二、第三次技术革命的主要内容

电子计算机的发展 电子计算机又称电脑，是一种具有逻辑判断、存贮和信息处理、以及选择、记忆、反应等功能的自动机器。它是数学计算机与模拟计算机二者结合的混合型计算机。与以往的机器不同，它不只是人的四肢的延伸，而且是人脑的延伸，能代替人的部分脑力劳动。由于它的出现是人类智力解放的里程碑，故成为第三次技术革命的重要内容和主要标志之一。从第一台电子计算机问世始，到智能电子计算机制成止，代表了第三次技术革命的全过程。由于智能机至今还在研制过程中，故从这个意义上说，第三次技术革命尚未结束。

第一台电子计算机被命名为“电子数值积分计算机”（简称 ENIAC）， 1946 年 2 月 15 日在美国宾夕法尼亚大学举行竣工典礼。这是根据莫希莱方

案，由一个科学家小组从 1943 年 6 月开始试制，经过两年多的努力才完成的。

它使用了 18 000 个电子管和电子线路来完成算术和逻辑运算。每秒完成加

法 5 000 次，比最好的机电式计算机速度快 1000 倍。缺点是笨重，全机 30

多吨，占地 150 平方米，耗电量高达 150 千瓦，且贮存量小，用“外插型” 程序不够方便。为了几分钟的计算往往要准备几小时、甚至几天。与此同时，出生于匈牙利的美国数学家冯·诺伊曼设计了一个程序内存的“离散变量自动电子计算机”（简称 EDVAC）方案。1949 年 5 月在英国剑桥大学数学系实验室试制成功。其运行速度每秒几万次，被称为“冯·诺伊曼机”。1952 年

美国也制成这种计算机。

1947 年 6 月，美国电话电报公司的贝尔实验室的三位科学家巴丁、布赖顿和肖克莱制成第一支晶体管（即半导体），开始了以晶体管代替电子管的时代。晶体管比电子管功耗小，电压低，体积小，重量轻，不仅成倍地降低了成本，缩小了体积，而且将运算速度从每秒几千次提高到几十万次。这种晶体管计算机最初用于军事，1959 年美国研制成第一台大型通用晶体管计算机，是第二代电子计算机。1964 年 4 月 7 日，美国 IBM 公司宣布制成通用的集成电路计算机，标志着第三代电子计算机的诞生。集成电路是美国工程师杰克·吉尔比在 1958 年研制出来的，他通过一定的工艺将电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容等制作在一小块或几小块半导体片上，再进行互连，封装成一个电子器件，计算机用此元件后线路故障率几乎可降至零。计算机的体积、重量、功耗、成本也都大为缩小或降低，而运行速度可达每秒 4 万次，从而使计算机进入普及阶段。

第四代是大规模集成电路电子计算机，约诞生于 1970 年。大规模集成电

路是在几毫米的半导体片上用微米及亚微米级的刻蚀加工技术集成有 1000

个以上的微电子器件。它的使用使电子技术进入了微电子技术时代。到 1978

年，出现了集成有 10 万以上电子元件的超大规模集成电路；到 1985 年又有

集中 100 万以上电子元件的集成电路问世。大规模集成电路的应用使计算机

朝着微型化和巨型化两个方向发展。微型机体积很小，功耗在 10 瓦以下，1972

年开始民用生产。巨型机一般是指每秒运算在 5 000 万次以上的计算机。1975

年美国第一台计算速度为每秒 1.5 亿次的巨型机在美国航天局开始投入使用。随着电子计算机的普及，计算机网络系统建立起来了，各种信息情报网络不仅联结国内，而且能联结世界各地，产生了巨大的效益。

随着对大规模集成电路计算机研究的深入，1981 年 10 月日本提出了研制第五代电子计算机的设想。这是一种超大规模集成电路计算机，又叫人工智能计算机，能模拟人的智能，有模式识别、数学定理论证、自然语言理解等功能。1989 年 4 月日本电器公司研制成运算速度每秒 220 亿次的超级计算

机；1989 年 6 月美国库恩比公司又把运算速度提高到每秒 270 亿次。各国还加强了光电子计算机、神经网络计算机及“模糊”计算机的研制。随着计算机的普及，软件供不应求，软件工程也成为一种专门行业。

核能技术与空间技术 1942 年 12 月，在费米领导下，第一座原子反应

堆在美国建成，此后 1945 年 7 月 16 日第一颗原子弹爆炸成功，标志着人类利用原子能时代的开始。过去，人类只是直接或间接地使用天然能源，而原子能是人工能源，是原子核发生裂变时释放出来的能量，它比化学能大几百万倍，具有许多优越性，是人类在能源利用方面的一次革命。但它首先被用于军事，与历史上蒸气能、电能的发展情况截然不同。

苏联为了打破美国的核垄断，在苏联原子弹之父库尔恰托夫领导下建成了原子反应堆。1947 年在乌拉尔建立了生产铀 235。和钚 239 的工厂。1949 年8 月 29 日，在哈萨克塞米巴拉金斯克成功地试爆了第一颗原子弹，代号“南

瓜”。美国为了重新占有核优势，加紧研究核聚变技术，1952 年 11 月 1 日在马绍尔群岛比基尼环礁上成功地爆炸了第一颗氢弹，它是根据氢的同位素氘和氚发生聚变反应的原理而制成的，其威力比在广岛投掷的原子弹大 800

多倍。美国氢弹爆炸 9 个月后，1953 年 8 月 12 日苏联氢弹在北极圈的弗兰格尔岛爆炸成功。1954 年 6 月，苏联在奥布宁斯克建成世界第一座核电站，

开始了原子能的和平利用。但当时由于军备竞赛而阻碍了原子能和平利用的发展。英国在 1952 年和 1956 年、法国在 1960 年和 1968 年分别试验成功了

原子弹和氢弹。中国是世界上第 5 个拥有核武器的国家，在邓稼先等科学家

领导下，1964 年 10 月 16 日中国的第一颗原子弹在罗布泊试验成功，1967

年 6 月 17 日第一颗氢弹也在这里试验成功。

从 50 年代初起，苏美都加紧研制中远程和洲际导弹。1957 年 8 月苏联

向太平洋目标区发射了第一枚 SS—6 洲际弹道导弹，射程约 8 000 公里；1959

年美国的“宇宙神”洲际弹道导弹研制成功，射程超过 1 万公里。导弹的关键技术是火箭技术，火箭技术的进步为空间技术的发展创造了条件。

1957 年 10 月 4 日，苏联成功地将世界上第一颗重 83.6 公斤的人造地球

卫星送上太空； 1958 年 1 月 31 日美国的“探险者 1 号”人造卫星发射成功，但重量只有苏联的 1/10。1960 年美苏都掌握了卫星回收技术。1961 年 4 月 12 日苏联发射了第一颗载人飞船，宇航员加加林在太空遨游 108 分钟、绕地球一周后安全返回地面。这一创举标志着人类进入了太空时代。1961 年 5

月，美国总统肯尼迪为了缩短与苏联的“空间差距”，提出 10 年内完成阿波罗登月计划。

1964 年 8 月 19 日，美国成功地发射了第一颗地球同步静止轨道通讯卫星，说明火箭—卫星技术又达到了一个新的水平。之后，全球卫星通讯事业发展迅速，1969 年 7 月 16 日，美国的阿波罗 11 号宇宙飞船从肯尼迪航天中心升空，7 月 21 日宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林在月球上留下了人类的第一个脚印，阿姆斯特朗说：“这是人的一小步，也是人类的一大步”。他们在月球上逗留了 21 小时以上，收集了标本，拍摄了照片，装置了仪器，7 月 25 日平安返回地球。这是人类征服宇宙的又一壮举。

70—80 年代空间技术的大发展表现在各种用途的民用、军用卫星，如气象卫星、通讯卫星、资源卫星、侦察卫星、导航卫星等陆续升空，这些卫星的发射为遥感技术提供了新的平台，使遥感技术发展到航天遥感新阶段。各国利用这种新技术发射各种空间探测器。1970 年 12 月 15 日，苏联发射的“金

星 7 号”在金星上软着陆； 1977 年 8 月 20 日和 9 月 5 日，美国先后发射的

“旅行者”1 号和 2 号，分别于 1979 年 3 月和 7 月飞过木星，1980 年 11 月

和 1981 年 8 月相继飞过土星，1986 年和 1989 年又相继探测天王星和海王星，

然后离开太阳系，直入无际的空间。1990 年 4 月 14 日，中国发射了第一颗

卫星，在全世界居第 5 位。据统计，到 1982 年底，全世界已发射各种航天器2936 个，其中美国占 34％，苏联占 60％。

1971 年 4 月 19 日苏联发射了第一个在宇宙中从事科研工作的空间站—

—“礼炮 1 号”；23 日实现了空间站与飞船的对接。1977 年 9 月 29 日，美国的空间实验站与苏联的“礼炮 6 号”同时发射，1980 年苏联宇航员波波夫和柳明在“礼炮 6 号”上工作了 185 天。1981 年 4 月 12 日，美国第一架航天飞机“哥伦比亚号”顺利升空，这是火箭、宇宙飞船与飞机技术相结合的一种空间运载工具，它既能在宇宙中飞行，也能在大气层中飞行和着陆，且发射程序简便、实用。“哥伦比亚号”在绕地球 36 周后安全着陆。1986 年美国“挑战者号”航天飞机爆炸后，美苏加紧研究兼有航空、航天两种特性、且不需借助火箭起飞、可自由往返于大气层内外的空天飞机。这种飞机如研制成功将会大大促进人类空间探索事业的发展。

高科技群中的其他新技术 在第三次技术革命中，除上述三大技术

外，还有许多高新技术问世，主要有：

激光技术。激光是一种具有特殊性能的光源，亮度胜过太阳光 200 亿倍，单色性、方向性强，聚能和相干性出色，要靠激光器获得。美苏物理学家于50 年代先后发明了激光发射器原理。1960 年 7 月美国物理学家梅曼利用受激辐射放大电磁波原理制成了第一台激光器——红宝石固体激光器，并迅速应用于工农业生产，进行激光加工、育种、杀虫、激光医疗、激光测量、激光全息照像和激光通讯等，应用范围十分广泛。

光导纤维技术。光导纤维是能传输光线的纤维，用高纯度的石英玻璃管在高温下经气相沉积后拉制而成，细如发丝，从光源发出的光波输入一端后以每秒 30 万公里的速度传到另一端，每根光纤可传输上万路电话或几千路电视。1966 年英籍华裔科学家高琨从理论上提出，只要清除光导纤维中的有害物质，并将光纤制成双层结构就可大幅度提高传光能力，并可用于激光通讯。1970 年美国康宁玻璃公司研制出第一根光损耗为 20 分贝/公里的光导纤维，

揭开了光导通讯的序幕，使通讯容量提高了 10 亿倍。1977 年 5 月，美国电话公司在芝加哥建立了第一条光纤通信线路，80 年代得到推广。与电缆通信比较，光纤通信具有传输信息量大、距离长、节省有色金属、体积小、重量轻、抗干扰和保密性强、成本低等优点。

海洋工程技术。人类开发海洋已有悠久的历史。但从 60 年代起，由于新技术的应用，海洋开发事业发生了战略性的转变，形成了一个包括海底石油和矿藏开采、海洋能源利用、海水资源提取、水产资源开发、海洋空间利用、海洋环境保护等内容的海洋工业体系。其中的重点油气开发在 70、80 年代有很大的发展。1961 年苏联在印度洋底发现锰结核矿， 70 年代掀起开发热潮； 1967 年法国在朗斯河口建成世界上第一座大型潮汐发电站，80 年代美国在夏

威夷建成了一座 10 万千瓦的温差发电厂。在日本，海洋农牧化、海中城市建设技术都有新的进展。

新能源与新材料技术。能源是现代工业的血液，70 年代世界能源危机后，有关能源开发、利用和节能技术研究有很大发展。人们进一步开发太阳能、地热能、海洋能、生物能、风能等能源，同时加强对煤炭的液化、气化和石油综合利用等新技术的研究。

所谓新材料技术是指在现代科学基础上研制具有优异特性、特殊功能的新材料的技术。

70 年代以来，每年以 5％的速度增加新品种。1976 年，西方各国的注册材料已达 30 万种，其中最受关注的有：耐热、耐磨、耐腐蚀的精密结构陶瓷，可用于切削刀具、连续铸钢新工艺；光电能转换效应好的非晶态硅，可作为廉价太阳能电池材料；高强度、低比重、抗疲劳的纤维增强树脂复合材料，如碳纤维、芳纶等，如用于火箭发动机壳体，能增加上千公里射程，用于飞机外衣，可减轻重量 20—30％；近年来对超导材料的研究已取得相当的进展，由于这种材料具有零电阻和抗磁性两大特点，故为输电的理想导体，但超导现象只存在于极低的温度环境，1987 年科学家寻找转变温度较高的超导材料有了突破。美国科学家获得了转变温度为 98K（绝对温度温标符号，零 K 相当于摄氏零下 273.15 度）的超导体，中国科学家又获得 100K 的超导体，于是，国际上掀起“超导热”，各国科学家争相寻找更高转变温度的超导材料。

生物工程技术。系指利用生物体系，应用先进的生物学和工程技术，加

工（或不加工）底物原料，以提供所需的各种产品，或达到某种目的的新型跨学科技术。形成于 70 年代初，包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程（微生物工程）四个部分。基因工程（又称遗传工程）是其中的核心技术。1953 年美国的沃森和英国的克里克建立了 DNA 的双螺旋结构模型，标志着分子生物学的诞生。DNA 即脱氧核糖核酸，是一种起遗传作用的高分子化合物。它的每一片段都储存特定的遗传信息，称作基因。60 年代，科学家又发现了构成 DNA 的 64 个遗传密码，各种生物的密码通用，只是构成数量不同。如果将 DNA 分离出来，并把它组合到另一种生物的遗传物质上去，就可改变生物的遗传特性，获得符合人类需要的新生物品种。1973 年美国分子生物学家科恩和博耶成功地进行了 DNA 重组技术的试验，他们将重组的 DNA 引入快速繁殖的大肠杆菌中，从而生产出具有某种特性的生物制品。接着，应用这种技术生产出胰岛素、生长激素和干扰素。这说明生物技术已发展到实际应用阶段。科学家们预言，21 世纪将是生物世纪，生物技术有可能成为下次技术革命的核心技术。