科技史話與科技創新馮守華中國教育學會化學教學專業委員會第十五屆學術年會暨第十二屆實驗教學創新研討會2015年10月28日，廈門科技史就是文明史農耕文明工業文明信息文明文明就是解放農耕文明–種子，耕種，水利，釀造，鑄造-生活的解放-工業文明-馬達，電力，核能，化工，計算機-人力的解放-信息文明-信息，網絡，量子，生物，高技術-思想的解放-科技的時代性與持續性天體-黑洞核裂聚變生命密碼衛星導航認知時代——原理時代——技術時代未來是更深層次的認知-原理-技術研究科技發展與未來技術

自然認知時代：公元前-1500年

揭示原理時代：1500年-2000年

技術應用時代：2000年-未來

未來技術：信息技術，生物技術，量子技術未知技術：暗物質暗能量技術，反物質技術，…宇宙起源-奇點大爆炸宇宙是由大約138.2億年前，發生的一次大爆炸形成的。3分鐘以后，98％的目前存在的或將會存在的物質都產生了。

太陽系和星系不膨脹，空間本身也不膨脹，是星系在飛速彼此遠離。遠星系光譜線紅移的規律-多普勒效應：河外星系紅移量與星系離人們的距離成正比。太陽系1929年：哈勃常數：Vf=H0xD,H0=67.15公里/秒.百萬秒差距1秒差距=3.26光年；1光年=光在真空中一年時間內傳播的距離，約九兆四千六百億公里。138億年宇宙加速膨脹2011年諾貝爾物理學獎索爾?佩爾穆特（SaulPerlmutter），布萊恩?施密特（BrianSchmidt），亞當?里斯（AdamRiess）由于具有引力效應，得知暗物質的存在。整個宇宙中常規物質大約僅占到5%左右，暗物質則占了宇宙組成的大約25%。宇宙中剩余的大部分空缺由暗能量填充70%，目前這是一個巨大的謎團。尋找暗物質與暗能量某種放射物質半衰變成其它元素的時間總是確定的。這種穩定而可靠的衰變速度可以用做一種時鐘。只要計算出一種物質現在有多少放射量，在以多快的速度衰變，就可以推算出它的年齡。地球的年齡大約在45.4億年。地球形成與放射性核素中國科學家張衡創造渾天儀（公元78年－139年）祖沖之計算出圓周率（公元426年-500年）李時珍創建了中醫藥學科（公元1518年-1593年）中國學者屠呦呦獲2015年度諾貝爾醫學獎宏觀世界運動規律-牛頓力學1684年，有人問若太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比，行星運行的曲線會是什么樣。牛頓說會是一個橢圓。萬有引力：任何兩個物體的引力與每個物體的質量成正比，以兩者之間距離的平方反比來變化。F=Gmm*/r2

《自然哲學的數學原理》：物體朝著推力的方向運動；它始終做直線運動，直到某種別的力起了作用，使它慢下來或改變它的方向；每個作用都有相等的反作用，以及宇宙里的每個物體都吸引每個別的物體。麥克斯韋電磁方程Maxwell1865年建立的一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關系的偏微分方程。電荷如何產生電場的高斯定律、磁單極子不存在的高斯磁定律、電流和時變電場產生磁場的麥克斯韋-安培定律、時變磁場產生電場的法拉第感應定律。微觀世界運動規律-量子力學薛定諤方程：質子是原子極其微小的組成部分，質子小到什么程度？像字母"i"上的點這樣大小的一滴墨水，就可以擁有約5000億個質子，要比組成1.5萬年的秒數還多。原子的大小：1毫米的千萬分之一。E=h?h=6.626176x10-34Js量子化，幾率，波粒二象，測不準。氫原子20世紀初由普朗克、玻爾、海森堡、薛定諤、泡利、德布羅意、玻恩、費米、狄拉克、愛因斯坦、康普頓等人創立。量子糾纏－量子通訊

同時生成的一對微觀粒子，無論它們相距多遠，總是相互聯系的。量子元件-原子尺度晶體管由三種價態金屬構成了最小尺度的二極管。eg1t2g3egot2g3eg0t2g2built-infieldAtomicScalep-nJunctionS.Feng,etal.,J.Mater.Sci.(2008)43:2131-2137.SKL-ISPC-JLUHydrothermal&SolidStateGroup質量與能量：愛因斯坦質能方程

質量和能量是等價的。它們是同一東西的兩種形式：能量是獲釋的質量；質量是等待獲釋的能量。由于c2（光速的平方）是個大得不得了的數字，這個等式意味著，每個物體里都包含著極大的能量。真空中的光速是一個常數（c）299,792,458米/秒。

理論解釋了放射作用是怎么發生的：一塊鈾怎么源源不斷地釋放出強輻射能量，而又不像冰塊那樣融化，只要把質量極其有效地轉變為能量，解釋了恒星為什么可以燃燒幾十億年而又不把燃料用盡。物質構成：門捷列夫元素周期表周期表是人類發明的最優美、最系統的圖表?；瘜W的黃金時代化學始終是核心，創新和實用學科?；瘜W與生命科學結合將揭示生命的秘密?；瘜W與材料科學結合將創造更加巧妙的新材料。“化學+”體現化學的核心和輻射價值。1964年，英國物理學家彼得·希格斯（）提出一種粒子場的存在，預言一種能吸引其他粒子進而產生質量的玻色子的存在。2012年7月4日，當歐洲核研究組織宣布發現這種“上帝粒子”。已發現標準方程預言的62個基本粒子。希格斯粒子-賦予粒子質量的玻色子2013年物理學諾貝爾獎物態：波色-愛因斯坦凝聚Bose-EinsteinCondensationInsomematerials,youmayfindasecondgapthatexcludespartoftheelectrons--it'scalledapseudogap,becauseit'snotacompletegap.STMARPESBi2201(Bi2Sr2-xLaxCuO6+d)超導-費米子玻色化生命起源-大誕生畫家米開朗基羅的作品《上帝創造亞當》在某個時刻，有一小囊化學物質躁動一下，于是就有了生命。它吸收營養，輕輕搏動幾下，經歷了暫短的存在。經過進化，它一分為二，產生了后代。生命水熱化學－由甲醛到多肽SKL-ISPC-JLUHydrothermal&SolidStateGroupS.Feng,etal.,J.Mater.Sci.(2008)43:2418-2425.生命密碼-人類基因組譜圖基因組譜圖有結構，有編碼，但沒有“操作手冊”。蛋白質組-Proteome一種基因組所表達的全套蛋白質，即包括一種細胞乃至一種生物所表達的全部蛋白質。本質上指的是在大規模水平上研究蛋白質的特征，包括蛋白質的表達水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得蛋白質水平上的關于疾病發生，細胞代謝等過程的整體而全面的認識。干細胞研究LatestNews,WebDate:April25,2013

PuttingStemCellsInTheirPlaceRegenerativeMedicine:Polymercoatingcouldhelpstemcellstargetinflamedbloodvesselstoregrowhealthytissue健康生活與藥物開發C&EN,Volume91Issue16|pp.14-15，IssueDate:April22,2013CoverStories:DrugCandidatesAZD5423,ForChronicObstructivePulmonaryDisease分子馬達-MolecularMotor分子馬達靠很小的增值來工作，轉入蛋白質構象的改變從而能進行有引導的運動，它需要一條引導馬達裝配的運動軌道進行有規則的運動來通過一段距離。認知科學-CognitiveScience盜夢空間LeonardoDiCaprio混沌與分形科學Chaos&FractalSciences有多少科學家試圖用數學或某種數理方程描述世界，認為這個世界可控。事實上我們生活在一個不可控的世界里，這種不可控就是存在一種沒有規律的科學和自然，這就是自組織現象。

我們目前知道自組織多少？Science&Nature把它列頭號研究對象。信息時代特征：網絡與大數據世界就在你的手中維系生態和環境是如此重要

C&EN,Volume91Issue13|p.13|NewsofTheWeek：IssueDate:April1,2013PesticidesShownToDamageBeeBrainsRegulation:LatestresearchaddsfueltoalawsuitcallingforEPAtobanneonicotinoidinsecticides二氧化碳轉化為燃氣甲烷FeSizeImpact:<100nm,finalreducedproduct,methaneSKL-ISPC-JLUHydrothermal&SolidStateGroupS.Feng,etal.,ACSSustainableChem.Eng.2013,1(3),313-315.Hypoxylonandsimilarfungiarecommonintropicalandsemitropicalplantsandthevolatileorganiccompoundstheyproducemaybeuseableasfuelsorfueladditives.2013.EndophyticFungi

生物質科技Oxygenatoms(red)onapairofphosphorylgroupsintheinteriorofatetrahedralcavityofanewMOFbindUO22+(goldandred),strippinguraniumfromwater.海洋科技Theworld’soceansholdnearly1,000timesmoreuraniumthanallknownland-basedsources.Thetotal,anestimated4billionmetrictons,couldsupplythenuclearpowerindustry’sfuelneedsforcenturies,eveniftheindustrygrowsrapidly.C&EN,Volume91Issue16|p.8|NewsofTheWeek，IssueDate:April22,2013

SoakingUpUraniumNanotechnology:Porousframeworkcompoundmayworktoextractthedissolvedmetalfromseawater有效利用太陽能盜夢空間Acustomized3-Dprintercancreatepatternedmaterials(bottom)bystickingtogetherdifferenttypesoflipid-coated,dye-filledwaterdroplets.MaterialsScience:Patterneddropletstructuresmightonedayhelpgrowartificialtissue3D打印技術商業化圖案化液滴結構人工組織

國際上通常采用R&D活動的規模和強度指標反映一國的科技實力和核心競爭力。一國的R&D水平體現著一國的政治經濟實力，一個企業的R&D水平，體現著一個企業的競爭力。科技企業研發中心

科技就是