上海高中物理学那几本书？是用的哪个版本的书？谢谢_百度知道
上海高中物理学那几本书？是用的哪个版本的书？谢谢
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上海科学技俯哗碘狙鄢缴碉斜冬铆术出版社高中物理新教材共有五册，其中基础型课程，高一、二年级各一册。拓展型课程，高一、高二合一册，高三一册。还有研究型课程一册。
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出门在外也不愁物之理——刘明海物理工作室
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高中物理教学参考资料
上传: 叶国赛 &&&&更新时间： 9:26:22
科学家估计宇宙的年龄是一百二十五亿年 & 　　目前，科学家对宇宙的年龄有不同的估计，根据不同的宇宙学模型，科学家估计宇宙的年龄是介乎一百亿至一百六十亿之间。最近，科学家利用南欧洲天文台的望远镜，观察一颗称cs的星球，量度星球上放射性同位素铀-238的光谱，从而计算出这星球的年龄是一百二十五亿年，这个估计的误差大约三十亿年，这是科学家第一次量度太阳系以外铀含量的研究。 　　科学家解释说，这个方法和在考古学上使用碳-24同位素量度物质的年龄一样，铀-238同位素的半衰期是四十四亿五千万年；半衰期是放射性元素自动蜕变成为其他元素，至它本身剩下一半时所需要的时间。 　　科学家指出，在宇宙开始时，大爆炸会产生氢、氦和锂等元素，而比较重的元素是在星球内部产生，当星球死亡时，含有重元素的物质会散布到周围的空间，然后和下一代的星球结合；其实，地球上黄金也是从爆炸了的星球来的。 　　因此，愈老的星球上的重元素，也会愈少，科学家认为，一些比较老的星球的重元素含量，只有太阳的二百分之一。 　　科学家曾经尝试利用钍-232同位素来估计宇宙的年龄，钍是一种放射性金属元素，与中子接触时会引起核分裂，产生原子能源，不过，钍的半衰期是一百四十亿五百万年，半衰期比较铀-238长，因此，估计的误差也比较大。 & & 六大支柱技术推动信息革命 & 　　回顾一下信息技术近年来发生的巨变，就可以发现：网络技术正在改变着我们的世界，信息网络中发生的革命正以前所未有的速度推动着全球经济的发展。而所有这些进步都得益于人们在如下六个技术领域已经取得的和即将取得的进步：集成电路技术、光电子技术、存储技术、显示技术、无线技术和软件技术。 　　集成电路技术当前的集成电路技术采用0.13&m工艺，其线径可达0.12&m，未来将采用分子技术制造晶体管，但这仍然局限于硅技术领域。从长远看，硅片已经难以满足高速率的需求。为进一步提高速率，我们需要进入光学领域，例如采用光二极管。 　　光电子技术的许多进步都与物理学密切相关。目前，有机晶体正成为一种新的研究领域，目的是寻找更便宜的塑料晶体管和激光器。过去，光纤技术主要应用于点到点配置的网络。随着光纤的大量使用，我们需要增加光层，组建灵活可靠的光网络。 　　集成电路和光电子技术对信息处理及传输速率的影响最终都将反映到存储器上。传统的存储器采用磁盘方式，速度相对较慢，且存储机制单一。未来的存储系统将是由光存储器组成的存储网络，将采用全息技术，研发新型磁存储材料和制造技术。 　　与通信网络发展密切相关的另一项技术就是显示技术。目前，显示器的分辨率每两年翻一番。显示技术面临的挑战是如何缩小尺寸。随着技术的进步，未来的显示器将像报纸一样方便、灵活地任意折叠、阅读。 　　对于未来的通信业来说，无线技术是极为重要的。许多人现在都有手机，但是我们必须考虑所谓的第三代移动通信技术。如何增加宽带和比特率是无线网络面临的根本问题之一。无线网络是一种非常复杂的多路径网络，需要考虑时间和空间分集的技术。 　　软件技术是一个非常庞大的领域。随着软件的规模越来越大，保证其正确性变得越来越困难。软件复杂性的增长使确保程序的正确性变得越来越困难，如何测试程序因此也成为当今软件业面临的最大问题，也是软件生产中成本最高的部分。 　　总之，上述六个支柱性技术领域的发展前景是光明的，同时我们面临的挑战也是巨大的。但无论如何，因特网将会持续保持飞速发展的态势，不断改变我们的生活，并把人类带入一个更加激动人心的世界。 & & 世界空间技术发展趋势 & 发展空间技术具有重大意义。40年来空间技术的成就是巨大的，它已广泛应用于众多的领域。展望未来30年，世界航天技术将持续快速发展。 &&& 一、航天运输系统方面 &&& 降低航天器发射价格和缩短发射准备时间是主要努力方向之一。现有的低轨道运输价格大约为每公斤1万至&2万美元，距离每公斤1千美元的奋斗目标相差甚远。因此，航天大国都在研究发展新的多次使用的天地运输系统。但相当长一段时间内航天发射仍然离不开一次性的运载火箭，因此高能、无污染、大推力、低成本的新型运载火箭的研制仍是航天大国努力的方向。 　　二、应用卫星 &&& 由于具有很高的经济效益，将重点发展并更多地进入商业化。各种应用卫星将继续提高水平，降低造价，扩大应用范围。在遥感方面除资源卫星外，将加强对地球环境监测、减灾活动等内容；在通信卫星技术方面，除了大型通信卫星外，研制和发射中、低轨道由小卫星组网的个人移动通信系统是一个重要方向。同时，航天大国将研究建立天基综合信息网，它将对经济建设、社会发展和军事应用产生重大的影响。 　　三、人造卫星 &&& 总体水平的提高，要求各相关技术持续创新发展。除大型卫星平台技术外，微小卫星技术将是未来的重要研究方向。 　　四、载人航天 &&& 载人航天是人类开发宇宙空间的必然发展。当今世界载人航天计划的核心，是在靠近地球的轨道上建立长寿命大型空间站。16个国家参加的国际空间站是21世纪初的主要载人工程。 　　五、深空探测 &&& 主要是两大方面：一是太阳系行星探测，二是天文观察。21世纪初探测重点是月球与火星。至于天文观察，预计今后将有多座轨道天文台在太空工作。 由于空间技术在经济、军事、科技等方面具有重要意义，政治上空间技术又极大地提高了国家综合国力。所以世界上许多国家都把空间技术置于本国发展战略的重要位置。未来国际航天关系可概括为6个字：合作、竞争、对抗。 我国政府高度重视空间技术的发展。自1970年我国第一颗人造卫星发射成功以来，共成功发射自行研制的各种人造卫星40多颗，为国家建设作出了重大贡献。我国空间技术综合水平在国际上名列前5位。预计21世纪初我国空间技术将持续快速发展，为国家经济建设和社会发展作出贡献。 & & 太阳系可能存在着第十大行星 & 　　英美天文学家声称太阳系有第十颗行星的消息传出后，立时引来天文界极大回响，全球传媒争相报道。事实上，太阳系拥有九大行星的概念在人类中可谓根深第固，如果有关发现最终证明属实，人类对太阳系的认知将出现历来最重大的改变。 　　提出有关发现的英国天文学家默里说，一切都要待地球的太空望远镜拍下真凭实据才能作实。如果得到证实，天文学家将可以凭此推出一些有关彗星如何形成、演化及撞击地球的新理论来。默里最初估计，这行星至少有木星般大。然而另一位天文学家马泰塞认为，这颗星球的体积，极可能比现时人类已知的最大太阳系行星木星，还要大两至六倍，成为太阳系行星体积之最。运行方向与地球相反。 　　默里观测过十三颗彗星的轨道后发现，它们会受到一个在太阳系边缘、冥王星外的一个巨型物体的引力影响，而出现大幅度变化，从而推测那是一颗像地球一样围绕太阳运行的行星引力所致。 　　默里说，这颗超巨型行星距太阳三万亿哩，是地球离太阳距离的三万二千倍。它的运行速度十分慢，相信每六百万年才会围绕太阳一圈，而运行方向则与其他九大行星相反。他相信此行星并非与太阳系同期诞生，而是来自其他星系。 　　由于它接收到的太阳光十分少，因此很暗淡，只及人类肉眼看到最暗恒星光度的一千万分之一，他本身并未亲眼看过。或许正是由于没有确实证据，默里这项研究并未受到重视，直至路易斯安那大学最近也公布类似研究结果才受到注意。 　　路易斯安那大学的马泰塞教授研究过八十二颗彗星的轨道后，也表示太阳系边缘，可能有一颗不知名的行星正围绕太阳运行，当中以褐矮星的机会最大。褐矮星是一种状态接近恒星，但永远不能收集足够能量成为真正发光恒星的星体，其密度远比土星高。 & & 星际旅行的三大难题 & 　　人类一直向往着到其他恒星系去旅行，发现新的世界、新的奇迹和新的机遇，但就目前的情况而言，这还只能是一个梦想。 　　现在，人类要想离开地球还是非常困难的，更不用说到太阳系以外去探险了。但是，千里之行始于足下，人类毕竟已经走完了星际航行的第一步，人类已经步入轨道、登上月球，现在人们正盼望着找到一种用较低的费用到达太空的方法。然而，这仅仅是愿望的一部分，许多国家的科学家一直在研究新的推进技术，希望能获得突破性的进展，以便使人类能够到其他恒星系去旅行。 　　那么在人类实现星际旅行之前到底需要取得什么样的技术突破呢？ 　　摆在人类面前的第一大难关就是推进剂的质量。今天的航天器靠火箭推动，而火箭要使用大量的推进剂。当推进剂从火箭内按一个方向喷出时，它就使航天器按相反的方向飞行，我们希望的运行速度越大，我们所需要的推进剂也就越多。到邻近恒星必需经历的长途旅行所需要的推进剂数量实在是太大了，人类无法满足这一需求。 　　即使采用我们能想象得到的最好的离子发动机，它的排气速度比目前使用的火箭的排气速度大200倍，我们可能还需要500多个尺寸为超级油轮的大小的推进剂储备箱才能使航天器以100年的时间飞抵离我们最近的恒星。如果我们希望那个航天器到达目的地之后停下来，我们可能还需要用500艘超级油轮所容纳的推进剂来刹车，而且可能还需要另外为数更多的超级油轮所容纳的推进剂来推动航天器朝着这颗恒星飞去。 　　很显然，火箭不是实施星际旅行的工具，人类需要找到一些十分重要、仅需要很少的燃料或根本不需要燃料的新的航行方式，这意味着需要一种改变重力和惯性力的方法或针对适当的时空结构来推进的方法。 　　摆在人类面前的第二大难关就是速度。我们所知道的速度最快的物质就是光，即使按光速运行，为了对距离我们最近的恒星系进行一次圆满的往返旅行也需要9年时间。为了在合适的时间框架内实施邻近恒星系的旅行，我们需要在物理上有所突破，以便使我们以大于光速的速度旅行。一些科学家认为那是不可能的，另一些科学家则持乐观态度。 　　摆在人类面前的第三大难关就是能量。即使我们有一个不需要推进剂而直接把能量转换为运动的非火箭式的空间推进器，它也离不开大量的能量。人类需要利用太空中的能量，也就是说在获取能源的理论方面要取得新突破。 　　为了解决恒星际航行的三大难关，人类进行了不懈地努力。&突破性推进物理学&规划组织召集了一次会议，审查这一适时出现的物理学，并确定了今后的研究方向，以便对所需的推力技术进行研究。如果这次会议能成功地论证存在一种既有希望又在经费上承担得起的方法，那么这一课题就可能获得投资，工作也可一步一步地向前发展，并最终实现把人类带到其他恒星系去的技术上的重大突破。 & & 引力子之谜 & &&& 300多年前，物理学家牛顿就发现了万有引力定律。根据它，科学家们成功地解释了行星的运动、月球的运动、潮汐形成的原因等科学难题，并且在1846年发现了海王星。直到今天，计算人造卫星、宇宙飞船等航天器的轨道，仍然离不开万有引力定律。 　　但是，随着人类认识范围的扩大和深入，人们发现万有引力定律也有不完善的地方，它本身还存在一些费解的问题。比如说，按照万有引力定律，两个物体不管相距多远，都会产生万有引力。这个万有引力从一个地方传到另一个地方，速度居然比光速还要快，这种力是靠什么传递的呢？ 　　1913年，物理学家爱因斯坦针对这个问题提出了万有引力场论。他认为任何物体周围都存在引力场，而引力场存在于弯曲的时空里，引力场是通过引力波传播，而引力波是通过引力子使物体相互吸引的。但这只是爱因斯坦的预言，引力子真的存在吗？这个问题成了物理学家们争论的焦点。看起来，只有找到引力子，才能证实爱因斯坦的新引力论。 　　为了寻找引力子，科学家们做出了不懈的努力。有一些科学家在宇宙中寻找能产生引力子的源泉，并取得了进展。从1974年到1978年底，他们在波多黎用天文望远镜，对 15000光年远的社电脉冲双星进行了观测，间接地证实了引力子的存在。 　　这个发现鼓舞了人们，科学家研制了高灵敏度的激光干涉仪，只要引力子一出现，它们就能被认出来。 　　如果找到了引力子，物理学和天文学将会发生天翻地覆的变化，在应用技术上也将开辟一个新局面。比如把引力子应用到通讯上，将会出现引力电视、引力电话、引力望远镜，并且还能利用引力子跟外星人联系。然而，引力子究竟在哪里还是个谜。 & 放电现象 & 　　带电物体失去电荷的现象叫做放电、常见的放电现象有以下几种： 　　1、接地放电 　　地球是良好的导体，由于它特别大，所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样、如果用导线将带电导体与地球相连，电荷将从带电体流向地球，直到导体带电特别少，可以认为它不再带电。生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累，这时接地是一项有效措施。 　　2、尖端放电 　　通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被&撕&开，这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。 　　由于同种电荷相互排斥，导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集，所以尖端附近空气中的电场特别强，使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象。 　　尖端放电在技术上有重要意义、高压输电导线和高压设备的金属元件，表面要很光滑，为的是避免因尖端放电而损失电能或造成事故。 　　3、火花放电 　　当高压带电体与导体靠得很近时，强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流，由于电流特别大，产生大量的热，使空气发声发光，产生电火花、这种放电现象叫火花放电。 　　火花放电在生活中常会遇到、干燥的冬天，身穿毛衣和化纤衣服，长时间走路之后，由于摩擦，身体上会积累静电荷。这时如果手指靠近金属物品，你会感到手上有针刺般的疼痛感。这就是火花放电引起的，如果事先拿一把钥匙，让钥匙的尖端靠近其他金属体，就会避免疼痛、在光线较暗的地方试一试，在钥匙尖端靠近金属体的时候，不但会听到响声，还会看到火花。 　　在一些工厂或实验室里，存在大量易燃气体，工作人员要穿一种特制的鞋，这种鞋的导电性能很好，能够将电荷导入大地，避免电荷在人体上的积累，以免产生火花放电，引起火灾。 　　4、闪电 　　带电云层之间或带电云层和地面之间发生强烈放电时，产生耀眼的闪光和巨响，这就是闪电、闪电的放电电流可以高达几十万安培，会使建筑物遭受严重损坏、这就是雷击。 　　为了避免雷击，人们设计了避雷针。避雷针是针状金属物，装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板相连，以保持与大地的良好接触。当带电云层接近时，大地中的异种电荷被吸引到避雷针的尖端，并由于尖端放电而释放到空气中，与云层中的电荷中和，达到避雷的目的。 　　闪电也有积极的意义、闪电产生的高温使空气中的氮和氧化合，随雨水降至地面形成硝酸盐，这些硝酸盐是天然的氮肥。闪电过程中产生的臭氧，能保护地球上的生命免受过量紫外线伤害。原始生命起源于有机物分子，有一种生命起源学说把最初有机物分子的产生也归功于闪电。 & & & & 鸽子为什么能送信？ & &&& 一只信鸽，即使你把它带到千里之外的陌生的地方，它也能把信带回家。鸽子头顶和脖子上绕几匝线圈，以小电池供电，鸽子头部就会产生一个均匀的附加磁场。当电流顺时针方向流动时，在阴天放飞的鸽就会向四面八方乱飞。这表明：鸽子是靠地磁导航的。那么鸽子又是如何靠地磁导航呢？ 有人把鸽子看作是电阻1000欧的半导体，它在地球磁场中振翅飞行时，翅膀切割磁力线，因而在两翅之间产生感生电动势。鸽子按不同方向飞行，因为节割磁力线方向不同，所以产生电动势的大小就可以辩别方向。但是试验表明晴天放飞时，附加磁场并不影响它的飞行，这说明地磁并不是它的唯一的罗盘。原来，鸽子能栓测偏振光，在晴天它能根据太阳的位置选择飞行方向，并由体内生物钟对太阳的移动进行相应的校正。必须说明一点的是，当电流逆时针流动时，不管是晴天还是阴天，它都能飞回家。 & & & 火车快速前进的时候，为什么人不能 站在离路轨很近的地方？& & &&& 当快速开行的火车向你所在的方向开来的时候，千万不能站在靠近铁轨的地方。因为在快速开行的火车旁边，开成了股气流，它会把人推向火车。 &&& 为了了解这个现象，我们先来做一个试验：把一张小纸条，贴在自己嘴唇下方，用力向前吹气，这纸条不是向下飘，而是向上飘。这个实验说明了流支气体的压强比静止气体压强小，也就是说：气体流速越大，压强越小。 &&& 在快速行驶的火车旁边的空气，也跟随着火车以很高的速度在流动，而离火车较远处的空气基本上还是静止的，因此，远离火车处的空气压强大，而靠近火车处的空气压强小。如果人站在火车路轨附近，身前受到高速流动空气的压强，小于身后所受静止空气的压强，人体就会被推向火车。当火车以每小时50公里的速度前进时，大约就有8公斤的力量推着站在车旁的人，因此，火车快速前进的时候，千万不能站在离路轨很近的地方，那是十分危险的。 & & 家庭节电小常识 　　一、照明节电 &&&& 日光灯具有发光效率高、光线柔和、寿命长、耗电少的特点，一盏14瓦节能日光灯的亮度相当于75瓦白炽灯的亮度，所以用日光灯代替白炽灯可以使耗电量大大降低。在走廊和卫生间可以安装小功率的日光灯。看电视时，只开1瓦节电日光灯，既节约用电，收看效果又理想。还要做到人走灯灭，消灭&长明灯&。 　　二、电视机节电 &&&& 电视机的最亮状态比最暗状态多耗电50-60%；音量开得越大，耗电量也越大。所以看电视时，亮度和音量应调在人感觉最佳的状态，不要过亮，音量也不要太大。这样不仅能节电，而且有助于延长电视机的使用寿命。有些电视机只要插上电源插头，显像管就预热，耗电量为6-8瓦。所以电视机关上后，应把插头从电源插座上拔下来。 　　三、电冰箱节电 &&& 电冰箱应放置在阴凉通风处，决不能靠近热源，以保证散热片很好地散热。使用时，尽量减少开门次数和时间。电冰箱内的食物不要塞得太满，食物之间要留有空隙，以便冷气对流。准备食用的冷冻食物，要提前在冷藏室里慢慢融化，这样可以降低冷藏室温度，节省电能消耗。 　　四、洗衣机节电 &&&& 洗衣机的耗电量取决于电动机的额定功率和使用时间的长短。电动机的功率是固定的，所以恰当地减少洗涤时间，就能节约用电。洗涤时间的长短，要根据衣物的种类和脏污程度来决定。一般洗涤丝绸等精细衣物的时间可短些，洗涤棉、麻等粗厚织物的时间可稍长些。如果用洗衣机漂洗，可以先把衣物上的肥皂水或洗衣粉泡沫拧干，再进行漂洗，既可以节约用电，也减少了漂清次数，达到节电的目的。 　　五、电风扇节电 &&&& 一般扇叶大的电风扇，电功率就大，消耗的电能也多。同一台电风扇的最快档与最慢档的耗电量相差约40%，在快档上使用1小时的耗电量可在慢档上使用将近2小时。所以，常用慢速度，可减少电风扇的耗电量。 & & & & & 闪&& 电 & &&& 世界上没有哪一种东西，可以比得上猛烈的雷电交作那样动人心魄。狂风暴雨鞭挞万物，雷霆无情地怒吼，枝状闪电则把天空照得一片明亮。 &&& 一、闪电是什么？&&&&&&&&&&& &&& 暴风云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。阳电荷和阴电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有阴电的云层相遇；阴电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百千米，但最长可达数千米。 &&& 二、闪电的类型 &&& 曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电。枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看来有几条平行的闪电时，则称为带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面，则称为叉状闪电。闪电在云中阴阳电荷之间闪烁，而使全地区的天空一片光亮时，那便称为片状闪电。未达到地面的闪电，也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电，称为云间闪电。有时候这种横行的闪电会行走一段距离，在风暴的许多公里外降落地面，这就叫做&晴天霹雳&。 &&& 三、超级闪电 &&& 超级闪电指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特，而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特，甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。纽芬兰的钟岛在1978年显然曾受到一次超级闪电的袭击，连13公里以外的房屋也被震得格格响，整个乡村的门窗都喷出蓝色火焰。 &&& 四、袭击的时间 &&& 就在你阅读这篇文章的时候，世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电，其中有100次袭击地球。 &&& 乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛，是最易受到闪电袭击的地方。据统计，爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。 &&& 五、谁受到袭击 &&& 闪电的受害者有2／3以上是在户外受到袭击。他们每3个人中有两个幸存。 &&& 在闪电击死的人中，85%是男性，年龄大都在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。 &&& 六、防雷击须知 &&& 不要站在大树下。 &&& 不要让自己成为四周最高的物体。 &&& 放下所有的金属物件。不要骑自行车。 &&& 不要使用电话、水管或须接上插头的电器。 &&& 远离门、窗、暖气炉和炉灶、烟囱。 &&& 屋内最安全的地方，是楼下最大一个房间的中央。 &&& 最后，有一件事可以聊以自慰：等到你看见闪电时，它已经打不中你了。 & & & 神奇的磁化水 & &&& 水是一种被磁场磁化了的水。让普通水以一定流速，沿着与磁力线平行的方向，通过一定强度的磁场，普通水就会变成磁化水。磁化水有种种神奇的效能，在工业、农业和医学等领域有广泛的应用。 　　在工业上，人们最初只是用磁场处理少量的锅炉用水，以减少水垢。现在磁化水已被广泛用于各种高温炉的冷却系统，对于提高冷却效率、延长炉子寿命起了很重要的作用。许多化工厂用磁化水加快化学反应速度，提高产量。建筑行业用磁化水搅拌混凝土，大大提高了混凝土强度。纺织厂用磁化水褪浆，印染厂用磁化水调色，都取得了很好的经济效益。 　　在农业上，用磁化水浸种育秧，能使种子出芽快，发芽率高，幼苗具有株高、茎粗、根长等优点；用磁化水灌田，可使土质疏松，加快有机肥分解，刺激农作物生长。通过实践人们发现，常浇磁化水的大豆、玉米等农作物和萝卜、黄瓜等蔬菜，产量可提高10-45%，水稻、小麦、油菜等作物可增产11-18%。此外，有些畜牧场用磁化水喂养家禽家畜，可使禽畜疾病减少、增重快。 　　在医学上，磁化水不仅可以杀死多种细菌和病毒，还能治疗多种疾病。例如磁化水对治疗各种结石病症（胆结石、膀胱结石、肾结石等）、胃病、高血压、糖尿病及感冒等均有疗效。对于没病的人来说，常饮磁化水还能起到防病健身的作用。 　　在日常生活中，用经过磁化的洗衣粉溶液洗衣，可把衣服洗得更干净。有趣的是，不用洗衣粉而单用磁化水洗衣，洗涤效果也很令人满意。 　　磁化水为什么会有如此神奇的作用呢？这是一个至今尚未揭开的谜。一些科学家认为，水分子本身就是一个小磁体，由于异性磁极相吸，因而普通水中许多水分子就会首先相吸，连结成庞大的&分子团&。这种&分子团&会减弱水的多种物理化学性质。当普通水经过磁场作用后，冲破了原先连接的&分子团&，使它变成单个的有活力的水分子。当然，要彻底揭开磁化水的奥秘，还有待于人们继续研究和探索。 & &电子人&意味着什么 & &&& 英国教授沃里克将芯片植入自己手臂内获得了成功，他没有想到，他的行为不仅在科学领域引起轰动，还引起了世界范围的争议，包括人道问题，以及人类机器化&对于人类的未来意味着什么&的深层思考。 &&& 一、机器人性化 &&& 沃里克教授为建筑赋予了&智慧&；而一位人工智能专家预测：40 年后，人们将习惯于有意识的计算机；电脑与人类进行平等交流、像人脑一样思考问题，是迟早的事。那时，电脑不仅能驾驭语言，还会有视觉反应能力和思维能力，甚至能争论、能以理服人。 &&& 二、人类机器化 & &&&1、沃里克的&硬&进军 &&&& 沃里克教授的建筑物因为设在其中的芯片而具有了&智慧&；沃里克教授体内的芯片，则让他自豪地宣称成了世界上首位&电子人&：一半是人，一半是机器。 &&&& 在被问及植入芯片后的感受时，沃里克说，以前单纯作为&人&，感知方式是物理的；而成为&电子人&后，自己与另一部分独立的自己相连，感觉就不仅仅是物理上的自己，还有一些别的东西，与精神感知的情形类似。 &&&& 正是这两点，让沃里克面临着作为一个科学家无法回答的问题。一对夫妇请教他，此法是否可以用于跟踪、限制他们多动淘气的孩子；沃里克对此不知所措。他说他不敢回答，因为从技术上说，植入芯片可以限制孩子的活动；但是这极大地侵犯了孩子的自由，人类的价值和判断力也面临着威胁，人类感知世界的方式将发生巨大的变化。 &&&& 2、mit 媒体实验室的&软&进军 &&&& 较之沃里克将芯片植入体内，早在 1980 年就开始&电子人&研究的麻省理工媒体实验室向&电子人&革命的进军要缓和得多、易于接受得多。 &&&& 媒体实验室目前的研究都是力求将芯片附在人体附近，而不是植入其内，因而称之为软革命。 &&&& 例如一个典型的场景：你走在街上，迎面走来一个人，向你打招呼，你认识他，但就是想不起他的名字。这时你可以求助于嵌入自己太阳镜的计算机，显示屏上会显出来人的名字。这就是媒体实验室即将攻克的&电子人&课题之一。 &&&& 三、人何以为&人&？ &&&& 麻省理工的社会学家 sherry turkle 自从 1970 年以来一直致力于研究计算机与人类的相互影响。她发现，当问到如果植入一个与大脑直接交流的芯片，会接受什么、不接受什么时，很多人头脑中都有明确的界定，对于增进计算能力和外语知识较为容易接受，而对控制音乐、诗歌欣赏水平等涉及精神世界的东西则难以接受。 &&& 人性化的机器，归根结底还是机器；但是没有人能确保它永远按人类意愿&行事&，这种负面作用尚在人们的想象范围之内；然而人类机器化会给人类的未来带来什么？在沃里克教授向全世界公开他的尝试的时候，一部分人在为科学的革命惊奇赞叹，另一部分人已经呐喊：人何以为&人&！ & & & & 20世纪重大发明──电子显微技术 & &&& 1986年诺贝尔物理学奖授予了电子显微镜的发明者卢斯卡和扫描隧道显微镜的发明者宾尼格和罗勒，他们的发明使科学家有了一双能看见原子的眼睛，为人类探索微观世界做出了巨大贡献。 　　早在17世纪，人类首次通过玻璃透镜观察到了水中的微生物。到了19世纪，光学显微镜的应用使医学和生物学取得了很大进步，但由于光波波长对分辨率的限制，光学显微镜的放大倍数还不能满足科学家探索微观世界的需要。 　　1931年，卢斯卡和诺尔根据磁场可以会聚电子束这一原理发明了世界上第一台电子显微镜。电子显微镜的原理同光学显微镜相同。光学显微镜通常是利用电灯作为光源。电灯发出的光波被聚光器汇聚到透明物体上，然后经过物镜等一系列透镜形成放大的图像。而电子显微镜是用电子束而非可见光来成像的。简单说电子的行为同光波相似，但是其波长较光波的波长小几百倍，这就使电子显微镜的分辨率大大提高。在电子显微镜中，磁场的作用类似于光学显微镜中的透镜。 　　电子显微镜可以获得许多引人入胜的显微图像，其逼真度和立体感令许多外行着迷。通过电子显微镜，人们可以观察到气味分子进入蝴蝶触须的途径。材料科学家利用电子显微镜可以从原子尺度研究得到材料的微观结构及化学成分的信息。生理学家可以通过电子显微镜对神经组织进行研究，还可以动态观察病毒进入细胞的过程。用显微镜检查计算机芯片制造过程中的焊接裂缝会十分清楚。 　　1982年，宾尼格和罗勒发明了扫描隧道显微镜，1988年中国科学院白春礼和姚俊恩研制出了我国的第一台扫描隧道显微镜。扫描隧道显微镜是另一种研究物质微观结构的全新技术，其放大倍数可达上亿倍，它采用尖端只有一个原子的特殊探针对物质表面进行逐行扫描来获得原子尺度的图像，它也可以用探针对单个原子和分子进行操纵，对材料表面进行微加工。 　　20世纪电子显微技术的兴起，为人类获得新型材料以及促进现代医学的发展创造了条件，应用广泛的纳米材料就是在电子显微技术的基础上发展起来的，肝炎病毒也是通过电子显微镜观察到的，它为21世纪科学技术的飞速发展奠定了基础。 & & 超导技术谈 & &&&&&&& 1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林&昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98&c时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林&昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 &&&&&& 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为&超导体&。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。 &&&&&& 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为&迈斯纳效应&。 &&&&&&& 后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。 &&& & 迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。 &&& & 超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在无磨擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。 &&&&& 超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。 & & & 分子发动机 & &&& 现代化技术的发展，各种微型产品越来越多，产品的小型化要求其配件也进一步的改进。于是，作为能源核心的发动机得到了极大的关注。最近，詹姆士建立了一种分子发动机，它能够在1秒钟内旋转1亿转。 　　分子中包括碳氢环，碳氢环从苯环中心突出，像是发动机的螺旋桨&刀片&。当詹姆士在沉积于铜片上的一层薄薄的分子上做实验时，通过扫描隧道显微镜发现一些分子开始了自发的旋转。显微镜通过拖动一个细针获得图象，计算机从细针的移动中得到分子地貌图。当分子静止时，从显微镜中可以看到分子呈多节丛样。当分子旋转时，因为转速太快，显微镜无法逐个分解图象，因此这些球形物融合在一起成为圆环状。 &&& 分子旋转的原因是什么呢？詹姆士推想发动机的螺旋桨&刀片&通过化学力与相邻的&刀片&结合，但这种化学力结合非常弱，只需极微小的热量就可以把相邻的&刀片&撞开，使它们就旋转到其他位置。 　　詹姆士认为，在将来的某一天，这种发动机可能为微型机器提供能源。因为与现有的微型装置相比，它们太小了。 & & & 高新科技的回顾与展望 & &&& 一、二十世纪的重大科学发现和应用技术 &&& 1、相对论、量子理论以及遗传密码的发现，是科学领域二十世纪人类三项最伟大的理论和发现 　　爱因斯坦的相对论揭示了时间、空间、物质和运动的普通性规律，是人类探索物质世界的巨大成果，并为高能物理、天体物理、化学等一批新兴基础科学以及航天技术、核能应用等一批高技术的诞生开辟了道路。 　　普朗克、薛定谔等人创立的量子理论成为结构化学，凝聚态物理、理论生物学等的理论基础，也为微电子、光电子、激光技术、新材料、核技术等及其产业的问世打开了大门。 &&& 沃森和光里克1953年根据dna的双螺旋结构模型，揭开了大千生物世界的奥秘，诞生了微生物学。人类开始从分子水平上了解遗传发育等行为，对生命活动规律的认识产生了质的飞跃，迎来了生命科学突飞猛进的新进代。由此导致的基因工程技术为人类解决了人口、粮食、健康、环境等问题的困扰。 &&& 2、计算机的发明和广泛应用，特别是internet的普及，标志人类社会进入信息时代 &&& 3、现代生物技术取得重大突破，其中的克隆技术和人类基因组计划最为引人注目 　　日英国斯林研究所宣布&多莉&克隆绵羊问世。这是人类首次将高度分化的体细胞无性系列应用于哺乳动物，是生物界的里程碑。 　　1998年美国一家公司宣布其资助的一个研究机构将在未来的3年内完成人类基因图的排序，借助于它将研制成功新一代dna排序机，加快人类基因排序工作的步伐。这就是著名的人类基因组计划。科学家相信，利用基因修复技术，到年，严重威胁人类生命的疾病将被根治。科学家们断言，生物工程将会影响世界经济、社会、科学技术的面貌。21世纪将是以生物工程为代表的生命科学的世纪。 &&& 4、激光──神奇的世纪之光 &　 20世纪60年代初发明的激光器和观察到的激光现象，是基础研究走向应用成果的范例。这项发明引起科技、军事、工业、农业和医疗等一系列的变革。 　　从第一台激光器运转至今的40年内，光学获得前所未有的高速发展。伴随着光源、光传输和探测技术的发展，人们对光与物质相互作用有了进一步的深刻认识。新的光电子产业也应运而生。 　　近年来，科学家研究发现了一种更为奇特的光──飞秒激光，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。它在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大。科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。 &&& 5、超导现象的发现和超导技术的发展 　　超导现象的发现提供了令人振奋的前景，在输电、电机、交通运输、空间技术、微电子、核物理、生物工程、医疗，特别是军事领域有着广泛的用途。 &&& 二、二十一世纪重要科技领域的展望 　　预计21世纪，以光电子技术和人工智能为标志的信息技术为前导，以基因工程和细胞工程为标志的生物技术为核心，以超导材料和人工定向设计材料为标志的新材料技术为基础，以核聚变能和太阳能为标志的新能源技术为支柱，以航天飞机和永久太空站为标志的空间技术向外延伸，以深海采掘和海水利用为标志的海洋技术向内拓展，将会引起高技术的新的突破。 & & & & & 霍金预言──未来一千年中的科学 & 　　日，在美国华盛顿白宫东厅举行的千年晚会上，著名的剑桥大学物理学家斯蒂芬&霍金发表了题为&想象与变革：在下一个一千年中的科学&的演讲。在这次展望下一个一千年中的科学发展的演讲中，面对普通的听众，霍金再次展示了他深刻的思想、超前的见解，以及将科学问题讲得深入浅出、通俗易懂的特殊才能。他在演讲中着重讨论的，是在下一个一千年中，科学和技术将怎样影响人类的活动，以及人类的活动将怎样塑造科学和技术。 　　首先，在总体上，霍金认为，在现在和未来之间，必定会有巨大的变革，并伴随着局势的紧张和混乱，他对于是否我们将达到科学和技术的一种最终的稳态提出疑问。虽然在过去200年中，在人口的增加和技术的发展上，呈现出一种指数型的增长，但他认为在下一个一千年中，目前的指数增长也不会继续下去。那么，将会出现什么样的情形？霍金大胆地提出，一种可能性就是，由于某种像核战争这样的灾难，我们将自己彻底消灭。但另一方面，霍金又是一个乐观主义者，认为我们仍有充分多的机会来避免世界末日的善恶大决战和新的黑暗时期。 　　作为一位物理学家，霍金显然对于作为最为基础性的物理学理论的发展给予了优先的关注。他指出，在理论物理学中，在研究基本粒子时，当人们试图把量子理论与爱因斯坦的广义相对论结合起来并对之进行计算的时候，遇到了无限能量的麻烦。为了处理这种无限的能量，需要某种真正有创造性的计算方法。在过去20年中，理论物理学中很大一部分工作，就是寻找一种在其中彻底消除无限的理论。只有这样，我们才能把量子理论与爱因斯坦的广义相对论统一起来，并得到一个关于宇宙的基本规律的完备理论。霍金确信，到21世纪末，也许可能更早些，我们就将发现这种理论。 　　在霍金的演讲中，除了理论物理学之外，他所关注的另一个重要领域是生命科学。他认为，在今后100年中，很可能我们将能够彻底地重新设计人类的dna。他设想，出于经济的原因，用于植物和动物的遗传工程会得到允许，一些人必定会尝试将其用于人类。霍金并非在鼓吹人类基因工程是一件好事。他只是说，不论我们愿意与否，人类基因工程很可能在下一个一千年中出现。相应地，人类，以及人类的dna，将很快地增加其复杂性。 　　在霍金看来，从某种程度上讲，如果人类要应付周围日益复杂的世界，并迎接像太空旅行这样的新挑战，就需要改进其精神和肉体的品质。如果生物系统要领先于电子系统，它也需要增加其复杂性。目前，计算机具有速度的优势，但它们没有表现出智能的迹象。霍金提出，如果非常复杂的化学分子可以在人类的身上活动并使人类变得有智能，那么，同样复杂的电子线路也可能会使计算机以一种有智能的方式来行事。如果计算机是有智能的，那么它们就有可能设计具有更高的复杂性和智能的计算机。 & & & & 向绝对温度进军 & &&& 地球上最冷的地方就数南极洲了，那里常年积雪，曾有过零下94.5摄氏度的低温记录。然而在地球之外的茫茫宇宙中，还有比这更冷的地方。月球背向太阳的一面温度可达到零下190摄氏度，远离太阳的海王星、冥王星上的温度竟然可以达到零下240摄氏度。 　　那么有没有更冷的地方呢？低温有没有尽头？早在18世纪末期，一批科学家就提出了这个问题，并开始了研究。经过半个世纪的摸索，19世纪中叶，英国科学家提出了一个极限低温，即绝对零度或零下273.15摄氏度。 　　人类能不能用人工的方法在实验室达到这样的低温呢？这个想法使科学家们激动不已，他们纷纷投入了获得低温的试验中。 　　捷报传来了，日，法国科学家同时宣读了一封信和一个电报，信是法国科学家凯勒德写来的，而电报是毕克德从瑞士打来的，内容相同：宣告自己获得零下183 摄氏度。在这个温度下，氧气会变成美丽的淡蓝色液体，在这样的低温下，酒精会变得像石头一样硬；塑料会像玻璃一样脆&&。 　　凯勒德和毕克德的捷报大大鼓舞了科学家们，他们争先恐后地向低温世界冲去。1895年，人类得到了零下192摄氏度的低温，空气被液化了。1898年得到了零下240摄氏度的低温，氢气变成了液氢。1908年人们获得了零下268 摄氏度的低温，将顽固的氦气变成了液体。到此为止，世界上所有的气体都先后被变成了液体。 　　进入20世纪以后，由于科学的高速发展，致冷技术又有了新的突破，人类进一步地接近绝对零度：1926年得到了0.71k的低温，1933年得到了0.27k的低温，1957年创造了0.00002k的超低温记录。目前，人们甚至已得到了距绝对零度只差三千万分之一度的低温，绝对零度就在眼前了。 & & 黑洞的形成 & 　　如同古代的隐士一样，我们的宇宙中也有这样的隐居者，它们披着一层神秘的面纱，关于它们的情况人们知之甚少。 　　黑洞中隐匿着巨大的引力场，这种引力大到任何东西，甚至连光，都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为&黑洞&的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测，黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。 　　因为黑洞是不可见的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它们到底在哪里？ 　　黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程，恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样。 & & & & 黑洞对周围时空的影响 & 　　现在来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大大地影响床面，不仅会使其表面弯曲下陷，还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以在宇宙出现，若宇宙中存在黑洞，则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。 　　现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球，会掉进大石头形成的深洞一样，一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且，若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。 　　我们已经说过，没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度，有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理，一切比其周围温度高的物体都要释放出热量，同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量，黑洞释放能量称为：霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。 &&& 处于时间与空间之间的黑洞，使时间放慢脚步，使空间变得有弹性，同时吞进所有经过它的一切。1969年，美国物理学家将这种贪得无厌的空间命名为&黑洞&。 & & & & & 光速降到每秒1英寸& 科学家要造人工黑洞 & &&& 黑洞是宇宙中最具破坏性的现象，它梦魇般的巨大引力可以吞噬宇宙里的任何东西，因此人们常常寄希望于在它身上发现宇宙的奥秘。如今，有人声称要&制造黑洞&以解析它的神秘引力。日前，英国报纸报道，苏格兰一所大学的科学家正在实验室里积极着手制造模拟&黑洞&的工作。 　　苏格兰圣-安德鲁斯大学的理论物理学教授里昂纳特就是这个黑洞实验的&先行者&。他计划制造一个专门吸取光的光学模拟&黑洞&。他说，他的&黑洞&由原子涡流组成，还不及一滴雨点那么大。他保证，此&黑洞&不同于真实&黑洞&，绝不会把大学所在的这座苏格兰海边小镇吸入宇宙。他说，&我想，使制造光学黑洞的可能成为现实，也许就在三到五年之内吧。& 　　在太空里，黑洞独具的强大引力可以吞噬一切物质和能量，其中也包括光。宇航员和物理学家都认为，在距离地球好多光年之处，存在星星的死亡之地。在那里，星球们到达了生命尽头，自爆成无数密集的小碎片，形成引力旋涡。 　　科学家们相信，被旋转的物质和能量旋涡所包围的黑洞，一定包含着开解爱因斯坦相对论和其他自然规律的&钥匙&。爱因斯坦在解释自己的理论时，首先提出了黑洞的存在──宇宙的一部分，在那里，通常意义上的时间和空间规律将不存在。 　　对于黑洞的好奇和资料匮乏已经在世界科学界激发起一场竞赛：看谁能第一个在实验室里建立起&黑洞&的安全工作模型。而里昂纳特和他的同事们无疑已走在前列。 　　他们的&光学黑洞&是由冷冻的原子被激发、快速旋转进入试管后形成的。然后，科学家必须再使旋涡的速度降低到光速水平，以吸引光。 　　减慢光速，这在以前是几乎不能想象的事情，而现在业已实现。去年，美国哈佛大学的科学家发明了&爱因斯坦冷凝物&，一种介于液体和气体之间的低温物质。光线一般的速度是每秒18.6万英里，而当通过这种冷凝物时速度却降低到了每小时38英里。 　　里昂纳特他们自信，还可以把光速降低到每秒1英寸。那时，他们的原子旋涡只需以每秒几英尺的速度旋转，就能把光线吸引入洞。 　　一些科学家指出，虽然该项目的许多科学细节还有待克服，但理论上来说是可行的。 & & & & 纳米材料分类 & &&& 纳米材料就是具有纳米尺度的粉末、纤维、膜或块体。科学实验证实，当常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时，会出现特异的表面效应、体积效应和量子效应，其光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。 　　纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。 　　纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。 　　纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料、新型激光或发光二极管材料等。 　　纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、平面显示器材料、超导材料等。 　　纳米块体：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料、智能金属材料等。 　　专家指出，对纳米材料的认识才刚刚开始，目前还知之甚少。从个别实验中所看到的种种奇异性能，说明这是一个非常诱人的领域，对纳米材料的开发，将会为人类提供前所未有的有用材料。 & & & 纳米科技大事记 & & 　1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德&费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。 &&& 70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。 &&& 1982年，科学家发明研究纳米的重要工具──扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。 &&& 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。 &&& 1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 &&& 1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团&写&下斯坦福大学英文、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出&ibm&之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出&中国&二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。 &&& 1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。 &&& 1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的&秤&，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量。此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。 &&& 到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元。 &&& 近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点。德国专门建立纳米技术研究网。美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。 & & & & 热成像技术 & 　　自然界中的物体，除了具有我们所熟悉的可见光图像外，还具有一种红外热辐射图像，但人的肉眼看不到红外热辐射，这是因为它所发出的是红外线，为不可见光。 　　如今，一种被称为&红外热成像&的神奇技术能够将热辐射图像转换成可见光图像，它能让人们看到过去看不到的东西。实现这一转换的设备称为热像仪，通过这个热像仪，可以让我们在漆黑的夜里看到有如白天的景象。 　　现在我们来看看热像仪是如何完成这一转换的。光机扫描机构将红外望远镜所接收的景物热辐射图分解成热辐射信号，并聚焦到红外探测器上，探测器与图像视频系统一起将热辐射信号放大并转换成视频信号，通过显示器人们就可以看到一幅幅神奇的画面。热像仪能够在几百分之一摄氏度内识别出温度的微小差异。 　　热成像技术是根据所有物体都发热这一事实来实现的。尽管许多物体从外表看不出什么，但在其上仍有冷热之分。借助热图上的颜色我们可以看到温度的分布，红色、粉红表示比较高的温度，蓝色和绿色表示了较低的温度。 　　从第二次世界大战开始，热成像技术就已应用在军事上。由于这种仪器是靠热辐射来工作的，它能够透过漆黑的战场让士兵们清楚地看到敌方的行踪。又由于它为无源性接收系统，比无线电雷达等可见光装置更安全、隐蔽。 　　现在，热成像技术已经广泛应用在日常生活当中。一个重要应用是诊断疾病，大家都知道，当某一部位出现炎症时，体温会升高，测量体温能够判断有无炎症，但不能确定炎症的具体位置，而热像仪可以直观给出人体温度场分布图，将病变的热图与正常热图比较，就可以从异常变化上诊断病的部位。热成像技术也能在手术室大显身手。当血液流经刚刚被安置的动脉血管时，热像仪上的动脉管的颜色由灰变白，而在通常情况下，肉眼是很难观察到血管是否畅通无阻的。 　　与诊断疾病类似，高压输变电的电器部件、火车轴箱、电路板等出现故障，也可以用热像仪直接观测检查，避免故障带来的损失。热像仪也可以用于地质调查，地热探查，森林植被分布，大气与海洋监测，火灾的发现与救援。热像仪可以帮助救援者发现那些被浓烟和黑暗隐僻住的遇难者，从而救出他们。 　　热成像技术还能帮助科学家们进一步探索宇宙的奥秘。可以预期未来热成像技术的应用领域将会得到更充分的开发，推广和普及。 & & & & & 神秘的反物质 & &&& 30年英国物理学家狄拉克提出电子有两种，除了有带负电荷的电子外，还有带正电荷的电子，这两种电荷恰好一正一反，带负电荷的电子叫正电子，带正电荷的电子叫反电子。 　　长期以来，人们一直认为电子只有一种，所以对狄拉克的预言半信半疑。没想到两年以后狄拉克的预言得到了证实，美国物理学家安德森在实验室果然发现了反电子。 　　后来人们陆续又发现了反质子、反中子等等各种各样的反粒子。反粒子发现的多了，人们自然会想到，既然物质是由电子、质子和中子组成的，那么是不是由反电子、反质子和反中子组成的物质就是反物质呢。 　　于是科学家们设计好方案进行实验，功夫不负有心人，科学家们终于在实验室得到了结构比较简单的反氘，这说明反物质的设想并不荒唐。 　　反物质这东西很神秘的，只要一露面，立即就会与正物质结合，同时放出大量的能量。据说1908年中西伯利亚的通古斯大爆炸就是由于天外飞来一块由反物质组成的陨石，反物质与正物质通古斯河上空结合放出大量能量而造成的。 　　据估计，一克反物质与正物质结合时，放出的能量相当于世界上几个最大水电站发电量的总和。科学家预测假如利用反物质推动太空船，六星期到达火星将不是梦想。 　　但是，要利用反物质，就必须首先找到反物质，在地球上人们尚未找到可利用的反物质。令人可喜的是科学家发现在地球之外十分遥远的银河系中心存在一个反物质源，它喷射出一个&反物质喷泉&，这些反物质能不能为人类所利用至今还是个谜。 & & & & 现代夜视技术──冲破黑暗 & &&& 夜视技术是应用光电探测和成像器材，把肉眼看不到的目标转换或增强成可视影像，以达到&化夜为昼&目的的技术。现代夜视器材不仅能在夜间作战指挥时起到助视作用，跟踪、捕获敌对目标，而且还可用于对抗烟幕迷盲，揭示、识别敌方伪装和微波隐身目标。 　　夜视器材主要是利用微光和红外线这两个条件，把来自目标的人眼看不见的光信号先转换成电信号，然后再把电信号放大并转换成人眼可见的光信号。这种光－电－光转换，是夜视器材实现夜间观察的共同途径。依靠夜天的微光照明，借助可使图像量度增益数万倍的仪器，即使在黑夜中，人们仍可以看到具有军事意义的目标和景物。微光夜视仪就是根据这一原理制造的夜视器材，它是800米以内最有效的助视工具。微光电视也是依靠微光工作的夜视器材，利用它能进行间接观察，还适用于定向、定点观察，它传输图像的距离远，图像清晰，天气条件较好时，其摄像机的作用距离可超过10千米。 　　夜视技术的战术应用包括侦察、监视、观察、瞄准、火控、跟踪、制导和驾驶、救护、工程作业等。以组件化为基础的第一代扫描型红外热成像技术和微光夜视头盔、眼镜等被动式夜视技术在80年代已经成熟，在局部战争中得到了广泛应用。 　　夜视技术使炮弹和导弹长了&眼睛&，使夜战部队的信息获取能力、机动能力、协同能力和打击能力倍增，已经转化为强大的战斗力，使夜视装备的应用与对抗成为夜战的主要内容，夜战的规模扩大，形态趋于多样，其地位越来越高，对传统的体制编制、训练重点、作战理论、作战方法形成了挑战。 & & & 宇宙未来将演化为何种形式？ & &&& 依照霹雳说的理论，宇宙最初是处于高温高密度状态，因发生一次大爆炸而急速膨胀，现今由观测发现，星系都远离我们而去，且距离愈远的星系奔离速度愈大，因此宇宙至今仍在不断地膨胀中。然而因物质之间的重力吸引会降低膨胀速率，故物质的多寡决定未来宇宙的演化，最后可能的结果有三种： 　　开放宇宙：如果重力不足以阻止膨胀，则宇宙将一直膨胀下去，没有终结且渐趋冰冷，星系间距离持续增加，但奔离速度会逐渐降低。 　　封闭宇宙：若重力足以阻止膨胀，宇宙膨胀至极大值之后将转为收缩，最后又回到像最初的高密度、高温度状态。有人认为它可能会再度发生大爆炸，开始下一次的膨胀。 　　平坦宇宙：宇宙膨胀至某限度后，此时重力刚好与膨胀力相抵，因此即不膨胀亦不收缩，星系间距离将保持不变。 　　宇宙未来将成何种形式，完全要看它是否有足够的物质来产生足够的重力，由于现今我们尚无法准确地观测及计算宇宙确实的密度，因此尚无法确定宇宙未来将以何种形式演化。 & & & & & 超声波及其应用 & &&& 人耳最高只能感觉到大约20000 hz 的声波，频率更高的声波就是超声波了。超声波广泛地应用在多种技术中。 &&& 超声波有两个特点：一个是能量大，一个是沿直线传播。它的应用就是按照这两个特点展开的。 &&& 理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正比。超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，因而能量很大。在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度，这就是超声波加湿器的原理。对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达到患病的部位。利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够增进疗效。利用超声波的巨大能量还可以把人体内的结石击碎。 &&& 金属零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻烦事。如果在放有这些物品的清洗液中通入超声波，清洗液的剧烈振动冲击物品上的污垢，能够很快清洗干净。 &&& 俗话说&隔墙有耳&，这说明声波能够绕过障碍物。但是，波长越短，这种绕射现象越不明显，因此，超声波基本上是沿直线传播的，可以定向发射。如果渔船载有水下超声波发生器，它旋转着向各个方向发射超声波，超声波遇到鱼群会反射回来，渔船探测到反射波就知道鱼群的位置了。这种仪器叫做声纳。声纳也可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇，测量海水的深度。 &&&& 根据同样的道理也可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。 &&&& 人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样。平常说的&b超&就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的病变。 &&& 有趣的是，很多动物都有完善的发射和接收超声波的器官。以昆虫为食的蝙蝠，视觉很差，飞行中不断发出超声波的脉冲，依靠昆虫身体的反射波来发现食物。海豚也有完善的&声纳&系统，使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置。现代的无线电定位器──雷达，质量有几十、几百、几千千克，蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克，而在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器。深入研究动物身上各种器官的功能和构造，将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备，这是近几十年来发展起来的一门新学科，叫做仿生学。 & & & 电子琴的发音原理 & 　　电子琴既可以演奏不同的曲调，又可以发出强弱不同的声音，还可以模仿二胡、笛子、钢琴、黑管以及锣鼓等不同乐器的声音。那么，电子琴的发音原理是怎样的？ 　　大家知道，当物体振动时，能够发出声音。振动的频率不同，声音的音调就不同。在电子琴里，虽然没有振动的弦、簧、管等物体，却有许多特殊的电装置，每个电装置一工作，就会使喇叭发出一定频率的声音。当按动某个琴键时，就会使与它对应的电装置工作，从而使喇叭发出某种音调的声音。 　　电子琴的音量控制器，实质上是一个可调电阻器。当转动音量控制器旋扭时，可调电阻器的电阻就随着变化。电阻大小的变化，又会引起喇叭声音强弱的变化。所以转动音量控制旋扭时，电子琴发声的响度就随之变化。 　　当乐器发声时，除了发出某一频率的声音──基音以外，还会发出响度较小、频率加倍的辅助音──谐音。我们听到的乐器的声音是它发出的基音和谐音混合而成的。不同的乐器发出同一基音时，不仅谐音的数目不同，而且各谐音的响度也不同。因而使不同的乐器具有不同的音品。在电子琴里，除了有与基音对应的电装置外，还有与许多谐音对应的电装置，适当地选择不同的谐音电装置，就可以模仿出不同乐器的声音来。 & & & & 海市蜃楼 & &&& 夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做&海市蜃楼&，也叫蜃景。海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的。夏天，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中。 && 在沙漠里也会看到蜃景。太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及。 && 在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象。贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层穿空气的折射率小。从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样。 & & & 频谱治疗仪的作用原理 & &&& 现在，市面上出现了许多种类的频谱治疗仪产品，大多数是采用远红外波谱作用于人体皮下深层组织，活化组织细胞，增强细胞代谢能力从而达到防病治病的目的。 &&& 近代科学证明，健康的人体组织细胞和非正常的组织细胞具有截然不同的波谱，这为诊断疾病带来了方便。于是如何进一步利用频谱治疗疾病是当今摆在科学工作者面前的重大课题。 &&& 我们从共振的现象得到了有益的启示，我们可不可以利用现代电子仪器来模仿健康的组织细胞的固有频率，并使其作用在不正常的组织细胞上，通过外界的频率诱导，使其逐步向正常频率靠近？经过不断的实践探索和改进，利用频谱治疗疾病的曙光渐渐明亮起来了。到目前为止，人类已经可以利用频谱治疗很多疾病了。 &&& 利用频谱治疗疾病的关键是首先必须掌握人体各种组织细胞的固有频率，人体组织细胞的种类繁多，频谱范围非常宽，因此有些频谱治疗仪是宽频设计，它的频谱几乎函盖了所有的人体组织细胞的频率范围，所以这种治疗仪是一种泛泛的保健型治疗仪，还无法精确治疗某种特定的疾病。为了治疗特定的疾病我们必须做到频率、作用范围、作用时间准确。因此频谱治疗仪的选定是有科学道理的，并不是象有些厂家宣传的那样包治百病的神机。 &&& 频谱治疗的机理到目前为止还是处在不断探索中，我们有理由相信，频谱治疗必将在人类战胜疾病方面占有一定的地位。 & & 天空为什么会出现虹？ & &&& 夏天雨后，乌云飞散，太阳重新露头，天空常常会出现半圆形的彩虹。 &&& 在阿拉伯人的传说里，虹是光明神哥沙赫的弓。当哥沙赫休息时，就把自己的弓──虹，挂在云端。 &&& 多少年来，人们欣赏虹，流传着虹的神话，同时也努力揭开虹的秘密。 &&& 我国早在宋朝时候，对天空中的虹就有了科学的解释。当时的沈括在《梦溪笔谈》中引用孙彦光的话说&虹，日中雨影也。日照雨，则有之。&虹是由于阳光射到空中的水滴里，发生反射与折射造成的。 &&& 在下雨时，或者在雨后，空气中充满着无数个小小的能偏折日光的水滴。当阳光经过水滴时，不仅改变了前进的方向，同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛紫等色光，如果角度适宜，就成了我们所看到的虹。 &&& 空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度。空气中的水滴越大，虹越鲜艳。水滴越小，例如像雾滴那样大时，虹色越淡，形成白虹。 &&& 据测定，虹的平均宽度，大约是在地面上看到的太阳直径的5倍。 &&& 天空中，不光是会出现1条虹，有时会同时出现2条、3条、以至5条虹，不过这种情况比较少见。多条虹生成的原因同样是由于阳光在水滴里发生反射与折射造成的，不过，光线的路线更加复杂罢了。 &&& 那么为什么夏天雨后往往有虹，而冬天却没有呢？ &&& 因为夏天常常下雷雨，这些雨的范围不大，往往是这边天空在下雨，那边天空仍闪耀着强烈的阳光。有时候，雨过以后，天空还飘浮着许多小水滴，当太阳光通过这些小水滴时，经过反射和折射作用，天空中美丽的彩虹就出现了。 &&& 冬天，天气一般较冷，空气干燥，下雨机会少，多数是降雪，而降雪是不会形成虹的，所以冬天不会出现虹。但在极少的情况下，天空中具有形成虹的恰当条件时，也有可能出现虹。 &&& 俗话说：&东虹日头，西虹雨&。根据虹出现的方向，还可以预测未来的天气。 & & & 一个原子有多大 & &&& 如果能把1000万个碳原子一个接一个排成行的话，其长度只有1厘米。1000万是一个难以想象的大数字。让我们想想1000万颗玻璃弹子排成一行有多长吧。一颗玻璃弹子的直径长约1厘米，1000万颗的长度一滴水滴中包含的原子数实在多的惊人。就是1000万厘米，也就是10万米，或者说100千米。 &&& 如果全世界50亿人一起来数一滴水中所包含的原子的数目，并且假定每人数一个原子的时间为一秒的话，那么，50亿人一起数完一滴水中全部原子所需的时间是30000年。换而言之，把一个原子放在一滴水珠的旁边相比，就像把一个人放在地球的旁边一样。 & & & 噪声的作用 & &&& 噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类。 　　1、噪声除草 　　科学家发现，不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样。根据这个道理，人们制造出噪声除草器。这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发，这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草，用&欲擒故纵&的妙策，保证作物的顺利生长。 　　2、噪声诊病 　　美妙、悦耳的音乐能治病，这已为大家所熟知。但噪声怎么能用于诊病呢？最近，科学家制成一种激光听力诊断装置，它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时，它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声，振动耳膜，然后微型电脑就会根据回声，把耳膜功能的数据显示出来，供医生诊断。它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用。此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。 　　3、有源消声 　　通常所采用的三种降噪措施，即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪，都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声，人们发明了&有源消声&这一技术。它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180&），就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来，有源消声这一技术实际上是&以毒攻毒&。
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