2019年高考热点素材积累科学文化素养

2019 年高考热点素材积累科学文化素养 2019 年高考热点素材积累科学文化素养 整理人董营涛 当全世界同望星空，黑洞也“发光” 1 为什么当下热衷于研究黑洞假说 2 用经典诗词培根铸魂引领风尚 3 让守信者得“甜头”让失信者有“痛感” 4 高质量建筑“未来之城” 5 宠物消费激增，年轻人如何排解孤独 6 乐见更多“一证通考”式改革 7 莫让“黄牛”帮失信人“逃出生天” 7 莫做不义不智的“财物保管员” 8 童模乱象，以爱之名行伤害之实 9 别把超时加班美化为“拼搏和敬业” 10 当全世界同望星空，黑洞也“发光”当全世界同望星空，黑洞也“发光” 郭爽 2019 年 04 月 11 日 08:36来源：南方日报 宇宙中最神秘的天体、 时空中的无底深渊， 即使是光都无法逃逸……长久以 来，黑洞只不过是广义相对论的预言、爱因斯坦的方程、模拟电脑图像、引力波 等项目的间接证据，或者科幻小说的想象。 然而，当全球科学界将分布在世界各地的 8 个射电望远镜（阵）组成“地球 级别”的虚拟望远镜阵列，同一时刻、同一方向，对准同一片遥远星空，就连黑 洞——这些深藏于宇宙各处的引力陷阱，也会“发出耀眼光芒”。 从美国夏威夷到智利， 从伊比利亚半岛到南极……全球 30 多个研究所，200 多名科学家，倾数年心血，携手并肩，共同记录黑洞周围吸积盘和喷流等发出的 耀眼光芒， 从而让超大质量黑洞无处遁形， 显现“真容”。 正是全球同步的努力， 让人类拍摄到有史以来首张黑洞照片。 1 / 14 2019 年高考热点素材积累科学文化素养 在这一“兴师动众”的过程中，科研领域全球同步的作用愈发凸显。正如 “事件视界望远镜”项目科学委员会主席、 荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克所 说，这样的项目需要整个世界。 事实上， 观测黑洞项目， 让地球上几乎所有这一领域的研究人员都不同程度 地以不同方式参与其中。科学探索， 正让整个世界以不同寻常的方式更紧密地连 接在一起，不仅让地球，也让人类成为一个共同体。 无论是对黑洞概念懵懵懂懂的早期天文学家、发表广义相对论的爱因斯坦、 获得黑洞存在证据的引力波项目团队， 还是今天共同拍摄黑洞照片的各国科研人 员， 让人类持续探索并不断取得进步的动力之一，正是人类作为一个共同体对宇 宙和自身的好奇心。 探索未知，是人类拓展自身疆界的重要过程。天文学的进步，也同时推动数 学、物理学、化学、计算机等多个学科并肩前行。而只有多领域、多学科并行发 展，更大尺度地拓展国际合作范围，更深入地探索国际合作模式，人类探索未知 的视野才可能变得更加开阔。 无论仰望星空，还是审视自己，当地球上的人们全体凝视同一方向，如同黑 洞这样曾经深藏不露的未知，终将一个接一个“显露光芒”。 为什么当下热衷于研究黑洞假说为什么当下热衷于研究黑洞假说 张田勘 2019 年 04 月 11 日 08:17来源：光明日报 4 月 10 日，被物理学家念兹在兹的黑洞之谜可能揭开，揭开黑洞之谜的行 动全球同步。2019 年 4 月 10 日，美国中部标准时间 15：00（北京时间 4 月 10 日 21 时），全球 6 地（比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日 本东京和美国华盛顿）以英语、西班牙语、汉语和日语 4 种语言同步召开全球新 闻发布会，公布事件视界望远镜（EHT）拍摄的超大质量黑洞照片以及相关研究 成果。 黑洞的照片是什么样，将揭示什么，也许参与研究的科学家最清楚，但未必 完全清楚。但不外乎几种结果。一是证实黑洞存在，但也是一种间接证明；二是 证伪，黑洞不存在；三是不清楚，还将继续探索。无论是哪种结果，都必然有其 自身的重大意义。 黑洞的概念要追溯到很久以前科学家对宇宙的探索和思考。1783 年，英国 地理学家约翰·米歇尔（John Michell）提出，宇宙中存在一个致密天体，其密 度可以大到连光都无法逃逸。1915 年，爱因斯坦提出了广义相对论，提出某些 2 / 14 2019 年高考热点素材积累科学文化素养 大质量恒星会终结为一个巨大的引力场（即后来所称的黑洞），其能量之大连光 都会被吸收进去。 1916 年，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）通过计算似 乎证明了爱因斯坦的引力场方程，其计算结果表明，如果大量物质集中于空间一 点（奇点），其周围会产生一个界面——视界，一旦进入这个界面，即使光也无 法逃脱。 1968 年美国天体物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）提出了黑洞（black hole）这一术语来解释此前许多物理学家所称的 宇宙中存在的引力场，即致密天体，其基本概念是，黑洞会吸入所有一切，包括 光。光线不能逃脱的临界半径被称为“视界面”，就是视线所能到达的界面。 但是，黑洞只是一种假说，没有确凿的证据证明其存在。由于黑洞无法直接 观测，只能凭借间接方式来证明其存在。例如，可以借由物体被黑洞吸入之前的 因高热而放出的 γ 射线和 γ 射线的“边缘信息”来推测黑洞的存在， 也可以由 间接观测恒星或星际云气团绕行黑洞的轨迹来获取黑洞的位置和质量的信息。 因为，如果黑洞存在，会把周围恒星的气体吸引到自己身边，产生一个围绕 黑洞旋转的气体盘，即吸积盘。同时，当吸积气体过多时，一部分气体在掉入黑 洞视界面之前，会在磁场的作用下沿转动方向被抛射出去，形成喷流。通过吸积 盘和喷流可以知道黑洞的存在以及它的位置。 但是，这也是间接的证据。更为有力的证据是为黑洞照相，以图片来显示黑 洞的存在。 要想观测遥远的黑洞，目前人类研制的任何单一天文望远镜都无法办 到。因此，在过去 10 多年时间里，美国麻省理工学院的科学家们联合了全球多 地的 8 台天文望远镜同时对黑洞展开观测， 这 8 台望远镜就形成了一个有效口径 等于地球直径的虚拟大望远镜，即事件视界望远镜。 8 台望远镜分别是：南极望远镜、智利的阿塔卡马大型毫米波阵、智利的阿 塔卡马探路者实验望远镜、墨西哥的大型毫米波望远镜、美国亚利桑那州的亚毫 米波望远镜、夏威夷的麦克斯韦望远镜、夏威夷的亚毫米波望远镜、西班牙的毫 米波望远镜。它们在 2017 年 4 月对两个黑洞目标进行了联合观测。 从 2018 年起，又有格陵兰岛望远镜、位于法国的IRAM NOEMA 天文台和位于 美国的基特峰国立天文台加入后续的研究和校准工作。事实上，给黑洞拍照并非 直接拍出黑洞的图像，而是给出了许多数据，然后经过复杂的计算机处理过程， 以拼出图像。同时，有些缺失或模糊的部分，需要拼图。因此，黑洞照片的拍摄 和冲洗都费时费力，历时两年多才得出结果。 过去，物理学家基普·索恩为科幻影片《星际穿越》中的黑洞“卡冈图雅” 设计了一个图像，是深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆环。现在，这个根 3 / 14 2019 年高考热点素材积累科学文化素养 据 8 台望远镜的拍摄数据而衍生出来的黑洞图片是否与物理学家想象中的图像 吻合，不得而知。 随之而来的问题是， 黑洞探索究竟是科幻还是具有真实和现实的科学研究意 义。其实，无论证明黑洞的存在与否，探索本身都具有意义。这类探索不只是可 以归结为人类难以抑制的仰望星空的情结，而且也与脚踏实地