上篇 科学发展前沿 3
第一章 物质结构 3
第一节 物质的层次和演化 3
一、物质的层次 3
二、物质的起源和演化 4
第二节 物质的微观结构 6
一、现代物质科学对经典物理学的突破 6
二、物质的深层结构 7
三、层子模型 8
第三节 基本粒子 9
一、怎样感知粒子的存在 9
二、基本粒子 10
第四节 中微子 12
第五节 物质波干涉 12
第六节 反物质 13
一、反物质的由来 13
二、寻找和制造反物质 14
三、反物质的用途 14
四、自然界有“反物质”吗 15
第七节 暗物质 16
一、什么是暗物质 16
二、暗之星辰——暗星系 17
第二章 宇宙空间 21
第一节 宇宙起源 21
一、大爆炸宇宙学 21
二、“宇宙大爆炸”理论的新证据 28
三、宇宙的年龄 29
第二节 天体演变 30
第三节 类星体与黑洞、白洞 32
一、类星体 32
二、黑洞 33
三、白洞 34
第三章 地球科学 35
第一节 地球起源的几种假说 35
一、康德星云说 35
二、拉普拉斯星云说 35
三、霍伊尔-沙兹曼假说 35
四、戴文赛星云说 36
第二节 具有圈层构造的地球 36
第三节 板块构造学说 38
一、魏格纳的大陆漂移学说 38
二、海底扩张学说 39
三、板块构造学说 39
第四节 地壳运动与地质构造 41
第五节 冰盖与全球变化 42
第四章 大气与海洋 43
第一节 热带气旋 43
一、热带气旋的形成 43
二、热带气旋的划分标准 43
三、热带气旋的分布 44
四、热带气旋的影响 44
五、热带气旋对地球的意义 45
第二节 黑潮 45
一、黑潮概述 45
二、传送热能的海流 46
三、奇妙的蛇形大弯曲 47
四、黑潮对气候的影响 47
第三节 风暴潮 48
一、风暴潮概述 48
二、风暴潮的主要分布 48
三、风暴潮的预测与防范 49
第四节 厄尔尼诺与拉尼娜 50
一、厄尔尼诺与拉尼娜概述 50
二、厄尔尼诺的成因 50
三、厄尔尼诺的模型 52
四、拉尼娜的成因 52
五、厄尔尼诺和拉尼娜对气候的影响 53
六、厄尔尼诺与拉尼娜的预测 53
第五章 生命科学 55
第一节 生命起源学说 55
一、生命起源综述 55
二、生命起源新假说 56
三、生命是否起源于宇宙烟尘 57
第二节 对称性破缺 58
一、生命起源对称性破缺的含义 58
二、萨拉姆相变假说 59
三、手性起源学说 59
第三节 双螺旋DNA 60
第四节 基因组图谱 61
一、基因和人类基因组计划 61
二、人类基因组计划 62
三、人类基因组的研究方向 63
第五节 人类脑计划 64
一、揭示大脑的奥秘是新世纪人类面临的最大挑战 65
二、海量脑研究的数据呼唤新的学科 65
三、人类脑计划与神经信息学的缘起 66
第六节 遗传密码 67
一、基因与遗传密码 67
二、遗传学的三大基本定律 68
三、生命的中心法则 70
第六章 生态危机 71
第一节 臭氧层空洞 71
一、臭氧层空洞概述 71
二、臭氧层空洞形成的原因 71
三、臭氧层空洞的影响 73
四、国际保护臭氧层合作框架 77
第二节 放射线危害与电磁污染 78
一、放射线概述 78
二、放射线危害 78
三、放射线的防护 79
四、电磁污染 80
第三节 荒漠化 80
一、荒漠化概述 80
二、产生荒漠化的原因 81
三、中国是荒漠化危害最严重的国家之一 82
四、我国荒漠化的类型 83
五、我国荒漠化的治理 84
第四节 沙尘暴 85
一、沙尘暴概述 85
二、沙尘天气与分类 85
三、中国沙尘暴的6个特征 86
四、沙尘暴的作用 87
下篇 技术发展前沿 93
第七章 信息技术 93
第一节 微电子技术 93
一、芯片技术 93
二、光存储器 97
第二节 计算机技术 101
一、人工智能计算机 101
二、服务器 107
三、软件技术 111
四、多媒体技术 114
五、人机交互技术 117
第三节 通信技术及网络技术 120
一、光纤传输 120
二、光复用与光交换 124
三、蓝牙技术 129
第四节 机器人技术 132
一、机器人及其分类 132
二、机器人前沿 134
三、国外机器人领域的发展趋势 140
第五节 视频技术 141
一、视频制作与播出技术 141
二、流媒体技术 143
三、数字视频技术 144
第六节 遥感技术 145
一、农业遥感技术 145
二、环境遥感技术 147
三、防洪、减灾遥感技术 148
四、遥感考古技术 149
第八章 生物技术 151
第一节 细胞技术 151
一、细胞融合 151
二、干细胞 152
三、单克隆抗体技术 154
第二节 基因技术 156
一、克隆技术 156
二、转基因技术 158
三、PCR技术 160
四、癌基因与抑癌基因 162
五、DNA重组技术 165
第三节 酶技术 167
一、固定化酶技术 167
二、酶制剂 169
第四节 微生物技术（微生物工程） 171
一、重组微生物技术 172
二、微生物工程技术的其他应用 173
第五节 蛋白质工程 177
第六节 生物制品 178
一、生物制品的分类及其生产状况 179
二、生物制品行业的发展前景 181
第九章 医疗卫生技术 182
第一节 医学技术 182
一、病毒 182
二、抗病毒基因工程技术 183
三、影像医疗技术 185
四、治疗心血管病的技术 188
五、组织工程技术 189
六、冷医学技术 192
第二节 医药技术 194
一、二氧化碳超临界萃取技术 194
二、靶向给药系统制剂 196
三、缓释、控释制剂技术 201
四、透皮给药系统制剂 204
第十章 新能源 207
第一节 能源开发技术 207
一、石油的勘探方法 207
二、天然气的提取 208
三、真空中蕴含的零点能 209
四、能源用磁性材料的开发 211
五、可燃冰的开发 212
第二节 电池制造技术 214
一、高效燃料电池 214
二、环保电池 217
三、新型光伏电池 218
第三节 燃料制造技术 219
一、从石油植物中提取燃料 219
二、利用微生物制作高效氢燃料和规模储运 221
三、乙醇汽油 224
第四节 发电技术 225
一、受控热核聚变的发电 225
二、太阳能发电新产品 227
三、煤炭气化复合发电 229
四、风能和空气能发电 230
五、地热能的开发与利用 232
六、垃圾发电 235
七、生物质能发电 236
第十一章 农业新技术 240
第一节 转基因育种技术 240
一、转基因育种技术的现状及发展 240
二、转基因育种技术的种类 242
三、对转基因育种技术的评价 243
四、转基因育种技术在21世纪农业发展中的前景 244
第二节 DNA分子标记辅助技术 245
一、国内外DNA分子标记技术的现状 245
二、DNA分子标记技术的类型 246
三、在作物育种中的应用前景 248
第三节 原位杂交育种技术 250
一、原位杂交育种技术类型 250
二、在作物遗传育种中的现状及应用 251
三、原位杂交育种技术的应用前景 254
第四节 太空育种技术 255
一、国内外太空育种技术的现状及发展 255
二、太空育种技术原理及功能 256
第五节 作物化控技术 258
一、作物化控技术的现状及发展 258
二、作物化控物质——植物生长物质 259
三、作物化控技术的作用机理 260
四、作物化控技术在我国的应用前景 261
第十二章 新材料 263
第一节 纺织材料 263
一、21世纪的大型纤维PTT 263
二、高收缩纤维 264
三、抗菌防臭和保健纤维 265
四、抗静电及导电纤维 267
五、吸水吸湿纤维 269
六、蓄热保暖纤维 270
七、防紫外线纤维 272
八、绿色纺织品——索罗那 273
九、赛罗纺技术 274
第二节 超导材料 274
一、超导材料及分类 275
二、超导材料国内外进展 276
第三节 高分子复合材料 279
一、高分子医学 280
二、生物高分子材料 282
三、高分子液晶 284
四、工程塑料合金 286
五、航空航天特种高分子 287
六、高分子智能材料 288
七、高分子电池 289
八、高分子有机磁性材料 290
第四节 激光技术 292
一、国内外激光产业发展 292
二、激光加工技术 297
第五节 纳米科技 300
一、国内研究进展 301
二、纳米材料 302
三、21世纪的纳米技术 303
四、纳米陶瓷 305
五、纳米微电子技术 306
六、纳米磁性材料 307
七、有机（生化）纳米材料 308
八、纳米精细化工 310
九、纳米生物医药技术 311
十、纳米与分子组装 313
十一、纳米光学应用 314
第十三章 环保技术 317
第一节 空气净化技术 317
一、膜技术用于烟气处理 317
二、光催化空气净化技术 318
第二节 环保织物和涂料 319
一、健康织物 319
二、新型装饰涂料 320
第三节 化学污染处理新技术 322
一、清洁铸造——新型环保粘结剂 322
二、环保消防技术 323
三、环境微生物降解技术 324
第四节 污水处理新技术 325
一、溢油清理技术 325
二、用激光雷达监测海水污染 327
三、废水处理技术 328
第五节 垃圾再利用技术 330
一、用微生物处理垃圾 330
二、塑料降解技术 331
第六节 赤潮的防治与监测监视技术 333
一、赤潮防治技术 333
二、赤潮的监测监视技术 334
第十四章 海洋资源开发技术 335
第一节 海洋能源开发技术 335
一、海流能发电技术 335
二、海洋温差能和盐差能发电技术 336
三、其他海洋能源开发技术 337
第二节 海水综合利用技术 339
一、海水淡化技术 339
二、海水化学物质提取利用技术 342
三、利用海洋深层水技术 345
第三节 海洋矿产资源开发技术 346
一、海底石油和天然气开采技术 346
二、大洋多金属结核资源的开发技术 348
第四节 海水健康养殖技术 349
一、海洋水产生产农牧化技术 349
二、利用深层海水建设优良渔场技术 352
三、海带及其他经济藻类的养殖技术 353
四、贝类和甲壳类动物的养殖技术 353
第五节 海洋医药资源开发技术 356
一、从海洋生物中提取血液代用品技术 356
二、用甲壳素制造人造皮肤的技术 357
三、利用鲨鱼制造抗癌药物的技术 358
四、利用海洋生物制造治疗心脑血管疾病药物的技术 358
第六节 海洋保健品开发技术 359
一、杜氏盐藻资源开发技术 360
二、螺旋藻资源开发技术 360
第七节 海洋新材料开发技术 362
一、琼胶和褐藻胶开发技术 362
二、甲壳材料开发技术 364
第十五章 交通运输 365
第一节 公路运输 365
一、汽车 365
二、智能交通系统（ITS） 370
三、公路隧道及桥梁技术 373
第二节 铁路运输 377
一、火车 377
二、隧道工程技术 382
第三节 航海运输 384
一、轮船 384
二、船舶电气化 388
三、船舶自动识别系统 391
四、新世纪船舶技术的展望 392
第十六章 航空航天 394
第一节 航天飞机 394
一、航天飞机的构成与特点 394
二、国外航天飞机技术进展 394
三、中国载人航天器的探索——从“神舟1号”到“神舟5号” 396
四、航天飞机技术发展展望 397
第二节 国际空间站 399
一、载人太空实验室 399
二、前苏联、俄罗斯的和平号载人空间站 399
三、国际空间站 402
四、中国空间站技术的展望 403
第三节 GPS技术 404
一、GPS系统的组成及其定位原理 404
二、国外GPS技术的进展 405
三、GPS技术在中国的发展 406
第四节 地球资源卫星 406
一、国外地球资源卫星技术的发展 406
二、我国地球资源卫星技术的发展 407
三、地球资源卫星技术发展趋势 409
第五节 高超声速技术 410
一、国内外高超声速技术的发展现状 410
二、国内外高超声速技术研发计划 411
参考文献 414
后记 415