論，對(duì)半導(dǎo)體物理、凝聚態(tài)物理、粒子物理、低溫超導(dǎo)物理、量子化學(xué)以及分子生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展都具有重要的理論意義。量子力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展標(biāo)志著人類認(rèn)識(shí)自然實(shí)現(xiàn)了從宏觀世界向微觀世界的重大飛躍。
1905年，愛(ài)因斯坦提出了光量子說(shuō)。
1924年，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意證明了物質(zhì)具有波粒二象性。
1925年，德國(guó)物理學(xué)家海森伯和玻爾，建立了量子理論第-個(gè)數(shù)學(xué)描述——矩陣力學(xué)。1926年，奧地利科學(xué)家提出了描述物質(zhì)波連續(xù)時(shí)空演化的偏微分方程——薛定諤方程，給出了量子論的另-個(gè)數(shù)學(xué)描述——波動(dòng)力學(xué)。后來(lái)，物理學(xué)家將矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)統(tǒng)-起來(lái)，統(tǒng)稱量子力學(xué)。
三、生命科學(xué)
(一)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)
1.細(xì)胞
細(xì)胞是-切生命體的基本單位，植物和動(dòng)物的發(fā)育過(guò)程就是新細(xì)胞形成的過(guò)程。細(xì)胞內(nèi)部有細(xì)胞核，外部是細(xì)胞質(zhì)和最外層的細(xì)胞膜。細(xì)胞質(zhì)主要由蛋白質(zhì)和核糖核酸(RNA)構(gòu)成，細(xì)胞核中最重要的物質(zhì)是脫氧核糖核酸(DNA)。
2.蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)是-類極為復(fù)雜的含氮化合物，它是構(gòu)成生物體的主要成分，是構(gòu)成細(xì)胞的基本物質(zhì)材料，占生物體干物質(zhì)重的50%。所有的蛋白質(zhì)都含有碳、氫、氧、氮四種元素。組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，它具有生物功能的多樣復(fù)雜性，因而是重要的生命物質(zhì)，在生命活動(dòng)中起著重要作用。
3.核酸
核酸同生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、遺傳和變異有著密切的關(guān)系。核酸的基本單位是核苷酸，每個(gè)核苷酸分子由戊糖、磷酸和含氮堿基組成。組成核苷酸的戊糖有兩種：核糖和脫氧核糖。組成核酸的含氮堿基有尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、腺嘌呤(A)、鳥(niǎo)嘌呤(G)。由核糖和A、G、C、U四種堿基及磷酸組成的核酸稱為核糖核酸(RNA);由脫氧核糖與A、G、C、T四種堿基和磷酸組成的核酸稱為脫氧核糖核酸(DNA)。
在DNA分子結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)規(guī)律為：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，反之亦然。4.新陳代謝
只要生命存在，生物體就要和外部環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，這就是新陳代謝。這個(gè)過(guò)程包括從外部攝取養(yǎng)料，轉(zhuǎn)換成自身的物質(zhì)，并儲(chǔ)存能量，同時(shí)也要將自身的-些物質(zhì)分解，向外排出物質(zhì)和釋放能量。如綠色植物借光合作用以水、二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽等無(wú)機(jī)物制造有機(jī)物，并放出氧：非綠色植物可分解現(xiàn)成的有機(jī)物，釋放出二氧化碳和水。
(二)基因的概念
基因是DNA中的最小遺傳功能單位�；蛟贒NA分子中是以特定順序排列的、含有幾百到幾千個(gè)核苷酸的特定區(qū)段，是傳遞指揮DNA復(fù)制命令和控制性狀遺傳指令的作用因子。也稱遺傳因子。
(三)生命的遺傳和變異
生物最為引人注目的特征，就是能夠通過(guò)繁殖將本物種的性狀特征傳遞下去，產(chǎn)生與親代相似的子代，即遺傳現(xiàn)象。遺傳過(guò)程實(shí)質(zhì)上是遺傳物質(zhì)傳遞的過(guò)程。遺傳信息的傳遞是依靠DNA的復(fù)制過(guò)程進(jìn)行的。DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。而將DNA攜帶的遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的物質(zhì)就是RNA。RNA是傳達(dá)DNA信息的信使。DNA傳遞遺傳信息遵守“中心法則”，即遺傳信息從DNA傳遞給RNA.再?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程。也可以從DNA傳遞給DNA.即完成DNA的復(fù)制過(guò)程。
變異和遺傳-樣，也是生物運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律。變異是指同種生物世代之間或同代不同個(gè)體之間的性狀差異。變異可分為遺傳的變異和不遺傳的變異。不遺傳的變異是僅由環(huán)境條件直接引起的變化，如動(dòng)植物因營(yíng)養(yǎng)不足而發(fā)育不良，因環(huán)境污染而器官畸變等，-般是定向的。在生物進(jìn)化上，只有遺傳的變異才是自然選擇的材料。遺傳的變異通過(guò)遺傳物質(zhì)的改變而變化，包括基因突變和染色體畸變，-般是不定向的。
(四)人類基因組計(jì)劃
人類基因組計(jì)劃是與曼哈頓原子計(jì)劃、阿波羅登月計(jì)劃并稱的人類科學(xué)史上的重大工程。人類基因組計(jì)劃的目標(biāo)是測(cè)定和繪制人體的24條染色體(22條常染色體和X、Y性染色體)上30多億個(gè)堿基對(duì)的全序列。
2000年6月26日，人類基因組計(jì)劃已繪制出覆蓋面達(dá)97%的人類基因組“工作框架圖”。2001年2月12日，六國(guó)科學(xué)家共同宣布，經(jīng)過(guò)初步測(cè)定和分析，人類基因組共有32億個(gè)堿基對(duì)，組成大約3萬(wàn)-3.5萬(wàn)個(gè)蛋白編碼基因，遠(yuǎn)小于原先10萬(wàn)個(gè)基因的估計(jì)。2003年4月14日，中、美、英、日、法、德六國(guó)政府首腦聯(lián)名發(fā)表聲明。宣布人類基因組序列圖提前繪成。
四、環(huán)境科學(xué)
(一)環(huán)境科學(xué)的概念
環(huán)境科學(xué)是研究人類在認(rèn)識(shí)自然和改造自然中人與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。它是-門綜合性很強(qiáng)的新興科學(xué)，是以人類與其生存環(huán)境構(gòu)成的“人類-環(huán)境”系統(tǒng)為對(duì)象，應(yīng)用化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、自然地理學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的原理和方法，研究人類與其環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用、相互制約和相互調(diào)適，研究由人類活動(dòng)所引起的環(huán)境質(zhì)量的變化及其評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、控制、改善和保護(hù)的科學(xué)。
(二)環(huán)境科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀
1.環(huán)境問(wèn)題與環(huán)境科學(xué)
(1)人類目前面臨的環(huán)境問(wèn)題，已日益影響到人類的正常生活。這些環(huán)境問(wèn)題主要有人口問(wèn)題、能源問(wèn)題、資源問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。
(2)環(huán)境問(wèn)題主要是由人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的飛速發(fā)展引起的。人類活動(dòng)使環(huán)境條件發(fā)生變化，對(duì)人類生存環(huán)境造成污染和破壞，影響人類的正常生產(chǎn)和生活，給人類直至后代帶來(lái)災(zāi)害，這就是環(huán)境問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。
(3)目前的環(huán)境科學(xué)已由過(guò)去單純的從環(huán)境問(wèn)題出發(fā)的研究發(fā)展到從環(huán)境整體出發(fā)，進(jìn)行跨學(xué)科合作的整體性研究;研究方法上也開(kāi)始運(yùn)用系統(tǒng)方法，以微觀和宏觀相結(jié)合的方法，以整體觀念剖析環(huán)境問(wèn)題，更加注意對(duì)生命維持系統(tǒng)的研究，擴(kuò)大生態(tài)學(xué)原理的應(yīng)用范圍：已注意開(kāi)展對(duì)全球性環(huán)境問(wèn)題的國(guó)際性研究，發(fā)展高效益的環(huán)境污染控制技術(shù)。
2.生態(tài)科學(xué)
生態(tài)科學(xué)是研究生物體與其生存環(huán)境之間相互關(guān)系的-門學(xué)科，又稱為環(huán)境生物學(xué)。按其研究的對(duì)象。生態(tài)學(xué)又可以分為個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)和群落生態(tài)學(xué)。目前，生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)正轉(zhuǎn)向以人“類社會(huì)為主體，重視人與環(huán)境相互作用的研究，因而在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展中正發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。
(1)生態(tài)系統(tǒng)。在地球表面的-定空間中，生物群體與無(wú)機(jī)環(huán)境通過(guò)能量轉(zhuǎn)換與物質(zhì)循環(huán)聯(lián)結(jié)成-個(gè)整體。生態(tài)系統(tǒng)，按其環(huán)境特征可分為陸地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)。
(2)生態(tài)平衡。生態(tài)平衡又稱“自然平衡”。在自然界中，不論森林、草原還是湖泊，都是由動(dòng)物、植物、微生物等生物成分和光、水、土壤、空氣、溫度等非生物成分所組成。每-個(gè)成分都不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系、相互制約的統(tǒng)-綜合體。它們之間通過(guò)相互作用達(dá)到-個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，稱為生態(tài)平衡。
(3)生態(tài)安全。生態(tài)安全是以生態(tài)學(xué)方法來(lái)定義環(huán)境保護(hù)論之外的人類安全行為，并用于評(píng)定對(duì)人類社會(huì)的未來(lái)安全有著極為密切的四種發(fā)展關(guān)系：人與自然環(huán)境之間;不同的人群之間;人與其他物種的數(shù)量之間：人與病原微生物之間。生態(tài)安全將取決于保持這四種關(guān)系中任何-種的微妙平衡。
(4)生物多樣性。生物多樣性是指地球上的生物(包括動(dòng)物、植物、微生物)在所有形式、層次和聯(lián)合體中生命的多樣化。包括遺傳多樣性、生物物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。生物多樣性是地球上生命經(jīng)過(guò)幾十億年發(fā)展進(jìn)化的結(jié)果，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。
(三)可持續(xù)發(fā)展
1.可持續(xù)發(fā)展的概念
聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)在其1987年發(fā)表的報(bào)告《我們共同的未來(lái)》中，提出了可持續(xù)發(fā)展概念�？沙掷m(xù)發(fā)展是指既滿足當(dāng)代人的需求，又不對(duì)后代人滿足其自身需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展。雖然可持續(xù)發(fā)展概念是從生態(tài)學(xué)的角度提出的，但是。它實(shí)際上涵蓋了自然環(huán)境的改善、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步三個(gè)層次的內(nèi)容。第-，可持續(xù)發(fā)展并不否定經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但需要重新審視如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。第二，可持續(xù)發(fā)展以自然資源為基礎(chǔ)，與環(huán)境承載能力相協(xié)調(diào)。第三，可持續(xù)發(fā)展以提高生活質(zhì)量為目標(biāo)，和社會(huì)進(jìn)步相適應(yīng)。
2.聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)
1992年6月3日至14日在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)，是聯(lián)合國(guó)成立以來(lái)規(guī)模最大、級(jí)別最高、參加人數(shù)最多、影響最為深遠(yuǎn)的-次國(guó)際會(huì)議。大會(huì)通過(guò)了《關(guān)于環(huán)境與發(fā)展的里約熱內(nèi)盧宣言》(又稱《地球憲章》)、{21世紀(jì)議程》、《關(guān)于森林問(wèn)題的原則聲明》等重要文件，有150多個(gè)國(guó)家簽署了《氣候變化框架公約》和《生物多樣性公約》。這是-次拯救地球的歷史性盛會(huì)，是國(guó)際社會(huì)對(duì)人類與自然的關(guān)系在認(rèn)識(shí)史上的-次大飛躍，第-次從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有機(jī)聯(lián)系的高度，提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及其行動(dòng)綱領(lǐng)——《21世紀(jì)議程》，確定了面向21世紀(jì)國(guó)際環(huán)境和發(fā)展合作的原則，將可持續(xù)發(fā)展由概念、理論推向行動(dòng)。在國(guó)務(wù)院各有關(guān)部門、機(jī)構(gòu)和社會(huì)團(tuán)體的廣泛參與下，經(jīng)中外專家的共同努力，于1993年4月完成了《中國(guó)21世紀(jì)議程》的第-稿，此項(xiàng)工作完成后，我國(guó)成為世界上第-個(gè)編制國(guó)家級(jí)21世紀(jì)議程的國(guó)家。