現代自然科學綜述現代自然科學綜述：指近一個世紀以來人類創建并迅速發展起來的眾多科學技術，從無限小的基本粒子（點粒子）到無限大的宇宙，從宏觀到微觀，從簡單的機械運動到復雜的系統演變，到處都是現代自然科學技術的萌生之地。現代自然科學思想自然科學在現代科學發展中，表現出的一些新特征：一直作為精密科學典范的物理學對整個自然科學產生了深刻影響；定量化、數字化研究方法在自然科學中得到普遍應用，甚至波及社會科學領域；熵變理論、統計思想方法的應用更為廣泛；交叉與邊緣學科中到處顯現著移植思想的身影；復雜系統的研究使整體和綜合思想得到充分發揮；基本粒子研究把人類對物質結構的認識從給一個層面不斷引向更深的新層次。整體和綜合思想概述化整為零：把一個復雜的系統分解成許多小的系統或單元，從而把問題大大的簡化。隔離法：把系統收到的外界干擾置之不理（忽略），從而使問題可以在遐想的理想情況下得到近似處理。整體和綜合思想：在分析的基礎上，通過學科的系統總括，把研究對象的各個組成部分或各種要素再組合成一個有機的整體，并從整體的教讀，去把握和揭示事物本質特性和發展變化的根本規律的一種科學思維方法。整體和綜合思想方法的應用科學綜合比科學思維更高深、更高級；綜合就是創造；綜合方法的運用必須和分析方法相結合；分析法和綜合法是對立統一，相輔相成的，不可分割和偏廢。層次結構思想層次結構概說自然界的物質系統結構具有一定的層次；自然現象和自然規律的探索，同樣需要分清層次；層次結構思想實際上是要求在研究問題時按照層次進行分析，不能把不同層次的問題混為一談。層次結構思想的應用從物質結構的層次而言，可以從大到小區劃分，也可以從小到大去劃分。然而人們利用層次結構思想方法認識物質世界的過程卻是從中間層次開始的。人類對生物世界的認識同樣是從中間層次開始的。綜上所述，層次結構思想在人類的認知過程中起著重要作用，在研究物質世界的特性和變化規律時，必須首先分清層次，對不同層次的問題只能在它所屬的層次中去尋找答案。移植思想（一）移植思想的內涵移植思想的應用：是指將某一學科領域的科學概念、科學原理、研究方法或技術應用于解決同一學科內其他分支學科或相近學科和技術領域中去，并發展成為其它分支或學科的理論和方法。因此，移植思想方法又稱為“轉域創造思維法”和“滲透法”。從思維方式而言，移植思想屬于側向思維方法，因此它通過橫向、縱向聯想和類比等，力求從表面上看來似乎是毫不相關的兩類事物、現象或領域之間發現它們之間的聯系。移植帶有顯著的創造性。移植需要對兩個或多個學科的研究成果有較深刻的領悟，并對其進行綜合研究，使認識達到一定的深度，才能移植，否則是難以移植成功的。移植思想的應用移植思想應用于技術領域，可以把某一領域的技術轉移到其他領域，用以研究和解決新領域中的新問題。將移植思想應用于科學領域，可以導致新科學中新領域的誕生。不僅有技術移植、理論的移植，研究方法也同樣可以移植。當今，科學技術的發展中，學科的交叉日見增多，學科間的滲透也越來越強，只有對多個學科的知識及研究動態有較多的了解和較深刻的領悟，才能真正運用移植思想，把其他學科的先進技術、先進理論成果移植到本學科中來，為本學科所用，從而取得更多的研究成果。他山之石可以攻玉，正體現了移植思想的真諦。現代自然科學研究方法科學實驗法人類的三大實踐活動：科學實驗、生產實踐和社會實踐科學實驗就是自然科學的源泉和檢測標準。科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法。科學實驗的種類科學實驗有兩種含義；一是指探索性實驗，即探索自然規律與創造發明或發現新東西的實驗，這類實驗往往是圍繞前人或他人從未做過或還未完成的研究工作所進行的實驗。二是指人們為了學習、掌握或教授他人已有科學技術知識所進行的實驗，如學校中安排的實驗課中的實驗等。從另一個角度，科學實驗可分為：定性試驗定量試驗驗證性試驗結構及成分分析實驗對照比較試驗相對比較試驗析因實驗判決性試驗科學實驗的意義和作用科學實驗在自然科學中的一般性作用科學實驗在自然科學中的特殊作用數學方法數學方法：它是科學抽象的一種思維方法，其根本特點在于撇開研究對象的其他一切特性，只抽取出各種量、量的變化及各種量之間的關系，也就是在符合客觀的前提下，使科學概念或原理符號化、公式化，利用數學語言（即數學工具）對符號進行邏輯推導、運算、驗算和量的分析，以形成對研究對象的數學解釋和預測，從而從量的方面解釋研究對象的規律性。運用數學方法的基本過程先將研究的原型抽象成理想化的物理模型，也就是轉化為科學概念；在此基礎上，對理想化的的物理模型進行數學科學抽象，使研究對象的有關科學概念采用符號形式的量化，達到初步建立起數學模型，即形成理想化了的數學方程式或具體的計算公式；對數學模型進行驗證，及將其略加修正后運用到原型中去，對其進行數學解釋，看其近似的程度如何：近似程度高，說明這是一個較好的數學模型；反之，則是一個較差的的數學模型，需要重新提煉數學模型。數學方法的特點高度的抽象性高度的清晰性嚴密的邏輯性充滿辯證特征具有廣泛的應用性隨機性（三）數學方法的種類1、自然事物和現象的分類第一類：必然性的自然事物和自然現象第二類：隨機的自然失誤和自然現象第三類：模糊的自然失誤和自然現象第四類：突變的自然失誤和自然現象數學方法的分類常量數學方法變量數學方法必然性數學方法隨機性數學方法突變的數學方法模糊性數學方法公式化方法（四）提煉數學模型的一般步驟第一步：根據研究對象的特點，確定研究對象屬于哪類自然事物或自然現象；第二步：確定幾個基本量和基本的科學概念，用以反映研究對象的狀態；第三步：抓住主要矛盾進行科學抽象；第四步：對簡化后的基本量進行標定，給出它們的科學內涵；第五步：按數學模型求出結果；第六步：驗證數學模型。數學方法在科學中的作用數學方法是現代可嚴重的主要研究方法之一數學方法為多門科研提供了簡明精確的定量分析和理論計算方法數學方法是為了多門科學研究提供邏輯推理、辯證思維和抽象思維的方法系統科學方法系統科學是關于系統及其演化規律的科學。它包括：一般系統論、控制論、信息論、系統工程、大系統理論、系統動力學、運籌學、博弈論、耗散結構理論、協同學、超循環理論、一般生命系統論、社會系統論、泛系分析、灰色系統理論等分支。系統科學有兩個基本特點：其一是它與工程技術、經濟建設、企業管理、環境科學等聯系密切，具有很強的應用性；其二是它的理論基礎不僅是系統論，而且還依賴于各有關的專門學科，與現代一些數學分支學科有密切的關系。系統科學方法的特點和原則系統科學方法的特點和原則整體化特點和原則綜合性特點和原則動態性特點和原則模型化特點和原則最優化原則常用的幾種系統科學方法簡介功能分析法功能分析法是通過分析系統與要素、結構、環境的關系來研究系統功能的系統科學方法，分為要素—功能分析和環境—功能分析等方法。黑箱方法所謂“黑箱”，亦成為黑盒子，它是指一個系統的內部結構因某些條件的限制還不大清楚們只能通過外部觀測和試驗去認識其功能和特性的物質系統。信息方法信息的特點和內涵信息的內涵概括起來有三種：①信息是負熵，即消除了不確定性；②信息是系統狀態的組織程序或有序程序的標志；③信息是物質和能量在空間和時間中分布的不均勻程度，是伴隨著宇宙中的一切過程發生的。信息的特點①信息的普遍性②信息的可錄存性③信息的擴張性④信息的可擴充性⑤信息的可轉折性。（二）信息論和信息方法信息論指研究信息傳傳遞和信息交換的規律的一門科學。信息論主要研究的內容是：信息的本質、計量、獲取、存儲、加工處理、交換和信息的傳播等信息作業的基本原理。信息論有三類，狹義信息論、廣義信息論和一般信息論。信息論方法（簡稱信息方法）：任何系統，都包括物質流、能量流和信息流。可以通過各種流的過程，對系統進行研究。信息方法是指從信息和信息論的觀點出發，抓住系統的信息流，而撇開它的物質流和能量流，把系統的過科學抽象為信息的過程來研究，這種方法稱為信息方法。信息方法中的反饋與反饋方法信息論中的反饋指“回輸”而言，所謂信息反饋，是控制論的重要概念之一，它是指控制系統將輸入的信息通過信息交換，轉化為輸出信息，并把輸出信息中的部分分量回到輸入端，以實現某種控制。反饋有正反饋和負反饋之分。信息反饋的目的是使信息變換過程受到某種控制。信息方法的作用和意義信息方法在多個領域得到廣泛應用，是科學研究中的重要方法之一。信息方法可以充分發揮人的主觀能動性。信息方法可以揭示出復雜系統的規律性。控制論方法控制、控制論和控制論方法控制是指在一個有組織的物質系統內，根據內部和外部條件的變化進行調整，以克服系統的不穩定性，這就如同在收音機中加入音量自動控制電路后，使得收音機的輸出音量相對穩定一些。控制論則是研究系統調節與控制的一般規律的科學理論系統。控制論方法，則是指研究各種物質系統中的控制過程的規律性和實現控制過程的一般方法。控制論方法的六大特點可調控物質系統的有組織性是實施控制論方法的必要條件。通過對系統實行有效的調控，可以保持系統的穩定，完成一定的程序，跟蹤和捕捉一定目標，選擇最佳功能和適應一定的環境變化，以達到控制目的。信息量和信息的選擇是控制的基礎。信息反饋是實現調控（調節控制）的重要機制，反饋方法是控制方法的重要組成部分。控制論方法是在研究被調控系統的運動狀態時，必須考察系統周圍環境對系統的影響。運用控制論方法的步驟運用控制泛發的四個組成部分分為控制器、被控系統、執行機構和測量裝置，它們共同構成控制系統。其中測量裝置用來測量被控制系統輸出中所蘊含的信息；控制器可根據側量裝置測得的信息和有關的目標值進行決策；執行機構可根據控制器所做出的決策，按一定的方式或規律對系統進行調整或改變被控制系統的運行狀態。（四）控制論方法在科研中的作用（1）它是現代科學方法研究中常用的方法之一，為我們研究生物、人體系統等目的性領域的規律提供了有效工具。（2）它為人們研究和解決系統問題提供了新的研究方法和手段，使人們把生物、人體系統的高級控制性功能賦予機器成為可能。（3）它是實現科學技術、生產經營管理現代化的有效手段。（4）他是為人工智能的研究和創造人工智能機械器提供了有效的方法。六、復雜性科學研究方法普利高津于1969年建立的耗散結構理論揭開了復雜性科學的序幕哈肯的協同學、艾根的超循環理論復雜性科學研究的主要對象是遠離平衡態的開放系統以及這種系統通過自發組合演化為有組織的狀態的可能性及演化規律。耗散結構理論耗散結構理論是由比利時化學家普利高津和他所領導的布魯塞爾學派經過長期的研究，與1969年提出的。兩類有序結構和自組織現象自然界中有兩類有序結構：一類是像晶體中出現的有序結構，他是在分子水平上定義的有序，并可在孤立的環境中和在平衡的條件下維持其有序，且不需要與外界環境交換能量和物質。另一類是有序結構是在非平衡條件下的開放系統中呈現的時空有序性，而且需要與外界環境進行物質和能量的交換才能維持。自組織現象是指一個系統內部有無需自動變為有序，即自動使其中大量分子按一定的規律運動的現象。從孤立到開放，從部分到整體隔離法和分解法都是西方文明發展中使用的重要思維方法。隔離法的關鍵是把研究對象從其環境中孤立出來，以便使問題大大簡化。分解法是化整為零的方法。熵流和非平衡定態在線性系統所處的狀態被稱為非平衡狀態。（二）協同學20世紀60年代正是大量自組織現象開始被揭示出來的時候，激光是一個典型范例。德國物理學家哈肯通過對激光產生機理的深入研究和綜合分析，于1970年首次引入了協同學的概念。他著的《協同學導論》標志了復雜性科學一個新的分支學科—協同學的創立。混沌理論混沌現象的研究是法國數學家、物理學家龐加萊在研究了受到引力相互作用的三個星體的軌道問題時開始的。混沌學是一門直接以復雜現象為研究對象的科學。（四）分形理論分形理論是復雜性科學的另一分支。它被應用于研究客觀物體的另一類復雜性，如物體粗糙、破碎或不規則的程度。自然幾何分形理論為人們討論自然界物體形狀的復雜性提供了一些嶄新的概念和語言，對某些問題的研究會使你感到驚奇和耳目一新。非整數維曼德布羅特提出了分數維概念。用它來定義客體的某些性質，如粗糙、破碎或不規則的程度。分數維的形態對于混沌運動的描述方面有非常重要的應用。現代基礎科學的若干重大理論或前沿領域現代科學發展中呈現的一些新的特征：一直作為精密科學典范的物理科學是最基本的科學，因而起著基礎作用，對整個科學系統產生了深刻的影響；在20世紀中葉，現代科學的學科重心開始轉向生命科學，正在導致新的科學革命；橫斷科學，如信息科學、材料科學、能源科學、空間科學、系統科學、認知科學等迅速形成，各門科學間的相互交叉、融合不斷加強，從而使得科學系統主要向綜合性、整體化方向發展。相對論相對論是關于物質運動與時間和空間關系的理論，與量子力學合稱現代物理學的兩大支柱。相對論的革命不僅大大推動了自然科學和技術的發展，而且在哲學上也具有非常重大的意義，成為辯證唯物主義時空觀的科學依據。相對論是由德國著名物理學家愛因斯坦創立的，分狹義相對論和廣義相對論兩大部分。相對論的孕育和誕生經典物理學的完善統一和思想禁錮危機牛頓奠定了力學基礎，牛頓運動定律和萬有引力定律深刻的揭示了自然界的運動規律，并通過精確的數學計算，驚人地預見了海王星、冥王星的軌道，并導致了他們的發現。法拉第嗲按定了電磁學的基礎。麥克斯韋對電磁學的進一步發展做出了重大貢獻。他的天才，不僅表現在他給出了已有實驗結果的數學表述—麥克斯韋方程組，而且體現了他理論思維方面的天才，即提出了電場變化也產生磁場的假設。赫茲用實驗證明了電磁波的存在，有力的證明了麥克斯韋的理論假設，并為電磁現象的應用開辟了廣闊的前景。絕對時空觀牛頓指出：“絕對的、真的和數學的時間，它的等速流動本身如此，并且以其本身就是這樣，與外界任何事物無關。它的另一名稱叫綿延。”“絕對空間，因其與外在的任何事物無關，所以其本質總是一樣的和不動的。”愛因斯坦的觀念性變革拋棄“絕對靜止和絕對運動”的觀點，即拋棄舊的時空觀，放棄以太假設，愛因斯坦這種頓悟，使他從時空觀變革的方向找到了一個突破口，從而建立了既適用于低速運動，也適用于高速運動的“新運動學”。狹義相對論1905年，愛因斯坦在否定了“以太”和“絕對時空觀”后，提出了兩條狹義相對論基本原理：①狹義相對論原理—一切彼此做勻速直線運動的參考系，對于描寫運動的一切規律來說都是等價的。②光速不變原理—在彼此相對做勻速直線運動的任一參考系中，所測得的光速都是相同的。原理一是“力學相對性原理”的推廣。原理二說明在所有慣性系中，光速與光源、光的接受者的運動狀態無關。愛因斯坦由其相對論原理導得質能關系E=mc2廣義相對論在狹義相對論中，自然定律在所有慣性系中都保持著不變的形式。然而這種理論中仍留有兩個疑難：①引力定律不能被納入狹義相對論的體系之中；②慣性系不是宇宙中真實存在。在1916年完善的建立了“廣義相對論”，并在他的《廣義相對論原理》一書中提出了著名的引力場方程，給出了對一切參考系都適用的原理。廣義相對論體系中的主要原理有以下三點：①等效原理。②引力場中的時空是思維的。③引力場中質點沿曲線運動。相對論的建立，深刻的揭示了時間、空間、物質和運動之間存在著密切聯系，及時了物質與能量之間的本質聯系，并為眾多實驗事實所證實。結論一般人不能理解的兩方面的原因：一方面是由于我們平常所直接感知的現象都是低速運動現象，因而都符合相對論的低速極限理論—經典力學理論。另一方面則是由于廣義相對論涉及的數學相當抽象和艱深，這種高度抽象的數學理論造成了一般人理解上的困難。量子理論1895年發現X射線，1896年發現放射性物質，1897年發現了比原子還小的電子，這三大發現揭開了量子力學的序幕。經典物理學的困難與量子論的誕生物理學天空的烏云微觀世界的規律性與宏觀世界的規律性是不同的，不能用同一模式加以描述。黑體輻射和光電效應1893年德國的維恩發現了一條重要的規律“物體發光，其中最強的波長與物體的溫度成反比。”用數學語言可表述為λmaxT=常數λMax是最強光的波長,T為絕對溫度。光電效應指的是，光照射金屬時，金屬中的電子可能會從金屬表面逸出而成為光電子的現象。原子光譜與德布羅意假設物理的不連續性和粒子的波粒二現象性都是微觀體系最顯著的特征。量子理論的誕生普朗克的能量子假說是量字力學的啟明星，并引入了一個“量子化”的新概念。愛因斯坦光量子假說與德布羅意物質波假說指出了實例粒子除了具有粒子性之外，還具有波動性這一與經典物理學理論相悖的特征。德國科學家海登堡在玻兒的原子結構量子化軌道模型遇到困難的時候，另辟蹊徑，提出了全新的解決放方法。澳大利亞物理學家薛定諤與海森堡同時建立起另一套等價的量子理論。狄拉克把量子體系的狀態抽象為一種函數矢量空間的態矢量，創造性的定義了右矢和左矢，這種右矢和左矢特稱為狄拉克符號。量子力學基本原理量子力學是研究有關量子現象的物理學理論體系。量子力學的規律不僅支配著微觀世界，也支配著宏觀世界。幾種主要的量子現象力學量取值的量子化現象在涉及微觀結構的研究中，微觀體系的穩定狀態中的束縛態能級為斷續譜，所謂斷續譜就是指體系的能量本征值是不連續的，即只能取一系列特定值。這種現象稱為能量的量子化。量子隧道效應量子隧道效應是微觀粒子所特有的一種效應。對于微觀粒子而言，即使粒子的能量不足夠大，甚至遠小于類似墻壁的勢壘（即越過阻擋層的能量），按經典理論，粒子無論如何都是無法穿過阻擋層的，這正如電子要穿過絕緣層而導電一樣。然而當阻擋層足夠薄（微觀尺寸）時，奇異的現象將發生，對粒子而言就如同阻擋層具有隧道一樣可供粒子穿過。實驗結果同樣證實了這種可能，這種現象便被稱為量子隧道效應。超導現象超導現象實際上是一種宏觀量子現象。某種材料在溫度降低到很低的某一溫度時，其電阻突然迅速地降為0，這種現象邊被稱為超導現象。自旋粒子自旋，電子在原子中的運動可以簡單地解釋為，電子既繞原子核公轉，又繞自身自轉，后者便稱為電子的自旋。量子力學的應用與發展量子力學建立于20世紀初，它揭示了微觀領域中物質的運動規律，可以毫不夸張地說，量子力學是所有試圖從微觀結構層次上了解物質的一切性質和現象所必須應用的理論基礎。相對論和量子理論的創立，給物理學帶來了暫新的局面，這便是被統稱為現代物理學的各種理論體系的產生和發展。由于量子力學在多領域中的應用也同時促進了量子力學向更深刻和更廣泛的方向發展。作為自然科學工作者都應該把量子力學作為一門必修課進行學習而作為社會科學工作者也應該對量子力學有所了解。粒子物理學粒子物理學是研究最深層次微觀物質的存在形式、性質、轉化和運動規律的學科。到20世紀末，普遍認為通常理解的物質是由夸克和輕子兩類基本粒子構成。分子生物學20世紀中期至今，以分子生物學的興起為主體的生物學革命是現代生物學革命的主旋律。分子生物學可以說是20世紀初興起的現代遺傳學的直接繼續和發展，而物理學和化學向生物學中的全面滲透無疑是分子生物學興起的直接條件。而美國遺傳學家艾弗里在事實上已經以DNA是基因的重要載體這一重大發為分子生物學的興起打下基礎。德爾布呂克等首創了同位素標記的實驗技術，用同位素硫和磷分別標記噬菌體的蛋白質外殼和其中的DNA分子，然后讓噬菌體感染大腸桿菌，發現蛋白質外殼留在大腸桿菌的菌體之外而只有DNA分子才能進入菌體之內進行繁殖，噬菌體的DNA分子不僅能進行自我復制而且帶有合成蛋白質外殼的全部信息。更為重要的是遺傳信息的物質載體DNA得到確證，分子生物學革命的火炬也就被正式點燃了。此后，研究DNA分子結構問題便成了分子遺傳學的一個中心課題。在這一中心課題上，美國遺傳學家沃森和英國晶體學家克里克最先取得突破性進展，他們在其他科學家對DNA結構已有初步認識的基礎上，于1953年提出了DNA雙螺旋結構模型的基本理論。遺傳密碼就是指DNA分子中的四種核苷酸以什么樣的排列組合方式來構成蛋白質分子中的20種氨基酸的編碼問題。伽莫夫通過對四種核苷酸與20種氨基酸的關系的分析，提出每種氨基酸的密碼都是四種核苷酸中某三種構成的三聯體，這一假說通常被稱為遺傳密碼的三聯體假說。倫貝格發現苯丙氨酸在核糖核酸上的密碼是UUU，在RNA分子中有一種堿基與DNA分子中不同以鳥嘧啶（U）取代了DNA分子中的胸腺嘧啶。遺傳密碼的破譯是自分子生物學誕生以來所取得的最重大的實驗成果，它具有十分重要的科學意義。首先，在分子生物學方面，它大大加深了人們對基因的理論認識，此前人們認為對基因本身就是決定遺傳的最小物質單元，遺傳密碼破譯之后人們才認識到基因是DNA大分子上的一段多核苷酸序列，基因的突變、重組及其表達功能都是核苷酸序列變化的結果。其次，在生物起源方面遺傳密碼的破譯進一步揭示了生命物質的統一性，從而為生命起源的研究提供了分子生物學基礎。第三，在生物化學方面，遺傳密碼的破譯使得蛋白質的起源和結構之謎終于被揭示出來。基因通過什么途徑來調節和控制遺傳？克里克提出遺傳中心法則的假說。后來可立刻又發展了這一假說，認為作為模板的RNA可能是中間受體。法國分子生物學家雅可布和莫諾證實了DNA與蛋白質之間的第一種中間受力體實為信使RNA。特明和巴爾蒂摩又發現從DNA到NDA的逆轉錄過程，從而使遺傳中心法則更加完善。在遺傳密碼破譯問題提出后不久，柯拉那即開始進行人工合成DNA的研究并與20世紀60年代相繼合稱了四種核苷酸的三聯體的64種可能的遺傳密碼。柯拉那等在合成了含有77個核苷酸酵母丙氨酸tRNA的基因之后有第一次成功合成了具有生物活性的基因—含有206個核苷酸的大腸桿菌酪氨酸tRNA基因。中國科學家在生物大分子人工合成領域也做出了令人矚目的工作。他們在20世紀60年代中期最先合成了一種具有生命活性的蛋白質，即含有51個氨基酸的牛胰島素。80年代初又成功地進行了酵母丙氨酸tRNA的人工合成。目前分子生物學已經滲透到生物學各個分支學科之中，DNA測序技術的發展所提供的大量的分子信息以及基于聚合酶鏈式反應（PCR）技術的各種DNA分子標記在各個領域都得到廣泛的應用。現代技術的前沿領域現代技術已經發展成為一個龐大的復雜系統，主要有三大基本技術：即物質變化技術、能量轉換技術和信息控制技術。物質、和能量和信息構成了世界的三大要素，由此考察技術活動則可以從紛繁復雜的技術類別中發現其主要脈絡。迄今尚無公認的技術分類標準，因而此處僅就一些與日常生產和生活及人類的未來密切相關的現代技術前沿領域加以論述。這些技術主要有：信息技術（包括電子技術、光電子技術和計算機技術）、材料技術、生物工程技術、能源技術、納米技術、環境工程技術、海洋技術、空間技術等。信息技術信息技術概論信息技術創始于20世紀40年代后期。N.維納指出：“信息既不是物質、又不是能量，信息就是信息”，即提出了“信息”是存在于客觀世界的第三要素的著名論斷。美國學者C.E.仙農創造了不同于先前所有物質單位體系的信息單位“比特”（Bit），從而第一次系統地給出了信息的定量描述，并用數學公式把信息傳遞過程中的物質、能量和信息之間的相互作用和依存關系統一起來。維納和仙農在物理性空間之外，又揭示出一個信息空間，這是人類認識史上一次重大的飛躍。在信息論中，信息的定義則為信源的不確定度。他的意思是如果某一信源只能產生一個消息，且始終不變，則說它發出的信息量等于零，實際上這便是從信息量的角度給信息的一種定義。“信息技術”是指獲取、傳遞、處理和利用信息的技術。如果從信息學的角度則可把信息技術分為信息獲取技術、信息傳遞技術、信息處理技術、信息利用技術和信息技術的支撐技術。信息獲取技術它是包括信息測量、感知、采集和存儲技術，特別是直接獲取自然信息的技術。信息傳遞技術它包括各種信息的發送、傳輸、接交、顯示、記錄技術，特別是“人-機”信息交換技術,這門技術的主體是通信技術。信息處理技術它包括各種信息的轉換、加工、放大、增值、濾波、提取和壓縮技術，特別是數字信息處理與知識信息處理技術。信息利用技術它包括利用信息進行控制、管理、指揮、決策等，特別是“人-機”協調的智能自動控制和管理技術。信息技術的支撐技術這是指實現信息技術所涉及的技術。由于信息的獲取、傳遞和利用及支撐技術都與計算機技術、電子技術、光電子技術等密切相關，下面我們將對這三種技術分別予以闡述。計算機技術計算機技術泛指計算機領域中所運用的技術，如計算機系統與網絡技術，軟、硬件技術等。由于計算機已被廣泛應用，這里僅做簡單論述。計算機的基本構成據算計有硬件和軟件兩大部分組成。硬件包括輸入、輸出系統、存儲系統、處理機子系統和通信子系統。軟件部分包括操作系統、數據庫管理系統、網絡軟件等各應用軟件。計算機的分類在計算機中存在著兩類信息流，即“指令流”和“數據流”。由此，計算機可分為：單指令流—單數據流SISD系統，個人用PC機就屬此類；單指令流—多數據流SIMD系統，此列計算機系統主要用于專門數據處理（如科學計算等）；多指令流—多數據流MIMD系統，這類MIMD最簡單的形式是主機—外圍機系統，復雜形式是計算機網絡系統。計算機硬件系統計算機硬件系統包括輸入設備、輸出設備、存儲器、處理機四大部分。計算機軟件技術計算機軟件技術是指計算機系統中的程序和有關的文件。它可以分為三類：系統軟件、支援軟件和應用軟件。光電技術光電技