1、 阅读导引阅读导引 科学探索是求真的事业科学探索是求真的事业，推动着人类文明的进步。在漫长的历史进程中推动着人类文明的进步。在漫长的历史进程中，人人 类对自然的认识不断拓展类对自然的认识不断拓展，东西方都形成了自己的科学传统东西方都形成了自己的科学传统，科学精神逐渐成为科学精神逐渐成为 不同文化的共识。让我们热爱科学不同文化的共识。让我们热爱科学，走进科学的殿堂走进科学的殿堂，崇尚科学崇尚科学，探索科学的奥探索科学的奥 秘。秘。 自然科学论著能够帮助读者揭开自然的奥秘自然科学论著能够帮助读者揭开自然的奥秘，让我们走进一片神秘的天地：让我们走进一片神秘的天地： 那里有人类祖先的足迹那里有人类祖先
2、的足迹，有浩瀚的宇宙和闪烁的星空有浩瀚的宇宙和闪烁的星空，有科学的理性有科学的理性，有哲学的有哲学的 睿智。了解自然睿智。了解自然，思索未来思索未来，向着向着那些未知的领域那些未知的领域，迈开探索迈开探索的脚步的脚步 关于进化论的讲演关于进化论的讲演 英英赫胥黎赫胥黎 有这样一个有趣的儿童故事有这样一个有趣的儿童故事，名叫名叫“杰克和豆秆杰克和豆秆”。这是一个关于一棵豆。这是一个关于一棵豆 子的传说子的传说，它一个劲儿地长它一个劲儿地长，耸入云霄直达天堂耸入云霄直达天堂，它的叶子伸展成一个巨大的华它的叶子伸展成一个巨大的华 盖。故事的主人公盖。故事的主人公，顺着豆秆爬了上去顺着豆秆爬了上去，发
3、现宽阔茂密的叶子支撑着另一个世界发现宽阔茂密的叶子支撑着另一个世界， 它是由同下界一样的成分组成的它是由同下界一样的成分组成的，然而却是那样新奇。主人公在那里的奇遇然而却是那样新奇。主人公在那里的奇遇，我我 不去多谈不去多谈，我现在的探索与这个勇敢的探险者的探索有某些相似之处。我请求你我现在的探索与这个勇敢的探险者的探索有某些相似之处。我请求你 们与我一起们与我一起，借一粒豆子之助借一粒豆子之助，尝试着去进入一个对许多人来说可能感到奇特的尝试着去进入一个对许多人来说可能感到奇特的 世界。正如你们所知世界。正如你们所知，那个那个世界是一个简单的、看起来世界是一个简单的、看起来无生气的东西。可是如
4、果无生气的东西。可是如果 有有适当的种植条件适当的种植条件，最重要的一条是有足够暖和的温度最重要的一条是有足够暖和的温度，它就会非常显著地表现它就会非常显著地表现 出一种十分惊人的活力。从土中露出地面的一棵小青苗出一种十分惊人的活力。从土中露出地面的一棵小青苗，很快地茁壮长大很快地茁壮长大，同时同时 经过一系列的变化经过一系列的变化，这些变化并不会像我们在故事里所遇到的那样使我们那么感这些变化并不会像我们在故事里所遇到的那样使我们那么感 到惊奇到惊奇，只是因为我们每日每时都可以看到这些变化。只是因为我们每日每时都可以看到这些变化。 这一植物以觉察不出的步骤逐渐长大这一植物以觉察不出的步骤逐渐长
5、大，成为由根、茎、叶、花和果实组成成为由根、茎、叶、花和果实组成 的一种既大且多样化的结构的一种既大且多样化的结构，每一部分从里到外都是按照一个极端复杂而又异常每一部分从里到外都是按照一个极端复杂而又异常 精确细致的模型铸造出来的。在每个复杂的结构中精确细致的模型铸造出来的。在每个复杂的结构中，就像在它们最微小的组成就像在它们最微小的组成部部 分中一样分中一样，都具有一种内都具有一种内在的能量在的能量，协同在所有其他部分中的这种能量协同在所有其他部分中的这种能量，不停地不停地 工作着来维持其整体的生命并有效地实现其在自然界体系中所应起的作用。工作着来维持其整体的生命并有效地实现其在自然界体系中
6、所应起的作用。甲甲 经过如此巧夺天工建立起来的大厦一旦全部完成经过如此巧夺天工建立起来的大厦一旦全部完成，它就开始倒塌。这种植物逐渐它就开始倒塌。这种植物逐渐 凋谢。凋谢。只剩下一些表面上看去毫无生气的、或多或少的简单物体只剩下一些表面上看去毫无生气的、或多或少的简单物体，恰如它由之生恰如它由之生 长出来的那个豆子一样长出来的那个豆子一样，而且也像豆子那样富有产生相似的循环表现的潜在能力。而且也像豆子那样富有产生相似的循环表现的潜在能力。 不必用有诗意的或科学的想象来寻求与这种向前进展、又好像是回复到起不必用有诗意的或科学的想象来寻求与这种向前进展、又好像是回复到起 点的过程的类比。这就像向上
7、投掷出去的一块石头的上升和下降点的过程的类比。这就像向上投掷出去的一块石头的上升和下降，或者像是一支或者像是一支 沿着轨道飞行的箭的沿着轨道飞行的箭的进程。或者我们也可以说进程。或者我们也可以说，生活起初走的是向上的道路生活起初走的是向上的道路，而而 后走的是向下的道路；后走的是向下的道路；乙乙或者可能更恰当的是或者可能更恰当的是，将胚芽扩展成为成长的植物比作将胚芽扩展成为成长的植物比作 打开一把折扇打开一把折扇，或者比作向前滚滚流动和不断展宽的河流或者比作向前滚滚流动和不断展宽的河流，而由此达到而由此达到“发展发展” 或或“进化进化”的概念。的概念。在这里和在别的地方一样在这里和在别的地方一
8、样，名词只是名词只是“噪声噪声”和和“烟雾烟雾”， 重要的是对名词所表示的事实要有一个明确而恰当的概念。由此说来重要的是对名词所表示的事实要有一个明确而恰当的概念。由此说来，当前的这当前的这 一事实是永远重复的过程。在这一过程中一事实是永远重复的过程。在这一过程中，有生命并在成长中的植物有生命并在成长中的植物，从种子的从种子的 比较简单和潜伏的状态过渡到完全显现为高度分化的类型比较简单和潜伏的状态过渡到完全显现为高度分化的类型，然后又回复到简单和然后又回复到简单和 潜伏状态。潜伏状态。 对这一过程的性质深刻理对这一过程的性质深刻理解的价值在于：它适用于豆解的价值在于：它适用于豆子子，也适用于一
9、般有也适用于一般有 生命的东西。在动物界生命的东西。在动物界，也和在植物界中一样也和在植物界中一样，从非常低级的类型到最高级的类从非常低级的类型到最高级的类 型型，生命过程表现出同样的循环进化。不仅如此生命过程表现出同样的循环进化。不仅如此，我们只要看一看世界的其他方我们只要看一看世界的其他方 面面，循环进化从各个方面都表现出来。诸如表现在水之流入大海复归于水源；天循环进化从各个方面都表现出来。诸如表现在水之流入大海复归于水源；天 体中的月盈月亏、位置的来回转移；人生年岁的无情增加；王朝和国家的相继崛体中的月盈月亏、位置的来回转移；人生年岁的无情增加；王朝和国家的相继崛 起、兴盛和没落起、兴盛
10、和没落这是文明史上最突出的主题。这是文明史上最突出的主题。 正如没有人在涉过急流时能在同一水里落脚两次正如没有人在涉过急流时能在同一水里落脚两次，因此因此，也没有人能确切也没有人能确切 断定这个能感觉到的世界里的任何事物的现状。我们对事物的本质认识得越多断定这个能感觉到的世界里的任何事物的现状。我们对事物的本质认识得越多， 也就越了也就越了解到我们所谓的静止只不过解到我们所谓的静止只不过是没有被觉察到的活动；表是没有被觉察到的活动；表面的平静乃是无面的平静乃是无 声而剧烈的战斗。声而剧烈的战斗。丙丙在每一局部在每一局部，每一时刻每一时刻，宇宙状态只是各种敌对势力的一种宇宙状态只是各种敌对势力的
11、一种 暂时协调的表现暂时协调的表现，是斗争的一幕是斗争的一幕，所有的战士都依次在斗争中阵亡。所有的战士都依次在斗争中阵亡。对世界的每对世界的每 个局部来说是这样个局部来说是这样， 对整体来说也是这样。 自然知识越来越导致这样的结论：对整体来说也是这样。 自然知识越来越导致这样的结论： “天天 上的列星和地上的万物上的列星和地上的万物”都是宇宙物质的部分过渡形式都是宇宙物质的部分过渡形式，在沿着进化道路前进在沿着进化道路前进， 从星云的潜力从星云的潜力，通过太阳、行星、卫星的无限成长通过太阳、行星、卫星的无限成长，通过事物的千变万化通过事物的千变万化，通过通过 生命和思维上的无限的差异生命和思维
12、上的无限的差异，也许也许，还通过我们没有想到还通过我们没有想到，或不能想到的各种存或不能想到的各种存 在形式在形式，而回复到它们由之而回复到它们由之产生的不确定的潜在状态。产生的不确定的潜在状态。这样这样，宇宙的最明显的属宇宙的最明显的属 性性，就是它的不稳定性。它所表现的面貌与其说是永恒的实体就是它的不稳定性。它所表现的面貌与其说是永恒的实体，不如说是变化的不如说是变化的 过程过程，在这过程中除了能量的流动和渗透于宇宙的合理秩序之外在这过程中除了能量的流动和渗透于宇宙的合理秩序之外，没有什么东西没有什么东西 是持续不变的。是持续不变的。 (选自赫胥黎选自赫胥黎 1893 年在英国牛津大学的一
13、次讲演年在英国牛津大学的一次讲演， 题目为译者所加题目为译者所加) 生命的摇篮生命的摇篮 我们人类祖祖辈辈在陆地上生活我们人类祖祖辈辈在陆地上生活，总是把陆地看作自己的故乡。但是不要总是把陆地看作自己的故乡。但是不要 忘记忘记，我们很远的祖先却生活在海洋。我们很远的祖先却生活在海洋。 大约在大约在 32 亿年以前亿年以前，最原始的生命在海洋里诞生。根据化石所见最原始的生命在海洋里诞生。根据化石所见，这些原这些原 始的生命和今天的细菌相似。它们以海洋里自然形成的一些有机物始的生命和今天的细菌相似。它们以海洋里自然形成的一些有机物为生为生，所以是所以是 一些一些“异养生异养生物物”。大约一亿年以后
14、。大约一亿年以后，才出现像蓝藻一样的原始生命。这些原始才出现像蓝藻一样的原始生命。这些原始 的蓝藻含有光合色素的蓝藻含有光合色素，能进行光合作用。也就是说能进行光合作用。也就是说，它们在地球历史上第一次能它们在地球历史上第一次能 以取之不尽、用之不竭的太阳光作为能源以取之不尽、用之不竭的太阳光作为能源，以水、碳酸盐以水、碳酸盐(或二氧化碳或二氧化碳)、硝酸盐、硝酸盐、 磷酸盐等无机物作为原料磷酸盐等无机物作为原料，合成富含能量的有机物合成富含能量的有机物糖、淀粉、蛋白质、脂肪糖、淀粉、蛋白质、脂肪 等。因此等。因此，这是一批自食其力的这是一批自食其力的“自养生物自养生物”。 原始生命的诞生原始
15、生命的诞生，像一声春雷像一声春雷，打破了地球的死寂打破了地球的死寂，开辟了地球历史的新开辟了地球历史的新 纪元。这些原始生命在和大自然的搏斗中生存、发展纪元。这些原始生命在和大自然的搏斗中生存、发展，经过亿万年的进化逐步形经过亿万年的进化逐步形 成了原生动物、海绵动物、环节动物、软成了原生动物、海绵动物、环节动物、软体动物、节肢动物、棘皮动体动物、节肢动物、棘皮动物物，以至出以至出 现了像鱼类这样比较高等的海洋脊椎动物。原始生命向另一个方向发展现了像鱼类这样比较高等的海洋脊椎动物。原始生命向另一个方向发展，又形成又形成 了许多海洋藻类。了许多海洋藻类。 生命在海洋里诞生绝不是偶然的生命在海洋里
16、诞生绝不是偶然的，海洋物理和化学性质海洋物理和化学性质，使它成为孕育原使它成为孕育原 始生命的摇篮。始生命的摇篮。 我们知道我们知道， 水是生物的重要组成部分水是生物的重要组成部分， 许多动物组织的含水量在许多动物组织的含水量在 80%以上以上， 而水母一类海洋动物的含水量高达而水母一类海洋动物的含水量高达 95%。水是新陈代谢的重要媒介。水是新陈代谢的重要媒介，没有水没有水，体体 内的一系列生理和生物化学反应就无法进行内的一系列生理和生物化学反应就无法进行，生命也就停止。因此生命也就停止。因此，在短时期内在短时期内， 动物缺水要比缺食物更加危险。水对于今天的生命是这样重要动物缺水要比缺食物更
17、加危险。水对于今天的生命是这样重要，它对脆弱的原始它对脆弱的原始 生命生命，更是举足轻重了。生更是举足轻重了。生命在海洋里诞生命在海洋里诞生，就不会有就不会有缺水之忧缺水之忧。 水是一种良好的溶剂。海水中含有生命所必需的许多无机盐水是一种良好的溶剂。海水中含有生命所必需的许多无机盐，如氯化钠、如氯化钠、 氯化钾、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐氯化钾、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐，还有溶解氧。原始生命可以毫不费力地从水还有溶解氧。原始生命可以毫不费力地从水 中吸取它所需要的元素。水具有很高的热容量中吸取它所需要的元素。水具有很高的热容量，加之水体浩大加之水体浩大，任凭夏季烈日暴任凭夏季烈日暴 晒晒，冬季寒风扫
18、荡冬季寒风扫荡，海水的温度变化却比较小。因此海水的温度变化却比较小。因此，巨大的海洋就像是天然的巨大的海洋就像是天然的 温箱温箱，是孕育原始生命的温床。是孕育原始生命的温床。 阳光虽然为生命所必需阳光虽然为生命所必需，但是阳光中的紫外线却有扼杀原始生命的危险。但是阳光中的紫外线却有扼杀原始生命的危险。 水能有效地吸收紫外线水能有效地吸收紫外线，因而又为原始生命提供了天然的屏障。因而又为原始生命提供了天然的屏障。 这一切都是原始生命得以产生和发展的必要条件。这一切都是原始生命得以产生和发展的必要条件。 原始海洋的海水是淡的原始海洋的海水是淡的。在历史过程中。在历史过程中，由于雨水冲刷由于雨水冲刷
19、，陆地上的无机盐陆地上的无机盐 被洗入江河被洗入江河，成年累月地倾注入海成年累月地倾注入海，再加上海水不断蒸发再加上海水不断蒸发，使海水的含盐量不断使海水的含盐量不断 增加。在生命起源的那个时期增加。在生命起源的那个时期，海水还可能是比较淡的。到了无脊椎动物大量出海水还可能是比较淡的。到了无脊椎动物大量出 现的那个时期现的那个时期，即距今五六亿年以前即距今五六亿年以前，海水可能是半咸的。今天绝大部分动物的海水可能是半咸的。今天绝大部分动物的 体液体液，包括我们人体的血液在内包括我们人体的血液在内，都是半咸的都是半咸的，这是当时海水状况的重要见证。这是当时海水状况的重要见证。 正像温室里的花朵经
20、不起风吹雨打一样正像温室里的花朵经不起风吹雨打一样，优越的海洋环境也限制了生物向优越的海洋环境也限制了生物向 高级的方向发展。高等动物和高等植物是在陆地上诞生的。爬行类、鸟类、哺乳高级的方向发展。高等动物和高等植物是在陆地上诞生的。爬行类、鸟类、哺乳 类动物是原始的海洋鱼类移居类动物是原始的海洋鱼类移居陆地以后才慢慢进化起来的陆地以后才慢慢进化起来的。而陆地植物则是由海。而陆地植物则是由海 洋藻洋藻类进化而来。这种移居陆地的过程类进化而来。这种移居陆地的过程，很可能是被迫的。由于地壳的变动和气很可能是被迫的。由于地壳的变动和气 候的变迁候的变迁，一部分海洋变成了陆地一部分海洋变成了陆地，迫使一
21、些水生的植物去适应新的环境。空气迫使一些水生的植物去适应新的环境。空气 的比重很小的比重很小，不能像海水那样浮起动植物的身体不能像海水那样浮起动植物的身体，于是陆地植物逐渐分化为根、于是陆地植物逐渐分化为根、 茎、叶。根钻进土壤吸收养料和水分茎、叶。根钻进土壤吸收养料和水分，叶在空中吸收阳光进行光合作用叶在空中吸收阳光进行光合作用，茎起着茎起着 连接和支持植物体的作用。陆地动物逐步进化出四肢连接和支持植物体的作用。陆地动物逐步进化出四肢，以适应在陆地上的奔跑。以适应在陆地上的奔跑。 由于陆地气候干燥由于陆地气候干燥，气温变化较大气温变化较大，于是陆地动物又进化出致密的皮肤和保温的于是陆地动物又
22、进化出致密的皮肤和保温的 毛发。总之毛发。总之，陆地的艰苦环境锻炼了生物陆地的艰苦环境锻炼了生物，使它们的身使它们的身体结构变得更加精细体结构变得更加精细，更更 加加复杂复杂，更加完善。更加完善。 今天的海洋今天的海洋，除了鱼类外除了鱼类外，也有一些高等动物在那里生活着也有一些高等动物在那里生活着，如海龟、海如海龟、海 蛇等爬行类蛇等爬行类，鲸、海豹等哺乳动物。海洋植物除了低等的藻鲸、海豹等哺乳动物。海洋植物除了低等的藻类类，也有少数高等植也有少数高等植 物。这些高等动植物是从陆地返回海洋的。物。这些高等动植物是从陆地返回海洋的。 黑洞的黑洞的“歌声歌声” 高高 军军 黑洞一直被认为是星体命运
23、的终点。当星体耗完最后一丝能量的时候黑洞一直被认为是星体命运的终点。当星体耗完最后一丝能量的时候，要要 么被撕裂么被撕裂，然后被别的星球然后被别的星球“吞食吞食”；要么浓缩成一个可怕的黑点；要么浓缩成一个可怕的黑点， “吞食吞食”经过经过 它的一切物质和能量。它的一切物质和能量。 黑洞是一种体积极小、质量极大的天体黑洞是一种体积极小、质量极大的天体，具有强大的引力。黑洞是看不见具有强大的引力。黑洞是看不见 的的，因为它的引力大得不让光发射出去因为它的引力大得不让光发射出去，还可以让还可以让经过的光消失在它的黑洞里经过的光消失在它的黑洞里。 从前从前，科学家只能通过测量黑点周围的环境来确认黑洞科
24、学家只能通过测量黑点周围的环境来确认黑洞，直接测量黑洞认为是不直接测量黑洞认为是不 可能的。然而可能的。然而，最近科学家却测到了黑洞的声音。黑洞是个天生的低音最近科学家却测到了黑洞的声音。黑洞是个天生的低音“歌手歌手”， 声音低得让人无法用耳朵去欣赏声音低得让人无法用耳朵去欣赏，只能用专用的仪器才能只能用专用的仪器才能“听到听到”。 日前日前，英国剑桥天文学研究所法比安教授的小组英国剑桥天文学研究所法比安教授的小组，利用美国宇航局的利用美国宇航局的“钱钱 德拉德拉”X 射线太空望远镜射线太空望远镜，探测到英仙座星系团中央一个超大质量的黑洞发出的探测到英仙座星系团中央一个超大质量的黑洞发出的 声
25、波。这个星系团距地球约声波。这个星系团距地球约 2.5 亿光年。这个黑洞发出声波的频率亿光年。这个黑洞发出声波的频率，只有人耳能听只有人耳能听 到的最低声音的千万亿分之一到的最低声音的千万亿分之一，是迄今在宇宙中探测到的最低沉的声音。是迄今在宇宙中探测到的最低沉的声音。 法比安表示法比安表示，他们他们对特对特大黑洞能发出声波并不感到意外。虽然黑洞会吞食大黑洞能发出声波并不感到意外。虽然黑洞会吞食 物质和能量物质和能量，但它们也不是一毛不拔但它们也不是一毛不拔，以前也探测到它们发出的低频率电磁波。以前也探测到它们发出的低频率电磁波。 为什么黑洞会发声呢？这是因为黑洞不停地吸收靠近它的物质为什么黑
26、洞会发声呢？这是因为黑洞不停地吸收靠近它的物质，黑洞在吸进物质黑洞在吸进物质 的同时的同时，也会从中心向外产生高速物质流。天文学家们说也会从中心向外产生高速物质流。天文学家们说，正是这些高速物质流正是这些高速物质流 导致黑洞发出声波。导致黑洞发出声波。 这个新发现这个新发现，为破解困扰天文学界多年的一个谜团提供了线索。科学家曾为破解困扰天文学界多年的一个谜团提供了线索。科学家曾 经发现经发现，不少星团周围都包裹着大量的炽热气体。他们猜测不少星团周围都包裹着大量的炽热气体。他们猜测，这些气体应该随着这些气体应该随着 时间的推移时间的推移，渐渐冷却下来；温度下降后的气体渐渐冷却下来；温度下降后的气
27、体，应该在星团中央附近形成低压应该在星团中央附近形成低压， 吸吸引周边的气体进入星团中央引周边的气体进入星团中央区。在这一过程中区。在这一过程中，应该可以形成数十亿个星体。应该可以形成数十亿个星体。 然而然而，事实上并非如此。英仙座星系团中心包含的高温气体事实上并非如此。英仙座星系团中心包含的高温气体，在近百亿年中在近百亿年中，温温 度一直很高而不冷却度一直很高而不冷却，这种现象着实让天文学家们不得其解。法比安解释说这种现象着实让天文学家们不得其解。法比安解释说，星星 系团中的高温气体系团中的高温气体，可能吸收了声波中的能量可能吸收了声波中的能量，从而使高温得以维持。这一过程从而使高温得以维持
28、。这一过程 涉及的能量之大涉及的能量之大，令人震惊令人震惊相当于相当于 1 亿个星体同时爆炸产生的能量。他们说亿个星体同时爆炸产生的能量。他们说， 如果这一推测属实如果这一推测属实，将意味着：英仙座星系团中央的这个黑洞所发出的将意味着：英仙座星系团中央的这个黑洞所发出的“歌声歌声”， 可能在长达可能在长达 2.5 亿年中都没有发生过变化。亿年中都没有发生过变化。 (选自人民教育出版社高中语文读本第一册选自人民教育出版社高中语文读本第一册) 北北斗卫星导航系统斗卫星导航系统 王凌光王凌光 具有定位和授时功能的卫星导航系统与互联网、移动通信已成为具有定位和授时功能的卫星导航系统与互联网、移动通信已
29、成为 21 世纪信世纪信 息技术领域的三大技术之一息技术领域的三大技术之一，是当今社会重要的空间信息基础设施。卫星导航系是当今社会重要的空间信息基础设施。卫星导航系 统由空间段、地面段、用户段三部分组成。其中空间段由分布在不同轨道的统由空间段、地面段、用户段三部分组成。其中空间段由分布在不同轨道的 14 颗颗 卫星组成卫星组成， 即由即由 5 颗地球静止轨道卫星、颗地球静止轨道卫星、 5 颗倾斜地球同步轨道卫星和颗倾斜地球同步轨道卫星和 4 颗中圆地颗中圆地 球轨道卫星组成球轨道卫星组成“北斗北斗”区域性导航卫星星座。 在这个星座中区域性导航卫星星座。 在这个星座中， 5 颗地球静止轨道颗地球
30、静止轨道 卫星卫星5 颗倾斜地球同步轨道卫星是核心颗倾斜地球同步轨道卫星是核心，一旦有卫星失效或者处于在轨维修状一旦有卫星失效或者处于在轨维修状 态态，4 颗中圆轨道卫星可以起到部分替代作用。地面段则由主控站、注入颗中圆轨道卫星可以起到部分替代作用。地面段则由主控站、注入站和监测站和监测 站组成。而用户段站组成。而用户段由北斗用户终端以及与其他由北斗用户终端以及与其他导航系统相互兼容的终端组成。导航系统相互兼容的终端组成。 “北斗北斗”区域卫星导航系统的主要功能是：定位、测速、单双向授时、短区域卫星导航系统的主要功能是：定位、测速、单双向授时、短 报文通信；服务区域为中国及部分亚太地区；定位精
31、度优于报文通信；服务区域为中国及部分亚太地区；定位精度优于 10 米；测速精度优于米；测速精度优于 0.2 米米/秒；授时精度秒；授时精度 50 纳秒；短报文通信纳秒；短报文通信 120 个汉字个汉字/次。次。2012 年年 12 月月 27 日北斗日北斗 卫星导航系统正式向亚太地区提供区域服务。卫星导航系统正式向亚太地区提供区域服务。 卫星导航系统分有源和无源两种卫星导航系统分有源和无源两种， 区别在于前者的用户端需主动发出信号区别在于前者的用户端需主动发出信号， 而后者的用户端只需被动接收信号。而后者的用户端只需被动接收信号。 卫星导航的精度是由卫星的数量决定的卫星导航的精度是由卫星的数量
32、决定的，高精度定位要导航对象同时观测高精度定位要导航对象同时观测 到到 4 颗卫星。 根据卫星导航原理颗卫星。 根据卫星导航原理， 最基本的全球导航网至少需要最基本的全球导航网至少需要 18 颗卫星来维持颗卫星来维持， 再加上必要的候补卫星再加上必要的候补卫星， 同时要有近同时要有近 30 颗卫星在轨颗卫星在轨， 才能可靠地对全球才能可靠地对全球 99%以上以上 的地区提供导航信号。的地区提供导航信号。 卫星的轨道数据是预先设定好的卫星的轨道数据是预先设定好的，但也在缓慢变动但也在缓慢变动，所以所以，任何一个时刻任何一个时刻 卫星的位置也是个变量。卫星本身不具备计算能力卫星的位置也是个变量。卫
33、星本身不具备计算能力，所以分布在全球的测控站必所以分布在全球的测控站必 须随时监测卫星的运行须随时监测卫星的运行，根据各种环境的微小变化来计算轨道根据各种环境的微小变化来计算轨道，再把轨道信息传再把轨道信息传 递给卫星递给卫星，由卫星传送给用户。在计算中由卫星传送给用户。在计算中，地球各部分引力的微小变化、太阳活地球各部分引力的微小变化、太阳活 动对电离层的影响动对电离层的影响，甚至卫星高速运动带来的相对论效应都必须纳入考虑。甚至卫星高速运动带来的相对论效应都必须纳入考虑。如果如果 没有丰富的地球物理数据以及强大的计算、通讯能力没有丰富的地球物理数据以及强大的计算、通讯能力，卫星导航的数据很快
34、就会卫星导航的数据很快就会 被误差淹没。被误差淹没。 由此可见由此可见，建设卫星导航系统不仅需要具备卫星组批生产、发射建设卫星导航系统不仅需要具备卫星组批生产、发射，更需要更需要 具备多方面的技术做后盾具备多方面的技术做后盾，同时还需要足够的资金来保证。因此同时还需要足够的资金来保证。因此，能够建设卫星能够建设卫星 导航系统的国家凤毛麟角。导航系统的国家凤毛麟角。 中国的中国的“北斗北斗”是世界上首个集定位、授时和短报文通信为一体的卫星导是世界上首个集定位、授时和短报文通信为一体的卫星导 航系统。发送短报文是航系统。发送短报文是“北斗北斗”独有的一种重要功能独有的一种重要功能，短短的短短的 1
35、20 个字在很多时个字在很多时 候是候是“救命救命”的法宝。 通过的法宝。 通过 GPS， 用户只能知道用户只能知道“自己在哪自己在哪”， 但是通过但是通过“北斗北斗”， 用户还能让别人知道用户还能让别人知道“自己在哪自己在哪”。把导航与通信紧密。把导航与通信紧密结合起来结合起来，很适用于交通很适用于交通 运输、调度指挥、搜索营救等需要把导航与移动数据通信相结合的用户。运输、调度指挥、搜索营救等需要把导航与移动数据通信相结合的用户。 “北斗北斗”的另一大特点是它与别的卫星导航系统之间具有兼容与互操作性。的另一大特点是它与别的卫星导航系统之间具有兼容与互操作性。 卫星导航系统有其脆弱性卫星导航系
36、统有其脆弱性， 单一的导航系统易被干扰、 遮蔽单一的导航系统易被干扰、 遮蔽， 采用采用 GPS“北斗北斗” 的双卫星导航系统可以提高系统的可用性和导航精度。据介绍的双卫星导航系统可以提高系统的可用性和导航精度。据介绍，GPS 在亚太地区在亚太地区 的覆盖率一般只能达到的覆盖率一般只能达到 60%70%，如果加上如果加上“北斗北斗”后覆盖率可以达到后覆盖率可以达到 80%， 从而能提高卫星导航的可用性从而能提高卫星导航的可用性，并使导航精度提高并使导航精度提高 20%左右左右，比如比如，在在 GPS 导航导航 精度精度 1 米的地方米的地方，同时融合同时融合“北斗北斗”的数据后的数据后，导航精
37、度能达到导航精度能达到 0.8 米。与米。与 GPS 相比相比， “北斗北斗”的首次定位速度和授时精度都表现出更好的优越性。的首次定位速度和授时精度都表现出更好的优越性。“北斗北斗”卫星卫星 导航系统结网完成后导航系统结网完成后， 系统用户定位系统用户定位， 电文通信和位置报告只需要几秒钟电文通信和位置报告只需要几秒钟， 而而 GPS 首次定位却需要首次定位却需要 1 至至 3 分钟。分钟。 到到 2020 年年，在全球性无源卫星导航系统中在全球性无源卫星导航系统中， “北斗北斗”卫星导航系统将与美卫星导航系统将与美 国的国的 GPS、俄罗斯的、俄罗斯的 Glonass、欧洲的、欧洲的 Gal
38、ileo 呈现呈现“四足鼎立四足鼎立”的局面。的局面。 (节选自国际太空节选自国际太空2018 年第年第 1 期期) 人类社会的进步史人类社会的进步史，也是一部科学探索也是一部科学探索的发展史。人类社会的每一次进步的发展史。人类社会的每一次进步， 都离不开新的发明和创造；每一次大的飞跃都离不开新的发明和创造；每一次大的飞跃，都离不开科学的革新。都离不开科学的革新。 人类不断发展进步人类不断发展进步，科学探索永无止境。一个国家要进步科学探索永无止境。一个国家要进步，要发展要发展，就必须就必须 注重科学注重科学，崇尚科学。崇尚科学。 但是但是，科学上没有平坦的大道科学上没有平坦的大道，那里可能荆棘
39、密布那里可能荆棘密布，可能充满坎坷可能充满坎坷，但只要但只要 具有探索的毅力具有探索的毅力，拼搏的勇气拼搏的勇气，不断向科学的顶峰冲刺不断向科学的顶峰冲刺，就一定能够摘取到科学就一定能够摘取到科学 皇冠上那颗最璀璨的珍珠。皇冠上那颗最璀璨的珍珠。 关于科学的名言警句关于科学的名言警句 1科学尊重事实科学尊重事实，服从真理服从真理，而不会屈服于任何压力。而不会屈服于任何压力。 (童第周童第周) 2科学研究的进展及其日益扩充的领域将唤起我们的希望。科学研究的进展及其日益扩充的领域将唤起我们的希望。 (诺贝尔诺贝尔) 3科学需要人的全部生命。科学需要人的全部生命。 (巴甫洛夫巴甫洛夫) 4科学虽没有
40、国界科学虽没有国界，但是学者却有他自己的国家。但是学者却有他自己的国家。 (巴斯德巴斯德) 5科学是老老实实的学问科学是老老实实的学问，不可能靠运气来创造发明不可能靠运气来创造发明，对一个问题的本质不对一个问题的本质不 了解了解，就是碰上机会也是枉然。入宝山而空手回就是碰上机会也是枉然。入宝山而空手回，原因在此。原因在此。 (华罗庚华罗庚) 6.科学始终是不公道的。 如果它不提出十个问题科学始终是不公道的。 如果它不提出十个问题， 也就永远不能解决一个问题。也就永远不能解决一个问题。 (萧伯纳萧伯纳) 7科学家的成果是全人类的财产科学家的成果是全人类的财产，而科学是最无私的领域。而科学是最无私
41、的领域。 (高尔基高尔基) 8科学家不创造任何东西科学家不创造任何东西，而是揭示自然界中而是揭示自然界中现成的隐藏着的真实现成的隐藏着的真实，艺术家艺术家 创造真实的类似物。创造真实的类似物。 (冈察洛夫冈察洛夫) 9科学既是人类智慧的最高成果科学既是人类智慧的最高成果，又是最有希望的物质福利的源泉。又是最有希望的物质福利的源泉。 (贝尔纳贝尔纳) 10科学技术是生产力科学技术是生产力，而且是第一生产力。而且是第一生产力。 (邓小平邓小平) 中国近几年科技的成就中国近几年科技的成就 500 米口径球面射电望远镜米口径球面射电望远镜 FAST 是世界在建的最大射电望远镜是世界在建的最大射电望远镜
42、，借助天然圆形溶岩坑建造。借助天然圆形溶岩坑建造。FAST 的反的反 射镜边框是射镜边框是 1 500 米长的环形钢梁米长的环形钢梁，而钢索则依托钢梁而钢索则依托钢梁，悬垂交错悬垂交错，呈现出球形网呈现出球形网 状结构。状结构。FAST 的反射面总面积约的反射面总面积约 25 万平方米万平方米，用于汇聚无线电波、供馈源接收用于汇聚无线电波、供馈源接收 机接收。机接收。 “天舟一号天舟一号”货运飞船货运飞船 天舟一号货运飞船天舟一号货运飞船是由中国空间技术研究院是由中国空间技术研究院(中国航天科技集团五院中国航天科技集团五院)研制的研制的 一款货运飞船一款货运飞船，也是中国首个货运飞船。天舟一号
43、具有与天宫二号空间实验室交也是中国首个货运飞船。天舟一号具有与天宫二号空间实验室交 会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。 天河二号计算机天河二号计算机 天河二号是由国防科技大学研制的超级计算机系统天河二号是由国防科技大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒以峰值计算速度每秒 5.49 亿亿次、 持续计算速度每秒亿亿次、 持续计算速度每秒 3.39 亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首， 成为全球最快超级计算机。成为全球最快超级计算机。 C919 大飞机大飞机 C9
44、19 客机客机，学名是学名是“中短程双发窄体民用运输机中短程双发窄体民用运输机”(而而 C929 是远程宽体客是远程宽体客 机机)，在中国飞机史上自然是大飞机在中国飞机史上自然是大飞机，但在当代世界客机界但在当代世界客机界属中型属中型(而大型客机是远而大型客机是远 程宽体程宽体)。它是中国首款按照最新国际适航标准。它是中国首款按照最新国际适航标准，与美国、法国等国企业合作研制与美国、法国等国企业合作研制 组装的干线民用飞机组装的干线民用飞机，于于 2008 年开始研制。年开始研制。C 是是 China 的首字母的首字母，也是商飞英文也是商飞英文 缩写缩写 COMAC 的首字母的首字母， “，
45、“99”寓意天长地久寓意天长地久(波音用波音用“77” ，” ，中国高铁开通日中国高铁开通日 子则一般选择子则一般选择 16 号或号或 26 号号)， “1”是代型是代型，标准载客量为标准载客量为 180 座。座。C919 客机是建客机是建 设创新型国家的标志性工程设创新型国家的标志性工程，机体具有完全自主知识产权机体具有完全自主知识产权，当然大量部件是利用当然大量部件是利用 全球生产分工合作全球生产分工合作(减少成本减少成本)。基本型混合级布局。基本型混合级布局 155 座座，全经济舱布局全经济舱布局 169 座、座、 高密度布局高密度布局 175 座座，标准航程标准航程 4 075 公里公
46、里，最大航程最大航程 5 555 公里。公里。 量子卫星量子卫星 量子卫星就是以量子信号作为卫星与地面之间数据传输媒介的卫星。其过程量子卫星就是以量子信号作为卫星与地面之间数据传输媒介的卫星。其过程 是量子信号从地面上发射并穿透大气层是量子信号从地面上发射并穿透大气层，卫星接收到量子信号并按需要将其转发卫星接收到量子信号并按需要将其转发 到另一特定卫星到另一特定卫星，量子信号从该特定卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的量子信号从该特定卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的 指定接收地点。指定接收地点。 中国北斗拥抱全球中国北斗拥抱全球 2020 年年 6 月月 23 日日， 我国在西昌卫星发
47、射中心用长征三号乙运载火箭我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭， 成功发成功发 射北斗系统第五十五颗导航卫星射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。至此暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。至此，北北 斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。 此次发射的卫星属地球静此次发射的卫星属地球静止轨道卫星止轨道卫星，经过一系列在轨测试入网后经过一系列在轨测试入网后，我国将我国将 进行北斗全系统联调联试进行北斗全系统联调联试，在确保系统运行稳定可靠、性能指标优异基础上在确保系统运行稳定可靠、性能指标优异基础上，
48、择择 机面向用户提供全天时、全天候、高精度全球定位导航授时服务机面向用户提供全天时、全天候、高精度全球定位导航授时服务，以及星基增强、以及星基增强、 短报文通信、精密单点定位等特色服务。短报文通信、精密单点定位等特色服务。 【问题探究】【问题探究】 1 关于进化论的讲演中作者为什么要在文章的开头引用关于进化论的讲演中作者为什么要在文章的开头引用“杰克和豆秆杰克和豆秆” 的故事？的故事？ _ _ 答案答案 因为因为“豆秆豆秆”的成长过程及其特点性质与人的进化过程、 人类的文明的成长过程及其特点性质与人的进化过程、 人类的文明 史发展过程十分相似史发展过程十分相似，都表现同样的循环进化的特点；而且都表现同样
