纳米技术的概念范例(3篇)
时间:2024-06-01
时间:2024-06-01
关键词:物理学;基本原理;骗局
物理学是一门高深的学问,它可以引领我们到宇宙的深处去探索星空的奥秘,也可以带着我们去观察小到原子的微粒。同时,物理学也是一门应用的学问,在生活的每一个环节和角落都可以看到它的影子。但无论是探求真理的科学研究中,还是在日常生活的运用中,物理学都体现着实证主义的科学精神,体现着对求真、求是的进步精神,向我们展示一个个现象后面的本质。由于科学知识普及程度仍然不够,在日常的生活中,仍存在着许多人或打着科学的幌子蒙骗他人,或利用自己掌握的知识设计骗局,以
谋取个人利益。如果我们能够掌握并灵活使用一些基本的物理学原理,这些骗局就很容易被识破。
一、违反力学基本原理的现象——“隔山打牛”的气功大师
最近网络上的一个视频引起了巨大的风波。在十多分钟的视频中,号称经梧太极传人的闫芳,比划着太极的招式与七八个大汉轮番大战。几名大汉一经与闫芳接触,就立马被她用所谓的气筋控制,动弹不得,并表现出痛苦的表情;有的“在肢体没有接触到闫芳的情况下,被闫芳甩出五六米远,又连着在地上翻滚”;更有甚者,甚至在没有接触的情况下,就飞身摔倒。在视频中,“闫芳大师”甚至表演起了“隔山打牛”的传奇招式。她隔着一个人,将自己的力量通过这个人传送过去,作用到后面的几个人身上。在她猛地一拍下,前面一个人纹丝不动,后面的几个人却被“震”退了好几步,有的甚至翻滚倒地。这个视频引起了极大的争议,有人赞叹,有人攻击,甚至中央电视台的记者都前去报道。但是如果用基本的力学原理去分析,这仅仅是一个设计的并不巧妙的欺骗性的表演,本不应引起如此大的轰动。
以“闫大师”的“隔山打牛”为例,我们假设地面摩擦力系数是不变的,“闫大师”和其他参加演示的人员及地面组成了一个力学体系,他们之间的作用力有地面的摩擦力和相互之间的推力。在他们组成的这个静止力系中,如果没有外力的作用是不可能发生移动的。我们假设在“闫大师”发力的一瞬间,将他们看作是一个动力系,闫芳直接作用的人没动,后面的人后退并翻滚,根据动量守恒和能量守恒,闫芳要么向后移动相应长度的距离,要么就是脚下“生根”,与脚下的地板一起移动一定的距离,但这两种情况都没有出现。所以,闫芳的“隔山打牛”是一个经不起检验的虚假表演,更不用说她“隔空打人”这种违反常识的行为。知道了这个道理,就可以看穿许多利用气功行骗的行为。
二、对物理学的巧妙利用——永远赢不了的赌局
在一些人流较多的场所,总可以看到一些围满人的摊位,摊位上摆着简单的道具,骰子、蚕豆或者瓜子,通过猜点数、数目或者单双来进行,而且收益率高的有些惊人,一般都是买一赔二。看到不时有人从摊位上赢钱,很多人便经不起诱惑,参与进去,却不想踏进了一个设计粗糙但狡猾的骗局,参与了一个看似公平却永远也赢不了的赌局。
这些赌局因为所使用道具的不同而有所差异,但都是利用了基本的物理学知识,对道具进行了一些简单的改造,使之成为可以控制的道具。以骰子为例,在对骰子进行改造后,就可以掷出自己想要的点数。可以将骰子中间挖空,用油混合水银放在中间,留出一定的空隙后密封。水银的比重较大,而油的粘滞性较好,两者混合,便可以实现对骰子的定位。当想要某个点数时,就将骰子的这个点数向上静置一段时间,这样油与水银的混合物就沉到底部,并相对固定下来。当掷出后,由于水银的存在,重的那一面就会向下,而所需用的点数就出现了。其他还有利用磁铁等进行操作的,但万变不离其宗,都是巧妙利用自然力,将赌具变为可控的工具,从而使赌局成为自己的敛财工具。骗局是不存在公平的,所以我们要远离街头赌局。
三、对科学新概念的炒作——铺天盖地的纳米产品
随着科学技术的发展,各种新产品也不断涌现。大家对于科学的信赖程度也愈来愈高,因而人们对于各种冠以高科技名称的产品趋之若鹜。近年来,各种纳米技术和纳米产品在市场上风靡一时,也成为消费大众的宠儿,但是在众多所谓的纳米产品中,有多少是真的包含纳米技术的,又有多少是以纳米之名行骗的?有多少是真的因为纳米技术的使用而作用明显的,又有多少是与以往无所区别的?当一个概念被过度炒作而成为一种普遍观念时,现实中就会出现冠以这个名号的骗局。
如果对物理学基本概念和物理研究的进展有所了解,就很容易对其中的真伪予以辨别。以纳米化妆品为例,化妆品的有效成分是其中的有机分子,它们的直径本来就在纳米级别,可以自由透过皮肤细胞进行作用,无需进行纳米加工。而现在的纳米技术仍处于起步阶段,只在电子技术、材料等领域有着较为成熟的运用,在有机分子领域仍然很不成熟。现在的纳米技术也仅仅是在改变事物的微观架构,是物理变化,而纳米化妆品中声称的如纳米保湿因子等只是一种概念炒作,并不是真的利用纳米技术生产出来的高科技产品。这种对科学概念的滥用,既是在透支科学的严肃性和可信性,也是对消费者的一种欺骗。
上海交通大学电子信息与电气工程学院博士生导师李金金,就是一位奋战在信息科学领域的顽强人士。她长期专注于量子光学、腔光机械系统、量子光学器件等的研究,取得了骄人的科研成果。
刻苦攻读积极推进
2003年9月-2012年6月,李金金先后就读于天津理工大学(本科)、上海交通大学物理与天文系(博士),在校期间她刻苦攻读,以优异的成绩毕业。2012年-2015年,她先后在美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校做博士后、美国加州大学圣巴巴拉分校做博士后研究员。随后,她获得国家第十一批青年,进入上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系。
2016年1月,李金金成为上海交通大学特别研究员/博士生导师,开始致力于运用凝聚态物理学的基本原理解决量子光信息学中的关键性科学问题的研究,尤其在光信息存储、快光、慢光技术以及量子光学器件的研究方面取得了重大进展。
在科研中,李金金严谨务实,积极进取。她从传统的腔光系统出发,在国际上率先提出了“广义纳米光机械系统”概念,并结合量子点、纳米机械振子、超导微波腔、等离子体、碳纳米管等应用载体,发展了一套新的广义纳米光机械系统,受到了科研界的热切关注。李金金相关的科研工作推动了全量子光信息学的发展进程,为基于量子光学的网络存储,信号传播,高智能、高稳定、高效率和低成本的信息传输和光电智能设备的快速发展提供了良好的技术支持平台,提出了切实可行的理论解决方案。
引领世界紧密合作
李金金在科研方面有着前瞻性的眼光。她在国际上首次提出了基于纳米光机械系统的量子全光三极管、单光子路由器的概念,预言了广义纳米光机械系统中的量子信息存储技术的可行性;她还把纳米光机械系统融入到DNA分子的研究中,预言了如何用量子光学的方法探测DNA杂交体,为今后鉴别癌细胞的发展提供了基础。
李金金提出的“量子机械质谱仪”被称为“引领世界纳米科学进入崭新测量领域的新方法”“秤之革命”。利用此技术“中国有望使用智能光学质谱仪检测人体癌细胞”,“发明光秤,有望称出单个质子质量”等。
在量子光学信息领域,李金金积累了大量的实践经验。在美国期间,她积极参与和主持美国国家科学基金和能源部项目,与美国较多的实验室紧密合作,受到了国际科研界的广泛关注。
回国后,李金金开始主持国家自然科学基金,并参与国家科技部重点专项。她致力于推进国内基于微米/纳米加工技术的广义光机械系统,力争先锋,努力发展多学科多应用的光信息传播技术,取得拥有自主知识产权、富有产业化发展潜力的科研成果,推动国内科技产业的发展。这种踏实求进的精神一直鼓励着她行进在科研的道路上。
美好设想力争实现
科研技术的快速发展,使我国自主研发的高性能光电传输设备的发展以及高速高效的光信息传输理论的提出迫在眉睫。
根据自己的研究现状,李金金博士决定在3-4年内发展基于广义纳米光机械系统的量子光学信息传播技术,逐步把以量子信息传输为媒介的高效、快速、高稳定的光信息传输技术渗入到现有光电智能信息设备中,从而解决现有光学传播过程中生产调试困难的问题。她还提出了具有国际竞争力的量子光学传播设备,使现有光信息处理设备的性能得到极大的提高,使快速、精准的量子信息传输平台收到良好的社会效益,促进中国高速信息技术的迅猛发展。
李金金还设想,研制出实现基于单量子点系统的量子光学路由器,利用广义纳米光机械系统测量电子的自旋轨道耦合常数,实现碳纳米管系统中的慢光、超光,提出在未来可应用于光纤传播技术的可调节的非线性开关,实现纳米光机械量子分子质谱仪,并提出了一种在双光的光场中探测吸附了外界粒子后广义纳米光机械系统质量频率的变化量,进而实现质量检测的目的。此外,她还提出了国际上首个量子单分子质谱仪的设想,对单分子、甚至单质子的质量进行检测和分辨。
科研应用于人类生产生活,才能发挥它最大的作用。为此,李金金希望把自己的科研成果用于光信息W传播技术和设备的改良和更新,以便加快国内光电信息存储和传输设备的开发周期,帮扶企业迅速发展。
勇挑重任硕果累累
在长期的科研中,李金金一直致力于量子光学、腔光机械系统、量子光学器件、第一性原理计算的相关研究工作,从不懈怠。
李金金在科研中勇挑重任,发表了50篇科研论文,并出版了题为“GeneralizedOptomechanicsandItsApplications”的全英文个人专著。
一、高中生教学“绿色”概念渗透的背景
“绿色”问题之所以成为当代最热门的话题,是因为人们日益感到人口膨胀、资源匮乏、环境污染、生态失衡等全球性危机已愈来愈严重地威胁到人类的生存与发展。当人们究其原因时发现,所有这些危机的出现,并不是地球本身的背信弃义,而是我们人类的自身行为所致,它们是自然对人类无节制行为的报复和惩罚,它们警示世人:必须善待地球,尊重自然,照拂环境,在人与自然之间建立起一种同生、共养、和谐的新型关系。绿色环保问题也引起了国家与国际的重视,2009年11月27日国家发展改革委副主任解振华在国务院新闻办会上表示,2022年中国控制温室气体排放行动目标为自愿、自主行动。而按照巴厘路线图的要求,发达国家要大幅度的减排,这个行动是强制性的。
转基因食品应该被标记出来么?你对转基因生物的态度是拒绝还是接受?人口的迅速增长使粮食紧缺成为全球性的大问题,生物技术在解决食用蛋白、饲用蛋白等矛盾的过程中起到了重要的作用。
这些都与我们生活息息相关,作为生物教学能否回避这些问题,回答是不可以。
二、高中生物教学如何渗透“绿色”概念
1、从生活着手
在生活方面,人们开始追求绿色消费、使用绿色产品。出于对近来英国疯牛病、香港禽流感、欧盟四国二恶英等恐怖事件的担心,目前人们最熟悉的绿色产品可能是绿色食品。据报道,国际组织对于绿色食品(国际上称之为有机食品)尚无统一的定义,一般指尽量避免生物肥料和农药栽培、且加工过程尽可能少用食品添加剂的食品,尽管它们的价格比普通食品高出0.5~1.5倍,但在欧洲有85%以上的消费者宁愿高价买。
香蕉、马铃薯、番茄、西瓜等都是真的!植物是生物界中的一大类,它们为人类提供赖以生存的粮食。但人口的迅速增长使粮食紧缺成为全球性问题。生物技术在解决食用蛋白和饲用蛋白的矛盾中,起到了重要的作用。例如大规模培养细菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物发酵生产单细胞蛋白;或者将外源基因导入植物来提高其品质,如提高营养价值、增强抗性;甚至可以利用改造过的植物生产药物、化妆品和食品添加剂等。
2、从国家生物研究看绿色生物
“十一五”国家“863”计划有三项:“纳米医药制剂、纳米生物材料、纳米生物器件”纳米生物技术是一项涵盖生物学、化学和物理学的综合性跨领域技术,是现代生物工程的重要组成部分,是近年发展起来的一门年轻的、多学科交叉的前沿技术,纳米二氧化硅微粉技术在我国是一项刚刚起步的新兴技术。由于其表面积大,吸附力强,表面能大,因此该微粉具有特殊的性能,在众多学科及领域内独具特性,有着不可取代的作用。世界发达国家对超细材料的研究工作十分活跃,并已取得了一定的成果。
它以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性,在橡胶、涂料、医药、造纸、日化等诸多领域得到广泛应用,并为其相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证,享有“工业味精”、“材料科学的原点”之美誉。自问世以来,已成为当今世界材料学中最能适应时代要求和发展最快的品种之一。发达国家已经把高功能、高附加值的精细无机材料作为本世纪新材料的重点加以发展。
3、从教材中挖掘“绿色”
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