最近，一艘用于气象等科研工作的无人飞艇登上了热搜。这个“流浪”的气球是万米高空的听诊器——气象探空气球，它常常被人们误以为是不明飞行物，但气象工作者却亲切地给它取名为“大白”，“勇敢无畏的高空探险家”也是对它的最高评价。
气象探空气球是气象上用来探测从近地面到35km高空的温度、湿度、气压、风向、风速等气象要素的设备。那么它是如何完成高空探测任务的呢？
气象探空系统的组成及各部门功能
01、探空气球
探空气球是整个探测设备的载体，它就像运载火箭一样载着探空仪以6-8m/s的速度飞向高空，实现对高空气象要素的探测。
探空气球有几种规格，一般根据重量来区分，包括300克、750克、1600克等，根据对探测高度要求的不同选用不同的规格，重量越大的气球自然是探测高度越高。气球里面一般充的是氢气或者氦气，1600克的气球充气后在地面直径可达2.5米，到高空随着气压减小，气球就会慢慢膨胀，最后爆炸直径可达8-11米，可谓壮观。
此外，探空气球除了作为载体之外，风向和风速的获取，也是根据探空气球的水平位移来计算的。
02、探空仪
探空仪是高空探测的核心部件，由温度、湿度、气压传感器，以及测量电路，控制（解码）电路，发射电路和电池等组成，探空仪被探空气球带到高空以后就不停地在采集温度、湿度、气压等气象数据，并和地面的数据接收雷达进行通信，将采集的数据传回到地面气象站。
03、地面接收雷达
地面接收雷达在探空气球载着探空仪释放的一瞬间就开始跟踪，气球和探空仪飞到哪，雷达天线就跟踪到哪，直到探空气球爆炸，并不停地以询问握手的方式和探空仪对话，接收探空仪采集的数据。
探空气球探测过程
工作时，地面雷达利用对探空气球的实时跟踪来实现测风功能，探空气球携带探空仪升空，随着气球升空，地面雷达发出询问信号，探空仪回答器对应发出回答信号，根据每一对询问和回答信号之间的时间间隔和信号的来向，就可以测定每一瞬间探空气球位置，即它离地面雷达的直线距离、方位角、仰角，然后根据探空气球随风飘移情况，就可以推算出风向、风速。
在这同时，探空仪也将采集到的不同高度层的温度、湿度、气压数据，不断地发回地面，被地面数据接收雷达接收，被接收的信号通过解码传到计算机终端显示绘图，这样就完成了对高空温度、湿度、气压、风向、风速的探测。
气象探空气球是不是可以随时随地释放呢？
实际上气象探空气球的释放需要申请空域，不是随地可以释放的，一般只有在有高空气象站的地方才能见到，高空气象站并不像地面气象站数量那么多，全国有几万个地面气象站，但只有120个高空气象站，北京只有一个高空气象站，位于南郊观象台。
同样气球释放的时间也不是随意的，而是固定的。如果你所在的城市有高空气象站，那么在北京时间01时15分、07时15分、13时15分、19时15分，总有那么一个时刻可以和高空气球来一次邂逅，无论天气多么恶劣，这些气象站都会照常营业哦！
气象探空气球发挥的作用
气象探空气球是掌控高空风云变幻的重要手段。它犹如一个CT扫描仪，从地面到高空进行逐层扫描，实现了从二维到三维立体的观测，为天气预报提供了丰富的高空气象数据资料，促进了预报水平的提高。
气象探空气球还多次出现在南极和青藏高原科考中，为全面评估这些地区的气候变化提供了数据支撑。高空探测从18世纪中期开始尝试，先后采用风筝探测，载人气球探测及系留气球探测，到今天的无线电探空，高空探测技术不断革新发展。未来，这只气球将携手中国北斗定位探空仪带着国人的祝福和梦想越飞越高。
[文档编号][BPS-15828-ITEMTYPE-10012-15828]
气象探空气球是气象上用来探测从近地面到35km高空的温度、湿度、气压、风向、风速等气象要素的设备。那么它是如何完成高空探测任务的呢？
气象探空系统的组成及各部门功能
01、探空气球
探空气球是整个探测设备的载体，它就像运载火箭一样载着探空仪以6-8m/s的速度飞向高空，实现对高空气象要素的探测。
探空气球有几种规格，一般根据重量来区分，包括300克、750克、1600克等，根据对探测高度要求的不同选用不同的规格，重量越大的气球自然是探测高度越高。气球里面一般充的是氢气或者氦气，1600克的气球充气后在地面直径可达2.5米，到高空随着气压减小，气球就会慢慢膨胀，最后爆炸直径可达8-11米，可谓壮观。
此外，探空气球除了作为载体之外，风向和风速的获取，也是根据探空气球的水平位移来计算的。
02、探空仪
探空仪是高空探测的核心部件，由温度、湿度、气压传感器，以及测量电路，控制（解码）电路，发射电路和电池等组成，探空仪被探空气球带到高空以后就不停地在采集温度、湿度、气压等气象数据，并和地面的数据接收雷达进行通信，将采集的数据传回到地面气象站。
03、地面接收雷达
地面接收雷达在探空气球载着探空仪释放的一瞬间就开始跟踪，气球和探空仪飞到哪，雷达天线就跟踪到哪，直到探空气球爆炸，并不停地以询问握手的方式和探空仪对话，接收探空仪采集的数据。
探空气球探测过程
工作时，地面雷达利用对探空气球的实时跟踪来实现测风功能，探空气球携带探空仪升空，随着气球升空，地面雷达发出询问信号，探空仪回答器对应发出回答信号，根据每一对询问和回答信号之间的时间间隔和信号的来向，就可以测定每一瞬间探空气球位置，即它离地面雷达的直线距离、方位角、仰角，然后根据探空气球随风飘移情况，就可以推算出风向、风速。
在这同时，探空仪也将采集到的不同高度层的温度、湿度、气压数据，不断地发回地面，被地面数据接收雷达接收，被接收的信号通过解码传到计算机终端显示绘图，这样就完成了对高空温度、湿度、气压、风向、风速的探测。
气象探空气球是不是可以随时随地释放呢？
实际上气象探空气球的释放需要申请空域，不是随地可以释放的，一般只有在有高空气象站的地方才能见到，高空气象站并不像地面气象站数量那么多，全国有几万个地面气象站，但只有120个高空气象站，北京只有一个高空气象站，位于南郊观象台。
同样气球释放的时间也不是随意的，而是固定的。如果你所在的城市有高空气象站，那么在北京时间01时15分、07时15分、13时15分、19时15分，总有那么一个时刻可以和高空气球来一次邂逅，无论天气多么恶劣，这些气象站都会照常营业哦！
气象探空气球发挥的作用
气象探空气球是掌控高空风云变幻的重要手段。它犹如一个CT扫描仪，从地面到高空进行逐层扫描，实现了从二维到三维立体的观测，为天气预报提供了丰富的高空气象数据资料，促进了预报水平的提高。
气象探空气球还多次出现在南极和青藏高原科考中，为全面评估这些地区的气候变化提供了数据支撑。高空探测从18世纪中期开始尝试，先后采用风筝探测，载人气球探测及系留气球探测，到今天的无线电探空，高空探测技术不断革新发展。未来，这只气球将携手中国北斗定位探空仪带着国人的祝福和梦想越飞越高。
[文件下载][气象探空气球科技科普.docx]
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4月下旬以来，辽宁、吉林大部降水持续偏少，春耕时节，辽宁西部等地出现明显农业干旱，严重影响了旱地春播作物的出苗和生长。
近日，辽宁实现大规模人工降雨。本次人工增雨作业大规模使用增雨防雹火箭弹、飞机焰条、地面人影作业系统。
数据显示，辽宁省本次人工增雨作业共出动飞机3架次，燃烧冷云烟条42根，火箭发射装置126套次，发射火箭弹922枚，燃烧焰条118根。截至目前，人工影响天气作业累计增加降水4.12亿立方米，全省普降中到大雨，辽西等地旱情解除或得到有效缓解。
发射火箭弹为何可以增雨？
据了解，人工增雨需要具备一定的天气条件。当云系发展到一定的厚度（大于2公里），云中水汽供应充足且有上升气流的情况下，作业人员通过地面的高炮、火箭或飞机将催化剂携带到云中的有效部位，就可以起到人工增雨的效果。
资料显示，目前人工增雨的方法主要是针对目标云系，用飞机、火箭、高炮、高山烟炉向云中播撒碘化银、干冰、盐粉等催化剂，使云层降水或增加降水量。
其中，飞机主要在春秋季针对稳定性层状云实施机动作业；地面火箭、高炮一般在远离城镇、村庄的地方开展作业。
[文档编号][BPS-15827-ITEMTYPE-10012-15827]
近日，辽宁实现大规模人工降雨。本次人工增雨作业大规模使用增雨防雹火箭弹、飞机焰条、地面人影作业系统。
数据显示，辽宁省本次人工增雨作业共出动飞机3架次，燃烧冷云烟条42根，火箭发射装置126套次，发射火箭弹922枚，燃烧焰条118根。截至目前，人工影响天气作业累计增加降水4.12亿立方米，全省普降中到大雨，辽西等地旱情解除或得到有效缓解。
发射火箭弹为何可以增雨？
据了解，人工增雨需要具备一定的天气条件。当云系发展到一定的厚度（大于2公里），云中水汽供应充足且有上升气流的情况下，作业人员通过地面的高炮、火箭或飞机将催化剂携带到云中的有效部位，就可以起到人工增雨的效果。
资料显示，目前人工增雨的方法主要是针对目标云系，用飞机、火箭、高炮、高山烟炉向云中播撒碘化银、干冰、盐粉等催化剂，使云层降水或增加降水量。
其中，飞机主要在春秋季针对稳定性层状云实施机动作业；地面火箭、高炮一般在远离城镇、村庄的地方开展作业。
[文件下载][火箭弹如何增雨.docx]
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探索太空和在地上打洞哪个更难？答案是“上天难、入地亦难”。人类向太空发射的探测器，最远已经飞出了太阳系，离我们有两百多亿公里。而人类在地球上挖的最深的洞，还不到13公里。人类居住的地球的直径是12742公里，地球内部的最高温度为6000℃以上，地壳的平均厚度为17公里，世界最深的井仅仅是地球直径的千分之一。如果把地球比作一个苹果，至今还没有人咬破过这个苹果的外皮。
为什么挖个洞这么难？动物不用工具就能打洞，我们人类有那么多挖掘机、打井机、钻机，为什么不能一直挖到地心去？其实，在地球上打洞这件事，难度可能超出你的想象。
一个洞是怎么打出来的呢？我们生活中会见到各种各样的洞：装修的时候，工人要用电钻在墙上打洞；珍珠要想穿成项链，先要在上面钻个眼；当然还有今天人们用的地下水，也是通过在地上打一个洞得到的。
这些大大小小的洞，不论大小，不论深浅，挖起来的基本原理都一样：找一个坚硬的钻头，不断旋转它，它就会把周围的材料切碎，打出一个和自己直径一样大的洞。
换句话说，打洞这项工作，原本应该竖直向下使劲，但是人类发挥自己的智慧，把它变成了一圈一圈地转动钻头。生活中许多看似不可能完成的任务，都是靠这种方式解决的。
比如，一根五厘米长的钉子，要想徒手按进木头里，无论有多大的劲，也做不到；但如果加上一个螺旋形的红酒起子，只要用不太大的力气旋转它，就可以成功。给地球打洞，和把红酒起子拧进软木塞里，从基本原理上没有太大区别。
但话说回来，打一个一米的洞很容易，打一个一万米的洞可是难上加难。
现在世界上最深的洞在俄罗斯的西北角，临近挪威，名字叫科拉超深钻孔，它的垂直深度有12262米。
打这样一个洞的难度在哪儿呢？
首先，它很长。打一口一万米的井，就意味着你需要一个一万米长的钻杆。这么长的钻杆即使能制造出来，谁能把它立在空中呢？
科学家们想到一个办法：把钻杆做成一根一根，先挖一根钻杆的长度，然后再接一根新的钻杆，这样一边挖一边加长，直到把整口井钻完。
遇到的第二个问题是，随着洞越来越深，地下的水和岩石都会想把你刚钻出来的洞挤垮。这是因为，地底无时无刻不存在着压力，而且深度越深，压力越大。
洞壁的岩石虽然坚硬，但在地底巨大的压力下，也会像豆腐一样被压碎。科学家们有两个办法来解决这个问题：一是在洞壁周围加一圈钢管和水泥，让它变得更坚固；
二是在打洞的同时，不断往里灌泥浆，让井里也充满压力，就能和地底的岩石一决高下了。
不过，用钢管和水泥加固洞壁又带来了第三个问题：由于每一组新的钢管只能从已经在洞中的一组钢管中间穿过去，这个洞会越挖越细。这就决定了我们不可能无休止地打一个洞。
科拉超深钻孔在地面上的直径有将近一米，到了井底，直径就只有不到一个脚掌的长度了。
所以说，如果有人不幸掉进这个地球上最深的洞，他只能卡在洞的上部分，是没有办法掉到洞底的。
当然，挖这么深的洞，其难点不仅是上述那些，主要包括以下几点：
一是特深井地质条件复杂，挖洞时间长、效率低，安全生产风险大。
二是特深井普遍存在超高温达260℃、超高压达170兆帕，洞中所用的仪器及工具、泥浆、水泥浆及材料等面临严峻挑战。
三是地层压力体系复杂，存在着井喷、漏失、井塌、卡钻等复杂事故风险。四是地层岩石坚硬难钻，钻井速度低，周期长。五是地层富含硫化氢、二氧化碳等高酸性流体，对钢管及水泥造成严重腐蚀。
科拉超深钻孔克服了上面提到的所有困难，但它仍然花了14年的时间。
粗略计算，一天才打了两米多！这是因为大大小小的意外经常发生，不是钻杆断了，就是被碎石头卡住，要不就是水泥把井眼堵死了，每次这样的事故发生，就要把整个钻头提到地面再重新组装一次。
如果发生一次严重到重新组装也没有办法挽回的事故，只能在原来的洞眼旁边又打了一个新洞。
直到最后，科学家们也没有打到他们预定的深度，15公里以上，而是在12公里多一点的地方就被迫停工了。
要接着打下去可不可以呢？也不是不行，其实最大的阻碍还是太贵了。
2010年，有科学家估计过，要把这个地球上最深的洞继续挖下去，至少还要花几十亿卢布。
虽然科拉超深钻孔停工了，人类探索地球的脚步却不会停止。
已经有科学家计划着在海底打一个新洞，那里的地壳比陆地上薄得多，只要6千米就可以打穿。到那个时候，估计人类对地球的认识又会前进一大步。
[文档编号][BPS-15825-ITEMTYPE-10012-15825]
为什么挖个洞这么难？动物不用工具就能打洞，我们人类有那么多挖掘机、打井机、钻机，为什么不能一直挖到地心去？其实，在地球上打洞这件事，难度可能超出你的想象。
一个洞是怎么打出来的呢？我们生活中会见到各种各样的洞：装修的时候，工人要用电钻在墙上打洞；珍珠要想穿成项链，先要在上面钻个眼；当然还有今天人们用的地下水，也是通过在地上打一个洞得到的。
这些大大小小的洞，不论大小，不论深浅，挖起来的基本原理都一样：找一个坚硬的钻头，不断旋转它，它就会把周围的材料切碎，打出一个和自己直径一样大的洞。
换句话说，打洞这项工作，原本应该竖直向下使劲，但是人类发挥自己的智慧，把它变成了一圈一圈地转动钻头。生活中许多看似不可能完成的任务，都是靠这种方式解决的。
比如，一根五厘米长的钉子，要想徒手按进木头里，无论有多大的劲，也做不到；但如果加上一个螺旋形的红酒起子，只要用不太大的力气旋转它，就可以成功。给地球打洞，和把红酒起子拧进软木塞里，从基本原理上没有太大区别。
但话说回来，打一个一米的洞很容易，打一个一万米的洞可是难上加难。
现在世界上最深的洞在俄罗斯的西北角，临近挪威，名字叫科拉超深钻孔，它的垂直深度有12262米。
打这样一个洞的难度在哪儿呢？
首先，它很长。打一口一万米的井，就意味着你需要一个一万米长的钻杆。这么长的钻杆即使能制造出来，谁能把它立在空中呢？
科学家们想到一个办法：把钻杆做成一根一根，先挖一根钻杆的长度，然后再接一根新的钻杆，这样一边挖一边加长，直到把整口井钻完。
遇到的第二个问题是，随着洞越来越深，地下的水和岩石都会想把你刚钻出来的洞挤垮。这是因为，地底无时无刻不存在着压力，而且深度越深，压力越大。
洞壁的岩石虽然坚硬，但在地底巨大的压力下，也会像豆腐一样被压碎。科学家们有两个办法来解决这个问题：一是在洞壁周围加一圈钢管和水泥，让它变得更坚固；
二是在打洞的同时，不断往里灌泥浆，让井里也充满压力，就能和地底的岩石一决高下了。
不过，用钢管和水泥加固洞壁又带来了第三个问题：由于每一组新的钢管只能从已经在洞中的一组钢管中间穿过去，这个洞会越挖越细。这就决定了我们不可能无休止地打一个洞。
科拉超深钻孔在地面上的直径有将近一米，到了井底，直径就只有不到一个脚掌的长度了。
所以说，如果有人不幸掉进这个地球上最深的洞，他只能卡在洞的上部分，是没有办法掉到洞底的。
当然，挖这么深的洞，其难点不仅是上述那些，主要包括以下几点：
一是特深井地质条件复杂，挖洞时间长、效率低，安全生产风险大。
二是特深井普遍存在超高温达260℃、超高压达170兆帕，洞中所用的仪器及工具、泥浆、水泥浆及材料等面临严峻挑战。
三是地层压力体系复杂，存在着井喷、漏失、井塌、卡钻等复杂事故风险。四是地层岩石坚硬难钻，钻井速度低，周期长。五是地层富含硫化氢、二氧化碳等高酸性流体，对钢管及水泥造成严重腐蚀。
科拉超深钻孔克服了上面提到的所有困难，但它仍然花了14年的时间。
粗略计算，一天才打了两米多！这是因为大大小小的意外经常发生，不是钻杆断了，就是被碎石头卡住，要不就是水泥把井眼堵死了，每次这样的事故发生，就要把整个钻头提到地面再重新组装一次。
如果发生一次严重到重新组装也没有办法挽回的事故，只能在原来的洞眼旁边又打了一个新洞。
直到最后，科学家们也没有打到他们预定的深度，15公里以上，而是在12公里多一点的地方就被迫停工了。
要接着打下去可不可以呢？也不是不行，其实最大的阻碍还是太贵了。
2010年，有科学家估计过，要把这个地球上最深的洞继续挖下去，至少还要花几十亿卢布。
虽然科拉超深钻孔停工了，人类探索地球的脚步却不会停止。
已经有科学家计划着在海底打一个新洞，那里的地壳比陆地上薄得多，只要6千米就可以打穿。到那个时候，估计人类对地球的认识又会前进一大步。
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“一节更比六节强”的南孚电池，早已深入人心，中国每售出10节碱性电池，其中就有8节来自南孚。
在南孚“聚能环”电池的底部，的确能够看到一个红色的圆环，于是不少人吐槽南孚的“聚能环”就是一个“塑料圈”。
那么这个塑料圈到底是干啥用的呢？物理老师早该君亲手进行了拆解科普。
他拆的是一块南孚聚能环2代，拆解后科普道：不止顶部的凸起，其实整个电池的外筒都是正极，负极只是底部印有“南孚”两个字的那一小块。
而这个红色塑料圈就是放在正负极之间的，防止潮湿环境中，正负极出现微小电流放电，造成电量流失。
此外，在电池底部的凹槽中，有两个防爆阀的通气孔，而红色塑料圈也能避免异物堵住气孔，发生危险。
该老师由此得出结论，这个红色塑料圈根本不是聚能环，也没有聚能的作用，作用就是绝缘、保护和美观。
[文档编号][BPS-15805-ITEMTYPE-10012-15805]
在南孚“聚能环”电池的底部，的确能够看到一个红色的圆环，于是不少人吐槽南孚的“聚能环”就是一个“塑料圈”。
那么这个塑料圈到底是干啥用的呢？物理老师早该君亲手进行了拆解科普。
他拆的是一块南孚聚能环2代，拆解后科普道：不止顶部的凸起，其实整个电池的外筒都是正极，负极只是底部印有“南孚”两个字的那一小块。
而这个红色塑料圈就是放在正负极之间的，防止潮湿环境中，正负极出现微小电流放电，造成电量流失。
此外，在电池底部的凹槽中，有两个防爆阀的通气孔，而红色塑料圈也能避免异物堵住气孔，发生危险。
该老师由此得出结论，这个红色塑料圈根本不是聚能环，也没有聚能的作用，作用就是绝缘、保护和美观。
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我们在灾难题材的影视作品中常常会看到这样的场景：海底的火山剧烈喷发，翻搅出可怕的涡流和巨浪……面对这个画面，很多人的脑海中都曾闪过这样的一个问题：为什么海底的火山不会被海水浇灭呢？
火山≠喷火的山
在理解这个问题之前，需要先纠正部分人的错误印象。很多人在想起火山时，第一反应可能是一座高耸的锥形山，正在喷出粗大的烟柱——看上去就好像是一座正在喷火的山。
而在火山喷发之后，大面积飘落的大量白色火山灰，也与我们常见的烟灰极为类似，都是细颗粒的灰尘，都是灰白色。所以很多人下意识认为火山＝喷火的山。
但如果我们拉近视角，近距离观察火山就会发现完全不是这样的。因为火山喷发出来的熔岩实际上是一种高温流体，在本质上与水并无差别，反而与火是截然不同的物质。
许多熔岩的近距离照片都可以明显看出它们很多时候与液体无异。
我们从小学习物理的时候就知道物质存在三种相态的变化：气体、液体、固体。与相态变化相关的则是熔点和沸点。
以水为例，水的熔点是 0℃，沸点是 100℃，当温度低于 0℃ 时，我们见到的固态水——冰；
当温度处于 0℃—100℃ 之间时，我们见到的是液态水；而当温度高于 100℃ 时，我们见到的则是气态水——水蒸气。
基本上所有物质都是这样，有熔点和沸点，并会随着温度而改变相态。
岩浆则是熔融的岩石——由于岩石成分非常复杂，其内部不同成分的熔点和沸点均不一致，所以其实大部分岩浆是固液气混合物。
而与之相比，火焰则是可燃物在燃烧过程中释放光和热以及各种化学产物的过程。在火焰中，主要物质成分是二氧化碳、水蒸气、氧气、氮气等气体。
理解了火山喷出的是岩浆，而岩浆是高温熔融体而不是火这一点之后，我们应该就能理解：当海底火山喷发的时候，岩浆进入海水中其实就好像在冷水槽中通入热水一样，而不是从海底喷出的大火。
冷水会让热水降温，但却无法像扑灭火焰一样，让热水消失，除非我们手动关闭热水水龙头。
海底火山从哪里来？
所以问题到了这里就变成，既然海底火山如同一个不断喷出热水的水龙头，而海水又会让岩浆降温变成岩石。
那么巨量的海水无疑能让喷出来的岩浆都凝固，从而堵塞火山口，让海底火山再也无法喷发吧？答案是不能。
因为火山实际上是行星级别的热量和物质循环的产物，地球不死，火山就不会停止活动。
整个地球其实是遵循着基本的物理和化学规律在运转的，这些规律并不深奥。
比如火山的形成和活动，就可以用热力学第二定律来解释——听起来很专业，但它的其中一种表述（克劳修斯表述）却很贴近我们的生活：热量总是自发地从高温热源流向低温热源，而不是相反。
如果追溯地球 46 亿年的演化历史就会发现这一规律的作用：大约 46 亿年前，地球在无数星子的碰撞中逐渐诞生，碰撞的能量转换为热量。
因此，当时的地球是一个巨大的岩浆球（整个或大部分地表都是岩浆），其表面温度高达数千摄氏度。
无数小行星的撞击下地球就是一个红彤彤的岩浆球。
由于岩浆是可流动的，因此重的物质下沉，轻的物质上浮。重的物质下沉时，重力势能会转化为热能；
同时，原本分散在星子中的放射性元素也因此而聚集在一起，不断进行衰变，同时释放出能量。
这些能量让地球内部的岩浆一直处于加热状态。
但与此同时，由于宇宙背景温度很低，平均为 -270℃，所以地球以热辐射的方式不断向外传递热量（热量传递三种方式：热传导、热对流、热辐射，但宇宙中为真空，没有介质，所以地球只能以热辐射形式向外传递热量）。
既然传递了热量，那么地球肯定要降温——地表最先降温，于是这里的岩浆就会先冷却下来形成岩石，这就是最初的地壳了。
到了现在，地球已经演化出地壳、地幔、地核三层结构，其温度也是从地壳到地核越来越高。同时，因为重的物质不断下沉，导致其密度也是越来越高的——地壳平均密度 2.8g/cm3，地幔平均密度 4.59 g/cm3，地核平均密度 11 g/cm3。
所以我们也可以认为地壳就是“漂浮”在地幔之上的——就跟木板漂在水上一样。
到了这时候，我们就可以把地球想象成一个火锅——地核是火炉，能量来源于重力势能以及放射热能；
地幔是火锅汤底，因为火炉的炙烤不断升温；地壳则是漂浮在最上层的白菜帮子。
在地核加热下，地幔不断产生热对流——热的地幔从地核处往上运动，冷的地幔物质从地壳之下往下层钻。地幔中的热循环模式，有人认为是全幔循环，有人认为是上下地幔分别循环。而地壳部分相对于地幔和地核非常薄，地壳平均厚度只有17千米（大陆地壳 33 千米，海洋地壳 10 千米），就算加上上地幔顶部部分固态岩石后组成的岩石圈，其厚度也只有 100 千米左右。
与之相比，地幔厚度则高达 2850 千米，因此，在地幔运动的带动下，这些薄薄的固态岩层必然会被撕裂开来，并随着地幔而运动——就好像火锅上的白菜帮子会因为火锅汤底的翻腾而运动不休一样。
被撕裂的地壳的各个部分就变成了板块，而随着地壳的运动，板块之间也会运动起来，有些板块之间相互碰撞，有些板块之间相互分离。
从常识就能知道，这些相互分离的板块边界处又薄又脆弱，其下的地幔物质也很容易突破岩层的封锁，喷出地表——这样就会沿着板块边界形成一长溜火山带。
而随着板块之间分开的越来越远，板块边界处火山喷发后的岩浆冷却，就形成了薄薄的地层，也就是洋壳。
由于这里相对于板块内部地层薄很多，因此自然就是低洼地带，所以就会积水形成海洋。事实上海洋也就是这么形成的，而海洋的形成也与板块运动息息相关。
我们在目前的地球上就能找到各个生长阶段的海洋：裂谷-小洋盆-成熟的洋盆-消亡阶段的洋盆-死亡即将闭合的洋盆-完全闭合的洋盆。这在地质学中被称为威尔逊循环。
所以，海底火山实际上就是板块运动的结果，其中绝大部分海底火山都位于板块分离的边界。
从二战以后，随着人类对海洋探索的深入，我们已经发现了漫长的海底火山带，它们大多位于海洋中间的位置，被称为洋中脊。它们是世界上最长的山脉，总长度约有8万千米。
当然，还有另外一些海底火山。它们的形成与地幔热柱的活动有关系。
在地幔处并不是处处均匀受热的，其中部分地幔物质要比其他地方热很多，热了就会向上跑，于是它们就会形成直达地壳之下的地幔热柱。
地幔热柱顶端可能还会分出不少分支小热柱来，它们的活动也会顶破薄薄的洋壳的束缚，成为不断喷涌的海底火山。夏威夷岛链的形成就与此有关。
在这个理论中，地幔热柱的位置是不变的，但是由于地壳运动，地幔热柱就在地壳上形成一系列火山。
但无论是板块边缘，还是地幔热柱，火山的形成都是地球内部热量循环的结果，仅靠地表这薄薄的一层海水是无法让地球内部停止活动的。所以说，大家就不必为海底的火山而担心啦！
[文档编号][BPS-15792-ITEMTYPE-10012-15792]
火山≠喷火的山
在理解这个问题之前，需要先纠正部分人的错误印象。很多人在想起火山时，第一反应可能是一座高耸的锥形山，正在喷出粗大的烟柱——看上去就好像是一座正在喷火的山。
而在火山喷发之后，大面积飘落的大量白色火山灰，也与我们常见的烟灰极为类似，都是细颗粒的灰尘，都是灰白色。所以很多人下意识认为火山＝喷火的山。
但如果我们拉近视角，近距离观察火山就会发现完全不是这样的。因为火山喷发出来的熔岩实际上是一种高温流体，在本质上与水并无差别，反而与火是截然不同的物质。
许多熔岩的近距离照片都可以明显看出它们很多时候与液体无异。
我们从小学习物理的时候就知道物质存在三种相态的变化：气体、液体、固体。与相态变化相关的则是熔点和沸点。
以水为例，水的熔点是 0℃，沸点是 100℃，当温度低于 0℃ 时，我们见到的固态水——冰；
当温度处于 0℃—100℃ 之间时，我们见到的是液态水；而当温度高于 100℃ 时，我们见到的则是气态水——水蒸气。
基本上所有物质都是这样，有熔点和沸点，并会随着温度而改变相态。
岩浆则是熔融的岩石——由于岩石成分非常复杂，其内部不同成分的熔点和沸点均不一致，所以其实大部分岩浆是固液气混合物。
而与之相比，火焰则是可燃物在燃烧过程中释放光和热以及各种化学产物的过程。在火焰中，主要物质成分是二氧化碳、水蒸气、氧气、氮气等气体。
理解了火山喷出的是岩浆，而岩浆是高温熔融体而不是火这一点之后，我们应该就能理解：当海底火山喷发的时候，岩浆进入海水中其实就好像在冷水槽中通入热水一样，而不是从海底喷出的大火。
冷水会让热水降温，但却无法像扑灭火焰一样，让热水消失，除非我们手动关闭热水水龙头。
海底火山从哪里来？
所以问题到了这里就变成，既然海底火山如同一个不断喷出热水的水龙头，而海水又会让岩浆降温变成岩石。
那么巨量的海水无疑能让喷出来的岩浆都凝固，从而堵塞火山口，让海底火山再也无法喷发吧？答案是不能。
因为火山实际上是行星级别的热量和物质循环的产物，地球不死，火山就不会停止活动。
整个地球其实是遵循着基本的物理和化学规律在运转的，这些规律并不深奥。
比如火山的形成和活动，就可以用热力学第二定律来解释——听起来很专业，但它的其中一种表述（克劳修斯表述）却很贴近我们的生活：热量总是自发地从高温热源流向低温热源，而不是相反。
如果追溯地球 46 亿年的演化历史就会发现这一规律的作用：大约 46 亿年前，地球在无数星子的碰撞中逐渐诞生，碰撞的能量转换为热量。
因此，当时的地球是一个巨大的岩浆球（整个或大部分地表都是岩浆），其表面温度高达数千摄氏度。
无数小行星的撞击下地球就是一个红彤彤的岩浆球。
由于岩浆是可流动的，因此重的物质下沉，轻的物质上浮。重的物质下沉时，重力势能会转化为热能；
同时，原本分散在星子中的放射性元素也因此而聚集在一起，不断进行衰变，同时释放出能量。
这些能量让地球内部的岩浆一直处于加热状态。
但与此同时，由于宇宙背景温度很低，平均为 -270℃，所以地球以热辐射的方式不断向外传递热量（热量传递三种方式：热传导、热对流、热辐射，但宇宙中为真空，没有介质，所以地球只能以热辐射形式向外传递热量）。
既然传递了热量，那么地球肯定要降温——地表最先降温，于是这里的岩浆就会先冷却下来形成岩石，这就是最初的地壳了。
到了现在，地球已经演化出地壳、地幔、地核三层结构，其温度也是从地壳到地核越来越高。同时，因为重的物质不断下沉，导致其密度也是越来越高的——地壳平均密度 2.8g/cm3，地幔平均密度 4.59 g/cm3，地核平均密度 11 g/cm3。
所以我们也可以认为地壳就是“漂浮”在地幔之上的——就跟木板漂在水上一样。
到了这时候，我们就可以把地球想象成一个火锅——地核是火炉，能量来源于重力势能以及放射热能；
地幔是火锅汤底，因为火炉的炙烤不断升温；地壳则是漂浮在最上层的白菜帮子。
在地核加热下，地幔不断产生热对流——热的地幔从地核处往上运动，冷的地幔物质从地壳之下往下层钻。地幔中的热循环模式，有人认为是全幔循环，有人认为是上下地幔分别循环。而地壳部分相对于地幔和地核非常薄，地壳平均厚度只有17千米（大陆地壳 33 千米，海洋地壳 10 千米），就算加上上地幔顶部部分固态岩石后组成的岩石圈，其厚度也只有 100 千米左右。
与之相比，地幔厚度则高达 2850 千米，因此，在地幔运动的带动下，这些薄薄的固态岩层必然会被撕裂开来，并随着地幔而运动——就好像火锅上的白菜帮子会因为火锅汤底的翻腾而运动不休一样。
被撕裂的地壳的各个部分就变成了板块，而随着地壳的运动，板块之间也会运动起来，有些板块之间相互碰撞，有些板块之间相互分离。
从常识就能知道，这些相互分离的板块边界处又薄又脆弱，其下的地幔物质也很容易突破岩层的封锁，喷出地表——这样就会沿着板块边界形成一长溜火山带。
而随着板块之间分开的越来越远，板块边界处火山喷发后的岩浆冷却，就形成了薄薄的地层，也就是洋壳。
由于这里相对于板块内部地层薄很多，因此自然就是低洼地带，所以就会积水形成海洋。事实上海洋也就是这么形成的，而海洋的形成也与板块运动息息相关。
我们在目前的地球上就能找到各个生长阶段的海洋：裂谷-小洋盆-成熟的洋盆-消亡阶段的洋盆-死亡即将闭合的洋盆-完全闭合的洋盆。这在地质学中被称为威尔逊循环。
所以，海底火山实际上就是板块运动的结果，其中绝大部分海底火山都位于板块分离的边界。
从二战以后，随着人类对海洋探索的深入，我们已经发现了漫长的海底火山带，它们大多位于海洋中间的位置，被称为洋中脊。它们是世界上最长的山脉，总长度约有8万千米。
当然，还有另外一些海底火山。它们的形成与地幔热柱的活动有关系。
在地幔处并不是处处均匀受热的，其中部分地幔物质要比其他地方热很多，热了就会向上跑，于是它们就会形成直达地壳之下的地幔热柱。
地幔热柱顶端可能还会分出不少分支小热柱来，它们的活动也会顶破薄薄的洋壳的束缚，成为不断喷涌的海底火山。夏威夷岛链的形成就与此有关。
在这个理论中，地幔热柱的位置是不变的，但是由于地壳运动，地幔热柱就在地壳上形成一系列火山。
但无论是板块边缘，还是地幔热柱，火山的形成都是地球内部热量循环的结果，仅靠地表这薄薄的一层海水是无法让地球内部停止活动的。所以说，大家就不必为海底的火山而担心啦！
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[文档编号][BPS-15792-ITEMTYPE-10012-15792]
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经历过新冠疫情的大流行，消费者对于抗菌、抗病毒材料的消费热情有所提高。最近，市场上声称具有“抗菌、抗病毒”功能的服装和纺织品也越来越多，那么这类功能性产品的工作原理是什么？实际效果又如何呢？
消费者在选购此类产品、保护自身健康时该注意些什么问题呢？先说结论：抗菌抗病毒面料真的存在且早有广泛应用，但是对预防新冠病毒感染这事儿，咱还是要理性消费，科学防疫。
靠服装就能抗菌抗病毒？
事实上，抗菌抗病毒面料的应用由来已久，最常见的麻类纤维（亚麻、汉麻、苎麻等）就是天然抗菌材料，这主要是由于麻类植株中含有黄酮类化合物成分，具有较好的抑菌作用；同时麻纤维内部呈现中空结构，使得纤维内的氧气含量较高，也有助于抑制厌氧菌的生产。
一般来说，纺织品的抗菌性是通过抑制或者破坏细菌的繁殖能力，达到灭活细菌的目的。纺织品的抗病毒性是通过抗病毒物质的化学吸附等作用使得病毒表面蛋白结构发生变化或者破坏病毒的结构，达到抑制或者破坏病毒侵染宿主细胞的能力。
服装面料抗菌抗病毒有这些思路。
下面具体来说说，实现抗菌抗病毒功能常见的思路：
首先，为了实现面料的抗菌抗病毒功能，工业上最常用的方法是使用抗菌抗病毒制剂对包括纤维、纱线、面料在内的纺织品进行处理。
例如，将纳米银离子制剂对面料进行涂覆或者浸轧处理，使得纳米银离子附着在面料表面（主要用于抗菌）。
在一定条件下银离子能够破坏病毒DNA，从而达到抗病毒的效果，但是目前关于银离子对新冠病毒效果的研究尚不够充分。
其次，还有种方法是将抗菌抗病毒制剂制作成微胶囊，涂覆到面料表面，穿着者在使用过程中发生面料的摩擦，实现微胶囊的破裂而逐渐释放出抗菌抗病毒成分，达到抗菌抗病毒的效果。
而最近报道的一款采用“电子束接枝法”实现抗病毒功能的面料，是利用电子加速器产生的电子束在纤维表面打开大分子上的化学键，再将抗病毒制剂分子“嫁接”到这个纤维大分子中，抗病毒制剂分子遇到病毒时，将刺破病毒包膜，从而达到杀灭病毒的目的。
例如，人工提取的壳聚糖纤维的抗菌性较佳，带有正电荷的壳聚糖能够与细菌表面的负电荷物质发生静电吸引作用，极大地改变胞膜的渗透性，致使细胞内的重要物质泄露，从而杀死细菌微生物。
石墨烯材料也表现出较佳的抗菌抗病毒性能，采用纳米级尺寸、具有尖状或锯齿状等异形结构边缘的小片层石墨烯纳米片对面料进行处理和改性。
小片层石墨烯纳米片的纵向超薄结构、横向纳米级尺寸以及尖状或锯齿状结构边缘赋予面料微观级的小且锋利的边缘。
当与细菌或病毒接触时，小片层石墨烯纳米片能够刺破微米级病菌的细胞壁致其死亡，或者刺破纳米级病毒的蛋白质薄膜，从而抑制病毒的复制，最终实现对多种病菌的抑菌以及抗病毒目的，但是目前这种路径并未实现大规模的市场化应用。
抗病毒服装到底是不是智商税？
目前，我国抗菌纺织品的效果检测主要采用国家标准GB/T 20944.1-2007 《纺织品 抗菌性能的评价 第1部分：琼脂平皿扩散法》 、 GB/T 20944.2-2007 《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》、GB/T 20944.3-2008《纺织品 抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》，对抗病毒纺织品的效果检测主要采用国际标准ISO 18184《纺织品抗病毒活性的测定》。
很多商家都声称自己的抗菌抗病毒产品达到了相关国家或者国际标准，但是这类检测结果通常是在实验室条件下进行而得出的理论性数据与结论，实验室条件与复杂的实际情况相比，还存在一定的区别。
特别是当下还在流行的新冠病毒，从其传播方式看，勤洗手勤通风、坚持戴好口罩仍然是最主要的防范手段，穿着抗病毒服装恐怕只能是锦上添花，因为抗病毒服装只是对粘附在服装表面的病毒起到抑制作用，对空气中传播的新冠病毒不起作用。
那么可能有些朋友会有疑问了，既然这类服装对新冠病毒似乎效果非常有限，那么购买抗菌抗病毒的服装或者纺织品都是在交智商税么？
其实，正如文章开头所述，抗菌抗病毒材料的应用由来已久，在实际使用中已经产生了较好的效果。
例如，抗菌类纤维在内衣、袜子、医用纺织品的应用已经非常成熟，可以抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等。
抗菌抗病毒面料的研发和使用，对提高使用者穿着体验和健康有着重要的意义，随着技术的发展，这类功能性产品将会越来越成熟。
但是回到目前的新冠病毒感染这件事上，还是强烈建议大家理性消费、科学防疫。
[文档编号][BPS-15781-ITEMTYPE-10012-15781]
消费者在选购此类产品、保护自身健康时该注意些什么问题呢？先说结论：抗菌抗病毒面料真的存在且早有广泛应用，但是对预防新冠病毒感染这事儿，咱还是要理性消费，科学防疫。
靠服装就能抗菌抗病毒？
事实上，抗菌抗病毒面料的应用由来已久，最常见的麻类纤维（亚麻、汉麻、苎麻等）就是天然抗菌材料，这主要是由于麻类植株中含有黄酮类化合物成分，具有较好的抑菌作用；同时麻纤维内部呈现中空结构，使得纤维内的氧气含量较高，也有助于抑制厌氧菌的生产。
一般来说，纺织品的抗菌性是通过抑制或者破坏细菌的繁殖能力，达到灭活细菌的目的。纺织品的抗病毒性是通过抗病毒物质的化学吸附等作用使得病毒表面蛋白结构发生变化或者破坏病毒的结构，达到抑制或者破坏病毒侵染宿主细胞的能力。
服装面料抗菌抗病毒有这些思路。
下面具体来说说，实现抗菌抗病毒功能常见的思路：
首先，为了实现面料的抗菌抗病毒功能，工业上最常用的方法是使用抗菌抗病毒制剂对包括纤维、纱线、面料在内的纺织品进行处理。
例如，将纳米银离子制剂对面料进行涂覆或者浸轧处理，使得纳米银离子附着在面料表面（主要用于抗菌）。
在一定条件下银离子能够破坏病毒DNA，从而达到抗病毒的效果，但是目前关于银离子对新冠病毒效果的研究尚不够充分。
其次，还有种方法是将抗菌抗病毒制剂制作成微胶囊，涂覆到面料表面，穿着者在使用过程中发生面料的摩擦，实现微胶囊的破裂而逐渐释放出抗菌抗病毒成分，达到抗菌抗病毒的效果。
而最近报道的一款采用“电子束接枝法”实现抗病毒功能的面料，是利用电子加速器产生的电子束在纤维表面打开大分子上的化学键，再将抗病毒制剂分子“嫁接”到这个纤维大分子中，抗病毒制剂分子遇到病毒时，将刺破病毒包膜，从而达到杀灭病毒的目的。
例如，人工提取的壳聚糖纤维的抗菌性较佳，带有正电荷的壳聚糖能够与细菌表面的负电荷物质发生静电吸引作用，极大地改变胞膜的渗透性，致使细胞内的重要物质泄露，从而杀死细菌微生物。
石墨烯材料也表现出较佳的抗菌抗病毒性能，采用纳米级尺寸、具有尖状或锯齿状等异形结构边缘的小片层石墨烯纳米片对面料进行处理和改性。
小片层石墨烯纳米片的纵向超薄结构、横向纳米级尺寸以及尖状或锯齿状结构边缘赋予面料微观级的小且锋利的边缘。
当与细菌或病毒接触时，小片层石墨烯纳米片能够刺破微米级病菌的细胞壁致其死亡，或者刺破纳米级病毒的蛋白质薄膜，从而抑制病毒的复制，最终实现对多种病菌的抑菌以及抗病毒目的，但是目前这种路径并未实现大规模的市场化应用。
抗病毒服装到底是不是智商税？
目前，我国抗菌纺织品的效果检测主要采用国家标准GB/T 20944.1-2007 《纺织品 抗菌性能的评价 第1部分：琼脂平皿扩散法》 、 GB/T 20944.2-2007 《纺织品 抗菌性能的评价 第2部分：吸收法》、GB/T 20944.3-2008《纺织品 抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》，对抗病毒纺织品的效果检测主要采用国际标准ISO 18184《纺织品抗病毒活性的测定》。
很多商家都声称自己的抗菌抗病毒产品达到了相关国家或者国际标准，但是这类检测结果通常是在实验室条件下进行而得出的理论性数据与结论，实验室条件与复杂的实际情况相比，还存在一定的区别。
特别是当下还在流行的新冠病毒，从其传播方式看，勤洗手勤通风、坚持戴好口罩仍然是最主要的防范手段，穿着抗病毒服装恐怕只能是锦上添花，因为抗病毒服装只是对粘附在服装表面的病毒起到抑制作用，对空气中传播的新冠病毒不起作用。
那么可能有些朋友会有疑问了，既然这类服装对新冠病毒似乎效果非常有限，那么购买抗菌抗病毒的服装或者纺织品都是在交智商税么？
其实，正如文章开头所述，抗菌抗病毒材料的应用由来已久，在实际使用中已经产生了较好的效果。
例如，抗菌类纤维在内衣、袜子、医用纺织品的应用已经非常成熟，可以抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等。
抗菌抗病毒面料的研发和使用，对提高使用者穿着体验和健康有着重要的意义，随着技术的发展，这类功能性产品将会越来越成熟。
但是回到目前的新冠病毒感染这件事上，还是强烈建议大家理性消费、科学防疫。
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继纳米材料之后，量子材料在这些年火了起来。
当然，不止是材料，什么东西挂上个“量子”之后都立刻变得高大上了起来。毕竟量子力学这东西听上去还是有那么一点儿唬人的。
但有一种量子材料，它不需要巨大的工厂，昂贵的仪器，精妙的技法，只需要一口锅，在家里就能做出来。它就是——量子点材料。
1、是个啥？
当我们遇见一个没有听过的名词时，不妨先来一套科学的“素质三连”：是个啥？有啥用？怎么做？
那这量子点是个啥东西呢？
顾名思义，量子点，就是能展现出量子性质的“点”。当然，这个“点”并不是真正的零维的点，而是这种材料的尺寸非常小的意思。量子点的尺寸通常在几纳米到几十纳米，这么小的尺寸足以让量子点展现出诸如量子隧穿、库伦阻塞等量子性质。
实际上，量子点就是一团具有特定结构的原子团簇，它们激发出来的激子量子态会在空间三个方向上都被束缚住（激子：电荷和空穴在库仑作用下形成的束缚态）。这种束缚作用很像自然界中三维状态下原子对电子的束缚作用，因此量子点也会被称为人造原子。
根据组成量子点主要元素的不同，可以将量子点分为硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点以及砷化铟量子点等。不同量子点的制备方式不同，也可以展现出不同的性质。
2、有啥用？
量子点有啥用？
这要从量子点的性质开始说起。
量子点的性质介于半导体和离散的原子分子之间。在半导体中，电子吸收光子，从价带跃迁至导带，并在价带中留下空穴，这一对电子和空穴会在库仑作用束缚下形成激子。当组成激子的电子和空穴回到对应的基态时，激子的能量便会以光子的形式放出，便形成了荧光。
之前提到，量子点中同样会有激子，在量子点中的激子也会将能量以光子的形式放出，因此量子点通常都能发出荧光。并且量子点的光电性质通常会随着尺寸和形状的变化而变化，直径为5-6纳米的大量子点发射出更长波长的荧光，如橙光或红光；较小的量子点(2-3纳米)发射较短波长的光，产生像蓝光和绿光这样的颜色的光。量子点这一优秀的可调控发光性质，使其在光电领域有着广阔的应用前景。
量子点的潜在应用包括但不限于单电子晶体管，太阳能电池，发光二极管，激光，单光子源，量子计算，细胞生物学研究，显微镜以及医学成像。
特别是在显示器领域，量子点有着独特的优势。与传统显示器的不同在于，量子点显示器使用的是蓝色LED光源，前面已经介绍了，不同大小的量子点可以产生不同颜色的光，蓝色LED光经过相应量子点之后，被分别转化成红光或者绿光，再加上空白像素直接显示的蓝光，便有了红、绿、蓝的RGB光，进而组合出所需要的各种颜色。早在2006年6月份，概念版的量子点显示器便得到了提出，2013年更是有了真正的商用量子点显示器，小伙伴们家里摆着的没准儿就是量子点显示器哦~
3、怎么做？
铺垫了这么多，终于到了我们开头讲的问题：怎么制备量子点材料？
目前量子点材料的制备方法大致可以分为三种：化学溶液生长法、外延生长法以及电化学法。不同的方法适用于不同种类的量子点生长。我们一个一个来说。
首先是化学溶液生长法，小编喜欢把这种方法叫做“大锅焖煮法“，这种方法就是将原料按照一定比例放在化学溶液中，保持一定温度加热一段时间，便可以得到量子点，简单安全又高效，并且通常对环境的破坏非常少，是很常见的一种制备方法。
这里便不得不提到一种量子点材料——碳量子点材料。它的特殊之处在于，制备原料、方法都太简单了。果汁、牛奶、蛋清、维生素C、葡萄糖、草叶等等，都可以作为碳量子点的制备原料，制备过程对温度的要求也不高。
小伙伴们平时吃剩的糖醋排骨不要扔，拿出来放在紫外灯光下照一照，如果看到了荧光点，那就是碳量子点。
外延生长法，又可分为分子束外延生长法以及化学气相沉积法，其原理都是控制原料在特定衬底表面反应沉积，从而得到量子点。用这种方法制备得到的量子点可调控性比较高，特别是分子束外延生长，在超高真空环境中生长，得到产物的纯度会很高；缺点就是制备成本比较昂贵，释放的气体可能会污染环境。除了量子点之外，改变生长温度、时间等参数，可以让产物在衬底上进一步生长，从而得到一维纳米管材料或者二维薄膜材料。
电化学法，以特定原料作为电极，并通过特定电解液形成电路，通过施加一定的交变电压便可以将量子点从原料电极上剥离下来。这种方法产率高，环境破坏小，缺点就是适用制备的量子点种类有限。
除了这三种方法，还有其他很多制备量子点的方法，如电弧放电法、激光销蚀法、燃烧法、等离子体合成法等等，不同方法互有优劣，适用制备的量子点种类不同，不同方法制备得到的同种量子点性质也会有所区别。
[文档编号][BPS-15595-ITEMTYPE-10012-15595]
当然，不止是材料，什么东西挂上个“量子”之后都立刻变得高大上了起来。毕竟量子力学这东西听上去还是有那么一点儿唬人的。
但有一种量子材料，它不需要巨大的工厂，昂贵的仪器，精妙的技法，只需要一口锅，在家里就能做出来。它就是——量子点材料。
1、是个啥？
当我们遇见一个没有听过的名词时，不妨先来一套科学的“素质三连”：是个啥？有啥用？怎么做？
那这量子点是个啥东西呢？
顾名思义，量子点，就是能展现出量子性质的“点”。当然，这个“点”并不是真正的零维的点，而是这种材料的尺寸非常小的意思。量子点的尺寸通常在几纳米到几十纳米，这么小的尺寸足以让量子点展现出诸如量子隧穿、库伦阻塞等量子性质。
实际上，量子点就是一团具有特定结构的原子团簇，它们激发出来的激子量子态会在空间三个方向上都被束缚住（激子：电荷和空穴在库仑作用下形成的束缚态）。这种束缚作用很像自然界中三维状态下原子对电子的束缚作用，因此量子点也会被称为人造原子。
根据组成量子点主要元素的不同，可以将量子点分为硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点以及砷化铟量子点等。不同量子点的制备方式不同，也可以展现出不同的性质。
2、有啥用？
量子点有啥用？
这要从量子点的性质开始说起。
量子点的性质介于半导体和离散的原子分子之间。在半导体中，电子吸收光子，从价带跃迁至导带，并在价带中留下空穴，这一对电子和空穴会在库仑作用束缚下形成激子。当组成激子的电子和空穴回到对应的基态时，激子的能量便会以光子的形式放出，便形成了荧光。
之前提到，量子点中同样会有激子，在量子点中的激子也会将能量以光子的形式放出，因此量子点通常都能发出荧光。并且量子点的光电性质通常会随着尺寸和形状的变化而变化，直径为5-6纳米的大量子点发射出更长波长的荧光，如橙光或红光；较小的量子点(2-3纳米)发射较短波长的光，产生像蓝光和绿光这样的颜色的光。量子点这一优秀的可调控发光性质，使其在光电领域有着广阔的应用前景。
量子点的潜在应用包括但不限于单电子晶体管，太阳能电池，发光二极管，激光，单光子源，量子计算，细胞生物学研究，显微镜以及医学成像。
特别是在显示器领域，量子点有着独特的优势。与传统显示器的不同在于，量子点显示器使用的是蓝色LED光源，前面已经介绍了，不同大小的量子点可以产生不同颜色的光，蓝色LED光经过相应量子点之后，被分别转化成红光或者绿光，再加上空白像素直接显示的蓝光，便有了红、绿、蓝的RGB光，进而组合出所需要的各种颜色。早在2006年6月份，概念版的量子点显示器便得到了提出，2013年更是有了真正的商用量子点显示器，小伙伴们家里摆着的没准儿就是量子点显示器哦~
3、怎么做？
铺垫了这么多，终于到了我们开头讲的问题：怎么制备量子点材料？
目前量子点材料的制备方法大致可以分为三种：化学溶液生长法、外延生长法以及电化学法。不同的方法适用于不同种类的量子点生长。我们一个一个来说。
首先是化学溶液生长法，小编喜欢把这种方法叫做“大锅焖煮法“，这种方法就是将原料按照一定比例放在化学溶液中，保持一定温度加热一段时间，便可以得到量子点，简单安全又高效，并且通常对环境的破坏非常少，是很常见的一种制备方法。
这里便不得不提到一种量子点材料——碳量子点材料。它的特殊之处在于，制备原料、方法都太简单了。果汁、牛奶、蛋清、维生素C、葡萄糖、草叶等等，都可以作为碳量子点的制备原料，制备过程对温度的要求也不高。
小伙伴们平时吃剩的糖醋排骨不要扔，拿出来放在紫外灯光下照一照，如果看到了荧光点，那就是碳量子点。
外延生长法，又可分为分子束外延生长法以及化学气相沉积法，其原理都是控制原料在特定衬底表面反应沉积，从而得到量子点。用这种方法制备得到的量子点可调控性比较高，特别是分子束外延生长，在超高真空环境中生长，得到产物的纯度会很高；缺点就是制备成本比较昂贵，释放的气体可能会污染环境。除了量子点之外，改变生长温度、时间等参数，可以让产物在衬底上进一步生长，从而得到一维纳米管材料或者二维薄膜材料。
电化学法，以特定原料作为电极，并通过特定电解液形成电路，通过施加一定的交变电压便可以将量子点从原料电极上剥离下来。这种方法产率高，环境破坏小，缺点就是适用制备的量子点种类有限。
除了这三种方法，还有其他很多制备量子点的方法，如电弧放电法、激光销蚀法、燃烧法、等离子体合成法等等，不同方法互有优劣，适用制备的量子点种类不同，不同方法制备得到的同种量子点性质也会有所区别。
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[文档编号][BPS-15595-ITEMTYPE-10012-15595]
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小时候，关于“吃”被骗的最多的两件事，一是吞口香糖肠子会被黏住，二是吞了西瓜籽，肚子里会长西瓜苗。
现在已经有了无籽西瓜，似乎西瓜籽的问题已经不再是问题了。那么，被我们咽下去的口香糖到底去了哪？
1、世界上最古老的糖果之一
你可能不会想到，其实口香糖是世界上最古老的糖果之一。
很久很久以前，古人就有喜欢咀嚼树脂树胶的习惯，这或许是口香糖最为古老的原因。
考古学家发现印地安人喜欢咀嚼树干的液汁，古印度人还会把野生蜂蜜和树胶混合起来放在嘴里嚼，玛雅人也喜欢嚼糖胶树胶，中国历史上也同样有咀嚼天然口香糖的记载，比如咀嚼丁香。
在芬兰曾经发现一块迄今为止最古老的“口香糖”——据研究这块口香糖已有5000年历史，让人震惊的是，这块口香糖竟然是由白桦树皮烧制而成的。
据《统计科学与实践》调查，现代商品口香糖可以追溯到19世纪中期。当时墨西哥人经常把一种树胶放在嘴里嚼，直到一位墨西哥将军为了制造橡胶轮胎的代替品，把这种树胶带到了美国。
但是经过发明家们多次试验，用树胶做轮胎的梦想还是泡汤了，将军为了不浪费这些橡胶，只好自己嚼了起来。
幸运的是，将军的朋友托马斯·亚当斯和他的儿子发现了机遇，他们把这种橡胶和香料混合，捏成形状后再拿到药店售卖，以此打开了商机。商品口香糖就从那时开始发展起来。
但真正商品口香糖的发明距今不过150年，和其他品种的糖果相比确实历史不久，但口香糖却凭借它独特的口感受到世界各国人民喜爱。
2、口香糖为什么不能吞咽？
当我们还是孩子的时候，就被告知“千万不要将口香糖吞到肚子里”，关于为什么不能把口香糖吞进肚子里，这就要从口香糖的成分和制备工艺来说起。
口香糖主要由胶基、调味剂和软化剂组成。经过化学上的增塑和软化处理，然后再通过一系列物理混合，就能够形成以胶基基质为主并融合多种辅料的糖块。
人体自身可以分解调味剂，同样，植物油、甘油等在人体消化系统中也可以被分解。所以能够在胃里经受住消化酶和强酸攻击的只有胶基。
我们吃口香糖时，刚开始嚼的时候味道很甜，但是嚼到最后就没有什么味道了，只剩下一个富有嚼劲的东西，这个东西就是胶基。它是一种难以消化且黏性很强的物质，可以给人们提供咀嚼和吹泡泡的乐趣。
人心果树的树胶是传统口香糖胶基的绝佳原料，但是现代的口香糖生产则多用合成的聚合物来制备胶基。弹性体和聚合型树脂是两种制备胶基的重要成分。
弹性体是一种富有弹性的疏水物质，由于它变形之后可以恢复原状，所以可以保证长时间的咀嚼能力，例如苯乙烯-丁二烯就是一种常见的弹性体。而聚合型树脂则可以提供优异的塑性，例如聚醋酸乙烯酯。据研究，聚醋酸乙烯酯的聚合度越高，成品口香糖则越有弹性。
胶基在口香糖生产中具有融合甜味剂、色素等辅料的重要作用，所以它性能的好坏是决定口香糖质量优劣的关键。
3、胶基无法被分解会一直在肚子里吗？
误吞口香糖后，你或许听过很多惊悚的说法，很担心它会黏在消化道中。虽然说胶基的确是一种比较难消化、黏性很强的物质，但是我们的胃和消化道每天都会分泌消化液和黏液，在足够湿润的环境中，口香糖是不会黏在我们的消化道里的。
胶基非常顽强，它能够承受得住胃酸和消化酶的攻击，所以它不会像普通食物一样被人体消化吸收，而是会被消化系统当作废物处理掉。我们的胃、小肠、大肠会以强大的蠕动力推动食物前进，因而口香糖的胶基最终将会同其他无法消化的食物一样被排出体外，这个时间通常不会超过一周。
但是，如果一次性吞下太多的口香糖，就极有可能在消化道内粘连其他的东西，导致口香糖块不能顺利通过消化道，那么就有可能形成消化道梗阻。
幼儿吞咽口香糖则更可能出现肠道梗阻的风险。由于小孩子的消化道比成人要小得多，而且他们的肠胃功能还没有发育完全，所以对于幼儿来说吞咽口香糖是一件非常危险的事情。
随着商品口香糖的广泛流行，人们在享受甜蜜的同时也造成了很大的环境卫生问题。人们随意丢弃的口香糖粘连在地上不仅会破坏城市美观，还会给保洁人员带来极大的不便。
现在，人类对口香糖的消耗每年多达50多万吨，在这庞大的数据之下，其污染破坏的力度之大更是难以想象。甚至在美国西雅图还有一个可以称得上是“全球最恶心”的景点——口香糖墙。
这面墙上密密麻麻地粘满了上百万块游客们嚼过的口香糖，或许我们只能用“行为艺术”来给这一特殊的景观加以辩解，但在生活中谁不希望拥有一个干净卫生的公共环境呢？
不过目前，科学家们已经研发出来了可以降解的口香糖，比如以小麦等粮食中的植物性蛋白质作为口香糖的粘性和弹性基质，可以直接食用，能被人体消化，易清除和降解。希望大家保留对口香糖钟爱的同时也能善待我们的环境，除了不小心被吞进肚子的口香糖，嚼剩下的口香糖应该被妥善丢弃到垃圾桶里。
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现在已经有了无籽西瓜，似乎西瓜籽的问题已经不再是问题了。那么，被我们咽下去的口香糖到底去了哪？
1、世界上最古老的糖果之一
你可能不会想到，其实口香糖是世界上最古老的糖果之一。
很久很久以前，古人就有喜欢咀嚼树脂树胶的习惯，这或许是口香糖最为古老的原因。
考古学家发现印地安人喜欢咀嚼树干的液汁，古印度人还会把野生蜂蜜和树胶混合起来放在嘴里嚼，玛雅人也喜欢嚼糖胶树胶，中国历史上也同样有咀嚼天然口香糖的记载，比如咀嚼丁香。
在芬兰曾经发现一块迄今为止最古老的“口香糖”——据研究这块口香糖已有5000年历史，让人震惊的是，这块口香糖竟然是由白桦树皮烧制而成的。
据《统计科学与实践》调查，现代商品口香糖可以追溯到19世纪中期。当时墨西哥人经常把一种树胶放在嘴里嚼，直到一位墨西哥将军为了制造橡胶轮胎的代替品，把这种树胶带到了美国。
但是经过发明家们多次试验，用树胶做轮胎的梦想还是泡汤了，将军为了不浪费这些橡胶，只好自己嚼了起来。
幸运的是，将军的朋友托马斯·亚当斯和他的儿子发现了机遇，他们把这种橡胶和香料混合，捏成形状后再拿到药店售卖，以此打开了商机。商品口香糖就从那时开始发展起来。
但真正商品口香糖的发明距今不过150年，和其他品种的糖果相比确实历史不久，但口香糖却凭借它独特的口感受到世界各国人民喜爱。
2、口香糖为什么不能吞咽？
当我们还是孩子的时候，就被告知“千万不要将口香糖吞到肚子里”，关于为什么不能把口香糖吞进肚子里，这就要从口香糖的成分和制备工艺来说起。
口香糖主要由胶基、调味剂和软化剂组成。经过化学上的增塑和软化处理，然后再通过一系列物理混合，就能够形成以胶基基质为主并融合多种辅料的糖块。
人体自身可以分解调味剂，同样，植物油、甘油等在人体消化系统中也可以被分解。所以能够在胃里经受住消化酶和强酸攻击的只有胶基。
我们吃口香糖时，刚开始嚼的时候味道很甜，但是嚼到最后就没有什么味道了，只剩下一个富有嚼劲的东西，这个东西就是胶基。它是一种难以消化且黏性很强的物质，可以给人们提供咀嚼和吹泡泡的乐趣。
人心果树的树胶是传统口香糖胶基的绝佳原料，但是现代的口香糖生产则多用合成的聚合物来制备胶基。弹性体和聚合型树脂是两种制备胶基的重要成分。
弹性体是一种富有弹性的疏水物质，由于它变形之后可以恢复原状，所以可以保证长时间的咀嚼能力，例如苯乙烯-丁二烯就是一种常见的弹性体。而聚合型树脂则可以提供优异的塑性，例如聚醋酸乙烯酯。据研究，聚醋酸乙烯酯的聚合度越高，成品口香糖则越有弹性。
胶基在口香糖生产中具有融合甜味剂、色素等辅料的重要作用，所以它性能的好坏是决定口香糖质量优劣的关键。
3、胶基无法被分解会一直在肚子里吗？
误吞口香糖后，你或许听过很多惊悚的说法，很担心它会黏在消化道中。虽然说胶基的确是一种比较难消化、黏性很强的物质，但是我们的胃和消化道每天都会分泌消化液和黏液，在足够湿润的环境中，口香糖是不会黏在我们的消化道里的。
胶基非常顽强，它能够承受得住胃酸和消化酶的攻击，所以它不会像普通食物一样被人体消化吸收，而是会被消化系统当作废物处理掉。我们的胃、小肠、大肠会以强大的蠕动力推动食物前进，因而口香糖的胶基最终将会同其他无法消化的食物一样被排出体外，这个时间通常不会超过一周。
但是，如果一次性吞下太多的口香糖，就极有可能在消化道内粘连其他的东西，导致口香糖块不能顺利通过消化道，那么就有可能形成消化道梗阻。
幼儿吞咽口香糖则更可能出现肠道梗阻的风险。由于小孩子的消化道比成人要小得多，而且他们的肠胃功能还没有发育完全，所以对于幼儿来说吞咽口香糖是一件非常危险的事情。
随着商品口香糖的广泛流行，人们在享受甜蜜的同时也造成了很大的环境卫生问题。人们随意丢弃的口香糖粘连在地上不仅会破坏城市美观，还会给保洁人员带来极大的不便。
现在，人类对口香糖的消耗每年多达50多万吨，在这庞大的数据之下，其污染破坏的力度之大更是难以想象。甚至在美国西雅图还有一个可以称得上是“全球最恶心”的景点——口香糖墙。
这面墙上密密麻麻地粘满了上百万块游客们嚼过的口香糖，或许我们只能用“行为艺术”来给这一特殊的景观加以辩解，但在生活中谁不希望拥有一个干净卫生的公共环境呢？
不过目前，科学家们已经研发出来了可以降解的口香糖，比如以小麦等粮食中的植物性蛋白质作为口香糖的粘性和弹性基质，可以直接食用，能被人体消化，易清除和降解。希望大家保留对口香糖钟爱的同时也能善待我们的环境，除了不小心被吞进肚子的口香糖，嚼剩下的口香糖应该被妥善丢弃到垃圾桶里。
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无论是否真的接触过量子力学，很多人都会用“遇事不决，量子力学”这句话，对一些难以解决的问题插科打诨一番。其实在真正的量子力学里，也有一些“不决”，比如大家可能听说过的“测不准原理”。
不过，“测不准原理”是个不正确的名字，并且会造成对这个原理本质的误解，它真正的名字叫做“不确定性原理”。
对原理的建议解释
不确定性原理的意思是说：粒子的位置和动量不可能同时确定。它的位置越清楚，就越不确定它跑得到底有多快。反之亦然，它的快慢越确定，位置就越模糊。
并且，这种不确定性是个量化了的具体值，并非一个拍脑袋的哲学概念。
刚才我们说过，“测不准原理”这个名字不对。
但是，从这个错误名字的含义入手，来了解不确定性原理，是许多科普书籍（包括霍金的著作）以及大学物理基础教学的迅速简易的方法，甚至是海森堡本人最初的理解。
我们不妨也从这里开说。想象我们测量一个粒子的状态，测量之前，我们对它一无所知——就像黑屋子里有只黑猫，我们得拿灯照着，才知道它在哪里。
可是，如果这只猫弱不禁风，一开灯它就被灯光撞飞了。那么，我们就无法判断它本来就在飞，还是被灯光撞飞的。所以我们得把灯光的能量调低一些，别干扰我们的观测对象。
灯光的能量不是由亮度决定的，而是它的频率。
在可见光的波段，就表现为光的颜色：紫光比绿光的能量高，绿光比红光的能量高。
这一点可能有点反直觉，不过大家想想X射线胸透：用来胸透的 X 射线其实很微弱，但是 X 射线频率很高，比紫外线还厉害，每个光子的能量都是电离辐射的级别，照得多了足以出健康问题。
回到正题上来，调低能量的意思就是降低光的频率。比如本来用紫光照明的，就改成红光照明，这只弱不禁风的小黑猫就不会被撞得太狠，我们就知道它本来的运动状态了。
可是，改成红光之后又出了个新问题：红光的波长太长，超过了黑猫的尺寸，从它身上绕过去了。
或者，即使发生反射，我们所探知的位置，取值范围也在一个波长以内，误差挺大的。
所以，要么我们看不清黑猫在哪里，要么我们不知道黑猫的运动状态。
一个精度上去了，另一个精度就会下来，“测不准原理”也就出现了。
这个解释虽然比较易懂，给大家的感觉却是：人类的科技能力不够，假如我们找到新方法，或许可以在不打扰观测对象的情况下获取它的状态。
实际上的不确定性原理说的则是：不确定性是粒子的内在属性，不管你测不测量，它的位置和动量都不可能同时确定。
要注意，是“不可能同时确定”，不是“不可能同时被确定”。
两个简易推论和其他影响
大家曾经以为，假如我们能测量一切粒子的状态，那么根据一组物理定律，就可以推演它们的未来状态，那么世界的未来演化也就了然于胸了。这甚至包括我们的思想，因为思维的物质基础也是神经元的电脉冲呀。
但不确定性原理则直接否定了整个前提，粒子的状态本身都不确定，再多物理定律也没什么用了。
量子力学的发展揭示了更多事实，比如状态本身并非“非黑即白只是我们不知道它是黑还是白”的不确定，发展到后来“既是黑又是白只有看一眼才勉为其难给你一个黑白”的叠加态（量子态测量随机性），就更是把科学决定论逼上了绝路。
热力学第三定律从纯经典的角度来说：绝对零度无法到达。而从不确定性原理来说，也是一个直截了当的推论：所谓绝对零度，就是组成物质的分子原子位置确定，并且不再移动。
这样就同时确定了每个粒子的位置和运动状态，和不确定性原理相违，所以是不能达到的。
不确定性原理的提出，更是引发了更多著名事件，例如爱因斯坦和玻尔在索尔维会议上的论战、“薛定谔的猫”、EPR佯谬、暗戳戳拉偏架支持爱因斯坦的的贝尔不等式、以及贝尔不等式被证实不成立。2022 年的诺贝尔物理学奖颁给了三位实验推翻贝尔不等式的科学家，就是这一系列的余波。
2022诺贝尔物理学奖，以纠缠光子验证贝尔不等式不成立。
对物理热词的误解
量子力学揭示的物质世界基础，和宏观世界的表现太不相同，非常反直觉，所以遭到种种质疑和误解。这一点很正常，作为量子力学的奠基者，连爱因斯坦和薛定谔都疑虑重重，大家有什么不可置疑的呢？
不过，对爱因斯坦和薛定谔的质疑，大家也是有很多误解的。很多人以为他们两位反对量子力学，其实他们并不反对量子力学本身，而是反对海森堡所在的哥本哈根学派对量子现象的诠释。也就是说，如何用宏观世界的语言来解释量子力学研究中看到的现象。
正如上面的不确定性原理一样，如果解释“测不准原理”，大家都比较容易接受，而如果说粒子本身就不确定，就需要用数学来表达，在宏观世界里找不到可以类比的具体东西。
另一个误解就是认为量子力学就是“这也不确定，那也不确定”，其实并不是这样。即使不确定性原理否定了精准测量粒子状态的可能性，粒子状态的概率分布及其演化过程却可由薛定谔方程精密确定。该有粒子的地方就可能会有，不该有的地方就绝不会有，一点都不含糊，只是当你去观察测量它时，它会按确定的概率分布，随机地给你一个结果。
正是因为量子力学非常反直觉，它被包括爱因斯坦在内的物理大神们狠狠检视过，是史上被审核得最严厉的学说，但是（目前）实在挑不出错，它所作出的预言也被实验一一证实，而“这也不确定，那也不确定”的打哈哈理论是不可能有什么预言的。
举两个关乎我们生活的量子力学的实例：第一是半导体理论。半导体的能带概念是量子力学延伸出来的。
如果量子力学不成立或者无法做出精确预言，那么半导体物理也不可能成立，咱们用来看这篇文章的手机、电脑就不会存在。
第二是太阳发光。爱因斯坦的质能方程只揭示了一个方面，而太阳的温度太低，远远达不到氢核聚变所需要的温度，如果没有薛定谔方程所揭示的隧道效应，太阳是不可能发光的；
或者，即使达到了核聚变所需温度，聚变反应也会是氢弹爆炸式的，整颗恒星瞬间灰飞烟灭，而不是现在这样，既能发生反应，又保证反应率极低，像个堆肥一样稳定产能。
还有一个误解，是量子力学就是“这也量子，那也量子”，什么都是一份一份给的，是个不连续的数字世界，进而脑补“我们都是程序，生活在一个巨大的操作系统中”。其实看似不连续的量子世界是由各种连续的方程算出来的，被概率分布的波峰波谷约束的看似不连续而已。
许多媒体提起量子力学里的概念时，喜欢用“双缝实验有多恐怖？”“智子通信要实现了吗？”“掌握量子纠缠，你也能瞬移！”这样一惊一乍的标题。
我们对量子力学要以平常心来看待，微观世界是整个世界的物质基础，量子力学预言的范围也覆盖了宏观世界，我们不妨认定它的奇妙表现是世界本来该有的样子，再好好反思一下：
“数学计算出来这么自然而然的东西，为什么宏观世界却这么不好打比方呢？”
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不过，“测不准原理”是个不正确的名字，并且会造成对这个原理本质的误解，它真正的名字叫做“不确定性原理”。
对原理的建议解释
不确定性原理的意思是说：粒子的位置和动量不可能同时确定。它的位置越清楚，就越不确定它跑得到底有多快。反之亦然，它的快慢越确定，位置就越模糊。
并且，这种不确定性是个量化了的具体值，并非一个拍脑袋的哲学概念。
刚才我们说过，“测不准原理”这个名字不对。
但是，从这个错误名字的含义入手，来了解不确定性原理，是许多科普书籍（包括霍金的著作）以及大学物理基础教学的迅速简易的方法，甚至是海森堡本人最初的理解。
我们不妨也从这里开说。想象我们测量一个粒子的状态，测量之前，我们对它一无所知——就像黑屋子里有只黑猫，我们得拿灯照着，才知道它在哪里。
可是，如果这只猫弱不禁风，一开灯它就被灯光撞飞了。那么，我们就无法判断它本来就在飞，还是被灯光撞飞的。所以我们得把灯光的能量调低一些，别干扰我们的观测对象。
灯光的能量不是由亮度决定的，而是它的频率。
在可见光的波段，就表现为光的颜色：紫光比绿光的能量高，绿光比红光的能量高。
这一点可能有点反直觉，不过大家想想X射线胸透：用来胸透的 X 射线其实很微弱，但是 X 射线频率很高，比紫外线还厉害，每个光子的能量都是电离辐射的级别，照得多了足以出健康问题。
回到正题上来，调低能量的意思就是降低光的频率。比如本来用紫光照明的，就改成红光照明，这只弱不禁风的小黑猫就不会被撞得太狠，我们就知道它本来的运动状态了。
可是，改成红光之后又出了个新问题：红光的波长太长，超过了黑猫的尺寸，从它身上绕过去了。
或者，即使发生反射，我们所探知的位置，取值范围也在一个波长以内，误差挺大的。
所以，要么我们看不清黑猫在哪里，要么我们不知道黑猫的运动状态。
一个精度上去了，另一个精度就会下来，“测不准原理”也就出现了。
这个解释虽然比较易懂，给大家的感觉却是：人类的科技能力不够，假如我们找到新方法，或许可以在不打扰观测对象的情况下获取它的状态。
实际上的不确定性原理说的则是：不确定性是粒子的内在属性，不管你测不测量，它的位置和动量都不可能同时确定。
要注意，是“不可能同时确定”，不是“不可能同时被确定”。
两个简易推论和其他影响
大家曾经以为，假如我们能测量一切粒子的状态，那么根据一组物理定律，就可以推演它们的未来状态，那么世界的未来演化也就了然于胸了。这甚至包括我们的思想，因为思维的物质基础也是神经元的电脉冲呀。
但不确定性原理则直接否定了整个前提，粒子的状态本身都不确定，再多物理定律也没什么用了。
量子力学的发展揭示了更多事实，比如状态本身并非“非黑即白只是我们不知道它是黑还是白”的不确定，发展到后来“既是黑又是白只有看一眼才勉为其难给你一个黑白”的叠加态（量子态测量随机性），就更是把科学决定论逼上了绝路。
热力学第三定律从纯经典的角度来说：绝对零度无法到达。而从不确定性原理来说，也是一个直截了当的推论：所谓绝对零度，就是组成物质的分子原子位置确定，并且不再移动。
这样就同时确定了每个粒子的位置和运动状态，和不确定性原理相违，所以是不能达到的。
不确定性原理的提出，更是引发了更多著名事件，例如爱因斯坦和玻尔在索尔维会议上的论战、“薛定谔的猫”、EPR佯谬、暗戳戳拉偏架支持爱因斯坦的的贝尔不等式、以及贝尔不等式被证实不成立。2022 年的诺贝尔物理学奖颁给了三位实验推翻贝尔不等式的科学家，就是这一系列的余波。
2022诺贝尔物理学奖，以纠缠光子验证贝尔不等式不成立。
对物理热词的误解
量子力学揭示的物质世界基础，和宏观世界的表现太不相同，非常反直觉，所以遭到种种质疑和误解。这一点很正常，作为量子力学的奠基者，连爱因斯坦和薛定谔都疑虑重重，大家有什么不可置疑的呢？
不过，对爱因斯坦和薛定谔的质疑，大家也是有很多误解的。很多人以为他们两位反对量子力学，其实他们并不反对量子力学本身，而是反对海森堡所在的哥本哈根学派对量子现象的诠释。也就是说，如何用宏观世界的语言来解释量子力学研究中看到的现象。
正如上面的不确定性原理一样，如果解释“测不准原理”，大家都比较容易接受，而如果说粒子本身就不确定，就需要用数学来表达，在宏观世界里找不到可以类比的具体东西。
另一个误解就是认为量子力学就是“这也不确定，那也不确定”，其实并不是这样。即使不确定性原理否定了精准测量粒子状态的可能性，粒子状态的概率分布及其演化过程却可由薛定谔方程精密确定。该有粒子的地方就可能会有，不该有的地方就绝不会有，一点都不含糊，只是当你去观察测量它时，它会按确定的概率分布，随机地给你一个结果。
正是因为量子力学非常反直觉，它被包括爱因斯坦在内的物理大神们狠狠检视过，是史上被审核得最严厉的学说，但是（目前）实在挑不出错，它所作出的预言也被实验一一证实，而“这也不确定，那也不确定”的打哈哈理论是不可能有什么预言的。
举两个关乎我们生活的量子力学的实例：第一是半导体理论。半导体的能带概念是量子力学延伸出来的。
如果量子力学不成立或者无法做出精确预言，那么半导体物理也不可能成立，咱们用来看这篇文章的手机、电脑就不会存在。
第二是太阳发光。爱因斯坦的质能方程只揭示了一个方面，而太阳的温度太低，远远达不到氢核聚变所需要的温度，如果没有薛定谔方程所揭示的隧道效应，太阳是不可能发光的；
或者，即使达到了核聚变所需温度，聚变反应也会是氢弹爆炸式的，整颗恒星瞬间灰飞烟灭，而不是现在这样，既能发生反应，又保证反应率极低，像个堆肥一样稳定产能。
还有一个误解，是量子力学就是“这也量子，那也量子”，什么都是一份一份给的，是个不连续的数字世界，进而脑补“我们都是程序，生活在一个巨大的操作系统中”。其实看似不连续的量子世界是由各种连续的方程算出来的，被概率分布的波峰波谷约束的看似不连续而已。
许多媒体提起量子力学里的概念时，喜欢用“双缝实验有多恐怖？”“智子通信要实现了吗？”“掌握量子纠缠，你也能瞬移！”这样一惊一乍的标题。
我们对量子力学要以平常心来看待，微观世界是整个世界的物质基础，量子力学预言的范围也覆盖了宏观世界，我们不妨认定它的奇妙表现是世界本来该有的样子，再好好反思一下：
“数学计算出来这么自然而然的东西，为什么宏观世界却这么不好打比方呢？”
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无处不在的激光可能会毁掉你的双眼！
最近有新闻报道称，江苏南通一名男孩用激光笔连续照射自己的左眼 51 次，最后突然眼前一片漆黑，什么也看不见了。经医生检查发现，由于照射次数太多，男孩的左眼已经不可能完全恢复视力。
这真是一则令人感到悲伤和惋惜的新闻，激光笔是一种较为危险的玩具，如果家长没有放任孩子随意玩弄激光笔，这则悲剧便有可能不会发生。
事实上，许多人可能对激光并没有一个清晰的概念。例如，激光是如何产生的？激光有什么作用？激光会带来哪些危害？除非是激光领域的研究人员和从业人员，其他人估计没有办法一下子回答出来。
为了在小朋友们问起这些问题时不至于一时语塞，今天我们就来捋一捋有关激光的一些小常识吧！
01什么是激光？
从我们的直观印象来看，激光是一种非常明亮而强烈的光束。其实激光则是由激光器发出的一种特殊光线，激光二极管是激光器的一种。这种激光二极管是在发光二极管的基础上，在P区和Ｎ区之间增加了一个特制的“谐振腔”。
这个腔体的一侧安装了一个全反射镜面，光子无法穿过；与其相对的一侧则安装了一个部分反射镜面，光的强度达到一定阈值时便能穿过。
当激光二极管通电时，首先由正负电荷的结合作用而激发出了光子，这一过程与发光二极管类似。不过，由于这些光子数量较少，因此被“困”在了谐振腔内，只能在两个镜面之间像乒乓球一样来回反弹。当某个光子正好撞向了半导体原子时，两者的碰撞作用会再次激发出新的光子，并参与到反弹的队伍中去。
在持续的电流驱动下，越来越多的光子在碰撞作用中被激发出来，并继续参与到新一轮的反弹、碰撞中去。在这种正反馈式的“雪崩效应”作用下，光子的数量迅速增加，最终顺利从右侧的部分反射镜面穿过，形成了一束向外发出的激光。
尽管这种激光二极管在生活中很常见，生产量非常大，却不是出现最早的“元老”。世界上第一台激光器是 1960 年由美国科学家梅曼发明的红宝石激光器。这种激光器以螺旋式的闪光灯管作为提供光子的激励源，而红宝石柱体则是用于对光子进行增益放大的谐振腔。
到了两年之后，通用电气研究实验室的罗伯特·霍尔（Robert Hall）团队才发明了第一款以砷化镓为材料的半导体激光器。除此之外，常见的激光器还有气体激光器、液体激光器和光线激光器等，除了工作介质不同外，它们的工作原理都是大同小异的。
02激光有哪些特性？
和阳光、灯光等普通光线相比，激光要更加的“纯粹”。普通光线一般向四周散射（光子运动方向各不相同），并且由许多种不同颜色的光组成（光子波长各不相同）；而激光光束则由单一波长、运动方向高度一致的光子组成，因此具有单色、单向和高能量的特点。
其中，激光的单向性使得人眼无法在侧面看到激光的存在，只有被空气中的灰尘散射时才能隐约看清。这也是人们更容易忽视激光危害性的原因之一——毕竟和看上去很刺眼的探照灯灯光和高亮度LED灯光相比，激光一点也不刺眼，似乎并没有那么危险。
但实际上，激光是非常危险滴！由于激光具有高能量的特点，因此可以用来对金属、陶瓷、塑料等材料进行切割；可以在材料表面进行永久性标记；还可以进行焊接，形成均匀牢固的焊缝。高能激光束甚至还可以用于制造先进的激光武器，专门用来对付空中的各种飞行器。
除此之外，激光还具有很强的相干性。相干性是指激光光束中的各个光子之间的相位关系是固定的，不会随机变化。
这使得激光能够形成稳定的干涉图样，也使得激光能够被调制和放大，从而实现信息的传输和处理。光纤通信就是利用了激光的相干性原理，使携带了大量信息的激光在玻璃纤维中远距离传输，这样我们才能在家随时连wifi上网。
神奇的是，激光还可以用于医疗领域，能够对人体组织进行切割、消融、凝固等治疗，具有创伤小、出血少、恢复快等优点，广泛用于眼科手术、皮肤美容、肿瘤治疗等领域。激光在许多领域都可以大展身手，所以在生活中几乎是无处不在。
03激光对人眼威胁巨大
激光是被写进我国“十三五”规划《中国制造 2025》的重要产业升级新兴技术。但是作为一种现代科技的产物，激光同样是一面双刃剑——不仅有很广阔的应用价值，同时对人体存在着巨大的潜在危害，其中最严重的就是会对眼睛造成不可逆的永久性损伤。
当激光直射眼睛时，光束会直接穿过眼角膜和晶状体，直接照射到视网膜的黄斑区。
这一区域是人眼视觉最敏锐的地方，但是散热能力很差。一旦激光所携带的能量超过了一定的阈值，黄斑区的感光细胞就会由于温度迅速升高而被破坏，简而言之就是被“烤熟了”。可见激光对人眼的危害之大！
据调查，美国每月平均收到 20 多起有关激光致伤的报告，其中多数都是对眼部造成的损伤，看来淘气的熊孩子哪里都不会少。
在这里还要注意的是，激光笔所发出的激光属于可见光范围，所以我们可以很轻易地避免激光直射眼睛。但是一些摄像头、雷达等设备却可以发射人眼看不见的红外激光和紫外激光，这些看不见的激光同样会对人眼造成损伤，所以平时没事别凑上去盯着看哦！
[文档编号][BPS-15592-ITEMTYPE-10012-15592]
最近有新闻报道称，江苏南通一名男孩用激光笔连续照射自己的左眼 51 次，最后突然眼前一片漆黑，什么也看不见了。经医生检查发现，由于照射次数太多，男孩的左眼已经不可能完全恢复视力。
这真是一则令人感到悲伤和惋惜的新闻，激光笔是一种较为危险的玩具，如果家长没有放任孩子随意玩弄激光笔，这则悲剧便有可能不会发生。
事实上，许多人可能对激光并没有一个清晰的概念。例如，激光是如何产生的？激光有什么作用？激光会带来哪些危害？除非是激光领域的研究人员和从业人员，其他人估计没有办法一下子回答出来。
为了在小朋友们问起这些问题时不至于一时语塞，今天我们就来捋一捋有关激光的一些小常识吧！
01什么是激光？
从我们的直观印象来看，激光是一种非常明亮而强烈的光束。其实激光则是由激光器发出的一种特殊光线，激光二极管是激光器的一种。这种激光二极管是在发光二极管的基础上，在P区和Ｎ区之间增加了一个特制的“谐振腔”。
这个腔体的一侧安装了一个全反射镜面，光子无法穿过；与其相对的一侧则安装了一个部分反射镜面，光的强度达到一定阈值时便能穿过。
当激光二极管通电时，首先由正负电荷的结合作用而激发出了光子，这一过程与发光二极管类似。不过，由于这些光子数量较少，因此被“困”在了谐振腔内，只能在两个镜面之间像乒乓球一样来回反弹。当某个光子正好撞向了半导体原子时，两者的碰撞作用会再次激发出新的光子，并参与到反弹的队伍中去。
在持续的电流驱动下，越来越多的光子在碰撞作用中被激发出来，并继续参与到新一轮的反弹、碰撞中去。在这种正反馈式的“雪崩效应”作用下，光子的数量迅速增加，最终顺利从右侧的部分反射镜面穿过，形成了一束向外发出的激光。
尽管这种激光二极管在生活中很常见，生产量非常大，却不是出现最早的“元老”。世界上第一台激光器是 1960 年由美国科学家梅曼发明的红宝石激光器。这种激光器以螺旋式的闪光灯管作为提供光子的激励源，而红宝石柱体则是用于对光子进行增益放大的谐振腔。
到了两年之后，通用电气研究实验室的罗伯特·霍尔（Robert Hall）团队才发明了第一款以砷化镓为材料的半导体激光器。除此之外，常见的激光器还有气体激光器、液体激光器和光线激光器等，除了工作介质不同外，它们的工作原理都是大同小异的。
02激光有哪些特性？
和阳光、灯光等普通光线相比，激光要更加的“纯粹”。普通光线一般向四周散射（光子运动方向各不相同），并且由许多种不同颜色的光组成（光子波长各不相同）；而激光光束则由单一波长、运动方向高度一致的光子组成，因此具有单色、单向和高能量的特点。
其中，激光的单向性使得人眼无法在侧面看到激光的存在，只有被空气中的灰尘散射时才能隐约看清。这也是人们更容易忽视激光危害性的原因之一——毕竟和看上去很刺眼的探照灯灯光和高亮度LED灯光相比，激光一点也不刺眼，似乎并没有那么危险。
但实际上，激光是非常危险滴！由于激光具有高能量的特点，因此可以用来对金属、陶瓷、塑料等材料进行切割；可以在材料表面进行永久性标记；还可以进行焊接，形成均匀牢固的焊缝。高能激光束甚至还可以用于制造先进的激光武器，专门用来对付空中的各种飞行器。
除此之外，激光还具有很强的相干性。相干性是指激光光束中的各个光子之间的相位关系是固定的，不会随机变化。
这使得激光能够形成稳定的干涉图样，也使得激光能够被调制和放大，从而实现信息的传输和处理。光纤通信就是利用了激光的相干性原理，使携带了大量信息的激光在玻璃纤维中远距离传输，这样我们才能在家随时连wifi上网。
神奇的是，激光还可以用于医疗领域，能够对人体组织进行切割、消融、凝固等治疗，具有创伤小、出血少、恢复快等优点，广泛用于眼科手术、皮肤美容、肿瘤治疗等领域。激光在许多领域都可以大展身手，所以在生活中几乎是无处不在。
03激光对人眼威胁巨大
激光是被写进我国“十三五”规划《中国制造 2025》的重要产业升级新兴技术。但是作为一种现代科技的产物，激光同样是一面双刃剑——不仅有很广阔的应用价值，同时对人体存在着巨大的潜在危害，其中最严重的就是会对眼睛造成不可逆的永久性损伤。
当激光直射眼睛时，光束会直接穿过眼角膜和晶状体，直接照射到视网膜的黄斑区。
这一区域是人眼视觉最敏锐的地方，但是散热能力很差。一旦激光所携带的能量超过了一定的阈值，黄斑区的感光细胞就会由于温度迅速升高而被破坏，简而言之就是被“烤熟了”。可见激光对人眼的危害之大！
据调查，美国每月平均收到 20 多起有关激光致伤的报告，其中多数都是对眼部造成的损伤，看来淘气的熊孩子哪里都不会少。
在这里还要注意的是，激光笔所发出的激光属于可见光范围，所以我们可以很轻易地避免激光直射眼睛。但是一些摄像头、雷达等设备却可以发射人眼看不见的红外激光和紫外激光，这些看不见的激光同样会对人眼造成损伤，所以平时没事别凑上去盯着看哦！
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