四年级语文下册 第二单元3《新奇的纳米技术》

科幻大片里的纳米技术——《新奇的纳米技术》

《新奇的纳米技术》一文介绍了纳米技术的作用和特点,让我们发现了纳米医学技术的神奇,纳米技术给我们的未来生活带来了无限可能性。

一、纳米技术到底是什么?

“纳米技术”这个词,我们在日常生活中或多或少都听说过,在科幻大片里更是经常出现。头发丝大小的纳米丝线可以轻轻松松地让驶过的卡车裂成两半;由纳米技术制成的防弹衣不但薄如蝉翼,还能无坚不摧。纳米技术到底为什么具有神奇的魔力呢?

“纳米”(nano)这一名称起源于希腊语(nanos),意思是“矮小的”。从字面来说,纳米只是一种尺度,和我们所熟悉的米(m)、毫米(mm)、微米(μm)一样都是长度计量单位。1纳米=10-9米,也就是1米的十亿分之一,约等于5~10个原子排列起来的长度,比单个细菌的长度还要小。

你可以用尺子衡量米、厘米、毫米,但想测量比这更小的单位就会比较困难。事实上,很难去想象一米的十亿分之一的小东西。以下的一些数据可以帮助你更好地了解纳米:

一页纸的厚度=100000纳米

一根头发的厚度=40000纳米

一个红细胞的直径=7000纳米

一个细菌的大小=1000~10000纳米

DNA的宽度=2纳米

大多数原子=0.1~0.2纳米

从本质而言,纳米是一个很小的长度单位,其意义也仅是计量长度而已,纳米本身并没有太大的“价值”,而真正有“价值”的是纳米技术。

纳米技术涵盖了一切在纳米范围的物理、化学方面的技术和工艺,说它包罗万象也不算过分。纳米技术可以应用到很多领域,从环境、健康,到人们生活中会用到的各种各样的商品。

用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长,而且维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料,或自然界中不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。现在,一些发明还在想象或实验阶段,比较现实的纳米技术,是制造机械领域的润滑剂,化工领域的催化剂,还有医学领域的定点超效药剂。在科学家的不懈努力下,不久的将来,纳米技术一定会被应用到更多领域,使人类的生活更加方便。

二、决定我们未来的三种技术:基因、纳米和人工智能

科技改变世界。你现在看到的世界,足以让你相信这句话,如果将眼光放远一点,你能猜出未来十年内对人类社会产生重大影响的新技术是什么吗?

计算机科学家和发明家雷·库兹韦尔在2005年出版的《奇点临近》一书中就预言,有三种技术将决定人类的未来,这三种技术分别是基因组学、纳米技术和机器人技术。为什么?遗传学革命将使我们重新编写自己的基因,纳米技术革命将使我们能够在分子和原子尺度上进行操作,机器人革命将席卷人类生活的方方面面,彻底改变世界。

基因组学—解密更为强大的密码

计算机技术飞速发展,科学家有能力揭开生物遗传密码的奥秘,遗传密码学作为基因组学的新领域,发展前景广阔。首先,新的基因组学技术能够查明引发肿瘤的基因组成,修复致病的基因,让病人恢复健康;其次,利用基因组编组新技术,科学家也可对微生物的DNA重新编组,例如使用酵母菌生产出塑料等石油化工产品。基因组学仅历经了数十年的发展,还是一门非常“年轻”的学科。虽然目前对它的研究还相当肤浅,但在未来,这种技术注定会从根本上改变人类的生活。

纳米技术—探秘科技的“底部”

1959年圣诞节后没几天,美国著名物理学家理查德·费曼在美国物理学年会上发表了题为《底部有足够的空间》的演讲,这被认为是纳米技术的起源。如今,人类通过纳米技术发明了一系列新材料,比如:具有革命性意义的电子设备材料半导体量子点被应用于电子设备制造,能加快计算机运行速度,同时提高电视机显示效果;纳米级的石墨材料超轻,却具有超高强度,可以用于制造假肢和超导导线等诸多产品。

纳米技术对人类社会产生了深远的影响。在人类历史中,我们不得不受限于原材料的性质。而现在,我们可以根据需求重新制作具备各种特性的原材料,半导体量子点以及石墨烯等纳米技术已经成为现实。在纳米世界里,物质发生了质的飞跃,人类的生活也因此充满无限可能。

机器人技术—带来机器人时代的崛起

第一个真正意义上的工业机器人,诞生于1961年通用汽车制造工厂的流水线上,它被用于汽车车身焊接。在随后的几十年中,工厂中机器人的作业比重越来越大,往往是各自独立完成任务。1969年,随着第一台ATM机问世,机器人开始面向公众提供服务。

今天,我们身边的机器人越来越多。机器人制造公司Baxter,专为小型公司提供廉价工业机器人,这种机器人在合作生产中具备足够的安全性;iRobert公司的扫地机器人,可以自动清洁家中地板;而软件机器人,可以为人们制订个性化的旅行计划。从Baxter工业机器人到iRobert Roomba家用机器人,再到软件机器人,人工智能已经逐渐成为现代生活不可缺少的组成部分。

现在,各种新技术兴起,还需要科学家的不断探索和研究。雷·库兹韦尔的预言是否会成真?让我们拭目以待!

三、令人谈之色变的癌症

癌症,往往让人谈之色变,但很多人并不了解癌症为何如此致命。要搞清楚这一点,首先要明白什么是癌症。在大多数人心中,癌症往往与“绝症”是同义词,癌症的可怕源自人们对不治之症的恐惧。事实上,癌症的真相远比上述理解更复杂。

癌症不是简单的一种病,我们平常俗称的癌症其实就是所谓的恶性肿瘤,那到底什么样的病才会被称为癌症呢?医学上的定义是,首先要有肿瘤,其次还是恶性的。肿瘤又是什么呢?简单来讲就是细胞在各种致癌因子的刺激下,发生非正常增生而产生的瘤状物(并非所有的癌症都是肿瘤形式,例如血液类疾病),可以简单地理解为体内某一种细胞疯狂超生。所以,无论是骨骼细胞、皮肤细胞或是脑细胞,都存在发展为癌细胞的可能性。当癌细胞不断增加、聚集成堆的时候,便会形成恶性肿瘤。我们所说的“癌症”通常是泛指所有的恶性肿瘤。

如果要更深刻地了解癌症,那便要了解良性肿瘤和恶性肿瘤之间的区别。良性肿瘤有哪些特点呢?首先,它的生长速度十分缓慢,轮廓清晰,和周围的肠道组织有着明显的分界,而且多为膨胀性生长,通常不会引起患者死亡。当它不断长大时,就会压迫到周围的组织结构,于是病人会感到疼痛。良性肿瘤最为关键的一点就是不会发生转移,而且不容易复发。良性肿瘤虽然不如恶性肿瘤危险,但还是需要谨慎处理,避免恶化。

如果是恶性肿瘤,那又会怎么样呢?恶性肿瘤一开始非常小,但是生长速度非常快,还会不断侵入正常的人体组织,与周围组织粘连、边界不清。病人早期可能低烧、食欲差、体重下降,晚期可能出现严重消瘦、贫血、发烧等症状。恶性肿瘤肆意生长、越来越大,需要更多的养分,于是恶性肿瘤就会自主生长出更多血管,侵入更多人体组织,不断地恶性循环。如不及时治疗,常常会导致病人死亡。更可怕的是,晚期癌细胞会通过这些血管向远处转移,进入人的大脑、肝脏、肺部等,然后在那里扎根,繁衍生息。癌细胞非常顽固,容易复发。

仅仅这些,还不足以让癌症成为“众病之王”。首先,癌症并非源于外部病毒细菌的入侵,而是因为人体细胞发生了基因突变,但当人体自身细胞出现问题时,光是识别出这些变异的细胞,人体的免疫系统和现代医学就已经力不从心了。其次,癌症无法免疫,人类通过基因突变而不断进化,细胞癌变就是进化的“副作用”。所以癌症无法免疫,只能防范。另一方面,癌症只是一种统称,因为基因突变具有很强的随机性,所以,即便是同种癌症,也是因人而异的,这就让医生很难对症下药。

癌症如此可怕,人们只能从生活习惯上积极防范。平时要拥有良好的饮食和生活习惯,多吃绿色食品,不抽烟喝酒,定期运动,保证自己的身心健康。

四、刘慈欣少儿科幻系列《天使时代》

科技如此发达,推动着人们不断奔向美好生活,但也可以在一瞬间毁灭世界。未来会走向何方?著名科幻作家刘慈欣用科幻作品《天使时代》告诉了我们一种人类可能拥有的未来。

在书中的世界,基因工程获得突破性发展,基因编辑技术像软件开发一样成熟,人们可以任意编辑所有生物的基因,成为真正的造物主。

非洲国家桑比亚为了拯救饥荒中的人民,启动了基因工程,通过对人类的基因重新编译,最终改造出一大批进食青草和树叶的草食性人类,从而解决了饥饿问题,这是人类的重大进化。

但主流国家对此表示担忧,认为对人类进行的基因改造是有违伦理道德的,进而发动了对桑比亚的战争。战争的结局出人意料:拥有先进技术和武器的美国大兵摧毁了桑比亚,但却败给了2万名黑色身躯、白色翅膀的改造人。最后基因改造人遍地开花,撒向全世界的各个角落,“天使”在非洲这片古老的大陆上空盘旋……

这个故事带给你什么样的感受呢?是新奇、震撼,还是不安?感兴趣的话,找来刘慈欣的小说读一读吧。

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