近代历史表明，世界格局的变迁，国家间竞争实力的消长，主要源于科学技术的发展和创新能力的变化。进入21世纪，科学技术的发展不仅和人类的经济活动关系密切，而且也渗透到人们日常生活的各个角落。今天，人类所面临的人口增长、能源短缺、环境污染、贫富差距加剧等重大问题，都向科学技术提出了严峻挑战，而科学技术的发展将为解决或减缓这些问题做出贡献。作为中国科学技术工作者的群众组织，国家推动科学技术事业发展的重要力量，中国科协组织开展学科发展研究及发布活动，无疑是探索学科发展规律，跟踪学科发展态势，把握学科发展方向，报道学科最新进展，宣传学科研究成果，促进学科发展交流，推进科学技术进步的一项重要举措。在2006年30个全国学会开展相应的30个一级学科发展研究的基础上，2007年，中国科协继续开展学科发展研究及发布活动，组织中国物理学会等22个全国学会，对物理学、天文学、海洋科学、生物学、管理科学与工程、水利、工程热物理学、控制科学与工程、航天科学技术、核科学技术、石油与天然气工程、能源科学技术、安全科学与工程、园艺学、畜牧兽医科学、植物保护学、作物学、公共卫生与预防医学、城市科学、车辆工程等20个学科开展了学科发展研究，并编撰、出版了相应的学科发展报告。在此基础上，《学科发展报告综合卷（2007—2008）》编撰组就上述20个学科近年来的进展情况、发展趋势等综合评述如下。

　　1．1　基础研究呈现较快发展态势

　　基础研究是培育创新人才的摇篮，是知识和技术发展的基础，是未来科学和技术进步、工业发展的内在引擎。2006年2月9日，国务院颁发的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020）》强调指出，当前综合国力的竞争已前移到基础研究，我国作为快速发展中的国家，更要强调基础研究服务于国家目标，通过基础研究解决未来发展中的关键、瓶颈问题。在《纲要》的指导下，近年来，我国坚持服务国家目标与鼓励自由探索相结合，大力发展基础研究，不断加大资金投入，基础研究领域取得了长足的发展，呈现较快发展态势，一些学科的研究水平逐渐步入国际科学前沿。

　　物理学是研究物质结构、性质、基本运动规律及其相互作用的学科，也是自然科学和技术科学的基础学科，20世纪以来，物理学的进步导致了无线电、原子能、半导体、激光、计算机、光纤通讯等的发明和发现，极大地影响了社会进步和人类的生活。近年来，我国物理学处于较快发展的上升势头，若干领域取得了国际前沿性的重要研究成果。

　　中国理论物理学家在CP(电荷-宇称)对称性破坏和夸克-轻子味物理的理论等研究方面取得了重要成果：对直接CP破坏给出了更精确、自洽的理论预言；在重离子核反应的集体效应和奇特核产生及其性质研究方面，给出了国际上拟合常规核反应总截面的最佳公式；创立了用核输运理论研究核反应截面的新方法；在超铀区合成新核素235Am(z=95)之后，又相继合成超重新核素259Db(z=105)和265Bh(z=107)，并首次测量了它们的衰变能量及半衰期，使我国在核素研究方面达到了超重区。

　　在光学领域，创建了世界上首台基于光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）新原理的新一代超短超强激光装置；在X射线波段激光研究方面，首次利用类锂和类钠离子方案，获得短于100埃的8条新波长的X射线激光；在强场物理方面，发现了超短超强激光与等离子体相互作用中不同吸收机制相互转换的规律，提出了强激光对等离子体中电子的随机加速等新机制，并获得实验证实；在超快光学方面，系统研究了多种有机分子超快非线性光学性质，提出了通过分子间电子转移实现超快三阶非线性光学效应增强，并实现了超快、低泵浦能量全光光子晶体开关。

　　在凝聚态物理领域，介电体超晶格的研究有很强的创新性：将微结构引入介电晶体，构成了介电体超晶格；介电体超晶格还能实现不同物理常数的调制，已成为一种具有重要应用前景的人工有序微结构材料，成为国际热门研究领域。该项目获得了2006年度国家自然科学奖一等奖。

　　在量子信息技术的基础研究方面，我国科学家首创了量子避错编码原理，为解决量子信息领域的关键性问题——消相干提供了新方法；首创了概率量子克隆原理，为量子信息的有效提取提供了新的方法；提出一种新型的基于腔量子电动力学（QED）的量子处理器方案，有力地推动了该研究方向的后续发展。在高亮度纠缠源的支持下，实现了基于线性光学的量子纠缠浓缩和基于纠缠交换的量子中继器，原理性地证明了基于上述技术可以在遥远的两地建立最大纠缠。在纠缠态光场及连续变量量子通信研究方面，首次获得明亮EPR量子纠缠光束；设计了光场贝尔态直接探测系统，突破了传统零差探测的模式，便于实际应用；首次从实验上完成了连续变量量子密集编码，使信道容量突破经典极限；首次从实验上获得连续变量三组份纠缠态光场，并首次完成具有网络特性的受控密集编码量子通信。
在声学领域，我国对扫描电声成像机理的深入研究被国际上公认为最为完整的理论。

　　天文学研究包括宇宙在内的各种不同尺度的天体的起源、形成、结构和演化，探索大尺度和各种极端条件下的基本物理规律。对太阳系、太阳系外其它行星的研究和地外生命的探索，有助于理解人类的生存环境、地球生命的起源和演化，回答人类在宇宙中是否孤独等本源性科学问题。天文学的成就构成了自然科学、人类文化和文明的重要组成部分。

　　经过几十年的发展，我国太阳与日球物理研究在发展中国家中居于首位，在部分研究领域保持了国际先进水平。我国在太阳表面磁学，包括太阳活动区向量磁场演化和太阳弱磁场研究、太阳活动大气的光谱诊断、基于非局部热动平衡理论计算的半经验大气模型、耀斑动力学过程、太阳活动中的高能辐射、太阳大气中的微观等离子体机制、太阳风理论和模型、太阳磁场的理论外推、太阳活动磁流体理论与数值模拟、太阳活动中长期变化等方向开展了一系列原创性研究。

　　银河系的磁场极其微弱，但它是影响行星、恒星直至银河系形成和演化的重要因素，是研究极高能宇宙线粒子性质、起源和传播的重要基础。中国学者历经十多年的观测，建立了最大的银河系磁场探针样本；揭示了银河系几万光年范围内的磁场结构；建立了磁场结构双对称模型；证认出磁场效应的反对称全天分布图，推证出银河系晕中上、下反对称的环向磁场，首次给出星系尺度发电机运行的确切证据；得到星际磁场在中大尺度上的能谱分布。“银河系磁场的研究”成果使人们对银河系磁场从局域认知发展到整体图像，该成果荣获2006年度国家自然科学奖二等奖。

　　我国学者在恒星研究方面做出了重要的甚至是奠基性的贡献，在恒星形成研究方面取得大量成果，在一些领域处于国际领先位置：联合长期资料和高精度短期资料开展了较长周期双星轨道的拟合；利用恒星振动研究对白矮星性质、密近双星晚期演化等的研究获得了许多新的发现；成功探测到围绕一个大质量年轻恒星“BN天体”周围的吸积盘。近年来，我国学者在 暴余晖的动力学演化、余晖的环境效应、能量注入机制、 射线暴的能源机制、高能辐射机制、 射线暴的统计性质、 射线暴的宇宙学意义，以及用 射线暴来限制量子引力理论等多方面都取得了原创性的、在国际上有重要显示度的成果。中国天文学家搭载于“神舟二号”上的 射线暴探测器，曾成功地观测到若干个 射线暴。

　　在2005至2006年的“大洋一号”科学考察船首次环球科学考察和之后的2007年第19航次期间，我国科学家在西南印度洋中脊超慢速扩张区发现了新的海底热液活动区，并抓取了完整的热液硫化物烟囱体样本，实现了中国人在勘查热液硫化物领域“零”的突破。海底热液活动是20世纪海洋地质学最重要的科学发现之一，其区域多集中在快速、慢速扩张的太平洋、大西洋洋中脊及弧后盆地，而我国这次在超慢速扩张区域发现热液硫化物在世界上尚属首次，标志着我国海洋科学在世界海底热液活动研究领域跃入先进国家行列。该发现不仅提供了一个超慢速扩张洋中脊天然试验和研究场所，还将带动我国相关学科和深海技术的发展，同时也为我国找到了新的国际海底资源远景区，从而有效地维护了我国国际海底区域的权益。在近两年的南极冰盖考察中，我国科学家实现了人类首次从地面到达南极冰盖最高点，并确定了其地理位置和高度，确立了我国在国际极地考察和研究中的地位。以中国科学家为首席科学家、以“东亚季风演化史在南海的记录及其全球气候影响”为研究目标的深海钻探，其研究成果享誉国际海洋地质学界。随着我国国力的提升，我国的海洋研究已逐步由近海向深海大洋和极地拓展，我国海洋科学技术取得的成就越来越受到世界同行的瞩目。

　　生命科学和生物技术的重大突破，将在医学、农业、工业、环境、能源等领域引发新的科技革命，并有可能从根本上解决疾病、人口膨胀、粮食短缺、能源匮乏、环境污染等影响人类生存与发展的重大问题。“发现一种G蛋白偶联受体是植物激素脱落酸的受体”是近年来我国生物学领域取得的代表性研究成果之一。脱落酸是一种重要的植物激素，它参与调控众多植物的生长和发育过程，特别是在植物应答多种逆境如盐、旱、渗透、低温等胁迫的过程中发挥重要作用。2007年3月，我国学者在美国《科学》杂志发表论文，他们发现了位于细胞表面的脱落酸（Abscisic acid，简称ABA）受体，鉴定了一种拟南芥中新的GPCR（GCR2），证实GCR2通过与G蛋白α亚基GPA1相互作用，介导所有已知的ABA反应；ABA与GCR2的结合导致GCR2-GPA1复合物的解离，从而释放出GPA1并由GPA1激活下游的反应。该项工作的主要贡献包括：（1）鉴定确认了对介导ABA信号转导起关键作用的ABA膜受体；（2）阐明了ABA与该受体作用的信号转导途径；（3）发现了植物体系中的第一对GPCR配基-受体对。《科学》杂志发表的评述文章指出，该论文找到了人们长期寻找但此前一直没有找到的一种重要植物激素的受体；填补了在ABA信号转导途径中G蛋白和ABA信号接受之间的空白；研究结果将改变目前植物学研究的现状，并使G蛋白信号研究成为植物学研究中引人瞩目的中心。

　　高致病性禽流感由正粘病毒科流感病毒素中的A型流感病毒引起。自1997年我国香港地区发生“禽流感事件”，尤其是近年来亚洲十几个国家和地区相继发生H5亚型禽流感以来，世界各国对该亚型禽流感的危害以及对人类的威胁高度关注，研制高致病性禽流感疫苗成为一项十分重要、十分紧迫的任务。我国科学家在这一领域开展了卓有成效的工作，取得了令人瞩目的研究成果：分离、鉴定了包括中国第一株及所有导致禽流感暴发的高致病力禽流感病毒在内的571株（截至到2004年底）H5N1亚型高致病力禽流感病毒，构建了目前国际上关于中国大陆H5亚型禽流感病毒最完整的毒株库，初步揭示了我国H5N1亚型禽流感病毒流行的时空、地域、宿主以及分子遗传演化与生物学特性的基本规律及其复杂性和多样性；研制成功了中国第一个高致病性禽流感疫苗——H5N2亚型禽流感灭活疫苗，世界上第一个可诱导水禽对高致病性禽流感产生有效免疫保护并大规模应用的流感病毒反向遗传操作疫苗——H5N1基因重组禽流感灭活疫苗。“H5亚型禽流感灭活疫苗的研制及应用”工作的前瞻性、独创性，为我国成功防控H5N1亚型高致病性禽流感提供了充足的技术储备，发挥了极为关键的作用，并为后来其他几种禽流感疫苗的研制奠定了技术基础。该成果荣获2005年度国家科学技术进步奖一等奖。