1956年是中國現代科學技術發展史上的一個重要里程碑。是年1月，中國提出了“向科學進軍”的口號。科學技術事業開始進入了一個有計劃的蓬勃發展的新階段。這一年，中國政府成立了國家科學規劃委員會，組織全國600多位科學家和技術專家，制定出中國第一個發展科學技術的長遠規劃，即《1956年至1967年科學技術發展遠景規劃》，擬定了57項重大任務。此規劃提出的主要任務於1962年提前完成，從而奠定了中國的原子能、電子學、半導體、自動化、計算技術、航空和火箭技術等新興科學技術基礎，並促進了一系列新興工業部門的誕生和發展。在提前完成《1956年至1967年科學技術發展遠景規劃》的基礎上，中國又制定了《1963年至1972年科學技術規劃綱要》（簡稱《十年規劃》）。
中國政府在1958年對科技管理機構進行調整合並，成立了國家科學技術委員會、國防科學技術委員會。各省（自治區、直轄市）、市、縣陸續成立了各級科委，形成了中國的科學技術管理體系。中國科學技術事業進入了國家計劃下的現代發展時期。
1964年，周恩來總理在政府工作報告中首次提出要實現工業、農業、國防和科學技術現代化，簡稱“四個現代化”。在此期間，科技事業得到迅速發展。1959年，地質學家李四光等人提出了“陸相生油”理論，打破了西方學者的“中國貧油”說；1960年，物理學家王淦昌等人發現反西格瑪負超子；1964年，中國第一顆原子彈裝置爆炸成功；1965年，生物學家們在世界上首次人工合成牛胰島素。在此過程中，中國形成了一批學科較齊全、設備較好的研究所，培養了一支水平較高、力量較強的科研隊伍。到1965年，全國科學研究機構已達到1700多個，從事科學研究的人員達到12萬人。這是中國科學技術事業繼續發展的基礎。
不幸的是，從1966年開始，中國經歷了長達10年的“文化大革命”。這場政治運動對中國的科學技術事業無疑是一場巨大的災難。其間，科技管理陷入癱瘓，研究機構被肢解，廣大科學技術工作者被迫停止科研工作，下放到農村或廠礦勞動。中國的科學技術幾乎停滯不前。
儘管如此，中國科學技術工作者還是在極為困難的條件下取得了一系列的重要成就。1966年，中國第一顆裝有核彈頭的地地導彈飛行爆炸成功；1967年，中國第一顆氫彈空爆成功；1970年，“東方紅一號”人造地球衛星發射成功；20世紀70年代初期，數學家陳景潤完成了哥德巴赫猜想中的“1+2”，向著解決哥德巴赫猜想邁進了一大步。
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