智能机器人、太空生态城、生态还原、生态生化等概念这是比较前沿的内容
接着_
物理学
物理学已经进行了三次大突破，如果要进一步问物理学未来的发展应该是怎样的，非常自然的一个想法就是微观高速运动的规律是不是能有彻底的解决。也就是物理学的第四次大突破就是关于微观高速运动的规律的突破。这个问题需要分两个方面来说。第一，任何物理的突破都是关于物理的实体问题的突破，或者说是一种新的物质运动形态的突破。比如牛顿力学是人们对天体运动的规律有所了解，到了麦克斯韦方程，狭义相对论的出现，是人们对光的本性的研究，对电磁场的性质的研究，对接近关苏的宏观物体的力学规律的研究，我们叫做宏观高速运动规律。到了量子力学，人们发现电子、质子、中子，以及有特殊运动规律的原子结构，也就是电子绕原子核运动有特殊的规律，这导致量子力学出现。所以，规律的突破，总是伴随着物质的新的实体形式的突破。现在要问，微观高速运动要跟什么样形态的物质实体相联系。有趣的是，这几年在这个领域有许多进展，人们在进一步研究粒子的同时，发现质子，中子等强子，有更深层次的结构，就是夸克，这是构成所有强相互作用的最深层次的物质。现在人们对基本粒子的观念已经改变，认为夸克，加上轻子，一共六种粒子组成基本粒子。所以我们研究的微观高速运动粒子的规律就是在夸克和轻子层次的表现形态和它们的运动规律。在20世纪这一方面的研究有很大进展，人们对强相互作用规律就总结出了量子色动力学，关于轻子和强子的弱相互作用和电磁相互作用已得到初步统一，我们叫做弱电统一理论。所以20世纪的物理学在微观高速运动上突破在于两个重要理论，一个是量子色动力学，是回答粒子之间强相互作用的理论;另外一个是关于弱相互作用和电磁相互作用的弱电统一理论。但是，虽然在微观高速运动中得到许多成就，还不能够认为这是最终的成就，因为微观高速运动还涉及到很多人们未知的粒子的性质和运动，有可能还存在有某些尚未发现的粒子，这就是21世纪的物理要面临的问题。
化学方面
谈谈化学工程这门学科的产生。十九世纪发展了很多化学工业，如硫酸和硝酸的制备，氨的合成等。它们都有各自的发展进程，学习起来费时，效率也不高。但这些工业都有许多共同性的东西，于是十九世纪末、二十世纪初，英、美两国开始发展化学工程学，主要针对所有化学工业，将共同的东西放在一起作为一个学科。首先研究的是这些工业里的物理过程。所谓的物理过程，就是没有化学反应的发生，研究起来相对较容易一些。后来，到了一九五五年左右，开始逐步涉入化学反应进行的过程，形成更完整的化学工程学。刚开始时化学工程学只局限于化学工业，事实上现在化学工程学是作为很多过程工业的一门基础学科。所谓的过程工业是除了传统的化工以外，在我国还包括冶金、轻工、石化等、制药等基础工业，这个整体是我们现在所认识的化学工程学科的研究对象。
化学工程在我们国家的经济发展中起着重要的作用，我们国家很多基本的东西都要靠化学工业。六七十年代时，我们国家经常讨论我国的耕地是有限的，要解决吃饭问题，好像就很难解决穿衣问题等等。事实上这个问题是靠化学工业来解决的。比如，生产有很多肥料，像氮肥、钾肥、磷肥，还有很多杀虫剂、除草剂等等解决了吃饭问题。生产合成纤维解决了穿衣问题。因为合成纤维是从石化产品和化工产品里制造出来的。大家喜欢穿既不太贵，又耐穿的用合成纤维制造的衣服。因而我国以很少的耕地解决了十二亿多人口的吃饭、穿衣问题。我认为这主要感谢化学工业，如果不解决吃饭、穿衣问题，那么其它的一切都是空的。但是，化学工业在全世界的发展中也都存在着一些问题，不少人认为化学工程是针对基础工业，而涉及高新技术很少。因此在很多国家，化工得到的支持在减少，我国也不例外。事实上化学工业是一国之基础，何况高新技术领域也需要用化工的方法解决很多问题。比如说现在发展较快的生物技术、还比如半导体芯片，据统计，美国大学化工系毕业的学生有百分之三十进入半导体芯片行业中。在英特尔公司里面，有很多学化工的。总的来说化工是老的学科，事实上老的工业要靠化工，高新技术里也有很多技术，比如炮弹、高能燃料等也是化工的范围。
图1 陈家镛院士： 化学工程学家。曾在美国麻省理工学院及伊利诺大学进行博士后研究，并在杜邦公司的研究所任研究工程师。1980年当选为中国科学院院士。
图2 以硫酸为原料生产硫酸的二次转化工艺
图3 双加压发硝酸生产工艺
另外，交叉是出于一种需要。随着科学技术的进步，人们需求的增长，而形成一些交叉科学，例如生物技术原本是学生物的人研究的，事实上研究生物的人在试管里的实验，做得很好，真正扩大到工业规模很多需要化工的知识。
记者：现在化工发展是多元化的，一些基础学科，比如生物、化学相互渗透，交叉形成了很多共性的、多学科联合攻破的一些研究领域。另一方面，化学工程的本身不断深入发展，形成了它独特的本身具有的研究领域。那么，在二十一世纪，化工的发展趋势以及它本身的特点又是什么呢？
陈家镛院士：上面谈到化工有很多成就，事实上它也给世界带来了一些问题。
首先就是污染问题，化学工业实质上是把原来的分子进行化学反应，生成新的分子，在生成新分子的同时不少产生了污染。所以说化学工业在未来及近期，它的发展需要新的化学反应，当然，这要与化学专家合作。然后把它工业化。最重要的目的是减少污染，并使参加反应的物质能尽量利用。一个反应，如A＋B=C + D时，C有用，而D没用，人们就把D抛掉，这样就降低降低了产品的利用率。一个最好的反应是反应后的产品都能利用，既能提高效率也可以减少污染。
其次，就是向小型化发展，现在采用直径为两米、三米、四米的塔，把它小型化。要使废物减少，并且要增加反应、传热和传质的速度。
可以说未来的化学工程目标有两个：一个就是通过与化学工作者的合作发现一些新的反应，使之产生的废物越少越好，而基本上不产生污染物。第二是，现在所有的大工厂能生产目前这样多的产品，而且又能小型化。
生物方面
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数学科学
上个世纪的数学必须归结到1900年8月6日，在巴黎召开的第二届国际数学家大会代表会议上，38岁的德国数学家希尔伯特(Hilbert, 1862--1943)所发表的题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题。这一演说成为世界数学史发展的里程碑，为20世纪的数学发展揭开了光辉的一页。在这23个问题中，头6个问题与数学基础有关，其他17个问题涉及数论、不定积分、二次型理论、不变式理论、微分方程、变分学等领域。
到了1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论（事实上，有两位数学家，庞加莱和洛伦兹也已经走到了相对论的门口），1907年，他发现狭义相对论应用于物理学的其他领域都很成功，唯独不能应用于万有引力问题。为了解决这个矛盾，爱因斯坦转入了广义相对论的研究，并很快确立了“广义相对论”和“等效理论”，但数学上碰到的困难使他多年进展不大。大约在1911年前后，爱因斯坦终于发现了引力场和空间的几何性质有关，是时空弯曲的结果。因此爱因斯坦应用的数学工具是非欧几何。1915年，爱因斯坦终于用黎曼几何的框架，以及张量分析的语言完成了广义相对论。
还有您讲的德国女数学家诺特（Emmy Noether 1882~1935）发表的论文《Idealtheorie in Ringbereiche（环中的理想论）》标志着抽象代数现代化开端。她教会我们用最简单、最经济、最一般的概念和术语去进行思考：如同态、理想、算子环等等。
还有其它许多数学大成果。偷懒一点说，20世纪近50名菲尔兹数学奖得主的工作都是数学内部的大成果。但从数学以外，或从推动社会发展这个角度来看，也许与计算机的算法研究有关的数学，更有影响。这种研究发生在第二次世界大战前后，有三位数学家（图灵、哥德尔、冯.诺依曼），而不是工程师，由于对于计算机的诞生、设计和发展起了奠基和指导的作用，因此被列入20世纪“百年百星”的名单中。另外两位获得诺贝尔奖的纯数学家（康托洛维奇、纳什）也是与算法研究（或军事数学）有关，后者被拍成电影，刚获得奥斯卡奖。我国首届国家最高科技奖（不是数学奖）得主吴文俊的工作也包括了算法的研究。有一次在中国十大科技进展中有一项数学家堵丁柱的工作，也是有关算法的。值得注意的是，这些人都没有获得菲尔兹奖。
与算法研究（或军事数学）有关的，还有筹学、密码学以及大规模科学工程计算 等等。我怎么会有一个模模糊糊的感觉（被吴文俊感染的？），好象二十世纪中，以算法为主干的数学研究对于外部世界，科技和军事，有相当直接的影响。本世纪（信息、材料、生物）是否还会如此？等着瞧！
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