【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠微生物、動(dòng)物、植物細(xì)胞及其產(chǎn)生的活性物質(zhì)，作為某種化學(xué)反應(yīng)的執(zhí)行者，將原料加工成某種產(chǎn)品來(lái)為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)。 2。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，它也帶來(lái)了一些安全與倫理學(xué)方面的問(wèn)題： 帶來(lái)的安 全性問(wèn)題有：基因污染（污染傳統(tǒng)作物、污染自然界基因庫(kù)、影響自然界生態(tài)平衡）；轉(zhuǎn)基因食品可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)（如破壞生物基因，產(chǎn)生新的毒素）；基因治療疾病的不確定性（療效不顯著、未來(lái)如何尚未知）；生物的異種移植方面是否因器官移植產(chǎn)生跨物種感染；生物武器帶來(lái)的恐慌與危險(xiǎn)等。 生物技術(shù)也對(duì)人類的傳統(tǒng)倫理道德觀念帶來(lái)巨大的沖擊：人類基因組測(cè)序計(jì)劃的完成，未來(lái)克隆人的出現(xiàn)等，是否會(huì)造成基因歧視，個(gè)人基因信息的暴露產(chǎn)生的對(duì)公民隱私權(quán)的侵犯，長(zhǎng)壽導(dǎo)致人滿為患，認(rèn)為選擇生男生女造成人口性別比例失調(diào)，克隆技術(shù)帶來(lái)人的世代觀念和生育 模式的變化等等。 以上問(wèn)題的出現(xiàn)，顯然對(duì)人類的發(fā)展提出了巨大的挑戰(zhàn)。應(yīng)盡快建立一套生物技術(shù)研究的科研道德規(guī)范，明確專業(yè)人士的科研道德權(quán)利和責(zé)任，已成為當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)然，這些的問(wèn)題也不應(yīng)當(dāng)成為生物技術(shù)發(fā)展的障礙，只要對(duì)科研加以規(guī)范，通過(guò)適當(dāng)?shù)囊?guī)則、公約乃至法律來(lái)指導(dǎo)生物技術(shù)，就能健康的發(fā)展。 當(dāng)代新材料發(fā)展的方向是什么？為什么說(shuō)新材料是現(xiàn)代高新技術(shù)的支柱？ 答： 發(fā)展方向 （ 1）結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合。即新材料應(yīng)是結(jié)構(gòu)和功能上較為完美的結(jié)合。（ 2）智能型材料的開(kāi)發(fā)。所謂智能型是要求材料本身具有一定的模仿生命體系的作用 ，既具有敏感又有驅(qū)動(dòng)的雙重的功能。 （ 3）少污染或不污染環(huán)境。新材料在開(kāi)發(fā)和使用過(guò)程，甚至廢棄后，應(yīng)盡可能少地對(duì) 5 環(huán)境產(chǎn)生污染。（ 4）能再生。為了保護(hù)和充分利用地球上的自然資源，開(kāi)發(fā)可再生材料是首選。（ 5）節(jié)約能源。對(duì)制作過(guò)程能耗較少的，或者新材料本身能幫助節(jié)能的，或者有利于能源的開(kāi)發(fā)和利用的新材料優(yōu)先開(kāi)發(fā)。（ 6）長(zhǎng)壽命。新材料應(yīng)有較長(zhǎng)的壽命，在使用的過(guò)程中少維修或盡可能不維修。 材料是人們用來(lái)制造有油污平的各種物質(zhì)。是人類生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是社會(huì)生產(chǎn)力的重要因素。而新材料是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、 性能超群的一些材料?，F(xiàn)代高新技術(shù)是指對(duì)一國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防有重大意義的新興產(chǎn)業(yè)，主要包括能源、新材料、信息技術(shù)等。新材料是能源工業(yè)、信息技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提。也是其它新技術(shù)的直接載體和根本動(dòng)力。新材料的發(fā)展將促進(jìn)包括新材料產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展，同時(shí)還將帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的改造和產(chǎn)品的升級(jí)換代 ,新材料成為其他高新技術(shù)發(fā)展的支撐和先導(dǎo)，其研究水平和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志。在現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)生活中，諸多高新技術(shù)產(chǎn)品都是與新材料、新能源技術(shù)的發(fā)展密切相 關(guān)。 （舉例）在材料技術(shù)領(lǐng)域，高溫結(jié)構(gòu)材料、多功能材料、超導(dǎo)材料、激光材料、生物材料等高性能材料的開(kāi)發(fā)與利用已經(jīng)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。材料技術(shù)為航空、航天工業(yè)提供了強(qiáng)度更高、剛性更好、質(zhì)量更輕的新型材料；先進(jìn)陶瓷材料極大地?cái)U(kuò)展了它的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，從而使它成為末來(lái)工業(yè)重要的原材料。據(jù)專家估計(jì)，用陶瓷材料替代金屬材料制作發(fā)動(dòng)機(jī)部件，將使發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量減少 30％以上；電子信息材料的發(fā)展促進(jìn)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使信息產(chǎn)業(yè)成為許多國(guó)家的支住性產(chǎn)業(yè)；超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)了陶瓷無(wú)機(jī)材料的無(wú)電阻狀態(tài)，而超導(dǎo)技術(shù)的廣泛應(yīng)用使許多方面發(fā)生 著飛躍式的發(fā)展；激光和光導(dǎo)纖維材料技術(shù)的發(fā)展，正在把人類帶人光通信的時(shí)代；生物材料為人類提供了新的醫(yī)療手段，并且創(chuàng)造著人類健康新概念；而納米技術(shù)則通過(guò)對(duì)原有各類材料進(jìn)行納米級(jí)結(jié)構(gòu)單元的重組，極大地改進(jìn)了原有材料的性能與功能。 由此可見(jiàn)，新材料技術(shù)已經(jīng)成為推進(jìn)一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)升級(jí)，影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的重要因素，新材料的開(kāi)發(fā)與利用也正在成為一個(gè)國(guó)家重要的支柱性產(chǎn)業(yè)。 8．目前生物技術(shù)的應(yīng)用主要在哪幾個(gè)方面？試舉例。 伴隨著生命科學(xué)的新突破，現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等眾多領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng) 濟(jì)和社會(huì)效益。例如，在食品方面。食品生產(chǎn)是世界上最大的工業(yè)之一，食品生物技術(shù)包含的內(nèi)容很廣，如提高食品產(chǎn)量和質(zhì)量、開(kāi)拓食品種類等。 首先，生物技術(shù)被用來(lái)提高生產(chǎn)效率，從而提高食品產(chǎn)量。例如，現(xiàn)代發(fā)酵工程可以認(rèn)為是從傳統(tǒng)的釀造業(yè)脫胎而來(lái)，然而，現(xiàn)代發(fā)酵工程與傳統(tǒng)的釀造業(yè)已經(jīng)是不可同日而語(yǔ)的兩回事了。作為人們的重要調(diào)味品之一的醬油，世界上不少地方至今仍用傳統(tǒng)的釀造工藝進(jìn)行生產(chǎn)，但那可是一個(gè)很繁瑣、很費(fèi)時(shí)的過(guò)程，從發(fā)酵、曬醬、泡醬，直到取得成品醬油，需要半年到一年的時(shí)間。在 20 世紀(jì) 80 年代，日本的一家公司用現(xiàn)代的 發(fā)酵工程取而代之。他們的做法是將一種耐乳酸細(xì)菌和一種酵母菌一起固定在海藻酸鈣凝膠上，再裝入制造醬油的發(fā)酵罐。從原料到成品的周期還不滿 3 天！ 其次，生物技術(shù)可以提高食品質(zhì)量。例如，由于人體吸收過(guò)量的砂糖會(huì)增加脂肪的積累，引起肥胖、高血壓、糖尿病、心血管等疾病，因此許多甜味食品中使用高果糖漿來(lái)代替蔗糖。高果糖漿以淀粉為原料，生產(chǎn)過(guò)程中先后使用了 α－淀粉酶、糖化酶和異構(gòu)化酶，隨著固定化酶的研究和應(yīng)用的發(fā)展，從 1973 年起，便開(kāi)始采用固定化酶 (或含酶菌體 )生產(chǎn)高果糖漿。目前世界上每年淀粉糖的用量與日俱增，其中 70％ 是高果糖漿，而砂糖用量逐年下降?？梢哉f(shuō)高果糖漿的生產(chǎn)是食糖工業(yè)的一場(chǎng)革命，又是酶工程在工業(yè)生產(chǎn)中最成功、規(guī)模最大的應(yīng)用。 第三，生物技術(shù)還用于開(kāi)拓食品種類。例如，蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體組織的主要材料，每個(gè)人在一生中要吃下約 噸蛋白質(zhì)。然而，蛋白質(zhì)是地球上最為缺乏的食品，按全世界人口的實(shí)際需要計(jì)算，每年缺少蛋白質(zhì)的數(shù)量達(dá) 3000～ 4000 萬(wàn)噸。利用生物技術(shù)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白為解決這一問(wèn)題提供了一條可行之路。所謂單細(xì)胞蛋白，是指由單細(xì)胞的微生物生產(chǎn)出來(lái)的蛋白質(zhì)。微生物體內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)，按干重計(jì)算，酵母菌的蛋白質(zhì)含 量為 45%~55%，細(xì)菌的蛋白質(zhì)含量更是高達(dá) 60%~80%，而農(nóng)作物中含蛋白質(zhì)量最高的是大豆，它的蛋白質(zhì)含量也不過(guò)是 40%左右，另外，微生物的繁殖速度很快，因此，通過(guò)微生物獲取蛋白質(zhì)比種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)快得多。以發(fā)酵工程來(lái)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白是不太復(fù)雜的事，關(guān)鍵是選育出性能優(yōu)良的 酵母菌或細(xì)菌。這些微生物迅速繁殖，一天里要繁殖十幾代甚至幾十代。每一代新生的微生物又會(huì)拼命吞噬 “食物 ”，合成蛋白質(zhì)，并繁殖下一代 …… 當(dāng)然，這些過(guò)程都是在發(fā)酵罐里完成的。人們通過(guò)電腦嚴(yán)密地控制著發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵過(guò)程，不斷加入水和營(yíng)養(yǎng)物（甲醇、甲烷、纖維素 …… ），不時(shí)取出高濃度的發(fā)酵液，用快速干燥法制取成品 ——單細(xì)胞蛋白。 20 世紀(jì) 60 年代，英國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)。此后，日本、美國(guó)、法國(guó)、前蘇聯(lián)、德國(guó)相繼建立了生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工廠。目前，全世界單細(xì)胞蛋白的產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò) 3000 萬(wàn)噸，質(zhì)量也有了重大突破， 從主要用作飼料發(fā)展到走上人們的餐桌。 9．宇宙的未來(lái)是怎樣的？ 這一問(wèn)題是關(guān)于人類宇宙觀的問(wèn)題，至今尚無(wú)明確答案，人們只能按照大爆炸的模型，進(jìn)行推論，有三種可能：一種是宇宙膨脹將永遠(yuǎn)繼續(xù)下去。一種是膨脹停止而代之以收縮。第三種是振蕩宇宙，宇宙一直在反復(fù)地收縮然后又膨脹著。參考答案大家參照教材 P187 頁(yè)。 大爆炸宇宙論指出 150 億年之前的大爆炸是空間、時(shí)間、物質(zhì)與能量的起源，這一學(xué)說(shuō)是有關(guān)宇宙起源和演化的種種學(xué)說(shuō)中最有說(shuō)服力，觀測(cè)事實(shí)最為豐富，因而也最廣泛地為人們所采納。但我們的宇宙是否會(huì)永遠(yuǎn)膨脹下去？宇宙 今后的圖景和未來(lái)的命運(yùn)又是怎樣的呢？大爆炸宇宙論并沒(méi)有給出明確的答復(fù)。 按照大爆炸模型，宇宙在誕生后不斷膨脹，與此同時(shí)，物質(zhì)間的萬(wàn)有引力對(duì)膨脹過(guò)程進(jìn)行牽制。這里有兩種可能： 一種可能是宇宙膨脹將永遠(yuǎn)繼續(xù)下去。如果宇宙總質(zhì)量小于某一特定數(shù)值，則引力不足以阻止膨脹，宇宙就將一直膨脹下去。在這個(gè)系統(tǒng)里，引力雖不足以使膨脹停止，但會(huì)不斷地消耗著系統(tǒng)的能量，使宇宙緩慢地走向衰亡。宇宙越來(lái)越稀薄和寒冷，直至物質(zhì)本身最后衰亡，只剩下宇宙背景輻射。到非常遙遠(yuǎn)的將來(lái)，所有的恒星燃盡熄滅，茫茫黑暗中潛伏著一些黑洞、中子星等 天體。黑洞釋放出微弱的輻射，最終全都以熱和光的形式蒸發(fā)掉。足夠長(zhǎng)的時(shí)間之后，連質(zhì)子這樣穩(wěn)定的基本粒子也衰變、消亡了，宇宙最終變成一鍋稀得難以置信的湯，其中有光子、中微子，越來(lái)越少的電子和正電子。所有這些粒子都在緩慢地運(yùn)動(dòng)，彼此越來(lái)越遠(yuǎn)，不會(huì)再有任何基本物理過(guò)程出現(xiàn)，出現(xiàn)寒冷、黑暗、荒涼而又空虛的宇宙，它已經(jīng)走完了自己的歷程，達(dá)到了“熱寂”的狀態(tài)。 另一種可能是膨脹停止而代之以收縮。如果宇宙的總質(zhì)量大于某一特定數(shù)值，那么總有一天宇宙將在自身引力的作用下收縮，造成與大爆炸相反的“大坍塌”。收縮過(guò)程與大爆炸后 的膨脹是對(duì)稱的， 6 像一場(chǎng)倒放的電影。收縮的過(guò)程起初很緩慢，隨后越來(lái)越快。宇宙的體積開(kāi)始縮小，背景輻射溫度上升。漆黑寒冷的宇宙變成一個(gè)越來(lái)越熱的熔爐，行星、恒星也毀滅了，分布在如今浩瀚空間中的物質(zhì)被擠進(jìn)一個(gè)很小的體積內(nèi)，任何天體都在劫難逃。最后三分鐘來(lái)臨了，溫度變得如此之高，連原子核也被撕毀，宇宙又成了一鍋基本粒子湯。然而這種狀態(tài)也只能生存幾秒鐘的時(shí)間。隨后，質(zhì)子和中子也無(wú)法區(qū)分，擠成一堆等離子體。在最后的時(shí)刻實(shí)現(xiàn)“大緊縮”，宇宙逆轉(zhuǎn)回到出發(fā)點(diǎn)。引力成為占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的作用力，所有的物質(zhì)都因擠壓不復(fù)存在，一切有形的 東西，包括空間和時(shí)間本身，都被消滅，成為一切事物的末日。宇宙在大爆炸中誕生于無(wú)，此刻也歸于無(wú)。 宇宙是膨脹還是收縮這兩種可能主要取決于宇宙物質(zhì)的總量。根據(jù)目前的估算，宇宙物質(zhì)的總量只達(dá)到要使宇宙重新坍縮的臨界質(zhì)量的百分之十左右，因此如果僅僅依據(jù)觀測(cè)證據(jù)，則可預(yù)言宇宙會(huì)繼續(xù)無(wú)限地膨脹下去。但是可能還有其他種類的暗物質(zhì)未被我們探測(cè)到，可能最普通的基本粒子中微子也存在靜止質(zhì)量，只要其中任何一個(gè)問(wèn)題的答案是肯定的，那么總引力便足以阻止膨脹，宇宙最終可能會(huì)坍縮。 此外，宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題上無(wú)法解釋： 其一，大爆炸以前宇宙的圖景如何？大爆炸宇宙的理論不能外推到大爆炸之前，尚不能確切地解釋“在所存物質(zhì)和能量聚集在一點(diǎn)上”之前到底存在著什么東西，是什么引起了大爆炸。其二，如果宇宙最終重新坍縮回到原點(diǎn)，又會(huì)發(fā)生什么？有天文學(xué)家提出了宇宙“無(wú)始無(wú)終” 論：宇宙一直在反復(fù)地收縮然后又膨脹著。宇宙曾經(jīng)處于體積非常大、物質(zhì)密度非常小的狀態(tài)，它在萬(wàn)有引力作用下漸漸收縮、聚攏起來(lái)，直到所有的物質(zhì)統(tǒng)統(tǒng)撞到一起為止。這樣的宇宙被稱為收縮宇宙。然后，它突然爆炸了，結(jié)果形成我們今天觀測(cè)到的這個(gè)膨脹宇宙。今天的宇宙膨脹將被不斷起作用 的引力所抵消，最終引力迫使宇宙的膨脹完全停頓下來(lái)，進(jìn)而又轉(zhuǎn)為收縮。因此有可能宇宙并沒(méi)有什么開(kāi)端，它一直在反復(fù)地聚攏然后又分開(kāi)，分開(kāi)而后又聚攏，聚攏分開(kāi)永無(wú)止境。這樣的一幅圖景被稱為振蕩宇宙。 宇宙的過(guò)去和未來(lái)究竟是怎樣的？相信科學(xué)終將會(huì)作出令人信服的回答。 10．簡(jiǎn)述恒星的形成、演化和歸宿的全過(guò)程。 答案要有恒星的形成，包括第一階段、星云階段，第二階段原恒星階段；恒星的演化，恒星的 “青壯年時(shí)期 ”、 “更年期 ”、 “老年期 ”；恒星的歸宿，白矮星、中子星、黑洞。 在從星際彌漫物質(zhì)到恒星的演化鏈上，恒星 的形成是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。恒星的