时间也是“变色龙”
①我们处在一个真实的世界中,看得见飞鸟走兽,听得见琴瑟齐鸣,闻得见馥郁芳香,可是我们是如何感知时间的呢?心理学认为所谓的“时间感知”是指人对时间的知觉,它与活动内容、情绪、动机、态度有关,也与外界刺激的物理性质和情境有关。
为何会感觉时间越过越快
②人在年少时,往往会感觉日子过得很慢。孩子们急切地希望自己快快长大,有时还会盯着墙上的钟,数着时间过。然而,人上了年纪之后又总会感叹:“逝者如斯夫,不舍昼夜。”年纪越大,真的会觉得时间过得越快吗?
③心理学家瓦拉赫和格林研究了一群年轻人和老年人使用比喻描述时间的情况。结果显示,年轻人倾向于用静态比喻来描述时间,比如“时间就像平和、静止的海洋”;而老年人则更倾向于用“时间是一列高速行驶的火车”这类动态比喻来形容时间。
④为什么会这样呢?心理学家给出的一种解释是,当我们年轻时,面带朝气,我们在生活中不断经历之前从未体验过的新鲜事物——第一次恋爱、第一次接吻、第一次失恋、第一次成为父亲母亲……自然而然,我们会对这些新鲜事物投以更多的注意力。可是随着年龄的增长,那些新奇的体验渐渐变得黯淡无光,我们不会再投以那么多的注意力,于是便会感觉时间一晃而过,觉得时间的流逝变快了。这很可能就是为什么人老了以后会觉得时光流逝变快的原因。
⑤我们都在电影里看到过这样的场景——演员以慢动作逃离爆炸现场,慢镜头的表现形式让画面显得更加惊险刺激。其实,在大银幕外,我们同样能体验到类似的“慢动作时间”。比如,在危及生命的紧要关头,人们往往会感觉时间的脚步慢了下来。那么,真的是这样吗?
⑥心理学家曾做过一个实验,让有蜘蛛恐惧症的人盯着他们十分惧怕的事物——蜘蛛看45秒,然后让他们估计时间过了多久,结果他们都高估了实耗的时间。这种现象同样存在于高空跳伞的新手身上,这些新手总会认为,从同样的高度跳下,自己比同伴所花的时间要漫长得多。
⑦这是因为身处险境时,人体会分泌肾上腺素让自己的注意力更集中,从而保证自身的生命安全。注意力高度集中的状态,让人在短短的时间内记住了比平时多得多的细节,所以,会感觉周围的一切都在以慢动作运动,觉得时间也放慢了脚步。
为何美好的时光总是格外短暂
⑧不少人都有过这样的感受:美好的时光总是格外短暂。比如,当我们和朋友聚会时,会感觉时间不知不觉就过去了。而那些无聊的事物则会拖曳着时间……1小时无聊的历史讲座似乎比它讲的整个历史时期还要冗长。
⑨经研究发现,对待事物的态度也会影响人们对时间的感知。比如,在买东西等待付款时,人尤其会感到有资格获得更好的服务。所以,在碰到慢吞吞的收银员时,10分钟的等待就像1小时那样难熬。相反,如果是一个粉丝获得了与偶像见面的机会,那么他或她会觉得在候客室中的等待是一种运气,10分钟的等待时间并不会让人不耐烦。所以,我们往往会觉得美好的时光格外短暂,而枯燥无聊的时光却格外漫长。
拟态——神奇的自然礼物
康乐
①当你在森林小径散步时,可能会看到一片不起眼的枯叶,但你的脚还没有踏上去,“枯叶”却突然飞起,瞬间变成一只闪耀着墨蓝色光泽的美丽蝴蝶。它翩然飞去,很快就消失得无影无踪——原来是罕见的枯叶蝶。
②你或许还会看到一只虎甲在路上迅速跳动,细看却觉蹊跷——“虎甲”竟然长着超长的触角!原来这是一种螽斯①的若虫②,它模拟虎甲的体色、外形和跳跃行为,以防被猎食。直至完成最后一次蜕皮,它就会成为一只巨大的螽斯,前翅宽阔,脉络清晰,像一片树叶。
③这就是大自然里奇妙的拟态!
④拟态,表现为一种生物与另一种生物或周围自然界物体的相似性,这种相似性很高,简直难以分辨,可以保护其中某一物种或两个物种。这种相似性可表现在外形、颜色、气味、鸣声和行为等方面。拟态非常神奇,也很常见,在动物、植物和真菌界都存在,也吸引了很多科技工作者探究其原因和机制。
⑤已有的科学研究认为,一方面,大自然的“进化接力赛”促进了不同物种之间互惠互利的协同进化,导致了拟态;另一方面,为了适应相似的选择压力而导致的平行进化也会促进拟态的发生。研究者推测导致拟态的生物机制可能是这样的:第一步是与调节形态变化有关的修饰基因发生突变;第二步是具更小表型影响的基因受到了选择,导致相似性程度的增加。事实上,亲缘关系很近的动物并不都采用拟态的对策适应环境。相似的基因组为什么能产生如此大的表型变异和分化?更多物种的拟态及其机制仍等待着我们去发现和探索。
⑥拟态是生物多样性的重要表现形式,是大自然的馈赠,让我们的世界更加神奇、复杂和美丽,使自然生态系统更加稳定、多样和有序。拟态的美学特征也经常让我们深感意外,同时也让我们领悟到它存在的道理,从而激发我们的好奇心。
【注】①螽(zhōnɡ)斯:一种昆虫。②若虫:蝗虫等不完全变态的昆虫,在卵孵化之后,翅膀还没有长成期间,外形跟成虫相似,但较小,生殖器官发育不全,这个阶段的昆虫叫作若虫。
枯叶蝶和螽斯都有外形和两个方面的拟态,而螽斯的拟态还表现在方面。
①荷兰的历史学家研究发现,从1560年起,一些北欧年轻人就开始记录“朋友圈”了,不过鉴于17世纪的社会风俗,男孩和女孩运用“朋友圈”的目的各不相同。
②在当时,男孩通常会被送去欧洲著名的大学机构镀金,拜谒当时的思想巨头、学术大家,“朋友圈”对他们来说其目的是搭建人脉。如一位名叫迈克尔·梵·德·密尔的少年在周游欧罗巴大陆的过程中,就留下了一册极为典型的“朋友圈”纸书。除了记录在各处的旅行见闻外,还包括与贵族会面的图片。这样的插图不仅博人眼球,且彰显身份。另外,他还在纸书上面形象地诠释了他对一些古老问题(比如爱情)的见解,就像我们在朋友圈上发表观点一样。
③女孩则往往被送去修道院消磨时间,或者去宫廷做仕女,这有助于她们将来成功打入上流社会。虽然不能像男孩那样到处去旅游,但她们也有自己的友谊书。如果说男孩版“朋友圈”填满了科学家和艺术家笔录,那么女孩版的“朋友圈”则晒晒与朋友、钦慕者的通信往来,记点圈内笑话,描绘社交事件的细节等。当然,它不会像日记那样被锁在抽屉里默默珍藏,而是要与大家一起分享的,这给当时社交圈子非常狭窄的女孩们带来了莫大的乐趣。
④这些装饰精美的“朋友圈”记录册和我们熟悉的微信非常相似,区别只在技术层面。“照片”是被画出来——这比拍照难度大多了,各账号不是转发阅读文章,而是在留言页上写下自己喜欢的格言、警句、诗歌等。
⑤若再把视线放远一些,我们可以看到中国古人在一千多年以前就热衷于用纸笔搜集好友、同僚的图文信息,并广为分享了。古人旅游途中喜欢在崖壁山石、亭台楼阁等地方题诗刻字,这也是发朋友圈的一种方式,既能体现自己的文化品位,又能获得许多陌生朋友点赞,是颇为风雅的一件事,许多诗词碑刻就是这么成为经典的。
神奇的“致幻植物”
①什么叫“致幻植物”呢?简单地说,就是指那些食后能使人或动物产生幻觉的植物。具体地讲,就是指有些植物,因它的体内含有某种有毒成分,如裸头草碱、四氢大麻醇等,当人或动物吃下这类植物后,可导致神经或血液中毒。中毒后的表现多种多样:有的精神错乱,有的情绪变化无常,有的头脑中出现种种幻觉,常常把真的当成假的,把梦幻当成真实,从而做出许许多多不正常的行为来。
②有一种称作墨西哥裸头草的蘑菇,体内含有裸头草碱,人误食后肌肉松弛无力,瞳孔放大,不久就发生情绪紊乱,对周围环境产生隔离的感觉,似乎进入了梦境,但从外表看起来仍像清醒的样子,因此所作所为常常使人感到莫名其妙。当人服用哈莫菌以后,服用者的眼里会产生奇特的幻觉,一切影像都被放大,一个普通人转眼间变成了硕大无比的庞然大物。据说,猫误食了这种菌,也会慑于老鼠忽然间变得硕大的身躯,而失去捕食老鼠的勇气。这种现象在医学上称为“视物显大性幻觉症”。褐鳞灰生的致幻作用则是另外一种情形。服用者面前会出现种种畸形怪人:或者身体修长,或者面目狰狞可怕。很快,服用者就会神智不清、昏睡不醒。大孢斑褶生的服用者会丧失时间观念,面前出现五彩幻觉,时而感到四周绿雾弥漫,令人天旋地转;时而觉得身陷火海,奇光闪耀。
③美国学者海·姆,曾在墨西哥的古代玛雅文明中发现有致幻蘑菇的记载。以后,人们在危地马拉的玛雅遗迹中又发掘到崇拜蘑菇的石雕。原来,早在3000多年前,生活在南美丛林里的玛雅人就对这种具有特殊致幻作用的蘑菇产生了充满神秘感的崇敬心情,认为它是能将人的灵魂引向天堂、具有无边法力的“圣物”,恭恭敬敬地尊称它为“神之肉”。
④国外有不少科学家相继对有致幻作用的蘑菇进行过研究,他们发现在科学尚未昌明的古代,秘鲁、印度、几内亚、西伯利亚和欧洲等地有些少数民族在进行宗教仪典时,往往利用致幻蘑菇的“魅力”为宗教盛典增添神秘气氛。应该引起注意的是,这种带有浓厚迷信色彩的事情,在科学已很发达的今日,仍被某些人利用,作为他们骗取人们钱财的一个幌子,这是非常可悲的!
⑤除了蘑菇,大麻也有致幻作用。大麻是一种有用的纤维植物,但是在它体内含有四氢大麻醇,这是一种毒素,吃多了能使人血压升高、全身震颤,逐渐进入梦幻状态。再比如,在南京中山植物园温室中有一种仙人掌植物,称为乌羽飞,它的体内含有一种生物碱——“墨斯卡灵”,只要口服少量,就能使人恶心、颤抖、出汗、1~2小时便会进入梦幻状态。通常表现为又哭又笑、喜怒无常。这种植物的原产地在南美洲。由于致幻植物引起的症状和某些精神病患者的症状颇为相似,药物学家因此获得新的启示:如果利用致幻植物提取物给实验动物人为地造成某种症状,从而为研究精神病的病理、病因以及探索新的治疗方法提供有效的数据,那将是莫大的收获。现在它们已成为药用植物宝库的重要组成部分,正在为治疗神经病发挥积极作用。
饺子
①春节,是我国最重要的传统节日。春节的食俗丰富多彩,在除夕夜,北方人要吃团圆饺子。
②饺子,在东周时称“饼饵”,据说因其外形似耳朵而得名。到了隋朝,颜之推在他的文集中这样说:“今之馄饨,形如偃月,天下通食也。”可见饺子还曾称“馄饨”。民间还把这种偃月形的食品称作“粉角”或“角子”。
③在x疆吐鲁番县阿斯塔那的唐墓里,曾出土距今1300年的唐代饺子。出土时,一只饺子和四只馄饨一起放在一个木碗中,证实至少在唐代就已经有了像现在一样的饺子,并且饺子与馄饨已分为两个不同的品种,连我国边远地区都已食用。
④后来,很长一段时间把饺子称为“扁食”。在《帝京岁时纪胜》中就有“扁食包细馅”的记载。至今陕西一些地区仍把饺子称为扁食。
⑤清朝入关后,满族把饺子、糕点、馒头等统称为饽饽,把饺子称煮饽饽。人们如果形容一个不苟言笑的人,就说这个人是“见了煮饽饽也不乐”。
⑥民间有“好吃不过饺子”的俗语。可见这种可荤可素、营养全面的传统饮食,多么受到人们的钟爱,一直流传千年以上。尽管名称由“饼饵”到“角子”、“扁食”,人们对它的喜爱却从来不变,以致成了过年必备的饮食。按照民间的习俗,除夕夜的“子时”,要放鞭炮、吃饺子、辞旧迎新。由于除夕夜是二年相交于“子时”,意寓“交子”。后来就把“交子”时吃的这种美食谐音称“饺子”。从此,“饺子”不仅是美食,还蓄含了美妙的文化色彩。(选自《北京晚报》有删改)
病毒的话
我们家族的名称是“病毒”。顾名思义,就是能致病的毒物。因此,人们谈病毒色变。可是,这不能赖我们呀!是你们人类给我们起了这么一个不雅的名称。
我们也不好怪人类,给我们起这个名称也是有来由的。19世纪末,烟草得了花叶病;荷兰植物学家比林杰克把病的烟叶捣碎,挤出液汁,用没有上釉的瓷过滤器过滤,滤过的液汁用当时最好的显微镜都检查不出有什么细菌,可是它仍然能让烟草得病。比林杰克认为,这一定是比细菌还小的微粒在作怪。他把这类微粒叫做“病毒”,人类就是这样结识了我们。后来发现,人类许多疾病,如流感、麻疹、肝炎等等,其罪魁祸前也揶是我们,,把我们称作病毒就更有理由了。
人类的本事越来越大,科学家终于看到了我们的真面目。A我们家族最小的成员只有细菌的千分之几那么大,直径只有百万分之一厘米,大的也只有百万分之二十五厘米。我们的构造比细菌还简单的多。我们根本没有细胞结构,只不过是由一个核酸分子(一种记录遗传密码的物质)外包一层蛋白质外壳而已。
其实同世界万物一样,我们之中有有害的病毒,也有有益的病毒。
20世纪初,科学家就发现,我们家族中有些成员有孙悟空钻进铁扇公主肚内的本领,能钻进细菌体内,在那里繁殖,使细菌死亡,科学家把它们叫做“噬菌体”。人种了牛痘可以产生对天花的免疫力,牛痘就是经过“改造”后毒性减弱的天花病毒。经过这一番改造,它不仅不再危害人类,还反戈一击,帮助人类消灭这种可怕的传染病。现在许多种疾病的病毒已经被用采制造疫苗为人类服务了。我们家族中还有一些成员叫做“肠道腐生病毒”,它们在婴儿出生以后不久就进入婴儿肠道,在人一生中始终呆在那里。其中有些是有益的:它们可以促进人体产生有防治疾病作用的干扰素,抑制能致病的肠道病毒、流感病毒等等:科学家现在已经制成活肠道病毒、流感病毒等等。科学家现在已经制成活肠道病毒疫苗,它能预防多种传染痛,甚至还有一定的抗癌作用哩!
示例:原文——“……滤过的液汁用当时最好的显微镜都查不出有什么细菌。可是它仍然能让烟草得病。”
批注——这个“当时”用得好。从时问上加以限制,那时科技还不发达,即使用最好的显微镜也查不出细菌,但未否定以后也不可能,体现了说明文语言的准确性、科学性。
农业3.0时代
所谓农业3.0时代,是相对农业1.0、2.0时代而言。农业1.0时代对应于传统农业社会,其特征是一家一户分散经营、自给自足,技术水平较低,耕作主要依靠人力和畜力,对风调雨顺、地力水源等自然因素依赖度高。农业2.0时代开启于近代以来的工业社会,其特征是工业革命的成果逐渐反哺于农业,机械、化肥、农药等工业品广泛使用,农业基础设施全面改善,“靠天吃饭”的局面得到较大改观,农产品“量”的问题基本解决。
农业3.0时代则发端于后工业社会和信息化社会,它既是对农业2.0时代的继承,也是对农业2.0时代的超越;它的技术水平更高、生产效率更高,同时也更加个性化、更具丰富性;它不仅满足“量”的需求,也能很好地满足“质”的要求。总之,这是一种完全不一样的、颠覆性的农业。
农业3.0时代的农业样态,更是林林总总,琳琅满目,比较重要的就有智慧农业、绿色农业、定制农业、品质农业、有机农业、循环农业、体验农业、休闲农业、养生农业、观光农业等等,以及由这些农业样态交叉融合而来的新样态。
比如智慧农业,它把信息技术引入农业的生产、流通、销售、管理等环节,依托物联网、移动互联网、云计算以及智能农业装备,依托大数据,实现农业的精细化种植和智能化生产,实现农业全产业链的升级再造。
又比如绿色农业,它把农业可持续发展的要求,与民众对高品质、安全健康农产品的需求相对接,采用农药减量、生态循环、施用有机肥等绿色生产方式,生产市场认可的绿色农产品,实现经济效益和环境效益的双赢。
类似这样的农业样态不断兴起,“农业+”“+农业”,农业正在抛弃单纯的“地里刨食”,告别简单粗放、整齐划一,迈向一个新时代——农业3.0时代。
(节选自2017《半月谈》13期)
①晋代《古今注》记载,扇子发端于殷代,以鸟羽制成,作仪卫之美。三国孔明之羽扇,非为自用,而是仪令之物。汉代之后,湖南竹扇、山东纨扇问世,才用之除热取凉。及宋时,折扇由朝鲜传入神州,张合自如,风行一时,苏东坡曾有“高丽白折扇,展之广尺余”的妙语。
②但是,中国人对扇子的使用发展到后来却是艺术功用大于实际功能。一般来说,扇面之书画创作,以美态愉悦于人;而制作裱糊之时,却以精妙工艺潜化自身。苏州檀香扇、杭州绫绢扇、新会火画扇、自贡竹丝扇、江苏麦秆扇,声名遐迩。书画家在扇面写字取景,不求形似,但求神韵。飘逸造清凉,执扇祛暑气。
③明代大书画家祝枝山曾喻书扇为美女舞于瓦砾,乃盆景之象。其实,书扇环肥燕瘦,气候虽小,却能做到风云际会。吴子深、张大千等人的行书扇,文字如神龙升腾,达数十万港元之高价,令世人刮目。任伯年和赵之谦联袂的扇面,墨笔与金石同在,更价值不菲。
④喜好收藏明清闺秀折扇小楷的张中行,最爱其“形娟秀而神柔婉”。明清的书法扇面,最出众的是女性手迹,有薛素素、黄媛介、叶小鸾、周淑禧、李陀那、董小宛和马守真,或闺阁气韵,或工笔娟秀,或运风挟雷。
⑤作为艺术品,扇面之画讲究气韵迷人。鸟兽虫鱼、人物山水,无不能画,贵在品位。有时仅画菊一枝、白菜一棵,也要清风雅意。上海博物馆收藏的唐寅扇面画《秋江垂钓》,清幽深邃,令人冥思。北京故宫博物馆珍藏的纵长59.5厘米、横宽152厘米的明代大折扇,一面画的是柳阴赏花,气息飘动,闲情如梦;一面画的是松下读书,主仆对语,儒风拂面。此画出自明宣德帝朱瞻基之手,为中国之最大折扇,乃罕见传世宝物。
⑥对于工笔书画家,定是意象在心中涌现,心迹在扇上流注。对于收藏使用者,必是悠然处见有意趣,挚爱间涌出性情。一朋友购得一把雪白鹅毛扇,折起像白鸽回巢,展开似白鹤亮翅,遂赞曰:“美,此处无墨胜有墨。”另一同事的客厅壁上,挂一把竹扇,白扇面只写四字隶书“宁静致远”,此时无声胜有声。
(选自《百科知识》,有删改)
紫外线辐射的三刺鱼为什么变得勇敢
韩俊杰
①最近,一项出自德国波恩大学演化生物学和生态学研究所的新研究成果发现:鱼类无法看见的中波紫外线能够改变三刺鱼的行为。
②利用三刺鱼的生殖洄游习性,相关研究人员从荷兰瓦登海域特塞尔岛获取亲鱼并带回实验室中繁殖,之后将人工孵化的三刺鱼后代分成不同组,并从28组具有亲缘关系的三刺鱼中选取样本,半数样本在自然光照下生长,另半数样本在人工增强的中波紫外线辐射下生活下生长。
③经过7个月的时间,研究人员发现暴露在中波紫外线辐射下生长的三刺鱼的体型显著小于自然光照条件下生长的三刺鱼的体型。或许,暴露在更高水平中波紫外线辐射的三刺鱼需要并投入更多的精力来修复损伤的组织。该论文第一作者威特推测道。
④在一个被分成三个部分的水族箱内,研究人员测试了两种三刺鱼的行为。水族箱的一端饲养着一条鳟鱼,另一端设置有人造水草为三刺鱼提供庇护,中间部分是三刺鱼的探索区。三刺鱼明显没选择逃离危险,而是向着鳟鱼转围然后又回来了。演化生物学莱克如是描述观察结果。鱼类会离开护所并接近未知的动物来测试其危险性早已不是什么秘密。但令人惊奇的是,暴露在中波紫外线辐射下数月的小型三刺鱼在探索区停留的时间几乎是自然光照下生长的大体型三刺鱼的2倍。
⑤在研究人员看来,这种行为的出现可能有不同的原因。威特解释了其中一个可能性:经高强度中波紫外线施压的三刺鱼,能一鼓作气实施更彻底的危险性测试,以使自己随后能全身心地觅食。但也有可能是体型受到限制的三刺鱼个体本身具有更加的探索欲,因为潜在的危险信息对它们而言更具重要性。第三种可能性是体型小却是更敏捷的三刺鱼能够清楚地认识到鳟鱼是危险的捕食者,任何试探性的靠近都是徒劳,从而做出策略性的示警行为。
(选自《新发现》2018.02.01,有删改)
为什么我国的石拱桥会有这样光辉的成就呢?首先在于我国劳动人民的勤劳和智慧,他们制作石料的工艺极其精巧,能把石料切成整块大石碑,又能把石块雕刻成各种形象在建筑技术上有很多创造,在起重吊装方面更有意想不到的办法,如福州漳州的江东桥,修建于800年前,有的石梁一块就有200来吨重,究竟是怎样安装上去的,至今还不完全知道。其次,我国石拱桥的设计施工有优良传统,建成的桥,用料省,结构巧,强度高再次,我国富有建筑用的各种石料,便于就地取材,这也为修造石桥提供了有利条件
手术机器人比较酷
王慧
①提起手术,很多人脑海中会浮现这样的画面:无影灯下,助手递给医生手术器械,医生额头上冒着豆大的汗珠……不过,这样的画面似乎正在被人工智能技术颠覆,现在和未来的画风有时是这样的:操作台前,医生操控着机器人完成各种手术。目前快速进入人们视野的达·芬奇手术机器人,已经在很多医院担任“操刀”的任务。
②说起手术机器人,还得从腹腔镜手术开始。因为传统的开放手术切口较大,微创的腹腔镜手术应运而生。北京和睦家医院泌尿外科主任朱刚教授对笔者说,通过微型摄像头和监视器,医生能够看到“以前开放手术看不到的地方”,“这是人类取得的革命性进步”。
③腹腔镜的升级版就是手术机器人。这样的机器人更像是一个受医生控制的“机器臂”。病人被麻醉后,可移动的高清摄像机、操作器械等若干个机器臂,像医生的手一样深入患者体内,精细而灵活地分离、切割人体组织。医生并不直接接触病人,而是坐在旁边的操作台上,看着显示屏里病人患处的3D画面,控制做手术的“机器臂”,进而操作手术器械。鉴于人体的复杂性和差异性,医生需要根据现场情况,做出随机应变的处置。
④医生操控机器人,有点像开车,也需要培训。一开始可能会有点手忙脚乱,但通过理论学习和不断操练,逐渐会变得得心应手。
⑤手术机器人的优势显而易见:除了比医生裸眼看得更清楚之外,也更加精细、灵活,手术创口更小。朱刚感慨地说,以前,每台复杂的开放手术都要输血,现在几乎都不用,因为手术越来越微创,出血越来越少,病人也恢复得更快。
⑥达·芬奇手术机器人是目前应用最广泛的手术机器人。它的问世源于战地手术。美国直觉外科公司1996年推出了第一代手术机器人系统,并开始商业化生产。2014年,第四代达·芬奇系统推出。尽管价格高昂,手术机器人的应用和推广却非常迅猛。对于某些较复杂的手术,比如前列腺根治性切除术,机器人手术已经占到了美国此类手术总量的90%。
⑦这样的手术机器人听起来已经够酷,但并不是终极目标。因为目前的手术机器人还不具备诊治疾病和临床决策的能力,因此,它还谈不上太智能,提升和完善的空间也很大。它的“神通”仍需要借助医生的操控来实现。因此,完全的智能手术机器人,离我们似乎还有点距离。
⑧“未来,当然有这个可能性。”朱刚认为,未来的手术机器人完全有可能把外科医生更大程度地解放出来,让他们受到的体能挑战更小一些。而且,微创手术也可以更大程度地远离刀光血影,让接受治疗的患者变得更轻松。
①表面活性剂是指加入少量即能够显著改变溶液体系界面状态的物质。人类认识表面活性剂是从洗涤剂开始的。
②早在公元前2500年,幼发拉底河流域的苏美尔人就已经知道用羊油和草木灰制造肥皂;而在罗马时代的庞贝遗址挖掘中还发现了现在仍可使用的肥皂。19世纪中叶以前,肥皂一直是人们使用的唯一的表面活性剂。随着第二次工业革命的推进,土耳其红油(磺化蓖麻油)出现了,这是第一种由植物油制得的冼涤剂,具有良好的水溶性,解决了肥皂不耐硬水、不耐酸的问题。随着石油工业的发展,石油硫酸(绿油)成为第一种由矿物油制得的洗涤剂。第一次世界大战期间,德国从煤焦油衍生物中开发出了短链烷基萘磺酸盐类表面活性剂——拉开粉( Nekal)。20世纪30年代,长链烷基苯磺酸盐开始登陆市场,并作为洗涤剂的主要原料称霸冼涤剂行业,直到现在。
③拥有辉煌文明的中华民族,最早在周代就已经利用草木灰清洗衣物,《礼记》中就有记载“冠带垢,和灰请漱;衣裳垢,和灰请澣”。魏晋时期,人们发现皂角和澡豆有去除污渍的作用。皂角树的果实—皂角,泡在水中可以产生泡沫,具有一定的去污效果,且纯天然不伤手。澡豆是将猪胰腺清洗干净,再将胰腺多余的脂肪研磨成糊状,将豆粉、香料加入其中,混合均匀,经过自然风干而成。这两种洗涤剂在中国走过了一千多年,见证了中国历史的兴衰。直至民国初期,西方制皂术传入,中国才开始改用肥皂,并将其称为“洋胰子”20世纪50年代,中国开始大力发展表面活性剂和合成洗涤剂工业。经过科研人员的不懈努力,中国表面活性剂的发展后来居上,位于世界前列。
④表面活性剂分子一般由两部分构成:一部分是亲水头基,另一部分是疏水尾链。根据亲水头基的类型,可以将表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂的头基在水中可以解离,根据其亲水基离子的类型,可分为阳离子型、阴离子型和两性离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂在水溶液中不发生解离,没有离子生成。
⑤阴离子表面活性剂具有良妤的乳化、分散、增溶、起泡、去污能力,是应用最广的表面活性剂,主要作为洗涤剂使用,目前最常用的是直链烷基苯磺酸钠。阳离子表面活性剂自身带有正电荷,具有很强的吸附能力,日常接触到的洗手液、洗衣液、创可贴等产品中都会加入季铵盐类阳离子表面活性剂,以起到杀菌的作用。
选自《知识就是力量》2019.9期)
“土得可爱”的中国年画
采薇
①年画是我国特有的传统民间美术形式,它以通俗的绘画语言表达了人们喜庆的审美情趣。年画始于古代的门神画,是用来祈福消灾的。随着绘画技艺的不断普及和表现形式的不断丰富,年画逐渐成为老百姓喜闻乐见的装饰品,进而成为一种民间绘画艺术。
②年画的内容从最初的门神扩展到人物、历史典故、风土民俗、福娃、鲤鱼等多种题材,制作技艺也衍生出木版、水彩、扑灰、胶印等多种形式。每逢春节,张贴年画已成为我国大多数地区过年的习俗。
③在各地年画中,以江苏苏州桃花坞年画、天津杨柳青年画、山东潍坊杨家埠年画和四川绵竹年画最负盛名,被誉为“中国年画四大家”。其中,潍坊杨家埠木板年画已被列为国家级非物质文化遗产。
④桃花坞年画有一版一色的特点,构图丰满,造型夸张,色彩鲜艳,线条流畅,不失清雅,富有装饰性和朴实感,具有强烈的地方风格和民族特色。
⑤杨柳青年画继承了宋、元绘画的传统,吸取了明代木刻版画、工艺美术、戏剧舞台等形式的特点,采用木版套印和手工彩绘相结合的方法,创立了鲜明活泼、喜气吉祥、富有感人题材的独特风格,其中一大题材便是我们常见的胖娃娃。
⑥杨家埠年画的内容与农民的生产、生活息息相关,洋溢着浓厚而淳朴的乡土气息。它是真正的农民画,体现了我国北方农民粗犷、奔放、勤劳、幽默、爱憎分明的性格与高尚道德情操,反映了他们在劳动生活中的喜怒哀乐与健康的审美情趣。
⑦绵竹年画以彩绘见长,构图讲求对称,主次分明;色彩上采用对比手法,构成红火热烈的艺术效果;线条讲求刚柔结合,疏密有致,具有强烈的节奏感。而夸张、象征、寓意的造型,更具诙谐活泼的效果。
⑧年画不仅是春节时五彩缤纷的点缀,还是文化传播、道德教育、审美传播、信仰传承的载体与工具,更是一种看图识字式的大众读物,其中时事题材的年画还是一种百姓喜闻乐见的类别。
⑨我国收藏最早的年画是南宋《随朝窈窕呈倾国之芳容》的木刻年画,画的是王昭君、赵飞燕、班姬和绿珠四位古代美人。民间流传最广的则是一幅《老鼠娶亲》的年画,描绘了老鼠依照人间风俗迎娶新娘的有趣场面。民国初年,画家郑曼陀将月历与年画相结合发展成挂历,至今风靡全国。
⑩在收藏成为时尚的今天,年画也以其浓郁的装饰性和观赏性,成为收藏者们的热门藏品。在我国传统年画中,以下五类最值得收藏:一为神像,以门神最为常见,还有财神、灶王、关王、八仙等;二为吉祥图案,如状元及第、吉庆有余、连生贵子、群仙祝寿等;三为历史人物及故事,如桃园结义、文姬归汉、昭君出塞、穆桂英挂帅等;四为戏曲故事,如《三国演义》中的《空城计》、《群英会》、《西厢记》中的《红娘传书》、《花园相会》等;五为市井风俗,如《春游图》、《赛龙舟》、《摇钱树》、《聚宝盆》、《老鼠娶亲》、《鲤鱼跃龙门》等。这些年画题材丰富,画面或质朴可爱或精致生动,或粗犷豪放或雍容典雅,彰显着我国民间传统文化的博大精深。
(选自《学生天地》,有删改)
北冰洋的“无冰之夏”
叶盛
①美国科学家近期在学术期刊《气候》上发表的一项研究成果表明,北冰洋很可能在2034年迎来第一个“无冰之夏”。
②北极海冰并非一成不变,一年中会动态变化:夏季持续融化,在9月前后达到最小面积;冬季持续结冻,在3月前后达到最大面积。近几十年来,由于北极地区气温持续升高,海冰在夏季的面积随之持续减少。
③科学家们通过不同技术手段的观测和研究都支持了上述结论。以海冰年龄为例,1988年25%左右的北极海冰持续冻结4年以上,2013年这个比例降到了7%。在过去60年里,北极海冰的厚度也在变薄。通过卫星观测,1979年至2000年,北极夏季最小海冰范围平均为670万平方千米。进入21世纪以来,这一数值在2012年达到最低,只有近334万平方千米,又减少了一半左右。
④北极海冰减少,直接影响到生存在海冰上下的各种生物。北极熊的主要食物来源之一是在北极海冰上换气或休息的海豹,而北极熊在水下的活动能力远远不及海豹。因此,海冰减少严重影响到北极熊的捕猎成功率,导致其种群近几十年来锐减。此外,海冰的融化虽然对海水体积的影响要小于陆上冰盖的融化,但却直接影响着海冰区域的海水盐度。这种盐度的显著降低会改变一些浮游生物的生存状态,进而破坏整个海洋食物链网。
⑤北极海冰减少,还会反过来影响全球气候。由于液态水比冰的热容量更大,北冰洋一旦在夏天失去海冰的覆盖,就会吸收并存储更多的热量,从洋流和大气循环等多个方面扰乱现有的气候状态。
⑥北极上空极低温的气团被一圈极地高速环流围绕着,不会轻易扩散。有研究发现,海冰的消失会削弱这圈极地高速环流,导致北极的低温气团向低纬度地区扩散。近些年来,北美和欧洲冬天不断出现极端严寒天气,实际上是全球变暖的结果。
⑦北极海冰减少,也有有利的一面。比如在航运方面,北冰洋航线成为可能,将大大缩短从太平洋沿岸前往西欧和北欧的航海距离。然而,由此带来的经济效益远不能抵消海冰融化相关气象灾害所造成的经济损失。
⑧北极海冰减少,也与地球倾角等因素有关。由于地球的自转轴曾比现在更为倾斜,导致极地接受热辐射更多,北极很可能在1万年前就出现过无冰之夏。然而,地质学因素的改变都是极其缓慢的,至少以万年为单位,因而从这一角度无法解释当下海冰面积的急剧变化。
⑨根据计算机模型模拟计算,北冰洋出现无冰之夏的时间点可能在2030年至2040年之间,2034年只是可能性最大的年份。由于气候是非线性系统,对模型的建立方式和条件设定非常敏感,科学家们一般都比较谨慎保守。从以往实际发展来看,一般都会比预测提早到来。
⑩人类的碳排放是过去200年来影响气候变化的最主要因素。如果人类不在减少碳排放方面做出实质性改变,全球平均气温在本世纪末将上升1.5摄氏度以上。在没有跨越式科技发展的前提之下,这一温度上升幅度将带来不可逆转的影响。北冰洋的无冰之夏或许只是一个开始。
(选自《人民日报》)
纳木错湖为什么越变越大
①自21世纪以来,居住在纳木错湖畔的牧民们发现,纳木错的湖水在一点一点向他们的居住地靠近,甚至有的牧民一觉醒来,发现自己的家已经和湖水挨在了一起。对此,各种说法在牧民中流传。有人说,这是“天湖”之神被惹怒了。因为牧民不注意卫生,使得一直都爱干净的纳木错仙女发怒,才将湖水涨起来,把湖边的人家给淹没。还有人说,天上的神仙发怒了,下了大雨,下得太多,湖水自然就上涨了。
②纳木错的湖水上涨这一现象不仅引起当地政府和牧民的关注,也吸引了科学家的目光。中国科学院青藏高原研究所纳木错综合观测站的工作人员观测后发现,在1970~2009年的近40年时间里,纳木错湖水的水位上涨了7米,湖面海拔从4718米变成现在的4725米,整个湖水容量增加了近140亿立方米。
③纳木错湖水为何会突然上涨?研究人员认为,揭开问题背后的真相,需要综合考虑水循环的各个可能因素。
④在西藏地区,全球变暖导致的最为显著的变化就是冰川融化。我们知道,冰川是雪域高原的固体水库,在高原的水循环中发挥着极其重要的作用。在纳木错周围,有很多白皑皑的雪山,这些雪山实际上就是冰川。这些冰川每年都在融化,向下游补给水源,又在每年冬天的时候通过降雪补充冰川的消融量,最终形成一种动态平衡。然而,随着全球气候变暖的加剧,这种动态平衡被打破,冰川融化速度加快,而冰川通过降雪所获得的补给量远远少于融化量。这样一来,冰川不断退缩,冰川融化的水大部分注入纳木错湖中,最终造成湖水水位上涨。
⑤除此之外,纳木错湖水水位上涨还受其他一些因素的影响。
⑥纳木错周边地区的海拔高度基本都在4000米以上,属于高寒地区,地表在常年低温的作用下形成一层厚厚的冻土。中国科学院的研究人员挖掘后发现,这些冻土层中甚至有一层很厚的冰层,这也在一定程度上成为高原水循环的一部分。
⑦这些冻土在低温状态下,长期以冰的形态存在。气温升高后,特别是冬季气温加快上升,冻土开始融化。这些融化的水也会注入地势较低的纳木错湖中,造成湖水水位上涨。
⑧通常情况下,全球气候变暖会导致水体蒸发量加大。然而,研究表明,蒸发是一个受多种因素影响的气象要素,伴随气温的升高,水体的蒸发量不一定随之增加,它还与云量、日照、辐射等因素密切相关。
⑨笔者曾与中国科学院研究员、博士生导师康世昌谈起过纳木错湖水蒸发的问题。根据他们的分析和研究,在水位上涨的那几年,纳木错地区的云量,特别是低云量增加了,纳木错湖水的蒸发量相比之前反而减少了。
⑩这意味着,蒸发量的减少也是造成纳木错湖水水位上升的一个原因,但与冰川和冻土对湖水水位的影响相比,这一因素要弱得多。
⑪说到这里,大家基本上就明白纳木错的湖水水位为什么升高了。归根结底,这种情况是由气候变化导致的。因此,关注气候、关注我们居住的地球,意义非常重大。
(选自2017年1月《百科知识》,有删改)
你不了解的钼元素
①某一年,新西兰的一个牧场遭遇了千早,大量牧草枯萎而死,但有一条矿工经常踩踏的小路边上,生长着茂密的绿草。这是为什么呢?原来这里的矿场是钼矿,矿工们走路时不经意间将矿渣撒落在小路上,给路边的小草提供了丰富的养料。那么,钼是怎样的一种元素呢?
②对钼的发现可以追溯到1781年,瑞典化学家彼得·海基尔姆用封闭的坩埚对由碳粉、亚麻籽油和钼酸混在一起搅拌成糊状的“浆糊”加热,他用这种“碳还原法”将一种新的金属从辉钼矿中分离出来,并将该金属命名为“钼”。至此,钼元素的真面目浮出水面。
③一经面世,便以坚韧、耐腐蚀、耐高温的优势在军事、医疗等领域受到青睐。
④一战中,英国人最初给坦克安装了75毫米厚的锰钢板,但这种坦克过于笨重,表现得并不理想。后来,英国人将锰钢板换成钼钢板,使坦克的厚度减少了50毫米,这不但没削弱防御力,还使坦克更加机动灵活,在战争中大显神威,这也让钼名扬天下。
⑤钼元素还被应用于医疗实践。比如,锝99是应用最广泛的放射性造影剂,它由钼99衰变而来。钼99是钼的一种放射性同位素,它的半衰期为2.75天,半衰期过后,钼99表变为锝99。钼99的半衰期非常理想,这个时间既保证了钼原子在原料地到医疗场所的运输过程具有足够的稳定性,又保证了锝99的放射性可以在短时间内被激活。在现代核医学中,80%的医疗都用到了锝99,而在当今的美国,每天使用锝99的诊断就达55000多起,所以,钼的重要性不言而喻。
⑥同时,钼是植物生长和发育中必需的微量元素。植物生长离不开氮,然而,植物并不能直接吸收空气中的氮气,它们需要在固氮菌的帮助下,将氮元素吸收并存储。固氮菌为植物固氮的过程需要一种催化剂——固氮酶,钼正是固氮酶的重要成分,是植物发挥固氮功能的重要元素。科学已经证明,对农作物施加钼肥,可以增强农作物的抗病、抗早能力,提高产量。比如,每亩农田施加钼肥20克,可使小麦增产35%,而大豆则可增产47%。蚕豆增产8%,绿豆增产32.8%,番茄增产75%。
⑦不仅植物需要钼,我们人体内也需要钼,只不过需量极少。虽然如此,我们对于铜还是非常敏感的。比如,我们的情绪容易受钼的影响,有它,我们会精力充沛;缺少或无它,我们会感到浑身乏力。钼为什么有这么大的本事呢?原因在于,钼是两种在新陈代谢中起重要作用的酶的组成成分,一是黄嘌呤氧化酶,一是亚硫酸盐氧化酶。这两种酶有钼存在时才具有活力,起到催化作用。
⑧由此看来,钼这种罕见的元素,与我们的日常生活还真息息相关呢。
(选文有改动)
固氮菌为植物固氮的过程需要一种催化剂——固氮酶,钼正是固氮酶的重要成分,是植物发挥固氮功能的重要元素。
最具发展潜力的绿色二次能源——氢能
①在北京冬奥会开幕式上,以“微火”形态呈现的火炬成为许多人脑海中的经典瞬间。而这一瞬间的“幕后推手”,正是氢燃料。氢燃料燃烧过程不排放二氧化碳,氢燃料是如何做到的?这么好的能源,又为什么现在才使用?
②氢,化学元素符号为H,在元素周期表中位于第一位,是最轻的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的75%。氢能作为一种二次能源,与煤、石油、天然气等传统的化石能源不同,难以直接从自然界获取,但氢的热值很高,燃烧相同质量的燃料时,氢所产生的热量是焦炭、汽油等化石燃料的2-4倍;同时氢能具有能量密度高、存储形式多样的特点,可以调配太阳能、风能等作为能源载体。最重要的一点是,氢气仅仅含有氢元素,燃烧的产物中只有水,而传统的化石燃料因为含有碳元素,所以燃烧时会产生大量的二氧化碳,因此氢气作为燃料可以彻底实现零碳排放,在“绿色环保”方面意义重大,被视为21世纪最具发展潜力的绿色二次能源。氢能作为燃料有着丰富的优势,但它的开发和利用充满着诸多挑战。氢能的开发和利用,可分为制取、储运和终端使用三个环节。需要每个环节同时进步,战胜各自的技术壁垒,才能实现氢气的最终利用。
③虽然氢能是绿色能源,但氢的制取过程却并非完全零碳排。氢能按照其制取方式,可分为灰氢、蓝氢、绿氢气三种:灰氢,是通过化石燃料(石油、天然气、煤炭)燃料产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳的排放。灰氢的生产成本较低,制氢技术也较为简单,目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右;蓝氢,是天然气制氢,在产生室温气体的同时,会使用碳捕捉、利用与封存等技术,对室温气体进行捕获,从而实现低碳排放生产;绿氢,是通过再生能源(太阳能、风能、核能等)制造的氢气,比如通过可再生能源发电进行电解水制氢。在这一过程中,完全没有碳排放,也是制氢的终极目标,但由于目前技术限制,制绿氢成本较高,距离大规模应用仍需时间。
④氢气易燃、易爆,氢能的运输主要有期氢、液氢和固氢输送3种方式。在确保安全的前提下,提高储氢容量、降低成本、提高易取用性是储运技术的重点。储氢技术可分为物理储氢、化学储氢两大类。物理储氢主要有高压气态储氢、低温液态储氢、物理吸附储氢以及地下储氢等方式。高压气态储氢是将氢气在低温高压条件下液化后储存在容器中,具有储存容器体积小的优点;吸附储氢是通过分子间作用力,以物理吸附将氢气存储在大比表面的材料中;地下储氢是在地下盐层中挖出一个“容器”来储氢,与风光储一体化项目结合,可以充分利用地下空间、有效储存氢气。
⑤当我们足够了解氢的制取与储存之后,关于氢能的利用也被科学家提上了日程,目前氢燃料电池是氢能较为常见的终端应用,早在20世纪60年代,氢燃料电池就已被应用于航空航天,进入70年代后,随着技术的进步和成本的不断降低,氢燃料电池逐渐应用于各大领域,包括发电、汽车、船舶和无人机等。
——摘自2022.06.01《中国科普博览》,有改动
【链按材料】氢氧燃料电池通过电池内的氢气与氧气进行化学反应,将化学能转变为电能,这种电池与原电池的工作原理相同。它与一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的,因而电池容量取决于贮存的活性物质的量;而燃料电池的活性物质(氢气和氧气)是源源不断地输入的,因此,这类电池实际上只是一个能量转换装置。

扇 子
①扇子是何时发明的?众说纷纭,只知道它始于远古。扇子的种类很多,比如在古装戏里,我们常常会看到太监或宫女站在帝王后侧,手持长竿羽扇,那叫“仪仗扇”,目的是为了显示皇家的气派和威仪。仕女们手里的那种团扇,到了唐代已经十分流行,手艺人爱在上面施色、刺绣,小姐们则拿它扑蝶嬉戏,害羞时还能遮脸。在周昉的《簪花仕女图》中,侍女所持的长柄牡丹团扇在无意中告诉了我们一个信息,中国画的“折枝画法”已经出现在那个时期。
②既然说到扇子,就不能不提及折扇。折扇在古代的文人雅士间广受欢迎,一方面是折叠便携,另一方面是可在扇面上题诗作画借物言志,更何况扇骨为竹子所制,手动而风来,乃气节风骨之体现也。金朝的元好问写过《题刘才卿湖石扇头》一诗:“扇头唤起西园梦,好似熙春阁下看。”扇头,也就是扇面。中国文人向来有雅集的传统,喝酒赏景,合作书画,相与酬唱,而互赠扇子也是其中一项。说到这里,不由让我想起了一个有趣的故事:乾隆年间,浙江按察使百菊溪与好友杭州太守李晓园因一点小事闹矛盾,见李晓园久不露面,百菊溪就差人给他送去一柄扇子。其时正值盛夏,李晓园打开一看,上面写着“我非夏日何须畏,君似清风不肯来”,遂一笑释然。
③扇子后来传入欧洲,从文艺复兴到洛可可时期再到新古典时期,中国的扇子一直成为上流社会的风尚标志,它还作为模特的道具被永远记录在安格尔、马奈等大师的画作里。而在中国,扇子则以另外的道具形式被纳入到小说戏剧的创作当中:诸葛亮羽扇纶巾之洒脱,贵妃醉酒扇舞之痴狂,李香君血溅桃花扇之悲壮,晴雯摔扇撕扇之炽烈,秦香莲接过王延龄折扇之沉重……
④好像是到了宋代,文人画开始风行,有更多的书画家喜欢落墨扇面,为中国画拓展了独特的视角也注入了清鲜的活力,扇面画以一种新的绘画形式从扇子的实用价值中剥离出来。到了明清,扇面画更是达到鼎盛,从“明四家”“清四僧”到近代的任伯年、齐白石、张大千等,都留下了大量佳作。很多画家画得好大画,却未必画得好小画。画扇面不只难在构图,突入溢出随形布势,更需要将诗、书、画、印融入尺幅之中,于有限的空间创造出无限的意韵。