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绪论1

参考文献3

第1章 科学发现与技术发明概述4

1.1科学与技术的概念4

1.1.1“科学”的概念4

1.1.2“技术”的概念8

1.2科学和技术的紧密联系10

1.2.1科学和技术的起源11

1.2.2两个传统12

1.2.3相互的推动作用13

1.2.4形成紧密联系14

1.2.5结论16

1.3科学与技术研究的选题17

1.3.1科学研究的选题——寻找未知世界17

1.3.2技术研究与开发的选题23

1.3.3从科学发现到技术发明再到应用的科研过程——创新24

1.4光学和光学技术的发展历程29

1.4.1光学发展史略30

1.4.2光学技术发展简史37

1.5生物学和生物技术的发展历程59

1.5.1生物学的历史60

1.5.2生物技术发展历史77

1.6材料科学与材料制造加工技术的发展历程82

1.6.1材料制造加工技术与人类文明的发展82

1.6.2材料技术的应用与社会进步86

思考题92

参考文献93

第2章 自然科学的研究方法96

引言96

2.1从实验到假说到证实——归纳法97

2.1.1从实验到定律——归纳法97

2.1.2归纳法的前提98

2.1.3归纳法中数学关系的获得99

2.1.4假说与假设103

2.1.5证实与知识体系形成105

2.2演绎——科学预言108

2.2.1从归纳到演绎108

2.2.2演绎法在理论体系形成中的作用109

2.2.3从假说到科学预言——演绎法112

2.2.4演绎法的一般步骤116

2.2.5演绎法的前提条件117

2.2.6演绎中逻辑推理的基本形式118

2.2.7演绎法在化学学科中的应用120

2.3假说—演绎法在生物学研究中的应用121

2.3.1假说—演绎法的概念121

2.3.2假说—演绎法的一般流程122

2.3.3假说—演绎法在生物学研究中所涉及的具体研究方法125

2.3.4假说—演绎法在生物学研究中的应用举例137

2.4科学研究中的计算机数值计算方法140

2.4.1科学研究方法中的理论研究，实验研究和计算机仿真研究140

2.4.2计算研究方法的特点142

2.4.3数值计算工具143

2.4.4数值计算方法在光学研究中的应用举例144

2.4.5计算机数值计算方法研究具体问题的一般步骤159

2.4.6计算机数值计算方法的局限性160

2.5数值计算方法在生物学研究中的应用161

思考题164

参考文献165

第3章 新技术研发方法168

3.1技术演绎法169

3.1.1技术演绎法研发的案例169

3.1.2技术演绎的过程178

3.1.3技术演绎的途径178

3.1.4技术演绎的层次180

3.2技术演绎法在生物技术研发中的应用181

3.2.1第一代测序技术182

3.2.2第二代测序技术183

3.2.3第三代测序技术186

3.3移植法189

3.3.1技术移植的必要性189

3.3.2技术移植的可能性194

3.3.3技术移植的途径195

3.3.4技术移植的层次197

3.3.5技术移植的知识产权问题197

3.4交叉法199

3.4.1交叉法的形成199

3.4.2交叉法的概念206

3.4.3对我们的启示208

3.5螺旋上升法210

3.5.1螺旋上升法210

3.5.2螺旋上升法案例分析211

3.5.3螺旋上升法中临界点的把握214

3.6逆向思维法215

3.6.1逆向思维的概念215

3.6.2逆向思维的特点216

3.6.3逆向思维的三大类型217

3.7计算机辅助设计、仿真与数字化方法222

3.7.1计算机辅助设计与仿真方法简介223

3.7.2计算机辅助设计与仿真方法在光信息技术中的应用225

3.7.3模拟光学系统的数字化方法229

3.7.4计算机在分子模拟技术和药物设计中的应用232

3.7.5计算机辅助设计与仿真的局限性233

思考题234

参考文献234

第4章 未来的主要科学与技术的研究领域239

4.1未来的研究领域239

4.2爱因斯坦和霍金的思维方法241

4.2.1背景知识241

4.2.2爱因斯坦的思维方式242

4.2.3霍金的思维方式243

4.2.4小结245

4.3光学与光学技术的未来研究领域245

4.3.1太阳能技术245

4.3.2光子计算机248

4.3.3光存储254

4.3.4新波段开发257

4.4未来生物技术265

4.4.1转基因食品265

4.4.2基因工程药物265

4.4.3基于干细胞的人体组织工程技术——干细胞治疗266

4.4.4新一代工业生物技术——生物质能利用技术268

4.5材料科学与技术发展前景268

4.5.1稀土材料269

4.5.2高分子材料270

4.5.3复合材料271

4.5.4发展前景273

思考题274

参考文献274

后记278