什么是暗物質(zhì)范文

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篇1

1、“暗物質(zhì)”是一種因存在現(xiàn)有理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象而假想出的物質(zhì)，比電子和光子還要小的物質(zhì)，不帶電荷，不與電子發(fā)生干擾，能夠穿越電磁波和引力場(chǎng)，是宇宙的重要組成部分。

2、暗物質(zhì)存在的最早證據(jù)來(lái)源于對(duì)矮橢球星系旋轉(zhuǎn)速度的觀測(cè)。

3、暗物質(zhì)-暗能量是影響當(dāng)今量子粒子物理+天體物理的“兩片烏云”，暗物質(zhì)的密度非常小，但是數(shù)量龐大，因此它的總質(zhì)量很大，它們代表了宇宙中96%的物質(zhì)含量，其中人類(lèi)可見(jiàn)的只占宇宙總物質(zhì)量的5%不到（約4.9%）。

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篇2

什么是暗物質(zhì)

暗物質(zhì)是宇宙中看不見(jiàn)的物質(zhì)。

現(xiàn)在我們看到的天體，要么發(fā)光，如太陽(yáng)，要么反光，如月亮，但有跡象表明，宇宙中還存在大量人們看不見(jiàn)的物質(zhì)。它們不發(fā)出可見(jiàn)光或其他電磁波，用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到。但它們能夠產(chǎn)生萬(wàn)有引力，對(duì)可見(jiàn)的物質(zhì)產(chǎn)生作用。研究和分析表明，暗物質(zhì)在宇宙中所占份額遠(yuǎn)超目前人類(lèi)可以看到的物質(zhì)。宇宙中最重要的成分是暗物質(zhì)和暗能量，暗物質(zhì)占宇宙25%，暗能量占70%，我們通常所觀測(cè)到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。

探測(cè)暗物質(zhì)有何意義

暗物質(zhì)被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題。

目前，暗物質(zhì)的存在已經(jīng)被人們普遍接受。人們認(rèn)為暗物質(zhì)促成了宇宙結(jié)構(gòu)的形成，如果沒(méi)有暗物質(zhì)就不會(huì)形成星系、恒星和行星，更談不上今天的人類(lèi)了。暗物質(zhì)的存在是通過(guò)天文觀測(cè)推測(cè)出來(lái)的，然而目前被廣泛認(rèn)可的粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的62種基本粒子中不包含能解釋暗物質(zhì)的基本粒子，因此，探測(cè)和研究暗物質(zhì)很可能導(dǎo)致物理學(xué)界新的革命。

如何探測(cè)暗物質(zhì)

暗物質(zhì)的探測(cè)方法主要分為直接探測(cè)法和間接探測(cè)法。

所謂直接探測(cè)法是指直接探測(cè)暗物質(zhì)粒子和原子核碰撞所產(chǎn)生的光學(xué)、聲學(xué)、電子學(xué)信號(hào)。由于發(fā)生碰撞的概率很小，產(chǎn)生的信號(hào)也很微弱，通常要把探測(cè)裝置安裝在地下深處。暗物質(zhì)的間接探測(cè)法主要是觀測(cè)暗物質(zhì)粒子衰變或互相作用后產(chǎn)生的正電子、反質(zhì)子、中微子等穩(wěn)定粒子。由于地球大氣的影響，在地面上無(wú)法精確測(cè)定粒子的能譜，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)必須要在空間進(jìn)行。

阿爾法磁譜儀項(xiàng)目實(shí)際上是一個(gè)大型粒子物理實(shí)驗(yàn)。暗物質(zhì)碰撞會(huì)產(chǎn)生額外的正電子，這些正電子的特征會(huì)被阿爾法磁譜儀精確地測(cè)量到。

阿爾法磁譜儀是如何制造的

阿爾法磁譜儀主結(jié)構(gòu)的主體是一個(gè)外徑1.3米、內(nèi)徑1.15米、高0.8米的空心高強(qiáng)度鋁制圓柱體。永磁體呈條狀插入主結(jié)構(gòu)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)1400高斯。主結(jié)構(gòu)由中國(guó)航天科技一院設(shè)計(jì)，磁體則由中科院電工所制造，采用的是新型高磁能積釹鐵硼材料。“阿爾法磁譜儀1”于1998年6月隨美國(guó)“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)升空開(kāi)始科學(xué)探索，但最終沒(méi)能發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)和暗物質(zhì)。此后，科學(xué)家開(kāi)始研制“阿爾法磁譜儀2”。他們?cè)鴩L試用超導(dǎo)磁體代替永磁體。這種方法可以產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)，但超導(dǎo)磁體需要液氦冷卻，太空中無(wú)法補(bǔ)充液氦，這樣磁譜儀壽命只有3年。而使用永磁體的磁譜儀的使用壽命長(zhǎng)達(dá)18年至20年，所以專(zhuān)家們決定沿用永磁體。

此外，“阿爾法磁譜儀2”在“阿爾法磁譜儀1”的基礎(chǔ)上增加了若干新的子探測(cè)器。

阿爾法磁譜儀是如何工作的

阿爾法磁譜儀的主要本領(lǐng)是能夠捕捉探測(cè)到太空中“流竄”的粒子。這一本領(lǐng)基于其強(qiáng)大而特殊的磁場(chǎng)。帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后軌跡會(huì)發(fā)生變化，不同帶電粒子的軌跡變化也不同，而不帶電的粒子的軌跡則不會(huì)發(fā)生變化，因而觀測(cè)粒子進(jìn)入這一磁場(chǎng)后軌跡是否變化，變化程度有何不同，就可以推知這是何種粒子。

與天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)物質(zhì)發(fā)出的可見(jiàn)光和電磁波不同，磁譜儀直接觀測(cè)粒子本身。因而，磁譜儀能夠發(fā)現(xiàn)天文望遠(yuǎn)鏡無(wú)法發(fā)現(xiàn)的暗物質(zhì)等。

中國(guó)科學(xué)家在尋找暗物質(zhì)競(jìng)賽中發(fā)揮什么作用

篇3

21世紀(jì)物理學(xué)的兩朵新的烏云

暗物質(zhì)問(wèn)題是粒子物理和宇宙學(xué)的核心問(wèn)題之一。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)列出了新世紀(jì)要解答的11個(gè)科學(xué)問(wèn)題，其中“什么是暗物質(zhì)”被列在首位;在中國(guó)科學(xué)院制定的創(chuàng)新2050規(guī)劃路線圖中，暗物質(zhì)和暗能量探索被列為可能出現(xiàn)革命性突破的基本科學(xué)問(wèn)題的第一位。暗物質(zhì)和暗能量被認(rèn)為是籠罩著21世紀(jì)物理學(xué)的兩朵新的烏云，對(duì)它們的研究很可能會(huì)帶來(lái)科學(xué)上的新突破。

暗物質(zhì)存在于人類(lèi)已知的物質(zhì)之外，人們知道它的存在，但不知道它是什么，它的構(gòu)成也和人類(lèi)已知的物質(zhì)不同。在宇宙中，暗物質(zhì)的能量是人類(lèi)已知物質(zhì)的能量的5倍以上。暗物質(zhì)的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4。同時(shí)更重要的是，暗物質(zhì)主導(dǎo)了宇宙結(jié)構(gòu)的形成。暗物質(zhì)的本質(zhì)還是個(gè)謎。天文學(xué)家推測(cè)，宇宙中最重要的成分是暗物質(zhì)和暗能量，它們占了宇宙質(zhì)量的95%，通常所觀測(cè)到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。

之前，人們無(wú)法想象這種看不見(jiàn)摸不著的物質(zhì)在宇宙中竟占有95%的比重，假如這種新的理論被科學(xué)證實(shí)，就意味著我們所熟悉的這個(gè)世界，只是零星散布在宇宙中的小小點(diǎn)綴，如同大海中的一滴水，而在宇宙中占比如此大的東西，人類(lèi)卻一無(wú)所知。因此，暗物質(zhì)被科學(xué)界普遍證實(shí)存在，已經(jīng)給人們的觀念帶來(lái)了巨大的沖擊，如果在暗物質(zhì)性質(zhì)的研究方面有任何突破性進(jìn)展，那將會(huì)帶來(lái)不可估量的科學(xué)影響。科學(xué)家相信，通過(guò)探索“不可見(jiàn)宇宙”如何影響銀河系和宇宙的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)，人類(lèi)最終一定能夠了解宇宙的起源。

我們?nèi)绾螌ふ摇鞍滴镔|(zhì)”？

對(duì)于這些擅長(zhǎng)隱身的暗物質(zhì)粒子，科學(xué)家用什么辦法來(lái)探測(cè)它們呢？

第一種方法是在加速器上通過(guò)兩束高能粒子對(duì)撞將暗物質(zhì)粒子“創(chuàng)造”出來(lái)，如歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。如果能量足夠高，理論上，這樣的碰撞有可能產(chǎn)生出暗物質(zhì)粒子――而暗物質(zhì)粒子是隱身的，無(wú)法被周邊的探測(cè)器記錄到。于是，在科學(xué)家看來(lái)，這場(chǎng)粒子碰撞中就會(huì)有很大一部分能量不翼而飛。如果發(fā)生這樣的能量失蹤案，便可以為暗物質(zhì)粒子的存在提供直接證據(jù)。

第二種方法是在地下進(jìn)行的直接探測(cè)，各國(guó)有不少這樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中我國(guó)四川錦屏地下實(shí)驗(yàn)室是目前世界上最深的研究暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室。暗物質(zhì)粒子可以說(shuō)是無(wú)處不在，每秒鐘可能有上億個(gè)暗物質(zhì)粒子穿過(guò)你的眼睛。當(dāng)然，由于它們隱身能力超強(qiáng)，我們對(duì)此毫無(wú)知覺(jué)。不過(guò)，根據(jù)理論，這些粒子仍會(huì)參與弱相互作用。這種力與電磁力不同，只能在原子核內(nèi)部發(fā)揮作用。因此，盡管暗物質(zhì)粒子是隱身的，并不意味著它們就可以橫沖直撞而不受任何阻擋。就像是荒不擇路的兔子一樣，它們也有可能一頭撞上原子核這個(gè)“樹(shù)樁”。被暗物質(zhì)粒子撞上的原子核會(huì)發(fā)光發(fā)熱，或者被撞得偏離了原來(lái)的位置，這些光和熱還有位置移動(dòng)是科學(xué)家有可能探測(cè)到的。只可惜，原子核太小太小，暗物質(zhì)粒子撞上去的概率低到幾乎可以忽略。科學(xué)家只能采用一個(gè)笨辦法，準(zhǔn)備好一大片森林等兔子來(lái)撞。他們?cè)诰薮蟮奶綔y(cè)器里裝上大量反應(yīng)物質(zhì)，等待過(guò)路的暗物質(zhì)粒子碰巧撞上其中某個(gè)原子核。當(dāng)然，為了盡可能排除其他粒子撞上原子核而產(chǎn)生的干擾，科學(xué)家往往把這樣的暗物質(zhì)探測(cè)器深埋在地下，讓厚厚的巖層把不會(huì)隱身的其他粒子盡可能屏蔽在外面。

第三種辦法，那就是等這些隱身的粒子自行現(xiàn)身。用暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星探測(cè)暗物質(zhì)是基于暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變的假設(shè)，即暗物質(zhì)粒子的湮滅或衰變會(huì)形成各種正粒子、反粒子對(duì)，這些粒子對(duì)在太空中傳播就成了宇宙射線和伽馬射線的一部分。暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星就是收集高能宇宙射線粒子和伽馬射線光子，通過(guò)分析其能譜、空間分布來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)。“悟空”暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星采用的便是第三種辦法，到太空中探測(cè)高能粒子和伽馬射線，期望從中能夠找到暗物質(zhì)存在的證據(jù)，并推斷出它們的某些性質(zhì)。

暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星如何施展“神通”？

暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星是我國(guó)第一顆由中科院自主研究、生產(chǎn)的衛(wèi)星。同以前的衛(wèi)星和國(guó)際同類(lèi)衛(wèi)星相比，它具有創(chuàng)新性。

首先，這顆衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)不同于以往我國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星，它是以載荷（探測(cè)器）為中心的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中國(guó)科技大學(xué)教授、暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師安琦說(shuō)，以往衛(wèi)星都是設(shè)計(jì)一個(gè)平臺(tái)，相當(dāng)于一個(gè)容器，然后把有效載荷置于其中，這時(shí)的有效載荷只能委屈地適應(yīng)容器。而暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)是以載荷為中心，先把有效載荷集中安置好，再把衛(wèi)星的其他部分見(jiàn)縫插針地“鑲嵌”在有效載荷的邊上。這種設(shè)計(jì)使得有效載荷達(dá)到1410千克，平臺(tái)僅為440千克，二者達(dá)到了3.2∶1。這種載荷比在世界上都是極高的。

其次，它是目前世界上觀測(cè)能段范圍最寬、空間和能量分辨率世界領(lǐng)先的高能粒子探測(cè)器。暗物質(zhì)粒子探測(cè)器屬于大型空間高能觀測(cè)設(shè)備，它可以精確測(cè)量宇宙高能粒子的物理特征和空間分布。它的能段是國(guó)際“阿爾法磁譜儀”實(shí)驗(yàn)的10倍，探測(cè)器能量分辨比國(guó)際同類(lèi)探測(cè)器高3倍以上。

“悟空”通過(guò)提高能量分辨和空間分辨的本領(lǐng)，降低宇宙射線背景噪聲，并且采取將探測(cè)器做得足夠大等方法提高靈敏度。以《西游記》中的美猴王名字命名的衛(wèi)星“悟空”，沒(méi)有攜帶金箍棒，卻帶了300多根“水晶棒”。位于衛(wèi)星核心部位的BGO能量器包含了300多根縱橫交錯(cuò)排列的晶體，每一根都有2厘米見(jiàn)方、60厘米長(zhǎng)，是世界上最長(zhǎng)的BGO晶體，研制難度非常高。整個(gè)衛(wèi)星中，BGO能量器的重量就占了多半。這些漂亮的“水晶棒”能夠測(cè)量入射粒子的能量，并且由于電子和質(zhì)子與晶體發(fā)生相互作用，產(chǎn)生類(lèi)似淋浴噴水形狀的簇射，而電子和質(zhì)子產(chǎn)生的簇射形狀不同，因而科學(xué)家可以區(qū)分出質(zhì)子和電子。

進(jìn)入太空后，“悟空”將在500千米太陽(yáng)同步軌道上運(yùn)行。它將采取兩種觀測(cè)模式：在頭兩年采用巡天觀測(cè)模式，由于暗物質(zhì)可能存在于全天區(qū)的任何區(qū)域，所以第一階段對(duì)全天掃描;兩年后衛(wèi)星轉(zhuǎn)入定向觀測(cè)模式，根據(jù)全天區(qū)探測(cè)的結(jié)果分析出暗物質(zhì)最可能出現(xiàn)的區(qū)域，并針對(duì)這些區(qū)域開(kāi)展定向觀測(cè)。

在3年的設(shè)計(jì)壽命中，“悟空”將通過(guò)高空間分辨、寬能譜段觀測(cè)高能電子和伽馬射線尋找和研究暗物質(zhì)粒子，同時(shí)將在宇宙射線起源和伽馬射線天文學(xué)方面取得重大進(jìn)展。首批科學(xué)成果有望在衛(wèi)星發(fā)射6個(gè)月至1年后。

相關(guān)鏈接

近10年暗物質(zhì)研究新進(jìn)展

2006年1月6日，劍橋大學(xué)天文研究所的科學(xué)家們?cè)跉v史上第一次成功確定了廣泛分布在宇宙間的暗物質(zhì)的部分物理性質(zhì)。

2006年，美國(guó)天文學(xué)家利用錢(qián)德拉X射線望遠(yuǎn)鏡對(duì)星系團(tuán)1E 0657-56進(jìn)行觀測(cè)，無(wú)意間觀測(cè)到星系碰撞的過(guò)程，星系團(tuán)碰撞威力之猛，使得黑暗物質(zhì)與正常物質(zhì)分開(kāi)，因此發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。天文學(xué)家推測(cè)，宇宙中最重要的成分是暗物質(zhì)和暗能量，暗物質(zhì)占宇宙25%，暗能量占70%，通常所觀測(cè)到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。因此，探測(cè)和研究暗物質(zhì)很可能導(dǎo)致物理學(xué)界新的革命。

2007年1月，暗物質(zhì)分布圖終于誕生了！經(jīng)過(guò)4年的努力，70位研究人員繪制出這幅三維的“藍(lán)圖”，勾勒出相當(dāng)于從地球上看，8個(gè)月亮并排所覆蓋的天空范圍中暗物質(zhì)的輪廓。這張圖是通過(guò)引力透鏡原理獲得的。馬賽天文物理實(shí)驗(yàn)室的讓-保羅?克乃伯參加了這張分布圖的繪制工作，他認(rèn)為這種“面包丁”的形狀自25億年以來(lái)就沒(méi)有很大改變，所以我們看到的也就是暗物質(zhì)的形狀。

2007年5月16日出版的《天體物理學(xué)雜志》稱(chēng)，約翰斯?霍普金斯大學(xué)天文學(xué)家利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，探測(cè)到了位于遙遠(yuǎn)星系團(tuán)中呈環(huán)狀分布的暗物質(zhì)。天文學(xué)家們稱(chēng)，這是迄今為止能證明暗物質(zhì)存在的最強(qiáng)有力的證據(jù)。

篇4

近幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)恒星和行星是由普通物質(zhì)構(gòu)成的，甚至于人類(lèi)本身也是，同時(shí)宇宙中有5％的事物也是由普通物質(zhì)構(gòu)成的，其余的都屬于暗物質(zhì)與暗能。什么是暗物質(zhì)?什么是暗能?它們?cè)谀睦?科學(xué)家希望找到答案。

二、生物的意識(shí)是怎么產(chǎn)生的?

17世紀(jì)的時(shí)候，法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家迪卡兒(1596―1690)宣布人類(lèi)的精神和肉體是完全分離的。他也把意識(shí)本性爭(zhēng)論留給了后代的哲學(xué)家。當(dāng)今的科學(xué)家們開(kāi)始挑戰(zhàn)他的這種觀念，一種觀點(diǎn)認(rèn)為意識(shí)來(lái)自肉體，來(lái)自大腦中的神經(jīng)元組織。而人類(lèi)對(duì)這些神經(jīng)元組織的試驗(yàn)工作剛剛開(kāi)始，要想結(jié)束這樣的爭(zhēng)辨還有待時(shí)日。

三、人的壽命究竟有多長(zhǎng)?

近來(lái)，一些科學(xué)家通過(guò)對(duì)酵母、蠕蟲(chóng)、老鼠等動(dòng)物延長(zhǎng)壽命的試驗(yàn)已經(jīng)確信，人類(lèi)不久就可以輕松地活過(guò)百歲。但也有一些科學(xué)家認(rèn)為人類(lèi)壽命可能因?yàn)槭艿礁嗟南拗贫s短。不論是否有這種可能，延長(zhǎng)人類(lèi)壽命的研究前景已經(jīng)深深地影響了整個(gè)社會(huì)。到底人類(lèi)能活多久呢?

四、地球靠什么運(yùn)轉(zhuǎn)？

自具有革命性意義的板塊構(gòu)造理論問(wèn)世以來(lái)，其理論已經(jīng)深入人心。探測(cè)地球內(nèi)部構(gòu)造的科學(xué)家，通過(guò)使用復(fù)雜的工具，對(duì)礦物進(jìn)行研究，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬等手段試圖尋找地球運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力，但是迄今還沒(méi)有一個(gè)令人滿(mǎn)意的解釋。一個(gè)原因是說(shuō)由地幔對(duì)流造成的，但是至今人們無(wú)法進(jìn)行地幔對(duì)流運(yùn)動(dòng)的直接觀測(cè)。也有可能是對(duì)地震波速記錄和地震層析成像所間接反應(yīng)。那么究竟地球是受到什么驅(qū)動(dòng)的呢?

五、我們是宇宙中惟一的生命嗎?

從數(shù)學(xué)概率的角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該不是。在我們的銀河系就有數(shù)億顆恒星、星云，而在整個(gè)宇宙又有數(shù)十億個(gè)銀河系。就在我們的附近，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了150顆恒星。總之，科學(xué)家們說(shuō)宇宙很可能有許多適合智能生命進(jìn)化的地方。現(xiàn)在最大的問(wèn)題是，我們什么時(shí)候才能與這些生命接觸。

六、地球生命是怎樣出現(xiàn)的?

近來(lái)的一些試驗(yàn)表明地球上最早的生命形式可能是核糖核酸(RNA)，不是今天所有生命都是必需的脫氧核糖核酸(DNA)和蛋白質(zhì)；當(dāng)一些科學(xué)家聚集在實(shí)驗(yàn)室模擬生命起源的時(shí)候，其他的科學(xué)家們則致力于研究毫無(wú)生命氣息的化學(xué)物質(zhì)是怎樣轉(zhuǎn)化成地球上的原始生命DNA的。另外還有一些研究員想知道這些原始生命是從哪里來(lái)的，深海熱熔巖液體中、潮汐池，還是隱藏在冰河中?或許火星微生物被在40億年前帶到了地球上吧!

七、艾滋病疫苗有效嗎?

兩個(gè)世紀(jì)以前，研究員們把人類(lèi)免疫缺陷性病毒(HIV)看作引起免疫缺陷綜合病癥(AID5)的原因。艾滋病剛一發(fā)現(xiàn)，它100％的死亡率震驚了世界，各國(guó)政府及其醫(yī)學(xué)研究者緊急動(dòng)員起來(lái)，投入到尋找治療艾滋病的藥物的研究工作。自從那時(shí)開(kāi)始，對(duì)于抑制艾滋病的傳染的疫苗研究就從沒(méi)有間斷過(guò)。但是至今為止，人類(lèi)還是沒(méi)有找到一種對(duì)艾滋病完全有效的疫苗。現(xiàn)在的艾滋病疫苗有效嗎?

八、世界將會(huì)變得有多熱?

科學(xué)家們當(dāng)然了解世界正在變暖，也知道人類(lèi)是引起全球氣候變化的主要因素。在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)內(nèi)，地球溫度上升了0．6攝氏度，這直接導(dǎo)致了地球上由風(fēng)暴、洪水、干旱等引起的各種天災(zāi)成倍增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年發(fā)生的地球天災(zāi)數(shù)是1996年的兩倍。科學(xué)家預(yù)測(cè)，在21世紀(jì)，這些災(zāi)難數(shù)將以6倍的比率增加。最新科學(xué)研究結(jié)果表明，今年夏季，北冰洋冰塊正在大量融化，這些都將加速地球氣候變暖，使未來(lái)的人類(lèi)在溫室效應(yīng)的熱浪中 “漸漸死亡”。地球究竟會(huì)變得多熱?

九、代替石油的能源何時(shí)出現(xiàn)?

目前，石油價(jià)格和人類(lèi)對(duì)石油能源的需求都在不斷上漲，但是石油的探明儲(chǔ)量是有限的，并且石油這一能源給地球環(huán)境帶來(lái)的污染和影響也是日益突出。因此對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，用一種新的能源來(lái)代替石油已是迫在眉睫了。新的能源應(yīng)是可持續(xù)的永久性能源，它不給地球環(huán)境增加負(fù)荷，能更加有效地利用成本。納米科技的進(jìn)步或許就是解決能源危機(jī)的一個(gè)答案。但是它能夠及時(shí)出現(xiàn)以挽救枯竭的能源嗎?

篇5

冰心曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我讀書(shū)奉行九個(gè)字，就是‘讀書(shū)好，好讀書(shū)，讀好書(shū)’”。

揣摩了羅貫中的‘三國(guó)’、學(xué)會(huì)了怎么細(xì)致刻畫(huà)人；端倪了蒲松齡的‘聊齋’、明白了什么是入骨三分；瀏覽了施耐庵的‘水滸’、知曉了什么是細(xì)致入微；閱讀了吳承恩的‘西游’、懂得了什么是連環(huán)曲折。品了朱自清的散文，理解了一位餓死不吃美國(guó)面粉的民主戰(zhàn)士；賞了徐志摩的詩(shī)集，仿佛看見(jiàn)了一位為情而生，為情而死的癡情男兒；看了魯迅的文章，羨慕那張罵人不帶臟字的“嘴”。

從識(shí)字到現(xiàn)在，我讀過(guò)的書(shū)，已無(wú)從計(jì)算。只是，我讀書(shū)如同我吃飯。飯，不可一頓不吃；書(shū)，不可一天不讀。讀書(shū)已成為我生活的一部分；我人生的一部分；我生命的一部分。如我每天必須喝水、睡覺(jué)、學(xué)習(xí)......書(shū)如一盤(pán)盤(pán)“菜”、散發(fā)一陣陣誘人的香。讀書(shū)不是為了滿(mǎn)足舌頭，而是去充實(shí)我的腦、我的心、我的血液、我的思維和我的靈魂。那是永垂不朽的“美味”，在我心中留香，在你心中留香，在歲月中流香。

——酸，梅是酸的，醋是酸的，書(shū)也有酸的。不是倒牙的酸，而是在心中掉淚的酸，那一筆筆沉重的字，打動(dòng)著讀者的心。如巴爾扎克筆下的老葛朗臺(tái)。那是一位一夜暴富的老箍桶匠，他貪婪、狡詐、吝嗇，金錢(qián)就是他的上帝。他對(duì)自己也是如此。他雖然很有錢(qián)，但一生活得沒(méi)有意義。

——甜，是一種人心、入骨的甜。在讀老舍的《茶館》時(shí)，我體會(huì)到了這種甜。它如同一個(gè)人靜靜地坐在星空下，遠(yuǎn)離城市的喧囂，獨(dú)品一壺美酒，再細(xì)細(xì)回味，則是一種從心底里傳出來(lái)的甜，只可意會(huì)，不可言傳。

——苦，是從舌尖到心底的苦，苦后一生難忘。我認(rèn)為最“苦”的一本書(shū)就是姜戎的《狼圖騰》。閱讀這本書(shū)，將是我們這個(gè)時(shí)代享用不盡的關(guān)于狼圖騰的精神盛宴。因?yàn)樗暮裰兀驗(yàn)樗牟豢稍佻F(xiàn)。因?yàn)槿斡擅晒盆F騎和蒙古狼縱橫馳騁的游牧草原正在或者已經(jīng)消失，所有那些有關(guān)狼的傳說(shuō)和故事正在從我們的記憶中退化。如果不是因?yàn)榇藭?shū)，狼——特別是蒙古的草原狼——這個(gè)中國(guó)古代文明的圖騰崇拜和自然進(jìn)化的發(fā)動(dòng)機(jī)，就會(huì)像某些宇宙的暗物質(zhì)一樣，遠(yuǎn)離我們的地球和人類(lèi)，漂浮在不可知的永遠(yuǎn)里，漠視著我們的無(wú)知和愚昧。因?yàn)槿藗兇笏敛稓⒗牵股鷳B(tài)失去平衡，草原鼠瘋狂繁殖，草原沙漠化，一系列的惡性循環(huán)使人類(lèi)賴(lài)以生存的地球慢慢枯竭。作者進(jìn)行了30余年的研究與思索，與出J了這部人與自然、人性與狼性、狼道與天道的長(zhǎng)篇小說(shuō)。它讓我讀出了深沉、豪放、憂(yōu)郁而綿長(zhǎng)的蒙古長(zhǎng)調(diào)與草原蒼狼的幽怨、孤獨(dú)，固執(zhí)于親情呼喚的仰天哭喝，都是悲壯的勇士，面對(duì)長(zhǎng)生天如歌的表達(dá)：是獻(xiàn)給天堂里偉大母親最美聞情墩、柔弱的衷腸、最動(dòng)人的戀曲。這本書(shū)不僅僅是呼吁人們保護(hù)狼，而是保護(hù)所有在地球上有生命的物種。人類(lèi)，你們醒醒吧！去保護(hù)環(huán)境，保護(hù)物種把。否則，幾千年或幾百年后，從地球上消失的物種將是人類(lèi)。并且，2008年北京還要舉辦奧運(yùn)會(huì)，環(huán)境更是北京人不可忽視的問(wèn)題。彎一下腰是一個(gè)多么簡(jiǎn)單的動(dòng)作，中國(guó)擁有十三億人口，如果每人都撿起一個(gè)垃圾，都少丟一個(gè)垃圾，那么中國(guó)的環(huán)境將比現(xiàn)在好得多。

——辣，魯迅先生從筆尖流出來(lái)的一串串小字中就帶著辛辣。一筆一劃，怎么讀，怎么嗆得你流淚。他的文章反映了一個(gè)時(shí)代。他的文章是從心底涌出，從筆尖流出的。他的文章可以說(shuō)字字都是刀槍?zhuān)P筆都是血。

書(shū)是一縷陽(yáng)光,它能融化心間的冰涼，書(shū)是一縷春風(fēng)，它能消除你內(nèi)心的浮燥，書(shū)是一支蠟燭，它能使黑暗的心變的明朗，書(shū)是一種營(yíng)養(yǎng)，它能讓你精神強(qiáng)壯，書(shū)是一壺綠茶，讓我回味無(wú)窮……沒(méi)去過(guò)廬山，卻從李白“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”中感受到廬山瀑布傾瀉而下的壯闊，沒(méi)有到過(guò)泰山，卻從杜甫“會(huì)當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”中感受到泰山的雄渾高大，沒(méi)去過(guò)云南，卻從沈從文中的《邊城》中感悟到匯溪小城的嫵媚動(dòng)人。

一本本優(yōu)秀的書(shū)籍，演繹了一段段豐富多彩的百味人生，酸甜苦辣，品各中其味；一本本優(yōu)秀的書(shū)籍，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)波瀾壯闊的大千世界，悲歡離合，感各中其景。

我愛(ài)看書(shū)，愛(ài)看好書(shū)，愛(ài)看不會(huì)被人遺忘的好書(shū)，愛(ài)看永垂不朽的在歷史長(zhǎng)河中翻滾的在歲月中流香的好書(shū)。要熱愛(ài)書(shū)，它會(huì)使你的生活輕松；它會(huì)友善地來(lái)幫助你了解紛繁復(fù)雜的思想、情感和事件；它教導(dǎo)你尊重別人和你自己；它以熱愛(ài)世界、熱愛(ài)人類(lèi)的情感來(lái)鼓舞智慧和心靈。書(shū)會(huì)告訴你：什么是真善美；什么是假惡丑；什么是天使與鮮花；什么是魔鬼與毒草。書(shū)還會(huì)告訴你：讀書(shū)就是閱讀人生，閱讀生活，閱讀快樂(lè)；讀書(shū)就是關(guān)照生命，聆聽(tīng)自然，收藏陽(yáng)光。

同學(xué)們，熱愛(ài)讀書(shū)吧，這是知識(shí)的源泉。

讀書(shū)，要讀出酸甜苦辣；做人，要品百味人生……

篇6

提名一位空間科學(xué)開(kāi)拓者!他是所有時(shí)代中一位最偉大的空間科學(xué)開(kāi)拓者!雖然他的大部分發(fā)現(xiàn)甲，于第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)入太空50余年，早于人類(lèi)在月球漫步60余年，早于第一架航天飛機(jī)升空70余年。我們來(lái)想象一下，一個(gè)世紀(jì)前，阿爾們特?愛(ài)因斯坦開(kāi)始創(chuàng)造他的相對(duì)論，我們從而能夠使用這一概念去理解空間、時(shí)間和重力。1905年將永遠(yuǎn)被視為愛(ài)因斯坦的“奇跡年”，這位當(dāng)時(shí)只有26歲的年輕人改變了我們看待空間、時(shí)間、物質(zhì)、能量和宇宙的方式。愛(ài)因斯坦關(guān)于光速、物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)、蘑力的影響以及能量同質(zhì)最之間關(guān)系的理論，最終引出有關(guān)宇宙如何起源的大爆炸理論和一些新概念(例如黑洞和暗能量)。

盡管愛(ài)因斯坦的一些最重要的成果直到1915年才出現(xiàn)，但美國(guó)航空航天局和其他組織為了紀(jì)念?lèi)?ài)因斯坦創(chuàng)新性研究的100周年，于2005年舉辦了整整一年時(shí)間的慶祝活動(dòng)，被稱(chēng)為“愛(ài)因斯坦百年紀(jì)念”。他的研究成果對(duì)科學(xué)和社會(huì)的影響無(wú)疑將持續(xù)未來(lái)多個(gè)世紀(jì)

大多今天正處于進(jìn)行中的尖端奪間科學(xué)是愛(ài)因斯坦成果的延伸物，例如，在美國(guó)航空航天局進(jìn)行的名為“超越愛(ài)因斯坦”的研究項(xiàng)目中，科學(xué)家運(yùn)用他們的才智和美國(guó)航空航入局提供的器具來(lái)搜索三個(gè)重要問(wèn)題的答案：是什么動(dòng)力引發(fā)了宇宙大爆炸?什么是暗能量?在黑洞的邊緣會(huì)發(fā)生什么事?

關(guān)于宇宙如何起源有不同的理論，愛(ài)因斯坦自己沒(méi)有設(shè)想出大爆炸理論(這一理論認(rèn)為宇宙由一個(gè)具有密集能量的微點(diǎn)爆炸而成，并從那時(shí)起一直處于擴(kuò)張狀態(tài))。但正是愛(ài)因斯坦的數(shù)學(xué)方程描繪了質(zhì)量、能量、重力和宇宙的其他方而如何相瓦影響，科學(xué)家稍后才支持這樣的解釋?

約翰?霍普金斯大學(xué)教授查爾斯?貝內(nèi)特領(lǐng)導(dǎo)著科學(xué)家進(jìn)行美國(guó)航空航天局的威爾金森微波各向異性探測(cè)器項(xiàng)目。在這個(gè)以太空為基地的強(qiáng)大單遠(yuǎn)鏡的幫助下，該項(xiàng)目展現(xiàn)出了宇宙在130余億年前的“嬰兒期畫(huà)面”，那時(shí)離宇宙大爆炸發(fā)生不超過(guò)10億年，貝內(nèi)特表示，今天的研究人員必須繼續(xù)問(wèn)問(wèn)題和思考條條框框(就如同愛(ài)因斯州所做的那樣)，來(lái)計(jì)算出什么會(huì)引發(fā)大爆炸。貝內(nèi)特現(xiàn)在聚焦于確定宇宙如何有可能從大爆炸開(kāi)始階段演變成現(xiàn)在我們看到的狀態(tài)，他說(shuō)：“愛(ài)因斯坦極度信奉實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)，這二者既能引導(dǎo)，又能檢驗(yàn)理論。他始終保持著對(duì)事物的敏銳眼光，盡管很多完全不合乎情理。他問(wèn)自己如何能用有創(chuàng)意的新思路解決這些問(wèn)題。”

新思路是芝加哥大學(xué)教授肖恩?卡羅爾現(xiàn)在所關(guān)注的，他的工作任務(wù)是設(shè)想出某些方式，即神秘的、尚未被看到的、被稱(chēng)為暗物質(zhì)的力量如何可以造成宇宙擴(kuò)大的速度越來(lái)越快。這聽(tīng)起來(lái)很具有挑戰(zhàn)性，而在知道宇宙正在擴(kuò)張之前，想象一下預(yù)期這股力量的難度吧!那就是愛(ài)因斯坦曾經(jīng)做過(guò)的。

愛(ài)因斯坦方程中的宇宙需要擴(kuò)張或收縮，但是，在那個(gè)時(shí)代，他和其他人都認(rèn)為上述點(diǎn)宇宙都沒(méi)有在做，所以，愛(ài)因斯坦將他所稱(chēng)的“宇宙學(xué)常數(shù)”添加到他的方程式中。然而，當(dāng)后來(lái)證實(shí)宇宙確實(shí)在膨脹后，他迅速拋棄了這一術(shù)語(yǔ)。愛(ài)因斯坦稱(chēng)這整個(gè)概念是他“最大的失誤”。但從現(xiàn)在看來(lái)，愛(ài)因斯坦畢竟意識(shí)到了某些東西。

科學(xué)家近來(lái)發(fā)現(xiàn)，宇宙不僅僅是在膨脹，它還在加速擴(kuò)張。有一種方式能解釋這種加速，那就是存在類(lèi)似愛(ài)因斯坦起先的“宇宙學(xué)常數(shù)”中所提出的一種力量。

當(dāng)卡羅爾冥思苦想什么是暗能量及它來(lái)自哪里時(shí)，他效仿著他所認(rèn)同的愛(ài)因斯坦最優(yōu)秀的品質(zhì)。卡羅爾發(fā)展了新的理論，并提議如何測(cè)試它們。他說(shuō)：“愛(ài)因斯坦學(xué)習(xí)了差不多所有已知事物，在那個(gè)時(shí)代，他對(duì)新的做事方式保持著虛心。”愛(ài)因斯坦本人并不相信黑洞，但他的其他理論竟能預(yù)測(cè)到黑洞，可以肯定的是，那無(wú)疑是用開(kāi)放的心態(tài)在設(shè)想黑洞的存在。

科羅拉多大學(xué)教授米奇伯?格爾曼研究了黑洞的構(gòu)成以及它們?nèi)绾斡绊懶窍怠Ｔ谔罩校@一區(qū)域的引力是如此之強(qiáng)，以致光都無(wú)法逃脫。他說(shuō)，他期望從現(xiàn)在開(kāi)始的大約10年內(nèi)美國(guó)航空航天局能發(fā)起二個(gè)任務(wù)：激光十涉空間天線將利用激光技術(shù)來(lái)幫助科學(xué)家更好地理解中等大小的黑洞如何合并形成大的黑洞；與此同時(shí)，攜帶四部X射線望遠(yuǎn)鏡的“X星座”空間天文臺(tái)將在物質(zhì)被吸入黑洞之前測(cè)齡它們釋放出米的輻射。無(wú)論是研究黑洞還是研究其他怪異現(xiàn)象，格爾曼都通過(guò)借鑒愛(ài)因斯坦的工作態(tài)度來(lái)進(jìn)行他的研究。格爾曼認(rèn)真地說(shuō)：“他能夠采取一種假說(shuō)，并采用其符合邏輯的結(jié)論，不管這一假說(shuō)如何違反直覺(jué)。當(dāng)我思考一個(gè)奇怪的天體物理對(duì)象時(shí)，我試圖記起這個(gè)，而司空見(jiàn)慣的想法只能使你局限起來(lái)。”

篇7

關(guān)鍵詞：高中物理；科學(xué)素養(yǎng)；教學(xué)策略

一、物理教學(xué)要面向生活、聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)

我們知道，物理知識(shí)來(lái)源于生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，又會(huì)回歸于生活實(shí)踐，指導(dǎo)人們用于改善生活，改造自然。所以，要加強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，筆者以為我們當(dāng)從生活實(shí)踐入手，讓高中階段的物理教學(xué)聯(lián)系生活實(shí)際，讓高中物理教學(xué)課堂走向生活的廣場(chǎng)，這樣我們才能夠增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)，才能切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這方面，我們可以通過(guò)關(guān)心國(guó)家時(shí)事入手，如當(dāng)前的神九升天、事件、國(guó)防力量的逐步加強(qiáng)等。這些學(xué)生關(guān)注的熱點(diǎn)話題一定含有很多方面的物理知識(shí)，我們?nèi)绻軓倪@些事件中結(jié)合課堂知識(shí)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生一定會(huì)興味盎然，且效果良好。另外，作為生活中活生生的人，我們的衣食住行可以說(shuō)幾乎事事與物理知識(shí)相關(guān)聯(lián)。拿當(dāng)前事故頻發(fā)的交通安全問(wèn)題來(lái)說(shuō)，如果我們?nèi)巳四軌蚨脙奢v車(chē)會(huì)車(chē)時(shí)，兩車(chē)中間的壓強(qiáng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外面的壓強(qiáng)，并且，相對(duì)速度越大，壓強(qiáng)越小。這些知識(shí)我們?cè)诟咧形锢碚n堂上深深懂得，也許在解答問(wèn)題、回答試卷的過(guò)程中深深懂得，但如果我們能將其聯(lián)系到實(shí)際生活，或許車(chē)輪下的冤魂會(huì)減少許多。還有就是沖量與能量的關(guān)系，在公路上行使時(shí)如果我們能夠注意到這一物理知識(shí)的存在，也許會(huì)挽回許多蓬勃的生命。

二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)

眾所周知，物理學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門(mén)學(xué)科，要通過(guò)物理教學(xué)來(lái)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)也就必須得加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)。在如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)方面，筆者以為首先要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本功能力訓(xùn)練。教師在做演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，要加強(qiáng)每一個(gè)細(xì)節(jié)的操作把握，包括對(duì)一些儀器儀表的數(shù)字認(rèn)讀，包括對(duì)一些螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺等基本測(cè)量工具的使用方法等。另外，要多多地提倡使用學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)用具，條件允許的情況下，我們還可以在課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生更多的時(shí)間、空間來(lái)展示他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?chuàng)新水平。當(dāng)然，在課外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一定要嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)程序，保證學(xué)生的身心安全。其次，我們?cè)谕ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)時(shí)，一定要有所側(cè)重，包括物理內(nèi)容的側(cè)重，這一點(diǎn)從近些年來(lái)高考的熱門(mén)題目中就可以看出。電學(xué)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是與我們當(dāng)前的生活息息相關(guān)的一部分內(nèi)容。在復(fù)習(xí)這個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)的時(shí)候，要注意書(shū)本教材中的典型實(shí)驗(yàn)。在這些典型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們一定要設(shè)置種種生活情境，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)與具體生產(chǎn)生活實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)這些典型實(shí)驗(yàn)的精雕細(xì)刻，我相信學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)一定會(huì)在教師精心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上有所升華。

三、利用研究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生找問(wèn)題進(jìn)一步完善和提高科學(xué)素養(yǎng)

目前研究性學(xué)習(xí)和觀念逐漸被廣大物理教師所接受。研究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要可分為四個(gè)方面的內(nèi)容：1.探索性物理實(shí)驗(yàn)，如“研究材料的保溫性能”“研究影響滑動(dòng)摩擦力的因素”“研究彈簧振子的周期與小球質(zhì)量的關(guān)系”等，這些實(shí)驗(yàn)所用的方法都是科學(xué)研究中非常典型的方法，學(xué)會(huì)這些方法將使學(xué)生在今后的工作中受益無(wú)窮。2.跨學(xué)科的綜合性問(wèn)題，如“從電冰箱到臭氧層”“灶具的演變”“用電解法測(cè)定元電荷”等這些跨學(xué)科的課題，有助于學(xué)生加強(qiáng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，提高學(xué)生綜合分析解決問(wèn)題的能力。3.物理學(xué)與現(xiàn)代聯(lián)系的問(wèn)題，如“阿爾法磁譜儀與暗物質(zhì)”“溫室效應(yīng)”“能源的合量開(kāi)發(fā)與利用”“航天技術(shù)”等物理課題也來(lái)自于現(xiàn)代科技中的熱點(diǎn)問(wèn)題。4.聯(lián)系實(shí)際的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，如“菜刀上的力學(xué)知識(shí)”“自業(yè)水的電率的測(cè)定”以及跟我們實(shí)際生活、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、家用電器的原理與使用等相聯(lián)系的課題，都可以讓學(xué)生體會(huì)到理論和實(shí)際的聯(lián)系。所有這些活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造能力、社交能力，是各學(xué)科教師教學(xué)效果的真實(shí)體現(xiàn)。

四、改變學(xué)生對(duì)物理的看法，提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣

1.教師要抓住一切可以聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)向?qū)W生展示物理學(xué)的魅力，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物理是活生生的、可見(jiàn)、可聞、可做的。比如，在講授電功率時(shí)，我找來(lái)許多家用電器的說(shuō)明書(shū)，帶領(lǐng)學(xué)生計(jì)算各種電器每小時(shí)的耗電情況，如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電腦、電飯煲，我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對(duì)此都很有興趣，并且主動(dòng)參與了進(jìn)來(lái)。

篇8

將這個(gè)問(wèn)題放到地球生命的歷史上，長(zhǎng)久以來(lái)，吸引了各個(gè)領(lǐng)域的人對(duì)其進(jìn)行思考。智慧生命的出現(xiàn)是偶然進(jìn)化還是必然結(jié)果？這是史蒂芬?杰伊?古爾德的著作《奇妙的生命：波基斯頁(yè)巖與歷史的本質(zhì)》（1989）中的一個(gè)主題。如果可以的話，我們讓生命重新進(jìn)化，那么智人――或其他的古人類(lèi)――會(huì)再次出現(xiàn)嗎？或者，人類(lèi)的出現(xiàn)靠的是一種非常不可思議的環(huán)境嗎？ 甕安生物群中拉長(zhǎng)的胚胎化石標(biāo)本。甕安生物群是發(fā)現(xiàn)于中國(guó)貴州甕安

縣甕福磷礦埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組上磷礦段的一個(gè)磷酸鹽化特異埋藏化石庫(kù)。

其中以三維立體形態(tài)保存的動(dòng)物胚胎化石，作為迄今全球最古老的后生動(dòng)物

化石記錄之一，為人們了解后生動(dòng)物的起源和早期演化歷程提供了精美絕倫

的研究材料。

乍看之下，在38億年的地球生命歷史中，所有已發(fā)生之事似乎都較大程度上依賴(lài)于之前發(fā)生的一切。智人的出現(xiàn)也僅僅是20萬(wàn)年前的事。人類(lèi)出現(xiàn)之前，地球已存在了數(shù)十億年。古爾德并未在他的書(shū)中直接提及混沌理論，卻完美地將它描述了出來(lái)：“最初毫無(wú)緣由發(fā)生的怪事產(chǎn)生了大量的后果，這些后果使某種未來(lái)在現(xiàn)在看來(lái)似乎不可避免。但是， 早期極其輕微地改變，歷史就會(huì)進(jìn)入一個(gè)完全不同的軌道，轉(zhuǎn)向另一個(gè)合理的通道，并不斷地偏離最初的軌跡。”

歷史上第一次細(xì)胞分裂發(fā)生在生物復(fù)雜性的開(kāi)始階段，在這段時(shí)期，單細(xì)胞生命進(jìn)化成多細(xì)胞生命。單細(xì)胞有機(jī)體在地球上出現(xiàn)得相當(dāng)早，大約在地球形成10億年左右。多細(xì)胞生命出現(xiàn)得相對(duì)較晚，在單細(xì)胞生命出現(xiàn)后的25億年。這種進(jìn)化或許是必然的，尤其在生命體隨時(shí)間的推移日趨復(fù)雜的情況下。可是，生命體真的變得越來(lái)越復(fù)雜了嗎？我們?cè)桓嬷M(jìn)化是沒(méi)有“方向”的，生物學(xué)家也閉口不提“進(jìn)步”二字。（飽受詬病的圖片是那張舊教科書(shū)中無(wú)處不在的從猿到人的進(jìn)化圖。當(dāng)然，新教材中也有，但是作者覺(jué)得有必要對(duì)其進(jìn)行公開(kāi)指責(zé)。）可是，當(dāng)我們看化石記錄時(shí)，確實(shí)看到生物復(fù)雜性在普遍漸增。

然而細(xì)究之后，這種進(jìn)步的秘密就被發(fā)掘了出來(lái)。正如古爾德指出的那樣，生命必須以簡(jiǎn)單的形式出現(xiàn)，這意味著“上升”是唯一的發(fā)展方向。事實(shí)上，最近的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，生物從單細(xì)胞向多細(xì)胞轉(zhuǎn)換的過(guò)程或許并非像以前想象的那樣困難。在明尼蘇達(dá)大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，進(jìn)化微生物學(xué)家威廉?拉特克利夫和同事觀察了一個(gè)單細(xì)胞酵母菌在不到60天的時(shí)間里進(jìn)化成為細(xì)胞集群的過(guò)程。這些細(xì)胞集群甚至表現(xiàn)出一些復(fù)雜行為，包括勞動(dòng)分工（即一些細(xì)胞死亡，從而使其他細(xì)胞可以生長(zhǎng)和繁殖）。

然而，進(jìn)化即使有方向，有時(shí)也會(huì)被打亂。最具破壞性的是大滅絕，大滅絕的發(fā)生有著驚人的規(guī)律性，極大地破壞了地球的生態(tài)系統(tǒng)。其中最嚴(yán)重的一次滅絕發(fā)生在2.5億年前（二疊紀(jì)至三疊紀(jì)），這場(chǎng)災(zāi)難摧毀了9 6%的海洋物種和70%的陸地物種。古爾德考察了一次更久遠(yuǎn)的大滅絕（4.88億年前的寒武紀(jì)至奧陶紀(jì)大滅絕）中幸存和消亡的生物，發(fā)現(xiàn)了這次生物滅絕災(zāi)難中具有代表性的“幸運(yùn)兒”――皮卡蟲(chóng)。這是一種形似鰻魚(yú)的生物，可能是所有脊椎動(dòng)物的祖先。若皮卡蟲(chóng)未能幸存，那么地球上很可能就沒(méi)有脊椎動(dòng)物了。

每個(gè)階段都有幸存者和消亡者。二疊紀(jì)至三疊紀(jì)的大滅絕雖然極具毀滅性，但對(duì)不久之后出現(xiàn)的恐龍來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，使它得以在地球上生存了約1.65億年。但接下來(lái)，恐龍?jiān)庥隽俗约旱亩蜻\(yùn)，大約6600萬(wàn)年前，一個(gè)巨大的小行星猛烈撞擊了墨西哥灣。撞擊激起的殘骸遮住了陽(yáng)光，由此引發(fā)了災(zāi)難性的全球氣候變冷。這種撞擊理論雖然為大家認(rèn)可， 皮卡蟲(chóng)

但仍有人持懷疑態(tài)度，一些研究者認(rèn)為火山噴發(fā)是罪魁禍?zhǔn)住＞驮?015年春天，又有研究者提出了一個(gè)傾向于宇宙論的新理論：太陽(yáng)系在銀河系中運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球可能進(jìn)入了暗物質(zhì)極度密集的區(qū)域，于是引發(fā)了災(zāi)難。不管原因是什么，對(duì)恐龍來(lái)說(shuō)是滅頂之災(zāi)，但對(duì)一種長(zhǎng)毛小型生物來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。而這種生物，最終進(jìn)化成了現(xiàn)在的我們。

如果說(shuō)古爾德是福爾摩斯，那么西蒙?康韋?莫里斯就是他的死敵莫里亞蒂。這是個(gè)夸張的說(shuō)法，但這兩位學(xué)者明顯處于對(duì)立面。對(duì)古爾德這位已故哈佛大學(xué)古生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，進(jìn)化是非常偶然的，是一系列永無(wú)休止的意外事件，就像恰好趕上地鐵和剛剛錯(cuò)過(guò)地鐵一樣偶然。相反，劍橋大學(xué)的古生物學(xué)教授康韋?莫里斯則專(zhuān)注研究進(jìn)化趨同理論。他認(rèn)

為，進(jìn)化不是隨機(jī)事件，而是受到強(qiáng)大約束的;只要存在環(huán)境生態(tài)位，進(jìn)化就設(shè)法去填補(bǔ)，而填補(bǔ)其中的，經(jīng)常是相似的生物。

在康韋?莫里斯教授目之所及處，盡是趨同。比如，他以生活在北美洲和南美洲的類(lèi)虎動(dòng)物的外貌來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，它們有著不同的進(jìn)化途徑（北美洲的是一種胎盤(pán)哺乳動(dòng)物，是今天野貓的祖先;南美洲的則是有袋類(lèi)動(dòng)物）。還有馬達(dá)加斯加猬，其外形與在歐洲發(fā)現(xiàn)的刺猬非常像，但二者是分開(kāi)進(jìn)化的。我們還可以看看天上飛的動(dòng)物，在進(jìn)化過(guò)程中，生物發(fā)展了至少四種不同的飛翔方式：首先是昆蟲(chóng)的飛翔方式，之后分別是翼龍、鳥(niǎo)和蝙蝠。

關(guān)于進(jìn)化趨同研究最多的是眼睛的進(jìn)化。英國(guó)進(jìn)化生物學(xué)家理查德?道金斯指出，眼睛在歷史上已經(jīng)進(jìn)化至少40次（或許多達(dá)60次）。事實(shí)上，眼睛的進(jìn)化過(guò)程非常容易，一種名為擬淵燈鮭（又被稱(chēng)為標(biāo)槍鬼魚(yú)）的魚(yú)甚至進(jìn)化出了第二雙眼睛。這種魚(yú)的一只眼睛長(zhǎng)在前方，就像在電視劇《辛普森一家》中纏著伯恩斯先生的那條魚(yú)一樣。

古人類(lèi)譜系非常“濃密”，有著多重、平行的進(jìn)化途徑。

那么，偶然與趨同之爭(zhēng)能否在實(shí)驗(yàn)室中平息？在將近30年的時(shí)間里，密歇根州立大學(xué)的微生物生態(tài)學(xué)家理查德?倫斯基一直在培育大腸桿菌12個(gè)分開(kāi)的種群。迄今，該細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化了6萬(wàn)多代。大多數(shù)情況下，這12個(gè)種群的譜系差別極其細(xì)微，但也有一些顯著的例外。在一個(gè)燒瓶中，細(xì)菌分裂成兩組，這兩組大小差別很大;這種分裂是實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)幾年后開(kāi)始的。另一個(gè)種群在幾年后學(xué)會(huì)了以燒瓶里的另一種化學(xué)物質(zhì)――檸檬酸鹽――為食（其他種群只消耗葡萄糖），在總數(shù)上迅速增長(zhǎng)。倫斯基的數(shù)據(jù)令人振奮，但最終還是無(wú)法決定偶然與趨同之爭(zhēng)的勝出者。這兩個(gè)理論明顯都與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)，但都很難量化處理，甚至最巧妙的實(shí)驗(yàn)都無(wú)法充分證實(shí)這個(gè)問(wèn)題。

可惜，以上這些似乎與人類(lèi)沒(méi)有多大關(guān)系。回到那張從猿到人的進(jìn)化圖盛行的年代，我們很容易想象出一架進(jìn)化階梯，在這個(gè)階梯上，智人自然而然地占據(jù)了頂端的位置。然而，一些研究者認(rèn)為，回到700萬(wàn)年前，在我們的祖先與黑猩猩的祖先背道而馳的年代，古人類(lèi)譜系在現(xiàn)在看來(lái)非常“濃密”，有著多重、平行的進(jìn)化途徑。 擬淵燈鮭及其眼睛

在大部分古人類(lèi)傳說(shuō)中，很少看到“進(jìn)步”。工具的使用發(fā)生在約330萬(wàn)年前，而創(chuàng)新卻只是零星地發(fā)生。美國(guó)自然歷史博物館榮譽(yù)館長(zhǎng)伊恩?塔特薩爾說(shuō)：“新型工具一般是斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)的，中間會(huì)相差成百上千年，甚至是幾百萬(wàn)年。在這段漫長(zhǎng)的間隔里，工具的改進(jìn)也是極小的。”的確，美國(guó)康涅狄格大學(xué)的古人類(lèi)學(xué)家丹尼爾?阿德勒認(rèn)為，“正常”的情況是保持“技術(shù)穩(wěn)定”，這種穩(wěn)定可以輕松持續(xù)“幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)年”。如今，技術(shù)的傳播不過(guò)是眨眼之間的事，但是在史前，信息幾乎無(wú)法擴(kuò)散。

人口較少的時(shí)期，大滅絕就會(huì)出現(xiàn)。根據(jù)一項(xiàng)研究，約7萬(wàn)年前印度尼西亞的超級(jí)火山――多巴火山大爆發(fā)，引發(fā)了持續(xù)數(shù)十年，甚至幾個(gè)世紀(jì)的全球變冷，人類(lèi)種群的數(shù)量急劇減少到3000人至10000人。最終，我們成功度過(guò)這個(gè)種群遺傳瓶頸，但值得牢記的是，其他所有的古人類(lèi)種群都消失了。有一些種群，如直立猿人，在地球上生存了160萬(wàn)年;還有弗洛瑞斯人，在地球上生存了不足10萬(wàn)年。

縱觀整個(gè)史前時(shí)代，生物演化與技術(shù)變革并行發(fā)展。大腦容量不斷增加，然而這并不是我們的祖先獨(dú)有的特征，很

多其他古人類(lèi)也有此特征。塔特薩爾的研究表明，復(fù)雜的活動(dòng)正在進(jìn)行，如同一場(chǎng)軍備競(jìng)賽，認(rèn)知能力和技術(shù)相互促進(jìn)。同時(shí)，人類(lèi)進(jìn)化樹(shù)上的每個(gè)枝條都不得不適應(yīng)變化莫測(cè)的氣候。在恐龍時(shí)代，地球溫度比今天高大約10 ℃。但是在3000萬(wàn)年前，全球開(kāi)始變冷。更新世冰期將要到來(lái)，第一批靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物棲息的森林已經(jīng)逐漸消退，熱帶雨林逐漸為開(kāi)闊草地取代。已適應(yīng)樹(shù)上生活的動(dòng)物，面臨著在草原上生活的巨大風(fēng)險(xiǎn)。但如果這些動(dòng)物懂得協(xié)作，能夠使用工具，那么就會(huì)有明顯的優(yōu)勢(shì)。最終，只有古人類(lèi)生存了下來(lái)。 尼安德特人復(fù)原像

塔特薩爾和很多研究者都發(fā)現(xiàn)，對(duì)智人來(lái)說(shuō)，符號(hào)思維和復(fù)雜語(yǔ)言是一種優(yōu)勢(shì)，但在他們學(xué)會(huì)說(shuō)話之前，必須滿(mǎn)足一些生理?xiàng)l件。大多數(shù)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的喉頭位于喉部較為靠上的位置。喉頭只有向下移動(dòng)才能發(fā)出與人類(lèi)語(yǔ)言有關(guān)的多種聲音，并且需要聲帶、嘴唇、舌頭和口腔的相互配合。這種配合很可能是由左大腦皮層的兩個(gè)特定區(qū)域促成的，而這兩個(gè)區(qū)域很可能是在最后的200萬(wàn)年內(nèi)才形成現(xiàn)在的樣子。

大型獵物并非屈服于我們的肌肉力量（和動(dòng)物相比我們的肌肉少得可憐），而是我們的智力。

語(yǔ)言不只是生理行為，它很可能是與愈加復(fù)雜的社會(huì)行為一起進(jìn)化而來(lái)，逐漸增強(qiáng)的認(rèn)知能力使語(yǔ)言進(jìn)化成為可能。這種認(rèn)知能力包括心理學(xué)家所說(shuō)的心智理論的發(fā)展，即能夠洞察他人擁有自己的思想和意圖。此外，具有能夠思考眼前并不存在的事物的能力也同樣關(guān)鍵。我們能夠回憶過(guò)去，想象未來(lái)，并做出計(jì)劃。我們已經(jīng)在頭腦中創(chuàng)造了嶄新的世

界，其結(jié)果是在現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)世界里，使大型獵物屈服于我們的智力，而非屈服于我們的肌肉（與它們相比我們的肌肉要少得可憐）。

幾乎可以確定的是，語(yǔ)言是與不斷改進(jìn)的技術(shù)同步發(fā)展的。如果我們的祖先可以想象出追蹤和獵殺猛犸象的情景，他們也能想到用什么樣的石器會(huì)讓捕殺更容易，包括宰殺和肢解。至關(guān)重要的是，一旦發(fā)明出一種工具，制作工具的知就會(huì)傳遞下去，這種傳遞不僅通過(guò)演示，還要通過(guò)語(yǔ)言。

當(dāng)然，到目前為止，我們討論的不僅僅是生物進(jìn)化，還有文化進(jìn)化。在文化問(wèn)題上，“進(jìn)步”這個(gè)詞甚至比生物進(jìn)化更受輕視，但更難以忽視。文化創(chuàng)新似乎顯示出方向性。一旦發(fā)明了矛、箭或犁，就是不可逆、不能否認(rèn)的事實(shí)了。

我與考古學(xué)家邁克爾?哈贊在他多倫多大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里討論了文化與生物進(jìn)化之間微妙的相互作用。哈贊是研究早期石器與火的使用方面的專(zhuān)家，曾在歐洲、中東和非洲等地長(zhǎng)期開(kāi)展野外工作。他花費(fèi)多年時(shí)間研究南非奇跡洞中留下的史前古器物，該洞穴見(jiàn)證了持續(xù)200萬(wàn)年的人類(lèi)活動(dòng)，很可能是人類(lèi)祖先第一次學(xué)會(huì)控制火的地方。哈贊實(shí)驗(yàn)室的桌

子上擺放著大小不一、形狀各異的石斧和箭頭，架子上高高地堆放著白色的紙箱，里面裝著更多石器時(shí)代的器物。

哈贊說(shuō)：“在技術(shù)上，你的確可以看到發(fā)展趨勢(shì)。事物變化是有方向的，這是技術(shù)發(fā)揮作用的內(nèi)部邏輯所致。”但是技術(shù)發(fā)展的社會(huì)環(huán)境也是一個(gè)關(guān)鍵因素。讓我們想一想我們的祖先是如何學(xué)會(huì)控制火的。學(xué)會(huì)如何讓火一直燃燒是一件了不起的事，但這需要一個(gè)半永久的大本營(yíng)，以便將這項(xiàng)技術(shù)傳下去，直到我們學(xué)會(huì)隨時(shí)隨地生火。對(duì)許多歷史學(xué)家來(lái)說(shuō)，在通往現(xiàn)代文明的道路上，農(nóng)業(yè)脫穎而出成為最后的偉大革新，在某種程度上是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)為更大的人類(lèi)群落提供了一個(gè)永久的大本營(yíng)。播種、收獲小麥和大麥，馴養(yǎng)家畜的農(nóng)業(yè)活動(dòng)促進(jìn)了現(xiàn)代文明的發(fā)展，因此建造耶利哥城墻和吉薩金字塔似乎是很小但很可能不可避免的一步。然而，這并未排除偶然性的可能。“關(guān)于農(nóng)業(yè)起源，沒(méi)有什么是必然的，”哈贊指出，“這不是一定要發(fā)生的，但是一旦發(fā)生，就不可逆轉(zhuǎn)。”

那么，所有其他文化（從音樂(lè)、數(shù)學(xué)到幽默、宗教）的發(fā)展如何呢？直到3.5萬(wàn)年前，地球上還有另一支與我們非常類(lèi)似的古人類(lèi)人種――尼安德特人，即穴居人。雖然我們?cè)?jīng)認(rèn)為穴居人野蠻、愚笨，但他們似乎和我們非常接近：他們是否會(huì)講話、講到何種程度無(wú)從得知，但他們的腦容量比較大，會(huì)使用復(fù)雜的工具，將死去的同類(lèi)埋葬（雖然墓穴沒(méi)有早期智人的那樣精致）。在地球上還沒(méi)有人類(lèi)時(shí)，穴居人是否充當(dāng)了改造地球的兩足動(dòng)物的角色呢？

在我的腦海里突然閃現(xiàn)出尼安德特人（而非我們?nèi)祟?lèi)）坐在倫敦皮卡迪利線地鐵上的畫(huà)面。

“從解剖學(xué)的角度看，還無(wú)法證明穴居人不如現(xiàn)代人類(lèi)聰明， ”哈贊說(shuō)，“我們還沒(méi)有找到尼安德特人與現(xiàn)代人類(lèi)做同一件事的考古環(huán)境。因而，你無(wú)法說(shuō)：‘哦，現(xiàn)代人類(lèi)在這件事上比尼安德特人聰明多了。’”最近的發(fā)現(xiàn)表明， 尼安德特人已使用珠寶和羽毛裝飾自己，還用黑色和紅色顏料在身體上涂畫(huà)。甚至有人認(rèn)為直布羅陀海峽附近山洞里簡(jiǎn)單的線條畫(huà)就是尼安德特人畫(huà)的“地圖”，或者至少有某種象征功能，但這種解釋引來(lái)不少爭(zhēng)議。實(shí)際上，所有這些說(shuō)法都是有爭(zhēng)議的。

于是我問(wèn)哈贊，如果尼安德特人沒(méi)有被迫和人類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)，那么他們是否可能統(tǒng)治地球。“為什么不可能呢？ 我找不出不可能的原因，”他說(shuō)，“最終會(huì)是尼安德特人存活下來(lái)建造城市嗎？沒(méi)人知道。但我想不出任何否定這個(gè)假設(shè)的理由。”這時(shí)，在我的腦海里突然閃現(xiàn)出尼安德特人（而非我們?nèi)祟?lèi)）坐在倫敦皮卡迪利線地鐵上的畫(huà)面。

但是，聰明的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的進(jìn)化本身或許就是一種僥幸。智力似乎并非反復(fù)進(jìn)化而產(chǎn)生的，至少和眼睛進(jìn)化的方式不同。已故進(jìn)化生物學(xué)家恩斯特?邁爾曾指出，在大約30種已知?jiǎng)游镱?lèi)群中，智力只在脊索動(dòng)物中進(jìn)化了一次。在脊索動(dòng)物上千個(gè)亞類(lèi)中，高智力只存在于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中，甚至只存在于一個(gè)很小的亞類(lèi)中。除此之外，邁爾認(rèn)為智力排第二的可能是頭足類(lèi)動(dòng)物，今天一些研究者認(rèn)為還應(yīng)包括海豚和鴉科動(dòng)物。但是邁爾將會(huì)說(shuō)話、會(huì)使用符號(hào)的人類(lèi)列為奇特的種群是非常正確的。

考慮到我們確實(shí)無(wú)法回到過(guò)去重新進(jìn)化，這些問(wèn)題似乎難以找到答案，但我們或許可以找到另一種方法，來(lái)研究這些可能會(huì)發(fā)生的歷史。

自古以來(lái)，人類(lèi)一直在探索其他宇宙空間是否存在智慧生命。但事實(shí)是，我們并未從外星人那里接收到多少信息，這表明智慧外星人并非普遍存在。銀河系的其他地方可能并無(wú)生命，又或許僅存在某種原始生命，但是遇到了某種極難克服的進(jìn)化障礙。這種障礙或許我們知曉，又或許與我們遇到的相當(dāng)不同。還有另一種可能：我們是目前唯一的智能生