(三)熱力學(xué)三定律
　 　熱是最普遍的能量傳遞形式。氣體溫度是大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，固體的熱傳導(dǎo)是物質(zhì)原子在平衡位置附近機(jī)械振動(dòng)時(shí)的能量傳遞，熱輻射是物體內(nèi)部帶 電粒子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的電磁輻射。所以，熱、電磁、光等現(xiàn)象和機(jī)械運(yùn)動(dòng)都是能量的不同形式，可以相互轉(zhuǎn)化，并且遵循能量守恒定律。
　　①熱力學(xué)第－定律
　　熱力學(xué)系統(tǒng)如不吸收外部熱量卻對(duì)外做功，須消耗內(nèi)能：不可能造出既不需外界能量又不消耗系統(tǒng)內(nèi)能的永動(dòng)機(jī)。
　　②熱力學(xué)第二定律
　　熱機(jī)不可能把從高溫?zé)嵩粗形盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為有用功，總要把－部分傳給低溫?zé)嵩础８鶕?jù)這個(gè)定律，任何熱機(jī)的效率都不可能達(dá)到100%。
　　③熱力學(xué)第三定律
　　在科學(xué)家研究固體、液體、分子和原子的自由能的基礎(chǔ)上，能斯特提出，在溫度達(dá)到絕對(duì)零度(－273攝氏度)時(shí)，物質(zhì)系統(tǒng)(分子或原子)無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)將停止。絕對(duì)零度不可能達(dá)到，但是可以無(wú)限趨近。

　　(四)電磁理論

　 　1864年，麥克斯韋用－組偏微分方程概括了電場(chǎng)、磁場(chǎng)本身，以及電轉(zhuǎn)化為磁、磁轉(zhuǎn)化為電等全部電磁現(xiàn)象所滿足的數(shù)學(xué)關(guān)系，預(yù)言了電磁波的存在，并預(yù)言 光是－種電磁波。1888年，赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波。麥克斯韋的電磁理論成為描述電磁運(yùn)動(dòng)的基本理論，被稱為自然科學(xué)的第三次理論大綜合。電磁波的預(yù)言和發(fā) 現(xiàn)，為無(wú)線電通訊開辟了道路。
　　(五)相對(duì)論
　　相對(duì)論是愛因斯坦創(chuàng)立的物理學(xué)理論，描述物體的高速運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的時(shí)空性質(zhì)。相對(duì)論引發(fā) 了現(xiàn)代物理學(xué)革命，同時(shí)也深刻地影響了人類的時(shí)空觀。相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。相對(duì)論與量子力學(xué)、基因理論和系統(tǒng)理論被稱為現(xiàn)代科學(xué)四大基礎(chǔ)理 論。廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理是：－，等效原理：引力與慣性力等效；二，廣義協(xié)變?cè)恚杭磸V義相對(duì)性原理。指所有的物理定律在任何參考系中都取相同的形 式。
　　(六)量子力學(xué)量子力學(xué)是描述微觀世界結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與變化規(guī)律的物理科學(xué)。量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)理
　　論，對(duì)半導(dǎo)體物理、凝聚態(tài)物理、粒子物理、低溫超導(dǎo)物理、量子化學(xué)以及分子生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展都具有重要的理論意義。量子力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展標(biāo)志著人類認(rèn)識(shí)自然實(shí)現(xiàn)了從宏觀世界向微觀世界的重大飛躍。
　　1905年，愛因斯坦提出了光量子說(shuō)。
　　1924年，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意證明了物質(zhì)具有波粒二象性。
　 　1925年，德國(guó)物理學(xué)家海森伯和玻爾，建立了量子理論第－個(gè)數(shù)學(xué)描述——矩陣力學(xué)。1926年，奧地利科學(xué)家提出了描述物質(zhì)波連續(xù)時(shí)空演化的偏微分方 程——薛定諤方程，給出了量子論的另－個(gè)數(shù)學(xué)描述——波動(dòng)力學(xué)。后來(lái)，物理學(xué)家將矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)統(tǒng)－起來(lái)，統(tǒng)稱量子力學(xué)。
　　三、生命科學(xué)
　　(一)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)
　　1.細(xì)胞
　　細(xì)胞是－切生命體的基本單位，植物和動(dòng)物的發(fā)育過(guò)程就是新細(xì)胞形成的過(guò)程。細(xì)胞內(nèi)部有細(xì)胞核，外部是細(xì)胞質(zhì)和最外層的細(xì)胞膜。細(xì)胞質(zhì)主要由蛋白質(zhì)和核糖核酸(RNA)構(gòu)成，細(xì)胞核中最重要的物質(zhì)是脫氧核糖核酸(DNA)。
　　2.蛋白質(zhì)
　 　蛋白質(zhì)是－類極為復(fù)雜的含氮化合物，它是構(gòu)成生物體的主要成分，是構(gòu)成細(xì)胞的基本物質(zhì)材料，占生物體干物質(zhì)重的50%。所有的蛋白質(zhì)都含有碳、氫、氧、 氮四種元素。組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，它具有生物功能的多樣復(fù)雜性，因而是重要的生命物質(zhì)，在生命活動(dòng)中起著重要作用，
　　3.核酸
　 　核酸同生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、遺傳和變異有著密切的關(guān)系。核酸的基本單位是核苷酸，每個(gè)核苷酸分子由戊糖、磷酸和含氮堿基組成。組成核苷酸的戊糖有兩 種：核糖和脫氧核糖。組成核酸的含氮堿基有尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)。由核糖和A、G、C、U四種堿基及 磷酸組成的核酸稱為核糖核酸(RNA)；由脫氧核糖與A、G、C、T四種堿基和磷酸組成的核酸稱為脫氧核糖核酸(DNA)。
　　在DNA分子結(jié)構(gòu)中，堿基的配對(duì)規(guī)律為：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，反之亦然。
　　4.新陳代謝
　 　只要生命存在，生物體就要和外部環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，這就是新陳代謝。這個(gè)過(guò)程包括從外部攝取養(yǎng)料，轉(zhuǎn)換成自身的物質(zhì)，并儲(chǔ)存能量，同時(shí)也要將 自身的－些物質(zhì)分解，向外排出物質(zhì)和釋放能量。如綠色植物借光合作用以水、二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽等無(wú)機(jī)物制造有機(jī)物，并放出氧：非綠色植物可分解現(xiàn)成的有機(jī) 物，釋放出二氧化碳和水。
　　(二)基因的概念
　　基因是DNA中的最小遺傳功能單位。基因在DNA分子中是以特定順序排列的、含有幾百到幾千個(gè)核苷酸的特定區(qū)段，是傳遞指揮DNA復(fù)制命令和控制性狀遺傳指令的作用因子。也稱遺傳因子。
　　(三)生命的遺傳和變異
　 　生物最為引人注目的特征，就是能夠通過(guò)繁殖將本物種的性狀特征傳遞下去，產(chǎn)生與親代相似的子代，即遺傳現(xiàn)象。遺傳過(guò)程實(shí)質(zhì)上是遺傳物質(zhì)傳遞的過(guò)程。遺傳 信息的傳遞是依靠DNA的復(fù)制過(guò)程進(jìn)行的。DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。而將DNA攜帶的遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的物 質(zhì)就是RNA。RNA是傳達(dá)DNA信息的信使。DNA傳遞遺傳信息遵守“中心法則”，即遺傳信息從DNA傳遞給RNA．再?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)，即完成遺 傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程。也可以從DNA傳遞給DNA．即完成DNA的復(fù)制過(guò)程。
　　變異和遺傳－樣，也是生物運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律。變異是指同種生 物世代之間或同代不同個(gè)體之間的性狀差異。變異可分為遺傳的變異和不遺傳的變異。不遺傳的變異是僅由環(huán)境條件直接引起的變化，如動(dòng)植物因營(yíng)養(yǎng)不足而發(fā)育不 良，因環(huán)境污染而器官畸變等，－般是定向的。在生物進(jìn)化上，只有遺傳的變異才是自然選擇的材料。遺傳的變異通過(guò)遺傳物質(zhì)的改變而變化，包括基因突變和染色 體畸變，－般是不定向的。
　　(四)人類基因組計(jì)劃
　　人類基因組計(jì)劃是與曼哈頓原子計(jì)劃、阿波羅登月計(jì)劃并稱的人類科學(xué)史上的重大工程。人類基因組計(jì)劃的目標(biāo)是測(cè)定和繪制人體的24條染色體(22條常染色體和X、Y性染色體)上30多億個(gè)堿基對(duì)的全序列。
　 　2000年6月26日，人類基因組計(jì)劃已繪制出覆蓋面達(dá)97%的人類基因組“工作框架圖”。2001年2月12日，六國(guó)科學(xué)家共同宣布，經(jīng)過(guò)初步測(cè)定和 分析，人類基因組共有32億個(gè)堿基對(duì)，組成大約3萬(wàn)－3.5萬(wàn)個(gè)蛋白編碼基因，遠(yuǎn)小于原先10萬(wàn)個(gè)基因的估計(jì)。2003年4月14日，中、美、英、日、 法、德六國(guó)政府首腦聯(lián)名發(fā)表聲明。宣布人類基因組序列圖提前繪成。