科普學習_文庫_九九藏書

科普學習

月球屬於誰？
趙洋
2013年12月，嫦娥3號探測器攜帶中國首台月球車登陸月球。月球表面第一次出現中國車轍。月球及其資源的歸屬，又一次成為熱門話題。從歷史說起1969年7月，當宇航員阿姆斯特朗把美國國旗插上月球表面時，他宣布：「我是為全人類的和平而來。」這絕不是一句空話。佔領月球已經被1967年簽署的聯合國《外層空間條約》所禁止。該條約規定：第一款：「外層空間，包括月球和其他天體，在平等和與國際法一致的基礎上應無區別地為各國自由探測並利用，各國可以自由到達任何區域和天體。各國可以自由在包括月球和其他天體在內的外層空間進行科學考察活動，各國應推動並鼓勵此類考察的國際合作。」第二款：「外層空間，包括月球和其他天體在內...
帶著重力上太空
趙洋
眾所周知，儘管航天員可以把空氣、食物、水和書籍等物帶到太空中去，儘可能地模擬舒適的地球環境，但有一樣東西是無法被帶入太空的，那就是重力。人一出生就在地表感受到9.8m/s2，即1g的重力加速度，並深受其影響。人的骨骼、肌肉、空間感覺系統都是為適應這種重力環境的。一旦脫離重力，一切都會紊亂。失重的不良影響航天員在長期的太空飛行中，會產生一系列與衰老相似的生理變化：骨質疏鬆、肌肉萎縮、心血管系統失調、站立耐受時間下降、貧血、細胞免疫系統受到抑制等。以骨質疏鬆為例，人的骨密度在35歲左右達到最大值，之後以大約每年0.5%的速度下降。但航天員在軌飛行時，平均每個月就將丟失1%~2%的骨量，相當於平時...
長生不老的挑戰
趙洋
不懈的追求死亡是人類面臨的最大困擾，也是哲學家百思不得其解的問題。從人之必死現象所衍生出「人生意義」之類的哲學思索，幾千年來填充了無數天才的大腦。宗教一勞永逸地給出了終極答案：一神教以天堂和地獄來安排死後的世界；佛教用輪迴來安慰苦痛的靈魂；而道教則告訴信眾，神是天然不死的，凡人則可以羽化成仙，達到永生的境界。人類對長生不老的追求還化為實際的行動。煉丹家的丹劑不知毒死了多少追求永生的帝王，被製成木乃伊的法老從未復活。醫學的進步為的是延長人的生命，本質上都是向長生極限的步步逼近。長生是很受歡迎的文藝主題，古今中外的讀者沒有不喜愛的。《西遊記》作為以道教神話為基礎的神魔小說，簡直是一曲對長生不老的頌...
未來能源B計劃：用一縷陽光拉著星艦飛向深空
Raeka
從克拉克的太陽風帆「Sunjammer」到霍金的納米小飛船，來自太陽的能量就像是一隻大手，推著我們從這顆不起眼的星球走向遙遠宇宙。三千多年前，人類發現了煤，這些凝固在地底的陽光開啟了新的文明歷程，也給我們帶來了對太空能源的無盡想象。實驗室中液態的陽光，在軌道上閃爍的太陽能電池板，以及包裹著恆星的戴森球，在星際旅行開始之前，我們先來聊聊關於燃料的那些事。Raeka，銀河系認證轉碼員，長期接受理性思維訓練的文科生。曾在美利堅農村和不列顛古城遊學，深受英國近代詩歌影響。在本條時間線上性格溫吞，但在星際旅行中，可能分裂為多個副本。無論交通工具怎麼進化，對燃料的需求都是實實在在的，而不同級別的交通工具，...
太空實驗：無限風光在險峰
趙洋
中國首個真正意義上的空間實驗室「天宮二號」已經發射升空。在這個距地面400公里高的太空實驗室里，科學家將開展十多項科學實驗和觀測。有資格登上「天宮二號」的實驗，無疑都屬於最前沿的科技領域。10月21日，航天員景海鵬和陳冬在「天宮二號」上開啟了人類歷史上首次太空腦機交互實驗。這項實驗可將航天員的思維活動轉化為操作指令，並監測航天員的腦力負荷等狀態。受微重力和操作空間狹小等條件制約，航天員在太空中完成複雜任務受到極大限制。腦機交互可不依賴外部動作，將航天員的思維活動轉化為操作指令，同時又能監測航天員的腦力負荷等神經功能狀態，實現人機相互適應，減輕作業負荷，是最理想的人機交互方式。針對腦機交互技術太...
科技，迷航在星際間
趙洋
2016年9月8日，是《星際迷航》（Star Trek）系列科幻劇50歲的生日。50年前的這一天，「進取號」飛船首次出現在電視熒屏上。這部經久不衰的科幻系列，已衍生出十二部電影、上百種包括小說、電視劇、動畫、遊戲在內的各式文化產品，形成了一個自洽的世界。它有自己的外星語言、文化體系、生存規則，以及天量的粉絲。半個多世紀過去了，《星際迷航》的故事和元素在現實世界中實現了「生生不息，繁榮昌盛」。作為科幻作品，其中出現的各式科技也一直為人津津樂道，其影響力也遠遠超出科幻圈。未來消費電子手冊最近一段時間以來，我們不時能在新聞里看到，市場上即將推出有《星際迷航》中三錄儀、翻譯機、複製機等功能的設備。其實...
科幻視野里的中國航天
趙洋
六十年前的十月，1956年10月8日，國防部第五研究院成立，標志著中國航天事業正式創建。六十年來，中國航天從仿製導彈起步，發揚「自力更生」精神，實現了衝出大氣層，把中國人送入太空，把機器人送上月球等壯舉。作為與科幻密不可分的科技領域，太空探索一直是科幻作家的想象源泉。科學幻想與太空探索這兩個文化傳統有著密切的血肉聯繫。科幻是太空探索的精神源泉之一，並不斷尋求人類進入太空的意義；太空則是科幻的最重要舞台之一，為科幻作家提供了大量素材和靈感。科幻與太空探索都指向人類未來的命運。回顧科幻作品中對中國航天的描寫，有助於我們理解中國太空夢的起源和發展，以及未來中國人要向何處去。衝出大氣層混沌初開、女媧補...
火箭：從消耗品到耐用品
趙洋
十五層樓高的火箭向地面墜落下來，減搖鰭劇烈地震動著，尾噴口不斷噴出熾熱的火焰以保持火箭穩定。看起來這像是要註定奔向墜毀的一次飛行，但當火箭接近地表，發動機推力驟然增強，火箭的下落速度明顯放緩，砰的一聲，登陸支架從火箭尾部彈出。隨著滾滾濃煙散盡，火箭穩穩地直立落在地面，完好無損。直到十年前，上述場景還只是科幻電影中的畫面。但在經歷了數次失敗之後，美國民營火箭製造商SpaceX公司在過去半年裡四次回收了運載火箭——第一次是2015年12月在佛羅里達州卡納維拉爾角回收的，最近一次是今年4月首次在大西洋中部的遙控駁船上回收的。而這些並不是試驗專用的火箭，而是剛剛將商用航天飛船發射入軌道的「獵鷹9號」火...
錢博士的黑科技
趙洋
黑科技非一日之功五十年前即1966年的10月27日，我國中近程導彈運載原子彈的「兩彈結合」飛行試驗成功。第二天的《紐約時報》這樣報道這一事件：「一位在美國接受了十五年教育、培養、鼓勵並成為科學名流的人，負責了這項試驗，這是對冷戰歷史的嘲弄。」當然，在20世紀60年代的世界，導彈核武器已經不算黑科技了。但錢學森的驚人之處在於，他不但負責了中國首次「兩彈結合」飛行試驗，更早在二十多年前就關注著一系列在今天看來依然很高深的尖端科技。其中有火箭飛機、核動力飛機、核動力火箭等等。錢學森的導師，力學大師馮·卡門以為「火箭」一詞最初是出現在科幻小說中的，擔心給人不嚴肅的感覺，所以建議把這個研究火箭的實驗室名...
馭光而行從「突破攝星」說起
趙洋
4月12日，著名物理學家史蒂芬·霍金髮出了第一條中文微博，稱希望通過社交媒體與中國網友交流，分享生活趣事和工作心得。短短8小時，他粉絲數就突破127萬。數十萬網友以評論和轉發的形式對他表示敬仰與歡迎。誰也想不到，這隻是更大新聞的預熱。4月13日上午，霍金髮出了他的第二條微博：我和尤里·米爾納啟動了「突破攝星」計劃……在一代人的時間內，「突破攝星」旨在研發出一台「納米飛行器」——一台質量為克級的自動化太空探測器——並且通過光束把它推動到五分之一的光速。如果我們成功的話，這個飛掠任務將會在發射后二十年左右到達半人馬座α星，併發送回來在那個星系中發現的行星的圖片。愛因斯坦曾經幻想在宇宙中乘著一道光線...
換個角度看A.I.
王新禧
關於人工智慧，相信各路大神在本期專刊里一定從各個視角切入，進行了巨細靡遺的陳述。那麼筆者就換一個不那麼顯眼的角度，看看在動漫中，人工智慧是怎樣一種存在。一、關鍵詞：圍棋、日本動漫此次A.I.大事件的導火索「人機圍棋大戰」，直接牽引出「深層神經網路」技術，宣示著人工智慧的拐點正式到來。從信心滿滿到一勝難求，代表人類出戰的李世乭被人工智慧逼到了絕境。這看似人類的一大危機，但其實，圍棋並非創造性勞動，而是邏輯化計算，所以被A.I.戰勝乃至A.I.取代人類都只是時間問題。儘管李世乭用藤原佐為附體般的凌空一記妙手，扳回一局，但總體大勢已去。面對思維敏捷到超乎想象的A.I.，人類最終也只能無可奈何花落去。...
面對人工智慧，我們在擔心什麼？
趙洋
2016年3月，最大的科技新聞莫過於人類棋手在圍棋人機大戰中慘敗：谷歌的人工智慧軟體AlphaGo在對圍棋世界冠軍李世石的比賽中，以四比一取勝。其實早在2015年，AlphaGo已經以五比零的戰績擊敗了歐洲圍棋冠軍樊麾。由於圍棋的可能下法太多了，通常認為計算機難以運算，所以這次電腦對人腦的勝利極大地震驚了人類。神秘莫測的AI圍棋的演算法數量是2.08X10170，比宇宙中所有原子數量（1080）還多。沒人知道AlphaGo第二局黑37那招，是不是走進了人類思維從未探索過的角落。因此，包括「棋聖」聶衛平在內的思想者都在思考下述問題：AlphaGo的「內心世界」到底是什麼樣的？它走出詭異棋路時在想...
中國科幻的引力波
凌晨
雖然人類首次探測到了引力波的存在，但和運用引力波之間還有相當一段路要走。不過在中國科幻小說作家筆下，引力波已經是現實的存在，可以用來通訊、做交通工具和殺人武器。1974年，美國物理學家約瑟夫·泰勒和他的同事拉塞爾·赫爾斯發現了一對脈衝星構成的雙星系統，根據廣義相對論，該雙星系統會以引力波的形式損失能量，在大約3億年後將碰撞合併。1980年，還是中學生的吳岩注意到了這些報道。當時科普報刊正紀念愛因斯坦誕生100周年，同時對黑洞和引力波進行了一番科普。這些激發了吳岩對新科技的關注和激情，並創作出科幻小說《引力的深淵》。在《引力的深淵》里，中國邑東山區神秘地出現了一個類似於黑洞的超級引力源，造成過往...
時空的漣漪
趙洋
2016年2月12日，各路媒體都在傳播同一個消息：2015年9月14日，位於美國的兩隻引力波探測器同時探測到一個短暫的引力波信號，這個信號源自距地球約13億光年的雙黑洞系統的合併。兩個黑洞的質量分別是36個太陽質量和29個太陽質量，其中，引力波輻射損失的質量大約為3個太陽質量。這個發現不但表明宇宙中存在太陽質量級別的雙黑洞系統，更是人類第一次成功探測到引力波，也是首次探測到兩個黑洞的合併。引力波是什麼？尋找引力波是尋找廣義相對論效應的工作的一部分，那些效應往往難於測量。根據廣義相對論，時間和空間會因質量發生彎曲，時空彎曲的直觀效果就是我們感受的萬有引力。如果把整個宇宙想象成一張蹦床，把天體想象...
篩選星際文明
趙洋
一、十萬星系不見生機SETI計劃半個多世紀以來，一些有著科幻頭腦、相信外星人存在的天文學家自發地組織起來，開展了一個名為「搜索地外智慧文明」（簡稱SETI）的天文觀測項目。SETI旨在尋找宇宙中的智慧文明。這些天文學家認為地外智慧文明會利用無線電甚至激光脈衝與外界溝通，它們或許正在嘗試與其他星球上的文明取得聯繫。遺憾的是，迄今SETI項目並未尋獲任何來自外星文明的信號。也許銀河系中遍布簡單生命體，但能與人類聊天的外星鄰居卻一個也沒發現。最新的研究成果表明，不僅是銀河系內，在更廣大的宇宙空間中，都可能只有人類這孤零零的一個智慧文明。一個由賓夕法尼亞州立大學的天文學家詹森·萊特領導的研究團隊在觀測...
形形色色的奇異生物
湯志誠
E.T.，《世界大戰》中的火星人，《星河戰隊》中的蟲族，鐵血戰士與異形，《阿凡達》中的六足動物體系……科幻創作者們竭盡所能，將琳琅滿目的假想生物展現於熒幕之上。然而細細辨識，卻也不難發現這些意圖標新立異的設想依然難以擺脫「已知決定未知」的宿命。影視作品中，外星生物大多都具備功能完備的頭部，眼、耳、口、鼻一應俱全；用節段分明的肢體行走；存在一個形狀與布局都與地球脊椎動物相似的大腦。誠然，眼、耳、口、鼻作為感受電磁波、機械波、化學分子的探測器，為各種宇宙生物體普遍擁有未嘗不可；不論水陸，使用槓桿原理行動也普適絕大部分動物；存在一個發達集成化的大腦似乎更是必不可少的趨勢。但若就此以為生命存在形式僅限...