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素养提升

作品选读

【选段一】

从广义相对论找到一些更合理的时空，它们允许旅行到过去。其中之一即是旋转黑洞的内部。另外一种是包含两根快速相互滑过的宇宙弦的时空。顾名思义，宇宙弦是弦状的物体，它具有长度，但是截面很微小。实际上，它们更像在巨大张力下的橡皮筋，其张力大约为一亿亿亿吨。把一根宇宙弦系到地球上，就会把地球在三十分之一秒的时间里从每小时0英里加速到每小时60英里。宇宙弦初听起来像是纯粹的科学幻想物，但有理由相信，在早期宇宙中，那种对称破缺机制可以形成宇宙弦。因为宇宙弦具有巨大的张力，而且可以从任何形态起始，所以它们一旦伸展开来，就会加速到非常高的速度。

哥德尔解和宇宙弦时空一开始就这么扭曲，使得总能旅行到过去。上帝也许创生过一个如此卷曲的宇宙，但是我们没有理由相信他会这样做。微波背景和氢元素丰度的观测表明，早期宇宙并没有允许时间旅行所必需的这一类曲率。如果无边界设想是正确的，从理论的基础上也能导出这个结论。这样问题就变成：如果宇宙初始就没有时间旅行必需的曲率，我们能否随后把时空的局部区域卷曲到这种程度，直至允许时间旅行？

快速恒星际或星系际旅行是一个密切相关的，也是科学幻想作家关心的问题。根据相对论，没有东西比光运动得更快。因此，如果向我们最近邻的恒星——半人马座ɑ——发送航天飞船，由于它在大约4光年那么远，所以我们预料至少要等待8年的时间，旅行者们才能回来报告他们的发现。如果要去银河系中心探险，那么至少要十万年才能返回。

（节选自霍金《时间简史》，有删改）

赏析

这一选段从理论探讨到实际应用，为读者介绍了时间旅行和快速太空旅行。作者首先提出了时间旅行的可能性，然后引入了两种理论上可能允许时间旅行的时空结构：旋转黑洞和包含宇宙弦的时空。接着，解释了宇宙弦的性质和可能的形成机制，然后讨论了这些极端条件下时间旅行的理论可能性。最后转向实际问题，探讨如何在现实宇宙中实现快速旅行。

文中提到了多个高级物理概念，如“广义相对论”“旋转黑洞”“宇宙弦”“哥德尔解”“无边界设想”等，作者将复杂的物理概念以相对易于理解的方式呈现了出来。

【选段二】

说起生命现象，我们想到的通常是一些相对比较大、比较复杂的生命体，比如说一棵树，一匹马，或者一个人。但是要想研究生命体的基本性质，如果你试图从这些复杂的有机系统入手，那恐怕会徒劳无功，就像你没法通过汽车之类的复杂机械研究无机物的结构。

同样地，分析复杂生命体（例如人体）的时候，我们也必须先将它分解成独立的器官，例如大脑、心脏和胃，然后再将这些器官拆分成生物性质均匀的原材料，这些材料有一个共同的名字：组织。从某种意义上说，各种组织形成复杂生命体的原理类似我们用物理性质均匀的各种物质制造机械装置。

所以要解开生命之谜，我们要做的不仅仅是研究组织如何组成复杂生命体，还得进一步探查各种各样的原子如何形成组织，进而组成每一个活生生的生命。如果你认为生物性质均匀的活组织跟其他物理性质均匀的普通物质差不多，那就错得太离谱了。事实上，随便挑一种组织（无论它是皮肤组织、肌肉组织还是脑组织），用显微镜观察一下你就会发现，每种组织都由大量独立单位构成，这些小单位的性质大体上决定了组织的整体特性。这些生命体的基本结构单元通常被称为“细胞”，你也可以叫它“生物原子”（即“不可分割之物”），因为单个的细胞是保持特定组织特性的最小单位。

比如说，如果将肌肉组织切成只有半个细胞的一小块，它就会失去肌肉的收缩特性，这就像只剩半个镁原子的“金属片”也不再是镁金属，其实它已经变成了一小块碳！构成组织的细胞尺寸很小（平均直径只有百分之一毫米）。我们熟悉的任何动植物都由极大量独立细胞组成。比如说，成年人的身体包含了几百万亿个细胞！

（节选自乔治·伽莫夫《从一到无穷大》，有删改）

赏析

选段以通俗易懂的语言、生动的比喻和严谨的逻辑，有效地普及了生命科学的基础知识，同时弘扬了探索未知、严谨求实的科学精神，对于提升大家的科学素养、激发对生命科学的兴趣具有积极意义。

选段开篇通过对比生命现象与无机物结构的研究难度，巧妙引入主题，使读者能快速聚焦于生命科学研究的特殊性和挑战性。作者运用“汽车之类的复杂机械”作为类比，将抽象的科学概念具体化。作者强调，要解开生命之谜，必须深入到细胞层面，展现出了对科学真理的执着追求。

链 接

《时间简史》是一部由英国著名物理学家斯蒂芬·霍金撰写的科普著作，首次出版于1988年。霍金以通俗易懂的语言、简洁生动的方式，向读者介绍了现代物理学中的基本概念和前沿问题。全书分为十二章，涵盖了从大爆炸理论到黑洞奇点的广泛话题。

《时间简史》从宏观的宇宙大爆炸理论讲起，探讨了黑洞、时间旅行的可能性等神秘而令人着迷的主题，也从微观角度阐述了量子力学等理论。霍金以其独特的视角和生动的语言，使得复杂的物理概念变得易于理解，吸引了大量非专业读者的兴趣，带领读者探索宇宙的奥秘，思考时间和空间的本质。此外，书中提出的许多理论和观点也激发了科学家们进一步研究的热情，在科普界产生了深远的影响。

读书笔记

时空探秘

李 林

在浩瀚的宇宙中，时间如同一条无形的河流，流淌着无尽的奥秘。斯蒂芬·霍金的《时间简史》犹如一艘智慧之舟，带领我穿越了时空的长河，探索那些令人惊叹的自然法则和宇宙之谜。

作者以通俗易懂的语言，将复杂的物理学概念娓娓道来。从大爆炸到黑洞，从时间的单向性到量子力学的不确定性，我仿佛亲眼目睹了宇宙的诞生与演化，感受到了时间的流转。

阅读过程中，我被作者的深邃思想和严谨态度所折服。他不仅拥有广博的知识，更有着对科学的无限热爱和执着追求。他用生动的比喻和形象的描述，让我领略到了科学的魅力。这本书不仅让我了解了宇宙的奥秘，更激发了我对人类未来和科学发展的无限遐想。我相信，在未来的日子里，科学家们会继续解开更多的宇宙之谜，为我们揭示更多关于时间和空间的真相。

读完《时间简史》，面对浩瀚的宇宙和无尽的时间，我开始思考生命的意义和价值。我将以更加敬畏的心态去面对这个世界，珍惜每一刻的时光，努力汲取知识的力量。

【四川泸县二中实验学校】