中國中學生百科全書

前言

　　在2006年《中國中學生百科全書》精裝四卷本的基礎(chǔ)上，我們又推出了《中國中學生百科全書》12分冊。這套叢書按照學科內(nèi)容進行分類，共分《數(shù)學化學》《物理》《生物醫(yī)學》《天文地理》、《中國歷史》、《世界歷史》、《語文》、《藝術(shù)》、《體育》、《成長驛站》、《社會法律》、《科學前沿軍事》12冊。與《中國中學生百科全書》精裝四卷本相比，12分冊是增補更新版，既繼承了其優(yōu)點長處，又增加了新的知識點，更新了許多數(shù)據(jù)、圖片。　　《中國中學生百科全書》12分冊貫穿著這樣的編纂理念，即不僅要把中學生培養(yǎng)成為知識豐富、全面發(fā)展的人，還要成為了解社會、善于處世的人，更要成為思維活躍、領(lǐng)先潮流的人。通過使用本書，讀者可以具備一個合格的中學生應(yīng)該有的能力：　　1.口頭和書面語言表達能力。這一能力對將來從事任何一項工作都很重要?！　?.對社會科學、文學、歷史、地理的綜合理解力。這是基本能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)?！　?.數(shù)學的實際應(yīng)用和理解能力。理解數(shù)學法則是基礎(chǔ)，更要培養(yǎng)學生的實際應(yīng)用能力?！　?.對物理、化學和生物科學與環(huán)境關(guān)系的理解力。了解物質(zhì)世界的運動規(guī)律，對做出正確的決策是有益的。　　5.掌握外語背景知識和了解外國文化的能力。外語學習能鍛煉記憶力、啟迪思維，外國文化的學習也有助于新觀念的接受?！　?.熟練使用計算機和其他技術(shù)的本領(lǐng)。不能滿足于簡單操作，應(yīng)注重于了解較為復(fù)雜的問題。　　7.藝術(shù)鑒賞能力。藝術(shù)素養(yǎng)的提高會使中學生的素質(zhì)更加完善?！　?.對社會政治、經(jīng)濟體制的理解力。中學生很快就要步入社會，必須對現(xiàn)實社會深入了解。　　9.培養(yǎng)良好生活習慣與毅力。注重身體、心理健康，加強身體鍛煉、心理磨練，克服不良習慣，抵制不良行為誘惑，對中學生健康成長尤為重要?！　?0.分析、解決問題的能力和創(chuàng)造精神。這些決定著中學生的發(fā)展，影響今后的事業(yè)和生活?！　”咎讌矔w了中學期間應(yīng)當掌握的所有知識內(nèi)容，對中學知識進行了全面的概括和梳理，還增加了大量最新的實用信息，如熱門專業(yè)、熱門科學話題、新興職業(yè)、新發(fā)明等，增強了本書的實用性。同時，還增加了對中學生成長問題的解決、中學生能力的培養(yǎng)、青春期心理問題的解惑等，這是國內(nèi)其他同類百科全書沒有的，對中學生健康成長意義重大。　　《中國中學生百科全書》是一部上中學就要看的百科全書?！　　吨袊袑W生百科全書》是一部離中學生最近的百科全書?！　　吨袊袑W生百科全書》是一部面向素質(zhì)教育的百科全書?！　　吨袊袑W生百科全書》是一部面向“全人教育”的百科全書。

內(nèi)容概要

　　《中國中學生百科全書》是一部上中學就要看的百科全書。《中國中學生百科全書》是一部離中學生最近的百科全書。     《中國中學生百科全書》是一部面向素質(zhì)教育的百科全書?！吨袊袑W生百科全書》是一部面向“全人教育”的百科全書。     本套叢書涵蓋了中學期間應(yīng)當掌握的所有知識內(nèi)容，對中學知識進行了全面的概括和梳理，還增加了大量最新的實用信息，如熱門專業(yè)、熱門科學話題、新興職業(yè)、新發(fā)明等，增強了本書的實用性。同時，還增加了對中學生成長問題的解決、中學生能力的培養(yǎng)、青春期心理問題的解惑等，這是國內(nèi)其他同類百科全書沒有的，對中學生健康成長意義重大。

書籍目錄

21世紀初葉的熱門科學難題  物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次  引力波探測  質(zhì)子的自旋“危機”  量子尺寸效應(yīng)  高溫超導(dǎo)電性  固體的破壞  太陽中微子之謎  活動星系核  恒星的形成  太陽活動的起源  磁元的爭辯  黑洞的證認  宇宙論中的暗物質(zhì)問題  星系演化的途徑  最終解決人類能源問題的課題  未來的空間太陽能發(fā)電  太陽風的起源及其加速機制  日冕加熱和太陽風加速  表面張力梯度驅(qū)動對流  磁層亞暴  富勒烯化學  單原子識別與分子設(shè)計和合成  原子團簇物質(zhì)  分子工程學  分子元件的單原子加工和自組裝  可持續(xù)發(fā)展對化學的挑戰(zhàn)  地球科學中的非線性和復(fù)雜性  地球構(gòu)造運動驅(qū)動機制的反演  人類對全球環(huán)境變化影響的預(yù)測  氣候系統(tǒng)動力學  自然控制論  地震成因與地球內(nèi)部流體  地球的自轉(zhuǎn)運動及其與地球各圈層的相互作用  生物多樣性保護  細胞凋亡  隨傳、發(fā)育和進化的統(tǒng)一  分子識別、化學信息學和化學反應(yīng)智能化問題  人能否在地球以外長期生存  腦神經(jīng)系統(tǒng)動力學  探索生命的遺傳語言  如何控制化學反應(yīng)方向  未來的認知神經(jīng)科學能否給意識以新的解釋  地球演化的統(tǒng)一理論  思維與智能的本質(zhì)　人腦如何組織信息存貯　腦與免疫功能　生命起源問題　生命的起源與蛋白質(zhì)　注意的腦機制　智力的起源　細胞如何調(diào)控基因組的有序活動　人腦對外界視覺世界的認知　重力的植物細胞生理學問題　中心法則的空白——從新生肽到蛋白質(zhì)　“JUNK”DNA的功能　統(tǒng)一醫(yī)學　意識和思維動力學　人類疾病與基因　生命起源中的對稱性破壞　精神與免疫　改善老年性認知功能障礙的心理藥物學策略　解析全套腦細胞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能　心思的神經(jīng)生物學機理　組織工程——細胞三位生長和組織培養(yǎng)　客觀世界的自組織　全息理論與高等智能　用自然科學的方法研究“意識”　植物光合作用的分子機理及其調(diào)控　系統(tǒng)科學的困惑　球堆積問題之開普勒猜想　相變的數(shù)學理論　超級計算機理論　現(xiàn)代人的起源　量子理論和廣義相對論的統(tǒng)一　電容層析成像　能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的科技問題　控制溫室氣體的國際動態(tài)　控制溫室二氧化碳的科技難點　激光限幅　固體潤滑研究　高放廢物的安全處置　自旋電子學　復(fù)雜性科學研究　陶瓷材料的脆性　核素分類　分子機器　Si基材料中實現(xiàn)受激光發(fā)射　材料中原子相互作用勢的研究　納米顆粒的毒性　分子馬達　地磁場高斯分析中的唯一性問題　建立“地球系統(tǒng)模擬實驗室”　C02利用與太陽能轉(zhuǎn)存　大氣湍流　大氣湍流與污染擴散　晴空湍流　穩(wěn)定層結(jié)條件下的大氣湍流　喀斯特石漠化　地球內(nèi)部物質(zhì)與能量交換和動力學過程中國少年兒童海爾科技獎獲獎項目軍事

章節(jié)摘錄

　　21世紀初葉的熱門科學難題　　物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次　隨著核物理科學的誕生，人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識進入基本粒子這一層次，即認識到自然界萬物是由質(zhì)子、中子、電子這些基本粒子構(gòu)成的?！　‰S著科學的進一步發(fā)展，研究者發(fā)現(xiàn)，這些基本粒子可以分為兩類：一類是參與強相互作用的粒子，如質(zhì)子、中子、π介子、奇異粒子和一系列的共振態(tài)粒子等，統(tǒng)稱為強子；另一類是不參與強相互作用，只參與電磁、弱相互作用的粒子，如電子、μ子和中微子等，統(tǒng)稱為輕子。高能物理實驗又進一步揭示了上百種強子并非“基本”，而是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的：組成強子的是夸克。這就是說，質(zhì)子、中子、π介子等強子是由更小的夸克組成的。目前發(fā)現(xiàn)的夸克共有6種，同時輕子的發(fā)現(xiàn)也達到了6種?！　】淇撕洼p子就是目前階段人們所認識的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次?！　∫Σㄌ綔y　引力波又稱引力輻射。是廣義相對論的理論預(yù)言，指變化著的四維時空曲率的傳播?！　?0世紀初期，愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對論，揭示了一個全新的時空觀念：時間和空間并非絕對和獨立地存在著的，它們是相互聯(lián)系著的、由物質(zhì)分布和運動所決定的屬性。物質(zhì)的存在產(chǎn)生廣延的時空結(jié)構(gòu)，物質(zhì)分布決定時空結(jié)構(gòu)的彎曲性質(zhì)（即曲率）?！　∥镔|(zhì)決定時空曲率，引力輻射則是變化著的時空曲率的傳播，它疊加于“靜態(tài)”時空之上，從而動態(tài)地影響局域的時空曲率。相對論認為任意兩點的距離都由“時空間隔”來表示，在慢變情況下，時空間隔近似為空間間隔。引力波引起的時空曲率的改變可由測量空間間隔的改變而得到反映，這是當前引力波探測的依據(jù)?！　≠|(zhì)子的自旋“危機”　按照核子的夸克模型，質(zhì)子是由2個u夸克和1個d夸克所組成的，因此質(zhì)子自旋也應(yīng)由這3個夸克所提供。這一夸克模型曾為科學界所公認?！　?0世紀70年代中期以來，人們利用極化輕子與核子的深度非彈性散射對質(zhì)子的自旋起源進行了探索。但在80年代的一項實驗中，科學家對更小的夸克動量范圍進行測量后，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與這一簡單夸克模型圖像有明顯差異。此項實驗的結(jié)果顯示，只有不大于15％的自旋是由這3個夸克提供的。此后，人們又進行了大量的理論及實驗探索，都證明了相同的結(jié)論，即質(zhì)子自旋只有一小部分來自質(zhì)子中的兩個u夸克和一個d夸克。顯然，以往核子由3個夸克所組成的簡單夸克模型已不能正確描述質(zhì)子結(jié)構(gòu)。對此，人們質(zhì)疑：質(zhì)子自旋到底是從哪來的?這就是所謂質(zhì)子自旋“危機”。量子尺寸效應(yīng)　量子尺寸效應(yīng)是在金屬顆粒小到一定程度，特別是其中的電子數(shù)少到一定程度時出現(xiàn)的。其基本思想在于，隨著電子數(shù)的減少，相鄰電子能級之間的間距增大，間距與顆粒體積成反比?！　〗饘傥⒘５臒崃W特性，例如比熱和磁化率，都因允許的能態(tài)的分立而顯著區(qū)別于大塊材料的性質(zhì)。這種量子尺寸效應(yīng)使金屬微粒的輸運特性也與大塊材料不同。這些屬于金屬微粒的量子特性只在很低的溫度下才出現(xiàn)，因此對這些現(xiàn)象的研究已成為低溫物理領(lǐng)域令人感興趣的新方面。　　高溫超導(dǎo)電性　高溫超導(dǎo)發(fā)展得十分迅速，許多方面已經(jīng)達到了應(yīng)用階段?？茖W家們已把高溫超導(dǎo)體的臨界溫度提高到了134K，同時發(fā)現(xiàn)了100多種高溫超導(dǎo)化合物。很多針對高溫超導(dǎo)的開發(fā)也已成為現(xiàn)實，如用于蜂窩電話基站電臺的濾波器、制作高溫超導(dǎo)長線材等?！　母邷爻瑢?dǎo)最新成果的推出，到其實際應(yīng)用這一過程非常迅速，以致新成果雖已得到應(yīng)用，但其本身的機制卻尚未掌握清楚。高溫超導(dǎo)機制是長時間來人們一直在研究的問題，理論模型非常多，但到目前為止還沒有一個理論得到人們的普遍認同。迄今為止，基礎(chǔ)研究尚未解決的問題基本上是關(guān)于高溫超導(dǎo)電機制和為解決強電中應(yīng)用的磁通動力學問題。一旦這些問題得以解決，將會大大促進超導(dǎo)工業(yè)的開拓和發(fā)展。　　固體的破壞在日常生活中，玻璃被打碎，螺絲釘被扭斷，都被叫做固體的破壞。　　一般而言，固體材料在外力作用下有兩種破壞形式：一種是材料在明顯的塑性變形后不能繼續(xù)承載而斷裂，叫做韌性斷裂；另一種是材料在不發(fā)生明顯塑性變形的情況下突然斷裂，叫做脆性斷裂。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀點看，這些破壞原則上都應(yīng)該歸因于原子鍵的斷開?！　∵@個問題看似簡單，卻難以解決，因為環(huán)境與載荷不同，材料不同，會使破壞的形式和機制都不同。固體的破壞是一個涉及力學、物理學、材料科學以及復(fù)雜性和非線性科學的跨學科的科學難題?！　√栔形⒆又i1968年，科學家R．戴維斯等人公布了對太陽中微子流量的首次測定結(jié)果：實測流量僅有理論預(yù)言值的1／3。這就是舉世矚目的“太陽中微子問題”，曾激起人們研究天文學和物理學的熱潮。40多年后，雖然探測技術(shù)與方法有了很大的改進（如威力更大的中微子探測器陸續(xù)建成運行），但新的探測結(jié)果卻與理論預(yù)言相去甚遠，甚至兩者之間還出現(xiàn)了種種令人難以理解的新矛盾。這一理論與視覺的巨大反差再次使太陽中微子問題成為科學界關(guān)注的焦點之一?！　』顒有窍岛恕⌒窍岛耸切窍抵性醍a(chǎn)能區(qū)之一，但是活動星系核比正常星系的核更具活力，也即是其產(chǎn)能的比例更大、更重要?！　』顒有窍岛税ㄒ粋€龐大的家族，最典型與最活動的是只見其裸核的類星體。這些活動星系核的共同特性為：①具有極亮的核；②連續(xù)譜在整體上或某些波段上具有非熱致輻射的特征或成分；⑧多具有較寬甚至非常寬的發(fā)射線；④相當部分源的流量和偏振在大多數(shù)波段有明顯的隨時間的變化；⑤多具有較強的高能光子的發(fā)射能力，是明顯的功能天體；⑥有明顯的宇宙學時標上的演化；⑦有較強的紅外輻射?！　『阈堑男纬伞“ㄣy河系在內(nèi)的星系中第一代恒星的形成，是未來最富挑戰(zhàn)性的課題之一?！　『阈鞘菢?gòu)成包括銀河系在內(nèi)的星系乃至整個宇宙的基本單元，是將宇宙原始物質(zhì)合成各種重元素的熔爐。因此研究恒星的形成，就成為研究銀河系機構(gòu)和演化的基礎(chǔ)。恒星形成在星際彌漫物質(zhì)到恒星的演化鏈上是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。所以現(xiàn)代天文學的目標之一即是研究恒星的形成，以揭示其中復(fù)雜多樣的科學內(nèi)容，提供關(guān)于恒星一生的完整的科學學說，從而填補現(xiàn)代天文學中演化學說的空白?！　√柣顒拥钠鹪础√柺且活w離地球最近的普通恒星。在太陽大氣中，無時不在發(fā)生尺度各異、能域不同的活動現(xiàn)象。在物理上，這些現(xiàn)象表現(xiàn)為激烈增長的電磁輻射、電子和質(zhì)子被加速到相對論性能量以及成團的等離子體噴射等?！　√柣顒拥钠鹪匆呀?jīng)使天文學家困惑了近百年，而近代太陽磁場和太陽活動研究則使這一自然科學難題有了更準確的意義和內(nèi)涵。它既涉及太陽磁場的總體性質(zhì)、磁場的產(chǎn)生和演化，又涉及太陽磁場的結(jié)構(gòu)和內(nèi)稟特性，還涉及太陽磁場與等離子體的相互作用。概括起來，解決這一難題要回答的主要問題有：①太陽磁場是怎樣產(chǎn)生的；②為什么太陽黑子外的表面磁場都以量子化的、磁場大于千高斯、尺度小于150千米的強磁流管的形式存在；③對人類環(huán)境有重要影響的太陽活動現(xiàn)象（如太陽耀斑）發(fā)生的物理機制是什么；④太陽磁場和太陽活動如何影響太陽穩(wěn)定的能量輸出，如何影響日地空間環(huán)境。　　磁元的爭辯　磁元的概念很寬泛，人們可能在不同的場合用它表示不同的概念。廣義上，人們將強磁場之外的磁場（網(wǎng)絡(luò)場、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)磁場、譜斑磁場等）的最基本結(jié)構(gòu)稱之為磁元。目前還無法直接觀測到磁元?！　≡诖朋w單元上存在磁偶極子。在磁場研究中，磁場是連續(xù)的。然而到了太陽上，具有對流的等離子體在過程和狀態(tài)上呈現(xiàn)出不同的情況：磁場分布在小尺度上仍為連續(xù)分布，但在大尺度上，它被分割成一束束的，彼此之間是不連續(xù)的。這個一束束分開的磁場就是所指的磁元。磁元爭辯的焦點就在于：小尺度磁場存在的主要形式是什么?是強場還是弱場?　　黑洞的證認按照廣義相對論，物體一旦收縮到一個被稱為引力半徑的特征半徑之下，強大的引力就會使得包括光在內(nèi)的任何物質(zhì)都不能逃逸出來，物質(zhì)也就消失在黑暗之中，這就是黑洞，即恒星演化的一種終局。由引力半徑所規(guī)定的時空界面，就叫做黑洞的視界?！　『诙词?0世紀的兩大物理理論，即相對論和量子力學聯(lián)合應(yīng)用于恒星演化終局問題所作出的預(yù)言。而黑洞的觀測、證認卻依然是當今天體物理學的一大難題，目前黑洞的證認工作正在恒星和星系兩個層次上展開。對雙星中x-射線源質(zhì)量的測定，可以說已經(jīng)證實了恒星級黑洞的存在。但在找到足以表明視界存在的證據(jù)之前，謹慎者仍然只使用“黑洞候選者”這樣的稱呼。巨型黑洞很可能普遍存在于星系的核心，但由于對星系核的觀測比對雙星更加困難，因此對這類黑洞的證認基本上還處于間接論證的水平。　　宇宙論中的暗物質(zhì)問題　太陽系內(nèi)的天體有的可以發(fā)光（如太陽），有的僅能反射光（如月亮）。其實，所謂的發(fā)光物質(zhì)只不過是暫時不發(fā)光的物質(zhì)處在高溫、高壓環(huán)境的狀態(tài)而已。

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