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环球自然日|过去、现在、未来--把握创新的来龙去脉 < 返回

      

      对于喜欢自然科学的孩子,宇宙就是一个充满了神秘和未知感的世界,似乎能承载人们对于自然的无限想象。那它,到底是什么?

      “宇”指的是一切空间,包括东南西北等一切地点,是无边无际的;“宙”指一切时间,包括过去、现在、未来、白天、黑夜,是无始无终的。
 
      2017年的环球自然日,我们探求的是“物质世界的真相”,而跨入了第七个年头,我们的聚焦点就是宇宙的“宙”-过去、现在、未来。我们希望这个年度主题,能引导你去“把握创新的来龙去脉”。
 2018年度主题 
过去,现在,未来
——把握创新的来龙去脉

      什么是过去?
      什么是现在?
      什么是未来?
      我们先用眼前的“世界”来为你解读一下吧。
不断发现世界

      古希腊人认为宇宙万物由水、火、土、气组成,称为“四元素说”。在古中国,人们认为宇宙万物由金、木、水、火、土“五行”组成。



      古代的哲学家观察到,风能够将小树吹弯枝干,烧开的水中会冒出气泡,由此揣测存在着空气这种物质。固体物质和液体物质,看得见又摸得着,认识起来不费周折,气体物质则麻烦一些。人类直到17 世纪才证明,空气和固体、液体一样具有重量。
      从大地河流到食物棉布,从煤炭钢铁到纤维塑料,我们所处的客观世界是由物质组成的,人体本身也是如此。这些知识,则是接受过科学教育的现代人的共识。
      物质的形态多种多样,它的构成却“万变不离其宗”,都离不开原子。原子是化学反应不可再分的基本微粒,不同的排列形式产生了不同的物质。
 
      但是上述这些理论到了19世纪末,随着放射性元素逐一被发现,“原子会裂变”这一事实击破了原子不能再分的传统观念。
      随后的100多年,随着科技的进步,质子、中子、电子、普朗克、弦……,纷纷被发现和提出,我们对于“世界“的认知,就在对过去的知识的学习,积累,研究、创新,不断的被刷新。
      未来,我们又会发现一个什么样的世界?
 
      是无法被人类观测到,但是因为干扰星体发出的光波或引力二倍人类意识到其存在的暗物质世界,还是目前只存在于一些科学家的实验和理论中的反物质世界?
 

与水的攻防战


 
火星上水的痕迹
      在地球上,哪里有水,哪里就有生命,一切生命活动都是起源于水的。人类登陆月球,制定火星登陆计划,都不会落下一件事:找水。因为水对生命起着重要的作用  ,是生物赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。
      但是我们在这要说的不是水对我们的重要性,而是我们与水之间的“攻防战”。
      当人还没成为人,只是身上披着浓重毛发灵长类动物的时候,我们的远祖会通过抖动身体,甩去粘附在带有油脂的皮毛上的水份,以防止体表温度的降低而导致抵抗力的下降。
      当800多万年前一部分的南方古猿离开森林进入平原,逐步进化成为现在的人,身体机能的不断变化(不再有浓密的毛发,肠胃更适应熟食,牙齿无法直接撕咬生肉),也使得我们与水的“攻防战”越来越依赖技术而不是本能。
      因为荷叶的灵感而被创造出来的伞,其后被不断的创新。从最初由树叶或草编织,到用涂有桐油的纸替代丝绸。
 
      虽然现在的人们使用的主要是各类高密度的织物(TEFLON、涂硅布、 CORDURA尼龙)或者PVC的伞,但是据说气流方式运作的伞已经走出了实验室了。
      即使未来的伞变成了烟盒那么大,按个纽就能射出一个球形波笼罩全身,但是它在本质上跟4000年前那张被牧童倒扣在头上的荷叶并无二致-防水。
保暖 防水
 
      没错,你立足当下所展望到的未来,其实跟过去的关系依然是那么的紧密。

      古往今来,人们往往是从研究自然规律和现象开始创新之路的,比如说--飞翔


      会飞的未必是天使
      为了能够在空中飞行,古人从观察和研究自然中的飞鸟和昆虫入手,梦想并尝试像它们那样扑动翅膀的扑翼飞行。在这个过程中,也产生了最早的固定翼面飞行器——风筝。
      而美国的莱特兄弟就是从研究和试验风筝开始,最终成功发明了飞机(固定翼飞行器)。目前,仍有众多科学家在扑翼机领域埋头苦干。他们琢磨的扑翼机都是体积微小的无人机。未来,这些扑翼机将在许多领域发挥大作用。
 
      自由飞翔且能随意定点着陆,人类的这个梦想导致了直升机的问世。而现代人对于可以垂直起降的飞机以及具有飞机般性能的直升机的研究一直没有停止过。
 
吃货的世界

      人和其他动物的主要区别,除了会使用工具之外,对食物处理方法的掌握,应该也算是一条吧。


      我们每天都会享用各种口味的食物。你是否会想到,食物的加工和保存也隐藏着很多可以研究的选题呢?
      腌渍、风干、烟熏、窖藏、发酵、蒸馏……这些都是古人因为无法保鲜而掌握的制作和保存食物的方法,催生了无数脍炙人口的美食。火腿、芝士、香槟、葡萄酒、香肠、腊肉、酱菜、干果、蜜饯等等,翻开传统美食的吃货地图,就好比翻开了一本舌尖上的自然百科。
 
      而到了现代,有了冰箱和冷库,可以真空包装也可以充氮包装,能巴氏杀菌也能超高温杀菌,还有辐照和添加抑菌剂等方法来保存食物。烹饪工具的创新也使得加工者对于温度的控制和食物形态的变化更加得心应手。看似普通的食物加工和保存,其实融合了物理、化学、生物等诸多自然科学知识。相关的科学家也在不断努力,以便更高效地保存食物。
 
看个球,地球的球

      地球是球形这一概念,最早是公元前五六世纪的古希腊哲学家毕达哥拉斯提出。后来,亚里士多德给出了地球是球形的科学证据:越往北走,北极星越高,越往南走,北极星越低,且可以看到一些在北方看不到的新的星星;远航的船只,先露出桅杆顶,慢慢露出船身,最后才看得到整艘船;在月食的时候,地球投到月球上的形状为圆形。后续的众多科学家,沿着这条路,继续在地球上通过观测、归纳、推断、演算等众多方法,研究地球和太阳系。

图片来源于网络
      20世纪60年代,利用人造卫星,人类终于得以从太空中看到球形地球的真实面目。目前,全球卫星定位技术的应用,使卫星导航更精确,而通过人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的信息,判认地球环境和资源的遥感技术,又为人类寻找、开发和利用自然资源起着巨大作用。
      未来,人类随着科学技术的进一步发展,人类将继续深入探索宇宙星空,甚至开发利用外太空资源、移民太空。
 
过去,现在,未来
——把握创新的来龙去脉


      将煤炭中的原子重新排列,也许就能得到钻石;向沙子中加入一些微量元素,并将原子重新排列,也许就能制成电脑芯片。土壤、水和空气的原子重新排列后,也许就能生产出马铃薯。

重组的原子-从科幻到现实
      从害怕火到利用火,然后是油灯、电灯、LED灯;从原木搬运到用木头轮子、橡胶轮胎,从轱辘到电梯;从伽伐尼解剖青蛙时的突然发现到伏打电池,乃至后来的干电池、充电电池、纽扣电池、蓄电池、太阳电池、燃料电池、核电池;从黑曜石到人造玻璃、特种玻璃、生物玻璃;从棍子、算盘到计算机、生物计算机、量子计算机……
      立足“现在”,回顾“过去”,展望“未来”,你会发现,自然带给我们的创新机遇无穷无尽。
      我们想看到一个什么样的作品?
      我们想看到你的选题会呈现出一个有时间轴的作品。在这根轴上,有对过去知识的了解,有对现在知识的兴趣,和对未来的创想。
 
      自然,从来不是只研究动物、植物这么简单,至少在环球自然日的世界里不是,它应该被更广泛的解读和研究。
      来吧,少年,马上行动起来,去探索这个神奇的自然世界。

环球自然日
2018年度主题logo
过去、现在、未来
--把握创新的来龙去脉