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。
“电”一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引出来的。自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。它的每项重大发现都引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。随着科学技术的发展，某些带有专门知识的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子学、电工学等。电学又可称为电磁学，是物理学中颇具重要意义的基础学科。
电学的基本内容
电学研究的内容主要包括静电、静磁、电磁场、电路、电磁效应和电磁测量。
静电学是研究静止电荷产生电场及电场对电荷作用规律的学科。电荷只有两种，称为正电和负电。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷遵从电荷守恒定律。电荷可以从一个物体转移到另一个物体，任何物理过程中电荷的代数和保持不变。所谓带电，不过是正负电荷的分离或转移；所谓电荷消失，不过是正负电荷的中和。
静止电荷之间相互作用力符合库仑定律：在真空中两个静止点电荷之间作用力的大小与它们的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们之间的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
电荷之间相互作用力是通过电荷产生的电场相互作用的。电荷产生的电场用电场强度(简称场强)来描述。空间某一点的电场强度用正的单位试探电荷在该点所受的电场力来定义，电场强度遵从场强叠加原理。
通常的物质，按其导电性能的不同可分两种情况：导体和绝缘体。导体体内存在可运动的自由电荷；绝缘体又称为电介质，体内只有束缚电荷。
在电场的作用下，导体内的自由电荷将产生移动。当导体的成分和温度均匀时，达到静电平衡的条件是导体内部的电场强度处处等于零。根据这一条件，可导出导体静电平衡的若干性质。
静磁学是研究电流稳恒时产生磁场以及磁场对电流作用力的学科。
电荷的定向流动形成电流。电流之间存在磁的相互作用，这种磁相互作用是通过磁场传递的，即电流在其周围的空间产生磁场，磁场对放置其中的电流施以作用力。电流产生的磁场用磁感应强度描述。
麦克斯韦方程组描述了电磁场普遍遵从的规律。它同物质的介质方程、洛仑兹力公式以及电荷守恒定律结合起来，原则上可以解决各种宏观电动力学问题。
根据麦克斯韦方程组导出的一个重要结果是存在电磁波，变化的电磁场以电磁波的形式传播，电磁波在真空中的传播速度等于光速。这也说明光也是电磁波的一种。
电路 包括直流电路和交流电路的研究，是电学的组成部分。直流电路研究电流稳恒条件下的电路定律和性质；交流电路研究电流周期性变化条件下的电路定律和性质。
直流电路由导体(或导线)连结而成，导体有一定的电阻。稳恒条件下电流不随时间变化，电场亦不随时间变化。
根据稳恒时电场的性质、导电基本规律和电动势概念，可导出直流电路的各个实用定律：欧姆定律、基尔霍夫电路定律，以及一些解决复杂电路的有效而简便的定理：等效电源定理、叠加定理、倒易定理、对偶定理等，这些实用定律和定理构成电路计算的理论基础。
存在电磁感应和位移电流，存在电磁波。
电磁效应 物质中的电效应是电学与其他物理学科(甚至非物理的学科)之间联系的纽带。物质中的电效应种类繁多，有许多已成为或正逐渐发展为专门的研究领域。比如：
电致伸缩、压电效应(机械压力在电介质晶体上产生的电性和电极性)和逆压电效应、塞贝克效应、珀耳帖效应(两种不同金属或半导体接头处，当电流沿某个方向通过时放出热量，而电流反向时则吸收热量)、汤姆孙效应(一金属导体或半导体中维持温度梯度，当电流沿某方向通过时放出热量，而电流反向时则吸收热量)、热敏电阻(半导体材料中电阻随温度灵敏变化)、光敏电阻(半导体材料中电阻随光照灵敏变化)、光生伏打效应(半导体材料因光照产生电位差)，等等。
对于各种电效应的研究有助于了解物质的结构以及物质中发生的基本过程，此外在技术上，它们也是实现能量转换和非电量电测法的基础。
电磁测量也是电学的组成部分。测量技术的发展与学科的理论发展有着密切的联系，理论的发展推动了测量技术的改进；测量技术的改善在新的基础上验证理论，并促成新理论的发现。
电磁测量包括所有电磁学量的测量，以及有关的其他量(交流电的频率、相角等)的测量。利用电磁学原理已经设计制作出各种专用仪表(安培计，伏特计、欧姆计、磁场计等)和测量电路，它们可满足对各种电磁学量的测量。
电磁测量的另一个重要的方面是非电量(长度、速度、形变、力、温度、光强、成分等)的电测量。它的主要原理是利用电磁量与非电量相互联系的某种效应，将非电量的测量转换为电磁量的测量。由于电测量有一系列优点：准确度高、量程宽、惯量小、 *** 作简便，并可远距离遥测和实现测量技术自动化，非电量的电测量正在不断发展。
其它电学分支学科
磁学、电学、电动力学
其它物理学分支学科
物理学概览、力学、热学、光学、声学、电磁学、核物理学、固体物理学
电学发展史
1．公元前的琥珀和磁石
希腊七贤中有一位名叫泰勒斯的哲学家。公元前600年前后，泰勒斯看到当明的希腊人通过摩擦琥珀吸引羽毛，用磁钱矿石吸引铁片的现象，曾对其原因进行过一番思考。据说他的解释是：“万物皆有灵。磁吸铁，故磁有灵。”这里所说的“磁”就是磁铁矿石。
希腊人把琥珀叫做“elektron”（与英文“电”同音）。他们从波罗的海沿岸进口琥珀，用来制作手镯和首饰。当时的宝石商们也知道摩擦琥珀能吸引羽毛，不过他们认为那是神灵或者魔力的作用。
在东方，中国人民早在公元前2500年前后就已经具有天然的磁石知识。据《吕氏春秋》一书记载，中国在公元前1000年前后就已经有的指南针，他们在古代就已经用磁针来辨别方向了。
2．磁，静电
通常所说的摩擦起电，在公元前人们只知道它是一种现象。很长时间里，关于这一种现象的认识并没有进展。
而罗盘则在13世经就已经在航海中得到了应用。那时的罗盘是把加工成针形的磁铁矿石放在秸秆里，使之能浮在水面上。到了14世纪初，又制成了用绳子把磁针吊起来的航海罗盘。
这种罗盘在1492年哥伦布发现美洲新大陆以及1519年麦哲伦发现环绕地球一周的航线时发挥了重要的作用。
（1）磁，静电与吉尔伯特
英国人吉尔伯特是伊丽莎白女王的御医，他在当医生的同时，也对磁进行了研究。他总结了多年来关于磁的实验结果，于1600年出了一本取名为《论磁学》的书。书中指出地球本身就是一块大磁石，并且阐述了罗盘的磁倾角问题。
吉尔伯特还研究了摩擦琥珀吸引羽毛的现象，指出这种现象不仅存在于琥珀上，而且存在于硫磺，毛皮，陶瓷，火漆，纸，丝绸，金属，橡胶等是摩擦起电物质系列。把这个系列中的两种物质相互摩擦，系列中排在前面的物质将带正电，排在后面的物质将带负电。
那时候，主要的研究方法就是思考，而他主张真正的研究应该以实验为基础，他提出这种主张并付诸实践，在这点上，可以说吉尔伯特是近代科学研究方法的开创者。
（2）雷和静电
在公元前的中国，打雷被认为是神的行为。说是有五位司雷电的神仙，其长者称为雷祖，雷祖之下是雷公和电母。打雷就是雷公在天上敲大鼓，闪电就是电母用两面镜子把光射向下界。
到了亚里斯多德时代就已经比较科学了。认为雷的发生是由于大地上的水蒸气上升，形成雷雨云，雷雨云遇到冷空气凝缩而变成雷雨，同时伴随出现强光。
认为雷是静电而产生的是英国人沃尔，那是1708年的事。1748年，富兰克林基于同样的认识设计了避雷针。
能不能用什么办法把这种静电收集起来？这个问题很多科学家都考虑过。1746年，莱顿大学教授缪森布鲁克发明了一种存贮静电的瓶子，这就是后来很有名的“莱顿瓶”。
缪森布鲁克本来想像往瓶子里装水那样把电装进瓶子里，他首先在瓶子里灌上水，然后用一根金属丝把摩擦玻璃棒能到水里。就在他的手接触到瓶子和棒的一瞬间，他被重重地“电击”了一下。据说他曾这样说过：“就算是国王命令，我也不想再做这种可怕的实验了”。
富兰克林联想到往莱顿瓶里蓄电的事，于1752年6月做了一个把风筝放到雷雨云里去的实验。其结果，发现了雷雨云有时带正电有时带负电的现象。这个风筝实验很有名，许多科学家都很感兴趣，也跟着做。1753年7月，俄罗斯科学家利赫曼在实验中不幸遭电击身亡。
通过用各种金属进行实验，意大利帕维亚大学教授伏打证明了锌，铅，锡，铁，铜，银，金，石墨是个金属电压系列，当这个系列中的两种金属相互接触时，系列中排在前面的金属带正电，排在后面的金属带负电。他把铜和锌做为两个电极置于稀硫酸中，从而发明了伏打电池。电压的单位“伏特”就是以他的名字命名的。
19世纪初，正是法国大革命后进入拿破仑时代。拿破仑从意大利归来，在1801年把伏打召到巴黎，让他做电实验，伏打也因此获得了拿破仑授予的金质奖章和莱吉诺-多诺尔勋章。
（3）伏打电池的利用与电磁学的发展
伏打电池发明之后，各国利用这种电池进行了各种各样的实验和研究。德国进行了电解水的研究，英国化学家戴维把2000个伏打电池连在一起，进行了电弧放电实验。戴维的实验是在正负电极上安装木炭，通过调整电极间距离使之产生放电而发出强光，这就是电用于照明的开始。
1820年，丹麦哥本哈根大学教授奥斯特在一篇论文中公布了他的一个发现：在与伏打电池连接了的导线旁边放一个磁针，磁针马上就发生偏转。
俄罗斯的西林格读了这篇论文，他把线圈和磁针组合在一起，发明了电报机（1831年），这可说是电报的开始。
其后，法国的安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律（1820年），法拉第发现了划时代的电磁感应现象（1831年），电磁学得到了飞速发展。
另一方面，关于电路的研究也在发展。欧姆发现了关于电阻的欧姆定律（1826年），基尔霍夫发现了关于电路网络的定律（1849年），从而确立了电工学。
3．有线通信的历史
有人说科学技术是由于军事方面的需要而发展起来的，这种说法有一定的历史事实根据。
英国害怕拿破仑进攻，曾用桁架式通信机向自己的部队进报法国军队的动向。瑞典，德国，俄罗斯等国家也以军事为目的，架设了由这类通信机组成的通信网，据说都曾投入了庞大的预算。
将这种通信机改造成电通信方式的构想大概就是有线通信的开始。
（2）莫尔斯电报机
1837年，莫尔斯电报机在美国研制成功，发明人就是以莫尔斯电码而闻名的莫尔斯。莫尔斯电码是一种以点，划来编码的信号。
莫尔斯本来是想当一名画家，他为此在伦敦留学。1815年，他在回美国的船上听了波士顿大学教授杰克逊关于电报的一席谈话，萌发了莫尔斯电码和电报机的构想。为了铺设电报线，莫尔斯成立了电磁-电报公司，并于1846年在纽约-波士顿，费城-匹兹堡，多伦多-布法罗-纽约之间开通了电报业务。
莫尔斯的事业获得了极大成功，于是就在美国各地创办电报公司，电报业务逐渐扩大起来。
1846年，莫尔斯电报机装上了音响收报机，使用也更加方便。
（3）电话和交换机
1876年2月14日，美国的两位发明家贝尔和格雷分别递交了电话机专利的申请，贝尔的申请书比格雷的申请书早两个小时到达，因而贝尔得到了专利权。
1878年，贝尔成立了电话公司，制造电话机，全力发展电话事业。
从发展电话业务开始，交换机就担负着重要的任务。1877年前后的交换机称为传票式交换机，话务员收到通话请求，很把传票交给另一位话务员。
其后，经过反复改进，开发出了框图式交换机，进而又开发出了自动交换方式（1879年）。
1891年，史端乔式自动交换机研制成功。至此，自动交换的愿望就算实现了。之后研究仍在继续，又经过了几个阶段才达到现在的电子交换机。
（4）海底通信电缆
陆上通信网日渐完备，人们开始考虑在海底敷设通信电缆来实现跨海国家之间的通信。1840年前后，惠斯通就已经考虑到了海底电缆的问题。
海底电缆有很多问题需要解决，电缆的机械强度，绝缘及敷设方法都陆上电缆不同。
1845年，英吉利海峡海底电报公司成立，开始了从英国到加拿大并跨过多佛尔海峡到达法国的海底电缆敷设工程。
海底电缆敷设中碰到了电缆断裂等大难题，但敷设诲底电缆是时代的要求，各国都为此投稿了力量。
1851年，最早的加来-多佛尔海底电缆敷设完毕，成功地实现了通信。以此为契机，欧洲周边和美洲东部周边也敷设了许多电缆。
现在，世界上的大海里遍布着电缆，供通信使用。
4．无线通信的历史
世界上任何一个地区的信息都能显示在电视机上，这种方便是电波带给我们的。
最早的电波实验是德国的赫兹在1888年进行的。通过实验，赫兹弄清了电波和光一样，具有直线传播，反射和折射现象。
频率的单位赫兹就是来自他的名字。
（1）马可尼的无线电装置
在杂志上读到过赫兹实验文章的意大利人马可尼，在1895年研制出了最早的无线电装置，利用这一装置在相隔大约3公里远的距离之间进行了莫尔斯电码通信实验。他想到了要把无线通信企业化，就成立了一个无线电报与信号公司。
尽管马可尼在无线通信领域获得了诸多成功，但由于与海底电缆公司的利益相冲突，他想在纽芬兰设立无线电报局的事遭到了反对，马可尼的反对者还不在少数。
（2）无线电话
如果传送的不是莫尔斯信号而是人的语言，那就需要有运载有信号的载波。载波必须是高频波。
1906年，美国通用电气（GE）公司的亚历山德森制成了80KHZ的高频信号发生装置，首次成功地进行了无线电话的实验。
用无线电话传送语音，并且要收听它，这就需要有用于发送的高频信号发生装置和用于接收的检波器。费森登设计了一种多差式接收装置，并于1913年试验成功。
达德尔设计出了以包鲁森电弧发送器为发送装置，以电解检波器为接收装置的受话器方式。在当时，由于都是采用火花振荡器，所以噪声很大，实验阶段可说是成功了，但离实用化还很远。
要想使产生的电波稳定，接收到的噪声小，还得等待电子管的出现。
（3）二极管和三极管
1903年，爱迪生发现从电灯泡的热丝上飞溅出来的电子把灯泡的一部分都熏黑了，这种现象被称为爱迪生效应。
1904年，弗莱明从爱迪生效应得到启发，造出二极管，用它来进行检波。
1907年，美国的D。福雷斯特在二极管的阳极和阴极之间又加了一个叫做栅极的电极，发明了三极管。
这种三极管既可以用于放大信号电压，也可以配以适当的反馈电路产生稳定的高频信号，可说是一个划时代的电路元件。
三极管经过进一步的改进，能够产生短波，超短波等高频信号。此外，三极管具有能控制电子流的功能，随后出现的阴极射线管和示波器与此有密切的关系。
5．电池的历史
1790年，伽伐尼根据解剖青蛙实验提出了“动物电”，以此为开端，伏打发现了两种金属接触就有电产生的规律，可以说这就是电池的起源。
1799年，伏打在铜和锌之间夹入一层浸透盐水的纸，再把它们一层一层地迭起来，制成了“伏打电堆”。“电堆”的意思就是指把许多单个电池单元高高地堆在一起。
（1） 一次电池
一次电池放完电后不能再用的电池称为一次电池。伏打对伏电电堆做了改进，制成了伏打电池。
1836年，英国人丹尼尔在陶瓷桶里放入阳极和氧化剂，制成了丹尼尔电池。与伏打电池相比，丹尼尔电池能长时间提供电流。
1868年，法国的勒克朗谢公布了勒克朗谢电池，1885年（明治18年）日本的尾井先藏发明了尾井乾电池。尾井乾电池是一种把电解液吸附在海绵里的特殊电池，具有搬运方便的特点。
1917年，法国的费里发明了空气电池，1940年，美国的鲁宾发明了水银电池。
（2）二次电池
放完电还可以充电再用的电池称为二次电池。1859年，法国的普朗泰发明了能够反复充电使用的铅蓄电池，其结构是稀硫酸中装有铅电极，这是最早的二次电池。现在，汽车里使用的就是这种类型的电池。
1897年（明治30年），日本的岛津源藏开发出了具有10A*H容量的铅蓄电池，并把他本人名字GENZO SIMAZU的字头GS作为商品名称，取名为GS电池投放市场。
1899年，瑞典的容纳制成了容纳电池，1905年爱迪生制成了爱迪生电池。这些电池的电解液都用的是氢氧化钾，后来就被称为碱性电池。
1948年，美国的纽曼发明了镍镉电池。这是一种能充电的乾电池，是具有划时代意义的电池。
（3）燃料电池
1939年，英国人格罗夫发现氧和氢的反应中有电能产生，并由实验证明了燃料电池的可能性。也就是说，电解水的时候消耗了电能而生成了氧和氢，反过来，从外部给阳极一侧送入氧，给阴极一侧送入氢，就能够产生电能和水。
格罗夫当时只是做了实验，并未实用化。1958年，剑桥大学（英国）制成了5KW的燃料电池。
1965年，美国GE公司成功地开发出了燃料电池，这个电池就安装在1965年的载人飞船双子星5号上，用于供给宇航员饮用水的飞船电能。1969年登上月球的阿波罗11号飞船上的电源也使用了燃料电池作为飞船内电源。
（4）太阳能电池
1873年，德国人西门子发明了用硒和铂丝制成的光电池。现在照相机曝光表上所用的就是这种硒光电池。
1945年，美国的夏品发明了硅太阳能电池，这是一种当太阳光或灯光照到其PN结上时能产生电能的元件，广泛用于人造卫星，太阳能汽车，钟表，台式计算器等。提高这种元件转换效率的研究与开发工作仍在进行中。
6．照明的历史
18世纪60年代由英国兴起的产业革命使工厂进入了连续加工，批量生产的时代，夜间照明成了重要问题。
前面已经讲过，英国人戴维1815年曾做过用2000个伏打电池产生电弧的有名实验。
（1）白炽灯泡
1860年，英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装入玻璃泡里，发明了碳丝灯泡。
然而，由于当时的真空技术不高，点灯时间不能过长，时间一长，灯丝就会在灯泡里氧化而烧掉。
斯旺所想到的白炽灯泡的原理是现在的白织灯的起源。随着灯丝研究和真空技术的进步，白炽灯最终达到了实用化。从这点不说，斯旺的发明是一项大发明。
1865年，施普伦格尔为研究真空现象而开发出水银真空泵。斯旺知道这件事后，就在1878年把玻壳内的真空度提高，又在灯丝上下了一番功夫。他先把棉线用硫酸处理，然后再碳化，最后，他公布了斯旺灯泡。斯旺的白炽灯泡曾在巴黎万国博览会上展出。
1879年，美国的爱迪生成功地把白炽灯泡的寿命延长到了40小时以上。1880年，爱迪生发现竹子是做白炽灯灯丝的优良材料，就把日本，中国，印度的竹子收集起来反复进行实验。
爱迪生把部下穆尔派到日本，在京都的八幡寻找优质竹子，若乾年后，用八幡竹子制造出了灯丝。为了制造这种竹灯丝的灯泡，1882年他在伦敦和纽约成立了爱迪生电灯公司。
在日本，1886年（明治19年）东京电灯公司成立，明治22年起，一般的家庭开始用上了白治灯泡。
1910年，美国的库利厅用钨丝做灯丝，发明了钨丝灯泡。
1913年，美国的兰米尔在玻壳里充入气体以防止灯丝蒸发，发明了充气钨丝灯泡。
1925年，日本的不破橘三发明了内壁磨砂灯泡。
1932年，日本的三浦顺一发明了双螺旋钨丝灯泡。
正是由于上述的不断探索，今天我们才能享受白炽灯照明的日常生活，想起来真是漫漫长路啊。
（2）放电灯
1902年，美国的休伊兹特在玻壳内装入水银蒸气，发明了弧光放电汞灯。由于这种汞灯在汞蒸气的气压较低时发出了紫外线较多，所以常作为杀菌灯使用。而当水银气压较高时，可发出很强的可见光。
现在广泛用于广场照明和道路照明的高压汞灯所发出的光是一种混合光，混合光包括水银电弧放电的光和紫外线照到涂敷在玻壳内壁的荧光材料上所发出的光。
1932年，荷兰菲利浦公司开发出了波长为590nm单色的钠灯，这种灯广泛用于公路的隧道照明。
1938年，美国的英曼发明了现在广泛使用的荧光灯。这种灯通过用水银电弧放电发出的紫外线照射涂敷在灯管内壁的不同荧光粉而发出不同颜色的光。通常，白色荧光灯用得最多。
7．电力设备的历史
可以说，1820年奥斯特所发现的电磁作用就是电动机的起源。
而1831年法拉第所发现的电磁感应就是发电机的变压器的起源。
（1）发电机
1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。
1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。
1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了3。2KW的输出功率。
1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机。
美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于爱迪生坚持只搞直流方式，因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。
1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。
1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送到了皮茨菲尔德。
（2）电动机
1834年，俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的直流电动机。1838年，这种电动机开动了一艘船，电动机电源用了320个电池。此外，美国的文波特和英国的戴比德逊也造出了直流电动机（1836年），用作印刷机的动力设备。由于这些电动机都以电池作为电源，所以未能广泛普及。
1887年，前面所讲过的特斯拉两相电动机作为实用化感应电动机的发展计划开始启动。1897年，西屋公司制成了感应电动机，设立专业公司致力于电动机的普及。
（3）变压器
发电端在向外输送交流电的时候，要先把交流电压升高，到了用电端，又得把送来的交流电压降低。因此，变压器是必不可少的。
1831年，法拉第发现磁可以感应生成电，这就是变压器诞生的基础。
1882年，英国的吉布斯获得了“照明与动力用配电方式”专利，其内容就是将变压器用于配电，当时所用的变压器是磁路开放式变压器。
西屋引进了吉布斯的变压器，经过研究，于1885年开发出了实用的变压器。
此外，在此前一年的1884年，英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器。
8．电子电路元器件的历史
当代，是包括计算机在内的电子学繁荣昌盛的时代，其背景与电子电路元器件由电子管-晶体管=集成电路的不断发展有着密切的关系。
（1）电子管
电子管是沿着二极管-三极管-四极管-五极管的顺序发明出来的。
二极管：前面曾经讲过，爱迪生发现了电灯泡灯丝发射电子的“爱迪生效应”。1904年，英国人弗莱明受到“爱迪生效应”的启发，发明了二极管。
三极管：1907年，美国的福雷斯特发明了三极管。当时，真空技术尚不成熟，三极管的制造水平也不高。但在反复改进的过程中，人们懂得了三极管具有放大作用，终于拉开了电子学的帷幕。
振荡器也从上面所讲过的马可尼火花装置发展为三极管振荡器。三极管有三个电极，阳极，阴极和设置在二者之间的控制栅极，这个控制栅极是用来控制阴极所发射的电子流的。
五极管：1927年，德国的约布斯特在阳极与帘栅极之间又加了一个电极，发明了五极管。新加的电极被称为抑制栅。加入这个电极的原因是：在四极管中，电子流撞到阳极上时阳极会产生二次电子发射，抑制栅就是为抑制这种二次电子发射而设置的。
此外，1934年美国的汤绿森通过对电子管进行小型化改进，发明了适用于超短波的橡实管。
管壳不用玻璃而采用金属的ST管发明于1937年，经小型化后的MT管发明于1939年。
自己找要的吧！
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。
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