物理学的优等生。
        ③我们都有过这样的经验：当捉到一只美丽的蝴蝶时，轻轻地用手收拢它的翅膀，此时，碰触过蝶翅的手上会粘满许多细小的彩色粉末。没错，这些粉末就是蝴蝶色彩的源泉。科学家管它叫鳞片，那些漂亮的闪闪发光的蓝紫色荧光就是通过这些鳞片的光学反射和折射而产生的。
        ④若是把鳞片放到电子显微镜下观察，则会发现每个鳞片都有数量不等的脊纹，它们具有很好的折光性能。使照射其上的光产生折射、反射而形成各种华丽的色彩。在脊纹上还叠合着许多并行的薄片，像竖起来的书的封面一样，脊纹越多，越能闪射出美丽的光芒。通过光学作用产生的色彩叫做物理色或结构色，其变化随光照角度的不同而异，呈现出变幻绚烂的彩虹色彩，和肥皂泡在阳光下呈现出绚丽的光彩的原理是一样的。蝴蝶中的白色同样可由结构色产生，微小的透明颗粒将光分散，其效果与雪呈白色是相同的。
                                                                                                                                                                                   
        ⑤拥有了七彩阳光垂爱的蝴蝶依然还不满足，这些大自然的艺术家们还用各种化学颜料将自己涂抹一番，描绘出一幅幅佳作。
        ⑥蝴蝶的颜料是自己身上的色素，色素可以吸收部分光波而反射其他光波，从而使画面呈现出相应的色彩。
        ⑦蝴蝶身上的黑色、黄色、红色、绿色也是由色素决定的，不同的是鳞片上的这些色素化合物大部分是新陈代谢的产物，当化学性质有所改变时，色素色就会由于氧化或还原反应而褪淡甚至消失。
        ⑧蝴蝶翅色中最常见的颜色是黑色，黑色素是由酪氨酸氧化而成的新陈代谢产物。黄色、红色、橘红色则是由类胡萝卜素、花青素、花黄素等等色素产生的，它们都是蝴蝶还是毛虫宝宝时从食物中摄取来的。
        ⑨多数蝴蝶的鳞片中都含有蝶呤素，这是一种荧光色素。白蝶呤、黄蝶呤、红蝶呤、金蝶呤以不同的组合方式产生出绚丽的色彩。为了生存，所以美丽
        ⑩拟态是一种自我防卫的方式，枯叶峡蝶是世界著名的拟态昆虫。它的前后翅合起来，极像阔叶树的枯叶，翅上的斑纹，更像一张枯叶上的主脉、支脉和真菌斑点，混杂在枯叶堆中，极难发现。眼蝶科蝴蝶的眼斑，常常可以吓跑捕食的小鸟或转移攻击目标，使身体较重要的部位免遭袭击。灰蝶的眼斑配合翅尾，可以模仿头部，同样起到引开敌人注意的目的，避免真正的头部受到致命袭击。
        ⑪除了恐吓与转移目标，蝴蝶还是隐藏自己的高手，他们利用保护色和环境融为一体，来起到隐身的效果。比如，柑橘凤蝶的终龄幼虫变成和叶片相同的绿色，它们若化蛹在叶片附近，则蛹为绿色，若化蛹离叶片较远的树枝上则变成褐色蛹。
        ⑫保护色让蝴蝶尽可能地消失在敌人眼前，与此相反，那些味道难吃的蝴蝶则尽量使自己翅膀的颜色鲜艳耀眼，宣布自己的存在。这些蝴蝶体内含有有毒成分或不良味道的体液，它们用明显的花纹警告捕食者，自己的味道很糟糕，敢吃我，后果自负，这样就让捕食者在尚未攻击之前，即能辨识而退避三舍。

                                                                                                  航空母舰
      ①航空母舰(Alrcraft Carrier)，简称“航母”、“空母”，前苏联称之为“载机巡洋舰”，是一种可以提供军用飞机起飞和降落的军舰。航空母舰是以舰载机为主要武器并作为其海上活动基地的大型水面战斗舰艇。依靠航空母舰，一个国家可以在远离其国土的地方，不依赖当地的机场施加军事压力和进行作战行动。航空母舰攻防兼备，作战能力强，能遂行多种战役战术任务，很具威慑力，因而倍受世界海军的器重。现代航空母舰及舰载机已成为高技术密集的军事系统工程。
      ②从外表看，航空母舰的一个最明显的特征就是它拥有与众不同的宽大的飞行甲板。这个甲板不仅特别长，特别宽，而且形状古怪，呈多边形。这是因为航空母舰上的主要武器是舰载飞机，所以需要有供飞机起降的宽大甲板。一艘大型航空母舰的飞行甲板的面积往往要比一般军舰大几倍甚至几十倍，比三个足球场还要大。在航空母舰上，看不到通常军舰所具有的高大的上层建筑和林立的火炮、导弹。在飞行甲板上仅有一个很小的船桥位于右舷，像大海中的一个小岛，这就是全舰的指挥控制中心，称为岛形上层建筑。在飞行甲板上，还布置有航空母舰专用的供飞机起降的弹射器、阻拦索、助降镜、升降机等，这些是航空母舰之所以能使舰载飞机在这样小的“机场”上起飞、降落的法宝。　
      ③一般情况下，舰载机从航空母舰起飞的方式可分为三种。第一种是         。起飞时，飞机的前轮被挂在起飞装置中，就好像将飞机放在拉满弦的弓箭上。飞行员在得到起飞许可后加足马力，同时用刹车防止飞机移动。在他得到起飞信号的同时要放开刹车，再借助蒸气弹射装置的启动，将飞机弹出跑道。第二种是           。起飞时，用钢质拖索牵引飞机加速起飞。但这种弹射方式比较陈旧，使用这种方式的航母较少。第三种是         ， 这种起飞方式不需要复杂的弹射装置。采用这种方式的航空母舰甲板前端有一个“跳台”，飞机在起飞时以自己的动力经由跳台的协助“跳”上空中，升空的那一刻就好像滑板运动员冲出U形赛道的瞬间。
      ④在航空母舰的飞行甲板后部有四条拦截索。拦截索是由液压系统制动的，它仅用两秒钟就可以使飞机在50米内停下来。飞行员必须让飞机的捕捉钩挂上其中一条，在最佳情况下捕捉钩应该挂上第三条；假如挂上前两条，那么飞机的下降角度太平；假如挂上最后一条，那么飞机的下降角度太陡；着陆时飞行员必须将飞机完全压低，这样他可以保证捕捉钩钩住其中的一条拦截索。同时他必须将发动机开到最大，这样假如飞机没有挂上拦截索，也可以在最短时间内加速离开甲板，重新回到降落航线。航空母舰舰载机起降技术的解决，把舰艇与战机完美地结合在一起，这使得航空母舰在现代军事中发挥了不可替代的作用。
      ⑤目前，航空母舰发展的主要趋势是向两极化发展，即大型化和轻型化，前者为常规起降飞机的航空母舰，后者为垂直短距起降飞机、直升机航空母舰。而各种新型航空母舰正在探索之中，未来的航空母舰基本式样不会出现重大变化，但新型航空母舰不久有可能问世。

眼球追踪让你有“特异功能”

       ①也许你已经看到身边的科技迷有了神奇的“特异功能”：动动眼珠，屏幕就会翻页；眨一下眼，手机就能拍照；开车时犯困眼皮耷拉，马上就会响起语音提示……这可不是因为他们的眼睛被改造了，而是因为他们使用的设备搭载了一项名为“眼球追踪”的技术。

       ②眼球追踪技术的原理并不复杂：当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，这些变化会产生可以提取的特征，计算机可以通过图象捕捉或扫描提取这些特征，从而实时追踪眼睛的变化，预测用户的状态和需求，并进行响应，达到用眼睛控制设备的目的。

       ③现阶段所采用的主要设备包括红外设备和图象采集设备。在精度方面，红外线投射方式有比较大的优势，大概能在30英寸的屏幕上精确到1厘米以内，辅以眨眼识别、注视识别等技术，已经可以在一定程度上替代鼠标、触摸板，进行一些有限的操作。此外，其他图象采集设备，如电脑或手机上的摄像头，在软件的支持下也可以实现眼球跟踪，但是在准确性、速度和稳定性上各有差异。

       ④在日常生活中，眼球追踪技术最热门的载体是手机。比如，三星上一代旗舰机GalaxyS3就可以通过检测用户眼睛状态来控制锁屏时间，只要检测到用户正盯着手机屏幕，即使用户没有进行任何操作，屏幕也不会关闭。而GalaxyS4的发布，则将这一功能进一步延伸：可通过眼球来控制页面上下滚动。

       ⑤有没有什么办法让旧的设备也能实现眼球追踪呢？一家瑞典公司Tobii今年计划推出一款产品，让旧电脑也能接入这项新技术。这款设备名叫Rex，是一个电脑外设设备，只要把它放置在屏幕顶部，再通过USB接口接入，用户就能利用视线来控制电脑完成部分操作，比如操控IE页面滚动、使用Windows8地图应用等。

       ⑥除了电脑和手机，汽车也很有可能是你最早接触到眼球追踪技术的地方。通用和丰田都已经在这方面有了不小的投入。它能实时模拟驾驶员的视野，提醒驾驶员视线盲区可能存在的危险；当驾驶员眼皮下垂（犯困）或眨眼次数减少（走神）等，它还会发出声音提醒。澳大利亚一家名叫Seeing Machines的公司，最近也开发了类似产品，只要司机闭眼超过1.6秒，警钟就会响起，座位还会震动。

       ⑦眼球追踪技术的发展目前还存在不少困难。比如，让机器对人类眼睛动作的真实意图进行有效识别，以判断它是无意识运动还是有意识变化，并不是件容易的事。所以，这项技术在短期内难以成为人类和机器互动的主要方式，但是它对于鼠标、键盘以及触摸等比较成熟的人机交互是一个很好的补充，而且在医疗健康、在线教育、心理研究乃至刑事侦查领域等，都有着广泛的应用前景。

（选文有删改）

3D打印的革命性

王飞跃  梁晓辉

    ①3D打印源自100多年前的照相雕塑和地貌成形技术，是一种不需要传统刀具和机床就能打造出任意形状、根据物体的三维模型数据制成实物模型的技术，被认为是一项改变世界的新技术。具体地说，人们首先需要通过电脑对实物进行扫描或直接创建一个三维设计图，再通过3D打印机对这个立体原型进行“切片”，一层一层地进行数据记录，然后将原材料按切片数据层层叠加，直到最终成型。

    ②3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，3D打印使用的不是传统的“墨”，而是那些能发生固化反应的材料。比如树脂、塑料、陶瓷、金属等，因而能“打印”出实实在在的三维立体模型，小到一只耳环，大到体积庞大的工程零件、器具，只要获得了原始的模型数据，3D打印机都能将这些东西精准地复制出来，就像童话中的“复制机”一般神奇。这将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，从而转变为一种以3D打印为基础的、成本更低、研发周期更短的生产方式。以目前的发展情况判断，3D打印之后，必将是社会制造的迅猛崛起。

    ③据报道，国外目前已经通过3D打印技术成功地打印出了自行车、汽车、电控飞行器等物。现今，3D打印也应用于珠宝制造和模型制作，在时装业、电影业、建筑业等10多个不同的行业和领域显示出了十足的魅力，并大大改变了美国制造业的格局。其实，众多的3D打印创业者此前早已落户以虚拟经济著称的纽约市，即便在2008年金融危机的情况下，3D打印还是拉动了当地的萧条经济，为经济增长贡献了力量。

    ④3D打印的应用并不止于工业制造，它在医学界也有着广阔的发展前景。如果它用来打印的“墨”是一个个活体细胞，那么，只要获得相关器官的切片数据，该器官就可以被“打印”出来。这并非天方夜谭，在去年举行的全球科技娱乐设计大会（TED）上，美国维克森林再生医学学院博士安东尼就向人们展示了这样一个肾脏模型打印的过程。据他介绍，他们正在进行一个更大胆的试验，直接用打印机在人体伤口上进行修复式“打印”。如果取得成功，这将是医学领域的重大进展。

（选自《人民日报》2012年12月，选文有删改。）

基因决定蚂蚁是称职“植物保镖”

王方 编译

    ①尽管你可能不认可蚂蚁是令人生畏的保镖，但不能否认，蚂蚁在保护植物免受敌人攻击方面做了很多让人们印象深刻的工作。现在，加拿大多伦多大学的科学家们已经确认，到底是什么决定了蚂蚁比其他保镖更称职。

②科研人员对亚马孙热带雨林位于秘鲁境内的植物Cordia nodosa和亚马逊蚂蚁之间的关系进行了研究。他们发现，蚂蚁表达两种基因的水平显著影响了它们如何给宿主^①提供保护。

    ③蚂蚁和植物的关系是自然界互利共生现象的一个例子，即两个看似不同的物种以相互作用的方式使双方都受惠。互利共生的两个常见案例是授粉和传播种子，它们都涉及植物通过给动物提供食物奖励，吸引对方来执行重要任务。

    ④科学家认为，大约400种热带植物进化出被称为虫菌穴的特殊结构，用来收容蚁群以捍卫自身，主要针对的敌人是植食性昆虫。因为热带雨林中有很多这样的树栖蚂蚁，整个热带树木常被蚂蚁完全覆盖。虫菌穴给了蚂蚁一个个进化来的家，可能是因为它们能让植食性昆虫远离自己。由于蚂蚁吃了很多昆虫和其他节肢动物，也就减少了这些植物敌人在树上的密度。

    ⑤科研人员发现，当激活蚂蚁两个基因产物时，更多的工蚁被招募来攻击植食性昆虫，结果减少了对树木的破坏。工蚁的基因表达也与蚁群是否发现蚱蜢、树叶损失多少有关。

    ⑥以前，人们对于使蚂蚁成为比其他动物更称职的“植物保镖”的基因、分子机制都知之甚少。此项研究的结果表明了蚂蚁保护植物这一互利共生中的分子基础。有一天或许能帮助我们进一步了解，什么使某些动物在授粉、传播种子等其他互利共生关系中比其他动物表现更好。

（摘自《中国科学报》2017年9月27日，有删节）

【注】宿主，也称为寄主，是指为寄生物包括寄生虫、病毒等提供生存环境的生物。

一块煤有话说

从远古走来

很久很久以前，也许是几亿年前吧，我记得我属于一棵高大树木的树干。按照科学家的说法，那是一株二叠纪时期的蕨类植物，丰茂的植物使得距今约两三亿年前的古生代石炭纪和二叠纪成为了一个重要的成煤时期，也就是在这漫长时期的某一天，我的本体植物走到了生命的尽头，轰然倒下，我也就成了森林底层众多腐败植物组织中的一员，被埋了起来。

我的身体开始慢慢腐烂、碳化，渐渐变黑，不知道过了多久，岩石中的矿质开始侵入，我慢慢地开始变得像石头，变成了褐煤。褐煤是煤化程度比较低的初级煤，很软，燃点也很低，一旦挖出来很快就会风化，甚至有自燃的可能。褐煤主要作为发电厂的燃料，也可作为化工原料、催化剂载体、吸附剂等。随着时间的流逝，我进一步石化，变成了烟煤，最后变成了坚硬的无烟煤。或者说，是一块含碳量很高的植物腐殖化石。

推动工业革命

至少在石器时代，人们就已经认识我们啦，那时还有一些人把我们做成亮晶晶的首饰、器物什么的，煤也可以是黑亮黑亮的哟。不过，我们真正发挥力量是从英国的工业革命开始的。

由于开采容易、价格低、燃烧热量高，我们很快就成为工业革命的主力燃料，在冶铁工业中也被用来代替木头提供碳源。之后，随着工业革命的推广，我们的应用也扩张到了全世界。

我们为英国带来财富的同时，也给这个国家带来了雾霾，当然，现在有了更科学的提法，叫PM2.5。现在，已有大量的证据说明，PM2.5过高会增加呼吸道疾病的发病率，很可能会降低人的寿命。

虽然会不好意思，但是我们本身不是纯碳组成的，里面有不少硫、氮之类的物质，在燃烧过程中，这些物质也会被氧化，变成二氧化硫、氮氧化物等有害气体，造成雾霾。所以，很多人说我们是“不干净”的能源，嚷嚷着要放弃我们，真是让我们心里好难过啊。

科技助力绿色用煤

不过细想想，这事不能完全赖我们啊，明明是你们人类利用我们的方法也太粗放了一点吧？往炉子里那么一扔就不管了，烧煤有烟，难道烧木头或者原油就没烟了吗？为啥利用原油之前要提炼，我们煤就要直接扔炉子里？所以，如今的解决之道，是如何绿色用煤。

实际上，利用科技助力保护环境，是完全可行的。

目前，虽然火电厂消耗了大约一半的燃煤，但随着各项政策的执行，中国95%的火电厂已经应用了对我们的各种处理技术，包括脱硫、除尘等工艺，使我们变得“干净”，实际排出有害气体其实并没有人们想得那么多。

在西方国家，“清洁的煤”的概念也被提了出来。例如美国还发起了“未来发电项目”。这个项目正在试图建立起这样一种煤电站：首先将煤气化，然后从中将硫等元素分离出来，作为其他化学工业生产的原料，里面九成的汞也被分离出来，其余的有害金属则转化成无活性的固体矿渣。

看来，在科技的帮助下，我们煤还是有希望成为一种清洁能源，甚至完全不输于天然气。

（有删改）