手机确定你的位置
①当今时代，手机已经越来越普及，移动通信技术的发展使人和人之间的沟通更加方便，给人们的生活带来了很多的便利。随着手机技术的成熟和发展，同时也带动了各种新兴无线业务的出现，如彩铃、彩信和手机上网等等。我们在这里要介绍的是手机的无线定位技术。
②无线定位技术的应用非常广泛。在军事上，这项技术可以用以锁定敌对目标的位置。例如，在第一次车臣战争期间，俄罗斯军队用导弹击毙正在用手机通话的杜达耶夫，就使用了这项技术。在公共安全方面，警方在处理绑架案件的时候，可以通过这项技术确定使用手机的绑匪的位置。在日常生活中，这项技术可以派上大用场，例如，给迷路的人指引方向，救助突发疾患的病人等等。那么，怎么用手机来定位呢?
③无线定位可分为卫星无线定位和地面无线定位。在卫星定位技术中，最有名的就是全球定位系统(GPS)，这是一种利用卫星系统实现移动目标三维定位的技术。而地面无线定位则通过测量无线电波的传播时间、信号场强、相位、入射角度等参数实现移动目标的定位。手机定位技术属于地面无线定位系统。
④手机定位有各种不同的形式，各种不同的定位业务对定位精度的要求也不相同。我们都知道，手机处在外地漫游状态时，其通话费的计算就另有标准，那么这种定位所需的技术就比较简单。移动通信网有很多基站，每个基站覆盖一定的区域，在这个区域内的手机与基站发生通信联系．从而确定其大致位置。
⑤在手机的无线定位系统中，为了避免对移动终端增加额外开销，多采用的是基于网络的定位方案，由多个基站同时接收和检测手机发出的信号，根据测量到的参数由计算机对其进行定位估计。为了获得这些参数，就需要在基站中安装监测设备，再把这些数据通过计算机处理，从而估计出手机的大致位置。手机信号的参数有传播时间、信号场强、入射角度等。
⑥从手机发出的信号到达基站，需要一定的时间，根据电磁波的传播速度可以算出手机与基站之间的距离。那么，如果通过多个基站进行这种测量，就可以计算出手机的位置。这种技术对时间同步的要求很高，后来，人们研究出一种方法，可以通过计算时间差来确定手机位置。
⑦手机距离基站越远，所接收的信号强度越低。这样，通过测量接收信号的场强数据，以及一些相关的参数，就可以估算出手机与基站之问的距离。同时，由三个以上的测量值就可以估算手机的位置。这就是根据信号场强弱来定位的原理。由于在城市的复杂环境中，无线电波的传播非常复杂，所以．这种技术在定位精度上有局限性。
⑧手机发出的信号是一系列电磁波，电磁波到达基站有一定的入射角度，测量入射角度．就会得到一条从发射机到接收机的方向线，手机的位置就可以由这条方向线得到。当然了。至少要测量两个基站得到两条方向线才行。为了测量电磁波的入射角度，接收机的天线需要改进，必须配备方向性强的天线阵列。
⑨以上介绍的是最基本的手机定位技术。如果定位精度要求比较高的话，就需要多种定位技术混合使用，这就是混合定位技术。在混合定位技术中，手机也可以使用全球定位系统(GPS)为人们服务。特别是在城市里，可以利用基站密集的优势，利用卫星技术和基站信号混合的方式定住，实现在高楼层中的精确定位。⑩虽然目前的手机定位技术还存在着很多问题，但是，随着技术的发展，手机定位技术一定会更好地造福于人们。

       ①好莱坞动画大片《机器人总动员》中，描述了公元2700年时人们的生活：那时的人类文明高度发达，但由于过度依赖智能设备，人们都变成四体不勤的大胖子，每时每刻面对的只有一个支在他们眼前的电脑屏幕。除了和屏幕对话，他们不懂得如何与其他人交流，甚至离开屏幕就几乎无法生存……他们就是传说中的“低头族”。

       ②事实上，世界各地智能手机普及之处，地铁里、公交车上、工作会议上、课堂上、餐桌上、排队时，甚至驾车时，总有很多人低着头，手里拿着手机或是平板电脑，手指在触摸屏上来回滑动，所有的注意力都集中在手中发亮的方寸屏幕上，对身边的世界漠不关心。

③首都师范大学心理咨询中心的一项调查显示：77％的人每天开机12小时以上，33.55％的人24小时开机，65％的人表示“如果手机不在身边会有些焦虑”，超过九成的人离不开手机。智能手机带来的负面作用，现在已经开始显现了。

       ④发表在《验光和视觉科学》期刊上的一项研究指出，人们通过手机阅读文本信息或上网时，眼晴会比手里拿着一本书或一张报纸离得更近，这意味着，眼睛聚焦手机图文更费劲，更容易导致头痛和双眼疲劳等问题。

       ⑤长时间使用智能手机，会导致眼部结膜血管充血，甚至出现刺痛、流泪、畏光等症状。而长期低头看手机还会引起颈椎问题，半个小时到一个小时的低头就可引起颈部的疲劳，时间长久会引起椎间盘退型性病变、骨质增生，进而压迫血管和神经。此外，长期玩手机还会引起失眠、听力下降、手指肌腱炎等健康问题。

       ⑥因专注于手机而引发的各类事故早已不是新闻。研究表明，走路玩手机导致人们左右看的几率减少了 20％，遭遇交通事故的几率增加了 43％。美国俄亥俄州立大学的一项统计显示，因专注于手机而导致的伤害事件近年来明显上升。2007 年有 600 名行人因看手机而受伤，2010 年这个数字增加到 1500 人，研究学者警告说：如果这一趋势继续发展的话，类似的伤害事件将在未来 5 年增长一倍。

       ⑦埋头于网络世界，带来的不仅是对身体的伤害，还有对人们精神世界的影响。____年____月，青岛市民张先生与弟弟妹妹相约去爷爷家吃晚饭。饭桌上，老人多次想和孙子孙女说说话，但面前的孩子一个个拿着手机玩，老人受到冷落后，一怒之下摔了盘子离席。

       ⑧有媒体评论称：老人摔盘离席是现代社会生活的一个典型切片，手机引发的各种情感危机，在社会的各个角落里不断重复上演。沉醉于手机的虚拟空间，消解了社会伦理，致使人与人之间的关系变得冷漠、隔阂。“世界上最远的距离不是天涯海角，而是我站在你面前，你却在玩手机。”网上广为流传的这句话，反映了人们对人际交往中手机角色的复杂心态。

数字时代，我们的大脑被改变了

       ①我们知道，人类的大脑是可塑的，当人类生活方式改变时，大脑也可能发生变化。从远古人类首次发现如何使用工具开始，人类的大脑就受到迅速而明显的影响。数字时代，我们的生活方式发生了巨大的变化。当我们每天离不开网络、离不开手机时，我们的大脑是否也被改变了？

       ②科学家认为，对网络科技的深度依赖，改变了人类的思维方式。这在阅读时表现得最为明显。对书籍的深阅读与在网页上那种为了获取信息而进行的浅阅读是不一样的。美国技术专家尼古拉斯·卡尔在《网络也有黑暗一面》一书中写道：“过去几年中，我一直有一种不舒服的感觉，觉得某些人或某些东西正在改变我的大脑，我目前的思考方式与过去相比已经截然不同，当我阅读时，能最为强烈地感觉到这一点。持久地阅读一本书或一篇长文，曾经易如反掌，我曾耗费数个小时徜徉在长长的文字里，我的大脑能够抓住叙述的演进或论点的转折，从而进行思考。但如今不再如此，往往阅读两三页后我的注意力就开始漂移了，我感觉我一直在试图将自己任性的大脑拽回到书本。”

       ③对书籍的深阅读需要耐心，而数字阅读堪称“耐心杀手”。以微博为例，浏览一个微博页面只要几分钟，眼睛在每条微博上停留的时间只有几秒。不断地扫视、浏览、搜寻感兴趣的关键词、点击阅读——这个过程因为信息的丰富、多样而足够刺激，但显然不足以锻炼耐心。一本优秀的图书通常是有内在的逻辑框架的，只有进入这一逻辑框架，才能说是阅读。而网络内容特别是微博这样的社交媒体每一条都互不关联，跳跃性的阅读当然谈不上逻辑了。互联网在给人们提供信息盛宴的同时，也使我们的思维“碎片化”。

      ④数字时代，人类的大脑结构也被改变了。由于互联网和智能手机已经渗入到日常生活中，人们对触摸屏情有独钟。一些人因为在智能手机上面频繁敲敲打打而被戏称为“拇指族”。但是，就是这样一种看似简单的重复运动却在不断塑造着人们的大脑。在一项实验中，瑞士苏黎世大学神经科学家邀请37位手机重度用户参与实验，其中26人用智能触屏手机，11人用普通按键手机。他们将电极连接在这些参与者头部，测试他们的拇指、食指和中指在使用手机时，大脑皮层的反应。科学家记录下这些参与者10天的活动。结果显示，大脑皮层中拇指控制相关区域活跃度更高的是用触屏手机的人，而使用按键手机的则没有明显变化。使用触屏手机的次数越多，大脑皮层相应区域更加活跃。在数字时代长大的“数字原住民”，因长时间用拇指上网和操控智能手机，从而改变了大脑形成神经通路的方式。

       ⑤数字时代，人们更加善于利用社交网络与人交往，但在现实生活中与人交往的能力却越来越弱。多动症、自闭症、抑郁症、躁动症和多任务癖好等现代疾病，与过度上网和玩视频游戏等有着密切的关系。

月球，为啥有个“背面”？

    ①12月8日2时23分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅，她肩负着沉甸甸的使命：首次实现人类探测器月球背面软着陆。请注意这里的关键词—月球背面。

    ②曾经无数次举头望明月的你，是否留意过，我们始终只能看到月亮有玉兔和月桂树的那一面？没错，千百年来月球始终只有一面对着地球，另一面始终背对地球。

    ③那么，是谁把月球变成了双面伊人呢？

    ④用一句话解释就是：月球绕地球公转一圈和月球自转一圈的时间，都是28天左右。想象一下，绕大树画个大圆圈，在大圆圈上均匀标出360个刻度。始终面对这棵大树走圈，用360步走完。在大圈圈上每走1步，身体就倾斜1度。走完时身体也完成360度旋转，回到原位。也就是说，当你用同样的时间完成自转和公转时，你始终会一面对着大树。月球也是如此，这在天文学中叫同步自转。

    ⑤然而，这只是表面原因。

    ⑥月球形成早期，自转速度比现在快多了，只有几个小时，而不是现在的28天左右。对地球而言，月球也曾是“多面伊人”。只是数亿年来，月球自转速度不断变慢，慢到自转和公转周期几乎一样，才导致它始终一面对着地球。所以，到底是谁给月球自转踩了刹车？

    ⑦要解释月球自转变慢，潮汐力是最容易被想到的。

    ⑧住在海边的人，会发现海水一天有两次涨和落。这是因为地球正对月亮的那面，受到的月球引力更强；背对月亮的那面较弱，引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时，无论哪个点的离心力都一样。离心力的方向与月球引力方向相反。如此一来，地球背对月球的那面。受到的月球引力稍小于离心力，面对月球的那面则稍大于离心力，最终两面都感受到一个离开地心方向的力，于是地球两侧的海水就涨起来了。

    ⑨同样，月球也会受到地球带来的潮汐力，这让月球两面都鼓起来，月球就变扁了。尽管月球上没有海水，月幔和月核却依然可以感受到潮汐力，并在月球内部形成不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦，转变为热能，从而在几十亿年时间内耗散月球部分动能。

    ⑩不过，中科院国家天文台的研究员们研究发现 ， 月核与月幔之间的流体属于超低粘性层，这意味着潮汐力所引发的摩擦力很小，不至于耗散月球太多动能。而且，摩擦作用发生在月球内部。这过程只能耗散掉地球、月球这个系统的总机械能，而不能直接给月球自转踩刹车。所以，最直接的刹车机制其实是力矩作用。力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。

    ⑪月球在逐渐变扁的过程中，要同时完成绕地球的公转和自转。想象在月球内部，有一条与地心和月心连线方向一致的长轴。长轴在瞬间是指着地心的，但由于自转，下一瞬间这条长轴就会偏过去，不再指着地心，这时，来自地球的潮汐力对月球这个长轴的两端都会产生力矩。这个力矩与长轴偏移过去的方向相反，也就是跟月球自转方向相反。这会直接改变月球自我的角动量，导致月球自传速度逐渐减慢。天长月久，月球自转周期和公转周期变得相差无儿，最终有了我们在地球上看不到的“背面”

（作者韩鑫，文章  有删改）

跳出地球“看”地震

    ①2018年2月2日，我国首颗地震电磁监测试验卫星“张衡一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。“张衡一号”以我国古代著名科学家张衡命名，它的发射使我国在卫星地震电磁空间探测方面进入了世界先进行列。

    ②地球的板块、断层移动引发地震，同时也会在地震前后带来包括地球电磁场变化等很多信息。“张衡一号”能以标准手段对我国6级以上、全球7级以上的地震进行电磁监测，其工作原理就是通过实时监测空间电磁环境状态变化，研究地球系统特别是电离层与其他各圈层的相互作用和效应，初步探测地震前后电离层响应变化的信息特征及其机理，从而有效弥补了地面观测的不足。

    ③“张衡一号”卫星工程首席科学家兼副总设计师、中国地震局地壳应力研究所总工程师申旭辉介绍，受自然环境条件限制，在地面上，像青藏高原的极寒地区，现有的地震台网并不能完全覆盖，面积广阔的海洋也观测不到。目前我国对以青藏高原为主的近200万平方千米陆地缺乏地震前兆监测能力，在国境线和约300万平方千米的海域，地震监测能力也几乎为零。而跳出地球“看”地震，就能突破一些地震研究的限制，对我国及周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆进行跟踪。

    ④“张衡一号”不仅开辟了我国地震监测研究的新视角，成为我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。同时它也集合了多项航天技术创新成果，其中最为显著的是卫星电磁洁净度的控制技术。

⑤卫星本体磁性对磁场测量的“影响不确定性”需控制在0.5纳特以内，这大约相当于地球表面磁场强度的十万分之一。为了达到这一要求，卫星平台的各个单机、系统都进行了无磁化的更改。但在这一过程中，却面临着许多难题：比如，去掉了有磁的红外地球敏感器，整个飞行程序都要改变；再比如，无磁化要求太阳能帆板不能转动，但为了保证卫星能源供应，又必须让帆板对日。如何找到平衡点？卫星研发团队想了很多办法。最终，科研人员打造出来的“张衡一号”整星，其磁洁净度达到了0.33纳特。

    ⑥“张衡一号”的主要载荷，是用于探测卫星轨道环境空间电场的电场探测仪。这也是目前国际上运行在太阳同步轨道功能配置最全的空间电场探测仪器。

    ⑦为了感知空间三维电场，探测仪通过伸杆向“张衡一号”本体外伸出4个传感器。这些传感器如同灵敏的触角一般，每个传感器都能准确感知周围等离子体环境电势，灵敏度极高，可以探测到非常微小的等离子体电势变化，相当于在数千米高的巨浪浪尖，分辨一粒小水珠。

    ⑧在卫星内部，有着探测仪的“大脑”——信号处理单元。这台高灵敏电子学测量设备，能把传感器探测到的微小波动细分成十几个通道，通过进一步精细处理，变成数字量，分成频谱，再传输到地面，供科学家研究。

    ⑨中国地震局局长郑国光表示，“张衡一号”卫星的发射和投入使用，使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测的技术能力，使我国成为世界上拥有在轨运行多载荷、高精度地球物理场探测卫星的少数国家之一。

面向未来，培植科幻文学肥沃土壤

①科幻文学兼具科学与幻想元素，能带给人好奇心、惊奇感的巨大满足。作家阿来说，科幻文学是科技时代的文学。科幻文学的重大突破离不开科学技术的跨越式发展，比如克隆、太空旅行等创作主题，在一定程度上反映着现实世界的科技创新成果。科幻文学内蕴的预见性又启发着科学思维，让许多曾经的“科学幻想”变为现实，如《海底两万里》启发了潜水艇的改进。

②近代以来，中国科幻文学在梁启超、鲁迅、老舍等文坛巨匠的推动下，虽历经起伏，但一直在前行，一直有读者，从荒江钓叟的《月球殖民地小说》到叶永烈的《小灵通漫游未来》，再到刘慈欣的《三体》，中国科幻文学在跨越百年的历史发展中，涌现出一大批优秀的科幻作家和作品。

③近年来，中国的高质量发展，特别是“嫦娥”探月、“羲和”逐日等工程中前沿科技的突破，激发了越来越多国人对未来的想象力、对科技的好奇心，进而大力推动了科幻文学的发展，中国科幻文学呈现出蓬勃生机。科幻文学类型、题材不断在拓展。软科幻、硬科幻得到长足发展，科幻小说、漫画等在畅销书中占据了一席之地，科幻文学“母本”转化效果明显，带动了科幻影视剧的投资热潮，进而拓宽了科幻文学的创作领域。科幻文学的创作群体也日趋壮大。据不完全统计，2022年中国新增科幻网文作家达4万多人，其中“00后”占了70%以上。“后新生代”科幻作家的开阔视野和多元化创作，为中国科幻文学打开了更广阔的空间。中国科幻文学的规模令人惊叹，中国科幻文学领域成为最具活力的文艺领域之一。

④那么，如何才能更好地为科幻文学培植出肥沃的土壤呢？

⑤尊重科幻文学创作规律，包容创作者各种各样的新奇点子，为创作者营造宽松自由的环境，鼓励科幻作者在自己构建的世界里挥酒想象力，编织缜密合理的故事逻辑线。随着创作环境的改善，中国日益走近世界舞台中央，中国科幻文学吸引了世界目光。

⑥要以科幻文学为龙头，推动漫画、出版、影视、游戏、旅游等全产业链发展，支持优秀科幻小说改编成影视剧、游戏，让原创者获得丰厚的版权回报，这可以形成正向激励效应。通过构建全产业链，会聚更多创作者，鼓励产出更多具有中国元素的原创科幻文学。

⑦近年来，《三体》《流浪地球》等作品的热度高涨，科幻文学在国际科幻大赛上先后有多次获得“雨果奖”，探究人类命运、建构价值体系，中国科幻文学的“黄金时代”，已经来临。

（《光明日报》2023.5.10，有删改）