公务员与MPA-第19部分

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　　　　七、纳米科学技术

　　　　所谓纳米科学，是人们研究纳米尺度……即100纳米至0。1纳米范围之内的物质所具有的特异现象和特异功能的科学，而纳米技术则是在此基础之上制造新材料、研究新工艺的方法和手段。纳米科学技术不是某一学科的延伸，也不是某一工艺革新的产物，而是基础理论学科与当代高新技术的结晶。它以物理、化学的微观研究理论为基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手段，是一个内容广阔的学科群。按照目前的研究领域，大致可以分为纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米制造、纳米光学等等。而其中的每一门又都是跨学科的边缘科学。

　　　　纳米材料，是指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米，在通常情况下，应不超过10纳米。大家都知道，原子的半径在10…10米这一量级，而1纳米等于10…9米，因此在纳米量级内，物质颗粒的尺度已经很接近原子的大小。这时候，量子效应就已经开始影响到物质的『性』能和结构。由纳米颗粒最后制成的材料与普通材料相比，在机械强度、磁、光、声、热等方面都有很大的不同。由于这些不同，我们便有可能制造出『性』能优良的各种特殊材料。

　　　　纳米材料是由众多尺度很小的微粒构成的，因此表面积大大增加，表面结构也发生较大的变化。纳米材料与宏观材料也有显著的区别。纳米材料的表面积大，表面活『性』强，在催化领域中前景良好，在火箭燃料中添加少量的镍粉便能成功地提高燃烧的效率。

　　　　纳米电子学是微电子技术向纵深发展的直接结果。现代集成电路的生产使用的是一种叫做平面处理的工艺过程。由于这种方法需要用可见光光波先在抹有光刻胶的基片上进行曝光，所以，这种方法的分辨率受到可见光踊长的限制。分辨率越高，集成器件的密度越大，集成电路的功能也就越强。

　　　　纳米电子学的主题有两个：一是开发具有纳米量级分辨率的工艺以取代现有集成电路生产工艺；二是研究纳米器件的运行规律，因为在纳米尺度上，经典电子器件运行的理论基础已不再适用，必须考虑量子效应的影响，建立新的理论，为新一代计算机的实现打下基础。

　　　　纳米生物学研究纳米尺度上的生命现象，并根据生物学的原理发展分子工程，包括纳米机器人和纳米信息处理系统。生物学在20世纪的发展趋势是在分子水平上了解生命现象，方法已经无法有效地对其进行精细结构分析和加工。一旦纳米传感器成为现实，这个难题就能迎刃而解。通过纳米传感器，甚至可以在不干扰活细胞正常生理过程的情况下，获取有关分子的动伏信息，深化人们对它的认识，从而解开众多生命之谜。

　　　　纳米科学技术的范围远远超出上述的三个领域，由于正在形成之中，一些新的学科很难叫出名字，有待于全面的发展定型之后才能作出决断。同时，又不断有新的发现和新的突破，将纳米科学技术的范围不断拓展。

　　　　八、医『药』与生化科学技术

　　　　1。医『药』科学技术

　　　　与传统『药』物不同，化学合成『药』物不是自然界本来就有的『药』物，而是经过人工设计，并通过工业化生产而生成的非天然『药』物。它起源于西欧，随着化学科学以及化学分析和化学合成技术的发展而产生并不断壮大，迄今虽然只有百余年历史，却已成为人类医疗保健『药』物中最重要的组成部分。

　　　　化学合成『药』物的创制，由于高新知识含量高、投资大、周期长、风险大，属于高技术范畴，受到知识产仅保护。现在，世界各主要国家都先后实行保护新化学实体的『药』品专利制度，这是一种全面的专利保护。在专利期内，无论采用什么技术路线或生产工艺进行仿制都是属于侵权行为，即使是在该专利基础上改进剂型、创制新剂型、复方制剂也是不允许的。

　　　　基因工程『药』品，是指利用基因工程技术制取的生物『药』品。所谓基因工程技术，则是指在分子生物学、生物化学和生物物理学基础上发展起来的科学领域。它可以通过工程设计方法，在分子水平上对生物遗传物质进行加工，定向地改变遗传物质的组成，把某种生物体携带的特定基因引入另一种生物体，使后者获得特有的生物特征。

　　　　基因工程『药』品虽然起步很晚，但却受到各国制『药』工业的巨大重视，这是由于该种『药』品为医『药』产业拓展出一片新天地。

　　　　首先，它提供了大规模制取人体内活『性』物质的技术。

　　　　其次，基因工程『药』品对一些诸如癌症、肝炎、艾滋病等顽症具有很好的疗效。

　　　　第三，基因工程『药』品因为是体内活『性』物质，是人体内蛋白质、多肽或者激素，一般来讲，毒副作用较小。

　　　　最后，这类产品与化学合成『药』品不同，一般不需要庞大的厂房，污染问题也易于解决，开发周期较短，虽然技术密集，投资强度大，可一旦开发成功，收益相当可观。

　　　　2。化学科学技术

　　　　当代化学在沿着定量化、系统化不断前进时，化学发展的目标已经不再局限于认识、利用现有的物质组成和『性』质，不再单纯地研究和发现自然界业已存在的反应过程，而是在深入理解化学反应的微观机制基础之上，用先进的技术手段设计新的物质构成，构造新的化学反应，使之更加符合和满足人们的需要。事实上，早在20世纪初人工合成塑料和橡胶的成功，表明人们已经沿着这个目标迈出了第一步。

　　　　（1）量子化学

　　　　量子化学的研究帮助人们认识化学反应的微观机理，它能计算分子的几何形状和电子构形，得出有关的分子『性』能，从理论上阐明化学反应的发生，并且能够对实验结果作出补充，预见可能出现的现象，走上分子设计之路。

　　　　量子化学的精确计算在小分子体系上所得的结果是令人乐观的，但对生物大分子体系还缺乏说服力，这也正是量子化学基础研究和应用研究的前沿课题。

　　　　（2）材料化学

　　　　从某种意义上说，材料化学就是材料科学，它决定着我们能够用什么样的材料搭建未来的理想世界。所以，材料化学不仅要研究新材料的合成，而且必须使材料的合成工业化，这对于整个社会的进步才是有意义的。

　　　　材料化学可以分为无机材料化学的高分子材料化学，当然，这只是一个大致的分类，二者的交叉是很明显的。

　　　　（3）生物化学

　　　　生物无机化学研究的前沿问题是各种微量元素在生物体内新陈代谢的作用，以及金属蛋白质的结构和功能关系。人们已经发现，人体内某些微量元素的缺乏与恶『性』疾病之间的联系，这为限制和治疗的这些疾病找到了可靠的理论依据。对金属蛋白质的研究表明，人体内约1/3的酶在它们本身的结构内含有金属离子或需要金属离子才具有活力，人体内的锌酶超过200种，它们控制着生物遗传物质的复制、转录与翻译。

　　　　（4）等离子体化学

　　　　等离子体化学气相淀相（pcvd）方法是目前使用较多的一种生产工艺。非晶硅太阳能电池的廉价大面积自动化生产就得益于这种方法。另外许多高温超导薄膜也是由这种方法制得的。

　　　　运用等离子体的特殊『性』质，能够改变加工材料的表面结构，改善棉、『毛』等天然纤维的加工『性』能，这方面已经在工业上得到广泛的应用。

　　　　3。生物科学技术

　　　　生物科学技术，是应用于有生命物质的科学技术。它所涵盖的内容非常广泛，其基础科学包括微生物学、生物化学、遗传学以及生化工程等。它的历史非常悠久，人类几千年来使用酿酒、制酱、育种等技术均属于生物科学技术。现代生物科学技术通常也被称为生物工程，是指〃利用生物有机体（从微生物直至高等动物）或其组成部分（含器官、组织、细胞等）发展新工艺或新产品的一种科学技术体系〃。

　　　　基因工程，或称dna（rna）重组，是指对不同生物的基因，根据人们的意愿，主要是在体外进行切割、拼接和重新组合，再转入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具有新的遗传特征的生物类型，或达到人们所期望的某种目标。

　　　　细胞是生物体的结构单位和功能单位。细胞工程就是利用细胞的全能『性』，采用组织与细胞培养技术对动、植物进行修饰，为人类提供优良品种、产品和保存珍贵物种。细胞工程主要包括体细胞融合，核移植，细胞器摄取和染『色』体片段的重组等。

　　　　酶是一种在生物体内具有新陈代谢催化剂作用的蛋白质。它们可特定地促成某个反应而它们本身却不参与反应，且具有反应效率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低和反应易控制等特点。酶工程就是利用酶催化的作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需要的产品。它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。

　　　　发酵工程一般是指利用微生物的特定『性』状，通过现代化工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。目前医用抗生素、农用抗生素等已有近200个品种，绝大部分发都是发酵的产品。除抗生素外，发酵工程产品还包括氨基酸、工业用酶等。我们日常生活中常见的味精、维生素b2等也是发酵工程的产品。

　　　　1997年全世界最为瞩目的科技事件无疑要数〃克隆羊多利〃的诞生所带来的震撼。

　　　　〃克隆〃为英文〃clone〃的音译，是由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系。空虚细胞系中每个细胞的基因彼此是相同的，亦称无『性』繁殖细胞系。

　　　　九、科学技术与可持续发展

　　　　科学技术是第一生产力，是人类推动文明进步的历史杠杆。可以这样说，如果没有科学技术，就根本不会有人类文明从古至今的发展。但科学技术一方面给人类带来福音，另一方面，人类在应用科学技术时也会给自己赖以生存的自然环境带来前所未有的影响和难以预料的危险。

　　　　近300年来，人类一直是利用粗放『性』的技术手段，通过对不可再生资源的高消耗来追求经济数量增长的，对环境问题采取了〃先污染后治理〃的态度。

　　　　〃可持续发展〃的核心是基础广泛的经济发展，人类不断进步和稳定的人口，良好的生态环境基础以及高效和节省自然资源的技术进步等各方面的协调发展。可持续发展要求在满足当代人需要的同时不损害后代人满足其自身需要的能力，一个国家或地区的发展不应影响其它国家或地区的发展。这表明人类已经开始超越时间和空间来考虑和处理环境与发展问题。

　　　　一个可持续发展的社会应该有两个基本前提：一是人类的自然观、财富观、消费观、发展观发生了根本『性』变化；二是科学技术有了极高的发展，并且人类能够更加自觉地按照保护环境和人类共同利益的原则应用科学技术。

　　　　科学可以帮助人类更好地理解人类活动与环境之间的关系。可持续发展需要对地球的承载能力、对人类活动的恢复能力、支持生命的能力，以及自然系统破坏的原因，土地、海洋和大气的能量流动之间的内在联系等，进行科学的研究。这就要求综合运用各门科学知识和必要的监测和分析技术。可持续发展要求人类更好地把这种知识运用于制定发展与环境管理的政策。

　　　　科学技术作为人类推动历史进步的杠杆，不但是我们了解自然的窗口、开发自然的工具，也是我们保护自然的金钥匙。我们应该充分发挥科学技术，在利用自然资源和保护环境方面的关键『性』作用。科学技术并不能保证我们走可持续发展的道路，但当我们选择了可持续发展的道路之后，只有依靠科学技术的引导，才能将人类文明继续推向前进。

　　　　

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