飞机是如何在航母上起飞的

杨涤非

    ①作为目前世界上最大的技术兵器，航母给人最大的视觉冲击就是其宽大的飞行甲板。尽管航母甲板巨大，却也无法让舰载机像在陆地机场上那样起飞。因为即使是目前现役最大的航母――美国的“尼米兹”级，其飞行甲板全长达到了334米，仍然远小于大部分舰载机的正常起飞滑跑距离。

    ②那飞机是如何在航母上是如何起飞的呢？大多数飞机靠的是蒸汽弹射器。蒸汽弹射器实际上就是一种活塞冲程很长的往复式蒸汽机，利用舰上蒸汽锅炉产生的蒸汽作为动力，将其压缩到特定压强后存储到储汽筒中。弹射飞机时，储汽筒挤压蒸汽，使其通过弹射阀进入弹射发动机汽缸内，进而驱动汽缸内的活塞运动，活塞再带动往复车，将飞机弹射出去。美国影星汤姆・克鲁斯的成名作《壮志凌云》，就生动地表现了使用蒸汽弹射器的美国航母舰载机的训练和作战过程。

    ③几十年的实践证明，蒸汽弹射器技术较为成熟，可靠性较强，能较好地满足航母作战的需求。但是，蒸汽弹射器也存在着一些固有的缺陷，如：结构复杂，维护成本高昂，尤其是密封带需要频繁更换；无法对弹射力进行精确控制；弹射的机型受限较多，如无法弹射无人机等。现有蒸汽弹射器最主要的缺点就是操作过程没有闭环控制，弹射时会对飞机产生不必要的应力，缩短舰载机的寿命。因此，美国海军正在研制电磁弹射装置，并决定在新一代的“福特”级航母上采用。

    ④电磁弹射是指以电磁力为加速手段、在短距离内使飞机达到或接近起飞速度并实施起飞的一种发射方式。

    ⑤电磁弹射器实质上是一种能量型直线电机。直线电机的动子滑块在电磁力作用下，通过拖钩拖动舰载机，使其达到规定的起飞速度。电磁弹射系统主要包括：储能系统、电力电子系统、直线电机、控制系统以及冷却系统、预加动力装置、减速缓冲与刹车装置等。这些不同功用的分系统和装置有机组合在一起，才能形成一个高性能的弹射系统。

    ⑥___________________________。首先，电磁弹射系统具有更好的性能，而且控制调节的范围很广，适合弹射多种不同起飞重量的飞机。

    ⑦其次，电磁弹射系统还能满足为下一代航空母舰提供更多弹射能量的需要，解决了当前蒸汽弹射器弹射能接近设计极限的问题。未来的电磁弹射系统所提供的能量将比蒸汽弹射器增加近30%。

    ⑧当然，电磁弹射系统也存在一些缺点，比如高功率的电磁电动机会对舰载的电子装置产生干扰。电磁弹射系统在工作时还会产生巨大的热能，需要消耗极大的功率来冷却。另外，电磁弹射系统还面临预算超支的困扰，但这也是新技术装备研发过程中经常出现的问题。

耐寒植物如何过冬

李耕拓

    ①植物生长活动的最低温度通常是0℃。秋天之后，有些植物特别是很多一年生草本植物纷纷枯萎。到了更为寒冷的冬季，冰封的大地上几乎看不到红花绿叶，但也有些“英雄好汉”是不怕严寒的。

    ②通常而言，即便是同一种植物，冬季和夏季的抗冻能力也不一样在夏季活动期多不耐寒，在冬季休眠期则更为耐寒。这是因为春夏季节，植物生长旺盛，养分消耗多于积累，因而其抗冻能力较弱。如北方的梨树，在-30～-2℃低温下能平安越冬，在春天却抵挡不住微寒的袭击；松树的针叶，冬天能耐30℃的严寒，夏天如果人为地降温到-8℃就会冻死，就是这个道理。

    ③到了秋天，情形就变了，秋季白昼温度高日照强，叶子的光合作用旺盛；而夜间气温低，树木生长缓慢，养分消耗少，积累多，于是树木越长越“胖” ， 变粗壮并木质化，树叶里合成了更多的脱落酸（休眠素），这种植物激素被输送到植物枝梢的尖端和侧芽后，这些部位的新陈代谢会受到抑制，从而进入休眠状态，不再萌芽生长，植物体也停止生长。这意味着植物的物质和能量消耗大大减少，养分因此被积蓄起来，树木逐渐有了抵御寒冷的能力，即使叶子在冬天被冻掉，小枝依旧完好无损。

    ④耐冻植物都有休眠的特点，它们常使用“沉睡”的妙法来对付冬寒。一般而言，处于休眠状态的植株抗寒力强，并且植株休眠越深，抗寒能力越强事实上，多年生植物的季节性休眠是长期自然选择的结果，是植物应对不利环境的一大绝招。

    ⑤此外，每一棵树木都有一副“甲胄”，保护它们娇嫩的组织不受寒气侵袭。这副“甲胄”就是木栓层。每年夏天，树木都在树干和树枝的皮下储存木栓组织——死的间层。木栓既不透水，也不透气。停滞在其气孔中的空气能够阻挡树木的热量向外散发。树木年龄越大，木栓层越厚。因此，老树、粗树的抗寒能力比枝嫩干细的小树强。

    ⑥另外，植物还常常会通过细胞膜脱水或合成液态抗冻有机物来增强细胞的抗冻性。有的植物会通过降低自身含水量以适应低温环境，安全过冬。具体来说，就是将水从细胞内排到细胞外，防止细胞内的水结冰。

    ⑦植物之所以能够这样做，是因为其体内既有自由水，也有结合水，二者的“脾气”大相径庭：自由水在100℃沸腾，0℃时结冰；结合水要高于100℃才沸腾，在比0℃低得多的温度下才会结冰。冬天，植物体内的自由水减少后结合水所占比例则相对增加，使细胞液浓度增高，不易结冰，植物因此可以忍受更低的温度。

    ⑧当然，如果以上方法还不足以抵抗严寒，一些植物还会通过增加糖或蛋白质、脂肪的含量，或者增强生物膜系统结构的稳定性来练就更高更强的御寒本领。

（有删改）

①岩石保存了远比上面所说的多得多的历史痕迹。

②有一种很粗糙的石头，叫作“砾岩”。你可以清楚地看到，砾岩中包含着从前的鹅卵石。这说明了岩石生成的地方，是当时陆地的边缘，较大的石子不能被搬到海或湖的中央，便在岸边留下了。可是，有时候，在粗糙的岩石上覆盖着的岩层，它里面的物质颗粒却逐渐变细了，这是什么道理呢？这是因为地壳下沉，使原来靠岸的地方变成了海洋的中心。

③从“死”的石头上，我们看到了地壳的活动。

④石头颜色的不同，也常常说明着地球上的变化。红色的岩石意味着当时气候非常炎热，而灰黑色常常是寒冷的表示。如果这里的石头有光滑的擦痕，那很可能从前这里有冰河经过。

⑤古代生物的状况，在岩石中更有着丰富的记录。许多生物的尸体由于和泥沙埋在一起，被泥沙紧紧包裹住，没有毁灭消失，而让别的矿物质填充了它的遗体，保留了它的外形甚至内部的构造。在特殊的情况下，某些生物的尸体竟完整地保存下来了，如北极冻土带中的长毛象、琥珀中的昆虫。所有这些都叫作“化石”。

⑥化石是历史的证人，它帮助我们认识地球历史的发展过程。

⑦例如，很多地方都发现了一种海洋生物三叶虫的化石。它告诉我们，在6亿多年前到5亿多年前的那个叫作“寒武纪”的时代，地球上的海洋是多么宽广。许多高大树木的化石告诉我们，有一个时期地球上的气候是温暖而潮湿的，这是叫作“石炭纪”的时代的特征。还有一些“象”和“犀牛”都长上了长长的毛，这准是天气冷了，说明了“第四纪”冰河时期的来临。

⑧自然界某些转眼就消逝的活动，在石头上也留下了痕迹。如雨打沙滩的遗迹，水波使水底泥沙掀起的波痕，古代动物走过的脚印和天旱时候泥土龟裂的形象……

大雁归来

利奥波德^①

①一只燕子的来临说明不了春天，但当一群大雁冲破了3月暖流的雾霭时，春天就来到了。

②向我们农场宣告新的季节来临的大雁知道很多事情，其中包括威斯康星的法规。11月份南飞的鸟群，目空一切地从我们的头上高高飞过，即使发现了它们所喜欢的沙滩和沼泽，也几乎是一声不响。乌鸦通常被认为是笔直飞行的，但与坚定不移地向南飞行20英里直达最近的大湖的大雁相比，它的飞行也就成了曲线。大雁到了目的地，时而在宽阔的水面上闲荡，时而跑到刚刚收割的玉米地里捡食玉米粒。大雁知道，从黎明到夜幕降临，在每个沼泽地和池塘边，都有瞄准它们的猎枪。

③3月的大雁则不同。尽管它们在冬天的大部分时间里都可能受到枪击，但现在却是休战时刻。它们顺着弯曲的河流拐来拐去，穿过现在已经没有猎枪的狩猎点和小洲，向每个沙滩低语着，如同向久别的朋友低语一样。它们低低地在沼泽和草地上空曲折地穿行着，向每个刚刚融化的水洼和池塘问好。在我们的沼泽上空做了几次试探性的盘旋之后，它们白色的尾部朝着远方的山丘，终于慢慢扇动着黑色的翅膀，静静地向池塘滑翔下来。一触到水，我们刚到的客人就会叫起来，似乎它们溅起的水花能抖掉那脆弱的香蒲身上的冬天。我们的大雁又回来了。

④与秋天一样，我们的春雁每天都要去玉米地做一次旅行，但绝不是偷偷摸摸进行的。从早到晚，它们一群一群地喧闹着往收割后的玉来地飞去。每次出发之前，都有一场高声而有趣的辩论，而每次返回之前的争论则更为响亮。返回的雁群，不再在沼泽上空做试探性的盘旋，而像凋零的枫叶一样，摇晃着从空中落下来，并向下面欢呼的鸟儿们伸出双脚。那接着而来的低语，是它们在论述食物的价值。它们现在所吃的玉米粒在整个冬天都被厚厚的积雪覆盖着，所以才未被那些在雪中搜寻玉米的乌鸦、棉尾兔、田鼠以及环颈雉所发现。

⑤在4月的夜间，当天气暖和得可以待在屋外时，我们喜欢倾听大雁在沼泽中集会时的鸣叫。在那儿，有很长一段时间都是静悄悄的，人们听到的只是沙锥鸟扇动翅膀的声音，远处的一只猫头鹰的叫声，或者是某只多情的美洲半蹼鹬从鼻子里发出的咯咯声。然后，突然间，刺耳的雁叫声出现了，并且带着一阵急促的混乱的回声。有翅膀在水上的拍打声，有蹼的划动而发出来的声音，还有观战者们激烈的辩论所发出的呼叫声。随后，一个深沉的声音算是最后发言，喧闹声也渐渐低沉下去，只能听到一些模糊的稀疏的谈论。

⑥等到白头翁花盛开的时候，我们的大雁集会也就逐渐少下来。在5月来到之时，我们的沼泽便再次成为弥漫着青草气息的地方，那些红翅黑鹂和黑脸田鸡更给它增添生气。

⑦自更新世以来，每年3月，从中国海到西伯利亚，从幼发拉底河到伏尔加河，从尼罗河到摩尔曼斯克，从林肯郡到斯匹次卑尔根群岛，大雁都要吹起联合的号角。

⑧因为有了这种国际性的大雁迁徙活动，伊利诺伊的玉米粒才得以穿过云层，被带到北极的冻土带。在这种每年一度的迁徙中，整个大陆所获得的是从3月的天空洒下来的一首有益无损的带着野性的诗歌。

（原文有删改）

【注释】①：利奥波德有一个观点：人类和鸟类相同，都是“自然共同体”的一个成员。

①享受着人工智能带来便捷的同时，人们常不无担忧地问：人工智能会超越人类吗？它会不会像《黑客帝国》中的矩阵一样，成为人类的统治者？

②人工智能（简称AI）的传说可以追溯至古埃及，真正崭露头角则是在20世纪。1956年的达特茅斯会议上，计算机科学家和数学家们提出了AI这个概念，试图模拟和拓展人类的智能并应用于生产与生活的各个领域。1959年，第一台工业机器人诞生；1962年，第一台搬运机器人诞生；1965年，第一台具有声光“感觉”的机器人诞生；1966年，第一台聊天机器人诞生……机器人成了人工智能的代表。其实工厂里的智能机器、家庭中的智能家电、几乎人手一部的智能手机等都是人工智能的杰作。

③AI真的具有智能吗？毫无疑问，计算机可以进行计算，它的所有智能都建立在计算这种功能之上。就拿战胜人类的围棋高手AlphaGo来说吧，AlphaGo存贮了很多棋谱的信息，可以计算出每一步棋输赢的概率，知道最有可能获胜的下一步棋。它没有创造出前人没有过的下法，也没有战胜对手的主观愿望，可是它的每一步棋都是高手的真传，这样的优势积累起来足以令人类的个体望尘莫及。

④人工智能据说也可以写诗，只要给它足够数量的文字资料作为语料库，再通过编程让它从语料库里选择一些文字按照一定的原则排列组合，就变成了一首诗。乍一看，这些诗像模像样、读起来朗朗上口，但是细细推敲就觉得不伦不类，无法承载人类的情感与理性。迄今为止 ， 还没有人工智能的诗作流传，可见在创造性的领域，人工智能想追上人类还遥遥无期。

⑤为了让人工智能变得更聪明，计算机科学家不断向脑科学取经。如果把大脑的信息处理比喻成一个黑箱，有信号的输入，有信号的输出，输入和输出之间是神经网络的信号传递。计算机矩阵破解了这个黑箱的输入信号和输出信号，用矩阵中的点来模拟神经元的发放频率，用矩阵中的线（公式）来模拟神经元的整合规律。计算机矩阵看似庞大复杂，其实远比人类大脑简单和单调。计算机矩阵通过一次一次地拟合，确实可以把一些简单的输入——输出之间的联系模仿得比较逼真，主要集中在感觉输入——运动输出这样的反射性活动方面。可见在那些来无影去无踪的思维、推理、联想等脑的高级功能领域，计算机可以说是无从模仿。

⑥人们最担心的一点就是：人工智能会不会拥有自我意识，有朝一日反抗人类？对于这个想法，相信绝大多数脑科学家会报以一声苦笑。什么是自我意识？脑科学目前对这个问题一筹莫展，在未来漫长岁月中，能够把自我意识相关的神经回路、神经递质弄清楚就不错了，至于这些物质是怎么变成精神的？在哪一个层面，那些电流、那些化学物质就形成了可以驰骋古今、纵横四海的意识？这是比黑洞还要深奥的秘密。

⑦一个比较明智的选择是：就让人工智能在运动控制、计算、识别的方面发挥所长吧！至于情感、意志、决策、想象、创造这些方面则交给人类来做。人类不应该害怕被机器超越，人类要不断超越自己——不要让人性的弱点被AI放大，无休止地破坏和改变自然，这才是我们真正需要警惕的。（选自《科普时报》作者系华中师范大学生命科学学院副教授，神经生物学方向博士）

保护身边的文化遗产：川剧

    ①川剧，是中国戏曲中一颗光彩照人的明珠，是我们四川人身边的宝贵文化遗产。

    ②川剧的历史到底有多久，谁也说不清。它的起源可以追溯到先秦乃至更早的时期。战国名篇《宋玉对楚王问》中有“其为下里巴人，国中属而和者数千人”，所谓“下里巴人”，即是四川民间歌舞者的代称。不仅如此，据《太平广记》等文献记载，自蜀郡守李冰起，官府又有了《斗牛》之戏。到了唐代，更有“蜀戏冠天下”之说。及至清代乾隆时，蜀戏吸收融汇各地声腔，形成了用四川话演唱的“川剧”。

    ③川剧中所包含的文化内容实在太多了，因此它在2006年就被列为首批国家级非物质文化遗产。川剧剧目丰富，有传统剧目和创作剧目六千余个，以《黄袍记》《幽闺记》《春秋配》等为代表，其中不少是宋元南戏、元杂剧、明传奇与各种古老声腔剧种留存下来的经典剧目，具有很高的文学和历史价值。川剧分小生、旦角、生角、花脸、丑角五个行当，各行当均有自成体系的功法程序，在戏剧表现手法、表演技法方面多有卓越创造，能充分体现中国戏曲虚实相生的美学特色。川剧五种声腔中高腔音乐最具创造性，其帮、打、唱相结合的结构形态使戏剧与音乐的结合达到了前所未有的高度。川剧表演生动活泼，风趣幽默，为了更好地塑造人物，艺人创造了变脸、吐火等许多绝技，表演时火爆热闹，新奇有趣，形成川剧的一大文化特色。

    ④但是随着媒介的大众化与娱乐方式的多元化，曾经雅俗共赏的川剧变得越来越“小众”，逐渐面临着资金短缺、人才流失和表演技巧消失等困境。如何走出这些困境，保护身边的这笔宝贵文化遗产是我们亟需解决的问题。