周凤林、王晓芜、胡炳元主编的《开拓未来的世界》为“物理大视野”第四册，主要讲述了：畅想未来高新技术的发展趋势、清洁能源的开发与利用、对宇宙未来的探索。在这里，我们可以感受到智能机器人的神奇，体验量子计算机、云计算与物联网勾勒出的信息科技，也可以穿越纳米世界，感受微观和宏观对接与交融的惬意。

周凤林、王晓芜、胡炳元主编的《开拓未来的世界》为“物理大视野”第四册。

《开拓未来的世界》内容简介：上海市嘉定二中将“物理大视野”科普展览以教育馆的形式保留了下来，并形成一套以《物理大视野》为题的科普读物，让学生们能够经常游历在物理学发展长河之中，这是一项非常有益的工作。“物理大视野”包括“认识久远的世界”、“改变昨天的世界”、“推动当今的世界”、“开拓未来的世界”四个篇章，本书为第四册，本书用生动的文字和珍贵的图片，把深奥的物理学演绎成通俗的物理发展史画卷，意图让更多的人领略到物理学发展的精妙，从而激发起科学探究的兴趣。

第一章 深空探测与空间技术

 第一节 中国月球探测工程

 第二节 深空探测

 第三节 空间科学研究

 第四节 太空武器

第二章 信息技术的发展

 第一节 量子密码通信

 第二节 量子芯片

 第三节 量子计算机

 第四节 其他新型计算机

第三章 能源的发展与未来

 第一节 新能源概况

 第二节 核电前沿技术

 第三节 理想清洁能源——“人造太阳”

 第四节 高效新型太阳能电池

 第五节 聚光太阳能发电技术

 第六节 聚光光伏技术

 第七节 风筝发电

 第八节 奇思妙想新能源技术

第四章 电能储存技术

 第一节 电能储存技术概况

 第二节 机械储能

 第三节 电磁场储能

 第四节 化学形式储能

第五章 未来光电子技术

 第一节 光电子技术概述

 第二节 单光子控测器

 第三节 有机光电功能材料

 第四节 光电子技术应用

第六章 纳米技术与纳米器件

 第一节 纳米技术概述

 第二节 纳米电子学技术

 第三节 纳米光电子技术

 第四节 纳米发电机

 第五节 纳米技术在化工领域的应用

 第六节 纳米技术在其他方面的应用

第七章 未来新技术

 第一节 隐形技术

 第二节 揭秘反物质

 第三节 未来交通工具

 第四节 未来航天动力技术

 第五节 智能武器

 第六节 其他高新技术

参考文献

后记

中国首个月球探测工程被命名为“嫦娥工程”，它是一项国家战略性科技工程，将服从和服务于科教兴国战略和可持续发展战略，以满足科学、技术、政治、经济和社会发展的综合需求为目的，把推进科学技术进步的需求放在首位，力求发挥更大的作用。整个工程规划贯彻“有所为、有所不为”的方针，选择有限目标，突出重点，集中力量，力求在关键领域取得突破，为深空探测活动奠定坚实的基础。

根据有关规划，中国将在2020年前，分三步完成对月球的无人探测。嫦娥工程规划为三期，简称为“绕、落、回”三步走。

一、绕月飞行——嫦娥工程的第一期

(一)工程概要

第一期工程“绕”，即发射中国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现首次绕月飞行。

(二)工程目标

嫦娥工程第一期有五大工程目标：一是研制和发射中国第一颗探月卫星，二是初步掌握绕月探测基本技术，三是首次开展月球科学探测，四是初步构建月球探测航天工程系统，五是为月球探测后续工程积累经验。为此，要突破月球探测卫星的关键技术，初步建立中国的深空探测工程大系统，验证有效载荷和数据解译等各项关键技术，初步建立中国深空探测技术研制体系。

(三)科学目标

一是获取月球表面三维立体影像，从而划分月球表面的基本地貌和构造单元，初步编制月球地质构造纲要图，为后续优选软着陆区提供参考依据。

二是分析月面有用元素的分布特点，即对月面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图。

三是探测月壤特性。目前月球上已知矿物有100多种，其中的氦3是一种安全、高效、清洁的新型核聚变燃料，可改变人类社会的能源结构，但在地球上十分罕见。每100吨氦3可以解决全球一年的电力供应问题，而月球上的氦3储量据估算有500万吨，可满足人类1万多年的用电需求。月球潜在矿产资源和能源的开发利用前景，已成为各主要航天国家组织重返月球和开展月球探测的最主要动力。中国首次开展月面的微波辐射探测，将估算全月球月壤厚度，研究月表年龄及演化，获取月壤中氦3的资源量和分布特征的数据。

四是探测地月空间环境，记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。

(四)“嫦娥一号”

中国第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”于2007年10月24日在西昌卫星发射中心发射升空，并于同年11月7日正式进入工作轨道，11月20日开始传回探测数据。2009年3月1日16时13分，完成各项探测任务的“嫦娥一号”成功撞击月球，并准确落于月球预定撞击点，为中国探月第一期工程画上了圆满的句号。

二、落月探测——嫦娥工程的第二期

(一)工程概要

第二期工程“落”，即发射月球软着陆器，并携带月球巡视勘察器(俗称月球车)，在着陆器落区附近进行就位探测。这一阶段将主要突破在地外天体软着陆和自动巡视勘察的技术。在人类进行的月球与深空探测活动中，环绕探测、软着陆探测和巡视勘察是最主要的探测手段，软着陆更是踏上另一个星球进行实地科学探测的第一步。

(二)工程目标

一是突破月球软着陆、自动巡视勘察、深空测控通信、月夜生存等关键技术，提升航天技术水平。  二是研制月球软着陆探测器和月面巡视探测器，建立地面深空站，获得包括运载火箭、探测器、深空站等在内的功能模块，具备月球软着陆探测的基本能力。

三是建立月球探测航天工程基本体系，为后续工程服务。

(三)科学目标

一是月表形貌与地质构造调查。获取月壳浅层物质结构特性的数据也是国际月球探测与研究的热点之一。由于月球本身的构造运动在3l亿年前就基本结束，因此，获取月表地质构造信息，开展月球早期构造活动的系统研究，对月球与太阳系类地行星早期的构造演化历史的研究具有重要的科学意义。

二是月表物质成分和可利用资源调查。月球蕴含丰富的可利用矿产和能源资源。开发和利用月球资源，关系到将来月球基地的选址以及建设方案的选择。

三是月球内部结构研究。月球内部结构不但体现月球目前的状态，还记录着其形成和演化历史的信息。月球内部结构探测不仅可以使人类清楚认识月球的状态、结构和组成，而且可以为了解月球的起源和演化历史提供最可靠、最直接的证据。

四是日一地一月空间环境探测。

五是月基光学天文观测。月基天文观测不但与常规的地面观测相比优势突出，与一般的空间观测(空间望远镜和天文卫星)相比，仍然具有连续监测时间长、望远镜姿态易控制、所需的地面站数量少等显著优势。

(四)“嫦娥二号”

“嫦娥二号”于2010年10月1日在西昌卫星发射中心发射升空。与“嫦娥一号”任务相比，“嫦娥二号”任务技术更新、难度更大、系统更复杂。对探月工程起承上启下关键作用的“嫦娥二号”，将实现六个方面的技术创新与突破：

一是突破运载火箭直接将卫星发射至地月转移轨道的技术。相比“嫦娥一号”先发射到地球附近的转移轨道，再经过自身多次调整进入奔月轨道，“嫦娥二号”由运载火箭直接送人奔月轨道。“嫦娥一号”用了近14天时间进入工作轨道，“嫦娥二号”7天以内就可做到。因此，“嫦娥二号”任务所需的运载火箭推力更大，对人轨精度和控制精度的要求更高。

二是试验x频段深空测控技术，初步验证深空测控体制。“嫦娥二号”任务首次验证了中国新建的x频段深空测控体制。相比“嫦娥一号”任务中使用的s频段卫星测控网，x频段无线电传输信号频率更高，远距离测控通信效果更好。

三是验证100千米月球轨道捕获技术。“嫦娥一号”在距月面200千米处被月球捕获，而“嫦娥二号”在距月面100千米处进行制动，飞行速度更快，轨道更低，同时，月球不均匀重力场对卫星轨道的摄动影响也相应增大，大大提高了对卫星制动控制精度的要求。

四是测试将飞行轨道由100千米圆轨道调整为100千米×15千米椭圆轨道的能力。

五是试验全新的着陆用相机，数据传输能力大幅提高。“嫦娥二号”增加配置了着陆用相机，以检验对月成像能力，为“嫦娥三号”在月面软着陆做准备。“嫦娥二号”的数据传输速率比“嫦娥一号”提高了1倍。

六是对“嫦娥三号”预选着陆区进行高分辨率成像试验。P2-7

吕福源同志在教育部期间，非常关注基础教育改革，力主教育创新，反对因循守旧、墨守成规，十分强调实施素质教育的关键在于教育创新。也正是在他担任教育部常务副部长并直接分管基础教育期间，拉开了新教改的帷幕。

出于对物理学深厚的情感和造诣，2000年，在他的指示和亲自指导下，我们组织筹办了“物理大视野”科普展览。“物理大视野”包括“认识久远的世界”、“改变昨天的世界”、“推动当今的世界”、“开拓未来的世界”四个篇章，用生动的文字和珍贵的图片，把深奥的物理学演绎成通俗的物理发展史画卷，意图让更多的人领略到物理学发展的精妙，从而激发起科学探究的兴趣。

上海市嘉定二中将“物理大视野”科普展览以教育馆的形式保留了下来，并形成一套以《物理大视野》为题的科普读物，让学生们能够经常游历在物理学发展长河之中，这是一项非常有益的工作。对于学习和教学，传授知识固然重要，但给学生介绍一项科学成就的时候，要让学生知道它的发生和发展的过程，还要知道还有哪些未知的谜题需要解答。要从知识发展这个思路上，说清楚知识发生、发展的历程，特别是前人的失败或教训，不要一下子把拿来的知识都讲成是“绝对真理”。这样可以让学生们每接触到新事物、新概念、新东西，都能自觉培养独立思考的意识和能力，并真正有兴趣去了解、钻研这个知识的发展过程。

长期以来，嘉定二中深入开展物理创新教改，在学生中倡导“小制作”活动，激发学生进行科学探究的兴趣，并研发出上百项具有自主知识产权的创新教具。“小制作”也可以打开“大视野”，嘉定二中教师和学生们的所作所为，让我感到敬佩。

王晓芜

中央电教馆副馆长

2011年12月25日

领略物理世界精妙激发科学探究兴趣

“物理大视野”原是在教育部吕福源副部长倡导下组织的关于物理科学的科普展览。在中央电教馆王晓芜副馆长的提议下，我们将原科普展的“认识久远的世界”、“改变昨天的世界”、“推动当今的世界”、“开拓未来的世界”四个主题，以图文并茂的形式呈现给广大读者，力求将深奥的物理学演绎成通俗的物理发展史画卷，让更多的读者领略物理世界的精妙，激发科学探究的兴趣。

这套丛书是一套主要针对青少年的科普读物，共分四册，每册包含一个主题。在编写的过程中，我们力求做到：遵循“两个脉络”，一是物理学科的发展过程脉络(起源和演变)，二是呼应中学物理学科《国家课程标准》的知识体系脉络；关注“一个节点”，在物理学发展进程上曾经产生过重大影响的人和事；体现“三类情节”，一是围绕著名物理假想、定理、定律的提出、实证和演绎，二是攫取科学发展进程中的重大发现，三是重要科学人物的主要事件(成功之道或功亏一篑之惋惜)情节。

我们力求做到：用通俗生动的语言、丰富的实例和精美的图片揭示许多高新技术的奥秘，让读者可以近距离了解遥远的物理世界，触摸当今的科技前沿。在整套丛书的编写过程中，我们字斟句酌，从语句的表达到思想的诠释，努力做到科学性、思想性和艺术性的统一，希望在丰富青少年的知识储备的同时，能够让更多人喜欢物理，探索物理世界的奥秘。

虽然我们付出了很大的努力，仍然不可避免地存在一些问题和不足，诚恳地希望读者提出批评和建议，以便我们在以后不断完善。引用[美]丹尼尔·戈尔曼的一段话：它不一定面面俱到，但应该视角独特；它未必百分之百正确，但或许能给人启迪；它也许给不出答案，但能拓展人的思考空间。

在这套丛书付梓之际，真诚感谢上海市教委基教处倪闵景处长对这套丛书的肯定，并为其作序！真诚感谢上海科普教育发展基金会对这套丛书出版的大力资助！

最后，借用《物理大视野》原科普展时的结束语：

这是物理的世界，科学的世界，人类为之自豪的世界。

当你读完这套丛书之后，假如你记住了一棵树、一个人、一段故事或一点新知，我们将为此而满足。

假如你由此推开兴趣之门，进入这片神奇而广阔的物理世界，我们将由衷欣喜。

假如在不久的将来，在诺贝尔奖获得者名单中看到了你的名字——一个中国人的名字，我们将为你欢呼和自豪！

周凤林

2012年2月18日