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大科学的提出是在本世纪60年代初。美国的一些科学家认为，当代科学
发生了极大的变化，从小科学时代发展到了大科学时代。一般认为，大科学
产生于40年代，美国制造原子弹的“曼哈顿工程”是大科学开始形成的标志。
大科学这一特征表现在三个方面。第一，科学研究已不再是个人或少数人在
实验室里的活动，而成为一项社会事业，成为国家的一个重要部门。科学家
人数成倍地增加。科研组织规模日益扩大并出现了空前的国际合作。科研经
费以惊人的幅度增长。各国政府都加强了对科学研究的规划、管理和经费投
入。除“曼哈顿工程”外，第一台电子计算机的研制、“阿波罗登月计划”
等都是这种大科学的典型事例。此外，由于当代科学研究活动艰巨复杂，规
模庞大，耗资很高，往往是一个国家力所不支。因此，科研活动的国际化成
为必然，并从早期的跨国公司发展到若干国家的联合。“曼哈顿工程”就是
美国、英国、加拿大等国共同完成的。第二次世界大战后，欧洲一些国家成
立了欧洲原子能委员会和欧洲空间局，以从事原子能的开发和空间技术的研
究。 1985年，由法国倡导的“尤里卡计划”，更是举世瞩目的国际合作。
到1988年，参加该计划的有23个国家、800多家科研机构和企业，已经确
立的项目达213个，包括了所有的高新科学技术领域，总投资约80亿欧洲货
币单位。当代科学研究的社会化和国际化，是大科学最突出的表现。第二，
当代科学形成了分层次的、立体网络式的、开放的大系统。一方面，原有的
传统学科不断分化，分支学科越来越多、越分越细，专业化越来越强。另一
方面，各学科又相互渗透、交叉、融合，学科之间的界限越来越不明显，出
现了许多交叉学科、边缘学科、横断学科。自然科学与社会科学相互交叉，
出现了科学社会学、环境科学、社会数学、决策科学等一大群交叉学科。第
三，众多学科的协同作战成为科学研究的一种重要形式。随着科学研究的深
入，面临的课题越来越复杂，单一学科的研究已无法胜任。因此，多学科的
联合攻关顺理成章地发展起来。例如，电子计算机的出现就是电子学与数学
的结晶，分子生物学则是化学、生物学等学科杂交的果实。对于全球生态环
境这样复杂的大问题，没有数、理、化、天、地、生及相关学科和相关技术
的共同参与，是难以展开全面深入的研究的。可以说，当代大科学的形成，
既是社会的需要，也是历史的必然。
高技术的概念起源于美国，目前尚无统一定义。美国的经济界认为：“凡
是知识和技术在这类产品中所占比重大大高于材料和劳动力成本的产品称为
高技术产品、高技术产业或企业”。显然，这是从产品和产业来定义高技术
的，而不是仅指高级技术或先进技术。也有人认为：“高技术是指那些对一
个国家军事、经济有重大影响，具有较大社会意义或能形成产业的新技术或
尖端技术”。中国通常将信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术、
空间技术和海洋技术列为高技术。高技术主要表现为“三高”。第一，高智
力。高技术是以高深的科学理论和最新科学成就为基础发展起来的，是当代
水平最高、最为先进的技术。知识的高度密集是高技术发展的先决条件。高
技术产业也大多集中在科研机构、高等院校聚集的地区。第二，高投入。高
技术的发展需要投入巨额经费和大量的人力、物力，需要强大的国力和坚实
的经济基础作为支撑。“阿波罗登月计划”、“星球大战计划”、航天飞机
和巨型电子计算机的研制等，都是在这种高投入的条件下进行的。第三，高
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增殖性。高技术成果用于生产，可以获得巨大的经济效益。据估计，美国在
空间计划方面，每花费10美元，生产率可提高0。1％，仅此一项，美国国民
生产总值每年可增加30亿美元。据日本的统计，到1990年，全世界生物工
程生产总值已达270亿美元。用1000升基因工程菌发酵液所生产的胰岛素可
达200克，相当于1600公斤猪或牛胰腺的提取量，其收益率是极其可观的。
（2）科学技术整体化
当代科学技术的另一个特征是科学技术整体化，表现为科学的技术化和
技术的科学化。当代科学研究往往需要复杂先进的手段，而且研究活动也具
有工程技术的特点。没有粒子加速器和射电望远镜，高能物理和天体物理的
研究就寸步难行。电子计算机则更是当代大多数科学研究须臾难离的重要工
具。同时当代技术的发展也更加依赖于科学；科学革命成为新技术革命的先
导。有了受激辐射理论，才有了激光；原子核物理的发展，才导致了原子能
技术的产生；分子生物学的出现，才孕育了生物技术。今天，科学研究往往
依靠各种先进技术及其提供的先进仪器设备；工程技术则需采用一切可能的
科学成果。科学与技术之间的联系是如此紧密，相互促进作用是如此巨大，
各学科与各门工程技术之间的相互渗透又如此广泛深入，以致形成了一个极
其庞大复杂的科学技术系统。
（3）科学技术发展速度加快
近代以来，科学技术一直在加速发展。恩格斯在19世纪中期就提出了科
学技术发展的加速规律。本世纪40年代，美国科学社会学家普赖斯通过大量
统计工作，提出了科学发展的指数增长规律。当代科学技术的加速发展趋势
更为显著，犹如万丈悬崖上的瀑布越冲越快，又如冰山雪崩的雪团越滚越大。
“信息爆炸”、知识更新加快，科研成果从发明到应用的周期大大缩短，高
新技术产品不断更新。据粗略统计，20世纪上半叶所取得的科学技术成果，
远远超过了19世纪，本世纪60年代以来的成果竟超过了以往2000年的总
和。目前，科学技术仍在继续加速发展，并在许多领域不断掀起一个又一个
科学研究和技术开发的热潮。
（4）国际科技竞争加剧
当代科学技术对经济、军事、政治的影响十分巨大，与国家的兴衰存亡
息息相关。国家之间科技能力的竞争成为国家实力竞争的关键。谁掌握了当
今先进的科学技术，谁就占据有利地位，掌握了主动权，就可以使国力大增，
占领国际市场。从世界第一颗原子弹开始，到空间技术、高速电子计算机、
生物技术、高温超导等，40多年来，一些发达国家展开了一场又一场没有炮
火硝烟的激战。它们不惜代价，志在夺取科学技术的领先地位。这种国际科
技竞争的加剧，对当代科学技术的发展起到了强大的刺激作用。临近世纪之
尾，国际科技竞争将会愈演愈烈。
当代科学技术的发展，虽然只有短短的40多年，但它的历程却是波澜壮
阔。各个学科、各门技术犹如条条小溪，逐渐形成大江大河，然后又彼此交
汇，不断分流，一浪推着一浪奔腾向前。对于这数以千计的学科和技术门类，
要想一一追溯源头，描绘出每一流脉，是很难做到的。我们只能沿着几条主
要的大江大河逆流而上，勾画出它们的大致风貌，并从中撷取几朵美丽的浪
花献给读者。
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二、当代物理学和当代化学的发展
在本世纪初物理学革命中诞生的相对论、量子力学，犹如两块巨石投在
物理学的湖水中，激起朵朵壮丽的浪花，又荡开道道涟漪，不断向周围和深
处扩展。从30年代起，物理学家借助于新的科学实验手段，将相对论、量子
力学的理论和方法运用于物质深层结构的研究，并不断向更广阔的领域开
拓，创立了原子核物理、基本粒子物理、凝聚态物理等分支学科。40年代中
期以后，随着科学实验技术的不断进步和电子计算机的应用，这些新分支学
科迅猛发展，成为当代物理学进展最快的重点领域。
现代物理学革命也对化学的�