1、1说明文素材（20 篇）说明文素材主题一：生活常识1.助眠产品真能让你睡个好觉？李 颖当人们发现自己为“睡眠债”付出惨痛代价时，各种与睡眠相关的产业也逐渐兴起。大到 床垫、被褥、保健枕等床上用品，小到安神茶、褪黑素以及香薰精油，就连手机软件也不甘落后那么这些号称可以助眠的产品是否真的有效呢？因为听说对睡眠有帮助，以往只有老年人才会吃的褪黑素片，如今也吸引了不少年轻人尝试购买。一些产品宣称：服用褪黑素片，不仅能加深睡眠，提高睡眠质量，更能改善整个身体的机能状态。褪黑素是一种激素，在调节动物的昼夜节律和季节节律以及机体“睡眠觉醒”节律方面发挥着重要作用。白天光线强，可抑制褪黑素的分泌，体内褪黑素低
2、，机体处于觉醒状态；夜里光线弱，能促进褪黑激素的释放，机体渐渐进入睡眠状态。随年龄增长，褪黑素分泌会减少。在北京朝阳医院睡眠中心主任郭兮恒看来，褪黑素改善睡眠的效果被夸大其词了，而且长期或大量服用褪黑素会产生依赖感，影响自身分泌，这可能导致整个内分泌系统紊乱而引发其他疾病。2今年 25 岁的张小姐经常失眠，最近她听说有朋友用薰衣草精油助眠效果不错，决定买来试试。然而专家表示，用薰衣草精油助眠，要谨慎挑选，否则可能适得其反。来自中国香料香精化妆品工业协会的袁昶指出，薰衣草因各自化学成分不同造就了气味、功效的差异。在真正薰衣草（狭叶薰衣草）、醒目薰衣草、穗花薰衣草及头状薰衣草等四大品种当中，只有真
3、正薰衣草具有助眠的功能。因为真正薰衣草中含有 40%50%的酯（乙酸沉香酯）和 30%40%的单萜烯醇（沉香醇）。乙酸沉香酯具有安抚镇定作用；而沉香醇则可以降低肾上腺素，抗焦虑，减轻压力。专家指出，薰衣草精油中含有的成分只是弱安抚神经，并且必须是低剂量使用，所以它并非是安眠的好选择。郭兮恒特别提醒，患有气道高压性疾病以及哮喘疾病的人，千万不能轻意使用精油。多家超市、商场的寝具也打着保健安眠的旗号。在某品牌决明子木棉两用枕头的产品说明上，清晰地写着，“祛风除湿、活血消脂、散结止疼、散风清热、清肝明目、健脑安神、降压通便、增强记忆”等字样。有专家指出，像决明子这类种子类的药材，其性质多“气聚于内，
4、不易散”，即其药用功效多藏于种子内，需磨成粉末内服才能发挥相应的功效。如果仅仅是外用，作为枕芯填充物，决明子能起的药理作用可谓微乎其微。3除了寝具、精油、药物这些传统的助眠产品外，一些打着高科技旗号的助眠软件也应运而生。这些睡眠软件中有催眠曲，模拟鸟叫、海涛的声音，还有催眠的电磁波、白噪音。目前，科学界的研究只能证明舒缓的轻柔音乐有助于身心放松、促进睡眠，比如，西方古典音乐和中国的古筝曲都具有较好的效果。但是，仅仅通过单纯听声音让大部分人群改善睡眠质量是不科学的。此外，手机软件能不能真正起到促睡眠作用尚且不论，仅仅是每天戴着耳机重复听着噪音就很有可能对听力造成损伤。如果长时间戴耳机睡觉还会导致
5、耳鸣、听力丧失等后果，所以，即使想要尝试也一定要适可而止。2.第三次全球化魏 杰什么是第三次全球化？用清华大学魏杰教授的话说，就是指“技术、市场、资金、劳动力这些资源的全球配置。”这句话到底是啥意思？所有的全球化不都是资源的全球配置吗？这第三次全球化有什么不一样的地方呢？美国的贸易赤字是很高的，也就是说美国出口的东西比进口的东西要少得多。而且已经持续多年如此，美国几乎和所有的贸易伙伴都是贸易赤字。4但是疑问也产生了，美国人长期这么入不敷出，怎么还一直强盛呢，这不是坐吃山空吗？其实不对，那是统计方法有问题。美国贸易赤字没有那么高，有很大一部分，美国的出口被漏算了。现在很多跨国公司，都是全球价值链
6、的整合者。它们把零部件制造、产品组装的环节，外包给其他国家。它自己呢，逐渐实现了去工厂化，只专注于产品的研发、技术革新和品牌营销。其中最典型的例子，就是耐克公司。耐克占全球运动鞋三分之一的市场份额，但是它们没有任何生产设施，完全实现了去工厂化。它是利用对品牌和技术的垄断，获得每一件产品价值链中，附加值最大的部分。换句话说，这些公司也在出口，出口的是它垄断的无形资产。但是有意思的事来了，这部分出口，其实没有算在美国的出口账本上。为啥？因为那些耐克鞋，都是在美国以外的地区生产或者组装后，再进入国际市场，没有通过美国的海关。与美国海关记录的贸易统计没有任何关系，它的销售额对美国出口数字的贡献当然就是
7、零。但是，对于购买这些美国产品的国家而言，这是实实在在的本国国民收入流向美国啊。苹果是地地道道的美国公司，但是在美国本土，基本没有苹果手机的生产线，生产绝大部分是在中国完成的。所以，一部苹果手机生产出来，比如从中国出口到日本，这笔出口记在谁的账上？中国的账上。但是钱谁赚走了？苹果公司。这笔巨大的利润，让苹果公司的股票价格不断创新高，让美国的投资者获益。5以 2015 年为例，如果把苹果公司获得的附加值算作美国的出口，美国对大中华地区的出口就会增加 13.1，对大中华地区的贸易赤字就会减少 6.7。请注意，这仅仅是苹果一家公司。如果把耐克、可口可乐等等美国公司在中国获得的附加值全部算上，中美之间
8、的贸易远远没有看上去的那么不平衡。在这个模式中，我们发现了什么呢？是一种全新的国际贸易模式。过去的国际贸易，是你卖给我石油，我卖给你汽车，你卖给我服装，我卖给你电器，都通过海关结算，都计入各个国家的进出口账本。但是现在这种新型国际贸易形式，往往是大公司主导的，在产业链内部进行。大公司在全球设立各种节点，有的研发，有的设计，有的生产，互相买卖，都绕过海关统计。本质上，它已经不是一个贸易现象，它是一个价值网络现象。原来的进出口统计数字，已经不能描述这个现象。像中国这样，负责制造零部件、组装产品的国家，出口数字就会不断增长。而像美国这样，从价值链中获得最大附加值的国家，反应在账本上则是出口不增长，甚
9、至下降，长期保持贸易赤字。这个现象的背后是啥？是全球化的模式，正在发生一次巨变。第三轮全球化要来了，它的本质是在全新的价值网络下，“技术、市场、资金、劳动力这些资源的全球配置。”63.空气污染会让人变笨吗？李 旭近年来，每天出门前查一查空气中可吸入颗粒物（PM）的浓度已经成为我们的习惯。然而，目前人们对雾霾危害的认识还仅停留在肺、口鼻腔、心脏、消化系统等身体层面上，而西方心理学界已经开始关注空气污染对人类心理健康和认知功能的长期危害。空气污染不仅损害生活满意度，影响主观幸福感，还可能通过血液进入大脑，进而导致神经系统结构的功能的损伤。早在 20 世纪初，研究者就注意到了空气污染对认知功能的危害
10、。墨西哥国家儿科研究所神经科学家莉莉安发现，墨西哥城的狗在晚年表现出越来越多的痴呆症状，不仅方向感越来越差，它们甚至连自己的主人都很难认出。莉莉安和合作者发表在毒性病理学的研究就是以生活在墨西哥城的狗为研究对象。相比生活在几乎没有空气污染的城市的狗，研究者在墨西哥城（因“雾霾而闻名” ）的狗身上检测到更为严重的呼吸道炎症，以及呼吸道黏膜和嗅黏膜屏障功能的损害。已有研究证实，这种淀粉样沉淀物的增多与阿尔茨海默病的发病机制密切相关。莉莉安等研究者又进一步采用核磁共振扫描技术来考察空气污染对儿童的大脑结构的影响。他们比较了长期居住在墨西哥城和长期居住于波洛蒂特兰市（该市空气质量远好于墨西哥城）的儿童
11、，发现居住在首都墨西7哥城的儿童其颞叶和顶叶的白质体积均低于波洛蒂特兰的儿童。此外，从墨西哥城因事故而去世的儿童、成年人的大脑切片中也观察到了淀粉样斑块的增加，以及神经胶质细胞的过度活跃，这表明空气污染对人类大脑功能和结构存在持续性的危害。世界卫生组织数据显示，全球约有 4750 万痴呆症患者，且每年新增约 770 万病例，探寻痴呆发病的机理成为各国科研机构的研究重点。上述研究已将空气污染和痴呆联系起来，而且得到越来越多实证研究的支持。世界卫生组织研究分析了加拿大安大略省 650 万名年龄在 2085 岁的居民的数据，以期找出居住在交通繁忙路段与痴呆、帕金森症和多发性硬化病三种老年人群常见疾病
12、间的联系。研究结果表明，相比居住在主干道 50100 米的个体发展为痴呆的风险增加 4，而居住在主干道 50 米以内的个体患痴呆的风险更高，增加了 7。越来越多的个体已感知到空气污染所带来的负面情绪，包括抑郁、焦虑以及对空气质量的担忧等。韩国首尔大学的研究团队以韩国首尔某社区中心 537 名老年人为研究对象，考察了空气污染与抑郁的相关关系。研究者将个体的疾病史作为协变量加以控制，结果发现空气污染越严重，个体在抑郁量表中的得分越高。为了考察空气污染与负性情绪间是否存在因果关系，美国俄亥俄州立大学的科学家建立了相应的动物模型，研究者将小白鼠暴露在高浓度PM2.5 的空气中，一个星期 5 次，每次
13、6 小时，10 个月后，暴露于高污染8空气的小鼠表现出类似于抑郁症的迹象。另外，这些小白鼠会花更长时间来学习一个迷宫任务，犯错误的次数也更多，表现出空间学习和记忆能力的下降。德国劳动经济研究所和科隆大学的研究人员统计了德国足球甲级联赛19992011 年的 2956 场比赛和比赛期间体育场附近空气污染监测数据，分析结果表明，PM10（其中包含粒径小于 2.5 微米的颗粒 PM2.5）的浓度每增加一个百分点，导致足球比赛中的传球数量下降 0.02 个百分点；研究者又进一步分析了不同 PM10 浓度下的具体影响，研究结果表明当 PM10 浓度高于 50 微克/立方米，传球的准确率降低 16，表明可
14、吸入污染物的浓度越高，对球员的传球数量影响越显著。如今如何降低空气污染对人类身体健康和心理健康的危害则是目前亟待解决的问题。4.人类有望“长生” ，但我们还想“不老”蔡时青人为什么会衰老？人的寿命到底有没有极限？我们能不能实现长生不老、返老还童？这是大家非常关心的话题，也是人类永恒的话题。尽管人类几千年来一直在孜孜以求长生不老，但是真正科学意义上的衰老研究，其实时间并不长。在几十年的衰老研究历史中，许多科学家做9出了非常重要的贡献，其中有两位科学家的贡献更加突出。一位是托马斯约翰逊，来自美国科罗拉多大学，他第一个发现基因变异可以延长动物寿命。另一位科学家是来自加州大学旧金山分校的辛西娅凯尼恩教
15、授，她提出了动物的寿命是可以受基因调控的。这两位科学家到底发现了什么？他们发现的两个基因都是属于一条信号链上的基因，也就是一个胰岛素信号通路。这是什么意思呢？我们把这个胰岛素信号通路看成多米诺骨牌，这其中的基因可以看成一个个骨牌。胰岛素就像一个推手，一推出去，一个个骨牌就把信号传了过去，最后可以触发一个延长寿命的机制，从而延长动物的寿命。这是科学家发现的第一条长寿基因通路。而现在，科学家们已经知道有上百个基因可以调控动物的寿命，也就是可以延长寿命。此外，有一些化合物、药物也可以延长动物的寿命。比如，有一种治疗糖尿病的药叫二甲双胍，这个药被发现是可以延长寿命的。现在有些国家正在做临床实验，如果成
16、功的话，它将是第一个可以延年益寿的药物。我们一提到衰老研究，许多人马上会想到“长生不老” 。其实这四个字有两层意思， “长生”是指延长寿命， “不老”是指保持健康，保持年轻时的活力。我们实验室的数据表明，延长寿命不一定能延缓动物生理功能的退化，也就是说， “长生”不一定“不老” 。我们选取了一种研究衰老的动物秀丽线虫，因为秀丽线虫是研究衰老非常重要的模式生物，很多重要的长寿通路都是在线虫身上首先发现10的，然后再在小鼠和人身上进行验证。人的大脑中有两种形式的细胞，一种是神经元，另一种叫胶质细胞，也叫神经胶质。胶质细胞主要起到支持、营养神经元的作用，当然它也分泌一些活性物质，比如神经肽。神经肽是
17、什么？神经肽是大脑中除了神经递质之外的另一种非常重要的生物活性分子，它可以调控学习、记忆、睡眠、痛觉等等许多行为。我们发现一些衰老快的线虫，它的胶质细胞可以分泌一种神经肽，也就是衰老调控基因神经肽。而神经元上有一个神经肽的接收器，它接受神经肽分泌之后会被激活，从而促进线虫快速衰老。在衰老比较慢的线虫身上，要么神经肽分泌较少，要么受体活性降低，要么两者兼有。这就导致通路被堵住了，线虫也就不衰老，或者衰老得比较慢。这是我们最近正在做的一项研究。我们这个工作是世界上第一次从个体衰老速度差异的角度来研究健康衰老，希望能为健康衰老的研究提供一种新思路。5.葡萄酒在中国的千年兴衰苏生文目前，在全世界范围内
18、，有数千个可以酿造葡萄酒的葡萄品种，但可以酿制上好葡萄酒的品种只有五十种左右，它们基本上都是“欧洲种”葡萄的后代。11但是，代表着纯正地中海文化特征的葡萄酒，也出现在中国古诗中，“苜蓿随天马，蒲桃逐汉臣。 ”出自唐代诗人王维的送刘司直赴安西 ，其中的“蒲桃”指的就是葡萄。新疆吐鲁番鄯善县洋海墓地出土了距今约 2500 年前的一株葡萄标本，它属于圆果紫葡萄的植株，其实物为全长 1.15 米、每节长 11 厘米、扁宽2.3 厘米的葡萄藤。近年，新疆苏贝希墓葬考古也发现了战国时期（公元前 475前 221 年）的葡萄籽，专家认为，最晚在那个时候，葡萄种植和葡萄酒酿造技术已经传到了西域。1975 年，
19、在新疆天山北麓的一座古墓中，发掘出了西汉时期的酿制葡萄酒的工具。1985 年，在吐鲁番的一座西汉古墓中出土了许多古代葡萄藤。史学巨著史记 ，前、后汉书有关西域的葡萄种植和葡萄酒酿造的记载也很丰富。 中国也有本土的野生葡萄。 诗经里提到的“萸” “葛藟”等，就是某种葡萄属植物。由此可知，自商朝起，我们的先人就已经知道采集和加工、食用各种野生葡萄。一般认为，内地的葡萄酒酿造技术，是西汉张骞出使西域时带过来的。公元 640 年，唐太宗平定高昌之后，命令当地每年向朝廷进贡葡萄和葡萄酒。此外，唐太宗还从高昌引种了一个著名的葡萄品种马乳葡萄，并尝试自酿葡萄酒，自从马乳葡萄种进了唐宫禁苑，葡萄种植和葡萄酒酿
20、造呈爆发性的发展趋势。12盛唐时期，葡萄美酒盛行，这就有了王翰的那首著名的凉州词：“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回？”当时，文人学士相聚在一起，一边畅饮葡萄美酒，一边写诗作文、议论经史，成为一种时尚。据统计，在流传下来的唐诗中，有关葡萄、葡萄酒的就有五六十首，作者包括诗人李白、杜甫、王维、白居易、陈子昂、韩愈、柳宗元、元稹、刘禹锡、岑参、孟郊等。到了元朝，关于葡萄酒的记载稍微多了一些。 马可波罗游记第105 章 “沿途皆见有环以城垣之城村，及不少工商繁盛之聚落，与夫美丽田亩，暨美丽葡萄园，居民安乐。 ”地方志析津志辑佚也载，大都物产有葡萄，而且明确地说是马乳葡萄
21、， “有如马乳者进上而紫，小核” 。但总的来说，元代还谈不上盛行葡萄酒文化。明代葡萄品目较多，文献记载中有“水晶葡萄” “紫葡萄” “绿葡萄”“琐琐葡萄”等葡萄品种，而且这些葡萄的产地不仅限于中原，南方一些地区也栽培了适合当地条件的品种，但似乎并没有普遍用于酿酒，而主要用于鲜食、制糖和做醋。 本草纲目介绍葡萄的功用，主要在于它的治疗效果，比如说，儿童常食琐琐葡萄，可免生痘。清代，葡萄酒也是稀罕物。乾隆皇帝曾经问蒋友仁（法国传教士）喜不喜欢喝中国的酒，蒋友仁回答说不习惯，遇有节庆日，他们会喝从欧洲老家运来的葡萄酒。19 世纪末，也就是葡萄酒因唐朝的灭亡而衰落一千年后，葡萄酒文化13又迎来了它在中
22、国的复兴，我国出现了新型葡萄酒生产企业，开启了中国葡萄酒的近代工业史。6.愤怒并非一无是处愤怒通常被当作一种负面情绪。如大家所料，心理学家已经证实，愤怒确实会对我们的身体或心理造成一些不好的影响。不仅会影响我们思考的过程、学习的过程，还会影响人们在风险决策时的理性判断。然而愤怒并非一无是处。在进化心理学理论中，人类的情绪并不只有感受的功能，还可以指引和调控我们的行为，从而更好地适应周围的环境。早在远古时代，原始人处于有危险的环境中就会产生防卫反应和警告对方的动作。比如，当有野兽进入自己的领域时，原始人便开始不安和愤怒，并试图用凶狠的表情和咆哮吓走侵入者。与我们的祖先类似，现代人在愤怒的时候，肾
23、上腺素分泌增加，恐惧感降低，勇气增加，瞳孔放大使得反应速度提高，力量也相应地有所增强，使我们更好地应对挑战，这种应对模式是人类长期以来生物进化的结果。那么，在现今这个文明社会，愤怒到底还有哪些被我们忽视了的重要作用呢？我们一直认为愤怒会干扰我们思考，但也有心理学研究发现，在某些情境下，愤怒的情绪能帮助我们减少对新事物的认知偏见。实验中，研究14者让一组情绪平静的人和一组情绪愤怒的人同时尝试去理解与自己完全相反的观点。结果发现，已经产生愤怒情绪的人对新观点有更小的偏见，更愿意去了解这些新的观点，从而做出更加理性的判断。另外，在谈判中适当运用愤怒的表达技巧能提高谈判的效率。2015 年的一项研究中
24、，心理学家让助手扮演谈判者分别去与 A 组谈判者和 B 组谈判者进行面对面谈判，助手在与 A 组谈判者谈判的时候尽量保持平静;在与 B 组谈判者谈判时加入了一些愤怒情绪的表达。有趣的是，B 组谈判者做出了更大的妥协和让步，谈判效率得到很大的提高。愤怒不仅能让对手做出让步，还能让搭档更加信赖自己。2013 年的一项研究发现，比起克制愤怒情绪的人，人们对能适当表达愤怒的人会更加信任、依赖。2015 年的一项面对大学生的问卷调查也支持了这一观点，问卷采用人际关系评定量表和愤怒表达量表，结果发现愤怒情绪的内部表达（不对别人表达自己的愤怒情绪）对人际关系支持具有负向预测作用，而适当的愤怒情绪对外表达有助
25、于大学生维持和发展积极的人际关系。有时候，适当地表达愤怒，世界才更有可能公平地对待你。美国的一项研究表明，那些更强大、更成功的人士往往更善于表达自己的愤怒。因为，愤怒的情绪可以帮助我们表达出平时难以说出口的不满，拒绝别人对自己的不公平对待。适当表达愤怒是对别人欺负你的行为的一种警告，是对自己遭遇不公平时的一种有效的保护。愤怒这种情绪其实并没有你想象的那么可怕，它在生活中默默地扮演15着保护我们的角色。主题二：科技科普7.“压力山大”的灭菌术钟 凯超高压加工技术（UHPP）是当前备受各国关注的一项食品加工技术，主要用于冷杀箘。早在 19 世纪末，科学家就已经发现超高压的灭菌作用，但由于设备昂贵无
26、法进入消费领域。20 世纪 90 年代，日本明治屋公司首先将其应用于产品生产，最早是加工果酱。当时该技术引起了轰动，被认为是新世纪的食品技术。一标准大气压大约是 0.1 兆帕，超高压灭菌的压力一般是 1001000兆帕（即 100010000 个大气压） ，相当于一个指甲盖承受成吨的重量。地球最深的深渊是马里亚纳海沟，那里的压力差不多是 1100 个大气压。超高压灭菌是以水或其他流体传导压力，在强大的压力下，细菌的微观结构会发生变化。比如，大肠杆菌在 40 兆帕压力下长度会变长 510 倍，导致细胞壁、细胞膜的通透性发生变化，最终会破裂死亡。超高压还会导致蛋白质结构的变化，破坏细菌体内的生物酶
27、，进而破坏正常代谢功能以及 DNA、核糖核酸（RNA）等遗传物质的复制，导致细菌的死亡。与传统热杀菌相比，超高压技术有很多优点。由于压力传导可以瞬间完成，且不受食物的形状、大小限制，因此它高效、快速、杀菌效果均匀，16可简化食品加工工艺。食品常常在热加工面前“黯然失色” ，超高压却不破坏食物中的天然色素。热杀菌工艺还会改变食物的香味成分，而超高压处理则不会对食品的香味有影响。食物中的营养物质，尤其是维生素物质，容易在热杀菌过程中损失，而超高压处理则较少破坏食物的营养物质，比如维生素 c 大约能保留 95%左右。超高压处理能最大限度地保留食物的色泽、风味和营养，这是它与超高温灭菌（UHT）相比最
28、大的优势。此外，超高压处理的能耗更低，且没有污染，更环保。在灭菌领域，最让人头疼的是芽孢细菌，比如枯草芽孢杆菌、肉毒芽孢杆菌等。这些细菌最大的特点是两种形态：一种是活跃的“营养体” ；一种是处于休眠状态的“芽孢体” 。真正难对付的是后者。研究发现，即使是 1200 兆帕的超高压也未必能杀死芽孢。不过芽孢也有弱点，比如先用一次超高压处理，然后减压，他们会以为“苦日子过去了” ，于是变为活跃的“营养体” ，这时再次使用超高压处理就能杀死他们了。分段式超高压或脉冲式超高压灭菌，就是这么来的。此外，超高压保持一段时间后，通过瞬间减压，也可以使细菌胀裂达到灭菌效果，这最适合液态饮料的处理。超高压灭菌技术
29、最适合对果汁饮料、浓缩果汁和果酱等液体进行灭菌。此外，该技术也在牡蛎、虾、牛奶、水果和蔬菜的加工中得到研究和应用。17以酸性果汁为例，引起腐败变质的常常是酵母、霉菌和部分腐败细菌，而生命力顽强的芽孢细菌不喜欢酸性环境。在 400 兆帕压力下处理 10 分钟，酸性果汁（PH4）可到达商业无菌状态，即使在室温条件下存放数个月也无任何腐败变质现象。其他研究中，草莓汁、菠萝汁、桑葚汁、荔枝汁、芒果汁、猕猴桃汁等，一般在 300500 兆帕压力下可以达到商业无菌标准。经超高压处理的果汁，其颜色、风味、营养成分与未经超高压处理的新鲜果汁几乎无任何差异。超高压技术还可以用于食品的快速冷冻和解冻，通过改善冰晶
30、形成的过程，可以避免食物口感变差。经过超高压处理的肉类会变得松软可口，可以起到一定的嫩化作用。利用超高压杀死生物酶也是它的应用方向，很多食物的颜色变化是多酚氧化酶作怪，超高压处理能极大地抑制这种酶的活性，让食物的颜色在保存期内更稳定。此外，超高压可以改变蛋白质和多糖的凝胶特性，在淀粉类、奶酪等食品中已经有一些尝试性研究。总之，超高压技术的潜力还没有完全被开发，期待未来会有更多的新进展。8.中国最像火星的地方18我国首个火星模拟基地项目将落户青海省海西州大柴旦红崖地区，这里拥有典型的雅丹地貌群，其独特的地形地貌、自然风光、气候条件使之成为专家眼中“中国最像火星的地方”。火星距离太阳 22794
31、万千米，约为日地距离的 1.5 倍；自转轴与轨道平面的夹角为 24，和地球一样有着一年四季的变化。由于火星上的岩石、砂土和天空是红色的，肉眼看去，火星是一颗引人注目的火红色星球，这也是它的中文名称的由来。过去三十多年，太空船展示给我们的火星是一个多岩、寒冷、覆盖在模糊的粉红色天空之下的不毛之地。科学家们已经发现，今天的火星曾经有过火山活跃时期、存在流星撞击形成巨大陨石坑、以及瞬间洪水冲刷的痕迹等。火星上另一个奇异特征便是每年都要刮起一次让人难以想象的特大风暴，风速之大是无法形容的。地球上的大台风，风速是每秒 60 多米，而火星上的风速竟高达每秒 180 多米。大风暴有时可以席卷整个星球。火星表
32、面的尘暴，是火星大气中独有的现象，整个火星一年中有 14 的时间都笼罩在漫天飞舞的狂沙之中。火星上的平均温度为零下 23 摄氏度，由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差很大，远远大于地球上的昼夜温差。因火星表面温度低、压力小，大气中的二氧化碳和水大致都呈饱和状态，只要气温稍一降低，二氧化碳和水蒸气就会凝结。火星大气中的水分极少，科学家估计，倘若把火星上的水冰全部融化成水，也只能在火星表面形成一个 10 米深的大19海。与我们地球表面的波涛茫茫的海洋相比，火星上的水量就显得微不足道了。青海省海西州大柴旦红崖地区，在专家眼中是“中国最像火星的地方”。该地区在地貌、地质和物质成分等方面都有类似于火
33、星的特征。比如主要地貌为荒漠，植被覆盖很少；地质上分布着河流、湖泊干涸的沉积物；物质成分中有大量氯化物、硫酸盐等水流蒸发后的残留物等。这些特征有助于开展火星和地球的环境对比研究，根据对地球环境演变的认识，通过反推，可以了解火星过去的样子。该地区以前的盐湖干涸后留下了许多盐类沉积，这和火星上水流干之后盐类的沉积过程是相似的。科学家可以研究这些盐类在什么条件下形成，通过盐类沉积过程推断过去水的盐度、当时的环境温度。还可以根据流水作用的遗迹，推断火星上曾经的水流情况。如果说这种野外模拟实验场是用天然形成的类火星景观呈现火星的“外表”，那么科研人员建造的火星模拟实验舱，则能模拟出更多看不见的“内在”。
34、火星的大气压力约是地球的 1%，大气成分约 96%是二氧化碳；平均温度最高约为 20 摄氏度，最低晚上可以达到零下 100 摄氏度，火星上的太阳光照强度比地球上更弱。这些环境条件都可以在舱内模拟出来，以此开展实验。例如从野外模拟实验场采集盐类样品，放到模拟火星环境下进行结晶实验，看看火星的盐类结晶顺序跟地球上有何异同。还可以开展微生物生存实验等。20山东大学威海分校空间科学研究院行星科学团队，就利用火星环境模拟系统，在含氧氯化物相变特征与光谱原位表征方面取得重要进展。该研究为火星表面物质遥感、就位光谱的解译、深入研究火星表面高氯酸盐的起源新机理奠定了基础。专家表示，火星模拟实验舱通常不会太大，
35、可根据不同的研究目的，用它模拟火星大气成分和压力、温度、光照等环境条件。但也有些东西难以模拟。例如火星上极为微弱的磁场、只有地球三分之一的重力等，虽然并非完全无法模拟，但成本很高。对于人类未来的火星探测计划，专家认为还有许多问题需要通过试验来解决。例如航天器在火星降落时的“恐怖7 分钟”，以及航天员经过长期太空飞行来到火星，微重力变为低重力对体液转移、骨质、肌肉的影响等。9.中国北斗联天下当我们在一个陌生地方睁眼醒来，总想知道这是在什么地方；当船只航行在浩瀚的海洋上，他们要知道自己所处的方位目前，中国人大多都很熟悉 GPS 导航。GPS 是美国 20 世纪 80 年代建造的全球卫星导航系统，它
36、可以给车辆、轮船、飞机等交通工具指明方向，确定它们的位置。但这一现状即将改变。11 月 5 日，我国在西昌卫星发射中心成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星。这也是我国北斗三号第一、二颗组网卫星，开启了北斗卫星21导航系统全球组网的新时代。北斗三号全球导航系统建成后，导航服务能力将处于世界先进水平。卫星导航系统是高精尖的科学技术，要想实现这项技术最关键的是要有精准的时钟。时钟哪里都有，即使在天上也有，古人看太阳的东升西落也能大概知道时间。但这仅仅是古人的计时方法，现在钟表为我们提供了更精确的时间。对于卫星导航系统来说，时钟的精确度远远不够，如果误差千分之一秒，那么导航系统告诉你的地点可能会跟真
37、正的地点差 300 千米，北斗三号导航系统使用的是中国自主研制的氢原子钟，这是目前世界上最精准的计时工具。氢原子钟的精度有多高呢？即使是使用百万年后也只有一秒的误差！正因如此，北斗三号全球导航系统的定位精度比起北斗二号将提升 1至 2 倍，达到 2.5 米至 5 米水平，建成后的北斗全球导航系统将为民用用户免费提供约 10 米精度的定位服务、0.2 米/秒的测速服务，并且将为付费用户提供更高精度等级的服务。届时，中国北斗的精度将与美国 GPS 相媲美。为了解决境外卫星的数据传输通道，北斗三号研制人员攻克了星座星间链路技术，虽然“看不见”在地球另一面的北斗卫星，但用北斗卫星的星间链路同样能与它们
38、取得联系，这是北斗全球导航系统建设的一大特色。同时，北斗三号导航系统保留了北斗现有系统的短报文服务，即通信22功能，这是其他卫星导航系统不具备的能力。目前，短报文功能已在地震救灾、搜救驴友等方面发挥了重大功效。北斗卫星导航系统可以为人类生活提供更多服务。例如当前人们使用的共享单车，就可以用高精度定位功能提供“电子围栏”技术进行管理，大大降低共享单车的社会管理成本。北斗导航系统以其高精度定位的优势，还可以向用户提供精密测量测绘数据，例如测量地震后建筑物的下沉变化等，几毫米的下沉，都逃不过北斗的法眼。北斗三号导航系统还将向国际搜救组织免费提供全球范围内搜救服务，精确定位受困人员的地理位置，为国际救
39、援贡献大国力量。北斗三号卫星发射之后，还会陆续发射这个系列的其他卫星，到 2018年底前后，将发射 18 颗北斗三号组网卫星，覆盖“一带一路”沿线国家；到 2020 年左右，完成 30 多颗组网卫星发射，实现全球服务能力。北斗三号卫星导航系统将会在 2020 年建成，正式开通全球服务。随着北斗三号的全球组网建设加速，乃至最后完成全球组网，会有更多国家、更多用户使用北斗系统，将进一步拉动北斗应用推广与产业化进程，带动北斗走出国门，走向世界。北斗导航系统是中国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的 GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略并称全球四大卫星导航系统。它的建成，对于提高我国的国际
40、地位，促进经济社会的发展，保障国家安全等许多方面，都具有十分重大特殊的战略意义。2310.世界最强运载火箭，带着跑车飞向火星现役世界最强大运载火箭“猎鹰重型”6 日成功发射，在约 10 万人的现场“围观”下，携带着一辆红色特斯拉电动跑车飞往火星。这种火箭推力大、可回收，被认为将重塑重型运载火箭行业的游戏规则。当地时间 15 时 45 分（北京时间 7 日 4 时 45 分） ， “猎鹰重型”从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心 39A 发射台腾空而起，拖着熊熊尾焰直入蓝天。1969 年， “土星 5 号”火箭正是从这座发射台升空，首次将人类送往月球。“猎鹰重型”由美国私企太空探索技术公司研发，第一级
41、由 3 枚“猎鹰 9”的一级火箭捆绑而成。发射约 8 分钟后，它两侧的助推器同时在发射场附近陆地回收成功，但中间的火箭芯级落入海中，没能按计划降在回收船上。目前，火箭第二级正飞向地球与火星间的椭圆形绕日轨道。“猎鹰重型”携带了一辆红色特斯拉跑车，车上播放 1969 年登月那年戴维鲍伊演唱的经典歌曲太空怪人 。跑车里有一个身着黑白色太空服的假人，仪表盘上用英文写着“别惊慌” ，而车辆电路板上印着“由人类在地球制造” 。“真是看起来太假了。 ”在发射成功后的记者会上谈到“跑车上天”时，太空探索技术公司创始人埃隆马斯克说：“也许有一天外星人会发24现这辆车，这些家伙们会怎么想呢？”“猎鹰重型”一级共
42、有 27 个发动机，是“土星 5 号”登月火箭以来发射能力最强的运载火箭。由于技术难度高、风险大，马斯克此前曾经多次表示， “猎鹰重型”第一次发射可能爆炸，并称火箭只要不在发射台上爆炸就意味着成功。“猎鹰重型”也是一款可重复使用的运载火箭，可将约 64 吨有效载荷（相当于一架满载的波音 737 飞机）送入近地轨道，发射能力是现役排第二的“德尔塔 4”重型火箭约两倍，而发射成本只有后者约三分之一。火箭从一开始就按照载人标准设计，有潜力将宇航员送上月球甚至火星。马斯克说， “猎鹰重型”具有可回收、成本低等特点，如果取得成功，将给火箭市场带来深远影响。11.机器人成了西安地铁挖洞大功臣高 博打个洞，
43、有多难？西安地铁穿越陇海线的隧道，就是一个世界级的工程难题。1 月 9 日该工程圆满贯通。科技日报记者近日探访现场发现，有两种机器人是挖隧道的大功臣。挖地道很简单，但在沙滩里挖一条地道可不容易。西安地铁四号线穿越西安火车站，就是这么难。要穿过的地块，是浸在水里的黄土层，就好像内脂豆腐一般嫩。25头顶，西安火车站每天通过 240 多趟列车。地面不能沉降，否则火车就可能脱轨。道顶上 10 米，有 15 条铁轨，8 个道岔。中铁一局城轨公司的项目负责人梁西军说：“在这里暗挖隧道，就好像做心脏手术不让打麻药。 ”项目总工程师徐岩军说， “打麻药”是说一般隧道下穿铁路，要用各种办法将钢轨架起来，固定住，
44、隔绝地面沉降的影响。但是该工程穿过的是咽喉区，行车密集，道岔众多，时间和空间都不允许“打麻药” 。于是，地面沉降要求是一天不能超过 5 毫米，总共不超过 15 毫米，如此苛刻，国内外没有先例。既有的方法都行不通。中铁一局足足用了 26 个月才确定了方案其中一个关键是：机器人。第一步，硬化黄泥地，豆腐变成豆腐干。沿隧道轮廓，一根根向前插入碗口粗、30 米长的喷射管，管道抽出的同时，喷射水泥浆和水玻璃。先硬化，再挖，这个办法是中国工程人发明的，但以前从未达到 30 米长度。第二步，钢结构的“十”字，将隧道横截面分成四个工作面，分别掘进，有助于结构稳固。第三步，过去，上层工作面因为承载不了沉重的机械
45、，都是工人用铁锨和风镐挖，既劳累，又慢；这次由微型挖掘机器人出场。它由人拿着一个“游戏手柄”来操作，工效比人高一倍还多。26“过去，这种机器人是市政管道用的，也用来植树挖坑。用在隧道里还是头一次。 ”施工人员说。地面上，轨道旁，也有机器人站岗。这是一台最先进的自动全站仪，每隔十分钟，它就转动脖子，扫视周围的光标点位，如果哪个点位有一毫米的位移，它立即发沉降警报，叫停施工。除此以外，工程还创造了一项纪录：地层用管棚预加固，以往管棚插入 60 米就容易偏向，这一次 200 米仍保持高精度对准。高科技保驾护航，工人们两年辛劳。今年 1 月 9 日，西安地铁四号线暗挖隧道顺利合龙，标志着中国工程人攻克
46、了“湿陷黄土地层、轨道无加固、隧穿火车站”这一世界级地铁施工难题。完成“超级下穿”壮举的团队带头人梁西军，获得全国五一劳动奖章。12.揭秘全球首颗量子卫星什么是量子卫星？它有什么奇特之处？其实，早在 2016 年 8 月 16 日凌晨，中国就已经成功发射全球首颗量子科学实验卫星。这颗以中国古代科学家墨子命名的“墨子号”卫星，带着探索星地量子通信的使命升空，将是携载的信息量巨大、速度最快、跨度最大、史上最安全的通信网络，并继续为中国和世界的前沿科技“探路” 。同时它将改变人们未来的生活，影响未来世界。量子卫星携载的信息量巨大。量子隐形传态是基于量子叠加、量子纠27缠理论，通过隐形传输而实现的信息
47、传递方式。它利用量子纠缠技术，借助卫星网络、光纤网络等经典信道，传输量子态携带的量子信息。这种全新的通信方式传输的不再是经典信息，而是量子态携带的量子信息。其携载的信息量很大，因而让一般的光纤网络和普通卫星网络只能望尘莫及，即使 3G、4G 甚至 5G、6G 网络也无法媲美。另外，量子通信可实现最快的通信。研究发现，即使将两个纠缠态亚原子粒子分隔到宇宙距离，它们之间的通信也几乎是即刻的。与传统光速通信相比，量子通信的线路时延为零，量子信息传递的过程不会为任何障碍所阻隔，所以完全环保，不存在任何电磁辐射污染。科学家已经在地球上成功做了以下实验，将两个纠缠光量子分开数千米，在数纳秒的间隔内测量它们
48、的自旋。结果发现，如果测量发现它们其中一个自旋是+1，知晓另一个是-1 的速度至少比以光速进行通信快 1 万倍。量子通信也是超时空穿越的远距离通信。因为它属于隐形传输技术，与人类历史上此前已有的通信技术有着本质的差异。科学实验证实，创造两个互相纠缠的光量子以后，哪怕将它们分开很远，也可以通过测量其中一个的状态来得知关于另一个的信息。所以，可以利用量子通信的特性实现与遥远恒星系统的通信。量子卫星是史上最安全全球通信网。量子世界中存在一种类似“心电感应”的现象，即量子纠缠。就好比有些双胞胎，虽然哥哥在北京，弟弟在上海，当哥哥特别高兴时，弟弟也会特别高兴；而哥哥特别痛苦的时候，28弟弟也会特别痛苦。
49、实验已证明，具有纠缠态的两个光量子无论相距多远，只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化。量子保密通信就是利用这个特性实现的，即基于量子纠缠态的理论，通过量子密钥传输和量子隐形传态的方式实现信息传递。量子通信的关键要素是量子密钥，用具有量子态的物质作为密码。在传递信息的过程中，量子密钥一旦被截获，其自身状态会立刻发生改变，截获量子密钥的人只能得到无效信息，而信息的合法接收者也能立刻察觉，直到一把新的密钥安全无误地被接收。传统的通信加密和传输安全都是依赖于复杂的算法，但是只要窃取者的计算能力足够强大，再复杂的保密算法都能够被和谐，因此都不能够做到绝对安全。量子通信的安全性基于量子物理的基本原理，作为光的最小粒子，每个光量子在传输信息的时候具有不可分割和不可被精确复制两大特性，从而能保证信息的不可窃听和不可和谐，所以哪怕计算能力再强也是和谐不了的。主题三：自然奥秘13.极寒天气影响全球变暖吗？每当出现极寒天气时，就会有人对全球变暖产生疑问。美国东部近些天迎来一波寒冷天气，美国气象部门对东北部大约 1.1亿人发出寒潮预警，预计有 30 多个城市将经历创纪录的极寒天气，部分地区最低温度可降到零下 46 摄氏度。29一些人将此作为质疑全球变暖的“论据” ，但他们可能不明白或故
