奇招击退红潮

丹丘生

      ①在湖泊和海洋里，当藻类一生二、二生四、四生八……这样漫无节制地繁殖起来的时候，就形成了红潮。红潮来时，因藻类生长吸收了太多的氧气，致使当地的水域严重缺氧，大量水生植物窒息而死；此外，红潮还会在水中释放出神经毒素，使与之接触的人感染上呼吸道和神经系统疾病，甚至患上癌症。

      ②一直以来，人们都对红潮束手无策，他们所能做的，只是听天由命，按事物发展盛极必衰的规律，耐心等待着红潮自己消失，但现在，科学家终于找到了一种消除红潮的办法——用超声波消除藻类。

      ③藻类之所以能漂浮在水面，而不会沉到水底，是因为它们身体里含有一种浮力细胞，里面是含有氮气的气泡，它们就像藻类与生俱来的“救生圈”，靠着这些气泡的浮力，就使整棵植株漂浮在水面上。

      ④而人们就抓住了藻类的这一特点，用特定频率的超声波引起浮力细胞里的气泡共振，当共振达到一定强度，气泡就会把细胞胀破，使得藻类失去浮力的支撑而下沉。一旦失去了水面的阳光，藻类在水下很快就会死亡。

      ⑤最近，一个英国研究小组利用三种不同频率的超声波对项圈藻进行了测试。他们发现，尽管三种频率的超声波在一定程度上都能起作用，但效果最好的是频率接近1兆赫的超声波，这个频率刚好是项圈藻中浮力细胞的共振频率。

      ⑥不同种类的水藻，因为大小不等，它们的共振频率也是不一样的。所以，这项技术可以有针对性地去除某一种类的水藻。此外，这种除藻办法不会伤及其他的水生植物，因为其他的水生植物的细胞对于超声波来说太致密了，不容易引起共振。

      ⑦由于高频率超声波在水中传播时，会很快被吸收，譬如1兆赫的超声波作用范围半径只有20米，所以这项技术在小范围的湖泊和池塘里，比在动辄方圆数千米的大海里更为实用。

(选自《大科技》2013年第1期)

扇子的起源和功用

付秀宏

    ①晋代《古今注》记载，扇子发端于殷代，以鸟羽制成，作仪卫之美。 三国孔明之羽扇，非为自用，而是仪令之物。 汉代之后，湖南竹扇、山东纨扇问世，才用之除热取凉。及宋时，折扇由朝鲜传入神州，张合自如，风行一时，苏东坡曾有“高丽白折扇，展之广尺余”的妙语。

    ②但是，中国人对扇子的使用发展到后来却是艺术功用大于实际功能。 一般来说，扇面之书画创作，以美态愉悦于人；而制作裱糊之时，却以精妙工艺潜化自身。苏州檀香扇、杭州绫绢扇、新会火画扇、自贡竹丝扇、江苏麦秆扇，声名遐迩。 书画家在扇面写字取景，不求形似，但求神韵。 飘逸造清凉，执扇祛暑气。

    ③明代大书画家祝枝山曾喻书扇为美女舞于瓦砾，乃盆景之象。 其实，书扇环肥燕瘦，气候虽小，却能做到风云际会。 吴子深、张大千等人的行书扇，文字如神龙升腾，达数十万港元之高 价，令 世 人 刮 目。 任 伯 年 和 赵 之 谦 联 袂 的 扇 面，墨 笔 与 金 石 同 在，更 价值不菲。

    ④喜好收藏明清闺秀折扇小楷的张中行，最爱其“形娟秀而神柔婉”。 明清的书法扇面，最出众的是女性手迹，有薛素素、黄媛介、叶小鸾、周淑禧、李陀那、董小宛和马守真，或闺阁气韵，或工笔娟秀，或运风挟雷。

⑤作为艺术品，扇面之画讲究气韵迷人。 鸟兽虫鱼、人物山水，无不能画，贵在品位。有时仅画菊一枝、白菜一棵，也要清风雅意。上海博物馆收藏的唐寅扇面画《 秋江垂钓》，               ， 令人冥思。 北京故宫博物馆珍藏的纵长59.5厘米、横宽152厘米的明代大折扇，一面画的是柳阴赏花，气息飘动，闲情如梦；一面画的是松下读书，主仆对语，儒风拂面。此画出自明宣德帝朱瞻基之手，为中国之最大折扇，乃罕见传世宝物。

    ⑥对于工笔书画家，定是意象在心中涌现，心迹在扇上流注。 对于收藏使用者，必是悠然处见有意趣，挚爱间涌出性情。 一朋友购得一把雪白鹅毛扇，折起像白鸽回巢，展开似白鹤亮翅，遂赞曰：“美，此处无墨胜有墨。”另一同事的客厅壁上，挂一把竹扇，白扇面只写四字隶书“宁静致远”，此时无声胜有声。（选自《百科知识》，有删改）

智能机器会超越人类吗？

    ①智能机器真的有可能超越人类吗？ 2016年3月15曰，围棋“人机大战”第五场，“阿尔法围棋”以四比一的比分击败世界顶尖围棋高手九段李世石，这更激发了人们对人工智能的关注。

②的确，如果按照固定的程序进行预算，人脑的确赶不上人工智能。无论是国际象棋还是围棋，都是可以完全程序化的一种运动。如果我们问“阿尔法”一个简单的问题：“你赢了比寨开心吗？ ”它就不能像人一样笑着回答，因为它并不具备人类的情感，也不具备人脑的灵活性，不能解答任何程序设计范围之外的问题。

    ③现有机器和人最大的区别是什么？是人有智能，而现有机器并不具备真正的智能。严格的讲，智能机器只能执行特定的指令，而人则是处理所有感受到的信息。显然，执行指令与处理信息有着本质的不同。

    ④随着人工智能的不断发展，研究智能机器的专家也要懂得神经科学，以便模拟人脑的神经网络构造来建造仿生智能机器。当然，要建造这样一台仿生机器人的困难程度是难以想象的，因为人脑是世界上已知的最复杂，最神奇的“自动化机器”。人脑拥有1000亿个神经细胞，而每一个神经细胞都有数千个突触和其他神经细胞相连，神经细胞通过这些突触相互交流，一个三四岁的孩子大约有1000万亿个突触，到了成年大概稳定在100万亿个。

    ⑤也就是说，仿生机器人需要拥有1000万亿个可以独立运算的处理器，并具有100万亿个信息中转器。无论是制造原件还是整合这些元件，都是一个似乎难以完成的任务。更为可怕的是这些处理器及信息中转器需要制成不同的类型。要完成仿生机器人的制造，需要最先进的纳米技术，才能把每个处理器做的像神经细胞那么小，它还需要最先进的超级计算机，才能完成对仿生机器人各个器件排列顺序的编程。

    ⑥因为世界上并不缺人，缺的是比人类某些性能更先进的机器。因此，科学家认为，未来的仿生机器人并非是要完全模仿人类的所有功能，而是模仿某项功能，这样仅仅需要模仿某个脑区就可以了，这就大大降低了制造难度，并可以强化某些功能， 制造一些具有“特异功能”的电脑。

（选文有改动）

漫谈古代的书信

①现在大家把“书信”当作一个复合词来用，而古代“书”和“信”是有区别的，“书”指信件；“信”指使者，即传达信件之人。汉乐府《孔雀东南飞》中，刘兰芝请母亲谢绝县令派来的媒人：“自可断来信，徐徐更谓之。”诗句中的“信”，指的就是来说媒的使者。“信”的这一意义，常见于汉魏六朝的文献，不能误解为后来兴起的“书信”。但在《晋书》内，“书”和“信”已经结合成词，唐人诗亦多见“书信”，而且有了单以“信”指函札、信件的用法。如王昌龄《寄穆侍御出幽州》中“莫道蓟门书信少，雁飞犹得到衡阳”等句，便以“书信”连言。可见“信”的函札之义虽系后起，但时间并不很晚。而以“书”指信件的古义，一直沿用至今。写“惠书奉悉”，作为“收到来信”的文言，是很常见的。

②书信重在实用，以陈述为主，论事、抒情，写景等，无所不宜。作为一种独立的文体，有悠久的传统。《文心雕龙》中说：“详总书体，本在尽言。所以做郁陶，托风采；故宜条畅以任气，优柔以怿怀，文明从容，亦心声之献酬也。”可见写信贵在敞开怀抱，尽所欲言。古代许多流传众口的名篇，如司马迁《报任安书》、嵇康的《与山巨源绝交书》，直抒己见，发泄愤悒之情，全都酬畅淋漓，毫无掩饰，不愧为显示心声之作，有很高的文学价值和史料价值，成为宝贵的文化遗产中的一个重要部分。

③书信在长期写作的过程中，逐渐形成了一套约定俗成的格式。像上下款的称呼，因人而异；开头结尾的致敬祝颂之辞，有许多习用语；抬头、空格等，也有通行的行款。

④书信大致可以分为给长辈的、给平辈的、给晚辈的三种。上款写受信人，下款写作书人，中间叙正文，三种书信均同，为明清以来常见的格式。但汉魏六朝的书札，却都先写自己的姓名，后列受信人。《报任安书》的开头“太史公牛马走司马迁再拜言。少卿足下……”，就是这样。太史公，官名；牛马走，是司马迁自谦之辞；再拜，表示行礼；足下，为对任少卿的敬词。这种先署已名的格式，直到近代仍有人沿用，不过不像先写受信人上款的那样普遍。

⑤给长辈写信，上款当然不具名，旧时在称呼之下要加“大人”，后面还得有敬词和领起正文的习用语，如对父亲，一般上款都写“父亲大人膝下，敬禀者”，末尾写“敬请福安”和“男某某叩禀”的下款。以给老师写信为例，上款“大人”下的敬词，多用“座下”“道席”等。正文之前，可以“敬惟”领头，表示问候。下面接写正文，叙述事情，就是一种常见的格式。朋友之间通信，或称仁兄，或称先生，视关系亲疏而定。称呼下面的敬词，一般用“阁下”“执事”等。“足下”，在战国时多以称君主，后来成为书信中的普通敬词，习惯用于比较亲近或年轻的朋友。给晚辈子侄写信，比较随便，往往于开头直呼其名，书“某儿见字”，末尾问好与否，也不一定。若致函后进或世交晚辈，则与一般朋友通信无大区别。

⑥古人书信中的杰作佳篇不胜枚举，它们之所以被誉为“书信艺术”，除了文情俱胜之外，乃因为它们是笔、墨、纸、砚这“文房四宝”的结晶。中国的古人用雅致的毛笔，磨墨展纸，笔花飞舞，或娟秀，或端方，或俊逸，那当然堪称为“艺术”，特别是出自名家笔下的信。可惜那些信的真迹大都已不存于世，例如桀骜不羁的李白，也曾无可奈何地写过两封求援的信，然而现在只能在《古文观止》之类的书中读到了。

⑦书信，作为众生用书面语言进行交流的一种最普遍的方式，在当今与后世还会流传下去，邮政部门绝无关门或失业之虞，但是作为一种艺术，它恐怕将成绝响。艺术书信已面临严重的现代危机，今后再不可能出现古代那种尺牍小品的大师了。

（选自《古代礼制风俗漫谈·四》，有删改）

火星你好，天问来访!

①自2020年7月23日在文昌航天发射场启程，天问一号经历了长达近7个月的“奔火”之旅和3个月的“环火”之旅，如今成功“登火”做客，并且即将开展巡视探测。

看点一征途漫漫，天问一号进行环绕探测

②由于地球与火星之间距离迢迢，天问一号探火的旅程可谓征途漫漫。

③从工程设计来看，我国首次火星探测任务过程包括发射段、地火转移段、火星捕获段、停泊段、离轨着陆段和科学探测等6个阶段。

④2020年7月23日，天问一号在文昌航天发射场飞向遥远深空。按照预先设计的精准轨道，天问一号在浩渺无垠的太空中飞行了202天，飞行里程约4.75亿千米，其间实施了1次深空机动和4次中途修正，终于在2021年2月10日成功实施火星捕获，从地火转移轨道进入到环火轨道。

⑤2月10日19时52分，天问一号探测器成功实施火星捕获，实现“绕、着、巡”目标的第一步。

⑥进入火星轨道后，天问一号探测器经过几次调整，于2月24日成功实施第三次近火制动，进入火星停泊轨道，开展了为期约3个月的环绕探测。

⑦为什么在轨探测这么久?专家介绍，天问一号探测器在火星停泊轨道运行，绕火期间一次次从首选着陆点乌托邦平原上空掠过。经过预定着陆区上空时，天问一号会利用中分辨率相机、高分辨率相机、光谱仪等载荷设备对预定着陆区进行详查，主要探测预定着陆区的地形、地貌以及是否存在沙尘天气等，为着陆巡视器安全着陆做好准备。

看点二登陆是火星探测最关键环节，主要面临三大难点

⑧首先是火星环境的不确知性，增加了着陆的不确定性。火星表面有一层稀薄的大气，与月球和地球的环境截然不同。月球没有大气，着陆过程完全靠反推发动机减速，干扰因素少；火星大气稀薄且受季节、夜昼、火星风暴等影响非常不稳定；火星尘暴也较地球更为严重。这些都会带来很大风险。

⑨其次，着陆过程较为复杂，短时间内完成多个动作，不容半分差错。每个环节都必须确保精准无误，差一秒都可能造成整个任务的失败。

⑩第三，距离遥远，只能靠着陆巡视器全程自主控制。着陆时，火星和地球的距离达到3.2亿千米，无线电信号一来一往大约35分钟，地面不可能直接遥控，所有动作触发条件的测量、判断，所有动作的执行，包括最后阶段通过拍摄着陆区的图像并选择满足条件的着陆点，均是自主测量、自主判断、自主控制。

看点三惊心动魄的9分钟，环环相扣、步步惊心

⑪天问一号的降落过程历时约9分钟，大致分为气动减速段、降落伞减速段和动力减速段。9分钟内，着陆巡视器要完成10多个动作，每个动作都要一气呵成，而且只有一次机会，可以说是环环相扣、步步惊心。

⑫天问一号在进入火星大气层以后首先借助火星大气，进行气动减速。这个过程中克服了高温和姿态偏差，气动减速完成后天问一号的下降速度也减掉了90%左右。

⑬紧接着天问一号打开降落伞，进行伞系减速，主要有降落伞展开、抛大底、抛伞抛背罩几个步骤。超音速降落伞是减速技术中难度最大的一个环节，这个过程存在开伞困难、开伞不稳定等问题。

⑭当速度降至100米/秒时，天问一号通过反推发动机进行减速，由大气减速阶段进入动力减速阶段。在距离火星地表100米时天问一号进入悬停阶段，完成精避障和缓速下降后，着陆巡视器在缓冲机构的保护下，抵达火星表面。

看点四“祝融号”火星车，将在火星展开巡视探测

⑮天问一号成功着陆，一切准备就绪后，火星车“祝融号”将自主驶离着陆平台，抵达火星，开始新的征程。

⑯“祝融号”以3天为一个工作周期。受到火星苛刻的环境影响，火星车每次只能“工作”一两个小时，工作内容主要包括环境感知、科学探测、数据下传等。

⑰如果只看图片，火星的地貌似乎与地球上的沙漠戈壁无异。但火星上的风速可达180米/秒，几乎是地球上特大台风风速的3倍还多。强烈的风速会掀起大量的沙尘、石块，形成特大沙暴，对火星车的生存造成严峻考验

⑱在太阳系类地行星中，火星的自然条件与地球最为类似。从外形上来看，火星半径大致是地球的一半，体积是地球的1/7，质量是地球的1/10。从地表温度来看，火星与地球最为接近。就连一年四季的变换和一天的时间，也相差无几。火星的一天是24小时39分35秒，比地球长了约40分钟。

⑲从工程实践来看，按照目前的技术手段，火星探测相对于其他的行星探测，也更容易实现。

⑳中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥表示，天问一号是我国行星探测的起点，通过这次任务的实施，在火星使命牵引下的新一轮创新，对实现航天技术领域新跨越、推动我国由航天大国走向航天强国意义重大。

——《人民日报》2021年5月16日，有删改

西安古城墙能做“CT”吗

①在现代医学技术的加持下，要想掌握人体的病灶情况，我们可以使用B超、CT、核磁共振等各种影像仪器。想知道一座有着几十米高的西安古城墙的健康状况，该怎么办？2022年兰州大学核技术创新与产业化团队利用国内首套塑闪宇宙射线缪子成像设备，给西安古城墙做了一次“CT”。

叫缪子的宇宙射线

②利用一种宇宙射线对物体进行成像，宇宙射线，就是缪子。星际空间有很多高能粒子，其中最主要的是质子。高能的质子通过大气层时会发生核反应、电离等级联反应，从而一生二、二生四，从上往下越来越多，有点像烟花，也像射灯。到达海平面时，里面就富含各种组分，缪子只是其一，还有中子、β射线和γ射线等。它们都被称为“宇宙射线次级射线”。据估算海平面上每平方米面积上每分钟会落下10000个缪子，也就是说，每秒钟就会有一个缪子穿过我们的手掌。缪子就像下雨一样浇着我们，淋着我们，时时刻刻穿透我们的身体。作为宇宙中的基本粒子之一，缪子的带电量为一个负电荷，质量为电子的207倍，它与物体发生相互作用的方式与电子类似。相比于中子、X射线和γ射线等，宇宙射线缪子具有更强的穿透能力。在被测物体周边放置缪子探测器，根据缪子射线在物体中不同方向的穿透情况，搜集肉眼看不见的缪子计数，进而在计算机上进行分析，通过数据分析计算实现被测物体的三维成像。对于城墙这样十几米甚至几十米厚的物体来说，如果里面有个一米大的空洞，我们完全可以通过缪子成像技术检测到。

藏着秘密的“冰柜”

③给西安古城墙做“CT”的缪子探测器，看起来像一台冰柜，是因为原来只能在实验室使用的探测仪器增设了金属外壳，使设备可以防潮、避光，方便移动。

④这台貌不惊人的方疙瘩，隐藏着能给城墙看病的秘密。它包括多对探测器层和采集板，负责收集从宇宙中散落下来的缪子与信息转换；一个用于数据传输监测与存储的主机系统；一台移动电源，可确保仪器在野外运行时有稳定的供电；一个用于调控设备内温度和湿度的空调系统。采集缪子只是第一步。缪子成像技术主要有两种成像原理，即角度散射成像和强度衰减成像。此次西安古城墙探测运用的便是强度衰减成像法。这一成像方法的原理是，缪子在物体内部穿行过程中会损失能量，而当其能量损失殆尽时便会被物体吸收，这将使探测到的缪子强度减小，所以宇宙射线缪子强度减小量取决于物体的厚度及材料密度。因此，在已知物体外部轮廓的情况下，通过探测缪子强度衰减，可以推导得到被探测物体的密度，从而对物体的内部结构与物质组成进行重构。这就像人们利用X射线扫描身体，通过透视人体骨骼从而成像一样。2022年春节前夕，探测器成功测试出了城墙中的低密度区域，也就是一个配电室。宇宙缪子成像技术清晰地呈现出它的位置、形状、大小。这一高精度成像再次验证了使用缪子成像技术能够完成被测物体三维成像的可行性。

科研从来无坦途

⑤宇宙射线缪子成像技术利用的是不需要人工放射源产生的天然射线，具有无接触勘探、不受时空限制、不会对勘探物体造成任何伤害、绿色环保等特点，但它的使用受客观条件影响较大。不像医院里使用人工射线源，环境比较单纯，我们的仪器往往放置在室外，得经历风吹日晒等自然环境的考验。在室外使用就会出现各种问题，比如电路短路，或者电压波动较大等，设备接收到的信号也会跳动不稳。

⑥一直以来，缪子成像技术应用的瓶颈，主要在于探测系统现场应用场景的适应性、成本控制等。这项技术也从考古探测发展到了地质勘查、矿产勘探、集装箱检测等更广阔的空间。考古科技化，技术国产化，归根到底都是高水平科技自立自强。这是一条遥远而艰辛的路。

（选自《科技日报》2023年3月17日，有删改）