去月球上网不是梦

    ①现在，科学家们通过为月球提供宽带连接的展示，已经向人们证明：太空不是互联网的禁地。美国麻省理工学院的研究人员，第一次验证了通过双向激光通信这项技术，能为宇航员或未来的太空居民们提供网络连接，速度已4800倍于以往所有射频上行链路的速度，6月他们将展示其“在轨测试”结果。未来人们可以跨越空间传输海量数据，甚至高清视频。

    ②美国航空航天局（NASA）起初进军太空时，依赖于射频（RF）通信。然而，随着数据容量需求的持续增加，射频将要达到上限。而激光通信的开发和部署，将使NASA 扩展其通信功能，更能提高图象分辨率、接收来自深空的三维视频传输等。

    ③据英国《每日邮报》在线版日前消息称，麻省理工学院（MIT）林肯实验室的一组研究人员正在进行测试，他们通过专业激光通信设备，已把数据从地球传输到月球。该团队一直在相关领域创造历史，2013 年，他们的月球激光通信演示（LLCD）就曾以每秒622兆位的下载速率，在地月之间传输数据超过23.9万英里（约38.5万公里），这已经比任何射频系统的速度都要快；他们还以每秒19.44兆位的速在地月之间传送数据，这也比迄今已有最好的射频上行链路速度高出4800 倍。

    ④但此前已出炉的报告，并没有提供实现这一成果的相关细节。很快，在今年6 月8日至13 日期间，加州圣何塞市举行的2014年激光与电光学会议（Cleo）上，该团队将阐释新的细节，展示在月球与地球之间破纪录激光通信上行链路“在轨性能”的第一个全面概述。该实验室成员马克•史蒂文斯称：“这会是我们第一次展示研究的概况以及其如何实际操作。”他同时表示设备在轨性能优良，接近团队的预测，这也使研究人员相信，该成果将促进人们对基础物理学有更好的了解。

    ⑤史蒂文斯补充道，利用激光束从地球到月球之间进行高数据速率通信，十分富有挑战性，因为光束需要传播40 万公里。当穿越大气层时更是难上加难，大气湍流可能会使信号衰落或丢失。他们的团队展示了中等规模云衰减的耐受性，以及大气湍流引起的信号功率变化与衰落，而即使只留下非常小的信号，设备也能表现为“无误差”。

    ⑥LLCD被认为是NASA 构建下一代空间通信能力路线图的首要一步，与该设计直接相关的是近地飞行任务。但团队成员预测，其也将扩展到深空任务中的火星与外行星中去。

（摘自《科技日报》）

    苏州园林里都有假山和池沼。假山的堆叠，可以说是一项艺术而不仅是技术。或者是重峦叠嶂，或者是几座小山配合着竹子花木，全在乎设计者和匠师们生平多阅历，胸中有丘壑，才能使游览者攀登的时候忘却苏州城市，只觉得身在山间。至于池沼，大多引用活水。有些园林池沼宽敞，就把池沼作为全园的中心，其他景物配合着布置。水面假如成河道模样，往往安排桥梁。假如安排两座以上的桥梁，那就一座一个样，决不雷同。池沼或河道的边沿很少砌齐整的石岸，总是高低屈曲任其自然。还在那儿布置几块玲珑的石头，或者种些花草：这也是为了取得从各个角度看都成一幅画的效果。池沼里养着金鱼或各色鲤鱼，夏秋季节荷花或睡莲开放，游览者看“鱼戏莲叶间”，又是入画的一景。

低碳生活处处可为

    ①低碳生活首先源自碳足迹。碳足迹是指一个人或一个团体碳耗费量，是测量某个国家或地区的人口消耗能源而产生的二氧化碳排放对环境影响的一种指标。

    ②无论是个人还是群体的碳足迹都可以分为第一碳足迹和第二碳足迹。第一碳足迹是因使用化石能源而直接排放的二氧化碳，比如一个经常坐飞机出行的人会有较多的第一碳足迹，因为飞机飞行会消耗大量燃油，排出大量二氧化碳．第二碳足迹是因使用各种产品而间接排放的二氧化碳，比如消费一瓶普通的瓶装水，套因它在生产和运输过程中产生的碳排放而带来第二第二碳足迹。女性消费化妆品除了会有氟利昂排放增加温室气体外，还会因为化妆品的包装、运输等增多第二碳足迹，因而增加环境负担，甚至间接破坏环境。

③低碳生活就是在生活和生产中极力减少二氧化碳排放的行为方式。例如，通过一个专门设计的“碳足迹计算器”来测算，你用了100度电，就等于排放了大约78.5千克二氧化碳；你自驾车消耗了100公斤汽油，也就等于排放了270千克二氧化碳。

    ④人类的低碳生活并不只是体现在个人生活上，还尤其体现在人类的生产活动中。人类的一切活动都在直接和间接加速全球变暖，所以，所谓的低碳生活还包括降低人类活动所造成的所有温室气体，而不仅仅是二氧化碳。

    ⑤温室气体是指大气层中易吸收红外线的气体，主要包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧、氟利昂或氯氟烃类化合物。人类的衣食住行无一不在产生和制造温室气体，如工业生产、使用石化燃料。甚至连我们吃的粮食也是温室气体的重大来源之一。

    ⑥农业生产过程中的气体排放是全球温室气体排放的第二大重要来源，它的排放量介于电热生产和尾气之间。中国是一个水稻生产大国，而水稻生产排出的温室气体可能并不被人们所知。水稻生产期间，植株及稻田会释放出大量氧化亚氮，而每千克氧化亚氮相当于296千克二氧化碳的温室效应量。全球农业生产中氧化亚氮的排放占全球氧化亚氮总排放量的84%。

    ⑦尽管农作物生产和使用化石燃料排放的大量温室气体会危度环境，但我们却不可能因噎废食，只能从其他方面来加以改善。例如，种植氮素高效利用水稻，不但可以减少氧化亚氮排放对环境的破坏，还可以节约费源和资金。同理，研发和使用生物燃料也可以节约资源和减少温室气体排放。（冯云 有删改）

揭秘全球首颗量子卫星

刘诗瑶

    ①随着我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，人类将首次完成卫星和地面之间的量子通信，从而构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

    ②什么是量子呢？量子是物理世界里最小的、不可分割的基本个体。可以说，整个世界都是由量子组成的。量子的奇妙之处首先在于它的奇妙特性——量子叠加原理和量子纠缠。

    ③什么是量子叠加原理？就是说，量子有多个可能状态的叠加态，只有在被观测或测量时，才会随机地呈现出某种确定的状态，因此，对物质的测量意味着扰动，会改变被测量物质的状态。这就好比孙悟空的分身术，一个孙悟空同时出现在多个地方，孙悟空的各个分身就像是他的叠加态。在日常生活中，一个人不可能同时出现在两个地方，但在量子世界里，作为一个微观的客体，它同时出现在许多地方。

    ④而所谓的量子纠缠，则意味着两个纠缠在一起的量子就像有心电感应的双胞胎，不管两个人的距离有多远，当哥哥的状态发生变化时，弟弟的状态也跟着发生一样的变化。两个处于纠缠状态的粒子无论相距多远，都能“感应”对方状态，爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。科学家可以利用这种效应将甲地某一粒子的未知量子态，在乙地的另一粒子上还原出来。

    ⑤随着这两种特性被科学家不断认识，适用于实际应用的新技术也被逐渐开拓出来，量子通信就是其中之一。

    ⑥以往用以微电子技术为基础的计算机技术传递信息极易遭遇窃听，但通过把量子物理与信息技术相结合，利用量子调控技术，能够用一种革命性的方式对信息进行编码、存储、传输和操纵，从而在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典信息技术的瓶颈，这就是量子通信。

    ⑦量子保密通信，就好比一个人想要传递秘密给另外一个人，需要把存放秘密的箱子和一把钥匙传给接收方。接收方只有用这把钥匙打开箱子，才能取到秘密。没有这把钥匙，别人无法打开箱子，而且一旦这把钥匙被别人动过，传送者会立刻发现，原有的钥匙作废，再给一把新的钥匙，直到确保接收方本人拿到。

    ⑧据专家介绍，量子卫星发射后，天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行，而“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程预计今年下半年交付。

    ⑨大规模推广量子通信应用后，将极大提高人们信息传输的私密性和安全性。建好“量子互联网”后，人们不用再担心任何信息泄露，从而避免恶意攻击和欺诈行为。

    ⑩得益于这种绝对安全性，量子通信不仅应用于百姓日常通信，也可用于水、电、煤气等能源供给和民生网络基础设施的通信保障，还可应用于国防、金融、商业等领域，势必对产业界和科技界产生巨大变革。

（选自《人民日报》，有删改）

候鸟的迁徙

余 夫

①每年春天和秋天，人类会惊奇地仰望着天上那些成群结队、遮天蔽日而又神秘莫测的旅客——候鸟。经过亿万年的自然进化，候鸟形成了每年在繁殖地与越冬地之间沿相对固定的路线往返迁徙的独特习性。全世界9 000 多种鸟类中，超过三分之一的是候鸟，每年迁徙的数量可达100亿只以上。

②同一季节，随着纬度的改变，气温会产生梯度性的变化，特别是北半球的大块土地在冬季被冰雪封盖，欧亚大陆和北美洲的许多鸟类不得不越过赤道，飞到南半球越冬。正因为这个原因，大多数候鸟的迁徙路线呈南北方向，在北半球尤其明显。

③人们用多种方法观测候鸟的飞行路线，如望远镜观察、雷达探测、给鸟涂颜料和环志等，其中被世界各国普遍采用的是环志法。环志法是将金属或塑料做成脚环(或颈环、翅环)，刻上环志国家、单位和编码，将环固定在候鸟的腿部(或其他部位)，做好记录，将鸟放飞后，期望通过再次观测到它或回收脚环，更好地了解被环志的鸟儿迁徙的时间、路线等数据。随着卫星应用技术的发展，科学家也在探索在大型候鸟身上安装小型无线电信号发射器，通过定向接收机接收信号来观测候鸟的行踪。

④经过长期监测，鸟类学家认为全世界候鸟的迁徙路线主要有以下几条：东亚—澳大利亚、中亚——印度、西亚—东非、黑海——地中海、大西洋—美洲、密西西比——美洲和太平洋——美洲。这些迁徙路线就如一条条“高速公路”，任由鸟儿们飞来飞去，前往各自的目的地。

⑤在迁徙的过程中，鸟类展示了非凡的智慧。硫磺鹀是美国东部随处可见的一种鸣禽，每年秋季，它们都会飞行3800千米，到达越冬地——墨西哥南部、巴拿马等地。让人惊奇的是，它们是以星星为标记进行迁徙的。具体用来判断方位的是北极星中心约 35°以内的北方天空，也就是说，在这个区域的大熊座、小熊座、天龙座、仙女座、仙后座等都是它们的路标，其卓越的导航本领让科学家惊叹不已。白颊林莺从加拿大迁往南美洲时需要面对飞行路线的选择：如果沿着美国海岸南下，经墨西哥、中美洲再到南美洲，就会减少死亡的可能，但路途遥远。然而，这些小鸟的选择是直接勇敢地飞越大西洋，并有规律地停留在大西洋和加勒比海的某些岛屿上休息。另外，白颊林莺还会选择好的天气和合适的风向，以使旅途更舒适，真是有勇有谋。

⑥对候鸟来说，迁徙并不像人们想象的那样有乐趣。它们在迁徙途中会遇到许多想象不到的困难：飞过大洋、翻越高山、穿越云层、迎着暴风雨、遭遇天敌，还有被人类捕食的危险⋯⋯比如从英国出发的家燕，首先飞越英吉利海峡，穿过法国的比利牛斯山脉，跨过地中海，途经撒哈拉沙漠，再抗击热带风暴的袭击，抵达刚果的雨林，最后到达南非。 经过超10 000千米、长达4个月的旅程，只有大约一半的成年个体能够存活下来。这是多么悲壮的旅程啊！

⑦迁徙无疑是候鸟生活中最大的“冒险事业”，每年都会有无数的候鸟永远无法到达它们的目的地。但是，它们仍然会沿着一定的路线，春来秋往，从不失信。迁徙对候鸟来说，是使命，是责任，是一种承诺。

(选自《百科知识》2017年第10期，有改动)