第三讲20世纪以来的科技进步与我国的“创新型国家”建设

第三讲20世纪以来的科技进步与我国的“创新型国家”建设一、20世纪以来重要的科学发现一、物理学革命•发现阴极射线、放射性和电子。•发现原子的可变性（元素嬗变理论）和同位素，并预言了中子。•相对论和量子论的建立重构了新的力学和电磁学框架。•人工嬗变原子核打开了人类利用核能的“潘多拉魔盒”。•凝聚态物理学开辟了材料科学和分子结构研究的新时代。二、化学的进步•重建化学元素周期表的理论基础（原子序数等于原子的核电荷数）。•基于电子对的化学价键理论建立。50年代再发展出分子轨道理论。它们为人类认识化学反应和寻求化学新材料指明了方向。•在化学反应研究领域，针对反应平衡问题衍生出耗散结构理论，针对反应速度问题形成了化学动力学，并产生了“活化分子”的概念。•生物化学作为与无机化学和有机化学并列的第三个化学领域正式登上化学科学的历史舞台。三、生命科学的重大进步•荷兰的德·弗里斯，德国的科伦斯，奥地利的契马克，重新发现孟德尔遗传学定律。•摩尔根建立遗传的染色体学说。•40年代，建立“一个基因一个酶”的理论：基因决定酶的形成，酶控制生物化学反应，进而控制代谢过程。•华生和克里克发现脱氧核糖核酸的双螺旋结构。•分子生物学和细胞生物学建立。四、地学革命•历史：16世纪，首次发现大西洋两边海岸的可嵌合性。19世纪发现大西洋两岸陆地生物和古生物的亲缘关系具有高度的一致性。•对以上现象的尝试性解释：–陆桥假说：地球现在的面貌是古代的路桥下沉和断裂形成的。–地球冷缩假说：地球的面貌是原始灼热的地球冷缩形成的。–地球均衡假说：地球物质的不均衡形成了海洋和大陆。四、地学革命（续）•20年代，魏格纳建立大陆漂移学说。•60年代，勒·皮雄、摩根和麦肯齐建立地球板块学说。五、医学和医术的进步•20世纪人类生活方式的改变迫使医学必须发生重大改变。•“战争是外科之母”。大规模杀伤性武器（机关枪、迫击炮、地雷、手榴弹）的出现促进了外科的发展。其中，进步最大的领域是抗细菌感染（消炎）。•X射线诊断。•保罗·埃尔里希发明“埃尔里希魔弹”（药物有针对性地杀灭细菌），不但为抗感染指明了方向，而且成为一种影响深远的医学思想。五、医学和医术的进步•免疫疗法继续拓展。从狂犬病、炭疽杆菌、白喉、破伤风，扩大到伤寒、霍乱、结核病、小儿麻痹症、麻疹、乙型肝炎，等疾病。•1914年，爱尔兰医生约翰·尤里发明放射疗法。•1919年，邦庭发现胰岛素。•1932年，多马克发明白浪多息，属于药物学领域的第二颗医学魔弹。这颗魔弹开启了抗生素发明的新纪元。•1930年代，从煤焦油合成磺胺成功，导致了药物制造的深刻革命。•1928年，弗莱明发现青霉素。1941年，美国率先实现了青霉素的工业化生产，拯救了大量细菌感染患者的生命。•1946年，美国率先建立“从摇篮到坟墓”的健康保障制度。五、医学和医术的进步•1952年，首例心脏外科手术成功。•1956年，首例肾脏移植手术成功。•1981年，发现艾滋病。•据世界卫生组织统计，2004年各种原因的年死亡率为每10万人死亡916人。其中心血管疾病是第一杀手，占全部死亡率的29.34%,其次是感染性疾病和寄生虫病占23.04%，恶性肿瘤占12.64%,呼吸道疾病占6.95%,无意损伤死亡6.23%,有意损伤死亡2.84%。当今世界死亡率最高的职业二、20世纪以来最有影响的技术进步一）通讯技术•20年代开始，真空电子器件的发明与进步为广播、电视、雷达和微波接力通讯奠定了技术基础。•1965年，卫星通讯开始。随后出现遥感技术。•1976年，商用光纤通讯开始。1966年开始研究，2009年获诺贝尔奖（高锟）。•1921年，移动电话（车载无线电通讯）开始出现。1987年移动电话技术进入我国。现在，移动电话已经成为我们生活的重要组成部分。•1988年，数字通讯开始。•1993年，互联网开始。1994年图文终端技术开始。二）计算机技术•1944年，IBM公司制造出第一台自动程序控制计算机。•1946年，电子数值积分计算机在宾夕法尼亚大学诞生。•1951年，通用自动计算机问世。1950年，王安发明磁盘，为计算机技术进步扫清了一个最大障碍。•1968年，第一台微处理器问世。1970年代中期，个人电脑大量上市。•1954年，IBM公司发明机器公式翻译语言系统，即所谓FORTRAN语言，为计算机软件开发准备了技术基础。以后，又陆续出现了COBOL、BASIC和SNOBOL语言，逐步形成了一个软件产业。•李发明超文本协议技术，人类进入互联网时代。三）新型材料技术•生物材料：能够与生物系统共处的材料开发技术。它用于医学、化工工程和组织工程场合，如心脏瓣膜、补牙材料、骨板、骨胶凝剂、人工肌腱、乳房再造材料。•复合材料：两种或两种以上通过物理方法胶凝而成以补强原始材料的缺陷的材料，如胶合板、玻璃钢、汽车挡风玻璃、碳纤维复合材料、超级合金。三）新型材料技术•纳米材料。这个概念有两种含义：一是人工操纵原子获得的材料，如富勒烯和纳米碳管；另一个是加工精度达到纳米尺寸的材料，如纳米粉体材料，5纳米误差以下的机械加工水平。•聚合材料。它是从天然聚合物（如虫漆、琥珀、蚕丝、羊毛）延伸出来的。比较典型的人工聚合物有，合成橡胶、尼龙、PVC（聚氯乙烯）材料、合成树脂、塑料、PVB（聚乙烯醇缩丁醛）、酶解生物合成材料（如糖精、人工多肽、人工聚核苷酸）。Buckyball,“巴基球”，亦称“富勒烯”，是美国化学家斯莫雷通过碳原子的重新排列创造的第三种形式的碳结晶体。它标志着纳米材料科学的开始。传统钢材碳纳米管碳纳米管的质量不到传统钢材的六分之一，强度却高出传统钢材100倍。三、谈谈“创新型国家”建设问题“建设创新型国家”的提出•1995年，江泽民在全国科学技术大会上讲：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。如果自主创新能力上不去，一味靠技术引进，就永远难以摆脱技术落后的局面。一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界先进民族之林。”•胡锦涛于2006年1月9日在全国科技大会上宣布，中国将努力在未来的15年内，建成“创新型国家”。科技创新的现实要求•1、我国的经济增长靠固定资产投资拉动。据《中财网》2012年1月18日发表的来自国家统计局的数据，我国2011年全年实现GDP（含农业）471564亿元，完成工业企业固定资产投资（不含农业投资）301933亿元。如果加上劳动工资支出、物价上涨、廉价征地和环境污染治理等因素，我国的经济增长实际上还不够还银行利息。我国医药技术创新现状堪忧•我国拥有制药企业4000多家，2009年完成总产值10048亿元人民币，只相当于2.2个辉瑞公司。瑞士全国只有970万人口，一家诺华公司2006年的药品生产总值就是533.24亿美元。•1995年到2004年，全世界注册新药941个，其中属于全新分子实体的新药311个，其余为“仿制药”（“Me-too”）。到目前为止，我国只有两个药得到了国际社会的承认。一个是治疗急性早幼粒细胞白血病的三氧化二砷，另一个是最近获得拉斯克奖的青蒿素。我国医药技术创新现状堪忧•目前，我国制药企业能够向国际社会提供的产品只有医用原料、中间体、包装和医疗设备。•我国制药企业能够向国内消费者提供的产品，通常都是仿制药，非专利药，实验不严格的“新药”和“特药”，中外合作生产的洋品牌药，在境外（包括台湾和香港）声名狼藉的中西药互掺的“复方药”，以及从去年5月1日起严格禁止在欧盟成员国境内销售的中草药和中成药。•我国许多制药企业的生产理念还停留在“雷公炮制”的水平上，还不能执行严格的GMP生产标准。医药创新案例解剖：斯达舒的秘密•斯达舒是吉林省修正药业集团公司1998年上市的一个“品牌药”。但是，里边没有一样新东西。所有有效成分都来自用了五十年以上的“西药”。–氢氧化铝是常用的降酸药，具有良好的降酸作用。但急性胃痛、便血、黑粪、咳血、痛尿、肌无力、困倦患者，应当禁服。–维生素U，本不属于维生素系列，而是氨基酸的衍生物，具有对消化道溃疡的愈合作用。1949年开始用于消化道溃疡的辅助治疗。–颠茄酊是欧洲人用了上千年的解痉药。但青光眼患者应当禁服。“斯达舒”广告违背科学精神（续）•其次，用斯达舒缓解“胃痛、胃酸、胃胀”症状，不能治疗消化道溃疡，因为它不能杀灭导致消化道溃疡的幽门螺杆菌。杀灭幽门螺杆菌要用二联抗生素疗法。•第三，用斯达舒治疗与胃无关的“胃痛”是荒唐的，而且隐含了多种医疗风险。“斯达舒”广告违背科学精神（再续）•第四，斯达舒广告掩盖了有效成分的副作用和禁服对象。如氢氧化铝容易引起便秘，并对神经系统有损伤，还有前面已经列举的禁服范围，都没有在斯达舒的说明书中指出来。•第五，斯达舒是化学药的“西格玛求和”，长期服用这些化学药，容易导致过度治疗。•第六，斯达舒将不同化学药剂“西格玛求和”之后，药物代谢的动力学问题需要进行新的阐述。但修正药业并没有做这样的实验研究。因此，斯达舒可能蕴含着某些未知的安全隐患。违背科学精神的科技创新•以标新冒充创新。感冒药应该是最小的（可以忽略的）医药市场。但是，在中国却是最大的医药市场。市面上流行的感冒药种类已经超过了90个，它们都是以标新冒充创新的。•不道德的科技创新。如地沟油提取食用油，奶制品里边加三聚氰胺，瘦肉精喂猪，等等，都是不道德的科技创新。•虚假的科技创新。剽窃他人的甚至历史上的成果，将其改头换面变成自己的成果。要建设创新型国家，首先必须切实地在我国恢复或重建科学精神。没有这种精神的恢复和重建，所谓“创新型国家”建设，将不可避免地流于空谈，不是毫无意义，就是适得其反！