病毒出能源，成本更低廉

    ①长久以来。人们提到“病毒”二宇难免心生恐惧，在“非典”、“甲流”等致命病毒袭击人类以后，人们更是扣临大敌般的谈病毒而色变。但是，你会想到病毒也能为人类造福吗？美国研究人员就提出了利用 M13病毒提取氢能源的设想。

    ②目前，能源公司获得氢燃料的方法有很多种，比如分解水、裂解石油和煤、分解植

物等。但是最环保而且最可持续的方法还是电解水。然而，这也需要有能源分解水获得氢燃料。用传统能源（如石油、火电）来生产，这些能源本身会释放污染物，它们所生产和氢能源就不能算是绿色清洁能源。因此，获得氢能源的最好方法是用绿色能源（如太阳能、风能等）来分解水。目前，用得比较多的方法是用太阳能电池板产生的电力分解水，然而，太阳能电池木瓜本身造价很高。因此，科学家正在想办法降低氢能源的造价。美国研究人员提出的这种新的设想，能够降低生产成本。

    ③研究人员是依据植物利用太阳光分解水制造促进自身生长所需能源的原理来进行氢能源提取的。他们首先从一种细菌中提取名为M13的病毒（这种病毒对人体健康没有影响）然后对这种病毒进行了基因改造，再让它吸附一个催化剂分子氧化铱和一个吸光物质锌卟嘛。吸光物质源源不断地将阳光沿着病毒传递，在这样一个过程中，病毒充当了太阳能的传输通道，可以把太阳能从吸光物盾传输到催化剂。在催化剂和太阳能的共同作用下，水就分解成了氢气和氧气，耙氢气进行液化和压缩，就变成了高效清洁的绿色能源。

    ④比起太阳能电池板分解氢气，用病毒制造氢气的效率提高了4倍。然而，研究人员涉在实验过程中发现，经过一段时间的氢能生产之后。传输太阳能的病毒“通道”从线状变成了团状，就像是一团乱麻，自然不能很好传输太阳能了，氢能的生产效率大大降低。研究人员又想了很多办法来克服这个难题，最终将这些病毒变成凝胶状态封入一个胶囊内。这样，它们就能够保持原有的状态，从而维持了氢能生产过程中的稳定性和有效性。

    ⑤目前，从水中分离的氢被分成质子和电子。矸究人员正在进行第二步攻关，将这些质子和电子变成氢原子或者氢分子。该研究团队遇到的另一个问题是用来做催化剂的铱昂贵而稀少。他们希望找到更常见、更便宜的特质来替代铱。

    ⑥有关专家袁示，氢能源最终大规模生产可能要靠生物方法，而利用病毒生产氢气是氢能源领域内的重大吉展。我们相信，有众多科学家的努力，一个洁净的氢能湖时代即将到来。

安全的空中旅行

    ①现在，长途旅行乘坐飞机是最节省时间的方式，但总有些人会认为飞机不安全。即使不得不乘坐飞机出行，整个飞行过程也是惶恐不安的。为什么人们会觉得乘坐飞机不安全呢？他们在担心什么？

    ②很多人认为在陆地上行驶的交通工具，不管汽车还是火车，如果遇到机械故障，一般可以停下来检修，等待故障解除或救援，而飞机就不同了。其实这种担心有些杞人忧天，现代化的民航客机一般都有2—4台涡轮风扇发动机，即使在飞行中一台发动机停工，也可以使用另外的发动机，安全地降落在附近的机场。相反，如果你认为地面上的交通工具可以在行驶中随便停车检修，那真是大错特错了。近年来无论是在公路上还是在高铁上，都出现过因停车而造成的重大事故。

    ③颠簸在飞行中比较常见。遇到气流颠簸，飞机就变成了一个载着几百人的过山车，忽上忽下，乘客轻则心惊肉跳，重则人仰马翻……我们不得不承认，飞机颠簸起来可不像汽车在路面上颠簸那样。大型客机飞行在大气对流层的上部，接近平流层的底部（8000—11000米），对流层就是风雨雷电的所在之处。还好，现代客机一般都装备气象雷达，通过雷达回波图可以准确判断前方的雨云，再加上地面航空气象部门的预报，基本上可以避开恶劣天气。

    ④不过，阳光明媚时，你也别洋洋得意，高空中才真是“无风三尺浪”。即使在没有云的高空，飞机也经常遇到“晴空颠簸”。这是大气活动造成的，通常出现在6000米以上的高空，是与对流云团无关的乱流，气象雷达也监测不到。遇到这种颠簸也不可怕，飞行员有足够的反应时间和处理预案，乘客只要乖乖地听从空乘人员的要求，在座椅上系好安全带，感受一下肾上腺素上升的刺激就好了。

    ⑤有些第一次坐飞机的乘客会问：为什么不给我降落伞？万一……我还可以跳伞！跳伞这事可不是一般人能完成的，跳伞这项运动可不像街头篮球一样，随随便便找个地方就可以开展。从几千米高、－40℃左右的空中跳伞，呼吸着 稀薄的空气、面对未知的着陆点，你还有勇气和自信吗？而且几百人从4—6个舱门跳出飞机，你以为你是空降兵吗？

    ⑥实际上，在绝大多数航空事故中，飞机仍然是可控的。在可控的情况下迫降，成功率非常高。与其盲目惊慌地跳出飞机，还不如把身家性命交给经验丰富的飞行员，让他从容地化险为夷。

    ⑦无数事例证明：________________。据统计，民用飞机造成多人伤亡的事故率约为三百万分之一。也就是说，要积累三百万个航班，意味着你每天坐一次飞机，也要8200年才有可能遇到一次飞行事故。

（选自《科学Fans》2012年第12期，有删节）

    ①阿尔纳夫·卡普尔是麻省理工学院传媒实验室的硕士生，也是相关论文的作者。他说，这款设备并不能读心，也不能读取一闪而过、没有意识的念头。他说：“这款设备读取的既不是内心的想法，也不是大声说出的话，而是介于二者之间的信息。这种信息既是有意识的，也是私密的。我们捕捉的就是这个。”传媒实验室是麻省理工学院重点研究人与技术交互的实验室。

    ②从它现在的样子来看，这个设备原型像电话营销人员佩戴的白色耳机。不过，电话营销人员佩戴的耳机通常会在嘴部前面设置一个麦克风，而这款设备则紧紧贴合面部和颈部，上面放有很多电极，用来捕捉自言自语时肌肉微妙运动产生的微弱电流信号。设备通过蓝牙技术连接计算机，计算机与服务器通信，后者解读信号，判断佩戴者说的是什么。

    ③虽然现在还处于原型制作阶段，但是它对当前交互模式的颠覆令人着迷。换句话说，这种技术就像佩戴一款能听到你无声之言的语音助手。

    ④研究这种技术的目的是什么？卡普尔说，目的是促进“人机紧密结合”。人们与计算机的交互越紧密，就越能充分利用计算机的优势——比如在解数学题或者翻译时迅速获得帮助，而不必放下手里的工作，然后去点击鼠标或者打字。

    ⑤毫无疑问，这种技术目前仍处于起步阶段，每一款应用软件只能学会20个单词。这套系统无法理解一个人说的所有的话——只能理解它学会的词。卡普尔说，有意识地自言自语，但不全部大声说出来，这是一种简单的学习行为。在培训人们使用这款设备时，首先要求学员大声读出一段话。“读完后，我们要求他们再读的时候不要发出声音。这比大声说出来更舒服。”

    ⑥为了研制这一设备，卡普尔使用了一种常见的人工智能工具，即神经网络。神经网络能够通过输入的数据进行学习。研究人员训练神经网络，让它识别不同的电信号如何对应一个人对自己说的不同的词语。

（选自2018年4月9日《参考消息》）

跳出地球“看”地震

    ①2018年2月2日，我国首颗地震电磁监测卫星“张衡一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。“张衡一号”以我国古代著名科学家张衡命名，它的发射使我国在卫星地震电磁空间探测方面进入了世界先进行列。

    ②地球的板块、断层移动引发地震，同时也会在地震前后带来包括地球电磁场变化等很多信息。“张衡一号”能以标准手段对我国6级以上、全球7级以上的地震进行电磁监测，其工作原理就是通过实时监测空间电磁环境状态变化，研究地球系统特别是电离层与其他各圈层的相互作用和效应，初步探测地震前后电离层响应变化的信息特征及其机理，从而有效弥补了地面观测的不足。

    ③“张衡一号”卫星工程首席科学家兼副总设计师、中国地震局地壳应力研究所总工程师申旭辉介绍，受自然环境条件限制，在地面上，像青藏高原的极寒地区，现有的地震台网并不能完全覆盖，面积广阔的海洋也观测不到。目前我国对以青藏高原为主的近200万平方公里陆地缺乏地震前兆监测能力，在国境线和约300万平方公里的海域，地震监测能力也几乎为零。而跳出地球“看”地震，就能突破一些地震研究的限制，对我国及周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪。

    ④“张衡一号”不仅开辟了我国地震监测研究的新视角，成为我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。同时它也集合了多项航天技术创新成果，其中最为显著的是卫星电磁洁净度的控制技术。

⑤卫星本体磁性对磁场测量的“影响不确定性”需控制在0.5纳特以内，这大约相当于地球表面磁场强度的十万分之一。为了达到这一要求，卫星平台的各个单机、系统都进行了无磁化的更改。但在这一过程中，却面临着许多难题：比如，去掉了有磁的红外地球敏感器，整个飞行程序都要改变；再比如，无磁化要求太阳能帆板不能转动，但为了保证卫星能源供应，又必须让帆板对日。如何找到平衡点？卫星研发团队想了很多办法，最终，科研人员打造出来的“张衡一号”整星，其磁洁净度达到了0.33纳特。

    ⑥“张衡一号”的主要载荷，是用于探测卫星轨道环境空间电场的电场探测仪。这也是目前国际上运行在太阳同步轨道功能配置最全的空间电场探测仪器。

    ⑦为了感知空间三维电场，探测仪通过伸杆向“张衡一号”本体外伸出4个传感器。这些传感器如同灵敏的触角一般，每个传感器都能准确感知周围等离子体环境电势，灵敏度极高，可以探测到非常微小的等离子体电势变化，相当于在数千米高的巨浪浪尖，分辨一粒小水珠。

    ⑧在卫星内部，有着探测仪的“大脑”——信号处理单元。这台高灵敏电子学测量设备，能把传感器探测到的微小波动细分成十几个通道，通过进一步精细处理，变成数字量，分成频谱，再传输到地面，供科学家研究。

    ⑨中国地震局局长郑国光表示，“张衡一号”卫星的发射和投入使用，使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测的技术能力，使我国成为世界上拥有在轨运行多载荷、高精度地球物理场探测卫星的少数国家之一。

冰淇淋吃多了竟然会“脑结冰”！

纪光伟

①最近，有媒体报道，江苏淮安的孙女士在连吃了几个冰淇淋后，感觉头疼，睡不着觉。经检查，孙女士被诊断患上“脑结冰”。

②“脑结冰”？初听到这个名词是否感到恐怖？我们知道，大脑是人体最重要、最娇嫩的器官，它对于环境的要求极高，过冷、过热，血流过少、过多，都会造成不良的后果，如果大脑真的结冰了，将会是灾难性的后果。

“脑结冰”究竟是怎么一回事呢？

③其实，“脑结冰”并不是大脑真的结冰了，所谓“脑结冰”是指因大量的、快速进食冰淇淋等冰冷食物，低温刺激口腔而引发的一种以头痛为主的连锁反应。

④早在上世纪八十年代，西方医学界就注意到这种情况。由于多在吃冰淇淋后发生，而被称为“冰淇淋头痛”，医学家们也对这一现象进行了研究。

⑤为了探完“脑结冰”的来源，笔者在美国国立医学图书馆进行了专业的检索，并没有发现“脑结冰”的文献，说明国外并没有这样的说法，相反，关于“冰淇淋头痛”的文献倒是可以查到一些，因此，“脑结冰”国外并没有这样的说法，也与实际情况不相符。规范的名称应该是“冰淇淋头痛”。

⑥因此，我们不建议过多地宣传“脑结冰”；毕竟这不是一个规范的疾病病名，同时也容易引起人们的恐慌，应该称为“冰淇淋头痛”。

“冰淇淋头痛”是怎么引起的？

⑦“冰淇淋头痛”实质上是一种血管神经性头痛。导致血管神经性头痛的原因很多，因吃冷饮导致的头痛主要有两个原因，一是以前有偏头痛病史的人，大量吃冷饮受到刺激后，可刺激神经而引起头痛。台湾的一项8359例青少年调查中也证实，冰淇淋头痛的患病率在偏头痛学生中是明显增加，减少或者放弃食用冰淇淋。可减少“冰淇淋头痛”的发生。

⑧二是冷饮进入口腔后，给温度相对较高的舌和口腔黏膜造成强烈的刺激，引起颈动脉痉挛，继而转为被动性扩张，血流冲击扩张的动脉壁上的痛觉神经末梢而引起头痛。同时，冰冷食物刺激到下腭部肌肉神经，并传导到脑部中枢神经，从而引发头痛、晕眩等症状。一项发表在《欧洲神经病学》杂志上的研究证实，“冰淇淋头痛”的发生是由于三叉神经通路的阵发性放电和疼痛控制机制的缺陷所致。

出现“冰淇淋头痛”怎么办？

⑨大量食用冰冷的食物后，出现头痛，主要是额头中部或太阳穴附近的剧烈疼痛，并可出现流泪、恶心、呕吐。持续时间为几十秒钟到几十分钟，甚至更长的时间。

⑩如果吃了大量冷饮后出现上述表现，就要考虑为“冰淇淋头痛”了，可以自行按摩疼痛部位，也可掐疼痛侧的合谷穴，多可缓解症状，同时，要停止食用冷饮，喝点温开水提高口腔的温度，也有助于缓解症状，

⑪如果经过上述处理，症状没有缓解，就要及时到医院就诊，以免耽误病情。

如何预防“冰淇淋头病”？

⑫“冰淇淋头痛”的预防主要是避免大量进食冰冷的食物。尤其是在高温季节，户外运动后，脑血管是血管扩张的，如果吃了大量的冰冷食物，或者用冷水冲头，就会引起“冰淇淋头痛”。在寒冷的天气里，也要注意头部保温，避免长时间地暴露在寒冷的空气中，可预防本病。

（选自《科普中国》，有删改）

(一)探索寒潮的秘密

【材料一】

寒潮，是指自极地或寒带向较低纬度带侵袭的强烈冷空气活动。我国规定寒潮降温标准为：南方，24小时内降温8℃以上(或48小时内降温10℃以上或72 小时内降温12℃以上)，同时最低气温降至5℃以下；北方，24小时内降温10℃以上(或 48小时降温 12℃以上)，同时最低气温降至4℃以下。寒潮起源于哪里？它和太阳辐射有关。冬季，太阳直射点位于南半球，北极地区出现极夜现象，气温一般低于 -20℃，所以在北极地区的上空聚集了大量的冷空气，最终在中纬度地区的高空转向形成自西向东传播的西风带。强大的西风带中自西向东的纬向气流，就像一根紧绷的“皮筋儿”，圈住了北极地区的冷空气。但如果西风带强度减弱，原本拉紧的“皮筋儿”变得松弛，就容易产生波动，形成南北移动的经向气流，此时冷空气就可以顺势向南入侵。冬季，来自北冰洋洋面上的冷空气在南下过程中，常常会经过西伯利亚中部地区，并在那里聚集加强一—这外地区被称为“寒潮关键区”(70°~90°E，43°~65°N)。当冷空气“酝酿”至一定强度后，在有利的大气形势下，一举入侵我国。

【材料二】

    寒潮来不来，一看冷空气，二看西风带。那西风带上都要看些什么呢？有经验的预报员告诉你：“看槽脊波动。”西风带原本是条近乎平直的稳定东行的纬向气流，当气流发生波动时，我们把向南凹的部分称为“槽”，向北凸的部分称作“脊”。西风带上“槽”的形成与冷空气的向南移动有关，而“脊”的形成往往意味着中纬度地区有暖空气向北发展。当“脊”不断向北发展，其南部与南方暖空气的联系被中高纬度冷空气截断后，将会形成一个闭合的暖中心，称为“阻塞高压”。在亚洲地区，阻塞高压常常出现在亚洲以东的鄂霍次克海以及亚洲西北部的乌拉尔山地区。当乌拉尔阻塞高压不断向北发展，使得西风气流在欧亚地区呈现“Ω”形态，暖脊带领的暖空气能把北极地区的冷空气挤走，从而使得冷空气像“坐滑滑梯”一般，顺势就溜到了西伯利亚中部的寒潮关键区。可以说，乌拉尔阻塞高压是联系北极冷空气与我国大陆的重要桥梁。

【材料三】

研究表明，全球变暖促进了冷空气南下区寒潮的发展与暴发和西风带密切相关。而西风带这根“皮筋儿”的松紧，则由南北纬向温度梯度决定。南北温度差异大，西风带强，反之，西风带弱，容易出现波动。在过去的100年中，全球整体温度持续升高，而在近几十年中，北极地区正在经历比全球其他地区更快的变暖，这一过程称为“北极放大效应”。这种温度变化趋势使得南北温度梯度减小，从而减弱西风带环流。当暖脊向北发展时，所携带的暖空气会导致北冰洋地区的海冰持续减少，从而增暖北极地区户。同时当年又出现了拉尼娜现象，即赤道太平洋中东地区的海温下降，这样的协同作用，进一步促进了南北纬向温度梯度的减弱，从而导致西风带的减弱，有利于极端寒潮事件的发生。气候变暖下，极端寒潮事件的发生往往是由多个大气系统协同作用的结果。  

      (选自《光明日报》，有删改)