“高速铁路时代”已到来

王瑞良

    ①你知道全球最长、最快的高速铁路干线在哪里吗？

    ②告诉你，在我们中国。2009年12月26日，武汉到广州的客运专线正式通车运营。这条铁路就是目前世界上最长、最快的高速铁路干线。

    ③高速铁路是用高新科技支撑的新型铁路运输系统。在普通铁路线上，即便是特快列车，平均时速也只有60～90千米，而高速铁路线上的列车平均时速在200～300千米，最高可达400多千米。“和谐号”在试运行时时速曾达到394.2千米。所以，现在从武汉到广州整个行程1100千米，坐高速列车不到3个小时就能走完，真是“千里粤汉半日还”啊，而原来这段旅程至少需要十多个小时。

    ④现在，很多国家都在提倡高速铁路运输，这是为什么呢？原来，汽车运行会排放大量废气，而且消耗宝贵的石油资源（有统计认为，石油资源还可以用200年左右），因此，火车替代汽车运输成为必然。为此，大力推进铁路的高速化在世界各国十分流行，其中成效最明显的是法、德、日、西、韩、美等国。

    ⑤你可能又要问，高速铁路有什么特别的要求吗？

    ⑥当然，高速铁路不是谁都能发展起来的，它涉及牵引、制动、空气动力学、路轨铺设和自动化管理等许多方面的一系列高新技术，难度相当大。我国也是在技术全面提高后，才追赶上了其他国家。

    ⑦为了提高车速，通常在列车的首尾要各配置一台大功率自控同步牵引机车，其车顶与高压电缆（又称接触网）相连，并采用特殊的加速装置。如“和谐号”就采用了“动力分散式”装置，即将多个小功率电动机分散安装在第一、四、五、八节车厢内，这些车厢既载客又有牵引动力，故称动车组，而无动力的车厢则称为拖车。“武汉﹣广州”动车组就是由四动四拖组成，每节动车上装有四台550千瓦的牵引电动机，整个列车的牵引功率为8800千瓦，定员601人。车头则须设计为类似飞机一样的流线型（俗称“子弹头”），以减少行进中空气的阻力。

    ⑧速度快了，行车安全也变得更为重要。为此，路轨的设计上必须尽量降低PQ值（力学名词），以防列车行进在弯道时，由于强大的惯性作用，造成脱轨事故。其次，是采用电子计算机安全监控系统，借以监测列车的制动效果、转向架的稳定性、列车的行进速度、位置、与其他车辆的距离等。第三，尽量消除铁路与公路的平面交叉，防止汽车等误入铁路与火车相撞；在必须交叉的道口，则安装先进的报警装置。

    ⑨乘坐过高速列车的人会发现，乘坐时似乎没有什么特殊的感觉。这是因为高速列车在舒适度上也有特殊的设计。如法国的一种新型列车精心设计了悬浮减震设备和低噪音空间设备。各个车厢宽敞、明亮，头等舱还有一个小“沙龙”，内有电话和现代音像设备。车门颜色也各不相同，一看便知该车厢属于何等级。美国的X2000型列车，每个座位都装有立体声耳机、计算机连线、瑞典梨木制作的餐盘和观看沿途田园风光的大型观景窗，车内还有会议室、传真机和娱乐设施等。乘这样的火车出行，真可以说是一种愉快的享受了。

    ⑩高速铁路的崛起，是交通运输史上的一场革命，它将改变人们的地理概念和生活方式，其意义完全可以与20世纪50年代喷气式客机的问世媲关。

（选自《青少年科技》2010年第6期）

实现制冰自由，究竟靠什么黑科技

宋衍昌

①作为冬奥会的重点比赛项目之一，“冰丝带” 国家速滑馆一直以“高科技”的形象出现。可能很多人并不理解，不就是“结冰”吗？有啥稀奇？可是你知道么，人类真正实现“制冰自由”“绿色制冰” 经历了一个曲折的过程。

②早在先秦时代，古人便利周天然冰来降温、给食物保鲜和做冷饮。据《周礼》记载当时周王室为保证夏天有冰块使用，专门成立了相应的机构管理“冰政”，负责人称“凌人”，每年大寒时节，古人就开始凿冰储藏。管理藏冰事务的官吏监督奴隶、农民到水质好的地方凿采冰块，藏到预先准备好的冰窖里，待来年享用。大约到了唐朝末期，工匠和炼金术士们在生产火药时偶然发现：硝石(化学名称叫硝酸钙)溶于水时会吸收大量的热，使周围的水降温直至结冰。于是他们将水放入罐内，取一个更大的容器，在容器内放水，然后将罐子放在容器内，并不断地在容器中加入硝石，结果罐内的水结成了冰。

③1659年英国科学家罗伯特．波义耳把一只乌放入了广口瓶中，紧接着用真空泵吸出瓶内的空气，这只鸟便一命呜呼。但是，蹊跷的是这只鸟被冻僵了。当时的人并没有搞清楚这件事的原理，伴随着19世纪能量守恒定律的提出，人们逐渐接受了一项共识：给物质做功或用别的方式输入能量，它的内能会增加；当物质对外界做功或者输出能量，它的内能会降低。内能的涨落给一些物质带来最直观的变化就是温度的起伏，也就能利用这个原理来制冷、制冰了。

④1834年，英国的雅可比．珀金斯试制成功用乙醚为工质的制冷机。1844年，美国的戈里医生利用空气为介质制造了一台给医院制造冰块与低温空气的制冷机。

⑤在机械制造上，经过上百年的发展，人们早已与19世纪有了云泥之别。二氧化碳这一安全无毒的制冷剂，便从无人问津一跃成为了“当红明星”。

⑥随看人类在制冷行业的快速发展，各类制冰设备的推广，使得人们不再需要花费巨大的代价便可以得到足够的冰雪场地。1908 年，第4届夏季奥运会上增加了花样滑冰项目。1924年，首届冬季奥运会在法国举办； 2022年，首届完全实现 “碳中和”绿色冬季奥运会在北京举办。

⑦二氧化碳是怎么制冰的呢？

⑧我们都知道，物质存在三种不同相态：气相、液相、固相。而超临界状态则是气液两相的分界线消失的一种特殊状态。当物质处于超临界状态时，它同时存在液体和气体的性质，也因此有许多独特的特性。超临界二氧化碳是超临界物质应用之中的佼佼者，它的临界温度

只有31.3℃，临界压力(7.3MPa)和常温时的饱和气压(5.7MPa) 相比也不高。所以，在设备允许的情况下，利用二氧化碳作为制冷剂的系统很容易跨过临界点来运行。超临界二氧化碳的传热能力十分优秀，并且密度高于其他制冷剂，这让跨临界二氧化碳制冷系统的体积可以更小，系统的效率也可以更高。

⑨国家速滑馆正是使用了跨临界二氧化碳制冷机组。制冷循环大致分为以下步骤：二氧化碳气体被吸入压缩机，经过机械压缩后跨越临界点成为了高温、高压的超临界流体。高温二氧化碳流体被送入热回收器，流过被冷水包裹的管道，把冷水加热到50-70°，这一部分水将被送往场馆用于生活用水、融冰池融冰以及冰面维护浇水，大幅度减少了电力消耗；另一边，被逐级降温后的二氧化碳最终跌下临界温度成为液态，再通过节流阀膨胀后，其温度大幅度降低达到零下20℃。液态低温二氧化碳经过液体循环泵被均匀输送到埋设在场馆冰面之下的蒸发盘管中，给冰面提供所需的低温。

(节选自《科学大院》)

人的体味是怎么来的

赵 天

家在农村的朋友一定不会对小鸡小鸭破壳而出的场景陌生，它们在叽叽喳喳坠地时，往往会追随在世间第一个看到的物体，无论这个物体是不是它们亲妈，甚至不管是否跟它们是一个物种，它们都会将其当成自己的妈妈去依恋，这在生物学上被称为“烙印现象”。

人类也有烙印现象，只不过小朋友呱呱坠地时认妈妈靠的不是看，而是闻。原来，人类胎儿在妈妈肚子里时，虽然视力和听力还未发育，却能闻到妈妈的气味。怀胎十月后，胎儿闻到的食物气味和母亲身上的气味会构成母亲在胎儿头脑中的整体印象，所以当宝宝们降临人间时，带着早已印刻在记忆中的气味印记，能够准确将自己妈妈和其他人区分开来，绝对不可能像小鸡、小鸭那样第一眼看到谁谁就是妈……这就是为什么有的小孩只让自己妈妈抱，别人一抱他们就哇哇大哭的原因。

母亲的气味让婴儿觉得熟悉亲近，同样，新生儿身上浓浓的“奶香”也常常吸引人们去亲近他们。研究表明，新生儿的气味能激活人们大脑中的奖赏回路，靠近新生儿，大脑就会产生更多的多巴胺，让人们感到愉悦。 这种气味也吸引着大人心甘情愿地照顾他们。但新生儿发出的让人愉悦的气味在他们大约6周大的时候就逐渐消失了，取而代之的是独特的个人体味慢慢形成。

科学家认为，每个人身上都有味道，并且是独一无二的，甚至连长得非常相似的双胞胎也拥有独特的气味。

那么，人的体味到底是从何而来的呢？

研究表明，每个人的体味主要来自汗液，而汗液之所以能形成独特的体味，与基因有关，更与生活在人们身上的微生物有关。

首先每个人的汗液多寡，主要由基因决定。

在我们的印象中，与亚洲人相比，欧洲人和非洲人通常长得更高大粗犷，身上体味也更浓。为什么亚洲人的体味不那么重呢？ 原来，大约70%亚洲人的 16号染色体上的 ABCC11 基因发生了突变，使得汗腺的分泌减少。

难道有汗液就有汗味吗？ 不是的。我们身上刚刚分泌出的汗液，是没有气味的。汗水中含量最多的三种成分是硫醇、类固醇和酸性物质，这三种物质本身是无色无味的，人之所以有体味，主要是汗水分泌出来后，被皮肤表面寄生的微生物转化，才生成有气味的化合物。非洲人和欧洲人汗水分泌多，所以微生物“发酵”的原料就多，体味就会更大。

目前科学家已经知道了一些规律，比如身上带有较多棒状杆菌的人，往往有刺鼻的气味，而男人通常比女人带有更多棒状杆菌，因此他们的体味也较浓；相反，女人通常比男人身上带有更多葡萄球菌，因此体味比较清淡。

这样，现在我们知道了，在遗传基因和微生物的双重作用下，我们获得了自己独特的、辨识度堪比指纹的气味。

（选自2021年第12期《奥秘》，有改动）

死里逃生

[美国]阿西莫夫

①1989年 3月 23日，地球又一次死里逃生。 当时有一颗很小的、直径约半英里的小行星，在距地球约 50万英里，即2倍于地球与月亮之间的距离的地方呼啸而过。当然，这听起来好像是安全距离，而有人说这可谓“差之毫厘，谬以千里”。

②不管怎样，这块“石头”沿着差不多与地球的轨道相交的轨道运行，而偶尔(要经历相当长的一段时间)当地球和小行星同时到达两者轨道的交点时，会使我们经历一场呼啸而过的九死一生的劫难。

③如果地球和小行星两者的轨道一直保持原样的话，那么，可以证明50万英里或更近一点，也许是两者所能遇到的最近距离，但是它们并不都是那样。地球是个大质量天体，因而它的轨道很稳定，可是相比之下，小行星显得很微小，它运动时会受到地球、月球、火星和金星的引力，所以它的轨道在不断地作微小变动。

④小行星的轨道也许变动得使它远离地球，而也有可能更靠近地球，因此它的运动使它进入与地球碰撞的过程的概率是非常小的，但不等于0。

⑤麻烦在于这样的小行星并不是绝无仅有。

〔A〕____。

⑥回溯到 1937年，被天文学家命名为赫尔姆斯的小行星在离地球20万英里以内经过，而它比刚才未击中我们的那颗小行星要大。它的直径也许有1英里。

⑦另外在 1972年8月10日，一颗直径只有40英尺的小天体，事实上在蒙大拿州南部上空仅30英里处与地球呼啸着擦肩而过。它已经穿过了地球大气层的平流层。

⑧有些天文学家认为，可能至少有上百个直径在半英里以上的天体，其所在的轨道可使它们在地球旁掠过。并且可能还存在几千个直径为几十英尺的更小天体。显然由所有这些小天体中的某一个最终将撞击地球的概率远大于某个特定天体(例如刚才未击中我们的那颗小行星撞击地球的概率)。

⑨甚至一个比较小的天体，像未击中蒙大拿州南部的那个小天体，假若它真的撞击地球，也会产生可怕的破坏。如果它击中陆地，会凿出一个相当大的陨星坑。当它们击中地球时，这些抛射物可能会以每秒20英里的速度持续运动。

〔B〕____。

⑩如果该天体再大一些，它也许能击穿地壳，引起火山活动，引发全球范围的森林火灾，淹没一半的陆地，并会把大量尘埃抛入平流层，以致长时期地遮住太阳光。这样的一次巨大撞击或许能使生命的大部分甚至全部死亡，实际上，许多人认为在6500万年前就是这样的一次巨大撞击使恐龙灭绝。

⑪较小的碰撞近来曾经发生过。在亚利桑那州，有一个直径为 0.8英里、深600英尺的陨星坑，它可能是在50 000年前，因为一次碰撞形成的。因为当时人类尚未到达美洲，很可能没有人死亡。1908年，在西伯利亚中部，一次更小得多的碰撞击倒了方圆 20英里之内的每棵树，但这次撞击发生在荒无人烟的地区，因而也无人死亡。

⑫事实上，在历史上没有关于人类因陨星撞击而死亡的记载，但是我们不可能永远保持那样的幸运。

(选自《新疆域》，有改动)

①物候现象的来临决定于哪些因素呢？

②首先是纬度。越往北桃花开得越迟，候鸟也来得越晚。值得指出的是物候现象南北差异的日数因季节的差别而不同。我国大陆性气候显著，冬冷夏热。冬季南北温度悬殊，夏季却相差不大。在春天，早春跟晚春也不相同。如在早春三四月间，南京桃花要比北京早开二十天，但是到晚春五月初，南京刺槐开花只比北京早十天。所以在华北常感觉到春季短促，冬天结束，夏天就到了。a

③经度的差异是影响物候的第二个因素。凡是近海的地方，比同纬度的内陆，冬天温和，春天反而寒冷。所以沿海地区的春天的来临比内陆要迟若干天。如大连纬度在北京以南约1°，但是在大连，连翘和榆叶梅的盛开都比北京要迟一个星期。b

④影响物候的第三个因素是高下的差异。植物的抽青、开花等物候现象在春夏两季越往高处越迟，而到秋天乔木的落叶则越往高处越早。不过研究这个因素要考虑到特殊的情况。例如秋冬之交，天气晴朗的空中，在一定高度上气温反比低处高。这叫逆温层。由于冷空气比较重，在无风的夜晚，冷空气便向低处流。这种现象在山地秋冬两季，特别是这两季的早晨，极为显著，常会发现山脚有霜而山腰反无霜。在华南丘陵区把热带作物引种在山腰很成功，在山脚反不适宜，就是这个道理。c

⑤此外，物候现象来临的迟早还有古今的差异。根据英国南部物候的一种长期记录，拿1741到1750年十年平均的春初七种乔木抽青和开花日期同。1921到1930年十年的平均值相比较，可以看出后者比前者早九天。就是说，春天提前九天。d

生气的成本有多高

林海峰

①人人都知道生气不好，可事到临头每个人都会不加控制地大生其气。原因何在？还是对生气认识不到位。事实是，你的每一次心情变化，都会在瞬间对你的身体产生巨大影响。

②神经为了应对产生的心理变化，会调动身体的全部资源，进入应激状态。由于神经系统连接着内分泌系统、免疫系统、循环系统、消化系统，所以，一旦神经启动应激状态，就像一个国家启动战争程序一样，所有相关系统都会投入战斗，正常的生产将停止，所有资源都用来备战。

③于是，原来用于生长、修复的内分泌，被改变为用于应激状态的内分泌，其结果就是内分泌系统紊乱；免疫会因为应激需要而受到抑制；循环能力会因为应激而下降；消化功能会因为应激而减弱。机体为了应激，不得不强化心脏的跳动以支持“战争”所需的供养，这就为心脏病的发生累积了条件。为了应激，机体不得不提高血压来保证循环需要，从而引发高血压。血糖也不得不升高，机体还要将肝糖迅速转化为血糖，将组织中的蛋白质也转化为糖，以支持能量的应激供应，这就当然地引起糖尿病！

④可悲的是，这场战争是假想出来的！并不是像兔子遇到老虎，猴子遇到蟒蛇那样，必须应激以保护生命！而是由于你自己大脑的思维模式，引起的神经紧张，牵动了机体的系统变更！

⑤别以为你有可以生气的理由，就可以理直气壮的生气；别以为你有值得怀疑的证据，就可以让自己疑神疑鬼；别以为情绪紧张所导致的压力，只是一时的心情不好。对不起，你的身体不知道你在小题大做，你的神经不知道这个世界上还有“想象出来的可怕、紧张”。你的神经忠诚于你的想法，只要你往坏处想，神经就即刻为你准备！那是自然界生存的法则——迅速备战，才有机会逃离危险。

⑥美国的生理学家爱尔马，为了研究心理状态对人健康的影响，做了一个实验。把人在生气时呼出的“生气水”注射在大白鼠身上，几分种后大白鼠就死了。人生气10分钟，所消耗的精力，不亚于参加一次3000米的赛跑。

⑦在导致疾病的五大因素中，营养失衡、毒素积累、损耗过度、自然衰老这四个因素加起来的损害，都没有不良情绪积累所带来的严重。因为，不良情绪的产生，可以像导火索那样导致其他四个因素同时发生。

⑧人们是在什么情况下产生不良情绪，引发坏心情，触动压力导火索的？原来，仔细研究发现，能够触动神经紧张的因素来自这样几个方面：陷入了不愿意面对的境遇，碰上了让人失望的事情，预期的意愿没有达到。

⑨如何避免不良情绪，如何创造好心情？这是养生之道中最关键的部分。道家为此选择闭关；佛家进入深山老林，严格宣布“八戒”；儒家设法约束举止；武术家更是想尽办法让自己入静。数千年来，人们为了摆脱人为的思想压力所引起的生理病变，费尽脑汁！

⑩淡定从容、泰然自若、不慌不忙、不卑不亢，这些成语，道出了心智修养的核心，也道出了解决不良情绪伤害的途径。

⑪没有什么事情值得你真正生气，因为生命一定远比那些事情重要；没有什么人值得你生气，因为你无需因为他们而伤害自己。不要出卖你的心情去制造压力，不要出卖你的心情去累积负面的情绪！照顾好自己，首先要照顾好你的心情。

（摘自《济南时报》有删改）