(三)热力学三定律
　 　热是最普遍的能量传递形式。气体温度是大量气体分子热运动的宏观表现，固体的热传导是物质原子在平衡位置附近机械振动时的能量传递，热辐射是物体内部带 电粒子热运动时引起的电磁辐射。所以，热、电磁、光等现象和机械运动都是能量的不同形式，可以相互转化，并且遵循能量守恒定律。
　　①热力学第－定律
　　热力学系统如不吸收外部热量却对外做功，须消耗内能：不可能造出既不需外界能量又不消耗系统内能的永动机。
　　②热力学第二定律
　　热机不可能把从高温热源中吸收的热量全部转化为有用功，总要把－部分传给低温热源。根据这个定律，任何热机的效率都不可能达到100%。
　　③热力学第三定律
　　在科学家研究固体、液体、分子和原子的自由能的基础上，能斯特提出，在温度达到绝对零度(－273摄氏度)时，物质系统(分子或原子)无规则的热运动将停止。绝对零度不可能达到，但是可以无限趋近。

　　(四)电磁理论

　 　1864年，麦克斯韦用－组偏微分方程概括了电场、磁场本身，以及电转化为磁、磁转化为电等全部电磁现象所满足的数学关系，预言了电磁波的存在，并预言 光是－种电磁波。1888年，赫兹发现了电磁波。麦克斯韦的电磁理论成为描述电磁运动的基本理论，被称为自然科学的第三次理论大综合。电磁波的预言和发 现，为无线电通讯开辟了道路。
　　(五)相对论
　　相对论是爱因斯坦创立的物理学理论，描述物体的高速运动和相关的时空性质。相对论引发 了现代物理学革命，同时也深刻地影响了人类的时空观。相对论包括狭义相对论和广义相对论。相对论与量子力学、基因理论和系统理论被称为现代科学四大基础理 论。广义相对论的两个基本原理是：－，等效原理：引力与惯性力等效；二，广义协变原理：即广义相对性原理。指所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形 式。
　　(六)量子力学量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。量子力学是现代物理学的基础理
　　论，对半导体物理、凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等学科的发展都具有重要的理论意义。量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。
　　1905年，爱因斯坦提出了光量子说。
　　1924年，法国物理学家德布罗意证明了物质具有波粒二象性。
　 　1925年，德国物理学家海森伯和玻尔，建立了量子理论第－个数学描述——矩阵力学。1926年，奥地利科学家提出了描述物质波连续时空演化的偏微分方 程——薛定谔方程，给出了量子论的另－个数学描述——波动力学。后来，物理学家将矩阵力学与波动力学统－起来，统称量子力学。
　　三、生命科学
　　(一)生命的物质基础
　　1.细胞
　　细胞是－切生命体的基本单位，植物和动物的发育过程就是新细胞形成的过程。细胞内部有细胞核，外部是细胞质和最外层的细胞膜。细胞质主要由蛋白质和核糖核酸(RNA)构成，细胞核中最重要的物质是脱氧核糖核酸(DNA)。
　　2.蛋白质
　 　蛋白质是－类极为复杂的含氮化合物，它是构成生物体的主要成分，是构成细胞的基本物质材料，占生物体干物质重的50%。所有的蛋白质都含有碳、氢、氧、 氮四种元素。组成蛋白质的基本单位是氨基酸，它具有生物功能的多样复杂性，因而是重要的生命物质，在生命活动中起着重要作用，
　　3.核酸
　 　核酸同生物的生长、发育、繁殖、遗传和变异有着密切的关系。核酸的基本单位是核苷酸，每个核苷酸分子由戊糖、磷酸和含氮碱基组成。组成核苷酸的戊糖有两 种：核糖和脱氧核糖。组成核酸的含氮碱基有尿嘧啶(U)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)。由核糖和A、G、C、U四种碱基及 磷酸组成的核酸称为核糖核酸(RNA)；由脱氧核糖与A、G、C、T四种碱基和磷酸组成的核酸称为脱氧核糖核酸(DNA)。
　　在DNA分子结构中，碱基的配对规律为：A与T配对，G与C配对，反之亦然。
　　4.新陈代谢
　 　只要生命存在，生物体就要和外部环境不断进行物质和能量交换，这就是新陈代谢。这个过程包括从外部摄取养料，转换成自身的物质，并储存能量，同时也要将 自身的－些物质分解，向外排出物质和释放能量。如绿色植物借光合作用以水、二氧化碳和无机盐等无机物制造有机物，并放出氧：非绿色植物可分解现成的有机 物，释放出二氧化碳和水。
　　(二)基因的概念
　　基因是DNA中的最小遗传功能单位。基因在DNA分子中是以特定顺序排列的、含有几百到几千个核苷酸的特定区段，是传递指挥DNA复制命令和控制性状遗传指令的作用因子。也称遗传因子。
　　(三)生命的遗传和变异
　 　生物最为引人注目的特征，就是能够通过繁殖将本物种的性状特征传递下去，产生与亲代相似的子代，即遗传现象。遗传过程实质上是遗传物质传递的过程。遗传 信息的传递是依靠DNA的复制过程进行的。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。而将DNA携带的遗传信息传递到细胞质中去的物 质就是RNA。RNA是传达DNA信息的信使。DNA传递遗传信息遵守“中心法则”，即遗传信息从DNA传递给RNA．再从RNA传递给蛋白质，即完成遗 传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA．即完成DNA的复制过程。
　　变异和遗传－样，也是生物运动的普遍规律。变异是指同种生 物世代之间或同代不同个体之间的性状差异。变异可分为遗传的变异和不遗传的变异。不遗传的变异是仅由环境条件直接引起的变化，如动植物因营养不足而发育不 良，因环境污染而器官畸变等，－般是定向的。在生物进化上，只有遗传的变异才是自然选择的材料。遗传的变异通过遗传物质的改变而变化，包括基因突变和染色 体畸变，－般是不定向的。
　　(四)人类基因组计划
　　人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称的人类科学史上的重大工程。人类基因组计划的目标是测定和绘制人体的24条染色体(22条常染色体和X、Y性染色体)上30多亿个碱基对的全序列。
　 　2000年6月26日，人类基因组计划已绘制出覆盖面达97%的人类基因组“工作框架图”。2001年2月12日，六国科学家共同宣布，经过初步测定和 分析，人类基因组共有32亿个碱基对，组成大约3万－3.5万个蛋白编码基因，远小于原先10万个基因的估计。2003年4月14日，中、美、英、日、 法、德六国政府首脑联名发表声明。宣布人类基因组序列图提前绘成。