蓝色能源

①“龙宫”作为神话里海底龙王的居所，曾引发了人们无数的想象，围绕它产生了众多故事。现实中“龙宫”自然是没有的，但迄今为止，浩瀚的海洋仍深深地吸引着人类：海洋蕴藏的财富，大海深处的奥秘……一切都那样诱人。

②当今最诱人的海洋资源之一就是“蓝色能源”。它既不同于海底储存的煤、石油、天然气，也不同于融于水中的铀、镁、锂，而是利用海水温差、潮汐、波浪等产生的动能、热能等能源，它具有清洁、可再生、能量惊人、分布广泛的优点。常见的蓝色能源是温差能、潮汐能和波浪能。

③6000万平方公里的热带海洋一天吸收的太阳热能，相当于2500亿桶石油的热能。如果将这些热能的1%转化为电能，相当于新增140亿千瓦装机容量，也就是每小时能发140亿度电。太阳辐射进入到海面，绝大部分被表层海水吸收掉，深层海水几乎接收不到。因此人们可利用海洋表层水温与较低层水温之间的温差把热能转化为电能。发电时，将海洋表面的温水引进真空锅炉，温水因压力突然大幅下降立即变成蒸汽，推动汽轮发电机发电，用过的水流入海洋，如此循环使用。一般而言，冷、热水温差在20℃以上即可发电，因此若能把南北纬20度以内的热带海洋都利用起来发电，前景将十分诱人。

④无边无际的大海，在太阳和月亮的引力作用下，时而潮高百丈，时而引退千里。海洋这种有规律、有节奏的起伏现象就是潮汐。潮汐发电就利用了潮汐能，人们涨潮时将海水以势能的形式保存，落潮时放出海水，利用潮位之间的落差发电。据初步估算，我国潮汐能资源量约为1.1亿千瓦，年发电量可达2750亿千瓦小时。潮汐能周而复始，取之不尽，用之不竭，可以成为沿海地区生产生活，甚至国防需要的重要补充能源。

⑤波浪能也是不容忽视的蓝色能源。“无风三尺浪”是奔腾不息的大海的真实写照。海浪有惊人的力量，5米高的海浪，每平方米压力就有10吨。大浪能把13吨重的岩石抛至20米高处，能量惊人。据计算，全球可供开发利用的海洋波浪能有20－30亿千瓦，年发电量可达9万亿度。波浪能的利用将有助于缓解矿物能源逐渐枯竭导致的能源危机，改善生态环境。

⑥古往今来，海洋一直以其阔大的胸怀哺育着人类，吸引着人类。进入21世纪，人类社会的可持续发展将会越来越多地依赖海洋。探索并利用蓝色能源，已经成为中国乃至全球可持续发展的重要保障。蓝色能源，大有可为！

(原文有修改)

洞悉宇宙，天眼已开

①2016年9月25日，是举世瞩目的“天眼”——500米口径球面射电望远镜（FAST）竣工的日子。这只在贵州的群山之中凝视着宇宙的”天眼“，即将开始追寻宇宙最深邃的过去，搜索地外文明的踪迹。

②FAST“藏在”贵州省平塘县克度镇大窝凼群山环绕的天然喀斯特洼坑里。这个巨大的洼坑本身，就是FAST的三大创新之一。选择把“天眼”安放在这里，不仅节省了巨额的工程开支，环抱的群山还为“天眼”的观测创造了宁静的工作环境。

③“天眼”的工作原理其实跟咱们平时常见的锅式天线差不多，通过抛物面把采集到的信号反射到接收信号的馈源舱里，再由相应的信号处理系统对接收到的信号进行处理。只不过，“天眼“有世界级的超大口径，采集的是来自宇宙的海量信息，而它的大脑，是曙光超级计算机。

④这只大眼睛是由4450块反射面板拼在一起组成的。与普通的锅式天线相比，它的反射面是个球面。说得再通俗一些，从侧面看，“天眼”要比普通的锅式天线更深一些。这个巨大的反射面摊开来足有30个足球场那么大。真真是一口“名副其实”的“大锅”。

⑤FAST的第二大创新，是为了让这口大锅能更好更精确地采集来自天空中某个区域的信号。首先，这口“大锅”被“端起来”架在一个周长1600米的环形圈梁上。离开地面的“锅底”上的每一块反射面板都被一根根钢索迁拉着，形成一张巨大的索网。在上万根钢索的牵拉下，这几千块反射板能够在“锅底”形成一个300米直径的瞬时抛物面，汇聚来自某一个方向的电磁波，就好像“天眼”里转动的“瞳孔”，可以随时“望”向令它着迷的远方。相比之下，美国的阿雷西博望远镜虽然也不小，但是它的眼睛就永远只能盯着一个方向。

⑥只有“瞳孔”可以转动还不够。光线射入眼睛，需要投射在视网膜上才能被最终处理成眼前的风景。“天眼”的“视网膜”，就是由6根钢索吊在“锅里”的馈源舱。

⑦巨型“天眼”的“小小”馈源舱重达30吨。所谓“馈源”，就是“汇聚”所有从宇宙中接收到的信号的设备，馈源舱就是用来安放这些设备的地方。要想最大限度的接收大锅采集反射回来的信号，馈源舱就必须像传统的锅式天线一样处在焦点的位置上。这下问题就来了，还记得刚才说过的吧？“天眼”的“瞳孔”是会转动的！4450片反射板可以在钢索的牵拉下根据观测的需要可以随时改变瞬时抛物面的朝向。相应的，”天眼“的“视网膜”也就必须得能跟着瞳孔一起动才行。否则？就是睁眼瞎喽。

⑧想让这个30吨重的大家伙动起来可不是件容易的事。看到照片里围在“锅边”的6座巨大的高塔了吗？他们是“馈源支撑塔”，高的有168米，最矮的也有128米。每座塔都有一根钢索拉住馈源舱的一个角，把它悬吊在“锅里”。收放这6根钢索，就能拉着馈源舱在“锅里”移动，满足收集信号的需要。

⑨“收放自如”的馈源舱是FAST的又一大创新。不论反射面如何变化，通过馈源支撑塔悬挂的轻型索拖动机构的牵拉和并联机器人的二次精调，馈源舱能够随着反射面的变化需求，在规定的时间，准确无误的到达规定的位置。有多精确？30吨重的馈源舱，在一百多米的高空，直径两百多米的球面上，实现误差小于10毫米的定位！

⑩与科学家们同样兴奋的，还有平塘县距离FAST几公里之遥的克度镇。在为“天眼”选址的时候，这座始建于元朝的小镇上甚至还有人家连电都没有。这也正是“天眼”落户这里的原因之一﹣﹣射电望远镜的观测虽然不受天气的影响，但却对无线电干扰非常敏感。电视、电台、手机，所有无线电数据的传输都会对“天眼”的观测造成干扰。没有工业、人口稀少、甚至附近小镇连电都没通的大窝凼简直就是个完美的选择，在“天眼”周边设立5公里的电磁波宁静区简单可行。

⑪然而，今天的克度镇早没了当年的模样。小镇如今是通往平塘县“天眼”旅游区的必经之路。不大的小镇到处可以看到“探索星空奥秘”，“打造天文小镇”的标语。沿路几乎每隔几百米就有一家“天文宾馆“，崭新的五星级酒店还为每间客房配备了天文望远镜。大家期待的，不仅仅是一睹“天眼”的风采，更想通过这只“眼睛”，去亲眼看看那些遥远的幻想与传说。虽然，这些与当初选址的“初衷”多少都有些背道而驰。

⑫对于FAST团队来说，建设落成其实才只是一个开始，如何用好这只巨大的“天眼”，看到渴望的风景，才是更加令人期待的未来。

紫荆花开

卢晓艺

①四月的龙城，20多万株紫荆繁花竞放，街头巷尾，处处皆景。

⑨如今“满城尽开紫荆花”，游人徜徉其中，流连忘返。

玻璃之王

我国古代图书馆

有人经常把书院与图书馆混为一谈。

尽管古代的书院，如江西庐山的白鹿洞书院、湖南长沙的岳麓书院、河南商丘的应天书院、湖南衡阳的石鼓书院、河南登封太室山的嵩阳书院等，都有不少藏书，但它们与图书馆还不是一回事。图书馆是以藏书为主，书院是以讲学为主，其目的和设置都相差甚远。

早在周代，我国就有了图书馆。只不过，那时不叫图书馆，叫“盟府”，主要保存盟约、图籍、档案等与皇室有关的资料。严格地说，这只是图书馆的雏形。老子堪称中国历史上第一位图书馆馆长，据《史记》记载，老子“姓李氏，名耳，字聃，周守藏室之史也”。这个“守藏室”，就是藏书之所。

到了西汉，皇室就开始大量收藏图书了，开国之相萧何还在宫内设置了专门用来藏书的石渠阁、天录阁，这也是后来人们常常把皇家图书馆称为“石渠”“天录”的原因。汉武帝算得上一位重视保存典籍的开明之君，他不但在宫里修建了专门收藏图书的“秘府”官舍，还以官  方命令在全国广泛征集图书，来丰富皇室藏书。兰台、石室、麒麟阁，都是汉代收藏图书的地方。当时人们为了防火防潮，已经开始把藏书之所修建成石头的了，从“石室”的名称上，我们就可以知道。汉代收藏图书的书柜，多为铜色包边，所以也有人把图书馆称为“金匮”。

东汉桓帝时设置的秘书监一职，即专门管理图书秘籍的官员。秘书监相当于现在的国家图书馆馆长，这一官职被后代沿用，到隋炀帝的时候，秘书监已经是正三品了。唐代的魏徵就曾经担任过秘书监一职，他为唐代的书籍整理，做出了不可磨灭的贡献。

唐代以前，图书主要是由官府掌控，民间是不允许大量藏书的。有的朝代，比如秦朝就取缔了私人藏书。唐代民间私人图书馆的出现，开了我国历史上私人藏书的先河。唐代的私人藏书，是随着印刷业的发展而兴盛起来的。在那些逐本抄书的年代，私人要想收藏大量的书籍，经济情况就是个问题。有了先进的印刷技术，官府藏书大量增加，私人藏书也如雨后春笋，茁壮成长。韩愈就曾在自己的诗歌里，提过老友邺侯的藏书，“插轴三万卷”，由此可知唐代私人藏书之丰之盛了。

到了明代，专门管理图书秘籍的秘书监一职就被废止了，图书馆馆长的职务也并入了翰林院。清代除了文渊阁、文津阁、文澜阁这些图书馆外，翰林院、国子监、内府等机构也收藏过图书。这些机构的长官在做好本职工作的同时，也负责管理这些图书，算得上是兼职的图书馆馆长了。

那么，什么时候开始出现“图书馆”这一名称的呢？据记载，真正使用“图书馆”一词，还是从“江南图书馆”开始的。修建于清代光绪三十三年（1907年）的江南图书馆，不但最先使用“图书馆”三个字，也把图书馆丰富的藏书推到了公众面前。

所以说，“江南图书馆”开创了我国“图书馆”的新篇章，是一所真正的大众图书馆。

二十四节气

①二十四节气起源于黄河流域，也反映了典型北方气候特点。远在春秋时期，中国就已经能用土圭（在平面上竖一根杆子）来测量正午太阳影子的长短，以确定冬至、夏至、春分、秋分四个节气。一年中，土圭在正午时分影子最短的一天为夏至，最长的一天为冬至，影子长度适中的为春分或秋分。春秋时期的著作《尚书》中就已经对节气有所记述，西汉刘安著的《淮南子》一书里就有完整的二十四节气记载了。我国古代用农历（月亮历）记时，用阳历（太阳历）划分春夏秋冬二十四节气。我们祖先把5天叫一候，3候为一气，称节气，全年分为72候24节气，以后不断地改进和完善。公元前104年，由邓平等制订的《太初历》正式把二十四节气定于历法，明确了二十四节气的天文位置。

②二十四节气是我国劳动人民独创的文化遗产，与中国古代哲学体系有密切关系，它能反映季节的变化，指导农事活动，影响着千家万户的衣食住行。太阳从黄经零度起，沿黄经每运行15度所经历的时日称为“一个节气”。每年运行360度，共经历24个节气，每月2个。其中，每月第一个节气为“节气”，它们是：立春、惊蛰、清明、立夏、芒种、小暑、立秋、白露、寒露、立冬、大雪和小寒12个节气；每月的第二个节气为“中气”，它们是：雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪、冬至、大寒。“节气”和“中气”交替出现，各历时15天，现在人们已经把“节气”和“中气”统称为“节气”。从二十四节气的命名可以看出，节气的划分充分考虑了季节、气候、物候等自然现象的变化。其中，立春、立夏、立秋、立冬是用来反映季节的，将一年划分为春、夏、秋、冬四个季节，反映了四季的开始。春分、秋分、夏至、冬至是从天文角度来划分的，反映了太阳高度变化的转折点。小暑、大暑、处暑、小寒、大寒等五个节气反映气温的变化，用来表示一年中不同时期寒热程度；雨水、谷雨、小雪、大雪四个节气反映了降水现象，表明降雨、降雪的时间和强度；白露、寒露、霜降三个节气表面上反映的是水汽凝结、凝华现象，但实质上反映出了气温逐渐下降的过程和程度；气温下降到一定程度，水汽出现凝露现象；气温继续下降，不仅凝露增多，而且越来越凉；当温度降至摄氏零度以下，水汽凝华为霜。小满、芒种则反映有关作物的成熟和收成情况；惊蛰、清明反映的是自然物候现象，尤其是惊蛰，它用天上初雷和地下蛰虫的复苏，来预示春天的回归。

③二十四节气为中国大众所普遍接受，日常生活中随处可见二十四节气的影响，一些节气和民间文化相结合，已经成为人们的固定节日。最著名的清明、立春、立夏、冬至都融入了节日的氛围，夏至、暑伏也与日常生活紧密相连，以致民间有“冬至饺子夏至面”“头伏饺子二伏面，三伏烙饼摊鸡蛋”“冬练三九，夏练三伏”的说法。在这些节令中，往往伴有丰富多彩的民俗活动。“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”是大家耳熟能详的谚语。

④二十四节气内涵十分丰富，其中既包括相关的谚语、歇谣、传说等，又有传统生产工具、生活器具、工艺品、书画等艺术作品，还包括与节令关系密切的节日文化、生产仪式和民间风俗。二十四节气是中国古代农业文明的具体表现，具有很高的农业历史文化的研究价值，因而成为中国一项重要的非物质文化遗产。

人体器官有可能自愈吗

①自愈，顾名思义是自己愈合之意。自愈能力是人体修复自身缺损、维持生命健康的能力。有些自愈能力是人体原本就具有的，依靠遗传而获得。而科学家所要追求的是，在人体器官出现病变时，以科学手段遏制病变，使器官自己恢复到正常状态。

②美国科学家在实验室中的小白鼠身上发现了一种可快速修复组织的特殊基因。就因为携带了这一基因，本来会长出肿瘤的小白鼠摆脱了“宿命”，不仅没有患上癌症，反而生长迅速，体格健壮。这一发现令科学家们大为振奋。在此之前，这种特殊的基因被认为通常只能在发育的胚胎中起作用，在成年生物体中则会丧失活性。

③“激活”衰老的细胞，重启它们的生长机能，这样的研究并非刚刚出现。在此之前，这个领域最重大的突破就是培育出诱导多功能干细胞。但新发现的这种特殊基因则更加强大，它在成年生物体中也能增强组织的修复能力。如果把生病的人体比作一台感染病毒的电脑，诱导多功能干细胞所起的作用就像磁盘格式化，即将所有的数据全部清空，一切从生命最初发育的阶段开始；而新发现的这种特殊基因则像杀毒软件，清除病毒但不丢失已有数据，保持电脑的健康运行。这就是说，已经成年的生物体，也能以此来修复自身组织器官的损伤。

④这种特殊的基因是如何发挥作用的呢？我们的身体是通过基因调节来认知自己正处于哪个生长阶段的，这种特殊基因类似于一个调节器，它可以让体内的基因误以为机体正处于更年轻的状态，从而使衰老或病变的组织器官的生长机能再次被激活，完成自身修复。

⑤除此之外，科学家还从人体神经系统调节方面进行了器官自愈的研究。他们研制出了一种微型植入器，把它植入人体，让它来监控并促进器官自愈。

⑥人体的各个器官都不是各自孤立的，而是在神经系统的调节控制下，相互作用，密切配合，从而使人体成为一个统一的有机体，实现正常的生命活动。微型植入器正是利用了这一原理，在被植入人体后，它会监控人体器官的健康状况，一旦探测到一个器官受到病毒感染、出现损伤或者变得衰弱时，它便刺激神经系统，通过人体的神经系统调节使这个器官自己恢复健康，再度正常工作。

⑦虽然这一研究目前还处在实验阶段，但展现了诱人的前景。许多难以治疗的疾病可以通过神经系统调节得到更有效的治疗，微型植入器或许能从根本上改变医生诊断治疗的方式，取代对药治疗的依赖。

⑧科学发现让前景乐观起来，然而，要让神奇的科学之光照进现实，道路还很漫长。但这些都不会阻碍科学前进的脚步，相信不久的将来，人体器官自愈将不只是个梦想。

（作者：胡宇齐 有删改）

可燃冰

①2017年6月2日，国土资源部在北京宣布：我国正在南海海域进行的天然气水合物试开采已连续产气22天，取得了持续产气时间长、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。标志着我国成为全球海域天然气水合物试开采连续采气时间最长的国家。

②什么是天然气水合物呢？天然气水合物是一种含有大量甲醛气体的水合物，大量存在于陆地上的冻土带和海底。在高温低压的条件下，天然气水合物形成了冰雪般的固态，它外面看似冰，一点火却可以烧起来，所以俗称“可燃冰”。如果把甲醛从冰中释放出来，体积将是水的160多倍。

③海底可燃冰是天然气（甲醛类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。海底形成可燃冰有三个基本条件。首先，可燃冰在零度以上可以生成，在20摄氏度便要分解，而海底的温度一般都在2～4摄氏度；其次，可燃冰在零度时，30个大气压以上就可能生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且压力越大，水合物就越不容易分解，就越稳定；最后，海底的有机物沉淀，其中富含的碳经过生物转化，可形成充足的甲烷气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力和气源三者具备的条件下，便会在介质的空隙中生成可燃冰的晶体。

④据科学家测算，1立方米的可燃冰，在常温常压下可释放164立方米甲烷气体和0.8立方米的淡水。甲烷是人们可以用来燃烧发电的可燃气体，而且燃烧后几乎不产生任何污染物质。可燃冰将成为21世纪极具潜势的洁净新能源。

⑤但是，甲烷气体是温室气体之一，一旦散失，会严重破坏环境。而且可燃冰的开采还可能会造成大陆架边缘动荡，引发海底塌方并导致灾难性的海啸。因此，可燃冰的开发利用还面临着种种难题。但我们相信，随着人类对可燃冰研究的不断深入，这些难题一定会在不久的将来得到解决。

玻璃之王

⑴1959年，美国加利福尼亚理工学院杜威兹教授等人用制造玻璃的方法，将高温金-硅合金熔体喷射到高速旋转的铜轴上，以每秒100万摄氏度的冷却速度快速冷却熔体，第一次制造出了不透亮的玻璃。当时的一位物理学家看到这种刚诞生的合金材料时，曾嘲讽的说这是一种“愚蠢的合金”。这种不透亮、看起来“愚蠢的”的东西，就是在材料科学领域开辟出一条新道路的“玻璃之王” ——金属玻璃。

⑵通常情况下，金属及合金在从液体凝固成固体时，原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列，即成为晶体。但是，如果金属或合金的液体凝固速度非常快，原子来不及排列整齐便被冻结住了，最终的原子排列方式仍类似于液体，是混乱的，这就是非晶态合金。因为非晶态合金原子的混乱排列情况类似于玻璃，所以又被称为金属玻璃。

⑶研究人员发现，单一的金属液体凝固形成非晶态所需的冷却速度要远远高于其它物质液体。例如，普通的玻璃液体只要慢慢冷却下来，得到的玻璃就是非晶态的;而单一的金属液体则需要每秒高达1亿摄氏度以上的冷却速度才能形成非晶态，这个速度是普通玻璃的无数倍。由于目前工艺水平的限制，实际生产中难以达到如此高的冷却速度，也就是说，单一的金属难以在生产上被制成非晶态的金属玻璃。但是，合金弥补了单一金属的缺憾。合金具有这样两个重要性质：第一，它的熔点远低于纯金属，例如，纯铁的熔点为1538 ℃,而铁硅硼合金的熔点一般在1200 ℃以下;第二，液体状态的合金原子更加难以移动，在 冷却时更加难以整齐排列，也就是说，更容易被“冻结”成非晶体。这样，人们在实际生产中就将金属与其它物质混合形成合金后再来获得非晶态的金属玻璃。

⑷因为它具有较强的韧性、刚性、优良的磁性、良好的化学稳定性等，人们赞扬它是“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。金属玻璃已被用于制造高档录音机、录像机的高耐磨音频视频磁头。因为具有良好的磁学性质，金属玻璃还被用于制造高压容器、火箭等重要部位的零部件。科学家们还预言，凭借其耐腐蚀、抗撞击、耐冷热的特性及优异的力学性能，金属玻璃在将来可能会成为航天、军事及民用领域的理想候选材料。 (原文有改动)