科普知识文章

随着科学技术的飞速发展和全球化进程的不断加快，科普文章在向社会大众普及科学技术知识，提高公众科学素养等方面发挥着举足轻重的作用。下面就是小编给大家整理的科普知识文章，希望大家喜欢。

科普知识文章：让黑暗赋予光明——黑硅自述

各位朋友，我是“黑硅”，为什么叫黑硅呢?简单说，我也是硅家族的一员，但是与常规的其他硅片兄弟比起来，我表面看起来很黑，几乎不反射光并且对光吸收率很高，人们又觉得我天生异秉能做成特别神奇的器件，因此给我取名叫“黑硅”。由于制作我的方法众多，半导体各个分支领域对我的理解也不是完全一样，这里我简单做个自我介绍，请各位以后多捧场，多研究下我，让我的知名度更高些。

在二十世纪八十年代，一些人用反应离子刻蚀硅衬底的方法最早制作了我(图1)，所谓反应离子刻蚀就是利用由等离子体强化后的反应离子气体轰击刻蚀硅表面，正是这种高能气体离子在硅表面不断的刻蚀，最终在硅表面形成了纳米细针阵列的表面结构，这种细针高度可达到10微米以上并且直径小于1微米，人们相信这种材料与硅相比有着独特的性能，于是给我取名“黑硅”。我的产生正是古语所云“铁杵磨成针”的写照，你看亿万高能离子的轰击，千锤百炼方能成就我的微纳米尖锥表面。随后多年，纳米研究风起云涌，弄潮的人儿也创造了多种方法来制造我，除了不断改进的反应离子刻蚀方法外，还有电化学刻蚀、应力刻蚀、气相化学刻蚀、金属辅助化学刻蚀、等离子体浸没刻蚀等众多的方法，这些方法做出来的我虽然微纳米结构上看来是有些不同，但是人眼看我绝对是够黑的，并且用我做的探测器、热成像器件、太赫兹应用器件、太阳电池等都有不错的效果。

科普知识文章：跨越边界——向图灵致敬

60年前的那个6月，一位年轻的英国科学家被发现死于他在英国曼彻斯特的小公寓中，当时距他的42岁生日只有16天。官方调查认定是自杀。他被家里的清洁工发现时已经死去，身旁还有一个吃了一半的苹果，随后的尸检报告显示死因为氰化物中毒。他死后，包括他母亲在内的几个人质疑自杀的结论，他们认为这更有可能是一次意外事故，因为他在家里搭建了一套给汤匙镀金的装置，其中需要用氰化钾来溶解黄金。支持这一观点的证据还包括，死者没有留下遗书，实际上，他的遗物中还有一个在即将到来的周末假期要完成的任务清单!不论何种原因，这一离奇的死亡终结了一位伟大人物的生命。他的名字叫阿兰·图灵(Alan Turing)，被公认为史上最聪明的科学家之一、现代计算机之父和人工智能研究之父。

图灵于第一次世界大战爆发之前生于伦敦，他的父亲为英国政府工作，绝大多数时间都在印度。图灵从小就表现出种种天才的迹象，最终到剑桥大学学习数学，获得一等荣誉学位。取得学位后，图灵成为剑桥大学国王学院的研究员(Research Fellow)，提出了后来举世闻名的“图灵机”的概念。“图灵机”是一种假想的机器，能对打印在纸带上的符号进行操作，它可以用来模拟计算的过程，计算机算法的概念由此诞生。图灵从理论上证明：只要能够写出指示计算过程的算法，就有可能开发出能计算任何可被计算问题的机器。计算机中央处理器(CPU)的工作机制就是建立在这个核心概念之上的。

数学和计算方面早早取得成功后，图灵来到了美国的普林斯顿大学。普林斯顿大学一直以来都盛产顶级科学家，包括爱因斯坦以及其他22位诺贝尔奖得主，此外还有两位毕业生成了美国总统。然而，在《普林斯顿校友周刊》中，正是图灵被列为普林斯顿大学史上第二重要的人物(仅次于美国宪法的缔造者詹姆斯?麦迪逊总统)。1938年，图灵在普林斯顿大学获得博士学位，主要工作为纯粹数学和早期的密码研究。

到英国后，图灵开始将部分时间用于在政府研究中心开发密码。一年后，第二次世界大战爆发，图灵的工作逐渐专注于破译德军的密码。这期间，图灵在密码编制和密码破解的数学基础方面做出了巨大贡献，这些工作非常重要和基础，实际上直到2012年英国政府才允许将它们公开发表，以庆祝图灵诞辰100周年。这些成就让世人惊叹，显然，图灵绝非一个普通人。事实上，他不但是一位出色的科学家，还是一位擅长长跑的优秀运动员，偶尔他会跑上40英里，从他工作的布莱奇利公园到伦敦市中心参加政府高层会议!战争一结束，图灵就发表了一篇文章，首次详细描述了如何设计一台自带程序的计算机，并称之为自动计算引擎(Automatic Computing Engine，ACE)。英国政府建造了这种机器的试验版本，并在1950年5月执行了第一个程序，有人认为这是计算机时代的开端。

科普知识文章：家务劳动或许能救你一命

我向来对体育锻炼不热衷。我的工作状态基本上是每天数小时坐在电脑前，偶尔会和别人交谈，当然也是坐着。晚上我通常是坐着看电视，除非外出——外出的时候，一般也是先坐出租车，然后坐着吃饭。坐着是我的常态，我可能一天当中有十五六个小时都在坐着(其余8个小时躺着睡觉)。所有的研究证据都表明，身体活动水平低下对健康不利。几年前知名医学杂志《柳叶刀》(The Lancet)上发表了一系列综述文章，指出身体活动水平低下是当今人类健康的第四大杀手。根据世界卫生组织的数据，全球每年死亡的人中，有10%(500万人)直接源自身体活动水平低下。

我的问题是，我深知不活动的危害却无法激励自己站起来运动。要让我真正进行体育运动，除了它对身体有益之外还需要一个理由。倒不是说我身体有缺陷不能正常运动，而是心理上对其有抵触。例如，我儿子在北京的时候，我每天早上比现在早起一个小时，跟他一起骑车5公里到学校。我会在他学校附近的咖啡馆喝杯咖啡，然后骑5公里回家，再去离我的住处只有500米的办公室。显然，骑车是属于我的一项运动——因为它也是坐着完成的!但这确实是体育运动。而且，当你和一个17岁的男孩一起骑行，速度也相当可观。在路上，我们经常试图与电动自行车流竞速，这时我的心率很可能达到了体育训练的水平。

这里很关键的一点是，我每早乐此不疲地骑行是因为一个其他的理由，即与儿子为伴。我们经常会逆风前行，有时还会遇上暴风雪，两个人不怎么说话。但大多数情况下，他会给我讲他在学校干的事情，他对将来的规划，以及各种毫无意义的男人话题，比如说法拉利458意大利(Ita1ia)和兰博基尼埃文塔多(Aventador)哪个更棒?其实哪一款我们都不可能拥有，但对男人来说弄清楚这个问题很重要(顺便说一句，兰博基尼埃文塔多更棒)。他在北京的最后3个月，转到另外一所学校，距我们的住处17公里。然而我依然陪他骑行上学。我们比之前又早起30分钟。新的学校附近没有咖啡馆，每天他进了学校大门，我就直接调头折返。

在那几个月里，每天我到单位上班的时候，已经骑行了差不多一个全程马拉松。然而对我来说，这并不关乎运动。儿子现在回英国读大学，我仍然每天骑自行车，但只是从住处直接到办公室而已，每天总共也不过10分钟的运动量，并且速度和心率比我坐着工作时也强不到哪里去。我从未想过，自己应该调转方向，以3倍于平常的速度骑行半个小时，运动到大汗淋漓再回来。儿子不在我的身边，如此骑行对我就仅仅是一项运动，我没有足够的动力来做。我了解各种有关身体活动低下的统计结果和生物学原理，以及运动健身的好处，但这一惰性仍然如此强烈。那么对不了解运动益处的人，将会是怎样的情形?

不过，户外运动究竟有多么健康，对于住在北京的人来说还要考虑另外一个问题。这个问题就是空气污染。北京的空气质量之糟糕已是地球人都知道的事。我曾经连续3个月每天都骑行一个马拉松的距离，这真的对我的健康有益么?考虑到骑行时的空气质量，答案也许是否定的。

所以看起来怎么都是输。如果你不运动，就会遭遇各种与身体活动水平低下相关的生理和健康问题。然而如果你运动的话，中国东部大部分地区的空气质量可能会使得运动比不运动更加危险。那到底该怎么做?答案，至少对中国男人来说，是家务劳动。这个答案对中国的大多数妇女来说一定非常悦耳。你的丈夫在家是不是从来不分担家务?也许值得向他们指出:多做家务能降低他们患上各种非传染性疾病的风险，包括癌症。

这一论断的证据来自2013年发表在《公共科学图书馆·综合》 (PLOS One)杂志上的一篇文章，研究人员针对4000名中老年中国人研究了从事家务劳动的益处。筛查过程中剔除了1133名已经患有心脏病、中风、癌症或糖尿病的受试者，最终的有效数据来自2867名健康个体。他们记录了研究对象每天身体活动的时间，既包括体育运动和散步之类的休闲活动，也包括园艺劳动以及修剪草坪等。此外，研究人员还记录了研究对象花在室内家务劳动和居家维修上的时间。之后研究人员对受试对象进行了长达11年的跟踪调查，这期间有452人死亡，其中185人死于癌症。根据年龄、受教育水平和生活方式等有关因素对数据进行修正后，他们发现，从事更多更重家务劳动的个体的死亡风险显著低于很少或几乎不做家务劳动的个体。两者的风险比为0.72，意味着风险降低了大约30%。这个效应非常巨大。但是，疾病风险的降低除了受家务劳动的直接影响外，还可能有各种各样的原因。例如，从事更多室内家务劳动的人可能体育运动或户外休闲活动也比较多。也许完全不从事家务劳动的人其实是严重肥胖的，因此他们的死亡率是与肥胖有关，而非家务劳动的多与少。然而，在对身体组成(体重指数)、生活状况(已婚、未婚等)和户外休闲活动的影响进行修正后两者之间的风险比仅变为0.71，这说明上述其他因素对家务劳动和全因死亡之间的关系没有影响。家务劳动对于癌症风险的影响更为显著。从事大量家务劳动的研究对象得癌症的风险只有几乎不做家务劳动的人的一半(两者的风险比为0.52)。而从事中等量、轻强度的家务劳动则对死亡风险影响甚微。

这项研究中有两个发现特别让人诧异。其一是家务劳动的影响远远超过包括体育运动在内的休闲活动。其二是家务劳动对健康的显著影响仅见于男性中。对研究中接受调查的女性而言，家务劳动的多少与全因死亡或癌症引起的死亡之间没有任何相关性!因此，对女性来说，这个研究的结果真是个好消息。你可以把所有的家务活都转交给丈夫，而不用担心会增加死亡或癌症发病的风险;你的丈夫承担所有的家务，同时能因此活得更长。在我看来，还有两点额外的益处。与体育锻炼相比，家务劳动的目的不同，这其实是一项工作。跟纯粹的运动相比，我更有可能坚持做家务，就像我能陪儿子骑行很远去上学，而没有他在身边却一点也不想多骑。另外一个好处是，根据定义，家务劳动是要在室内完成的，因此，这也是一项你不需将自己暴露在北京的空气污染中的“运动”。

这听起来太美好，以至于让人觉得不真实。而这很可能确实不是真的。对于所有这类研究，我们要记住非常重要的一点:尽管样本量很多(近3O00人)，随访调查的周期也很长(约10年)，但所得到的结果只是一个相关性。家务劳动的增加与死亡率的降低之间不一定是因果关系——无论数据看起来多么有说服力，也无论这些数据与其他研究结果是多么一致。举个例子，某个人对家务劳动的承担很可能反映出他整体上比较积极的生活态度。如果一个人把家里料理得井井有条可能意味着他对其他事情的态度也是积极认真的。也许是他们对生活的整体态度影响了他们做的其他事情，从而降低了死亡的风险。这些人可能饮食更健康，朋友圈子更广，对社区活动更热心等。上述几点都被认为与寿命以及包括癌症在内的非传染性疾病发病风险有关。料理家务也许只是体现其他真正对死亡风险有影响的因素的一个指标。因此，如果你决定开始承担大量家务，但在其他相关事情上不做任何改变，最终的结果可能仅仅是你有了一个更干净的家。承担家务对死亡风险的影响会很微弱，甚至有可能是负面的。也许愿意干家务和居家维修的人有一套专门的手艺，而不做家务的人则不具备。如果突然开始从事各种家务劳动，而没有相应的经验，你可能会面临较高的事故风险，比如从梯子上摔下来、触电等。事实上，如果你对事物的看法原本是相当负面的，突然每周承担大量的家务劳动，不太会让你对生活的看法更乐观，而很可能会使情况变得更糟。我们真正需要的是一项随机对照实验，将受试者随机分成两组，给一组安排较多的家务劳动，另一组不安排，随后跟踪调查他们的死亡风险。只有这样我们才能确定观察性研究中的相关性是否属于因果关系。

在我们冲出去抄起拖把和水桶大干一场之前，还有另外一些可能是很重要的事需要考虑。这项研究中的受试者相对年龄较大，而调查开始时对于他们的身体活动情况仅做了一次询问。确切一点讲，研究开始时，研究对象的平均年龄为72岁，存在于这一年龄段人群中的效应不见得能推广到三四十岁的人群中。另外，在这类研究中简单地询问受试者做了什么是常用的方法。但实际情况是，询问得到的答案不是很准确，因为人们会遗忘，甚至还可能会说谎。也许，研究对象进行的家务劳动量实际上并没有显著差异。这就留下了一种很有意思的可能，即在自己从事多少家务的问题上撒谎能降低癌症的发生以及全因死亡的风险!最后，我紧抓不放的一点是，这一效应仅在中国男人中得到证明对于像我这样的高加索人，也许并不成立。不管怎样，我妻子听到这一新闻的时候，我就是这样跟她说的。