编者按 随着知识经济的迅猛发展和经济全球化的不断推进,经济和社会越来越呼唤着科技的大发展,呼唤着教育的大发展,更呼唤着人才的大发展。一个国家创新能力和竞争力取决于这个国家的教育能否培养和造就出适应时代发展的大批创新人才。经济的竞争,科技的竞争,说到底是人才的竞争。而青少年是人才的储备力量,是发展的助推之星,更是社会进步的希望所在。
为此,本报开设科学小实验、趣闻世界、育才之路、科学名家等栏目板块,以多种形式向青少年大力普及自然科学基本常识,包括土地、水、森林、矿产、海洋以及环境知识、人口知识、宇宙起源、地球形成、生命起源和人类进化的有关知识,科学解释各种自然现象的成因和相关人文知识等,帮助中小学生拓宽视野,加深对书本知识的理解,逐步建立起科学的世界观、人生观和价值观,强化资源意识、环境意识和可持续发展意识。这里有各个领域的科学大咖、有趣的科学实验、有看似稀奇古怪却饶富趣味的科普知识。
在浩渺无垠的宇宙中,地球以及人类只是其中微不足道的一部分。在宇宙长达137亿年的生命历程中,2017年只是短短的一瞬间。然而,人类探索宇宙的决心和努力从未改变。2017年,我们跟着科学家的脚步,一起揭开了宇宙许多神秘的面纱。
探寻谜之真相 我们不仅将探索的眼光放远至广袤的宇宙空间、深邃的地球内部、无尽的大洋深处,还把目光拉近到我们身边司空见惯的事物背后,从南极是世界上最大的沙漠,到爱尔兰大角鹿为何会灭绝,再到滴眼药水的时候为什么会自然地张开嘴……我们忠实地记录、不断地探索,力图用科学的触角探寻谜之真相。
●南极是世界上最大的沙漠
南极99%的表面都覆盖着冰雪,说它是世界上最大的沙漠,肯定会颠覆许多人的常识。和许多人的想象不同,被冰雪覆盖的南极实际上就是一片沙漠,而且它是世界上最大的沙漠。
因为沙漠的定义就是每年降雨量或降雪量小于254毫米的地方,而每年南极洲的降水量少于50毫米,而且只下雪,就连撒哈拉沙漠的降水量也比南极大。
实际上沙漠有很多种,撒哈拉沙漠这样没有冬天的沙漠叫做热沙漠;南极和北极的一些地区叫做冷沙漠,它们都属于一种叫做极地沙漠(po-lardesert)的气候。
●爱尔兰大角鹿为何会灭绝
爱尔兰大角鹿也叫巨大角鹿或爱尔兰麋鹿,是鹿科大角鹿属下的唯一物种,在100万—4500年前,它们曾广泛生活在欧洲和北亚的土地上。在大约1万年前的更新世末期,全球其他地区的气温开始上升,极地冰川大量融化,冰水进入大西洋,拦截了从墨西哥湾北上的暖流,致使爱尔兰的气温不升反降,一望无际的草原变成了白茫茫的冻土,只以草为食的爱尔兰大角鹿来说却是灾难性的,食物的匮乏以及鹿角的阻碍让它们的生活举步维艰,近亲繁殖更是让它们的体质严重下降,最终走下了生命演化史的舞台。
●滴眼药水的时候为什么会自然地张开嘴
我们在生活中会发现一个现象,在滴眼药水的时候,我们常常会不自觉地张开嘴巴。其实,眼睛被碰到时张开嘴巴的动作有个名字,叫做角膜下颌反射。摸眼睛会让嘴巴动,这很有可能和三叉神经有关。
三叉神经是脸上最粗大的神经,它分成三股大军,分别是眼神经、上颌神经和下颌神经。眼神经当然是管你眼睛,包括眼皮和眼珠的运动的,其他的两股神经可以管你嘴巴和舌头的动作。因为这三股神经非常接近,因此平常容易搭错线,导致眼睛和嘴巴容易互相干扰。
科学巨匠铸造大国重器
他们沉醉在科技的世界里。这个世界有如魅影般的暗物质,有捉摸不定的量子,有令人震撼的数学定理……
他们像孩子一样为好奇心所驱使,或以登山健将般的矫健身手攀爬科学高峰,或以巨匠般的技艺成就大国重器,是他们手捧科技的“火种”,让科技强国之路熠熠生辉。
●黄大年:用生命铸就探地利器
2009年底,阔别祖国17年之久的黄大年,放弃英国国籍,毅然回国。那时,他是剑桥ARKeX地球物理公司研发部主任、博士生导师,带领着一支包括外国院士在内的300人团队。
回国后,黄大年带领团队用5年时间完成了“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”。让他自豪的,是一张硕果累累的成绩单:
地面电磁探测系统工程样机研制取得显著成果;国内首台万米大陆科学钻探钻机“地壳一号”在大庆油田投入使用;建成首个国家“深部探测关键仪器装备野外实验与示范基地”……
●潘建伟:与量子“纠缠”一生
2017年9月,“未来科学大奖”揭晓,“墨子号”量子科学实验卫星首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”。
1996年,潘建伟远赴奥地利攻读博士学位。26岁的他第一次走进量子科研的世界级实验室。
2016年8月,“墨子号”成功发射,这是我国自主研制的首颗空间量子科学实验卫星。它的升空,使我国在量子通信领域的领先优势进一步凸显。
2017年9月29日,北京和维也纳的量子保密视频通话标志着世界首次洲际量子通信成功实现。
●苏胜勇:HI-13串列加速器的守护者
在中国原子能科学研究院的北京串列加速器核物理国家实验室,是我国低能核物理研究基地。作为实验室的主体设备,HI-13串列加速器自1986年建成后,为国内外50多个研究机构的研究工作提供了从氢到铀的40多种离子束流。
提起HI-13串列加速器,就不能不谈苏胜勇。他是串列加速器主机维修组组长,多年来,他守护着这个国家大科学平台,为它打磨出一件件严丝合缝的精品零件。
小实验学到大学问
孩子对科学小实验总是充满好奇,它不仅能培养孩子的动手动脑的能力,还能让我们知道一些基本科学原理和运行规律。愿这些小实验给你带来无穷的乐趣。
●洒水壶的喷头是什么原理
其实这是因为一个流体力学定律——伯努利定律的缘故。1738年瑞士物理学家丹尼尔·伯努利提出,当流体的速度增加时,它的压力减小。因此当你对着线圈的洞吹气的时候,洞内压强减小,外部更大的气压就会推着纸片贴住线圈的洞。
洒水壶和香水的喷头也是利用了伯努利定律。当你挤压喷头时,空气被挤出,由于被挤出的空气的速度快,因此气压变小,附近的液体会被低气压吸引而一起喷出。
●棉花糖证明波意耳定律的小奥秘
同样一份气体,如果装在一个大盒子里,气体分子之间的距离就会比较大,那么它的压强就会比较小。如果把它装到一个小盒子里,那么气体分子之间的距离就会变小,它们的压强就会比较大。这就是波意耳定律。
当保鲜盒里的空气被抽走的时候,棉花糖外部的压强变小,那么棉花糖里面的气泡体积就会变大,棉花糖就会膨胀。反之,棉花糖就会缩小。所以棉花糖的大小是一个很好的气压指示物,它可以用来证明波意耳定律。
●手机居然能拍到眼睛看不到的东西
肉眼能看到的东西十分有限。就连手机(有些手机有红外线滤光片,可能无法拍到红外线)都能够拍到你看不见的东西——红外线。人类的眼睛只能看到所有光线中的一小部分,而红外线并不在人类眼睛能看见的那部分光谱里。蛇能看到红外线。
红外光分为两部分,一部分是远红外线,“远”的意思,它离人眼能看见的光谱距离比较远。一部分是近红外线,“近”的意思,它接近人眼能够看到的范围。遥控器的红外线属于近红外线的范围。