夸克还具有某种未料的结构。为了解释科学的种种新发现，科学家又提出一个新的理论——“弦论”。弦论假定物质的基本组成不是点状的粒子而是延伸的弦。弦论是一种把科学家早已发现的自然界的四种力——重力、电磁力、弱力和强力，作为一种现象的多种表现形式加以描述的理论。
（3）地球科学
即对人类直接生活的空间进行探索。人类产生在地球上，从目前来看，地球是适合人类生存的唯一场所。而人类对地球的了解还很不够，我们还不能准确地预报地震，无法控制大气的变化。人类在变革自然的同时也在破坏自然。全球性环境问题，正在威胁着人类的生存。如环境污染、温室效应、海平面上升、臭氧层破坏、气候异常、植被破坏、水土流失、土地沙化、水资源减少等等。人类现在比任何时候都更需要对地球和地球系统有深入的了解，为保护地球，也为了保护人类自身。
（4）生命科学
即生物尤其是人类自身的科学。生命究竟是怎样产生的？生命的本质是什么？为什么偏偏在地球上出现生命？在众多的生物中，为什么唯有人具有智慧？智慧是如何产生和发展的？
1997年，人类在探索生命的起源方面又前进了一大步。“探路者”的火星之旅，带来了火星在遥远的古代曾经温暖而湿润、气候与地球类似的若干发现。伽利略号探测器发现木卫二冰冻的表面下有海洋。这一切为人类探索生命起源创造了条件。
（5）非线性科学
即对我们周围复杂性的事物进行研究的科学。现实中的事物都是错综复杂的，例如，湍动的大气、奔腾的河流、起伏的山脉、大量原子结合起来的固体、生命和大脑的本质等等，我们能不能真正认识这些复杂的现象和事物呢？对复杂现象应该如何进行科学的刻划？所谓非线性科学就是一门以探索复杂性为目标的新科学。它将对人的自然观产生巨大的影响，使人类的思维方式发生根本的转变。
总之，科学前沿是一个广阔的阵地，成千上万的科学家在那里战斗，他们的每一个新发现、新突破都将给人类社会带来深刻的影响和巨大的进步。
5、为什么说知识是产品价值的倍增器？
现代科学技术的迅速发展使得物质生产的速度大大加快了。例如，从发现摄影原理（1782年）到发明出照相机（1838年），其间用了56年；从发现雷达原理（1925年）到制造出雷达（1935年），其间用了10年；从发现铀核裂变原理（1938年）到制造出原子d（1945年），其间只用了7年；从发现多媒体原理（1987年）到制造出多媒体电脑（1991年），其间只用了4年。不难看出，知识的发展，使得科学技术转化为生产力的时间大大缩短了。科学技术专家们可以在他的有生之年，看到他发明创造的科技成果转化为生产力。从而使物质生产的速度大大加快了。
物质生产速度的加快完全是知识发展的结果，知识是物质产品价值的倍增器。也正因为如此，知识的价值才会愈来愈高，知识才会比黄金更值钱。现在许多人在使用计算机、VCD时用过一张张小小的光盘或软盘，制造这张光盘或软盘（它是用聚碳酸酯制成的）的成本只有3元人民币，但是，如果用它制成一张“办公室97”的光盘或软盘，那么，它就不再仅仅值3元钱了，而是值8000元人民币！同样是一张光盘或软盘，为什么有这么大的差别呢（8000和3的巨大差别）？到底是什么东西使得这张光盘或软盘这么值钱呢？是知识！美国微软公司年轻的总裁比尔·盖茨就是依靠他发明的像“DOS系统”、“视窗95”或“办公室97版”等这样的软件电子产品，到1998年6月，已经拥有510亿美元的净资产，成为世界首富。微软公司虽然没有通用汽车公司那样的居世界之首的各种设施和产品库存量（它的资产价值为400亿美元），但它却拥有2000亿美元的资产价值。他的发家致富决不是像一些罪犯通过走私、贩毒获得的，而是依靠知识“劳动致富”的。
可见，在现代社会经济发展中，最值钱的不是黄金，而是知识。知识就是金钱，知识就是经济，知识在未来的经济发展过程中将会起到越来越重要的作用。
中国基础科学研究在经费十分困难的条件下仍有许多进展，在高能物理方面建立了自己的高能物理研究基地，有了最适合粲粒子物理能区工作的正负电子对撞机，在海拔5500米的甘巴拉山装置了超高能乳胶室，获得了反西格马负超子的发现、粒子物理的层子模型和赝矢量流部分守恒定律以及涛子质量的标定等成就。
在核物理方面，建成了1.5米重离子加速，开展了低能重离子核物理研究，首次合成超铀元素锎等。此外还建造了1.5兆电子伏直线感应加速、同步辐射装置、同位素分离器、受控核聚变装置和扫描隧道显微镜等科学研究设备以及大口径反光望远镜、太阳磁场望远镜、13.7毫米波射电望远镜、氢原子钟等天文仪器。
在基础研究领域取得了不少重要成果，如数理领域的哥德巴赫猜想、有限元法的标准算法、数学定理的机器证明、微分动力系统稳定性、分子轨道图形理论方法、暖云降水理论、地球内核旋转稍快的发现，生命科学领域的牛胰岛素合成、酵母丙氨酸转移核糖核酸合成、胰岛素三维结构与功能关系的研究、蛋白质功能基因的修饰、水稻基因物理图谱，还有彗星和小行星的发现、准晶体的发现、澄江化石群等古动植物化石的发现，在生物固氮和光合作用研究、东亚大气环流研究、古气候和古新星研究、黄河探源、雅鲁藏布江探险以及南极和北极的考察等方面都有众多收获。
技术进步的重要标志在于掌握高技术的能力。中国科学家和工程师掌握了制造原子d、氢d 、核发电和核辐射等核技术以及发射远程运载火箭、各种用途的人造地球卫星乃至宇宙飞船的技术，制造的电子计算机有10亿次巨型机、千万次向量机。数百万次超小型机以及曙光1号和曙光1000等高性能并行机，发展了时态逻辑语言、汉字语言信息处理系统、汉语语文转换系统等软件系统，研制了中文智能接口和高密度信息贮存装置，在量子计算和量子通讯方面也有了量子避错原理和量子隐形态实验可喜的进展。
在激光技术方面我们研制出“神光”等高功率的激光装置、半导体量子陷阱激光器、自由电子激光装置和1.35微米半导体激光器等激光系统并掌握了高速光导纤维通信技术。独创的双离子束外延机、3微米集成电路工艺的突破以及核工业机器人、六维机器人、爬壁机器人等多种机器人的制造和6000米水下机器人探海实验成功，代表了我们在精密制造方面的进步。
在生物技术方面，玉米和大豆的固氮、抗虫棉花、基因工程疫苗、试管婴儿和试管羊、人类基因在植物中的表达和高等动物克隆等生物技术成绩斐然。材料科学方面，高温超导体材料和纳米材料、高性能固体推进料、非线性晶体和激光晶体等的研究都取得可喜成就。
在技术科学方面还有复式燃烧理论、叶轮机械三元流动理论、冷压状态方程、齿轮动态整体误差理论、非线性系统的最优控制等有影响的理论成果。
工程方面的进步突出地表现在大型设备的制造能力上，中国已能制造12.5万千瓦双水内冷汽轮发电机组、17.5万千瓦低水头发电机组、50万千瓦高压输变电设备、200吨级电渣重熔炉、1.5万吨涤纶拉丝设备、24万吨尿素生产、30万吨合成氨设备、1000万吨级露天采矿设备 。
武汉和南京的长江大桥、长江葛洲坝和黄河小浪底两大水利枢纽以及正在兴建的三峡工程代表了桥梁和水坝的建设能力，万吨级巨轮、运7客机、高速公路建设和火车提速表现了交通运输方面的进展。
大庆油田的成功开发充分显示了中国自力更生方针的力量，喷气纺纱、合成橡胶表现了吸收和创新技术的能力。
农业进步的科学技术的贡献已经达到35%，在良种推广和耕作制度的改革方面进展巨大。籼型杂交水稻、鲁棉1号棉花、铁丰1号和东农36号大豆和小麦等良种的推广对农作物增产起了巨大的作用，51年来农作物品种更换了四、五次，每次都增产20%～30%，主要作物良种覆盖率已达80%，造林成活率提高20%，复种指数提高了25%。
在医药卫生领域，显微外科和癌症早期诊断显示了医疗技术的进步，基因工程多肽药物、向导药物和抗体工程等都有了可喜的进展，乙肝基因工程疫苗已取代血源性疫苗投放市场，在中医药方面也有针刺麻醉和洋金花麻醉药以及抗疟疾青蒿素药物的成绩，在计划生育和人口理论方面的成功令世界瞩目。
以下是3-6年级的基本知识理念：
物体在水中有沉有浮，判断物体沉浮有一定的标准。
同种材料构成的物体，改变它的重量和体积，沉浮状况不改变。
物体的沉浮与自身的重量和体积都有关。
不同材料构成的物体，如果体积相同，重的物体容易沉；如果重量相同，体积小的物体容易沉。
潜水艇应用了物体在水中的沉浮原理。
改变物体排开的水量，物体在水中的沉浮可能发生改变。
钢铁制造的船能够浮在水面上，原因在于它排开的水量很大。
相同重量的橡皮泥，浸人水中的体积越大越容易浮，它的装载量也随之增大。
科学和技术紧密相连，它们为人类的发展做出了巨大贡献。
把小船和泡沫塑料块往水中压，手能感受到水对小船和泡沫塑料块有一个向上的力，这个力我们称它为水的浮力。
上浮物体和下沉的物体在水中都受到浮力的作用，我们可以感受到浮力的存在，可以用测力计测出浮力的大小。
物体在水中都受到浮力的作用，物体浸人水中的体积越大，受到的浮力也越大。
当物体在水中受到的浮力大于重力时就上浮；当物体在水中受到的浮力小于重力）时就下沉；浮在水面的物体，浮力等于重力。
物体在水中的沉浮与构成它们的材料和液体的性质有关。
液体的性质可以改变物体的沉浮。
一定浓度的液体才能改变物体的沉浮，这样的液体有很多。
不同液体对物体的浮力作用大小不同。
比同体积的水重的物体，在水中下沉，比同体积的水轻的物体，在水中上浮。
比同体积的液体重的物体，在液体中下沉，比同体积的液体轻的物体，在液体中上浮。
有多种方法可以产生热。
加穿衣服会使人体感觉到热，但并不是衣服给人体增加了热量。
水受热以后体积会增大，而重量不变。
水受热时体积膨胀，受冷时体积缩小，我们把水的体积的这种变化叫做热胀冷缩。
许多液体受热以后体积会变大，受冷以后体积会缩小。
物体由冷变热或由热变冷的过程中会发生体积的变化，这可以通过我们的感官感觉到或通过一定的装置和实验被观察到。
气体受热以后体积会胀大，受冷以后体积会缩小。
常见的物体都是由微粒组成的，而微粒总在那里不断地运动着。物体的热胀冷缩和微粒运动有关。
许多固体和液体都有热胀冷缩的性质，气体也有热胀冷缩的性质。
有些固体和液体在一定条件下是热缩冷胀的，例如锑和铋这两种金属就是热缩冷胀的。
热是一种能量的形式，热能够从物体温度较高的一端向温度较低的一端传递，从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两者温度相同。
热传递主要通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。
通过直接接触，将热从一个物体传递给另一物体，或者从物体的一部分传递到另一部分的传热方法叫热传导。
像金属这样导热性能好的物体称为热的良导体；而像塑料、木头这样导热性能差的物体称为热的不良导体。
热的不良导体，可以减慢物体热量的散失。
在不同的情况下，我们对相同时间的主观感受会不一样，但时间是以不变的速度在延伸的。
借助自然界有规律运动的事物或现象，我们可以估计时间。
时间可以通过对太阳运动周期的观察和投射形成的影子来测量，一些有规律运动的装置也曾被用来计量时间。
阳光下物体影子的方向、长短会慢慢地发生变化。日晷与圭表是根据日影长度制成的计时器。
通过一定的装置，流水能够用来计时，因为滴漏能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流。
滴水计时有两种方法：一种是利用特殊容器记录水漏完的时间（泄水型）；另一种是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水接满（受水型）。
长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法，随着科学和技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确。
虽然像日晷、水钟以及燃油钟、沙漏等一些简易的时钟，已经可以让我们知道大概的时间，但是人们总希望有更精确的时钟。摆钟的出现大大提高了时钟的精确度。
同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的。根据单摆的等时性，人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。
摆的摆动快慢与摆绳的长度有关。同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。
摆的摆动快慢与摆长有关。
同一个摆，摆长越长，摆动越慢，摆长越短，摆动越快。
注意摆绳的长度不等于摆的长度，摆长是指支架到摆锤重心的距离。
机械摆钟是摆锤与齿轮 *** 纵器联合工作的。
昼夜交替现象有多种可能的解释。
昼夜现象与地球和太阳的相对圆周运动有关。
傅科摆摆动后，地面的刻度盘会与摆的摆动方向发生偏移，这可以证明地球在自转。傅科摆是历史上证明地球自转的关键性证据。
天体的东升西落是因地球自转而发生的现象。
不同地区所处的经度差决定了地区之间的时差。
人们以地球经线为标准，将地球分为24个时区。将通过英国伦敦格林尼治天文台的经线，定为0度经线。从0度经线向东180度属东经，向西180度属西经。经线每隔15度为一个时区，相邻两个时区的时间就相差1小时。
天空中星星围绕北极星顺时针旋转，北极星相对“不动”，是地球自转产生的现象。
从北极星在天空中的位置可推测出地轴是倾斜的。
恒星的周年视差证明地球确实在围绕太阳公转。其他的证据也可以证明这一点。
在围绕某一物体公转时，在公转轨道的不同位置会观察到远近不同的物体存在视觉位置差异。
四季的形成与地球的公转、地轴的倾斜有关。
极昼和极夜现象与地球公转、自转和地轴倾斜有关。
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