第一篇：統(tǒng)計科普文章

統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻遭質(zhì)疑 統(tǒng)計方法亟待改進

[關(guān)鍵詞]統(tǒng)計數(shù)據(jù)失真、信任危機、改進統(tǒng)計方法

[摘要]近幾年來統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)如房價、CPI、在崗人員平均工資等屢屢遭到老百姓的質(zhì)疑，在社會上產(chǎn)生了很多負面影響。針對目前有些統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在爭議的現(xiàn)象，本文就該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行了簡要的分析。

國家統(tǒng)計局不久前公布全國70個大中城市房價上漲1.5%，全國居民消費價格指數(shù)(CPI)同比上漲了2.8％。對此，老百姓的感覺是：小數(shù)點打錯了地方。

這不是統(tǒng)計數(shù)字首次遭遇信任危機。由此追溯到去年的工資“被增長”、“被就業(yè)”，中國現(xiàn)行的統(tǒng)計方法和制度正面臨著新的挑戰(zhàn)。爭論的聲音總會漸漸平息，但是一場統(tǒng)計新政卻是勢在必行。

實際上，從2009年開始，從專家到民眾的質(zhì)疑聲一直不絕于耳。2009年，國家統(tǒng)計局公布全國城鎮(zhèn)居民人均可支配收入增長11.2%，農(nóng)村居民增長8.1%。而此前央行公布的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，前兩季度城鎮(zhèn)居民當期收入感受指數(shù)為-8.6%，是1999年以來的最低水平。網(wǎng)絡(luò)上喧囂一片，網(wǎng)友憤慨地說“工資被增長”，而“被”字也成為一個標志性的符號寫入了2009年的歷史。

當統(tǒng)計數(shù)據(jù)不再是一個宏觀經(jīng)濟問題，當一種全民關(guān)注的社會氛圍悄然成形，數(shù)據(jù)就變成了關(guān)乎個人收入和生活的具體可感的事情。上世紀90年代以后，統(tǒng)計體制改革不斷邁出新的步伐。如建立新國

民經(jīng)濟核算體系，實行新的統(tǒng)計報表制度，應用抽樣調(diào)查方法??等等。但是，原有的統(tǒng)計方法沿用多年，一直沒有改進，已經(jīng)有些滯后、漸漸不符合形勢發(fā)展的要求了，統(tǒng)計數(shù)據(jù)無法反映社會經(jīng)濟發(fā)展的真實情況，應該跟上經(jīng)濟發(fā)展的腳步，這是大家一致的觀點。

那么，有哪些因素導致了統(tǒng)計數(shù)據(jù)的偏差、失真或遺漏呢？除了存在統(tǒng)計指標體系設(shè)置不合理、統(tǒng)計調(diào)查方法不靈活等顯性原因外，還存在著統(tǒng)計對象不配合等非統(tǒng)計因素的隱性原因。例如，在居民收入的統(tǒng)計調(diào)查過程中，如果被調(diào)查對象拒絕接受調(diào)查或提供不真實信息，特別是高收入階層的灰色收入很可能涉及錢權(quán)交易、腐敗、土地收益或其他壟斷利益分配問題，就很容易造成居民收入的統(tǒng)計數(shù)據(jù)偏差、失真現(xiàn)象。

上述所言形成的數(shù)據(jù)偏差、失真或遺漏，我們完全可以通過采用更科學、更合理的調(diào)查方法、樣本設(shè)計予以糾正，以此減少統(tǒng)計誤差。但應更為警覺的是，導致當前統(tǒng)計數(shù)據(jù)失真的主要癥結(jié)并不僅僅局限于技術(shù)性因素或非統(tǒng)計性因素，來自制度性因素的影響可能依然較為突出。例如，有些地方政府為了追求政績或經(jīng)濟利益，有目的地編制一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這個制度性因素可能是導致部分地方統(tǒng)計數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差或失真的主要原因之一。

由此，一場從方法到制度的變革正在統(tǒng)計部門醞釀和推行。

新修訂后的統(tǒng)計法從今年1月1日開始實施，其中特別強化了對統(tǒng)計數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程的監(jiān)督，以及對統(tǒng)計機構(gòu)的約束。第二十九條規(guī)定統(tǒng)計人員不得偽造、篡改統(tǒng)計資料，否則視作違法行為。

除了法規(guī)的硬性規(guī)定之外，一些技術(shù)手段也將在今年相繼實施。從一季度開始，國家統(tǒng)計局將公布統(tǒng)計數(shù)據(jù)的環(huán)比數(shù)字，與同比數(shù)字相比，短期環(huán)比將更準確地反映經(jīng)濟發(fā)展的細微變化；為了杜絕地方政府注入水分，GDP將上交給國家統(tǒng)一核算；在平均工資統(tǒng)計方面，正試點將個體和私營企業(yè)納入到平均工資統(tǒng)計范圍。

另外還從三方面入手完善科學統(tǒng)計方法。

一是賦予統(tǒng)計工作更大的獨立性和中立性?？梢钥紤]像稅務和審計系統(tǒng)一樣，對統(tǒng)計系統(tǒng)實行垂直管理，這將有助于增強統(tǒng)計的抗干擾能力。因為，我國基本統(tǒng)計信息主要是依靠地方各級統(tǒng)計部門收集的，地方統(tǒng)計部門的干部任用和統(tǒng)計工作的保障條件都依賴于地方政府，這使得統(tǒng)計部門很難頂住來自地方政府干預統(tǒng)計數(shù)據(jù)的巨大壓力。所以，增強統(tǒng)計系統(tǒng)的獨立性，可減少此類干擾。

二是增強統(tǒng)計工作的公開、透明度，提高其專業(yè)性。也就是說，不僅要及時定期公布各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，而且還要公開統(tǒng)計數(shù)據(jù)的指標含義、樣本范圍數(shù)量和調(diào)查方法等。同時，要通過發(fā)現(xiàn)問題、積累經(jīng)驗、驗證方案和完善方法等形式來不斷提高統(tǒng)計部門的專業(yè)化水平，避免出現(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的偏差、失真或遺漏等現(xiàn)象。

三是應當逐步放開相關(guān)部門對統(tǒng)計工作的行政壟斷局面，并向民間機構(gòu)開放統(tǒng)計市場。事實上，官方統(tǒng)計部門與民間統(tǒng)計機構(gòu)之間的相互競爭，將有助于促進、改善我國的統(tǒng)計質(zhì)量與水平。

當然這不是全盤否定舊的統(tǒng)計方法，就比如全國居民消費價格指數(shù)(CPI)同比上漲了2.8％，雖然統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示很低，但并非是統(tǒng)計

方法的問題，為何會出現(xiàn)這樣的結(jié)果，如果能夠更好宣傳CPI、在崗人員工資的概念以及數(shù)據(jù)是怎樣統(tǒng)計出來的，大家的質(zhì)疑就不會如此強烈。

CPI是居民消費價格指數(shù)的英文縮寫，是反映與居民生活有關(guān)的商品及勞務價格統(tǒng)計出來的物價變動指標，通常作為觀察通貨膨脹水平的重要指標之一。

CPI不是單一商品的價格漲幅，而是一個總體指標，反映的是全國13億多人消費的商品和服務項目的價格變化情況。而百姓對物價上漲的感受往往是對單一商品價格變化的感受。有些商品和服務是經(jīng)常性的消費項目，百姓對價格的上漲更敏感。比如大蒜價格暴漲，老百姓感受特別深，但可能忽略了豬肉價格低于去年同期，其他蔬菜價格也沒像大蒜一樣瘋漲。雖然蔬菜漲幅很大，但蔬菜在CPI中的比重有限，短期的暴漲對CPI總指數(shù)的影響是有限的。另外普通居民感受價格變化，對比的基期往往是三五年前，甚至10年前。而CPI主要公布的是同比、環(huán)比指數(shù)，對比的分別是上年同期、上月，觀察時期較短，其反映物價漲跌的變化也只是特定的一段時間內(nèi)。如果把居民消費價格放在比較長的時間內(nèi)觀察，價格漲幅也是比較明顯的。2007年豬肉價格開始大幅上漲，現(xiàn)在豬肉價格同比下降，是與去年的價格相比較的，但比起2006年還是在高位上。

商品在CPI總體中的重要程度，即在CPI中的權(quán)重對分類指數(shù)、總指數(shù)的影響程度是很大的。而權(quán)數(shù)的確定是一個地方總體消費結(jié)構(gòu)所決定的，和個人的消費結(jié)構(gòu)可能很不一致，因此造成一種商品價格的漲跌對CPI的影響是固定的，但對個人的影響不同，因而感受也不同。

最后，普通居民關(guān)注的是“吃穿用住行”等與日常生活緊密相關(guān)的商品和服務。而CPI調(diào)查的范圍更加廣泛，是一個加權(quán)計算后的綜合平均數(shù)，其中既包含有上漲的品種，也包括了下跌的品種，如果居民用具體上漲的商品或服務項目的價格與公布的居民消費價格總水平相比，就會覺得CPI低估了。如果大家都知道這樣的計算方法就不會再有質(zhì)疑聲了，由此可見統(tǒng)計工作的宣傳也是一項重要的工作。當然也不是說這樣的方法就是最適宜的，如果能考慮適當降低其他類別商品在CPI統(tǒng)計中的權(quán)重，并將房價納入CPI指標就更能反映當前真實的價格水平。

統(tǒng)計工作在國家宏觀調(diào)控和微觀管理下，在我們統(tǒng)計工作人共同努力下，數(shù)據(jù)可靠性、真實性和權(quán)威性會逐步提高，統(tǒng)計數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象會得到很好的控制，統(tǒng)計工作也會不斷邁上新的臺階。

第二篇：科普文章讀后感

生活中的科學

——讀《世界上最臟最臟的科學書》有感

徐州民主路小學三（8）班 張丁午

“嗡……嗡…..”我躺在床上，耳邊傳來令人厭惡的聲音。我“啪”地猛拍了一下。

接下來，我揮動著手腳，試圖趕走這些可惡的蚊子，不料，卻遭到了更為猛烈地攻擊。不一會兒，胳膊和腿上好多地方開始癢了，癢得我都睡不著覺了——看來，我要與蚊子徹夜搏斗了。我又急又氣：為什么一到夏天，蚊子就會出來吸血呢？

我索性爬起來，打開臺燈，翻開我最愛看的一本書——《世界上最臟最臟的科學書》尋找答案。這本書是媽媽送給我的，它用生動形象的語言向我們介紹了生活中的科學。一遇到我解不開的迷，我就會翻開它尋找答案。剛開始讀時，我會覺得有些惡心，但是，讀著讀著，我就欲罷不能了。讀完這本書，我明白了：為什么會有眼屎和鼻屎，有多少蟲子住在我們的臉上，又有多少蟲子生活在我們的肚子里……讀完后，我發(fā)現(xiàn)，原來世界上根本不存在臟的東西，那些所謂的臟東西居然隱藏著那么多的科學知識。

我終于找到了蚊子吸血的答案：原來，炎熱的夏天是蚊子繁殖的旺季，雌蚊子要靠吸血來給自己體內(nèi)的“孩子”補充必需的蛋白質(zhì)。雌蚊子的吸血部位擁有鉆孔、鋸齒、吸血用的強大針管等武器?？吹竭@些，我明白了，原來吸血的是雌蚊子，它是為了自己的孩子才去吸

血的。只是，它那強大的口器在吸血時會傳染許多病菌，所以它就變得很討人厭了。

我又饒有興趣地翻看了這本書的其它內(nèi)容，它們一個比一個有趣。我看得入了迷，都忘了睡覺。這時，耳邊傳來爸爸的聲音：“丁丁，快來睡覺吧。蚊帳搭好了。”我躺進蚊帳，心想：蚊子，這下我不怕你了！

《世界上最臟最臟的科學書》這本書真的不錯，我推薦大家看一看。

（指導老師：楊蕾）

第三篇：心理科普文章

事實上，沒有任何習慣是與生俱來的，每個習慣的養(yǎng)成都需要掙扎才能做成的。我們只有一個習慣是天生的——“懶惰”。無論小孩還是大人，懶惰都是天經(jīng)地義的——誰都得經(jīng)歷或長或短那么一個“衣來伸手飯來張口”的時期才可能長大。在那段時間里，誰都是隨心所欲的。然而，沒有人可以總是“隨心所欲”，那只不過是幼年時的真實，少年時幻想。馬克吐溫曾說過“保持身體健康的唯一辦法，就是吃點你不想吃的，喝點你不想喝的，以及做點你不愿做的事情?！鄙钜嗍侨绱耍?jié)制既是高級，一個習慣改變終身。

當今世界個人職業(yè)發(fā)展方面最成功的演說家和咨詢家之一博恩·崔西認為“人類所有的行動，幾乎全部或至少有95%，是由本人的習慣所決定的?！睆男睦韺W的角度來看，人類有95%的行動是在無意識中進行的，而大部分的無意識行動都是通過習慣產(chǎn)生的。所謂習慣就是“穩(wěn)定的、甚至是自動化的行為。不依賴意志和毅力，把自己想要持續(xù)的事情，引導到如每天飲水般輕松的狀態(tài)”。

我們都嘗試過減肥、保持節(jié)約、早起早睡、戒煙、每天閱讀的習慣。這些常常提到、聽到、去嘗試的話題，想做卻往往半途而廢。原因在哪里？

美國作家查爾斯·杜希格在《習慣的力量》一書中提到，“你堅持不了，是因為你太依靠你的意志力，事實上這是不正確的，你需要依靠的是習慣?！焙喲灾?，我們?nèi)粘８冻鲇幸庾R的行為，其實是有限的。

我們可以一邊跑步，一邊思考，或者一邊看電視一邊和人聊天，而跑步動作就是我們的一個習慣行為，是腦中設(shè)定的記憶動作，我們只是把這個行為固定且無意識的重復。

其中最重要的一點，對大腦而言，沒有所謂好習慣或壞習慣的分別，被動的被習慣支配還是巧妙地主動運用習慣，是我們可以自由選擇的，我們需要善用習慣的力量。

為什么我們無法把減肥、看書、運動這些事情轉(zhuǎn)化為習慣呢？那是因為，人類具有“對抗新變化、維持現(xiàn)狀的傾向”的特點，要做出改變時，所有生物會將生理狀態(tài)維持在某一固定狀態(tài)，這一狀態(tài)稱為“平衡”。我們的大腦是一個懶惰的器官，對所有人來說，保持在固定的狀態(tài)會感覺比較舒適，變化意味著未知、威脅。

正因為大腦對“培養(yǎng)新習慣”的變化感受到了威脅，所以大多數(shù)人對于新事物都是三分鐘熱度而無法的持續(xù)，容易回到固定的舒適狀態(tài)，最終失敗。

這種現(xiàn)象，就叫做「習慣引力」。它就像地心引力牽引著我們在離開地球時需要花費大量的動力，當我們想進入一個新的習慣狀態(tài)前，也同樣困難重重。

對于培養(yǎng)一個習慣所需時間也有不同，通常認為21天可以養(yǎng)成一種習慣，不過，從各種習慣養(yǎng)成的結(jié)論來看，其實習慣養(yǎng)成所需的時間長短，是依照想培養(yǎng)的習慣的種類而定的，因為習慣不同，習慣引力作用的強度也不一樣。根據(jù)習慣引力的強度大小，我們可以把人類習慣養(yǎng)成大致可以分為：

要擺脫習慣引力的作用，成功躍入習慣化，你大致需要經(jīng)過3個階段：

第一個階段：反抗期。最初的7天，這個階段的人無時不刻都在想著放棄，其中42%的人都會在這個階段遭受失敗。

第二個階段：不穩(wěn)定期。第8天至第21天，長達14天，由于被預定事項或者其他人的影響，40%的人會在這個階段失敗。

第三個階段：倦怠期，第22天至30天以上，在這個階段你逐漸會對已經(jīng)形成的習慣行為有一種倦怠感，而放棄保持，有18%的人在這個階段會敗下陣來。

— 4 — 那么要怎樣成功地擺脫“習慣引力”，順利度過習慣養(yǎng)成的三個階段，收獲習慣之旅的美妙感覺呢？

一、反抗期應對措施

這個階段的意志力是最薄弱的，稍有松懈就會功虧一簣，要平安度過這個階段，就應該保持著“堅持下去”“每天都要堅持”的心態(tài)，把重心放在過程中。

原則一鎖定一項習慣，不要同時培養(yǎng)多種習慣；

原則二堅持有效的行動，行動規(guī)則越簡單越好；

原則三不要太在意結(jié)果。

可以做簡單記錄，記錄下每天的改變，哪怕只有一點點，對于孩子的改變，家長要予以肯定和支持。當達到一定天數(shù)后再回頭看看自己的每天記錄，會相當有成就感。

二、不穩(wěn)定期應對措施

這個階段的關(guān)鍵是要建立能夠持續(xù)行動的機制，善于培養(yǎng)習慣的人會采取有彈性的計劃，比如可以和孩子或者朋友制定一個獎罰機制，如果能堅持完成即可得到某一獎勵。這樣能解決不穩(wěn)定期時心態(tài)的懈怠。這個階段要把行動難度提高到自己本來要求的程度。

原則一是行為模式化，把你想培養(yǎng)的習慣化為固定的模式（時間、做法、地點），并認真執(zhí)行，培養(yǎng)節(jié)奏感。

原則二是設(shè)定例外規(guī)則，對不規(guī)律發(fā)生的事件預先制定應對規(guī)則，讓計劃保持一定的彈性。

原則三是設(shè)定持續(xù)開關(guān)，心理學認為，積極行動的動力來源為產(chǎn)生快感和回避痛苦兩種，所以為了保證習慣的持續(xù)，就可以運用快樂型開關(guān)和處罰型開關(guān)兩種相結(jié)合，讓自己持續(xù)的獲得動力。

三、倦怠期應對措施 這個階段的關(guān)鍵是要創(chuàng)造變化，應對在培養(yǎng)習慣過程當中產(chǎn)生的一成不變的感覺，當感受不到培養(yǎng)習慣的意義，就會因一成不變而產(chǎn)生空虛感，這時候有創(chuàng)意的變化就是度過這一階段的利器。

方法一：添加變化，在原有的行動計劃上，增加一些不同尋常的內(nèi)容，比如改變改跑步路線，換一種學習方式等，換種心情讓自己產(chǎn)生動力。

方法二：計劃下一項習慣，擬定下一個習慣的培養(yǎng)計劃，不斷地為培養(yǎng)習慣投注心力，將習慣分為短期習慣、中期習慣、長期習慣是比較好的一個方法，就像聰明的廚師會在熬湯的過程中完成洗菜、調(diào)料、做菜的其他任務一樣。

改變自己的人生，其實就是將好習慣堅持下去，將壞習慣盡量的減少。

事實上，無論你想培養(yǎng)什么習慣，只要掌握了培養(yǎng)習慣過程中這三個階段的心理特點，再按照科學合理的方法規(guī)劃自己的行動，不需要非凡的意志力和超人的耐性，你就能將新的行為、習慣融入到日常生活中。

一夜之間，我所有的朋友都去做微信公眾號了。

在政府混吃的朋友，在事業(yè)單位等死的朋友，在跨國企業(yè)搬磚的朋友，在私人作坊賣身的朋友，在談理想搞創(chuàng)業(yè)的朋友，在學校里頭嗷嗷待哺的朋友，一夜之前，殊途同歸，全部做起了微信公眾號。

理由很多。求路人打賞，求廣告商包養(yǎng)，更多的是上司一聲令下——做不做？不做下崗！

于是我的手機從早震到晚，隨時隨地都在收推送。

內(nèi)容自然五花八門。如何穿衣服，如何挑音樂，如何選餐廳，如何炒股票，如何買進口貨，如何顛覆人生觀價值觀世界觀，每一條看了，都讓人立志要做更好的自己，擁抱光輝燦爛的明天。

每條推送都是不一樣的煙火，除了三位數(shù)的閱讀量這點，它們沒有任何共通性。

做微信號的朋友，其實都挺年輕，下限二十二，上限二十八。但不得不板出風塵樣，臉上寫滿了“我世面見很多”，嬉笑怒罵，指點江山。

這是很累人的。月入5千的主兒，成天推薦各大高級餐廳，分享紅酒，奢侈品，和境外游。

男朋友還不見蹤影的小姑娘，卻要拿出滅絕師太的心，教習女同胞們生殺予奪，做愛情的勝利者。

朋友們成天為內(nèi)容操碎了心，無時無刻不在捕捉熱點。一篇咪蒙的《致賤人》橫空出世，模仿版隨即一擁而上。《致好人》、《誰是賤人》、《你個爛人》就不說了，還有理直氣壯站出來吆喝，《我就是賤人》。

光是內(nèi)容沒用。為了做好公眾號，還要精通十八般武藝。拍照和修圖只是基本功，畫漫畫，編段子，錄廣播，剪視頻，樣樣都要舉重若輕，信手拈來。畢竟現(xiàn)在的公眾號多如牛毛，許多讀者又愛犯傲嬌，動不動就“太長不看”。如何增添趣味性，脫穎而出，就成了重中之重。

不要小看每一條閱讀量只有三位數(shù)的推送，他們背后都站著一位被迫害的年輕人，在哭天搶地，抓斷上百根頭發(fā)之后，才用心血凝結(jié)出了這圖文并茂的推送。

連吃飯都不得安生。好幾回聚餐，吃到一半時候，在座朋友紛紛從包里掏出筆記本或平板電腦，手指上下翻飛，編好推送內(nèi)容，“biu”地一下發(fā)了出去。

“需要這么拼嗎？吃完再發(fā)不也一樣？”

“你傻呀，”朋友小黃大翻白眼，“待會兒就是大家翻手機，看推送的黃金時段，吃完再發(fā)，閱讀量全讓別人給搶光了?！?/p>

“說來恨得我，”朋友小明放下電腦，咬牙切齒，“昨天我跟那誰弄了個差不多的推送，他就比我早發(fā)那么5分鐘，看看，流量全給搶光了，老天，都將近1萬了，我這條才200多！”

“人家好幾萬的粉呢，你能跟人比啦？200多不錯了，我這條才100多呢?！迸笥研殗@氣。

小黃笑道：“你那號開仨月了，每天還那么可憐兮兮的一兩百閱讀量，怕是風水有問題?！?/p>

小明回嘴：“那倒是，跟你們混久了，晦氣。我就該找個大號，跪舔，抱大腿，散紅包，求轉(zhuǎn)發(fā)。”

“還好不是網(wǎng)紅，不用發(fā)自拍。要不一照，一個賽一個的磕磣！”

“哎你看你看，那誰，紅人汪蒙又推送了?！?/p>

“閱讀量多少？”

“乖乖不得了。半小時，五千！”

“又寫了些啥？”

“題目是——《連你的屎都不敢吃的男人，憑什么給他操》。”

“太粗俗了?！蔽野櫚櫭碱^。

“你懂什么，推送題目，就是要黃色，暴力，抓人眼球?！毙∶髡f。

“寫了些啥？”小黃問。

小明用手指在屏幕上比劃兩下，說：“沒什么，不就她家那位老方，兩人恩恩愛愛纏綿史?！?/p>

“還有她朋友們的悲慘情史?！?/p>

“這可能是她第八百個墮胎的朋友?！?/p>

“墮下來的孩子可繞地球一圈?！?/p>

“這種東西怎么有人看？”我很吃驚。

“紅得不行，”小明晃晃手機，“你看，咱說了五分鐘的話，又多了上千的閱讀量?！?/p>

“無法理解?！?/p>

“你不愛看，有的是小女生追，”小黃說，“每天眼巴巴的，就等這條推送了。仿佛看了，什么問題都迎刃而解，連婦科病都可治?！?/p>

“如果你們想炒話題，”我喝了口啤酒定神，“我允許你們寫我?！?/p>

“他已經(jīng)寫過你，”小明指指小黃，“他寫你留學，劈腿，搞外遇，還是個同性戀?！? “什么！”

小黃臉上一紅，立馬反擊：“小寶也寫過你。他寫你浮夸，炫富，裝文藝，又綠茶！”

“其實咱們也不能說是在寫你，”小寶慌忙解釋，“不就借用個你的名字，顯得真實?！?/p>

“對，對，就好比以前寫作文，開頭就來——一位名人曾說……”小黃在一旁幫腔。

“沒想到你們?yōu)榱它c兒閱讀量變成這種人，”我目瞪口呆，“這個人吃人的社會吶！”

同時暗自慶幸，還好自己沒有經(jīng)營微信公眾號，尚不用為此費盡心神，甚至出賣良心。

第二天，老板要找我談話。我們老板是個四十多歲的中年人，自詡思想新潮，緊跟時代，特喜歡跟我們這些年輕人打成一片。

“小張哎，你看這個?！崩习迥贸鍪謾C，翻開微信。

我定睛一看，是條推送。

“看到了嗎？”

“看到了?！?/p>

“覺得怎樣？”

“您這玫瑰金挺騷的。”

“少貧嘴，小張，”老板正色說，“這是咱們對手的推送！我們是創(chuàng)新的現(xiàn)代化公司，新媒體也要搞起來！不能落后！”

“所謂創(chuàng)新就是要另辟蹊徑，不舔人家屁股——我完全反對。”

“那你來做，”老板仿佛沒聽我說什么，只拍拍我的胳膊，“小張你腦子活，文筆又好，搞個公眾號，沒問題的嘛！”

我想了想，點點頭，回到工位，打開word文檔，一邊寫起辭職信，一邊發(fā)出魯迅式的哀嘆——

我當初雖然不知道，現(xiàn)在明白，這中國，已經(jīng)難見不做公眾號的人！沒有做過公眾號的孩子，或者還有？

救救孩子。

與人社交時如何很會聊天是個大家都非常感興趣的話題，尤其是非常關(guān)注與異性聊天的問題。

我綜合了此前寫過的若干篇文字，有了下面的關(guān)于聊天的方法論總結(jié)。從3個方面入手，讓大家看完就能去實踐。1，心態(tài)篇 2，原因篇 3，策略篇

【心態(tài)篇】

我發(fā)現(xiàn)如果沒有一個良好的心態(tài)作為支撐和前提，做任何事情都會事倍功半。反之，心態(tài)好，自信心足，就會有強大的抗挫折承受力，甚至是遇強則強，越挫越勇。

大家有沒有如下情況：

1、與異性聊天，尤其是與高分異性、心儀的異性聊天時緊張害怕、自卑、患得患失？

2、你總是猜測對方說的某句話的潛在意思是什么？

3、和高分、心儀異性溝通不了，卻對和自身價值差不多甚至更低一些的人就沒問題？

這是很多心態(tài)差的人的首要問題，為什么這么說？你覺得沒話說的時候，腦子里要么是一片空白，要么糾結(jié)了半天才擠出1，2句話，并還擔心說了對方?jīng)]有反應或是擔心說錯了，對方會對你產(chǎn)生不良反饋，可你越這樣想，你就越害怕。這情況和當眾演講或表演時會怯場情景類似。

核心原因首先是不自信。不自信的背后，有2點。第1，出現(xiàn)問題的一個重要原因就是你心里有這樣一幅圖，雖然大部分人口頭不愿承認，但內(nèi)心潛意識是這樣想的：自己的價值是比要追求的美女低的。原因就在于他們想從異性身上索取價值。（你懂的）

一旦陷入這種思維，你就會不自覺認為自己矮人一等，你在價值比你高的人面前自然就會緊張，擔心自己說錯話，害怕說錯話對方給你否定的反饋，你越是這樣想和擔心就越陷入緊張的狀態(tài)，直至想找個洞躲起來或是想辦法逃離現(xiàn)場，以避免內(nèi)心的煎熬。但你又想和喜歡的異性相處聊天，在這樣矛盾的思想下痛苦不已。這就是你遇到陌生異性就緊張的原因之一。

原因2，也有可能你本身是個比較宅的人，平常很少社交，與人打交道的機會少，玩電腦時間多，隨著時間的推移積累，你的社交能力、語言能力慢慢就有所退化，遇到陌生同性還好，但遇到異性，同時又想索取別人的價值，但能力又不夠，不知道該怎么做，大腦陷入一種無所適從的狀態(tài)，于是恐懼感就產(chǎn)生了。

前面緊張害怕的感覺一般約會連帶著患得患失。

人為什么有時候會有患得患失的感覺？

并且這種感覺讓人百爪撓心，糾結(jié)無比，此心態(tài)會直接影響人的行為模式，致使本來一個簡單事情會變復雜或低級失誤或是在追女孩的過程中讓自己處在被動局面。

這個問題背后的本質(zhì)原因，是“分別心”在作祟。那什么是“分別心”?用更通俗的詞叫做“得失心”，患得患失的心態(tài)。

我們每個人的大腦里都有兩個“我”，其中一個“我”就是對于各種自身行為的好壞下判斷而產(chǎn)生情緒的“我”，在這里稱之為“我1”，另外一個“我”是行動的無意識的“我”，在這里稱之為“我2”。

比如“我2”在跟女生搭訕后，女生的反應并不是很好，這時“我1”就會開始下判斷，對“我2”進行批評和否定，認為“我2”確實很2，如此，“我2”在行動上就會開始顧慮“我1”的否定而受到影響，害怕搞砸，從而限制住了本身的發(fā)揮。

我們在運動場上也經(jīng)常見到運動員出現(xiàn)這樣的情況，譬如在足球賽上單刀卻沒能抓住機會破門的球員，他們大多在同場比賽下一次單刀表現(xiàn)一定都會不進，因為在他們內(nèi)心里，肯定會念叨這么一句話——我怎么這么沒用。那么在下次拿到球單刀的時候就會在意上次的失敗，從而導致發(fā)揮失常錯過機會。

在與異性打交道的過程中，我相信也有人有過這種體驗，譬如“桃花運”就是這么回事，有一段時間，你因為機緣巧合搞定一個不錯的妞，之后就會感覺任何異性你都可以聊得特別HI，不管你說什么那些異性都可以手到擒來，但如果你在一個妞身上投入了很多，卻總是受挫，同樣會感覺無論任何異性對你來說都像一塊鋼板，她說什么你都得琢磨半天該怎么回，做每件事都會害怕得到負面的反饋，因為你害怕失去她，人對未來失去某樣東西時都會感到焦慮。

比如你成績不是很好，害怕年終考試掛課。比如，現(xiàn)在就業(yè)壓力很大，你害怕畢業(yè)后就失業(yè)。比如你父母得了重病，你害怕失去他們。

回到前面剛開始提到的常見現(xiàn)象，很多人認識了一個新的異性，并對對方有好感時，心態(tài)發(fā)生了變化，變得患得患失，害怕失去，并問我，和對方聊天該用什么心態(tài)去面對，會比較有主動權(quán)？

我先舉個類似的例子說明一下，假設(shè)你去面試找工作，一般的做法都是去網(wǎng)上搜集適合你職位的信息，同時都會有很多家公司在網(wǎng)上發(fā)布，那你是否會只投一份簡歷到一家公司？并且期望這家公司一定要應聘你，那如果你沒有得到這家公司的工作，甚至連面試機會都沒有，那你只會吊死在這一家公司嗎？

我相信答案是肯定的，你們肯定不會，肯定是同時投很多簡歷去不同的公司，以期望獲得更多的面試機會，和更多的公司選擇。因為你也想選一家薪水更高、福利更好、交通便利、公司辦公室環(huán)境舒服等等。

一般情況下你不可能在還未得到這個職位之前，就已經(jīng)在害怕失去了，因為你知道即使失去了這個公司的機會，你還其他公司可以選擇，東家不打，打西家，現(xiàn)在年輕人跳槽都還蠻頻繁的。

那找工作和找女孩談戀愛是一樣的道理，那該用什么心態(tài)和對方聊天呢？

我的答案是：用你失去對方也不會可惜的心態(tài)，無所謂的心態(tài)，因為他本來就不屬于你，失去對方，你是否會掉塊肉？失去對方，你是否會死？失去對方，你是否就再也沒有機會認識第2，3，4，5.。。個女孩了？同時你們還沒在一起成為男女朋友，還未談婚論嫁，他還不屬于你，為什么你就開始害怕失去了呢？

接下來再說說喜歡揣測對方意思的問題，這里主要是從男性的角度闡述。

你喜歡不斷的揣測對方說的話的潛臺詞，在一定程度上來說是沒有安全感的表現(xiàn)，同時你之所以這樣想，完全是你把對方放在了比你更高價值地位上，你心里有這樣一幅圖，就是前面剛剛說的那幅圖。

你在這個基礎(chǔ)上，做的任何行為都是把自己放在一個很低姿態(tài)，打個不恰當?shù)谋确?，太監(jiān)都喜歡揣測皇上的心思，并想盡辦法討皇上歡心。你作為一個頂天立地的男人，你覺得有必要把自己的姿態(tài)放那么低嗎？大家覺得作為高高在上的皇上，需要天天揣測自己后宮嬪妃的心理想什么嗎？

你們做為真正的男人，應該是帶領(lǐng)女人，而不是被女人所左右，只有你在兩性關(guān)系上掌握了主動權(quán)，你才有更多的話語權(quán)，你才不會被對方牽著鼻子走，也就不會過多在意對方每句話背后什么意思。

你以對方意志為轉(zhuǎn)移，你的思想就一定程度上被控制或影響了。你覺得在受影響的同時，對方會喜歡這樣被自己輕易影響或控制的人嗎？女人一般來說都是希望有比自己更強的男人所征服。不是有句話說這樣說的嗎！男人靠征服世界來征服女人，而女人是靠征服男人來征服世界。

【原因篇】

經(jīng)常有人問我，該如何與異性展開話題，我也經(jīng)常分享一些方法給他們，而且是我經(jīng)常使用而有效的，但對方反饋效果不明顯。

直到我與一些粉絲、學員在YY上進行語音互動問答時，才發(fā)現(xiàn)問題沒那么簡單——很多人與異性交流存在障礙，不完全是方法技巧問題。而這些問題就是影響大家與異性交流的癥結(jié)所在。

通過大量的交流、整理，我總結(jié)出了影響大家與異性交流時經(jīng)常出現(xiàn)的8個常見問題：

1，當眾說話緊張；

2，細聲細語，沒有感情，沒有熱情，沒有能量；

3，繁復啰嗦，無重點，無邏輯；

4，沒有儲備足夠多的知識、故事、話題；

5，容易說錯話，容易冷場、容易終結(jié)話題；

6，不會延續(xù)話題、不會轉(zhuǎn)移話題；

7，缺乏幽默感；

8，地方口音、甚至口吃；

1，當眾說話緊張；

原因很簡單，缺乏自信是第一。而這個自信更多是當眾說話方面的自信。不懂主觀上如何樹立講演時的自信心態(tài)、突破恐懼、克服當眾講話的緊張感的方法。二是沒有學習過當眾說話的系統(tǒng)方法。第三是缺乏足夠多當眾說話的經(jīng)驗積累。可參考經(jīng)典書籍《金字塔原理》。

2，細聲細語，沒有感情，沒有熱情，沒有能量；

這是你與這樣的人交流的第一感受，正所謂不見其人，先聞其聲，你還沒弄清楚他說的內(nèi)容，你聽到對方聲音就沒有吸引力了。有氣無力，沒有抑揚頓挫，沒有情感起伏，感覺不到對方的熱情和能量。你與他的交流感覺就像是碰到了僵尸。最可怕的是，他自己完全感受不到這點，覺得沒什么問題。而且這也是很多人專門去學很多話術(shù)技巧慣例之后依然效果不佳的原因之一。因為他不知道語言的本質(zhì)，不完全是你說什么內(nèi)容，而是你怎么說。同樣一簡單的話，你富有感情的表達肯定比你好無生氣的敘述要好上很多倍。

推薦兩個簡單的方法來知道自己說話的感覺到底是怎么樣的。

第一，用手機的錄音功能錄一段你和朋友對話。然后放出來聽聽，感受一下從音頻里的聲音和自己平常說出來的感覺有什么不同。

其次，再問問這朋友的感受是什么。通過次方法，你就能對自己說話有個另一個角度的認識。

3，繁復啰嗦，無重點，無邏輯；

表達一件事情，邏輯線不清晰，先說什么后說什么沒有規(guī)劃，語言干澀、重復。會讓你聽了半天，也不知道對方在說什么，你只有非常專注的聽，并且總結(jié)復述給對方，才能確定是不是你聽到的內(nèi)容。試問如果異性和這樣的人聊天，是多難受的一件事情。依然推薦參考經(jīng)典書籍《金字塔原理》。

4，沒有儲備足夠多的知識、故事、話題；

這樣的結(jié)果就是容易在交流時思維枯竭，想表達而表達不出來，因為大腦里儲備的素材太少。

原因大致3點：

1）平常不愛讀書、不及時學習一些新知識。

“書到用時方恨少”說的就是這些朋友，平常不積累，碰到某個話題時，你對話題的背景、知識、趣聞、等等周邊的相關(guān)信息知之甚少，就像電腦數(shù)據(jù)庫里沒有存儲相應的數(shù)據(jù)，自然無法檢索到，你當然也就不知道該聊什么了。

2）沒有整理自己，適合與人分享的故事、或是沒有把聽到的好故事記錄下來。

如果想與對方有更深入的交流、想進階兩人的親密關(guān)系，你不表達一些你個人、甚至是隱私的內(nèi)容，別人就感覺與你距離不夠近。你想想你關(guān)系最好的朋友一般來說都是互相知根知底的，只有你們互相更了解對方，才有可能關(guān)系更親密，你主動與對方分享了你的成長經(jīng)歷、戀愛經(jīng)歷、各種有趣、特殊、驚悚、甚至是靈異事件，對方才會對你更全面的了解，對方才可能敞開心扉也對你分享她的故事。

3）不關(guān)注時下熱門話題

時下流行的東西是最具有可交流性的話題，因為大部分人都有關(guān)注，你不參與就顯得你很不合群，或是比較落伍。而且流行內(nèi)容也是最容易與陌生人、異性展開交流的開始，從這些話題上就可以了解到對方的一些觀點、甚至是三觀。

時下流行內(nèi)容典型內(nèi)容如下：電影、音樂、電視劇、名人、書籍、游戲、熱門網(wǎng)絡(luò)視頻、熱門網(wǎng)絡(luò)事件等。平常上網(wǎng)的時候順便關(guān)注一下，并時常有機會就和身邊熟悉的朋友說，再在和陌生人、異性聊時就比較相對比較熟練與順暢。

5，容易說錯話，容易冷場、容易終結(jié)話題；

對不擅長聊天的人來說，當你還沒調(diào)整過來，很容易你在社交場合成為傳說中的——話題終結(jié)者。本來幾個人正聊得歡時，你不經(jīng)大腦的一句的話，讓大家都尷尬了，整個熱烈的聊天氣氛就因為你瞬間降到了冰點，同時別人也一下子不知道該如何接話來延續(xù)或化解。一般來說碰到這樣的情況，有經(jīng)驗的朋友都會直接打個哈哈，迅速轉(zhuǎn)移了話題，直接聊了其他好玩的事情上，以避免尷尬。你是否也造成過這樣的情況？如果有，就請繼續(xù)往下看。

6，不會延續(xù)話題、不會轉(zhuǎn)移話題； 你如果有前面的這些問題，你也很容易碰到這個情況，你讓聊天冷場了，卻不知道如何馬上延續(xù)之前的話題，或是直接轉(zhuǎn)移到其他可以聊的事情上，好讓你們的聊天又回到正軌上。那你就會非常被動，一般來說對方也不是那種很擅長主導談話的人話，就會陷入尷尬，尤其對方還是你希望追求的異性時，對方已經(jīng)對你整個人的評價，在內(nèi)心做出了一個相對負面的評判。恭喜你離失敗又更進了一步。

7，缺乏幽默感；

假設(shè)你平常就是個嚴肅、冷酷的人，不會搞笑幽默，不會根據(jù)現(xiàn)場情況活躍氣氛的人，雖然不一定有幽默感才能贏得朋友或異性歡心。但你卻是少了一個有力的社交武器。幽默感有時候就像潤滑劑、催化劑、助燃劑。能有效快速拉近你與他人的關(guān)系、能讓你與他人的關(guān)系更親密，也更容易讓他人喜歡你。

8，地方口音、口吃；

假設(shè)你的聲音有比較嚴重的地方口音、甚至口吃，也會阻礙你與他人的交流。別人聽不太明白你說的是哪里的方言，具體在說什么，別人已經(jīng)面露難色，但你依然堅持自我，絲毫沒有把自己語言調(diào)整到和大家統(tǒng)一的頻率上。

口吃屬于一種語言障礙，表現(xiàn)為與正常流利交流的人的頻率不一致，而且不自覺的重復、停頓。此問題完全通過參加矯正訓練來治愈。

大家知道了這8個常見問題后，看看自己符合幾條？如果超過3條以上，那你就需要一個課程來系統(tǒng)、全面、深入的區(qū)解決這個問題。不然這個問題會伴隨你下半生，讓你每次遇到類似場景時都無法發(fā)揮自己的真實能力或魅力，阻擋了別人更進一步，去認識你，了解你的可能性。

【策略篇】

大家看了心態(tài)篇、原因篇之后，我給出的聊天建議是1個原則，2個策略，2個要點。

原則:與對方聊天盡量不聊理性話題，比如你工作如何，家住哪里等查戶口式的聊天。應多以感性藝術(shù)性話題為主，比如多聊娛樂性話題，電影、音樂、明星、娛樂方式、星座等等，這些話題在做細分又可以聊很久?？奢o助參考原因篇第4點。

短期策略，立竿見影的方法，就是平常搜集一些上面提到的感性話題，但請不要依賴，因為這些只是素材，不是能和對方聊天熱絡(luò)和產(chǎn)生感覺的決定性因素，只是輔助，只是軀殼，不是靈魂。

長期策略，多和性格活潑的人成為朋友，他們的能量氣場一般都很高，情緒和能量是可以互轉(zhuǎn)的，你和他們在一起呆久了，很容易影響你，你慢慢也會變得開朗和說話多。大家回憶一下是不是有類似的經(jīng)歷？如果有，請多和他們在一起。

在此前提基礎(chǔ)上，經(jīng)過一段時間的練習與積累，你首先不會在異性面前緊張，在你放松的狀態(tài)下，利用你平常積累的素材，在遇到覺得有意思內(nèi)容當下反復說個幾次，或者用手機有道云筆記摘錄下來，偶爾翻出來看看有個印象即可，在此強烈不推薦死記硬背，切記！

在有了前面的準備，接下來會涉及到2個概念，“狀態(tài)”與“慣性”。

這里說的“狀態(tài)”是指你與對方交流的過程中，是否進入了不需要刻意去想話題，大腦會根據(jù)你們當時的聊天情景自然而然的不斷自動浮現(xiàn)說話內(nèi)容的狀況。

進入“狀態(tài)”，你就是快樂的源泉，像某些廣場的音樂噴泉一樣，給路人游客帶來賞心悅目之感，每一次的噴薄而出都會帶來人們的歡呼雀躍，甚至是人們冒著被 淋濕的風險或直接就想濕身的跑到噴泉中嬉戲，樂在其中。你如果也能做到這點，你也可以像噴泉那樣，吸引對方的注意力，并讓對方沉浸在你的歡樂中。

這種 “狀態(tài)”從生理的角度上，是你體內(nèi)通過外部的刺激產(chǎn)生了“腎上腺素”，它于是繼續(xù)反過來刺激你的大腦，讓你進入一個很嗨的非常規(guī)情緒，這時你的精神是處于高度興奮和高速運轉(zhuǎn)的過程，此時的你會變得很本能，你的語言、行為都或多或少不由自主的聽從了本能的驅(qū)使。

常見的例子，你喝了酒，但又未醉的時候，處于興奮狀態(tài)，你會經(jīng)常做一些你平常做不出的行為，說一些平常不會說的話，甚至會不停的說話，根本不需要思考，具體就不舉例了，請各自回憶自己或朋友喝醉后的各種行為，自行腦補。

“慣性”是指你進入“狀態(tài)”后，你會不自覺的停不下來，因為你這時情緒、能量都很高，也就是俗稱的“嗨了！”，嗨了就是興奮，你如果每次和別人聊天都能進 入這種興奮狀態(tài)，大腦就會自動高速運轉(zhuǎn)，想到什么就會說什么，甚至說的內(nèi)容可能沒什么營養(yǎng)，但依然和對方溝通流暢氣氛活躍，因為你不是在傳遞信息，而是傳遞情緒，對方與你聊天之后一般只會記得當下熱烈氛圍，而不一定記得你們具體的聊天內(nèi)容。

好了。最后給大家總結(jié)一下。

1，通過扭轉(zhuǎn)錯誤思維，調(diào)整自己緊張害怕，患得患失等不自信的表現(xiàn)和心態(tài)。

2，通過8個常見不會聊天的現(xiàn)象來總結(jié)自己的問題癥結(jié)在哪，并針對性的去解決。

3，通過我給出的1個原則，2個策略，2個要點的方法循序漸進，并持之以恒的改進自己的聊天問題。

通過這3點，大家可以慢慢的變得會于異性聊天喲！

最后的最后，在補充一點。

部分女同胞有疑問，為什么沒有從女性角度和男生聊天的內(nèi)容，我想說的是雖然本文主要是從男性角度去寫如何與異性聊天，但原理是類似的，男女是通用的。

截止到今天，我已經(jīng)實踐Everyman睡眠計劃十六天了，關(guān)于這個睡眠方法，我在這里就不介紹了。我想說的是我所執(zhí)行得這個睡眠計劃每天白天是有三次時間為25分鐘（過幾天減至20）的小段睡眠的。一開始，在這么短時間里每次都能睡著對我這個生活作息毫無規(guī)律并且睡前玩手機到累得受不了才睡的大學生來說，真是個不小的挑戰(zhàn)。

后來，我總結(jié)出了方法，這個方法熟悉之后（幾天就能適應），你就能獲得想睡就能睡的能力～10分鐘入睡無壓力～

方法如下：

1、在你不是很激動很興奮的前提下，躺在你心愛的床鋪上，擺出一個令你最爽的姿勢；

2、全身放松，從頭頂往下，走起，思緒到哪部位哪就放松下來；

3、重點到了，調(diào)整呼吸，讓自己的氣息長且勻，吸氣自己把握，呼氣的時候才是重點，呼氣的時候讓自己身體某一部位放松下來，比如左手、右肩、面部，最好是有一定規(guī)律，這個自己尋找吧，當然直接自上而下也是很好的。在這個過程中，最好不要動身體，一根手指也不行（熟練后無壓力），自己的意識一定要保持在呼吸“周圍”，這個不是很難吧。

如此，做得好的話，在幾分鐘內(nèi)，你就會感覺自己突然就像進入到另一個世界了，感官上非常奇妙（其實就是平常的半睡狀態(tài)，只不過這次你意識很清醒），到了這層次，你不要隨意動身體任意一部分，只要不嚴重胡思亂想，幾分鐘內(nèi)就能入睡了。

PS:方法重點，姿勢舒服、深呼吸且平穩(wěn)、身體隨著呼氣放松、意識跟隨呼吸放松身體、相對靜止、可用蟲鳴等音效輔助睡眠。

文/池柯

---------番外：《怎樣擁有好睡眠》

1、堅持一個睡眠時間表 ：堅持一個睡眠時間表會使得你的身體習慣于一個睡眠周期，并幫助促進更好的睡眠；

2、戒煙 ：尼古丁是一種興奮劑，它會阻止你入睡；

3、閱讀放松的詞語 ：根據(jù)一項發(fā)表在應用社會心理學雜志上的研究，如果你在睡前看放松的詞語，如“冷靜”“放松”“休息”等等，將有助于睡眠。所以可以寫這樣的一段話作為睡前閱讀；

4、如果無法入睡，再做一些事情：如果你不能入睡超過了15分鐘，做一些放松和嘗試再次入睡，當你累了自然會睡；

5、更換舊床墊 ：如果你的床墊是很舊的（超過6-7年），那么是時候以新代舊了；

6、吃晚飯 ：等待至少3個小時睡覺前吃你的晚飯后；

7、溫度 ：你的臥室需要調(diào)一個完美的溫度，大約是70°F或21°C；

8、關(guān)閉電子設(shè)備 ：睡前請關(guān)掉手機，在你的臥室里不應該有任何人工光源。即使是小的LED燈也可能打擾你的睡眠。此外，還要避免睡前（如電視）強光照射1-2小時；

9、避免在晚上喝帶有咖啡因的飲料或濃茶等：用花草茶代替，例如，甘菊茶可以幫助放松你的頭腦，幫助你安然入睡；

10、酒精 ：飯后一小盅，可能看起來像可以幫助你更快入睡，但睡眠質(zhì)量差遠了，不要在睡覺前2-3小時內(nèi)喝酒；

11、練習：因為巴普洛夫效應，所以可以練習和改善睡眠長度和睡眠質(zhì)量，但要練習要避免在睡前4小時之內(nèi)；

12、限制白天小睡 ：這意味著每天午睡不超過30分鐘，因為白天小睡可能與夜間睡眠干擾；

14、食物： 晚餐要吃健康的食物，并且睡前不要吃得太飽。

解放大腦！這些方法你知道幾個？

晏初 2015-10-18 17:43:43

原文：Increase Your Mind Power with These 7 Techniques 譯者：何靜雅

敞開心扉，探尋自己的無限可能，你會發(fā)現(xiàn)關(guān)于“智力”、“認知”、“情緒能量”的討論鋪天蓋地，永無止境。教育家、心理學家、神經(jīng)學家給這些詞語下各種定義，討論怎樣“變聰明”、“變機敏”，令人作嘔。不可否認，高智商和優(yōu)等生之間確有聯(lián)系，但是也有人提出質(zhì)疑：某個學生擁有高智商，只能說明TA更適應學校里傳統(tǒng)的學習-思考氛圍，換言之，高智商是適應傳統(tǒng)學習方式的結(jié)果，而非取得好成績的原因。

對于我們來說，提高自己的精神能量，并從中獲益，比科學家們?nèi)绾味x來的更重要。這些精神能量包括清晰的思考、記憶、學習的能力、創(chuàng)造力、解決問題的能力。我們希望用一些行之有效的方法提升這些能量，所幸，人們在這方面做過大量的研究，在此，我們列舉其中的7個。

【心智圖】

年輕的讀者也許對此更感興趣。心智圖是個相對新潮的概念，自誕生到現(xiàn)在也只有30年左右。心智圖是這樣繪作的：任意一個主題，比如園藝，將這個詞語寫在一張紙上，然后思考并寫下任何與園藝有關(guān)的詞語，最后把這張紙?zhí)顫M（譯者注：類似頭腦風暴）。這樣做可以讓你的大腦左右半球緊密聯(lián)系，共同完成這項工作。當人們大腦左右半球同時活動，思路更寬廣，更容易找到解決問題的方法?，F(xiàn)在有許多心智圖APP可供下載，你可以隨時隨地進行練習。

【腦筋急轉(zhuǎn)彎小游戲】

腦筋急轉(zhuǎn)彎這種有趣的游戲可以調(diào)動大腦的各個部位，激活神經(jīng)元。每天只要15分鐘的練習即可讓你思維更敏捷，思考問題更高效。而且腦筋急轉(zhuǎn)彎很容易找到，動動手指，網(wǎng)上隨處可見。

【速讀】

對于每天都得閱讀大量文章和材料的學生，速讀技巧可以節(jié)約許多時間。對于已經(jīng)離開學校的人們，速讀可以激活大腦分管語言的部位，尤其是語言運動中樞。讀的越多，你的詞匯量就越豐富。

【冥想】

作為人體器官，大腦同樣需要休息。經(jīng)過特定階段的睡眠，大腦可以得到休息，同樣，日常練習冥想也可以在很短時間內(nèi)放松大腦。逐漸摒除雜念，沉入自己的內(nèi)心，可以令你意念更敏銳。冥想對于身體健康的影響早已有過論證，當你的問題得以解決、腦中迸出新的觀點，自然會身心健康。

【書寫】

書寫屬于四項語言技能之一（另外三項分別是聽、說、讀）。相對于其他三項技能，書寫更能刺激大腦左右半球之間的神經(jīng)元，促使神經(jīng)元放電。大腦左半球負責思考和組織語言，右半球激發(fā)創(chuàng)造性的想法。當左右半球一起合作，你便可以流利的書寫。反過來，經(jīng)常書寫也可以激發(fā)你的創(chuàng)造力，并運用邏輯語言組織你的觀點。如果你不愛寫作，經(jīng)常練習也可以提高寫作技巧。相信我，這絕不會成為你的負擔。

【學一門外語】

神經(jīng)學家認為，練習外語能激活大腦右前額葉——該部位有組織、計劃、決策的功能。隨著年齡的增長，這一部位的功能會逐漸退化，經(jīng)常練習，使之保持活力是件有益的事。

【管理思緒】

我們都曾有過這種體驗：從大腦迸出各種各樣雜亂無章的念頭；有時候我們的大腦固著在某個問題上，左思右想，以致難以入寢。管理思緒是一項非常重要的能力，我們需要盡可能的培養(yǎng)、練習這項能力。

如果任由思緒隨意飄蕩，不加管理，我們的行為常?；恼Q不經(jīng)、缺乏理性邏輯性，而且缺乏重點。更嚴重的，如果被各種負面的念頭困擾，比如焦慮、擔憂、低迷，我們的身心健康也會受到影響。情緒管理，就是隨時覺察腦中閃現(xiàn)的不合理念頭，及時掐斷，并用積極的、有益的念頭取代之。只要你稍加留意就會發(fā)現(xiàn)，這種事每天都會發(fā)生。只要你每天不斷練習，你會獲益良多：積極想法開始超過消極想法，你可以迅速的切換消極念頭。長此以往，你的思考能力、解決問題的能力都會得到發(fā)展，而不是簡單的“轉(zhuǎn)變態(tài)度”。

第四篇：科普文章讀后感

《千億個太陽》讀有感

曾幾何時，當我漫步在圖書館里那一列一列的書柜之間時，不經(jīng)意走到了天文類書籍前。

記得以前一直聽哥哥給我講關(guān)于天上那一顆顆星星的故事，所以心中一直對那些神秘而又遙遠的星空懷著強烈的好奇心，當我真正面對能破解這些秘密的寶藏時，又不知該從何處開始我的星際之旅，就在這時我看見了魯?shù)婪颉ɑ砉魉摹肚|個太陽》這本書，我一下子就被他深深吸引了，我取下了它，開始了我的星空之旅〃〃〃〃〃〃

看了題目，你可能會問怎么可能有千億個太陽呢？但事實是在我們的宇宙有無數(shù)和太陽一樣的恒星，正是他們組成了我們夜晚看見的滿天繁星。這本書介紹了恒星能源、結(jié)構(gòu)和演化，射電脈沖星、密近雙星質(zhì)量轉(zhuǎn)移、致密X射線以及地外文明的知識。這一切的一切都讓我對我們所在的宇宙有了更深的理解。從我剛才列舉的知識來看，你可能以為它很深奧，但全書基本上撇開了數(shù)學公式，運用了許多生動比喻，敘述了許多著者親身經(jīng)歷的故事，如他把恒星比作人，用人的各個年齡來生動的比喻恒星從誕生到變成超巨星或中子星的演變過程，并配有精美的圖畫讓嚴謹?shù)闹R變得生動有趣，讓我們初步的理解深奧的天文知識。通過它我從太陽系飛過銀河，飛到銀河系的邊緣，看到無數(shù)色彩絢麗形態(tài)優(yōu)美的地外星系，他們?nèi)绱嗣匀?，有如此神秘，我想他們一定是在等我去探索，去發(fā)現(xiàn)，去開創(chuàng)人類知識的新邊疆。

雖然因為我現(xiàn)在的知識還很有限，無法完全弄懂有些知識，但我相信，只要我保持對星空的熱愛，只要我努力學習知識，我總會有一天會在魯?shù)婪颉ɑ砉鳂?gòu)建的璀璨星空里自由遨游，到達未知的遠方〃〃〃〃〃〃

馬玉峭

第五篇：物理科普文章

物理科普文章

第一篇 2011年諾貝爾物理獎--超新星與暗能量的發(fā)現(xiàn)

今年的諾貝爾物理獎授予了三位在發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹的研究中做出杰出貢獻的學者：Perlmutter, Schmidt和Riess.應該說，由于這項工作無可爭辯的巨大重要性，幾年來他們一直是獲獎的熱門人選。但是，導致宇宙加速膨脹的暗能量是什么仍是一個未解決的問題，而相關(guān)的許多 理論和觀測還處在研究的前沿，存在許多疑問和爭論，諾貝爾獎評委會素有穩(wěn)重、保守的傳統(tǒng)，所以我原以為他們還要再過若干年才會獲獎。因此，作為一名宇宙學 研究者，我為他們今年獲得這項殊榮感到非常高興。

Perlmutter, Schmidt 和 Riess 是因為對超新星的研究而獲獎的。超新星的概念是1934年由茨維基和巴德提出的。他們猜測當一些恒星壽命結(jié)束時將會塌縮，然后發(fā)生爆炸，其亮度可達到十億 甚至百億個太陽的亮度，巴德和茨維基也觀測到了一些超新星。后來發(fā)現(xiàn)，其實有兩種不同的超新星，一種是茨維基最早提出的核塌縮超新星，另一種其爆炸機理不同，現(xiàn)在一般認為是白矮星（質(zhì)量比較低的恒星比如太陽在燃盡核燃料后就會變成白矮星）從其伴星中 吸積物質(zhì)，到一定程度后發(fā)生核爆炸。有趣的是，茨維基和巴德最早觀測到的超新星都是后面這種他們所未曾想到過的類型，被稱為Ia型超新星。

[圖1：超新星遺跡Cas A.]

由于超新星很亮，可以在宇宙中很遠的地方看到，因此可用來研究宇宙學。特別是，白矮星有一個質(zhì)量上限，稱為錢德拉塞卡質(zhì)量，大約是1.4個太陽質(zhì) 量，白矮星發(fā)生超新星爆炸時大多都比較接近這個質(zhì)量。既然這時白矮星的質(zhì)量都差不多，就有理由認為，其爆炸時的亮度可能也差不多。這樣，Ia型超新星就有 可能作為―標準燭光‖來使用：假定所有超新星的―絕對亮度‖也就是本身的亮度相等，那么根據(jù)觀測到的一顆Ia超新星的視亮度，就可以推測它到我們的距離。另一方面，我們還可以觀測到這些超新星的光譜，從中測出超新星的―紅移‖。比如，一條原來在615納米的譜線，經(jīng)過紅移后變?yōu)?230納米，那么我們就說 這個超新星的紅移z=1,因為觀測到的譜線長度是原來的(1+z)倍。如果我們把測到的超新星的紅移和距離一一對應起來，我們就可以畫出所謂哈勃圖，不同 的宇宙學模型的哈勃圖是不一樣的，因此用這種辦法，可以測出宇宙到底是什么樣的。

[圖2：這是Perlmutter 等人1998年發(fā)表的超新星哈勃圖，橫坐標是紅移，上面一圖的縱坐標是星等（越暗星等越大），幾條曲線是不同宇宙學理論的預言。下面圖則是與理論的偏離。]

盡管上面敘述的這種辦法原則上講很簡單，但實際做起來并不容易。首先是要發(fā)現(xiàn)超新星。盡管我們上面說超新星非常亮，但放在浩瀚的宇宙之中，也只是微 弱的一點。下面的圖演示了一個超新星的發(fā)現(xiàn)圖像：你可以看到，它非常微弱而不起眼，經(jīng)過兩次放大之后也并不容易在圖像上看出來。發(fā)現(xiàn)它的辦法是，把兩個同 一天區(qū)但在不同時刻拍攝的照片疊放在一起，用后一張減去前一張，從二者之差發(fā)現(xiàn)可能變亮的候選目標。這樣找到的候選者還不都是超新星，還有一些別的東西，比如星系中心的活動星系核有時會變亮，太陽系中的小行星有時會正好飛到這里，等等。在進一步觀測排除這些其它東西后，才能找到超新星。這進一步的觀測包括 用多次不同時刻的觀測得到超新星亮度隨時間變化的曲線（光變曲線），以及拍攝超新星的光譜以測定紅移。光譜觀測比照相觀測更難，往往需要更大的望遠鏡，而 且需要在超新星最終變暗以前進行。

[圖3：SCP組演示如何通過比較法找超新星的圖]

1980年代中期，一些丹麥的天文學家開始試圖尋找這些宇宙中的遙遠超新星，經(jīng)過長達2年的搜索，他們才找到了第1顆超新星，后來他們又發(fā)現(xiàn)了一 顆，但終因發(fā)現(xiàn)的過少而放棄了。由于很難發(fā)現(xiàn)超新星，再加上對超新星是否真是―標準燭光‖持懷疑態(tài)度，許多天文學家當時對這類研究抱悲觀態(tài)度。也是在這一時期，勞倫斯伯克利實驗室(LBL)的一組物理學家開始對搜尋超新星產(chǎn)生了興趣。這一小組的傳奇的創(chuàng)始人Luis Alvarez興趣廣泛。他本人因為高能物理實驗（氣泡室）方面的工作獲得諾貝爾獎，但他更為公眾所知是因為提出小行星撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^的理論。這一 小組中的Carl Pennypacker 和Rich Muller開始進行超新星研究，發(fā)展了一套在圖像中自動搜索超新星候選者的軟件。他們利用澳大利亞的3.9米望遠鏡進行了一段時間的搜尋，但是一開始他 們失敗了，并未找到任何超新星。后來，Pennypacker 轉(zhuǎn)而從事科普，而Rich Muller 本人受Alvarez關(guān)于恐龍滅絕研究的影響，轉(zhuǎn)向研究氣候變化和全球變暖問題——其實他關(guān)于超新星搜尋的工作也是與尋找―復仇之星‖（Nemesis)相結(jié)合的。古生物學家發(fā)現(xiàn)歷史上的生物大規(guī)模滅絕存在周期性，Muller 認為可能是由于太陽有一顆紅矮星或褐矮星伴星即復仇之星，當它沿周期軌道接近太陽時，其對小行星軌道的擾動就容易導致小行星撞擊地球。Muller 的弟子Perlmutter的研究一開始就是尋找這顆復仇之星。后來，Perlmutter接掌了超新星項目。有趣的是，盡管Rich Muller本人在宇宙學領(lǐng)域工作的時間不長就離開了，但他有兩個弟子后來因為宇宙學研究得到了諾貝爾獎：研究CMB的George Smoot 2006年獲獎，Perlmutter今年獲獎。

Perlmutter 接掌這項工作正是在項目最困難的時期：他們未取得任何成果，連一顆超新星都沒能發(fā)現(xiàn)，而與澳大利亞人的合作也到期結(jié)束了。這一項目是否還能進行下去？伯克 利以及美國的資助機構(gòu)在認真的評估后決定繼續(xù)予以資助。Perlmutter工作專注，被認為是可以挽救這一項目的人選。他們還是得到了經(jīng)費，造了一臺 CCD相機安放在西班牙加納利群島的一臺望遠鏡上，作為交換他們可以使用這一望遠鏡進行超新星搜索。Perlmutter也很努力，為了對發(fā)現(xiàn)的候選超新 星進行后續(xù)觀測，Perlmutter 會給全世界各處天文臺的望遠鏡打電話，懇求正在使用望遠鏡的人幫助他進行觀測。

早期超新星研究的一大困難在于如何保證找到超新星并拍攝到其光譜。這里除了技術(shù)上的困難外，還有獲得望遠鏡觀測時間的困難?，F(xiàn)代的天文望遠鏡都是由 許多天文學家共用的。一位或一組天文學家要用望遠鏡，需要寫一份建議書，說明自己的科學目標和觀測方法，經(jīng)過同行評議后，由望遠鏡時間分配委員會根據(jù)評議 結(jié)果決定分配多少時間。這樣，大型望遠鏡的觀測時間表一般早就提前一年或半年定下來了。而在發(fā)現(xiàn)超新星之前，人們很難預先申請到這些觀測時間，發(fā)現(xiàn)超新星 后往往只好臨時借用別人的觀測時間進行后續(xù)觀測，這很難保證獲得大量數(shù)據(jù)。Perlmutter 發(fā)展了一套―批處理‖的方法：他們每隔一個月，用觀測條件最好的無月夜拍攝大片的星空，并立即與以往的觀測進行比較，找出可能的超新星候選者，這樣第2天 他們就可以獲得一批超新星候選者樣本，然后再用Keck 10米望遠鏡等大望遠鏡進行后續(xù)光譜觀測。恰好超新星的光變周期是幾個月，因此這一方法非常有效。由于一次可以得到多個超新星候選者，也就可以申請到大望 遠鏡的觀測時間。用這種辦法，Perlmutter領(lǐng)導的研究小組（稱為超新星宇宙學計劃Supernova Cosmology Project, SCP)開始發(fā)現(xiàn)大量的超新星。

伯克利的SCP小組由物理學家組成，他們一開始對于超新星天文學中的許多困難并不完全了解，―無知者無畏‖可能是他們在大多數(shù)天文學家對超新星觀測 感到悲觀時勇于進行這項研究的部分原因。然而，隨著他們逐漸接近成功，天文學家們也開始看到希望并準備參加競爭。哈佛大學的Bob Kirshner（Adam Riess的導師）等人也想進行超新星觀測，但問題是，SCP小組曾花費幾年時間才研制出自動化超新星搜尋軟件，別人能否在短期內(nèi)研制出這樣的軟件呢？如 果沒有，要進行競爭是困難的。Brian Schmidt 只用了一個月就開發(fā)出了這樣一套軟件，他沒有象SCP小組那樣完全新寫一套軟件，而是通過組合一些現(xiàn)成的天文軟件而實現(xiàn)了這一目標。這樣，由 Kirshner, Schmidt, Riess, Suntzeff, Filippenko 等人組成的High-z 小組以出人意料的高速加入了競爭的行列。

現(xiàn)在找超新星的問題解決了，但Ia型超新星是否真是標準燭光呢？遺憾的是，并非完全如此。漸漸地人們發(fā)現(xiàn)Ia型彼此并非完全相同，有的超新星光度的 變化速度更快一些，有些則更慢一些。不過，Mark Philips 通過研究發(fā)現(xiàn)，那些絕對亮度更大的超新星，其變化速度也往往更慢。因此利用光變曲線可以修正超新星絕對亮度的變化。

此外，對于實際觀測的超新星，還需要考慮好幾個其它問題。星際空間存在著塵埃，這些塵埃會吸收光子，使超新星變暗。好在這一效應還是可以修正補償 的。塵埃吸收除了使目標變暗外，還會更多吸收藍光而導致目標變紅，因此根據(jù)其變紅的程度進行修正。問題是，每顆超新星其本身的顏色其實也并不完全相同。最 后，即使本身光譜完全相同的超新星，當它位于不同紅移時，用給定波長的濾光片組進行觀測時，得到的顏色也是不一樣的，還需要對這一效應進行改正。好在這幾 個效應雖然復雜，但有規(guī)律可循。哈佛大學的研究生Adam Riess 發(fā)展了一套數(shù)學方法，他發(fā)現(xiàn)，利用多個濾光片拍攝的光變曲線數(shù)據(jù)，經(jīng)過改正后，Ia型超新星還是可以作為近似的標準燭光的，因此用Ia型超新星進行宇宙學 研究是有希望的。實際上，即使到了今天，人們也還是不完全理解為什么Ia型超新星經(jīng)過修正后可以作為這么好的標準燭光。人們很容易想到各種因素，使得Ia 型超新星偏離標準燭光，這也是一開始很多天文學家對超新星宇宙學感到悲觀的原因。然而數(shù)據(jù)顯示Ia型超新星經(jīng)過修正后確實還是不錯的標準燭光，這是大自然 給我們的一個驚喜。當然，研究者們?nèi)栽谔骄窟@其中的原因。

SCP和High-z這兩個小組的競爭非常激烈。到了1997年下半年，他們開始發(fā)現(xiàn)，高紅移的超新星比他們原來預期的要暗。根據(jù)哈勃圖，這表明宇 宙的膨脹在加速而不是減速。這是否是由于觀測或數(shù)據(jù)處理上的錯誤造成的呢？或者，塵埃吸收等因素考慮得不夠周全？經(jīng)過反復檢查，1998年1月，兩個小組 幾乎同時公布了自己的觀測結(jié)果，SCP組有42顆超新星數(shù)據(jù)，High-z 組只有16顆超新星數(shù)據(jù)，但每顆的誤差要小一些。總之，他們一致的結(jié)論是宇宙的膨脹在加速。這一結(jié)果轟動了世界。

按照廣義相對論理論，如果宇宙由一般的―物質(zhì)‖（包括所謂―暗物質(zhì)‖）組成，其膨脹會逐漸減速，這是萬有引力的作用。那么如何解釋觀測到的宇宙膨脹 加速呢？目前主流的解釋是引入―暗能量‖的概念。暗能量(dark energy)一詞是美國宇宙學家Mike Turner 引入的。它實際上也是物質(zhì)的一種形式，但具有很奇特的性質(zhì)。比如，它的有效―壓強‖小于0，這些壓強項使時空的彎曲與一般物質(zhì)造成的時空彎曲相反，因此可 以理解成是與萬有引力相對的―斥力‖，可以導致宇宙加速膨脹。根據(jù)現(xiàn)在對宇宙微波背景輻射、超新星等實驗數(shù)據(jù)的擬合表明，宇宙中大約百分之七十五左右是暗 能量，此外還有百分之二十一左右是不發(fā)光的暗物質(zhì)，而我們熟悉的普通物質(zhì)僅占百分之四多一點。

[圖4：宇宙的組分]

也有人認為不需要引入新的物質(zhì)形式―暗能量‖，而是萬有引力的規(guī)律與我們一般所假定的廣義相對論理論有所不同造成。不過，這種修改引力理論往往比暗能量理論更為復雜。廣義地說，這也可以算暗能量模型。

還有少數(shù)學者懷疑超新星的觀測或數(shù)據(jù)分析有錯誤，宇宙并未加速膨脹。但是，13年來人們又觀測了許多超新星，目前總數(shù)有幾百顆，對其分析也更加深 入，雖然還存在很多疑點（比如Ia型超新星爆炸的機理到底是什么？），但數(shù)據(jù)本身經(jīng)過許多不同的天文學家用不同方法的分析，迄今并未發(fā)現(xiàn)大問題。其次，有 人曾提出Ia型超新星的光在傳播中會由于與一種被稱為―軸子‖的假想粒子的相互作用而變暗，導致其被誤認為是宇宙加速膨脹。但是，這種假設(shè)與觀測的擬合并 不好。特別是，有的高紅移超新星測量結(jié)果表明，宇宙的膨脹并非一直加速，而是先減速再加速，這用上述假說不容易解釋，而卻正是暗能量理論的預言。

暗能量的存在也有一些其它方面的證據(jù)。例如，早在SCP和High-z 小組公布他們的超新星觀測之前，有一些科學家（例如Turner & Krauss, Ostriker & Steinhardt等）根據(jù)宇宙年齡、物質(zhì)密度和功率譜等因素考慮，就認為宇宙可能含有暗能量。此后，宇宙微波背景輻射、重子聲波振蕩等其它觀測也支持 宇宙中存在暗能量的理論。目前，也有少部分觀測，例如強引力透鏡的數(shù)量，與根據(jù)暗能量理論做出的預言符合得不好，但這些觀測目前其可靠性本身是比較低的，因此暗能量是為大多數(shù)人所接收的模型。宇宙的加速膨脹是一個驚人的重大發(fā)現(xiàn)，因此其發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾獎也是意料之中的。但是，暗能量的本質(zhì)仍是一個還未解決的問題。對這一問題的研究，也 很可能是未來基礎(chǔ)物理學發(fā)展的突破口。國外有許多計劃中的實驗項目，而我國目前除了提出多種暗能量的理論模型外，一些天文學家也結(jié)合我國實際，提出了一些 未來的暗能量實驗觀測計劃。例如，在南極冰穹A(那里的觀測條件好）建造大型光學望遠鏡，在我國天宮空間站上裝設(shè)光學望遠鏡，在南美建造大型的光譜巡天望 遠鏡等，以及參與一些國外重大實驗項目的合作。筆者本人目前也正在推動開展―天籟計劃‖研究，這是一項在國內(nèi)地面進行的實驗，研制專用射電望遠鏡陣列進行 巡天觀測，利用宇宙大尺度結(jié)構(gòu)中的重子聲波振蕩特征精密研究暗能量的性質(zhì)。希望未來我國在這一方面的研究中也能做出重大的發(fā)現(xiàn)。

從今年獲諾貝爾物理獎的研究工作中，我們能受到什么啟發(fā)呢？我覺得，Schmidt 和 Riess 等人能夠憑借自己的研究積累，抓住戰(zhàn)機，在激烈的競爭中一舉沖入研究的最前沿，其能力和敏銳令人欽佩。但更值得思索和借鑒的是Perlmutter等人的 頑強堅持。作為研究者，要有信心和勇氣在困難時堅持下去，正是這種信心和勇氣，使Perlmutter等人在人們大多對超新星宇宙學感到悲觀時能夠堅持下 去。而美國的資助機構(gòu)能夠?qū)捜菔?，看出這一項目的科學價值和團隊人員的能力，保持對這一項目的資助，也是非常有眼光的。有重大創(chuàng)新的科研常常有很大的風 險，很難保證完全實現(xiàn)計劃的成果。這時應該怎么辦？我國現(xiàn)在口頭上也常常說支持探索、寬容失敗，但實際上有風險的研究計劃很難得到支持，更不用提對失敗的 理解和寬容了。這恐怕是我們所應該深思的。

第二篇 和圓一樣的三角形

數(shù)學之所以重要，不僅因為它是科學理論的基石，還因為數(shù)學在日常生活、工業(yè)制造甚至是藝術(shù)品審美上都用著非常廣泛的應用和體現(xiàn)。如果不知道一些基本的數(shù)學道理，就是被科學武裝到牙齒的 NASA 工程師也會犯一些低級錯誤。比如今天的故事主角——勒洛三角形。這個和圓是一家的多邊形，不僅性質(zhì)奇特，還是制造業(yè)的寵兒。它是如何滲透到廣大勞動人民身邊的？死理性派告訴你。

不識勒洛三角形，NASA都要犯錯誤

歷史上，一枚美國火箭的發(fā)射流程是這樣的：先在工廠完成推進器的組裝，然后用駁船運至佛羅里達的肯尼迪航天中心進行整體吊裝，最后在發(fā)射臺上點火發(fā)射。然而，一些 NASA 的工程師發(fā)現(xiàn)一個問題：在運抵總裝車間之前，推進器需要橫躺著跋涉數(shù)千公里（例如在加利福尼亞組裝的土星-5 的第二級推進器甚至需要繞道巴拿馬運河），但在這一過程中，由于其本身的巨大重量，推進器有可能會發(fā)生變形。對于液體燃料火箭來說，輕微的變形也可能導致燃料泄漏造成發(fā)射事故。為了檢驗火箭截面是否是正圓，NASA 的技術(shù)人員們提出了一個標準，每隔 60° 測量一次火箭的直徑（該方向上界面內(nèi)兩點距離的最大值），如果 3 次測得的直徑都相等，那火箭的截面即使不是標準的圓形也差不多了。

然而這個方案真的靠譜么？很不幸，一種叫做定寬曲線的曲線族粉碎了他們的幻想。定寬曲線是這樣的一種幾何圖形，它們在任何方向上的直徑（或稱寬度）都是定值。當然，圓也是一種定寬曲線，但是定寬曲線可遠遠不止這么一種，其中最具有代表性的當屬勒洛三角形。

勒洛三角形

像上圖這樣把 3 個等半徑的圓重合起來，兩兩互相經(jīng)過圓心，3 個圓相交的部分就是勒洛三角形，或者其發(fā)現(xiàn)者所稱的―曲邊三角形‖。如果不幸碰到這樣的一條曲線，NASA 的工作人員無論怎么測直徑，得到的結(jié)果都會是一樣的。

勒洛三角形和它的一干定寬曲線兄弟們都具有許多有趣的特性，其中最重要的當然就是它們的定寬性。使用截面是定寬曲線的滾木來搬運東西，不會發(fā)生上下抖動。實際上這樣的裝置在許多科技館都能看到，下圖就是柏林一家博物館內(nèi)的定寬曲線滾木。另外定寬曲線還有一個有趣的性質(zhì)，就是寬度相等的定寬曲線有相同的周長，所以下圖中的圓形滾木轉(zhuǎn)過一周的時候，旁邊的勒洛三角形滾木也恰好轉(zhuǎn)過一周。

制造工藝上的廣泛應用 應用上面滾木的原理，可以制造出許多有趣的小玩意。例如我國勞動人民就充分發(fā)揮聰明才智制造了一輛利用等寬曲線輪的 角輪自行車，據(jù)說已經(jīng)成功申請專利了。

有人會說―角輪自行車‖只是觀賞性大于實用性的玩具，確實如此。那不妨讓我們再來看看等寬曲線在汽車工業(yè)上的應用。當然，汽車制造商們不會用等寬曲線制造輪子，他們把等寬曲線藏在了汽車更核心的部分——發(fā)動機里。下圖就是馬自達公司的轉(zhuǎn)子發(fā)動機截面圖。其實轉(zhuǎn)子發(fā)動機并不是什么新鮮發(fā)明，早在 20 世紀 50 年代德國工程師汪克爾就制造出了第一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機的樣機，因此這種發(fā)動機又叫做汪克爾發(fā)動機。

熟悉汽車的同學可能已經(jīng)注意到了這種發(fā)動機與其他發(fā)動機的不同之處，它沒有常見的活塞和曲桿。沒錯，因為對于轉(zhuǎn)子發(fā)動機來說，這些麻煩的東西已經(jīng)完全不需要了，取而代之的是一個轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的截面是面積最小的等寬曲線勒洛三角形，無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到什么角度，都嚴格將汽缸分成三部分，同時進行進氣、壓縮、點火與排氣的周期，這樣當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一周時可以做功三次，效率遠高于旋轉(zhuǎn)兩周才做工一次的傳統(tǒng)四沖程活塞發(fā)動機。與傳統(tǒng)四沖程發(fā)動機相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機具有體積更小、振動與噪音更低、結(jié)構(gòu)簡單、故障率低等優(yōu)點。但轉(zhuǎn)子發(fā)動機對材料和工藝的要求也更高，同時提升功率較為困難，所以目前市場上，采用轉(zhuǎn)子發(fā)動機的汽車公司還并不多。

由于等寬性，等寬曲線還可以在一個正方形內(nèi)貼著邊沿滾動。1914 年，一位注意到這一特性的美國工程師據(jù)此發(fā)明了方孔鉆頭。方孔鉆頭的截面是一個勒洛三角形，為使鉆頭更鋒利，它被削去了一部分的。在工作時鉆頭的中心隨著鉆頭的轉(zhuǎn)動同時繞軸做圓周運動（事實上并不是嚴格的圓周運動），就可以鉆出四角略圓的正方形。

方孔鉆頭分解圖，中間的齒輪組是使鉆頭軸轉(zhuǎn)動的機構(gòu)

在上面的段落里，勒洛三角形大出風頭，但是等寬曲線家族可不是只有這么一位成員。在其他地方我們也能看見等寬曲線的身影，許多國家的硬幣就喜歡采用等寬曲線作為外形輪廓，例如英國的 20 便士與 50 便士銀幣采用的就是由 7 條弧組成的定寬曲線。除此之外，在不少藝術(shù)品中也常常能看到各種等寬曲線的身影，這主要是為了提高觀賞價值了。

物理科普文章

第三篇

神奇的“金屬橡膠

你能否想象，有一種材料既可以像橡膠一樣彎曲和拉伸，又可 以像金屬一樣導電？這就是利用納米技術(shù)制造出來的新材料———金屬橡膠。―金屬橡膠‖的出現(xiàn)是材料學上的一次革命，也是納米技術(shù)在新材料領(lǐng)域的成功應用。有了它，未來的飛機可以擁有像鳥兒一樣可扇動的翅膀；有了它，未來的航空座椅將舒適無比；有了它，甚至連電視都可以做得又平又軟，還能折疊起來放在口袋 里……

人類一直幻想能夠擁有像鳥類一樣的翅膀。從人類第一次綁上羽毛模仿鳥類飛行到制造出空中巨無霸波音747，這種追求從來沒有停止過。但即使在科技已經(jīng)高度發(fā)達的今天，人類仍然無法完全模仿鳥類的飛行。

科學家對鳥類研究后發(fā)現(xiàn)，在飛行中，鳥類能根據(jù)飛行的需要，隨時改變翅膀的形狀，以適應不同的飛行狀態(tài)，這種飛行不僅更經(jīng)濟，而且更有效、更安全。而制造可以變換形狀的翅膀，就需要一種既具備金屬的導電特性，又具備橡膠伸縮自如特點的新材料。

如今，金屬橡膠的問世，給人類制造出像鳥類翅膀一樣的―智能飛行翼‖帶來了新的曙光。

柔韌性能超群

制造了金屬橡膠的能人，是來自美國弗吉尼亞州的一個科學小組，這個小組的帶頭人就是材料學和工程學專家理查德?克勞斯教授。該小組用了整整6年的時間，終于使金屬橡膠變成了現(xiàn)實。

金屬橡膠的顏色呈棕褐色，外表有點像普通的塑料包裝殼，但在這種普通外表的背后，則蘊含著一些令人吃驚的物理特性：它可以在外力的作用下拉伸2到3倍，隨后恢復原狀；被拉伸時，這種材料仍能夠保持其金屬特征，具有導電性；它可以像金屬一樣百毒不侵，無論將其放入航空燃料還是丙酮液體里，它都能完好無損地 不被腐蝕，也不會發(fā)生結(jié)構(gòu)上或化學上的降解；它可以在華氏700度的高溫下不燃燒，也可以在華氏-167度的低溫下不變性，其結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。

制造工藝復雜

制造這種金屬橡膠可不是一件容易的事情?？茖W家們采用了一種全新的納米技術(shù)工藝流程，他們稱之為―靜電分子自我組裝‖工藝?？茖W家形容，這種生產(chǎn)工藝就像人類骨骼的形成一樣，通過單個分子在物質(zhì)表面層疊而成。

為了制造金屬橡膠，科學家們首先要找到一種可以使分子凝聚的基質(zhì)，一般使用塑料或玻璃。這些基質(zhì)被帶上正電荷或負電荷后，輪流放入兩種不同電荷的溶劑 中，一種溶劑為帶正電的塑料分子，另一種溶劑為帶負電的塑料分子。如果基質(zhì)帶正電，則先同帶負電的塑料分子溶劑接觸，反之則與帶正電的塑料分子產(chǎn)生反應。塑料分子與基質(zhì)接觸后，就在基質(zhì)表面形成一個分子厚度的分子層。經(jīng)過在兩種溶液中反復反應，分子層不斷重疊，最終形成的這種新型材料就是金屬橡膠。

科學家將這種制造過程形象地比喻成做蛋糕，一層一層地重疊，最終形成了一個漂亮的生日禮物。

未來應用廣泛

按照目前的工藝水平，科學家每天可以制造出兩英尺見方、7毫米厚的金屬橡膠?？茖W家相信，隨著工藝水平的不斷進步，將來，金屬橡膠的生產(chǎn)會像印刷報紙那樣簡單容易，適合各種用途的金屬橡膠產(chǎn)品也將會被迅速生產(chǎn)出來。

金屬橡膠最令人激動的應用前景，莫過于在未來航空領(lǐng)域的廣泛使用。有了這種新型材料，人類制造出像鳥類那樣―智能飛行翼‖的夢想就將得以實現(xiàn)。目前，這種材料已經(jīng)引起洛克希德－馬丁公司的關(guān)注，該公司的科學家正在努力開發(fā)這種材料用于航空領(lǐng)域的可能性。

此外，這種材料還可以在生物醫(yī)學產(chǎn)品如人造肌肉等方面得到迅速應用。利用這種新材料的特性，也可以設(shè)計出新型航空座椅、新型汽車，甚至連電視都可以設(shè)計成可以折疊的、放在口袋攜帶的超便攜款式。

物理科普文章 第四篇 最冷的，最凝聚

這話說起來有點酷：距離我辦公桌數(shù)百米，在Eric Cornell教授的實驗室里，存在著可能是這個星球上甚至這個宇宙中最寒冷的地方。那里面的物質(zhì)擁有一種神奇的狀態(tài)：玻色-愛因斯坦凝聚。

這一切要從費米子和玻色子說起——

大家知道，物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，原子是由質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成的，而質(zhì)子、中子等又是由夸克構(gòu)成的，另外還有傳遞相互作用的光子、膠子等等。從原 子、質(zhì)子、中子到夸克、光子、膠子，這些都是微觀粒子。根據(jù)它們的物理性質(zhì)不同，可以將這些微觀粒子分成不同的類別，比如：是否為目前認為不能再向下分的 基本粒子、是否帶有電荷、是否帶有靜止質(zhì)量，等等。

中子和質(zhì)子組成的原子核，再加上核外的電子云就構(gòu)成了原子的結(jié)構(gòu)

依據(jù)微觀粒子統(tǒng)計性質(zhì)的不同，物理學家們把微觀粒子劃分為兩類：費米子和玻色子。費米子服從費米-狄拉克統(tǒng)計，玻色子則服從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計 [1]，簡單一點說，這兩種統(tǒng)計的不同意味著在不同微觀狀態(tài)之間分布的時候，占據(jù)狀態(tài)方法的不同。打個比方，如果同一種微觀粒子聚眾看電影，對于費米子來 說，兩個人不能同時坐在同一位置上，這就是有名的―泡利不相容‖原理，而對于玻色子來說，則可以允許兩個甚至更多個人同時坐于同一個位置——雖然位子足夠 多時，這種情況也很少發(fā)生。

不可分辨的同一種粒子

抱歉，說起來，前邊這個―電影院比喻‖其實還是有失準確—— 因為，當我們面對電影院里的人，還是可以清晰分辨張三和李四的不同。但當我們面對微觀的粒子，同一種微觀粒子之間卻是不能夠分辨的，一個粒子與另外 一個粒子并無任何不同，所有人都失去了個性。我們可以說―兩個費米子不能坐在同一個位置上，兩個玻色子可以坐在同一個位置上‖，但是并不能分清楚到底是哪 個微觀粒子坐在這個位置上。這個就是一般統(tǒng)計物理里面說的―全同的量子粒子不可分辨‖的概念。

1925年的玻色（來自維基百科相關(guān)頁面）。薩特延德拉·納特·玻色（Satyendra Nath Bose，1894年1月1日－1974年2月4日）是印度的一位物理學家，他最先提出了微觀全同粒子不可分辨的概念。

這個概念的歷史并不長。直到100年前，大家還認為微觀粒子可以分辨的，在不同狀態(tài)上的分布滿足―麥克斯韋-玻爾茲曼分布‖。這是一種經(jīng)典統(tǒng)計學的 分布規(guī)律，如果說不同狀態(tài)對應的能量是相當于不同檔次的電影票價的話，那么最后每種座位上微觀粒子的數(shù)量只和微觀粒子所擁有的平均財富（對應系統(tǒng)的溫度）和每種座位的票價（每個狀態(tài)的能量）有關(guān)系。但是對于費米子和玻色子來說，分布規(guī)律還要和粒子的總數(shù)有關(guān)系。仔細來說，和每個粒子進入系統(tǒng)都有的一個跟現(xiàn) 有的粒子數(shù)目相關(guān)的額外入場費用或者是最低消費額度有關(guān)系（統(tǒng)計物理里面是體系的化學能）。在使用光子的概念來解釋黑體輻射等實驗的時候，人們逐漸發(fā)現(xiàn)經(jīng) 典的麥克斯韋-玻爾茲曼統(tǒng)計在研究微觀粒子的時候并不準確。

玻色-愛因斯坦凝聚的提出

最先提出―微觀全同粒子不可分辨‖概念的人是印度物理學家薩特延德拉·納特·玻色。1924年，年輕帥氣的玻色寫了一篇題為《普朗克定律和光量子假說（Planck's Law and the Hypothesis of Light Quanta）》 的論文，提出可以通過這一概念來完美解釋普朗克總結(jié)的黑體輻射的實驗發(fā)現(xiàn)。但是，他這篇文章并沒有得到歐洲一些學術(shù)期刊的重視。遭到挫折的玻色將他的論文 寄給身在德國的愛因斯坦，愛因斯坦意識到了玻色這篇論文的重要性，親自將它翻譯成德語，然后以玻色的名義發(fā)表在德國著名的《德國物理學刊》上。通過愛因斯 坦的幫助，玻色的研究成果得以發(fā)表并獲得了人們的關(guān)注。

1923年的愛因斯坦，攝于巴塞羅那

1925年，愛因斯坦將玻色關(guān)于―沒有靜止質(zhì)量的光子‖的統(tǒng)計方法推廣到有質(zhì)量的原子體系中，預言了一種新的物質(zhì)狀態(tài)的存在。根據(jù)愛因斯坦的預言，在極低的溫度下，由服從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計的原子構(gòu)成的氣體可能會發(fā)生神奇的轉(zhuǎn)變，處于最低的能量狀態(tài)上的原子數(shù)目會隨著溫度的降低逐漸增大，直到幾乎所 有的原子都處于這一個能量狀態(tài)上，而整體呈現(xiàn)出一個量子狀態(tài)。這種狀態(tài)后來被稱為―玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation，BEC）‖，是很多實驗物理學家致力實現(xiàn)的預言。

空間中粒子的分布：左圖，可分辨粒子可以看成一個個單獨的波包；右圖，不可分辨的同一種粒子互相疊加起來，我們不能區(qū)分單個的粒子，它們形成一個整體的分布。

根據(jù)量子力學的知識，微觀粒子具有波粒二象性，原子是粒子也是波。一個原子在空間中的存在可以用波函數(shù)來表示，如上面左圖顯示的那樣，每一個粒子的 準確位置都難以判定，只是在某一個位置附近有一定的分布，分布的大小對應于原子的德布羅意波長。原子的溫度越低，德布羅意波長越大。如果原子之間的距離遠 大于于德布羅意波長，那么就可以把原子看成是一個個的點；如果距離小于德布羅意波長，那么原子的分布就會互相重疊（左圖）。對于不可分辨的同一種粒子來 說，互相重疊的分布使得他們表現(xiàn)出一個整體的量子態(tài)，如果粒子是玻色子，它們之間傾向于處于同一個狀態(tài)，整個系統(tǒng)就會形成―玻色-愛因斯坦凝聚‖。

因此，對于給定的玻色原子體系，要形成這種凝聚需要一定體積里面含有的原子數(shù)比較大（這樣原子間的距離比較?。约?，溫度足夠低（這樣德布羅意波長比較大）。

低溫和超流

20世紀30年代，前蘇聯(lián)物理學家彼得·卡皮查（Пётр Леонидович Капица，1894年7月9日－1984年4月8日）開始低溫物理學的研究。1934年他開發(fā)了能制造大量液氦的裝置。1937年的時候，他發(fā)現(xiàn)在將 液氦的溫度降低到2.17K（-270.98攝氏度）之下的時候，液氦會變成一種沒有摩擦的神奇液體，稱做超流體。1978年，由于他―在低溫物理學領(lǐng)域 基本的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)‖[3]，這位低溫物理學的先驅(qū)和發(fā)現(xiàn)宇宙背景輻射的彭齊亞斯和威爾遜分享了諾貝爾物理獎。

超流體有著非常有趣的性質(zhì)。超流動性使得懸掛容器內(nèi)的超流體在重力作用下沿著容器的壁到容器外來

卡皮查實現(xiàn)的是氦4的超流（氦4即一個氦原子核里含有兩個質(zhì)子和兩個中子），里面的氦原子是一種玻色子，因此，超流體的發(fā)現(xiàn)可以說在一定程度上驗證 了玻色-愛因斯坦凝聚的正確性。然而，因為氦本來就處于液體的狀態(tài)，原子和原子之間有著比較大的相互作用力，超流并不單純是由于玻色統(tǒng)計導致的。如果想要 嚴格驗證愛因斯坦的預測，我們需要在氣體體系里面實現(xiàn)玻色-愛因斯坦凝聚才行。前面說過，這需要將系統(tǒng)的溫度將到非常低，因此需要更先進的制冷技術(shù)；同時 還需要有大量的有一定密度并處于氣體狀態(tài)的原子，原子數(shù)太少則很難形成凝聚，原子密度太大則有可能形成液體或者固體。

這一切，直到20世紀90年代才得以實現(xiàn)。

激光冷卻-低于千分之一度的低溫

1997年，美國斯坦福大學的朱棣文教授（現(xiàn)任美國能源部部長）、法國巴黎高等師范學院的Claude Cohen-Tannoudji教授和美國國家標準局的William D.Phillips教授因為他們利用激光冷卻并束縛原子的工作分享了諾貝爾物理學獎。激光冷卻使得我們能夠獲得更低溫度的原子氣體，從而制造更精確的冷原子 鐘。1985年的時候，朱棣文等人首先利用這個技術(shù)將鈉的原子氣體冷卻到了240微開爾文的溫度（僅比絕對零度高出一百萬分之二百四十度）[4]。

我們一般用的溫度標準是攝氏度，一個大氣壓下，水結(jié)冰的溫度是0攝氏度，水沸騰的溫度是100攝氏度。很多情況下，物理學里面用的是絕對溫度，單位 為開爾文（K），一個開爾文和一攝氏度的單位是一樣的。絕對零度（0開爾文）是-273.15攝氏度，室溫相當于大約300開爾文。對于空氣里面的絕大多 數(shù)成分來說（氧氣、氮氣、二氧化碳等等），溫度的降低會使得它們變成液體，然后有的還會隨著溫度的繼續(xù)降低變成固體，比如說，氧氣在90.20開爾文（零 下182.95攝氏度）的時候變成液體，在54.36開爾文（零下218.79攝氏度）的時候變成固體。空氣里的氣體分子是在不斷地到處運動并且互相碰撞 的，空氣的溫度和運動速度是聯(lián)系起來的。我們周圍的空氣分子運動速度在數(shù)百米每秒的樣子，如果降低空氣的溫度，分子的運動速度也會降低，而如果能夠?qū)⒁粋€ 個的空氣分子速度減下來，空氣的溫度也就降低了。而激光冷卻就是通過激光來減慢原子的運動速度，從而使得原子氣體的溫度變小。

激光器發(fā)出的光子在鈉原子上―散射‖，同時給鈉原子一個反沖的作用。在這個作用下，原來向右運動的鈉

原子速度會變慢。

大家可以想象一個戰(zhàn)爭的場面。失控的戰(zhàn)車沖向戰(zhàn)壕，戰(zhàn)壕里的戰(zhàn)士向戰(zhàn)車不斷開槍，子彈打由戰(zhàn)車彈向四面八方。如果仔細看戰(zhàn)車的速度，我們會發(fā)現(xiàn)由于 子彈的撞擊，戰(zhàn)車的速度會越來越小，利用激光冷卻原子和這個過程相似。如上圖顯示的，激光器發(fā)出的光子就像子彈一樣，如果光子在鈉原子上發(fā)生―散射‖，那 么向右運動的鈉原子在激光的作用下速度會越來越慢。仔細說來，光子在鈉原子上發(fā)生的并不是散射，而是光子將鈉原子的電子激發(fā)到激發(fā)態(tài)，然后電子躍遷回來的 時候會放出一個方向不確定的光子。在一段時間內(nèi)，鈉原子吸收的光子有特定方向，而放出的卻沒有，所以原子會被光束減速。這樣，原子的動能有個和光子的能量 相關(guān)的不確定性，這也給出了激光冷卻能夠得到的最低溫度。

高壓鈉燈的發(fā)射譜線

為了利用這一點來冷卻氣體，我們它對不同的原子能有不同的效果。對于向著激光運動的原子來說，我們希望能減慢他們的速度，對于遠離激光運動的原子來 說，我們不希望把它們推的越來越快。并不是所有波長的激光都能夠和原子相互作用，原子在內(nèi)部的電子能級發(fā)生變化的時候，會放出或者吸收特定波長的光，這構(gòu) 成了原子的發(fā)射光譜或者吸收光譜。每一條譜線都是有一定的寬度，激光的波長越接近吸收譜線的中心位置，激光就越容易影響原子。

激光冷卻原子的示意圖，選擇激光的波長在原子譜線偏紅（波長偏長）的一側(cè)，這樣可以實現(xiàn)原子的減速。來自[5]里的動畫截屏（強烈推薦大家去玩一玩這里面的一系列關(guān)于BEC的動畫游戲）。

如果像上圖右下角顯示的那樣，我們將激光的波長選擇在原子譜線波長略微比中心位置長一些的一側(cè)，那么由于多普勒效應，向著激光運動的原子感受到的波 長會顯得短一些（藍移），因此作用強烈；而背離激光運動的原子感受到的波長會更長一些，因此作用很弱。這樣，如果在前后左右上下六個方向都有一束激光的 話，就可以保證把原子的速度降低下來。通過這種方法，可以將原子氣體的溫度降低到絕對零度之上大約千分之一攝氏度，這一溫度要比自然條件下存在的最冷溫度 低成千上萬倍。（在自然條件下，最冷溫度是太空的溫度，也就是宇宙背景輻射的溫度，大約為3K）。

然而，這還不夠……要產(chǎn)生產(chǎn)生玻色-愛因斯坦凝聚，我們還需要更低的溫度。

20世紀90年代的Carl Wieman教授（左）和Eric Cornell教授（右）。Eric Cornell教授現(xiàn)在是JILA的主任（JILA是科羅拉多大學和美國國家標準局的一個合作研究單位）。

玻色-愛因斯坦凝聚的最終實現(xiàn)

1990年，從麻省理工學院（MIT）獲得博士學位的Eric Cornell來到科羅拉多州位于洛基山脈山腳下的小鎮(zhèn)博爾德（Boulder）做博士后，隨Carl Wieman教授一起致力于研究如何實現(xiàn)玻色-愛因斯坦凝聚，兩年后他成為助理教授。他們采用了激光冷卻的方法將銣原子氣體冷卻到很低的溫度，然后利用磁 勢阱蒸發(fā)冷卻的方法得到了更低的溫度。

磁勢阱蒸發(fā)冷卻示意圖：磁勢阱里面束縛的原子氣體在勢阱降低的時候，帶有較高能量的原子會跑掉，留

下溫度較低的那些原子。

本身帶有磁性的原子，這使得可以用磁場來束縛住原子，稱為一個磁場的勢阱。大家對蒸發(fā)冷卻的原理都很熟悉：一杯開水放在桌子上，水里面速度較快的水 分子會沖出水面，散發(fā)到空氣中去，從而帶走了較多的能量，剩下的水分子平均能量因此降低。同樣，通過降低磁勢阱的高度，我們可以讓束縛在勢阱里面的帶有較 高能量的原子跑掉，從而留下溫度較低的原子，得到非常冷的原子氣體。

利用這兩種制冷方法，Cornell和Wieman在1995年6月成功地將含有大約2000個銣87原子（銣的一種同位素）的氣體冷卻到低于 170nK的溫度（僅比絕對零度高了百萬分之零點一七度），這時，大量的原子聚集到了最低的能量狀態(tài)，形成了玻色-愛因斯坦凝聚[6,7]。此時，距離玻 色和愛因斯坦提出玻色-愛因斯坦凝聚的構(gòu)想已過去70年。四個月之后，MIT的Wolfgang Ketterle教授等人成功地用鈉23原子實現(xiàn)了玻色-愛因斯坦凝聚，他們實現(xiàn)的凝聚含有超過一百倍數(shù)量的原子，這使得他們可以觀測一些重要的性質(zhì)，比 如觀察兩個凝聚之間的量子干涉現(xiàn)象[2,8]。這三位科學家分享了2001年的諾貝爾物理學獎。

Eric Cornell和Carl Wieman得到的玻色-愛因斯坦凝聚結(jié)果圖。從左到右依次為400nK，200nK和

50nK。

束縛在勢阱里面的冷原子氣體在關(guān)掉磁勢阱之后，會向著周圍的空間運動。如果沒有實現(xiàn)凝聚，那么原子就有不同的向四面八方的速度，一段時間之后的原子 在空間里分布就會很廣；而凝聚的原子稱為一個整體，基本沒有向外擴散的速度，在一段時間之后仍然表現(xiàn)為一個很集中的分布。利用光學成像的方 法，Cornell和Wieman得到了不同溫度下關(guān)掉磁勢阱之后得到的分布圖像（如上圖），200nK和50nK的結(jié)果里清晰地顯示了玻色-愛因斯坦凝 聚的存在。

Ketterle教授等人觀測到的兩個玻色-愛因斯坦凝聚之間的干涉現(xiàn)象[9]。

玻色-愛因斯坦凝聚是一個宏觀的量子現(xiàn)象，實現(xiàn)的凝聚里面所有的原子可以用一個整體的波函數(shù)來描訴。因此，像兩束激光一樣，兩個凝聚之間也可以發(fā)生 干涉的現(xiàn)象。Ketterle教授等人利用兩個玻色-愛因斯坦凝聚實現(xiàn)了這個干涉的現(xiàn)象。上圖顯示了兩個凝聚之間的干涉現(xiàn)象，仔細看的話，水平方向有一系 列的干涉細線。原子構(gòu)成的凝聚清晰地體現(xiàn)了波的性質(zhì)。

關(guān)于玻色-愛因斯坦凝聚有著非常多的有趣的實驗可以介紹，而在某些條件下，費米子也可以像玻色子那樣凝聚起來。（由于篇幅的問題，在這里就不再介紹，期待以后有機會再一一展開去講。）

凝聚有什么用？

近百年前的理論預測，經(jīng)過許多物理學家孜孜不倦的努力才得以實現(xiàn)，這個領(lǐng)域是現(xiàn)代物理里面光學、凝聚態(tài)等方向的尖端前沿，里面誕生了許許多多的激動人心的研究成果。然而對于實際應用來說，玻色-愛因斯坦凝聚還只是一個剛剛開始的方向，也許要等待數(shù)年才能有實際的應用出現(xiàn)。

對于物理學來說，玻色-愛因斯坦凝聚的實現(xiàn)提供了一個研究量子現(xiàn)象的工具。很多的量子現(xiàn)象都只能在原子的大小上實現(xiàn)，而我們?nèi)狈线m的觀測方法。利 用玻色-愛因斯坦凝聚，我們可以把微小尺度上的量子現(xiàn)象放大到宏觀的尺度，進而利用更方便的探測方式去研究其中的規(guī)律，去和物理的理論對比，從而可以得到 更多的進展。舉個例子來，固體物理學的研究對象是不同的固體系統(tǒng)，比如說半導體或者超導體，這些系統(tǒng)的性質(zhì)是由原子不同的排布方式和電子在原子排布的格點 里面運動的方式?jīng)Q定的。利用冷原子凝聚和激光構(gòu)成的系統(tǒng)，我們可以模擬這些固體系統(tǒng)并且通過實驗的手段去調(diào)節(jié)系統(tǒng)里面不同的參數(shù)，這樣，我們可以獲得更多 的理解。玻色-愛因斯坦凝聚之間的干涉現(xiàn)象可以提供給我們提供一個更精確測量速度和位置的工具，因此將來有可能實現(xiàn)玻色-愛因斯坦凝聚為基礎(chǔ)的導航設(shè)備。此外，為了實現(xiàn)玻色-愛因斯坦凝聚而使用的冷卻方式也是用處多多，比如提供更好地制造原子鐘的技術(shù)，此處不再贅述。

參考閱讀：

1.更多細節(jié)可以參閱統(tǒng)計物理學教材，例如：高等教育出版社，汪志誠，《熱力學·統(tǒng)計物理》。2.維基百科，Maxwell–Boltzmann distribution，F(xiàn)ermi–Dirac statistics，Bose–Einstein statistics，Satyendra Nath Bose，Superfluid，laser cooling，Bose-Einstein condensate等相關(guān)內(nèi)容。3.諾貝爾獎網(wǎng)站，1978年物理獎獲獎者 4.Steven Chu et.al.，Physical

Review

Letters

55，48

(1985).鏈接

http://prl.aps.org/abstract/PRL/v55/i1/p48_1 5.美國科羅拉

多大學

―Physics-2000‖項

目

關(guān)

于

BEC的內(nèi)

容

。http://004km.cn/abstract/PRL/v75/i22/p3969_1 9.D.S.Durfee and W.Ketterle, Optics Express 2, No.8, 299(1998).鏈接 http://004km.cn/oe/abstract.cfm?uri=oe-2-8-299

【返場注釋】

（文/沐右）

超流體有著非常奇特的性質(zhì)，它的粘滯系數(shù)為零，它的表面張力也為零。由于表面張力為零，超流 體會傾向于于覆蓋整個表面的狀態(tài)。這樣，如下圖所示，一個容器里面如果有超流體的話，那么整個表面都會有一層超流體，放在容器內(nèi)超流體表面的碗內(nèi)外也都會 有一層超流體薄膜，在重力的作用下，超流體會向碗內(nèi)運動。而前面提到的懸掛起來裝有超流體的容器，其內(nèi)部的超流體就會通過這一層薄膜在重力的作用下運動到 外面來。

圖片來自維基百科―Superfluid‖頁面[2]。

物理科普文章 第五篇 動物為什么不會迷失方向? 兩項新的研究揭示了動物是如何利用自身固有的―指南針‖來識別方向的。研究人員發(fā)現(xiàn)遷徙的海龜是依靠地域性磁場引導它們在北大西洋中游動的。海龜通過沿著一個被稱為北大西洋環(huán)流的循環(huán)流動系統(tǒng)確定自身的方位，避免了進入危險的寒冷水域中。來自美國佛羅里達州東部的海龜幼仔在一進入大海后，就開始漫長的遷徙。它們游向環(huán)繞著馬尾藻海域的北大西洋環(huán)流，并用幾年的時間沿著該環(huán)流游動。

科學家把海龜放置在一個大水缸中，水缸由計算機控制的線圈環(huán)繞著，以此來研究海龜幼仔對不同磁場的反應。每個海龜身上裝有一個電子跟蹤儀，可以記錄下海龜?shù)奈恢谩：｝斂梢酝ㄟ^改變它們游動的方向，對磁場中的某些變化做出反應。

在另一項對贊比亞地下鼴鼠的研究中，捷克和德國的研究人員發(fā)現(xiàn)在名為上丘腦的大腦結(jié)構(gòu)中有些神經(jīng)細胞是這種動物生物―指南針‖的一部分。這些細胞組對不同磁場方向會做出有選擇性的反應。鼴鼠利用這些磁感覺信息合成了一幅它們周圍環(huán)境的心理地形圖，而其它的動物用不同感官信息來達到同樣的地形圖。

物理科普文章

第六篇

【科普】核輻射及預防

什么是核輻射

簡單來說，放射性物質(zhì)以波或微粒形式發(fā)射出的一種能量就叫核輻射。

核爆炸和核事故都有核輻射。它有a,b和y三種輻射形式。a輻射只要用一張紙就能擋住，但吸入體內(nèi)危害大;b輻射是高速電子，皮膚沾上后燒傷明顯;y輻射和X射線相似，能穿透人體和建筑物，危害距離遠。宇宙、自然界能產(chǎn)生放射性的物質(zhì)不少，但危害都不太大，只有核爆炸或核電站事故泄漏的放射性物質(zhì)才能大范圍地對人員造成傷亡。

放射性物質(zhì)可通過呼吸吸入，皮膚傷口及消化道吸收進入體內(nèi)，引起內(nèi)輻射。y輻射可穿透一定距離被機體吸收，使人員受到外照射傷害。

核輻射有什么危害

核泄漏一般的情況對人員的影響表現(xiàn)在核輻射，也叫做放射性物質(zhì)，放射性物質(zhì)可通過呼吸吸入，皮膚傷口及消化道吸收進入體內(nèi)，引起內(nèi)輻射，y輻射可穿透一定距離被機體吸收，使人員受到外照射傷害。

內(nèi)外照射形成放射病的癥狀有：疲勞、頭昏、失眠、皮膚發(fā)紅、潰瘍、出血、脫發(fā)、白血病、嘔吐、腹瀉等。有時還會增加癌癥、畸變、遺傳性病變發(fā)生率，影響幾代人的健康。一般講，身體接受的輻射能量越多，其放射病癥狀越嚴重，致癌、致畸風險越大。

核輻射分級

核輻射對人體的危害取決于受不同輻射的時間以及輻射量。以下是遭受的輻射量(單位：毫雷姆)的后果：

1：腿部或者手臂進行 X 光檢查時的輻射量;

8：建筑材料每年所產(chǎn)生的輻射量;

10：乘飛機時遭受的輻射量;

60：人體內(nèi)的輻射量;

700：大腦掃描的核輻射量;

5000：每年的工作所遭受的核輻射量;

10000：患癌癥的可能性為 1/130;

60000～100000：出現(xiàn)各種輻射疾病;

200000～450000：掉頭發(fā)，血液發(fā)生嚴重病變，一些人在 2 至 6 周內(nèi)死亡;

450000～800000：30 天內(nèi)將進入垂死狀態(tài)

民眾如何預防核輻射

1．隱蔽

早期停留于室內(nèi)是一種簡單、有效的措施，可明顯降低全身及皮膚外照射劑量。當人們受放射性煙云照射時，隱蔽在室內(nèi)可將外照射劑量減少50-90%，這要視建筑物的類型和結(jié)構(gòu)而定。

2.服用穩(wěn)定性碘

用穩(wěn)定性化合物可以阻止或減少特定器官對相應的放射性核素的吸收，從而減少該器官的受照劑量，穩(wěn)定性碘就是一個例子。碘化鉀或碘酸鉀都能有效地減少甲狀腺對放射性碘同位素的吸收，但他們不能降低已攝入的其它放射性核素的劑量，更不能代替其它防護措施。

3.撤離

撤離是最有效的防護措施，可避免或減少來自各種途徑的照射，但也是各種措施中最困難、最易造成混亂的一種。

4.個人防護方法

主要指對人員呼吸道和體表的防護。當空氣被放射性物質(zhì)污染時，用簡易方法(如用手帕、毛巾、布料等捂住口鼻)可使吸入放射性物質(zhì)所致的劑量減少約90%。但防護效果與放射性物質(zhì)的理化狀態(tài)、粒子分散度、防護材料特點及防護物(如口罩)周圍的泄漏情況等有關(guān)。對人員體表的防護可用各種日常服裝，包括帽子、頭巾、雨衣、手套和靴子等。當人們開始隱蔽及由污染區(qū)撤離時，可使用這些簡易的防護用品。

物理科普文章

第七篇 簡單科普：核輻射

核輻射，或通常稱之為放射性，存在于所有的物質(zhì)之中，即包括你喝的水和我呼吸的空氣，這是億萬年來存在的客觀事實，是正?，F(xiàn)象。所以我們不是討論有沒有放射性，而是討論在日常生活中有哪些物質(zhì)，在一定條件下，有偏高或高的放射性，并足以對人造成傷害。

詳細介紹

核輻射主要是α、β、γ三種射線：

α射線是氦核，β射線是電子，這兩種射線由于穿透力小，影響距離比較近，只要輻射源不進入體內(nèi)，影響不會太大。

γ射線的穿透力很強，是一種波長很短的電磁波。電磁波是很常見的輻射，對人體的影響主要由功率（與場強有關(guān)）和頻率決定。通訊用的無線電波是頻率較低的電磁波，如果按照頻率從低到高（波長從長到短）按次序排列，電磁波可以分為：長波、中波、短波、超短波、微波、遠紅外線、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。以可見光為界，頻率低于（波長長于）可見光的電磁波對人體產(chǎn)生的主要是熱效應，頻率高于可見光的射線對人體主要產(chǎn)生化學效應。

核輻射定義

核輻射是原子核從一種結(jié)構(gòu)或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)或另一種能量狀態(tài)過程中所釋放出來的微觀粒子流。核輻射可以使物質(zhì)引起電離或激發(fā)，故稱為電離輻射。電離輻射又分直接致電離輻射和間接致電離輻射。直接致電離輻射包括質(zhì)子等帶電粒子。間接致電離輻射包括光子、中子等不帶電粒子。

輻射有什么危害？

答：人們在長期的實踐和應用中發(fā)現(xiàn)，少量的輻射照射不會危及人類的健康，過量的放射性射線照射對人體會產(chǎn)生傷害，使人致病、致死。劑量越大，危害越大。

為什么說人類生活在放射環(huán)境中？

答：實際上，人類的生活沒有一刻離開過放射性，這些放射性是天然放射性，主要來自三個方面：

1.宇宙射線；

2.地面和建筑物中的放射性；

3.人體內(nèi)部的放射性。

微量的放射性不會危及健康。

人們的哪些活動也有放射性？

答：人類的很多活動都離不開放射性。例如，人們攝入的空氣、食物、水中的輻射照射劑量約為0.25毫希/年。帶夜光表每年有0.02毫希；乘飛機旅行2000公里約0.01毫希；每 天抽20支煙，每年有0.5-1毫希；一次X光檢查0.1毫希等等。

生活中的核輻射污染

對于核輻射污染，即放射性污染，常人往往只注意到現(xiàn)代科學研究中的核輻射核工廠里某些特殊車間產(chǎn)生的放射性物質(zhì)造成的危害，或者醫(yī)院的X射線治療所產(chǎn)生的放射性造成的影響及損害，而未考慮生活中還會有放射性污染源。實際上，生活中的放射性物質(zhì)能通過多種途徑進入人體，造成對機體的慢性損害。要防止生活中的放射性污染源對人體健康的危害，有關(guān)執(zhí)法部門要增強環(huán)境保護意識的宣傳。另一方面，政府及執(zhí)法部門要加強對放射性物質(zhì)的管理，對容易受放射性物質(zhì)污染的商品要進行定期監(jiān)測。

一、注意居室中的放射性污染

隨著工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)常利用工業(yè)廢渣做建筑材料，可能造成建材中含有一些放射性物質(zhì)，經(jīng)放射性衰變產(chǎn)生了放射性氣體及其子體產(chǎn)物，懸浮于室內(nèi)空氣中，氛及其于體產(chǎn)物放射出能量較高的a射線（粒子），人若吸進這樣的氣體，即會照射人體肺組織。如果長期受到照射，便容易產(chǎn)生支氣管炎和肺癌等疾病。另據(jù)國外報道，大多數(shù)家庭居室中自然出現(xiàn)的放射性氣體氛，如果與煙氣混合，將會有致命的影響。氛是肺癌的一個致病因素。另外，裝修居室用的花崗巖及其它板石材料也含有一定量的氛，特別是通風不良時，可造成居室內(nèi)放射性污染加重。經(jīng)監(jiān)測表明，室內(nèi)氧氣多在通風不良的地方積累，所以經(jīng)常打開居室的窗戶，促進空氣流通，使氧稀釋，這是減少室內(nèi)氛濃度的良好措施。裝修房屋用的石（板）材要有選擇地使用。石材的放射性核素含量隨礦床，所在地等天然條件的不同而有所增減，必須對其進行監(jiān)測，才能知道是否適合居室裝修。要規(guī)范裝修材料的市場。

二、謹防飲用水的核污染

加強對飲用水源地的環(huán)境保護，謹防飲用水受到核污染。受放射性物質(zhì)污染的水不能直接飲用。

如果用受放射性物質(zhì)污染的水澆灌農(nóng)作物、蔬菜。其放射性物質(zhì)的含量普遍增高，食用有害人體健康。

中國礦泉水水源豐富，其中也有不少水源在流經(jīng)途中受到人工或天然的放射性污染。據(jù)報道，通過有關(guān)部門監(jiān)測，某些盲目開發(fā)的礦泉水水源中含氧的濃度過高，若長期飲用這種礦泉水就會危害身體。因此，各地有關(guān)執(zhí)法和監(jiān)督部門，要對礦泉水的開發(fā)項目要嚴加管理，不僅要嚴格控制商品礦泉水的衛(wèi)生指標，還要重視它是否受到放射性物質(zhì)的污染。

三、要防燃煤的放射性污染

燃煤中常含有少量的放射性物質(zhì)。研究分析表明，許多煤炭煙氣中含有U、Th、Ra、210Po和210Pb。大多數(shù)情況下，盡管這些物質(zhì)含量稀少，但如長期聚集，其放射性物質(zhì)亦會隨空氣及烘烤的食物進入人體，造成機體的慢性損害。

平時生活使用燃煤，要注意通風排氣，警惕煤煙通過呼吸進入人體內(nèi)。禁止食用煤碳直接烘烤食物，尤其是茶葉、煙葉、肉類和餅干等。如果必須使用燃煤（碳）烘烤食物時也要注意屏蔽，不要讓食物與煤煙直接接觸。

四、莫要長期佩戴金銀首飾

佩戴金銀首飾是人們，尤其是女士們美容化妝的重要生活內(nèi)容。殊不知經(jīng)常佩戴首飾也會給人們帶來煩惱，那就是容易患“首飾病”，即皮膚病。

一般來講，除純金（24K）首飾以外，其他的首飾在制作過程中都要摻入少量鋼、鉻、鎳等材質(zhì)，特別是那些異常光彩奪目的或廉價合成首飾制品，這些首飾制品的材質(zhì)成分更加復雜，對人的皮膚造成傷害的可能性更大。據(jù)報道，美國專家在檢驗了幾千件首飾后發(fā)現(xiàn)，其中有近百件含有放射性物質(zhì)，這些放射性元素對人體有嚴重地損害，如果長期佩戴，有可能誘發(fā)皮膚病或皮癌。金銀首飾，不宜常戴。常戴的首飾制品，最好進行含放射性物質(zhì)測定。

迄今最嚴重核事故一覽

1957 年9 月29 日：前蘇聯(lián)烏拉爾山中的秘密核工廠―車里雅賓斯克65 號‖一個裝有核廢料的倉庫發(fā)生大爆炸，迫使蘇聯(lián)當局緊急撤走當?shù)?1000 名居民。

1957 年10月7日：英國東北岸的溫德斯凱爾一個核反應堆發(fā)生火災，這次事故產(chǎn)生的放射性物質(zhì)污染了英國全境，至少有 39 人患癌癥死亡。

1961年1月3日：美國愛荷華州一座實驗室里的核反應堆發(fā)生爆炸，當場炸死3名工人。

1967年夏天：前蘇聯(lián)―車里雅賓斯克 65 號‖用于儲存核廢料的―卡拉察湖‖干枯，結(jié)果風將許多放射性微粒子吹往各地，當局不得不撤走了9000 名居民。

1971年11月9日：美國明尼蘇達州―北方州電力公司‖的一座核反應堆的廢水儲存設(shè)施發(fā)生超庫存事件，結(jié)果導致5000 加侖放射性廢水流入密西西比河，其中一些水甚至流入圣保羅的城市飲水系統(tǒng)。

1979 年3月28日：美國三里島核反應堆因為機械故障和人為的失誤而使冷卻水和放射性顆粒外逸，但沒有人員傷亡報告。

1979 年8月7日：美國田納西州濃縮鈾外泄，結(jié)果導致1000 人受傷。

1986 年1月6 日：美國俄克拉荷馬一座核電站因錯誤加熱發(fā)生爆炸，結(jié)果造成一名工人死亡，100 人住院。

1986 年4月26 日：前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站發(fā)生大爆炸，其放射性云團直抵西歐，造成約八千人死于輻射導致的各種疾病。

2011年3月12日：日本福島核電站第一機組因9.0級大地震導致泄漏爆炸，周圍8萬居民緊急撤離。日本福島第一核電站1號機組廠房的外墻和屋頂在爆炸中受損，截止到3月13日，2號、3號機組也已開始發(fā)生泄漏，已有190名人員被確認受到核輻射。

物理科普文章

第八篇 彩虹為什么是彎的？

想必很多人都見過彩虹（至少彩虹的照片你見過吧）。一說到它，你腦海里總能浮現(xiàn)出一道七色圓弧。但你知道彩虹為什么是彎的嗎？彩虹真的是恰好七種顏色嗎？彩虹的秘密，死理性派告訴你。

古代人對彩虹的觀察和研究

對彩虹的研究最早可以追溯至公元前 4 世紀。亞里士多德是第一個認真研究彩虹的人，他曾指出彩虹最為重 要的幾個特征，比如：

如果太陽在地平線上升起得不太高，彩虹就會出現(xiàn)。彩虹不會出現(xiàn)在夏日的中午我們可以同時看到兩條形狀相同但顏色順序排列相反的彩虹，其中外側(cè)那條顯得略為松散，彩虹主要由三種（或四種）顏色組成（現(xiàn)代的RGB三原色理論亦基于此）。

但是有一個很重要的現(xiàn)象亞里士多德并沒有注意到，那就是兩條虹中間的區(qū)域亮度較暗，直到公元約 200 年雅典哲學家亞歷山大（Alexander of Aphrodisia）才觀察到這個現(xiàn)象，所以后人就將這條暗帶命名為―亞歷山大暗帶‖（dark band of Alexander）。另外，亞里士多德對彩虹的解釋并不正確，他認為只有大的鏡子可以反射出物體的全部外形，他把天空中的水滴比做小鏡子，認為這個鏡子太小了，不可能反射出整個太陽，但是又必須得有什么東西反射出來，所以會有顏色呈現(xiàn)出來。而且，亞里士多德也沒有注意到光的折射作用。

在此之后，古羅馬哲學家 塞內(nèi)卡、波斯物理學家 海什木 等人也都曾發(fā)表過自己的看法。中國北宋時期一位叫 孫思恭 的精通天文歷算的進士也曾說過―虹乃雨中日影也，日照雨則有之‖（沈括《夢溪筆談》），這些均只停留在對現(xiàn)象的思考上，沒有更多深入和本質(zhì)性的研究。

彩虹是怎么形成的

我們現(xiàn)在知道，彩虹的形成和光的折射有關(guān)。所以直到人們發(fā)現(xiàn)折射定律，彩虹問題才有條件被解決。光入射到不同介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射和折射，入射光和折射光位于同一個平面上，且與法線的夾角滿足如下關(guān)系：

其中，n 1 和 n 2 分別是兩個介質(zhì)的折射率，θ 1 和 θ 2 分別是入射光（或折射光）與法線的夾角，叫做入射角和折射角。這個定律最早在公元 984 年被波斯科學家 IbnSahl 精確描述。隨后又被英國科學家 托馬斯·哈利奧特（1602 年）、荷蘭物理學家 威理博?斯涅爾（1621 年）、法國數(shù)學家笛卡爾（1637 年）等人先后獨立發(fā)現(xiàn)這個定律。其中，笛卡爾利用折射定律，成功解釋了彩虹是如何形成的。笛卡爾假想在一個 AFZ平面內(nèi)，光線從 AF 處射出，人眼位于 E 處。如果這時把一個代表水滴的圓球放在 BCD 處，那么 D 部分將呈現(xiàn)全紅色且比其它部分都更明亮。而無論是把球向前向后還是向左向右移動，這個現(xiàn)象均不會改變。笛卡爾測出此時的 ∠DEM 約為 42°（M 為彩虹的圓心）。之后他將 ∠DEM 調(diào)得稍大一些，觀察到紅光立刻就消失了，稍小一些，則能看到黃色、藍色等其它顏色。在仔細檢查 BCD 處的球后，笛卡爾得出結(jié)論：光線 AB 在 B 點處射入球體發(fā)生折射打到 C 點，隨后在 C 點處發(fā)生反射傳遞到 D 點，并在 D 點再次發(fā)生折射而出。

【笛卡爾描繪彩虹是如何形成的。圖片來源：wikipedia.com】

上面這段話并不太好理解，轉(zhuǎn)化成現(xiàn)代語言就是：以空中的一個水珠為例，如下圖所示，光線在水滴內(nèi)發(fā)生兩次折射和一次反射。其中α為入射角，β為折射角。容易看到，角 D（α）就是最后的光線偏離原始方向的角度。

【圖像來源：plus.maths.org】

那如果一簇平行光線射入水珠又是什么情況呢？如下圖所示，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)水珠兩次折射后，一部分光線散射出去，還有一部分光線則非常密集地射向（大致的）同一方向。實際上 可以證明，下圖中越靠近紅線處的光線越密集，光強越大。這條紅線就被稱作為彩虹線。

【圖像來源：plus.maths.org】

要確定這條彩虹線的位置也并不困難。仍然以紅光為例，前面已經(jīng)說過，角 D（α）是最后的光線偏離原始方向的角度。通過簡單的幾何知識我們?nèi)菀椎玫剑?/p>

而根據(jù)折射定律，有

其中，是紅光在水中的折射率（1.33），將上式代入到 的表達式中，繪制 的函數(shù)圖象如下圖藍線所示。從函數(shù)圖中我們可以看到，當入射角 α 范圍相等時（I 1 = I 2），最后的光線偏移量范圍 J 1 比 J 2 間隔更小，也就是說入射角在 I 1 范圍內(nèi)的入射光線（入射光線是平行的，但由于水珠是球形，所以幾乎每條光線的入射角都不相等，而是在一個范圍內(nèi)），光線偏移量的范圍更小。即兩次折射后的光線更加密集，光強更大。

因此，D f（α）的最小值就對應著彩虹線的位置。通過求導計算，當 α = 59.58° 時有最小值 D f(α)= 137.48°。因此，最終的折射光線和入射光線的夾角是 180°-137.48°= 42.52°。這正是笛卡爾尋找的 ∠DEM，也就是人眼對于彩虹的仰角，稱為紅光的―彩虹角‖（Rainbow angle）。我們所看到的彩虹中紅色部分均來在這一角度附近。

【圖像來源：plus.maths.org】

當以人的眼睛為頂點，把所有與平行入射光線成 42.52° 彩虹角的光束連接起來，就形成一個紅色的圓錐體。圓錐底面的圓弧就是彩虹。到這里，我們就成功解決了彩虹為什么是彎的這個讓無數(shù)人困惑的難題。

【所有滿足紅光彩虹角形成的紅色圓錐體.圖像來源：plus.maths.org】

另一方面，對紅光的分析還可以拓展到其它顏色的光線。這樣就可構(gòu)建出彩虹的完整的彩色外形。比如對紫光分析，由于其頻率比紅光高，折射率要高于紅光，所以能計算出其彩虹角為41.07°（取紫光在水中折射率為1.34）。這個值小于紅光，這正是為什么在彩虹中，紫色排在紅色下方的原因。

為什么中午很難看到彩虹 順帶一說的是，你在中午幾乎看不到彩虹。因為從上面的示意圖我們可以看到，太陽位于底面圓心（即彩虹的圓心）與人眼連線的延長線上，這導致了彩虹不會出現(xiàn)在中午——太陽越高，彩虹的圓心將越往地平線以下偏移，這使得彩虹整體下移。當然如果從空中俯瞰的話，可以觀察到完整的圓形彩虹。如果沒有飛機，站在視野開闊的高山之巔也有可能看到。

【彩虹不會出現(xiàn)在中午的原因。圖像截自：The Rainbow-Aristotle's Theory】

彩虹是七色的嗎？

說完彩虹的形狀，不妨再說說彩虹的顏色。一種廣為流傳的說法是彩虹由 7 種顏色組成。但事實上彩虹是一道由紅色到紫色的連續(xù)光譜（―光譜‖一詞最先由牛頓創(chuàng)造），并非真的只是由 7 種涇渭分明的顏色組成。1665 年牛頓在棱鏡實驗中將可見光分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫這 7 種顏色，實際是受到了來源于古希臘的畢達哥拉斯學派的影響。畢達哥拉斯學派認為數(shù)學是美的（比如他們搞出的―黃金分割‖），在禱文中他們認為 1 是純潔的，4 是圣潔的，10 是萬物之母，而數(shù)字 7 則象征著完美。在牛頓之前，―七原色‖（seven principal colours）的概念就已出現(xiàn)在中世紀的神秘主義和煉金術(shù)理論之中，并在文藝復興時期成為遵行的顏色理論。

由于不同顏色光的波長都不相同，所以彩虹實際就是可見光的色散，介質(zhì)就是雨后天空中的水滴。人的眼睛可以感知的電磁波波長一般在 400 到 700 納米之間，而這只占寬廣的電磁波譜的極小部分。

【可見光光譜。圖像來源：wikipedia.com】

多重彩虹和亞歷山大暗帶

雖然牛頓在對彩虹的研究中頗有發(fā)現(xiàn)，但是在對彩虹的進一步闡釋中，由于牛頓深陷于光的粒子性理論之中，因此無法解釋―復虹‖（supernumerary rainbow，指有時在一條彩虹的內(nèi)部還可以看到幾條模糊的彩虹）的存在。

直到 1801 年，英國科學家托馬斯?楊意識到了光在一定條件下還具有波的性質(zhì)，并用雙縫實驗給予了有力的證明。隨后（1804 年）他用―光的干涉‖理論完美解釋了復虹現(xiàn)象：當兩條光束從同一個水滴沿相同方向散播出來的時候，它們彼此之間會發(fā)生干涉。若兩光束的光程相差半波長的奇數(shù)倍，則到達觀察者的光強彼此削弱；若相差整數(shù)波長，則光強相互增強。由此造成了一系列位于彩虹內(nèi)側(cè)的明暗相同的光帶。根據(jù)這一解釋，―復虹‖又被稱為―干涉虹‖。

【副虹。圖像來源：wikipedia.com】

在上文中我們分析的彩虹又可稱為―主虹‖（primary rainbow）。在主虹上方，我們有時還能看到―副虹‖（secondary rainbow），也就是文章開頭提到的亞里士多德觀察到的兩條形狀相同但顏色順序排列相反的彩虹的外一層，即我們常說的―霓‖。虹是光在水滴內(nèi)經(jīng)過了兩次折射和一次反射的結(jié)果，霓的形成則比虹在水滴內(nèi)多經(jīng)歷了一次反射（就是笛卡爾描述彩虹怎樣形成示意圖中的紅色光線所示），導致它的顏色排布與虹的顏色排布順序相反。霓中不同顏色的光線的彩虹角約在 51°左右，所以它比虹顯得要高。在自然界中，我們最多能觀察到一條副虹，而更高階的副虹則可以通過實驗手段制得。

到這里，霓虹之間的―亞歷山大暗帶‖也可以得到解釋了：人眼所能捕捉的光線幾乎全部集中在彩虹線及以下處，而幾乎沒有或者很少有光線高于彩虹線射出，所以虹的上半部是是偏暗的。彩虹線以下射出的光束基本上都是混合了光譜的顏色，呈可見光白色，所以虹的內(nèi)部要更明亮。霓的分析與之相對，由此形成―亞歷山大黑帶‖（也就是仰角大約在 42°到 51°之間）。

【虹、霓和亞歷山大暗帶。圖像來源：wikipedia.com】

關(guān)于彩虹各種觀察現(xiàn)象的科學討論還有很多很多，曾經(jīng)還有人為之還出了一本書，書名為《彩虹橋：藝術(shù)、神話和科學中的彩虹》（The rainbow bridge: rainbows in art, myth, and science by Raymond L.Lee,Alistair B.Fraser）。本文只討論了彩虹現(xiàn)象其中極小的一部分，涉及到了幾何光學、波動光學等知識。20 世紀的時候，還曾有科學家用電磁波理論、光子理論等對彩虹現(xiàn)象進行更精確的描述。關(guān)于彩虹的更多有意思的科學話題，歡迎參看后面的參考文獻。

物理科普文章

第九篇 七大著名流星雨

流星雨通常與彗星有關(guān)，在距離太陽較近時，彗星會受到其巨大引力和輻射的影響，噴發(fā)出大量的塵埃物質(zhì)，其中一部分塵埃物質(zhì)會遺留在軌道附近，形成一 個柱狀的塵埃帶。當?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)，穿過塵埃帶時，就會有流星雨出現(xiàn)。為我們帶來這個流星雨的彗星，就被稱為母彗星。也有母體是小行星的流星雨。

相關(guān)概念：

輻射點：流星雨看起來像是流星從夜空中的一點迸發(fā)并墜落下來。這一點或這一小塊天區(qū)叫作流星雨的輻射點。通常以流星雨輻射點所在天區(qū)的星座給流星雨命名，以區(qū)別來自不同方向的流星雨。所有流星的反向延長線都相交于輻射點，通過這一點可以在觀測時判斷看到的是否是群內(nèi)流星。

偶發(fā)流星：單個出現(xiàn)的流星，在方向和時間上都很隨機，也無任何輻射點可言。

ZHR值：極大時極限星等為6.5等且輻射點在天頂時觀測者每小時看到的流星數(shù)

R值：代表同一流星群內(nèi)亮流星數(shù)目所占的比例，如果一個流星群的r值為3，那么某一星等的流星數(shù)量就是比它亮一個星等的流星的3倍。r值越小，亮流星所占比例也就越大。

流星暴雨：ZHR大于1000的流星雨。

七大著名流星雨

1.獅子座流星雨

獅子座流星雨在每年的11月14至21日左右出現(xiàn)。一般來說，流星的數(shù)目大約為每小時10至15顆，但平均每33至34年獅子座流星雨會出現(xiàn)一次高峰期，流星數(shù)目可超過每小時數(shù)千顆。這個現(xiàn)象與譚普-塔特而彗星的周期有關(guān)。流星雨產(chǎn)生時，流星看來會像由天空上某個特定的點發(fā)射出來，這個點稱為―輻射點‖，由于獅子座流星雨的輻射點位于獅子座，因而得名。

2.雙子座流星雨

雙子座流星雨在每年的12月13至14日左右出現(xiàn)，最高時流量可以達到每小時120顆，且流量極大的持續(xù)時間比較長。雙子座流星雨源自小行星1983 TB，該小行星由IRAS衛(wèi)星在1983年發(fā)現(xiàn)，科學家判斷其可能是―燃盡‖的彗星遺骸。雙子座流星雨輻射點位于雙子座，是著名的流星雨。

3.英仙座流星雨 英仙座流星雨每年固定在7月17日到8月24日這段時間出現(xiàn)，它不但數(shù)量多，而且?guī)缀鯊膩頉]有在夏季星空中缺席過，是最適合非專業(yè)流星觀測者的流星雨，地 位列全年三大周期性流星雨之首。彗星Swift-Tuttle是英仙座流星雨之母，1992年該彗星通過近日點前后，英仙座流星雨大放異彩，流星數(shù)目達到 每小時400顆以上。

4.獵戶座流星雨

獵戶座流星雨有兩種，輻射點在參宿四附近的流星雨一般在每年的10月20日左右出現(xiàn)；輻射點在ν附近的流星雨則發(fā)生于10月15日到10月30日，極大日 在10月21日，我們常說的獵戶座流星雨是后者，它是由著名的哈雷彗星造成的，哈雷彗星每76年就會回到太陽系的核心區(qū)，散布在彗星軌道上的碎片，由于哈 雷彗星軌道與地球軌道有兩個相交點形成了著名的獵戶座流星雨和寶瓶座流星雨。

5.金牛座流星雨(南金牛座流星雨，北金牛座流星雨)

金牛座流星雨在每年的10月25日至11月25日左右出現(xiàn)，一般11月8日是其極大日，Encke彗星軌道上的碎片形成了該流星雨，極大日時平均每小時可觀測到五顆流星曳空而過，雖然其流量不大，但由于其周期穩(wěn)定，所以也是廣大天文愛好者熱衷的對象之一。

6.天龍座流星

天龍座流星雨在每年的10月6日至10日左右出現(xiàn)，極大日是10月8日，該流星雨是全年三大周期性流星雨之一，最高時流量可以達到每小時400顆。Giacobini-Zinner彗星是天龍座流星雨的本源。

7.天琴座流星雨

天琴座流星雨一般出現(xiàn)于每年的4月19日至23日，通常22日是極大日。該流星雨是我國最早記錄的流星雨，在古代典籍《春秋》中就有對其在公 元前687年大爆發(fā)的生動記載。彗星1861 I的軌道碎片形成了天琴座流星雨，該流星雨作為全年三大周期性流星雨之一在天文學中也占有的極其重要的地位。

物理科普文章

第十篇 別把煤灰不當寶貝 環(huán)保汽車或可由其提取物制造

除了制造水泥、磚塊，以及走向其最終的―墓地‖——垃圾填埋場之外，燃煤電廠排放出來的煤灰還有其他用途嗎？美國科學家表示，未來更輕便、更節(jié)能的環(huán)保汽車或許可由煤灰提取物來參與制造。另外，經(jīng)不起任何風吹雨打的煤灰也能―化身‖為道路橋梁的―護身符‖，讓其包裹的鋼筋和水泥更堅固，以抵擋歲月的侵襲。

橋梁道路的“護身符”

美國物理學家組織網(wǎng)3月30日報道稱，美國佛羅里達大西洋大學化學與生物化學系教授查爾斯·卡拉赫在美國化學學會大會上表示，燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的煤灰能用來制造包裝材料，包裹美國道路和橋梁所使用的水泥，經(jīng)過―包裝‖的道路和水泥的壽命可以延長幾十年。而且，這種材料的經(jīng)久耐用性是現(xiàn)有包裝材料的幾百倍，而成本則僅為其一半，因此，每年能為美國節(jié)省數(shù)千億美元。

卡拉赫解釋說，美國450家左右的燃煤電廠每年大約產(chǎn)生1.3億噸煤灰。在與空氣污染有關(guān)的法律出現(xiàn)之前，無人會理會這些細微的、毫不起眼的煤灰，徑由它們從煙囪散逸入空氣中?，F(xiàn)在，發(fā)電廠開始收集這些煤灰。

―不過，收集起來的煤灰如何處理成為令很多人深感頭疼的問題?！ɡ照f，―有些煤灰確實被回收并重新利用，但70%的煤灰進了垃圾填埋場。隨著土地不斷減少，垃圾填埋場也變得越來越稀缺而昂貴。我們的研究表明，煤灰等?廢物‘能變成極有價值的資源，它們可以包裹水泥，成為水泥的?護身符‘，減緩水泥因為時間流逝而出現(xiàn)的品質(zhì)下降乃至崩塌的速度。而且，這種包裝材料也可以修復受損的水泥?！?/p>

卡拉赫表示，實驗室進行的測試表明，當暴露在炎熱、寒冷、下雨和其他比實際環(huán)境還要惡劣的模擬環(huán)境中時，煤灰制成的這種包裝材料具有非凡的硬度和耐用性。例如，當將其暴露在酸度達正常室外空氣中酸度一萬倍的空氣中時，這些包裝材料可讓水泥的品質(zhì)維持在很高的水平，在一年的觀察期內(nèi)，受到這種保護的水泥堅固如初并毫發(fā)無傷，而暴露在同樣的環(huán)境下的普通水泥幾天后就開始弱不禁風了。

卡拉赫說，美國環(huán)保署公布的數(shù)據(jù)顯示，目前美國在修復、加固和替代家用廢水系統(tǒng)和飲用水系統(tǒng)中所用水泥方面的花費高達1.3萬億美元，而且很多項目必須要在2020年前完成，以避免可能會出現(xiàn)的環(huán)境問題和公共安全問題；同時，修復和重建凹凸不平的水泥路和搖搖晃晃的橋梁需要幾千億美元。―因此，煤灰制成的這種包裝材料能延長這些道路、橋梁和水系統(tǒng)的壽命，節(jié)省成本，同時解決煤灰的廢物處理問題。‖卡拉赫如是強調(diào)。

未來輕型汽車的“血肉”

其他科學家也將關(guān)注的目光投向了煤灰，他們認為，煤灰提取物可能會成為未來包括電動汽車在內(nèi)的更輕便、更節(jié)能車輛的―血肉‖。

據(jù)美國《科學美國人》3月28日報道，紐約大學理工學院的教師尼基爾·古普塔博士在上周出版的《金屬雜志》上指出，他的研究小組正致力于研發(fā)一項專利技術(shù)——用煤灰提取物做原材料，讓汽油或柴油動力汽車―瘦身‖10%；至于電動汽車，可以通過使其電池減重20%到30%來進一步減輕其重量，由此增加它們持續(xù)工作的能力。

古普塔說，可以將發(fā)電站產(chǎn)生的大量煤灰收集起來很好地加以利用，包括用來制造熱門的汽車等。古普塔指出，煤灰―變臉‖為輕型汽車原料的奧秘在于煤灰中含有一種叫做煤胞的微結(jié)構(gòu)，這是一種堅固而中空的含泡結(jié)構(gòu)，是煤炭燃燒所產(chǎn)生的廢棄副產(chǎn)品的一部分。這些副產(chǎn)品中，煤胞會漂浮在水上，而其他物質(zhì)則下沉，因此，可以用水將其從這些廢棄的副產(chǎn)品中分離出來。

用鎳、銅或任何其他合金或陶瓷材料給這些煤胞加上涂層就能制成一種超級堅固但輕巧的材料，這種材料可以混合入很多金屬―體內(nèi)‖。古普塔和同事們估計，任何一片金屬中都可以添加60%以上的煤灰提取物，這一比例可以根據(jù)最終得到的部件所需要的彈性進行調(diào)整，這樣就可以在保持鋼鐵或鋁的強度的同時大大降低其重量。盡管這項技術(shù)有幾百種用途，但古普塔表示，重型車輛制造商和軍方可能最感興趣。

研究人員稱，他們與威斯康星的制造企業(yè)合作，制造出了一些汽車的原型，證明這一方法的確可行。他們說，讓標準汽車減重10%是―保守估計‖，因為汽車技術(shù)人員或許能在制造中發(fā)現(xiàn)研究人員沒有想到的其他用途。

古普塔團隊下一步的目標是進軍電動汽車市場，同汽車制造商以及電池制造商合作。該研究團隊表示，通過將這種煤胞融入電池使用的鉛或者其他金屬內(nèi)，可以將電池的重量減少20%到30%甚至更多。電池是電動汽車中最重的部分，削減電池的重量可以大幅減少汽車的重量，這樣，一次充電能讓汽車行駛更長時間。而這項技術(shù)可以進行規(guī)模化生產(chǎn)并且成本低廉。

不過，古普塔也承認，來自煤灰的煤胞的質(zhì)量無法預測是一個問題。但在美國，每年發(fā)電站產(chǎn)生的大量煤灰提供了廉價、充足的材料供應，人們可以從中挑選出最好的煤胞。(劉霞)

煤灰或有望用于制造環(huán)保汽車等大用途(新聞配圖)