夜半钟声怎么到客船

       ①“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”；“更深何处人吹笛，疑是孤吟寒水中”……这些优美的古诗句都描写了深夜从远处传来的声音，这些诗人为什么都写半夜钟声或乐声，却几乎没有人写正午的妙音呢？这正体现了一个很有趣的科学现象。

       ②声音在凉爽的夜晚传得尤其远。夜深人静没有噪音是一个原因，但却并非主要原因。

       ③光是一种波，声音也是一种波，光会反射和折射，声音同样会反射和折射。当声音发出后，如果在空气中向四面八方的传播速度相同，那么声音就会像膨胀的球一样向外传播，但是，不同位置空气的温度和密度是不同的，而且地面等固体还会反射声波。因此，地面附近的声音不可能像膨胀的球一样四处扩散。

       ④秋冬季节，夜间的地面和水面较冷，贴近地面的空气温度也很低，在一定范围内，越高处的空气温度则越高。而声音的传播与空气的温度有关，空气温度越高，传播声音的速度越快，反之，则越慢。声音在从气温较低、传播速度较慢的气层进入气温较高、传播速度较快的气层时，不但会发生折射、反射，还会像光一样发生全反射。大气层中，温度不同的气层有很多，那么，声音向高处的传播就不断遇到阻碍（被反射和全反射）。于是，就像光很容易局限在玻璃光纤中传播一样，声音也很容易局限在冷空气层中传播，很少会透出去到达高空。声音的能量损失就很少，可以贴着地面或江面传播到很远的地方，声音的强度却没有多少衰减。于是，那悠扬的夜半钟声可以从山上传到客船，可以从此岸传到彼岸，其实在寒冷的天气里，如果湖面或江面结了冰，即使在比较喧闹的白天，人们也可以清晰听到平时听不到的彼岸的声音。

       ⑤声音在白天传播得特别高。白天地面接受太阳辐射强，地表温度升高，而且越靠近地面，空气温度越高，那么贴地传播的声音速度会大于高空的。当地面附近发出声音时，向地面传播的声波会被地面向上反射，而向上传播的声波能大部分会通过折射进入高空。由于大部分声波折射向高空，人在高空就会格外清晰地听到来自地面的声音，如果唐朝诗人曾坐在热气球里旅行，或许会给我们留下“晌午钟声到云霄”的诗句。也正是由于大部分声波折射向高空，所以白天的声音一般很难听到中午的钟声，不会有感而发了。

       ⑥奇妙的是，由于声音的折射和反射，白天在适当的地方，还会出现静区。在第一次世界大战时，人们就发现了奇怪的现象：一门大炮在不断发炮，当有人驱车从数百千米外的远方驶向大炮时，起初还能听到炮声隆隆，但距离大炮近一些的时候，有一段路程里却听不到炮声；再靠近一些，就又听到了炮声。究其原因，很远处听到的炮声是高空大气反射到地面的炮声，近一些的地方既没有高空大气反射的声波，又没有大炮直接传来的声波，所以就形成了静区。再靠近时，大炮的声波直接传来，人又可以听到了。当然这就是声音传播的奇妙之处了。

       ⑦“夜半钟声到客船”,这句流传了一千多年的诗句，一语道出了声音喜欢向较凉爽的地方传播的科学事实，真实体现了文学的美感和科学的美妙。

                                                                                                                                                                   （选自2011年第4期《大科技》，有改动）

人类的理想身高是多高

①人类的身高未必是越高越好。现在，世界上平均身高最高的是荷兰人，2014年的统计表明，荷兰成年男性平均身高为1.825米，女性的平均身高达1.7米，居世界之首。但是，研究人员认为，这并非人类的理想身高。人类的理想身高应当是168厘米，最佳变动范围在167～170厘米之间。

    ②理由是，机体的基础代谢与体表面积成正比，体表面积与身高成正比，身高每增加5％，体表面积相应地增加10％，则身体需要多消耗20％的能量。身材高大者为了维持生存，就需摄入更多可提供能量的食物，吸收更多的水分和氧气，从而增加机体各器官的负担，很可能会影响寿命。

    ③其实，人类的理想身高也只是一种假说，是否如此，需要实践来检验，不过，个子矮的人确实比较健康长寿，这一点已经得到很多事实的验证，从这个角度来看，矮个子可能真是人类的理想身高。由此，也牵涉到另一个问题，如果不加限制，人类到底能长多高。如果排除所有生物因素，有人从纯物理角度来判断，人能到达的最高高度是7米。人体的密度大约是1克／毫升（立方厘米），人的身高如果超过7米，骨头就会碎掉，所以上限是7米。

    ④但是，这只是一种假说，实际上，人的身高还没有到达这个高度时，各种基本生理功能就难以为继了。同样是按照物体的面积和体积之比衡量，人达到一定高度时，表面积将按平方数增加，体积则按立方数增加。于是，人体生理功能的维持就勉为其难，尤其是心血管的功能。恐龙的身躯很大，其神经系统却难以进化到有效管理其庞大的身躯，以恐龙小小的脑袋管理几十吨重的身躯，必然使其成为生物史上典型的管理失败者。当然，恐龙庞大的身体导致其行动的不便和巨大的食量，也使得其生存较为困难，种种因素促使其最终走向灭绝。人的身高要达到7米，其心脏和其他器官也得相应地配套进化，而且人的行为和动作将变得笨拙。这虽然并非不可能，却不是人所想要的理想高度。而且，当人的身高如此发展时，人类也会千方百计来阻止这样的进化。

    ⑤另外，人的身高与遗传基因和环境有很大的关系。研究人员也逐步证明基因多态性或单核苷酸多态性对身高的显著影响，45％左右的身高差异与单核苷酸多态性有关。同时，环境因素也能通过作用于基因表达而对身高造成影响。因此，要预测人类身高到底会长到多高，没有一个准确的结果。

    ⑥其实，人类的身高还是以矮小为好。矮小，体表面积相应地减小，则身体消耗的能量也会减少，所有的器官和生理系统也不会太疲劳和负担过重，容易长寿。例如广西巴马县的百岁老人有81人，在当地总人口中的比例为31.7/10万。联合国确定的长寿之乡的标准是，百岁老人的比例为0.75/10万，巴马的这一比例居世界前列。巴马人长寿的原因有很多，其中之一是，长寿老人身材都比较矮小，男性平均1.5米左右，女性平均1.4米左右。

    ⑦所以，人类的理想身高为168厘米不无道理。

材料一：

    金砖实际上是规格为二尺二，二尺、一尺七见方的大型方砖的雅称，据古籍《金砖墁地》记载，其是专为皇宫烧制的细料方砖，颗粒细腻，质地密实，敲之作金石之声，故称“金砖”。又因金砖制成后要运至北京的京仓，以供皇宫专用，故又有“京砖”之称。 现在北京故宫的太和殿、中和殿、保和殿、天安门城楼以及十三陵之一的定陵内所铺设的就是御窑金砖，这些大方砖上尚有明永乐、正德，清乾隆等年号和“苏州府督造”等印章字样。

材料二：

    金砖御窑位于苏州市相城区陆慕镇御窑村，御窑村原名余窑村，千百年来当地村民烧制砖瓦的传统世代相袭。陆墓（今作陆慕），在苏州齐门外北八里，临元和塘两岸，东濒阳澄湖。苏州的水特别清澈温软，这种温软饱满的水滋养的泥土也特别粘糯柔润，以这种柔润细腻的泥土烧造出来的砖瓦质地也特别精良。元和塘、阳澄湖、白荡湖环抱的陆墓镇及附近几个小村镇，一向以烧制砖瓦及其他陶器制品著称。陆墓镇附近许多村庄都以烧窑而命名，如砖场、北窑、南窑、乌窑里、俞窑、御窑头等。

材料三：

    御窑金砖的制作，是一门水火相济的艺术。水和火，一阴一阳，一刚一柔，阴阳相济，刚柔相推，引起了世界万物的生息和变化。易经中的这一核心思想，到了姑苏相城的民工窑户手中，演绎成了七转得土、六转成泥、八月成坯和百三十日而后窨水出窑的有着二十九道工序之多的水磨糯米一样的工夫。练泥流程之繁，制坯手续之细，焙烧技艺之精，用工费力之多，生产周期之长，标准要求之高，加上成品概率之低，使得这种看似与普通青砖无异的细料方砖成了名副其实的“金”砖。

    材料四：独特的原料与严格的工艺，使成品的御窑金砖黛青光滑，古朴坚实，面平如砥似一方黛玉，光滑似镜若一块乌金，敲击时还会发出金属般铿锵之声，具有较高的实用价值和观赏价值，是我国民族建筑文化中的一颗璀璨明珠。用金砖铺成的地面具有光润耐磨、愈擦愈亮、不滑不湿等特点，既可防止地下潮气上升，又能把宫殿衬托得更加雄伟壮丽，把豪宅古居装点得更加富丽堂皇。

    材料五：造砖，刚柔相推，水火相济，变土为金。金砖造作，工序数十，历时一载。泥土历练之返复，做坯阴晾之繁久，火候温烈之拿捏，洇水速率之把握，皆应四时气候而动，依事理物律而行，是谓顺天道，尽人事，方土窑而出金砖。

（摘自互联网，根据御窑金砖官网、百度百科等改写）

古代通缉令缚人有术

    ①其实，现代的很多东西，包括物质和精神的东西，其中都蕴含着古老的传统文化因子。以此来观照，现代通缉令中就有着古代通缉令的影子。我们可以从现藏于甘肃博物馆的一件简册中窥见古代通缉令的真貌。

    ②中国考古工作者曾从两万余枚居延汉简中发现一件《甘露二年丞相御史书》的简册。《甘露二年丞相御史书》是由朝廷丞相与御史府共同签署的文件，记述了汉宣帝刘询甘露二年（公元前52年）张掖郡地方执行朝廷通缉在逃要犯命令的情况。可以说，这是迄今为止中国有文字记载的最早的通缉令。

    ③我国古代通缉令的内容与现今基本相同，包含疑犯姓名、性别、年龄、体貌特征及流窜的时间和地点等。但不论古代还是现代，通缉令上都会附上疑犯的画像。在现代，办案人员可以通过电子照片和监控视频来抓捕疑犯。而在古代，犯人的画像只能由官府画师描绘出来。春秋时期的伍子胥就是中国历史上第一个登上通缉令画像的人。《东周列国志》记载：“平王悉从起计，画影图形，访拿伍员，各关隘十分紧急。”伍子胥也因此急白了头，才混淆过关。

    ④古代画师的水平参差不齐，画得最好的是宫廷画师，负责给皇帝或皇亲国戚画像。相较来说，衙门的画师就显得很不专业，出于务实的考虑，画师会将疑犯的某些特征画得很突出，甚至很夸张。官府要在各处交通要道张贴疑犯画像，因此需要通过临摹、复制来制作大量的画像。这样一来，疑犯的画像就与本人相貌出入很大。可是，官府成功抓捕疑犯的概率却很高。这究竟是为何？其实，这一切得益于古代的保甲制度。

    ⑤保甲制度是中国封建王朝时代长期实行的一种社会统治手段。它是以“户（家庭）”为社会组织的基本单位。汉时，五家为“伍”，十家为“什”，百家为“里”；唐时，四家为“邻”，五邻为“保”，百户为“里”；北宋时，王安石变法时提出了十户为“一保”，五保为“一大保”，十大保为“一都保”；元朝时出现了“甲”，以二十户为一“甲”；清代时，以十户为“一牌”，十牌为“一甲”，十甲为“一保”。民国时期，十进位的保甲制最终形成，即十户为一甲，十甲为一保，十保以上为乡镇。这种对百姓严密控制的手段极大地限制了人们的自由，在此基础上形成的“连保连坐”制度就能实现“天网恢恢，疏而不漏”。一人犯法，全保的人都要受到牵连。外地的疑犯跑到当地，当地人要及时举报，否则会受到惩处。

    ⑥战国时期，商鞅在秦国变法时发明了“照身帖”，发展到后来，便是“路引”等。这是类似于现在身份证的一种东西，里面包含有古人的各种信息，这对流动人口有一定的管理作用。《东周列国志》中记载：“店主索照身之帖，鞅辞无有。店主曰：‘商君之法，不许收留无帖之人，犯者并斩！吾不敢留。’”由此可以看出，一旦疑犯逃到外地，拿不出有效的身份证明，便会被官府收押。

    ⑦此外，为了有效缉捕疑犯，官府还会进行悬赏。据《续资治通鉴》记载：“诏天下有能告杀人者，赏钱五万。”意思是，告诉全国，如有人能检举、告发杀人犯的，给予五万钱奖赏。对于疑犯，是检举揭发受到奖赏，还是隐瞒包庇受到惩罚？何去何从，孰轻孰重，百姓自然会有选择。

⑧正是有了这些制度，通缉令上的画像像不像已经不重要了。

低碳的误区

    ①现在我们大多有个共识，要应对气候变化，中国乃至全世界的策略是“低碳发展”。我们天天在说“低碳”，要投资低碳项目、采用低碳技术，最重要的是确定这一项目或技术是否真为“低碳”。

    ②以太阳能光伏电池生产线为例，它就很难说是否是低碳技术。整个太阳能发电的产业链，它的运作过程如何呢？首先把沙子经过矿热炉，由化生产出工业硅，然后再得到晶片，这个过程需要电力的投入，属于原料生产阶段。随后把电池组件运到一个地方安装起来，建成太阳能发电站，这是设备生产阶段最后到了发电阶段，就是运行这个电站发出电。

    ③这样一个过程，真正发电之前的工作都是消耗能源的排放产业，只有到了最后一步才有可能做到低碳。而前面工业硅的生产属于高耗能行业，它的产值能耗一般来说是高于当地的平均值的，所以从这个角度来讲太阳能光伏电池生产线不是一个低碳产业。如果排除工业硅的生产，只提光伏电池的组装，可能降低碳排放，但是整个过程都需要电，耗电量非常大。

    ④再来看看我们比较熟悉、目前国家也在大力扶持的纯电动汽车。它的简单使用过程大家都知道，先发电，然后通过电网把电输到充电站。最近也有新型纯电动汽车可以直接在家充电，但是无论哪种形式，都是要充电后才能上路。上路后，纯电动汽车的优势显现了出来，就是行驶过程中零排放。

    ⑤与传统的汽油汽车相比，纯电动汽车就是把汽车移动性的分散排放转化为电厂静态的集中排放。比起汽油汽车在大街上边行驶边排气，纯电动汽车的排气自然要容易控制得多。但是是否因此就能判定它属于低碳技术呢？

    ⑥要判断这一点，其实就是要了解纯电动汽车的供电问题。如果电力全部来自于无碳或者低碳电源发出的电，它的每千瓦小时的电量排放非常低，那么毫无疑问纯电动汽车有利于降低排放，是低碳技术。但是从我国现有技术及以煤为主的发电燃料结构来看，情况并非如此。我们做过分析，得到的答案是目前我国纯电动汽车发电端的排放，实际上高于汽油汽车。

    ⑦从上面的例子可以看出，低碳减排有时是直接的，有时是间接的，节电就是间接低碳减排。有些低碳项目从理论上看无排放，但是消耗电力，属于间接排放。同时，有时候直观判断一个项目是否低碳可能会产生一些误判，比如某些低碳园区的发展，消耗的能源反而更多。所以确定一个项目是否低碳要从整个产业链来看，这是个很复杂的过程。