被妖魔化的沙尘暴

    ①刚刚掠过我国及日本的沙尘暴，所到之处，飞沙走石、黄沙弥漫。

    ②然而，人类没有必要、也没有能力阻挡沙尘暴的发生。

    ③沙尘暴古已有之，且有一定的周期性。早在几千万年前，青藏高原的隆起，阻挡了来自印度洋湿润的西南季风，在中亚和我国的西北地区形成了大范围的干旱和荒漠区，这一区域又正处在西风带上。这些是沙尘暴形成的根本原因，与人类的活动无关。但人类发展过程中的过度放牧、开垦种植和砍伐森林，使许多土地裸 露，确实增加了沙尘暴的强度和频次。

    ④沙尘暴作为一种自然现象，是地球自然生态系统不可或缺的一部分。它和其他许多自然现象相互关联、互为因果。假如我们消灭了沙尘暴及其源头的沙漠干旱地区，也就消灭了地球上的多种自然生态，绝灭了适应干旱气候的一切物种，并会引起全球所有自然系统的更加可怕的反馈和报复，甚至引发我们难以想象的灾难。

    ⑤沙尘暴所造成的危害人人可见，但并非有害无利。

    ⑥首先，沙尘暴塑造了近百万平方公里的黄土高原。正是黄土高原疏松土壤的易耕性，才使我们的先民择此生根繁衍。沙尘暴还使荒芜死寂的诸多海岛身披沃土，从夏威夷群岛、日本列岛到我国的庙岛群岛，无一不是沙尘暴的受益者。其次，沙尘暴所迁移的沙尘一定程度上弥补了一些地区土壤的不足。如撒哈拉沙漠每年因沙尘暴向亚马逊盆地输入的沙尘量就有约1300万吨，相当于该地区每年每公顷增加了190公斤的肥沃土壤。沙尘暴能有效地缓解酸雨。沙尘含有丰富的钙等碱性阳离子，这些外来的和地面扬起的碱性沙尘都能有效地中和酸雨。我国北方地区工业很发达，但除了个别城市以外很少有酸雨发生，这与北方常有沙尘天气有很大关系。沙尘暴还维系了海洋生态系统的循环与稳定。沙尘含有丰富的营养物，一些海域淤泥中的营养物约40010是由沙尘暴带入的，促进了该海域生物的繁茂。

    ⑦事实上，处在什么自然带上．就有什么样的降水和温度，就只能生长什么样的植被，这是人类所不能改变的。

    ⑧我们见多了在草地植树防风沙却把草地变成沙地的人为灾祸。干旱半干旱地区那点可怜的降水也许能够满足小草生长的需要，但当我们人为地植入大树，那点水就远远不够供树木生长。于是树木就凭借其根系向四周和地下深处吸夺水分，周边的小草很快就枯死了。没有了为大树储备水分的绿草，大树小树也逃脱不了死亡的命运，最终留下的只是一片又一片沙地、一棵又一棵枯树。

    ⑨沙尘暴就是一种自然现象，只是近代人类过度的放牧或农耕，以及自以为是的人工改造，才加剧了其危害程度。（本文有删改）

     “黑箱”是控制论中的概念。意为在认识上主体对其内部情况全然不知的对象。“科技黑箱”的含义与此有所不同，它是一种特殊的存贮知识、运行知识的设施或过程，使用者如同面对黑箱，不必打开，也不必理解和掌握其中的知识，只需按规则操作即可得到预期的结果。例如电脑、手机、摄像机、芯片，以及药品等，可以说，几乎技术的全部中间和最终成果都是科技黑箱。在科技黑箱的生产过程中，科学知识是基础，价值观和伦理道德则对科学知识进行选择。除此以外，科技黑箱中还整合了大量人文的、社会的知识，并且或多或少渗透了企业文化和理念。这样，在电脑或手机中就集成了物理学、计算机科学、管理学、经济学、美学，以及对市场的调研和政府的相关政策等知识。

    科技黑箱是特殊的传播与共享知识的媒体，具有三大特点。首先，它使得每一个使用者——不仅牛顿，都能直接“站在巨人的肩上”继续前进。试想，如果要全世界的电脑使用者都透彻掌握电脑的工作原理，掌握芯片上的电子理论，那需要多少时间？知识正是通过科技黑箱这一途径而达到最大限度的共享。如今，计算机天才、黑客的年龄越来越小，神童不断出现，他们未必理解计算机的制作过程就能编写软件、破译密码。每一代新科技黑箱的出现，就为相对“无知识”的年轻一代的崛起与赶超提供了机会。其次，处在相对低端的科技黑箱往往与语境和主体无关，而处于高端的科技黑箱则需满足特定主体在特定场合乃至心理的需要。人们很少能对一把锤子做什么改进，而使用一个月后的电脑则已经深深地打上了个人的印记，这就说明，在认识变得简单易行之时，实践变得复杂和重要。最后，当科技为我们打开一扇又一扇门的时候，我们能拒绝它的诱惑不进去吗？而一旦进去，我们的行为能不受制于房间和走道的形状吗？表面上是使用者在支配科技黑箱，然而科技黑箱却正在使用者者“不知情”的情况下，对使用者施加潜移默化的影响，也就是说使用者被生产方对象化了。

    值得注意的是，科技黑箱在使科技知识被使用者广泛共享之时，也往往使这部分知识因共享而贬值甚至被人遗忘。那么还要不要学习集成于科技黑箱中已经贬值的科技知识，例如电磁理论、牛顿力学，甚至四则运算？这是一个很有意思的问题。技术所构成的平台还有一个历史维度。时至今日，历史上的很多技术已经失传或过时，但是也有相当多的技术流传至今，例如中国的针灸，以及散落在各古老民族中的特殊技法等科技黑箱都是如此。这提示我们，对于历史上存在过的知识应予宽容。此外，由于使用者不必从头学起即可操作科技黑箱，于是就可能发生对科技黑箱的滥用。科学技术是一把双刃剑，科技黑箱无疑会使得双刃剑的哪一刃都变得更为锋利。 

（摘编自吕乃基《行进于世界3的技术》）

中国古代星宿

    当远古的人们第一次仰望星空时，就对这个世界的存在发出了疑问。渐渐的，各个民族都形成了自己对星空的认识。如今的我们似乎很习惯用西方的星座解读生活，却忽略了我们中华自己的智慧，几千年前，我们的祖先就已经对我们头顶的星空进行了深刻的思考与探索。

    我们中国古代的对星空的认识是在天上重新塑造了一个社会，地面上所有的东西能都在天上对应的找到，那里有皇帝，有皇后，有军队，还有房屋、马车……，在天上形成了一个与地面上类似的人间体系。由于种类繁多，所以中国的古代星宿比较复杂，零乱。但它是对纷扰世界的反映。

    古人通常把天上的恒星几个几个地组合在一起，每个组合给一个名称。这样的恒星组合称为星官。各个星官所包含的星数多寡不等，少到一个，多到几十个。所占的天区范围也各不相同。在众多的星官中，三垣二十八宿占有很重要的地位。这样把所有的星星都划分到不同的星宿里，这不仅方便观测和测量这些恒星并且古人还有更重要的用途。中国古代天文最重要的特点是经世致用，就是每一种星宿划分方法都有一定的用途。通过对星空的观测，我们发展出了精确的历法。还有占星术，它专以战争胜负、年承丰歉、王朝盛衰、帝王安危等军国大事为占测对象，在古代拥有强大的政治功能、军事功能和文化功能，并且由于与皇权的这种特殊关系，决定了它在政治运作中可能扮演重要的角色。大体上我们把星空划分成了“三垣”和“四象”。“三垣”是北天以北极星为中心的一大片星区，“垣”就是城墙的意思，三垣分别是太微垣、紫微垣和天市垣。而“四象”是黄道以及黄道附近围绕天区一周的星宿体系，分别是东方苍龙、西方白虎、南方朱雀、北方玄武。而进一步把每一象再划分成七宿，于是又形成了二十八星宿。

    此外，古代的占星家为了用天象来占卜人间的吉凶祸福，分别将天上的星星与地面上的国州相对应，称为分野，具体就是将某个星宿作为某个州的分野，例如，王勃的《滕王阁序》中写道“星分翼轸，地接衡庐”中的翼轸就是说江西的南昌地处翼轸的分野之内。

    在中国传统上，北极星有非比寻常的意义，例如公元前1097年周公时代称北极星“微帝”等。这是由于它看起来在天空中固定不动，被众星拥护，故被视为群星之主。《论语•为政》记载“为政以德，譬如北辰，居其所，而众星拱之”。

    而北斗七星是我们最熟悉的星宿之一，由于它醒目的形状和它重要的位置，所以它在中国古人的心目中的地位及其重要，它就像一个巨大的勺子悬挂在北方的天空。随着历史的发展，北斗七星的地位一天比一天高起来，后来成了掌管人们生死的星宿，在道教中，北斗七星被称为七元解厄星君，居北斗星宫，根据人的出生时刻，人的生命可以被七个星君分管。根据这个原理，我们就可以找到自己的主管星。

①每个星系都是太空中的一个岛屿，它们与其邻居隔光年之距遥遥相望。我可以想象，在无数星球上的生物对宇宙的模糊认识是如何产生的：它们在开始的时候都以为，除了它们自己小小的行星以及它们周围的那些区区可数的恒星以外，再也没有其他的星星了。我们是在与世隔绝的情况下成长起来的，我们对宇宙的正确认识是逐渐形成的。

②有些恒星可能被数百万个没有生物的由岩石构成的小星球所包围，这些小星球是在它们演化的某个初级阶段冻结而成的行星系。大概许多恒星都有跟我们类似的行星系：在外围具有由大气环所包围的行星和冰冻卫星，而在接近中心处则有温热的、天蓝色的、覆盖着云的小星球。在一些行星上可能已经有高级动物，他们也许正在从事某种巨大的工程建设来改造他们的行星世界，他们是我们宇宙中的兄弟姐妹。他们跟我们的差别很大吗？他们的形状、生物、化学、神经、生态、历史、政治、科学、技术、艺术、音乐、宗教、哲学等方面的情况如何？也许有一天我们会知道的。

③我们现在已经回到了我们的后院——离地球1光年的地方。包围着我们的太阳的是一群巨大的雪球，这些雪球由冰块、岩石和有机分子组成：它们就是彗核。每当恒星经过的时候都对它们产生一定的引力作用，最后迫使它们当中的一个雪球倾倒到内太阳系。由于太阳热的作用，冰块被蒸发，于是就出现了美丽的彗尾。

④我们现在来到我们星系的行星上。这些星球相当之大，它们都是太阳的俘获物。由于重力作用，它们被迫做近似圆周的运动。它们的热量主要来自太阳。冥王星覆盖着甲烷冰，它唯一的伙伴是它的巨大卫星卡戎。冥王星是被太阳照亮的，因为太阳离它很远，从漆黑的天空中看上去，太阳只不过是一个明亮的光点。巨大的气体星球海王星、天王星、土星——太阳系的宝石——和木星都分别有一个冰冻卫星做伴相随。在气体行星及其冰冻卫星的内侧就是充满岩石的温暖的内太阳系。例如，在那里有红色行星——火星。在火星上有高耸的火山、巨大的裂谷、席卷火星的大沙暴，并且，完全可能还有一些初级形态的生物。所有太阳系的行星都绕着太阳运转。太阳是离我们最近的一个恒星，它是一个令人恐怖的氢气和氨气的热核反应堆，它的强光照耀着整个太阳系。

⑤经过一番漫游之后，我们终于回到了我们这个弱小的浅蓝色星球。宇宙汪洋茫无际涯，范围之大，难以想象，而这个星球仅是其中之一，完全淹没于宇宙汪洋之中，它的存在可能仅仅对我们有意义。地球是我们的家，我们的母亲，人类是在这里诞生和成长的，是在这里成熟起来的。正是在这个星球上，我们激发了探索宇宙的热情，也是在这里，我们正在痛苦和不安之中掌握我们自己的命运。

⑥人类有幸来到地球这个行星上。这里有充满氧气的蓝天，有碧波荡漾的海洋，有凉爽的森林，还有柔软的草地。这无疑是一个生机勃勃的星球。从整个宇宙来看，它不但景色迷人，天下稀有，而且到目前为止，在我们的行程所经历过的所有时空当中，只有这个行星上的人类开始对宇宙进行探索。必定有许多这样的星球散布在整个宇宙空间里，但是，我们对它们的探索从这里开始。我们有人类百万年来用巨大的代价积累起来的丰富知识。我们这个世界人才济济，人们勤学好问。我们的时代以知识为荣，我们是很幸运的。人类是宇宙的产物，现在暂时居住在叫做“地球”的星球上。人类返回家园的长途旅行已经开始。

（节选自《宇宙的边疆》）

材料一：

四十或五十年前，欧美大多数正统气候学家相信，气候在历史时代是稳定的。这种见解，已为世界近数十年来收集的气象资料所否定。在我国，古代作家如《梦溪笔谈》的作者沈括，《农丹》的作者张标和《广阳杂记》的作者刘献廷，均怀疑历史时代气候的恒定性；且提出各朝代气候变异的事例，记载于上述书籍中。

对我国近五千年来的气候史的初步研究，可得出下列初步结论：①在近五千年中的最初二千年，即从仰韶文化到安阳殷墟，大部分时间的年平均温度高于现在2℃左右。一月温度大约比现在高3-5℃。②在那以后，有一系列的上下摆动，其最低温度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年；摆动范围为1-2℃。③在每一个四百至八百年的期间里，可以分出五十至一百年为周期的小循环，温度范围是0.5-1℃。④上述循环中，任何最冷的时期，似乎都是从东亚太平洋海岸开始，寒冷波动向西传布到欧洲和非洲的大西洋海岸。同时也有从北向南趋势。

我国气候在历史时代的波动与世界其他区域比较，可以明显看出，气候的波动是全世界性的，虽然最冷年和最暖年可以在不同的年代，但彼此是先后呼应的。如十七世纪的寒冷，中国比欧洲早了五十年。欧洲和中国气候息息相关是有理由的。因为这两个区域的寒冷冬天，都受西伯利亚高气压的控制。如西伯利亚的高气压向东扩展，中国北部西北风强，则中国严寒而欧洲温暖。相反，如西伯利亚高气压倾向欧洲，欧洲东北风强，则北欧受灾而中国温和。只有当西伯利亚高压足以控制全部欧亚时，两方就要同时出现严寒。

最近丹麦首都哥本哈根大学物理研究所丹斯格拉德教授，在格陵兰岛上某地的清冰川块中，以O¹⁸的放射性同位素方法，研究结冰时的气温，结果是：结冰时气温高，同位素就增加，气温增加1℃，O¹⁸就增加0.69%。兹将他所制近一千七百年来格陵兰气温升降图与本文中用物候所测得的同时间中国气温图作一比较，如图所示。A表示从三世纪到现时的中国气温的波动。B表示同时期用同位素所测得的格陵兰岛的温度。格陵兰与中国相距二万余公里，而古代气候变动如出一辙，足以说明这种变动是全球性的。

（摘编自竺可桢《中国近五千年来气候变迁的初步研究》，有删改）

材料二：

1913年，竺可桢从伊利诺伊大学毕业后，进入哈佛大学地质与地理学系攻读研究生。尽管其主修气象学专业，但所修课程却并不局限于气象学，他还选修了著名科学史家乔治·萨顿的自然科学史课程。科学史学科的知识、思想和方法对竺可桢日后的科学研究产生了重要而又深远的影响。从青年时代起，竺可桢就养成每日观测物候、记录气象资料的习惯。从竺可桢的日记可以看到，他每天都将亲自观测的气温、风力、云量以及相关的物候现象记录在日记的标题处，几十年如一日，一直坚持到临终的前一天，几无例外。西方现代科学方法的严谨训练和深厚的国学功底，使竺可桢从一开始就具备了鸟瞰东西的宏阔学术视野。

在研究中国历史气候时，竺可桢发现，无论是西方国家还是东方国家，历史时期都相对缺乏天文学、气象学和地球物理学现象的连续可靠记载，气象仪器观测的数据资料最多也只有两百年的历史，无法解决漫长的历史气候变迁问题，研究历史时期气候变迁只能利用反映气候变化的其他证据来证明，方法有很多，如：湖泊沉积、植物孢粉、冰川进退遗迹等。在方法选择上，竺可桢曾在信中写到：“关于气象记录，仪器记录我们也远不及西洋，但是十六世纪以前历史时代的气候文献恰恰远胜于西洋，我们应该利用我们的所长方能取胜于人，同时也批判地接受了古代文化遗产。”事实上，早在美国求学期间，竺可桢就开始系统搜集中国和世界气候变化的资料，包括考古、动植物分布、冰川进退、雪线升降、河流湖泊冻结、气象观测记录等，所涉中国古代文献从经史子集到方志游记等无不广征博采。竺可桢认为，这些史料中有大量气候变化的信息，系统地加以分析研究，就可以利用中国古代丰富的文献资源优势来弥补我们在仪器设备方面的不足，这一想法成为竺可桢在特定历史条件下进行科学创新的重要指导思想。在长期的积累中，竺可桢融文、史、哲、天、地、生多学科知识于一炉，将不同来源的气候史料素材进行融合筛选，经过“去粗取精，去伪存真”的科学处理，再逐步分析鉴别和利用，陆续发表了有关气候变迁的专业研究论文九篇。这些前期积累不仅为《中国近五千年来气候变迁的初步研究》奠定了基础，也逐渐形成了竺可桢独具创新的历史气候研究方法。

（摘编自徐飞、江增辉《中国传统学术资源的现代价值》）

材料一：

量子计算机的兴起实际上标志着硅时代开始接近尾声。

过去的半个世纪里，摩尔定律揭示了计算机行业强大的爆发规律，它指出，计算机的计算能力每18个月就能翻一番。这个看似简单的定律，实际上有效追踪并描述了计算机技术显著的指数级增长。

摩尔定律可以追溯到19世纪的机械计算机时代。那时候，工程师还只能使用旋转的圆柱体、齿轮、传动装置和轮毂来完成简单的算术运算。到了20世纪之交，这些计算装置开始使用电力运转，于是继电器和电缆取代了齿轮系统。第二次世界大战期间，计算机已经可以通过使用大量真空管进行复杂计算来破解政府高级密码。第二次世界大战后，真空管升级为晶体管，而随着晶体管的体积不断微缩，计算机的速度和功率也实现了持续进步。后来，微芯片彻底改变了局面，经过几十年的发展，微芯片的尺寸不断减小，指甲盖大小的芯片都容纳着大约10亿个晶体管。如今，孩子用来玩电子游戏的手机比以前五角大楼用过的要占用一间屋子的笨重家伙的计算功能更强大，我们的笔记本电脑也比“冷战”时期那些庞大的电脑更先进。

一切都将成为过去。计算机的每一次转折性发展，都让之前的技术遭到创造性破坏的冲击，并最终走向被淘汰的命运。

摩尔定律所指出的发展规律，在现实中已经出现放缓趋势，照此下去最终势必将停止。主要原因是，现在的微芯片已经非常紧凑了，最薄的晶体管层大约只有20个原子直径那样薄。而当晶体管层继续压缩到大约只有5个原子直径时，电子的位置就将变得不确定，电子可能会逃逸出来，从而导致芯片短路，或者可能会产生大量热量而进一步导致芯片熔化，囿于此，晶体管层继续压缩变薄的空间已经不断收窄。换言之，根据物理定律，如果想要在主要材料为硅的基础上继续微缩，那么摩尔定律最终会面临崩溃。由此来看，我们可能已经开始步入见证硅时代终结的阶段。硅时代之后的下一个时代，可能正是我们所说的量子时代。

量子计算机未来有潜力改变现有的各行各业。

量子计算机有能力模拟数千种可能的化学反应，而不必在实验室中等待这些化学反应的发生，帮助人类以更快的速度找到超级电池最有效的工艺，从而推动人类步入太阳能时代。

量子计算机的另一个关键应用可能就是养活世界上不断增长的人口。一些特定类型的细菌能够毫不费力地从空气中吸收氮并将其转化为氨，然后将氨转化为化学物质，从而成为肥料。这种固氮过程是地球上生命繁荣的原因，通过给予植被茂盛生长的条件，从而让人类和动物得以存活。然而，这个过程的完成需要大量能量。微软的科学家已经首次尝试使用量子计算机来提高肥料产量，并解开了固氮的秘密。

大自然的另一个奇迹是光合作用，通过光合作用，阳光和二氧化碳转化为氧气和葡萄糖，从而形成几乎所有动物生命的基础。将光转化为糖的问题，探索的其实是一个量子力学过程。量子计算机显然可能助力实现更高效的合成光合作用，那或许可能是一种捕捉阳光能量的全新技术方法。人类未来的粮食供应问题也可能因为这种技术方法的突破而得以解决。

量子计算机不仅可以比任何传统数字计算机都更加快速地同时完成数百万种潜在药物疗效的分析，而且可以帮助我们探究一些疾病的源头。例如，通过DNA基因组学，我们可以使用计算机识别可能导致乳腺癌症的基因，但传统数字计算机没有能力准确地确定这些缺陷基因究竟是如何导致癌变发生的。一旦癌变扩散到全身，目前的研究是无能为力的。但是，通过破译我们免疫系统中分子的复杂性，量子计算机或许能够创造出一些有可能对抗这些疾病的新药和新疗法。

人工智能与量子计算机的融合，也可能成就未来医学。像阿尔法折叠这样的人工智能程序，目前已经能够绘制出令人震惊的35万种不同类型蛋白质的详细原子结构图，包括构成人体的整套蛋白质。下一步便是使用量子计算机的强大算力所助力实现的独特方法，来研究这些蛋白质究竟是如何发挥其魔力的，并利用这些新发现来探索新一代有效药物及疗法。

（摘编自加来道雄《量子霸权：量子计算机革命如何改变世界》，苏京春译）

材料二：

搜狐科技：为什么我们需要量子计算？

郭国平：蒸汽机刚发明的时候装到马车上去，还跑不过小马车。现在回头看，你觉得蒸汽机有没有作用？我们发现量子计算对于处理一些特定问题，原则上有更强大的处理能力、更快的处理速度。

搜狐科技：如果以传统芯片和经典计算机作为参考系的话，您认为现在量子芯片和量子计算机发展到了什么阶段？

郭国平：现在可能还是在早期的电子管计算机时代。从目前我们这一代人认知的角度来讲，量子计算机不是对于所有的问题都一定会比经典计算机表现好。所以量子计算机对于经典计算机不是替代关系，而是互补，它对一些特定的问题有加速效果。

搜狐科技：量子计算机是一种用于快速求解特定问题的机器，什么时候能为其他行业带来比较切实的改变？

郭国平：对于特定问题的求解，就像凿冰块一样，一整面冰块也是从一个点开始，我们已经证明有优势的是某些特定问题。从全球来看，我认为在3-5年内，量子计算一定会在某些具有实际生产生活意义的问题上面发挥切实的作用，这个过程中可能会跟传统计算机、AI配合。

（摘编自2022年12月8日“搜狐科技”对郭国平教授的独家专访）