冬眠的奥秘

张劲硕

    ①严寒的冬天，我们总是向往着在被窝里长眠一冬——能像狗熊和青蛙那样冬眠就好了。然而我们大都不知道：那些冬眠的动物们，掌握着我们人类尚不知晓的惊天奥秘。

    ②冬眠是动物应对恶劣环境的一种策略，科学上叫“蛰伏”。有人会问，冬天里睡得多、睡得久，不就是冬眠吗？它们还真不是一回事儿，只是二者的区别不太容易看出来。拿鱼来说，有几类鱼是会冬眠的，包括我们熟悉的鲤鱼、乌鳢，还有海里的鳗鲡。每当冬天来临，它们就把自己调到冬眠档：不吃、不喝、不游动。这看似与正常档的睡觉并无二致，但请注意它们的鳃！鱼类靠鳃呼吸，平时就算身体静止不动，鳃也会轻轻开合扇动。而进入冬眠的鱼，鳃也几乎不动，完全处于麻痹状态。除了呼吸，冬眠动物的体温、心跳等生命指征也都降到极低的水平，新陈代谢速率变得非常缓慢，与休克和死亡标准只差那么一点点——这就是冬眠与睡觉的本质区别。

    ③冬眠的意义在于，尽量减少身体内外的生命活动，将能量消耗降到最低，以挨过环境严酷的时间段。动物冬眠时，能把生命的时钟调得极慢。比如生活在北美洲的普通箱龟，冬眠时心脏5~10分钟才跳1次，实在让人惊叹。更夸张的是，它们几乎完全不呼吸，只靠皮肤吸入少许氧气！

    ④科学家还发现，冬眠不是“习惯养成”的问题，而是遗传基因决定的“天赋”。这种“天赋”还与寿命的长短有联系。一般来讲，哺乳动物的寿命与体型相关，体型小的新陈代谢快，寿命短；体型大的新陈代谢慢，寿命长。比如大象就活80年，兔子七八岁就算高寿。而蝙蝠打破了这个规律——冬眠的菊头蝠和同体型的、不冬眠的老鼠相比，前者可以活到30多岁，后者却只有3、4岁。如果在同一物种中比较，如蝙蝠或者棕熊，依然是冬眠的寿命要长很多。

    ⑤冬眠是当下的热门研究领域。如果人类能像动物们一样冬眠，收获的就绝不仅仅是睡大觉的幸福感，也许还能长生不老。虽然对蝙蝠和棕熊等冬眠动物的研究能确定冬眠基因与长寿有关。但这些动物毕竟与我们人类相差太远。不过，在2004年，有个轰动科学界的发现：居然有一种猴子能冬眠！而人类跟猴子同属灵长类动物，基因相似性很高。如果猴子能冬眠，这意味着我们人类也有可能做到。到那时，我们的寿命说不定可以达到800岁！

（选自《博物》总第146期，有删减）

【材料一】

①2022年3月29日17时50分，我国首型固体捆绑中型运载火箭“长征六号改”（“长六改”）在太原卫星发射中心首次成功发射，实现了我国固体捆绑等一系列技术新突破。

②火箭芯级采用液氧煤油发动机，捆绑了四个固体发动机作为助推器，单枚助推推力可达120吨，刷新了长征系列运载火箭最快“起跑”纪录；借助固体发动机结构相对简单、部组件少、可靠性高、操作维护方便、贮存时间长的优势，“长六改”运载火箭箭上管路系统减少55%，可实现固体助推器在发射场直接安装，并实现捆绑火箭14天快速发射。

③为了保证发射任务万无一失，火箭芯一级设置了“智能”健康诊断系统。“点火”指令下达后，芯一级液体发动机先点火，健康诊断系统进入工作模式，一旦出现非正常的突发状况，健康诊断系统将立刻做出判断，实施自动紧急关机，同时助推器的固体发动机将不再点火。

④其实，我国的液体运载火箭都有一套紧急关机系统，通常设置在地面机柜中。这次“长六改”火箭的设计师把这套系统搬到火箭上。这个经集成化、小型化设计后的系统，虽然仅有一本B5书的大小，却有着比以往系统更强大的芯片运算能力，能快速精准采集发动机参数并做出实时诊断。

【材料二】

①在一些新闻节目中，画面上会出现一位手语播报员为听障人士服务，很好地满足了听障人士获取新闻信息的需求。不过，在所有视频节目中都安排手语播报员，显然成本过高，无法实现。在北京冬奥会上，新闻播报员的身边会出现一个手语播报数字人。可根据收听到的语音，自动实时生成手语手势，帮助听障人士轻松了解新闻信息。手语播报数字人为什么能听懂新闻呢？原来，科研人员采用了目前最先进的人工智能技术。手语播报数字人以“悟道2.0”超大规模预训练模型为底层核心技术，可实现智能化的手语生成，达到信息无障碍效果，让听障人士也能轻松、高效地获取比赛信息，体验冬奥会的精彩。

②另外，还有针对视障人士参与赛事活动的导盲需求而研发的导盲六足机器人——“六腿小狗”，导盲六足机器人可通过语音、操控设备输入等方式获取目的地信息，通过精确导航定位进行路径规划，利用视觉和力觉融合进行行走稳定控制，引导视障人士顺利出行。

【材料三】

①经过多年建设，甘肃武威肿瘤医院（武威重离子中心）装配了我国首台自主知识产权的重离子治疗系统。项目的成功完成，实现了世界上体型最大的医疗器械的国产化，使我国成为继美国、德国、日本之后，第四个拥有自主研发重离子的治疗系统和临床应用能力的国家。无论从性能指标还是临床反馈，这套系统设备毫不逊色于进口设备，但装置的成本只有国外的一半。

②重离子加速器是个“庞然大物”，从高处向下俯视，宛若一条盘踞在地上的“巨龙”，“龙身”直径达到20米，周长有50多米。“龙尾”是电子回旋共振离子源、回旋加速器、同步加速器、束流传输线共同组成的绵延的“龙身”，而终端应用则是“龙头”。

③离子材料甲烷进入“龙尾”后，蜕化为碳离子，再经过“龙身”的不断加速，达到光速的70%后形成离子束流，从“龙头”喷薄而出，进入到各个治疗室，在患者身体上完成重离子放疗。

（原文有删改）

省力不省功

①物理学有个说法，叫“省力不省功”。也就是说，不存在既省力又省功的机械或工具，如果一个机械或工具可以省力，那么它必须通过移动更远的距离、花费更长的时间来弥补这部分省去的力。生活中的各种省力器械，比如动滑轮、杠杆、千斤顶等，都是省力不省功的。使用它们并不会使你获得额外的力量，在某种程度上只是采用了“分步走、不停步”的策略，让你成功实现给看似不可能抬起来的重物做功，其实这与“九层之台，起于累土”的道理相通。

②生活中也一样，很多事可以利用先进的技术和工具省力，但要成事成器，努力做不可少，持续做不可少。篮球运动员要想投篮很准，可以学习借鉴别人的方法少走弯路，但少不了在篮球场上流汗苦练， 多投一次，肌肉就多一分记忆，就更准一分，别无他法；想学木工，可以利用一些省力好用的工具，但砍锯凿劈刨的基本功必须反复练习，否则就不可能手艺精湛；想读懂《传习录》，除了一句一句地啃，没有其他捷径。小到读一本书、做一件事，大到学习一门技艺、成就一番事业，都要深谙“省力不省功”的道理。

③但在现实中，我们见过一些“想省力又想省功”的人。比如，嫌日积月累用心学习太辛苦，便夹带小抄去考场，妄想不用功便能得高分；嫌脚踏实地、勤勉尽责升迁太慢，以为弄虚作假、溜须拍马、投机取巧就能更快得到提拔重用……这些人最终的下场我们都清楚。

④一分耕耘，一分收获。很多时候，我们出的力气、下的功夫跟成功是成正比的。我们当然应该讲究方法，当然有必要学会“借力”，但最后的“功夫到家”，依然要靠坚持不懈的磨炼，依然要靠向着目标的一步步努力。台上三分钟的光鲜，来自台下十年功的辛苦，功到自然成。

⑤卖油翁说“我亦无他，惟手熟尔”，钱锺书说“越是聪明人，越要懂得下笨功夫”……历代手艺人、做学问的人、有成就的人，都强调一个笨功夫，他们的好手艺、硬本事、真学问，皆从笨功夫中来。 《愚公移山》的故事家喻户晓，愚公“率子孙荷担者三夫，叩石垦壤，箕畚运于渤海之尾”的“笨功夫”，遭到智叟的嘲笑，愚公长息曰： “子子孙孙无穷匮也，而山不加增，何苦而不平?”懂得下笨功夫、苦功夫的人心无旁骛、埋头努力，终会接近成功。

(选自《中国纪检监察报》，有删改)

    材料一：当前，我国已经成为具有重要影响力的科技大国，科技创新对经济社会发展的支撑和引领作用日益增强。同时，必须认识到，与建设世界科技强国的目标相比，我国在关键领域核心技术，尤其是芯片领域还面临一些亟需破解的瓶颈。

    “从整个芯片产业来看，确实面临着严峻的挑战。"电子科技大学集成电路研究中心主任张波说，部分西方国家对我国芯产业的打，使我们的先进工艺产品发展受阻。但这种“卡脖子”反而推动了功率半导体领城相关厂商加大对国产芯片研发的支持力度，从而使国产功率半导体能够在试错、迭代中不断发展。

    当前我国芯片产业”危”"机”并存。从全球来讲，我国的芯片应用市场规模最大，增速也最快。从总的市场占有规模来看，尽管国外厂商占了全球大部分的市场份额，但是近几年国内企业有起直运的态势、在多个设备和材料锁城也实现了突破。

    若以半导体产业的光电子领域为突破口，以"换道超车"的思维，加上新型举国体制的制度，实现"领跑"也不是不可能。

 (刊于(人民日报》2023.4.26，有删改)

材料二：

 (刊载于《广东科技报》2023.4.14，有删改)

    材料三："数字时代”，芯片的重要性不言而喻。芯片在投入使用前，要经历上百道工序的纳米级改造。其中、"光刻"是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤，其重要设备——光刻机更被誉为"半导体工业皇冠上的明珠"。

①

    半导体芯片生产的难点和关键点在于将电路图从掩模上转移至硅片上。这一过程通过光刻来实现，光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。整个过程涉及多种核心设备，其中价值量最大且技术壁最高的部分就是光刻机。

②

    光刻不难，难的是更精确地光刻。极紫外光波长为10~14纳米，用这类光源作为光刻技术，是生产5nm芯片必要的设备。这种高端光刻机 EUV 光刻机(极深紫外线光刻机)，是精密仪器中的翘楚。极深紫外线并非地球上天然存在的光线，需要特定的技术和设备才能够制造出来。使用这种特殊的光源，不但整个光刻间都要处于真空状态，以尽量减少光能的损耗，其他细节也要求极为苛刻，因而 EUV 光刻机制造难度极大。

光刻机对"工作环境"相当挑剔

光要纯：光刻房间要求全部为纯净的黄光，因为短波长的光会造成光刻胶变性。

    要无尘：每立方米的空气中不能有超过10个颗粒，并且颗粒大小小于0.5微米，每小时要净化30万立方米的空气。

    要安稳：厂房对地基要求也很严格，不能有任何微小的振动。

    耗电高：一台 EUV 工作24小时，耗电量达到3万度，相当于可支撑一辆电动自行车绕地球骑行六。

 (刊载于《广东科技报》2023.4.14，有删改)

    材料四：中科院近期宣布：已经欢克3nm 光子芯片技术，2023年开建第一条生产线。届时，中国将会成为世界上第一个大规模量产光子芯片的国家。

    实际上，中国准备建设光子芯片生产线已经不是新闻。中科芯公司在2022年就已经着手筹建，计划拟架设一条光子芯片的生产线，现在设计方案和建造事宜等在积极推进中。

    此次中科院光子芯片技术的重大突破主要是在晶体管技术方面。这使得我们生产的光子芯片更加先进，达到了3nm的层次。

    有人说，这是否说明中国芯片已经达到了世界先进水平呢?其实不然。光子芯片就目前来看，依旧难以取代电子芯片。那么为何我们还要孜孜不倦地在光子芯片上开发呢?原因很简单：能耗低，成本低，不用依赖极紫外光刻机等等，最关键的还是自主可拉。我们在光子芯片上的技术积累完全可以让我们实现弯道超车。 (摘自"网易新闻网"2023.3.10)

空间站电推进发动机首次实现在轨“换气”

①在天地协同配合下，“天宫”空间站电推进系统大气瓶完成在轨安装任务，航天科技集团六院801所首次采用“换气”而不是“补气”的方式完成电推进推进剂——氙气的补充。加装了大气瓶的空间站电推进系统，其使用寿命将大大延长，对空间站长期轨道维持和安全平稳飞行起到重要作用。

自带升级“外挂”

②电推进系统，也称电推进发动机，其工作原理是先将氙气等惰性气体转化为带电离子，然后把这些离子加速并喷出以产生推进力，进而完成航天器的姿态控制、轨道修正和轨道维持等任务。

③在“天宫”空间站上的使用，是电推进系统在载人航天领域的首秀——要满足空间站长寿命、可靠性的既定目标，设计人员必须解决在轨补充电推进推进剂的问题。负责抓总空间站电推进系统研制任务的801所设计团队，首次尝试运用在轨“换气”的方式进行补加。

④据801所介绍，2021年“天和”核心舱发射的时候就自带了两个小气瓶，但限于舱内空间，“原装”气瓶的体积并不大，仅供短期使用。此次上天的大气瓶正是他们按计划提供的强有力“外挂”，由于安装在舱外空间限制小，容量翻了好几番，携带的推进剂能支持电推力器更长时间的轨道维持工作。

设计实现“百搭”

⑤为了实现贮气模块的在轨安装，801所电推进系统设计团队调研了国内外常用电、气、机械对接锁定形式，创造性地提出了一种简化版的浮动对接形式，通过粗定位导向装置实现机械臂初始定位及大偏差适应，再通过自主精定位进一步修正电、气、机械的对中锁紧，这种步步为营的方式极大提高了对接的容差能力和可靠性，即便在轨多次拆装也能保证精度满足要求。

⑥与此同时，由于气瓶“外挂”时都是安装于统一的接口，原则上只要符合接口要求，空间站电推进系统可以安装不同容积、不同工作压力的气瓶，且气瓶填充的工质不限于已有系统的氙气工质，可根据技术发展情况上行不同工质推进剂。

⑦支持反复拆装使用、适配多种气瓶型号……就像搭积木一样，不管怎么拆装，只要保证接口一致，装好装牢合适的组件，便拥有了无限可能。801所的精巧设计，赋予了贮气模块“百搭”、百变的特性，不仅极大增加了电推进系统的寿命和可靠性，也丰富了系统的功能。

操作可以“兼容”

⑧航天员在舱内组装好大气瓶，完成自检及测试后通过自动出舱装置送至舱外，随即由舱外机械臂抓取并将其转移、对接到核心舱电推进系统大气瓶安装位，这是本次空间站电推进系统大气瓶在轨安装的过程，也是此后在轨更换气瓶的基本流程——正常情况下，当贮气模块组合体推进剂耗尽后，都将由机械臂自动进行在轨更换。

⑨但由于太空环境不可控因素较多，为了保证贮气模块的顺利更换，801所电推进系统设计团队还提出了“PlanB”——即航天员手动更换气瓶。为了“兼容”自动和手动这两种模式，团队从2017年开始便进行了大量设计及验证工作。

⑩研制过程中，设计人员充分考虑了航天员在轨操作的局限性、安全性和可操作性，并按照航天员工效学反馈不断改进方案，完善精密的尺寸链设计；根据可靠对接、可靠锁定、电路绝缘、气路密封等要求，形成精细化装配规范；产品交付前，也进行了充分的地面精测验证，甚至模拟在轨环境反复拆装气瓶十次……重重保障环环相扣，确认不同操作模式下偏差均在可控范围内。

⑪“外挂”性能强悍、拆装组件“百搭”、操作模式“兼容”，801所用“换气”代替“补气”，实现了电推进推进剂替换简单、高效、可靠的目标。而此次大气瓶成功在轨安装，标志着我国在电推进系统方面的技术水平已经达到了国际领先，不仅可以保障天宫空间站长期在轨运行，同时还为后续电推系统的在轨维护提供了宝贵经验。

（文章有删改）

链接材料：

6月30日，中国载人航天工程办公室发布了2023中国载人航天年中“成绩单”。在这份“成绩单”中，一共记录了28项内容，从1月21日第二届“天宫画展”在中国空间站正式开展，神舟十五号乘组给全国青少年送来一份特别的“新年礼物”开始，一直记录到近日在天地协同配合下，空间站电推进系统大气瓶完成在轨安装任务，涉及神舟十四号、神舟十五号以及神舟十六号三个航天员乘组。其中，还包括了多项在空间站完成的科学实验和试验。可以说，这份沉甸甸的成绩单，详细记录了中国载人航天这半年来的坚实步伐，其中涉及的很多技术为未来我国航天事业的发展，提供了更加坚实的技术支撑。

【材料一】孝道文化，即关爱父母长辈、尊老敬老的文化传统，是中国古代社会的基本道德 规范。也是中华民族尊奉的传统美德。它强调幼敬长、下尊上，要求晚辈孝敬老人，子女孝敬父 母，爱护、照顾、赡养老人，使老人能颐养天年，享受天伦之乐。几千年来，孝道文化不断发展， 已成为中华民族繁衍生息、百代相传的优良传统。                           (摘编自网络)

【材料二】当代青少年对传统孝道的认知与传承状况调查

【材料三】《论语》中子游问孝，子曰：“今之孝者，是谓能养。至于犬马，皆能有养。不 敬，何以别乎?”

孔子的意思是：“当今所说的孝，指的是养活父母便行了。即使狗和马，也都有人饲养。对 父母如果不恭敬顺从，那和饲养狗马有什么区别呢?”

孔子认为行孝道是圣人的标准，君子的行为，仁德者的日常。老有所养不算孝，孝养并不是 给钱了事，看似过头的言语，让人难以接受；细思则落地在礼，这就是圣人之道，做到就得道了。

现代人对父母最常用的一句话是“老有所养”，并且认为做到这一点就是尽孝了。但在孔子 看来，这个观点是不足的，一个人如果对自己的父母只有养，而没有孝敬的心，就与养些犬马没 有区别。若是真心孝敬父母的话，就不应仅停留在养的表面上，对父母的孝应当是发自内心深处 的敬爱，这才符合孝道。

(选自李玉玲《孝之论述——孝字的理解与认知》，有删改)

【材料四】在家尽孝，为国尽忠是中华民族的优良传统，古往今来，孝顺的人不计其数。古 有仲由为母百里负米，王祥卧冰求鲤，杨香扼虎救父。今有年过七旬养子蒋德明反哺年过一百岁 的母亲，“她养我长大，我养她到老”，他一做就是几十年。全国道德模范张永珍，三十多年相继照顾6位与她毫无血缘关系的老人，用柔弱的肩膀撑起半边天，用坚韧谱写新时代敬老孝老的赞歌。

“常怀敬老之心，倾注爱老之情，笃行扶老之事。”其实，对父母来说，子女能回报多少， 以什么形式回报，并不重要。父母对子女的爱如此无私伟大，比起在特定节日的问候，我们更应 该让爱融入日常生活的点滴细节中。父母在，人生尚有来处，父母去，人生只剩归途。世界上最 大的遗憾无异于子欲孝而亲不在，我们该多陪陪自己的父母。“百善孝为先”敬老养老是每个 子女的义务与责任，从自身做起，树立榜样，让孝老养老的家风代代相传！

(选自李巧莲《以敬老之心，笃行扶老之事》，有删改)