中德研究人员破解北京雾霾形成之谜

    ①中德两国研究人员21日说，他们破解了北京及华北地区雾霾最主要组分硫酸盐的形成之谜，发现在大气细颗粒物吸附的水分中二氧化氮与二氧化硫的化学反应是当前雾霾期间硫酸盐的主要生成路径。这一发现凸显在继续实施减排措施的同时优先加大氮氧化物减排力度对缓解空气污染问题的重要性。

    ②近年来，北京及华北地区雾霾频发。已有研究表明，硫酸盐是重污染形成的主要驱动因素。在绝对贡献上、重污染期间硫酸盐在大气细颗粒物PM2.5中的质量占比可达20%，是占比最高的单体；在相对趋势上，随着PM2.5污染程度上升，硫酸盐是PM2.5中相对比重上升最快的成分。因此，硫酸盐的来源研究是解释雾霾形成的关键科学问题。

    ③清华大学贺克斌院士和德国马克斯·普朗克化学研究所的程雅芳教授等人当天在新一期美国《科学进展》杂志上报告说，他们运用外场观测、模型模拟及理论计算等手段发现，在北京及华北地区雾霾期间，硫酸盐主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空气中的“颗粒物结合水”，在中国北方地区特有的偏中性环境下迅速反应生成。颗粒物结合水是指PM2.5在相对湿度较高的环境下潮解所吸附的水分。

    ④该结论与通常认为的硫酸盐形成机制有较大不同。现有基于欧美等地区的经典大气化学理论认为：硫酸盐主要是在云水环境中形成，由于云中的液态水含量远高于颗粒物结合水，通常高出1000到10万倍，所以与云水中的硫酸盐生成反应相比，颗粒物结合水中的反应可以忽略；理论计算还显示，在云水反应路径中，二氧化氮氧化二氧化硫生成硫酸盐这一路径的贡献也可忽略不计。

⑤而在北京及华北地区雾霾期间，一方面，由于颗粒物浓度大幅上升及静稳气象条件下相对湿度较高等原因，颗粒物结合水含量远高于经典情景，颗粒物结合水中的反应总量大大提升；另一方面，重度雾霾期间二氧化氮浓度为经典云水情景下的50倍以上，这直接改变了二氧化氮氧化路径的相对重要性。此外，北京及华北地区大量存在的氨、矿物粉尘等碱性物质使得当地颗粒物结合水的pH值远高于美国等地，呈现出特有的偏中性环境，而二氧化氮氧化机制的反应速率会随pH值上升而大幅提高。

    ⑥研究人员据此在论文中指出，优先降低氮氧化物的排放可能有助大幅降低中国雾霾中的硫酸盐污染水平。

    ⑦“该研究表明我国复合型污染的特殊性，”贺克斌院士对新华社记者说，“高二氧化硫主要来自燃煤电厂，高二氧化氮主要来自电厂和机动车等，而起到中和作用的碱性物质氨、矿物粉尘等则来自农业、工业污染、扬尘等其他来源。这些不同的污染源在我国同时以高强度排放，导致硫酸盐以特有的化学生成路径迅速生成，这也是重度雾霾期间颗粒物浓度迅速增长的主要原因之一。”

理解发明就是理解未来

    教育神圣的使命在于传承文明，教育是人类最伟大的创造。由于教育，人类个体可以分享漫长岁月里人类整体获得的经验与知识。然而我们经常忽视一个显而易见的事实：学校总是以过去的知识告诉人们如何应对未来的挑战，这种知识与未来的现实之间存在着时间上的差距。前人探索与创造的成果构成了教材的主要内容，这些成果受到当时环境条件和人类活动水平的制约，当它们成书的时候，世界已经发生了变化，最新的成就无法纳入其中。当学生在校园里学习它们的时候，世界又发生了变化，人们永远无法得到完全满足未来需求的知识。如果没有创造，知识只能帮助人们重复过去的道理，描述过去发生的事情。创造力才能使知识活化，为知识赋予灵魂，它是人类过去的经验与未来命运之间的桥梁。

    新知识不是演绎出来的，它是创造的产物。实际问题从来不会重复，人类经常面临从未出现过的难题，唯有创造性地运用知识才能解决它们。教育的本质，是一种以知识为载体塑造人格、培育创造才能的历程。创造是一种智慧，又是一种气质，它令世界充满生机，飘荡着诗意。

    创造是人类的一种特殊本能。以创造性的方式关注和参与世界事务，是人类内心深层的欲望和动力。发明家是生活在现实世界的理想主义者，他们常常有一种难以抑制的内心冲动，这种冲动激励他们去实现自己的目标，许多因素使他们一往无前，义无反顾。然而，发明家头脑中的观念不容易被社会接受，发明家不容易得到社会的支持，几乎所有的发明家都在逆境中奋斗，因为同时存在着许多不利于发明的因素：

    模仿容易，发明困难。因循人类活动的最小阻力原则，许多人乐意选择模仿；

    发明是一粒有可能带来丰收希望的种子，从播种到丰收需要经历漫长的过程。社会关注丰收，漠视过程。发明家的智慧、精力以及他能够驱遣的财富，常常不足以支持他走完漫长的全程，性急的企业家不愿意在发明家最需要帮助的时候投入。发明家常常难以度过最困难的时期，使许多优秀发明半途而废。发明家常常思考人类未来的事，市场只关注眼前的事。发明家经常在为明天做晚餐，今天没人享用。晚餐还没有做好，饭铺就已经关张。几乎所有的先进的技术，在第一次出现的时候都不怎么好用，因为还未及完善工艺和配套技术。由于企业家缺乏远见，消费者缺乏宽容，使许多重大的发明经常被拒之门外。发明是涉及科学、社会与人文的全方位活动，需要多种智慧和资源参与，许多发明家不是社会活动家，应对科学之外的问题常常感到力不从心。

    教育过分关注继承，不重视培育驾驭知识的能力。

    新技术发明的出现仰仗科学、依赖教育，然而更需要文化，需要鼓励探索、呵护发明的创新文化。如果把新技术发明比作美丽的红苹果，科学是长出红苹果的树，教育是培育这棵树的土壤和肥料，文化则是看不见的地下水、合适的温度和阳光。

（选自《大众科技报》有改动）

材料一：

因为宇宙辽阔无垠，所以那些我们所熟悉的适用于地球的量度单位——米、英里等等已经没有意义。我们用光速来量度距离。一束光每秒钟传播18.6万英里，约30万公里，也就是7倍于地球的周长。一束光从太阳传播到地球用8分钟的时间，因此我们可以说，太阳离我们8光分。一束光在一年之内约穿过10万亿公里的空间，这个单位称为1光年。

    地球是宇宙中的一个地方，但决不是唯一的地方，也不是一个典型的地方。任何行星、恒星或星系都不可能是典型的，因为宇宙中的大部分是空的。唯一典型的地方在广袤、寒冷的宇宙真空之中，在星际空间永恒的黑夜里。相比之下，行星，恒星和星系就显得特别稀罕而珍贵。假如我们被随意搁置在宇宙之中，我们附着或旁落在一个行星上的机会只有1/l033。在日常生活当中，这样的机会是“令人羡慕的”。可见天体是多么宝贵。

（摘编自卡尔·萨根《宇宙的边疆》）

材料二：

    现代大爆炸理论目前是解释宇宙起源的主流理论，它预测我们身处的这个宇宙来自于暴胀，即在宇宙大爆炸发生后的极短时间内，宇宙以指数形式膨胀。宇宙学家普遍认为，一旦开始，在宇宙中的某些区域内，它就永远不会停止。在这些区域内，量子效应会使暴胀永远进行下去。所以从整个宇宙来看，暴胀的过程是没有终点的。在这个被称作“永恒暴胀”的理论中，我们的可观测宇宙只是一个宜居的“口袋宇宙”，是一个暴胀已经停止而恒星和星系得以形成、生命得以出现的局部区域而已。

    2017年接受采访时，霍金表示：“永恒暴胀理论通常预测我们的宇宙像是一个无限的分形，其中布满被暴胀海洋分隔开的不同的口袋宇宙。一个口袋宇宙中的物理和化学定律可能和另一个口袋宇宙中的定律完全不同，这样就共同组成了一个多重宇宙。”在采访中，霍金表示他不是多重宇宙理论的支持者，“因为如果多重宇宙中不同的宇宙太大甚至是无限大的话，这个理论不可能被检验。”

（摘编自鞠强《最后的论文：霍金没有留下确定的答案》）

材料三：

    预言宇宙的未来当然是非常困难的。我曾经起过一个念头，要写一本题为“昨天之明天：未来历史”的书。它会是一部对未来预言的历史，几乎所有这些预言都是大错特错的；但是尽管有这些失败，科学家仍然认为他们能预言未来。

    科学家相信宇宙受定义很好的定律制约，这些定律在原则上允许人们预言未来。但是定律给出的运动通常是混沌的，这意味着初始状态的微小变化会导致后续行为的快速增大的改变。这样，人们在实际上经常只能对未来相当短的时间作准确的预言。然而，宇宙大尺度的行为似乎是简单的，而不是混沌的。所以，人们可以预言，宇宙将永远膨胀下去呢，还是最终将会坍缩。这要按照宇宙的现有密度而定。事实上，现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。如果暴胀理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。

（摘编自史蒂芬·霍金《宇宙的未来》）

材料一：

    可移动文化遗产的保护是指运用各种方法延长可移动文化遗产寿命的专业性活动。保护技术推进的核心是找到与遗产变化状况相适应的保护方法，以便及时对藏品进行预警、干预，使藏品保持健康的状态。在此过程中，预防、治理、修复三个方面的技术运用起着至关重要的作用。预防是所有的减缓文化遗产恶化和损毁的行为的总称，它涉及光照度、环境条件、安全、防火和突发事件的准备等方面。治理是通过外界的干预直接作用于可移动文化遗产的保护行为，是为了消除正在损毁遗产的外界因素，从而使遗产恢复到健康的状态。根据可移动文化遗产遭受“病痛”情形的差异，治理技术可以分为杀虫、去酸、脱水和清洁等类型，修复是对已经发生变形或变性的遗产进行处理，使之恢复到原有的形态或性质。修复的内容大致分为两个方面：一是清除文物和标本上的一切附着物；二是修补文物和标本的残缺部分。

（摘编自周耀林《可移动文化遗产保护策略研究》）

材料二：

以温度25℃、相对湿度50%为标准寿命（设其指数为1.00），计算在温度15℃、35℃和湿度10%、30%、70%条件下，纸张的寿命和标准寿命的倍数关系，结果见下表：

（摘编自李景仁等《图书档案保护技术手册》）

材料三：

    毛里求斯是非洲一个岛国，位于赤道南部的西印度洋上，气候湿热多雨。毛里求斯拟修复的档案文件，形成于18世纪，文件纸张为破布浆机制纸，字迹材料为酸性烟黑墨水，双面手写，以手感鉴别，柔韧性极差，几乎一触即碎。通过测试数据可知，文件纸张严重酸化。应毛里求斯大使馆的要求和委托，国家图书馆图书保护组和图书修整组的技术人员，对部分档案文件进行了实验性去酸和修复。方案如下：

    ①去酸方案

    酸是纸张纤维发生化学降解的催化剂，能加快纸张纤维的水解反应，使纸张脆化变黄、机械强度下降，直至脆裂粉碎，不能使用。为避免酸性对文献纸张的损害，人们研究了各种去除纸张酸性的方法。根据毛里求斯档案文件的损坏程度和特点，技术人员认为采用氢氧化钙溶液去酸法比较好，以氢氧化钙溶液去酸，可根据纸张酸化的程度调节去酸溶液的浓度和去酸时间，去酸彻底，可操作性强，在操作处理过程中也不会使文件出现新的损坏。

    ②修复方案

    纸浆补书机与边缘、局部裱相结合的修复法。用纸浆补书机修补书页，既不遮挡字迹又能增强纸张强度。但纸浆补书机法也有其不足，如对书页的边缘残缺处和书口的断裂处补后的强度不够，主要原因是书口的断裂处及书页上的裂口缝隙过小，使得纸浆难以通过，边缘残缺处的纸浆与书页的连接方式属单侧直线连接，不够牢固。为了弥补这一缺陷，纸浆补书机与边缘、局部裱相结合显然是必要的。

    档案文件修复后，纸张的强度和柔韧性有了很大程度的提高，原来一触即碎的文件纸张，现在不但可以正常翻阅，甚至可以拿起抖动。对于文件修复前后的变化，毛里求斯大使馆人员表示惊讶，称之为“魔术般的变化”。

（摘编自周崇润等《关于毛里求斯档案文件的去酸与修复》）

南州六月荔枝丹（节选）

贾祖璋

    ①幼年时只知道荔枝干的壳和肉都是棕褐色的。上了小学，老师讲授白居易的《荔枝图序》，读到“壳如红缯，膜如紫绡，ráng肉莹白如冰雪，浆液甘酸如lǐ酪”，实在无法理解，荔枝哪里会是红色的！荔枝肉像冰雪那样洁白，不是更可怪吗？向老师提出疑问，老师也没有见过鲜荔枝，无法说明白，只好不了了之。假如是现在，老师纵然没有见过鲜荔枝，也可以找出科学的资料，给有点钻牛角尖的小学生解释明白吧。

    ②白居易用比喻的笔法来描写荔枝的形态，的确也有不足之处。缯是丝织物，丝织物滑润，荔枝壳却是粗糙的。用果树学的术语来说，荔枝壳表面有细小的块状裂片，好像龟甲，特称龟裂片。裂片中央有突起部分，有的尖锐如刺，这叫做片峰。裂片大小疏密，片峰尖平，都因品种的不同而各异。

    ③成熟的荔枝，大多数是深红色或紫色。生在树头，从远处当然看不清它壳面的构造，只有红色映入眼帘，因而把它比做“绛囊”、“红星”、“珊瑚珠”，都很逼真。至于整株树以至成片的树林，那就成为“飞焰欲横天”“红云儿万重”的绚丽景色了。荔枝的成熟期，广东是四月下旬到七月，福建是六月下旬到八月，都以七月为盛期，“南州六月荔枝丹”指的是阴历六月，阳历七月。荔枝也有淡红色的，如广东产的“三月红”和“挂绿”等。又有黄荔，淡黄色而略带淡红。

    ④荔枝呈心脏形、卵圆形或圆形，通常蒂部大，顶端稍小。蒂部周围微微突起，称为果肩；有的一边高，一边低。顶端叫果顶，浑圆或尖圆。两侧从果顶到蒂部有一条沟，叫做缝合线，显隐随品种而不同。旧记载中还有一些稀奇的品种，如细长如指形的“龙牙”、圆小如珠的“珍珠”，因为缺少经济价值，现在已经绝种了。

    ⑤荔枝大小，通常是直径三四厘米，重十多克到二十多克。60年代，广东调查得知，有鹅蛋荔和丁香大荔，重达四五十克。还有四川合江产的“楠木叶”，《四川果树良种图谱》说它重19克左右，《中国果树栽培学》则说大的重60克。

    ⑥所谓“膜如紫绡”，是指壳内紧贴壳的内壁的白色薄膜。说它“如紫绡”，是把壳内壁的花纹误作膜的花纹了。明代徐楰有一首《咏荔枝膜》诗，描写吃荔枝时把壳和膜扔在地上，好似“盈盈荷瓣风前落，片片桃花雨后娇”，是夸张的说法。

    ⑦荔枝的肉大多数白色半透明，说它“莹白如冰雪”，完全正确。有的则微带黄色。从植物学的观点看，它不是果肉，而是种子外面的一层膜发育而成的，应称做假种皮。真正的果肉倒是前面说的连同果壳扔掉的那一层膜。荔枝肉的细胞壁特别薄，所以入口一般都不留渣滓。味甜微酸，适宜于生食。有的纯甜。早熟品种则酸味较强。荔枝晒干或烘干，肉就变成红褐色，完全失去洁白的面貌。

    ⑧荔枝不耐贮藏，正如白居易说的“一日而色变，二日而香变，三日而味变，四五日外，色香味尽去矣。”现经研究证实，温度保持在1℃到5℃，可贮藏一个月左右。还应进一步设法延长贮藏期，以利于长途运输。因为荔枝不耐贮藏，古代宫廷想吃荔枝，就要派人兼程飞骑从南方远送长安或洛阳，给人民造成许多痛苦。唐明皇为了宠幸杨贵妃，就干过这样的事。唐代杜牧诗云：“长安回望绣成堆，山顶千门次第开。一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来。”就是对这件事的嘲讽。

    ⑨荔枝的核就是种子，长圆形，表面光滑，棕褐色，少数品种为绿色。优良的荔枝，种子发育不全，形状很小，有似丁香，也叫做焦核。现在海南岛有无核荔枝，核就更加退化了。

①从某种意义上来说，为了成长，我们“献祭”了童年的自己。

②我们常常把婴儿的记忆比喻成一张白纸，其实比喻成自适应的硬盘更加恰当。就像电脑硬盘在厂里造出来，通电后就开始损耗一样，你的大脑还在妈妈肚子里的时候，也已经开始损耗了。对于以神经元个数论英雄的人来说，14周左右的你已经达到了人生巅峰——神经元个数达到了此生的极限。从此以后，神经元个数开始做减法，然后持续一生。成年后，你的神经元总个数，仅仅只有胎儿时期的一半。

③那么，人的记忆是通过什么储存的呢？并不是神经元胞体，而是神经元与神经元之间的突触连接。但胎儿（婴儿）大脑只有一个原始的智能学习系统，无法处理任何事情，不像电脑可以装载高级软件和资料，直接进行复杂工作。

④人类刚出厂的时候，除了能够一味的储存大量信息外，对外界信息的处理能力十分的低下。现在的AI就是模仿人类大脑的学习网络，一开始就是大量的信息摄入，然后不断学习，不断优化。一开始的人工智能总是给人留下又傻又蠢的印象，但随着几代升级后，很多细节就变得越来越智能。

⑤人一出生的时候，学习才刚刚开始。一方面你大脑处理能力低下，眼前任何事物，都足以让你的感官超载。而另一方面，你的大脑每时每刻，都在不断记录这些新奇的信息，建立你自己的专属神经网络。

⑥但作为新生儿的你，记忆是碎片式的，还没有连续记忆。一开始主要都是5～15秒钟的短时记忆，超过2分钟以上的记忆还很少很少。

⑦那如此短的记忆是如何延长的呢？这是因为人类的突触连接具有可塑性，当建立突触连接之后，如果你再接收到相同的信号刺激，突触连接就会加强。反之则减弱。随着相关神经网络的加强，自然也就有了形成长期记忆的基础。2个月大的婴儿，一般能有一两天的记忆。1岁的时候，大脑中的突触连接已经复杂了很多。突触连接的增加，也令脑子迅速膨大。刚出生的时候，你的脑容量只有350g，1岁便达到950g，3岁便有了1260g，达到成年人的90%。

⑧既然大脑发育得如此之快，记忆又是如何消失的呢？人类的神经元或者突触连接，并不像电脑的储存单元一样被晶体管数目和布局限定死的。储存空间是随着神经元个数以及突触连接情况而自适应的。虽然在14周的时候，我们会诞生数量最多的神经元，但神经元质量参差不齐。2岁的幼儿拥有成年人2倍的突触连接。每个神经元平均有7000个突触连接到其他神经元。人脑的空间就只有1400ml左右，让10个低质量的神经元建立1万个神经连接，可能还不如一个神经元建立5000个神经连接更加的节能高效。两三岁之前，记忆信息来者不拒，会形成十分纷乱的神经网络。随着年龄的增长，来自基因里的庞大力量，驱动着大脑发生前所未有的变化——一场盛况空前的突触修剪开始了。

⑨对于长期不用的记忆，神经连接会减弱，大脑判定相关信息没用了，就会直接删掉。最终，你的大脑留下主要的神经网络，开始删除绝大多数的杂乱链接。这个过程很像“磁盘整理+垃圾清理+智能迭代升级”。

⑩随着你大脑变得越来越高效节能，你的人格越来越稳定，但同时你的童年记忆也正在消失。两三岁以前的记忆流失速度，比大多数成年人想象中的快得多。有研究统计，5岁的时候，你往往还能记住3岁前80%的重要事件。到了7岁时，便只剩下了40%。到了8～9岁的时候，就已经只能回忆到3岁左右，成年人通常只能回忆到4～5岁，年老之后，甚至只能回忆到6～7岁。总的来说，正常人的最早的记忆能追溯到3～4岁，只有极少数人能追溯到1岁。

⑪以付出童年记忆为代价，进入青春期之前，我们的注意力变得前所未有的集中起来，从而有了学习更多人类知识和社会经验的基础。记忆，是每个人自我意识的组成部分之一。所以才说，在某种意义上，为了成长，我们“献祭”了童年的自己。

（摘编自瞻云《大脑为啥要删除3岁前的记忆？为了成长，我们“献祭”了自己的童年》）