科学的时空语境

亚正

“科学的时空语境”为深入推进科普与文化、艺术、教育等融合发展,加强社会协同参与,提升科普原创能力, 2023年8月,中国科学技术馆邀请中央美术学院团队,以“科学的时空语境”为主题,联合创作图文作品用于科普服务。“科学的时空语境”主题图文打破时空的壁垒,遵循科学艺术文化自然融合的规律,深入挖掘古诗词、成语、谚语、典故中所蕴含的科学内涵,将同一科学概念在中华优秀传统文化与现代科技两种不同的跨时空语境中呈现,探索其中的科学历程、增强文化自信、弘扬科学精神。整个图文共撷取了100个知识点,展现出了一场科技与人文艺术并重、传承与创新发展共存的跨时空相遇。多元创新的打造、通俗易懂的解构,期待公众能在这场跨时空的链接中碰撞出思想的火花,使科学融入心坎儿,激活科学兴趣的源泉 光的折射当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,会在不同介质的交界处发生偏折。古人眼中看到水中鱼的位置,会比实际位置更高一些,而杯子中的荷花茎部也会因为光的折射而产生视觉上的变化。 黄金分割黄金分割是一种最能引起美感的分割比例,指物体的较大部分与整体的比例是0.618:1。鹦鹉螺的螺纹天然地遵循了黄金分割的比例。雅典的帕提农神庙也依据黄金分割建造。我国数学家华罗庚在《优选学》中将“黄金分割”作为开篇提出。 织与编在人类历史上,为提高生产效率,织布机曾经历了多次升级。从法国机械师布乔设计的穿孔纸带提花机到法国织机工匠贾卡发明的穿孔卡片提花机,穿孔卡片为程序设计带来思想萌芽。19世纪初,法国人巴贝奇在其启发下设计了差分机,这也是现代电脑控制器的雏形。 神火飞鸦与东风导弹关于神火飞鸦的记载,始见于明代军事学著作《火龙经》,其采用扎制风筝形式,并以火箭推动飞行,能在战场上给予敌人巨大杀伤。毛主席引用《红楼梦》中的一句话“不是东风压倒西风,就是西风压倒东风。"将我国自行研制的弹道导弹命名为东风系列。时至今日,东风导弹家族已经成为了中华民族的护国神器和民族骄傲。 圆周率我国南北朝时期的数学家祖冲之将圆周率的精度计算到小数点后7位。荷兰数学家鲁道夫投入毕生精力,于1610年把π的值进一步推到小数点后35位。为了纪念他这项成就,人们在他墓碑刻上:3.1415926535897932384626433832795028。这个数从此也被称为鲁道夫数。 视错觉当人观察物体时,基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知被称为视错觉。在《列子,汤问》中所记载的“两小儿辩日”两位孩童之所以会对于太阳的远近产生不一样的观感和判断,也是由于视错觉的干扰。 顺风耳与电话在中国古代神话当中,常常出现一种能够听到干里之外声音的异能神通,这种神仙本事被称之为“顺风耳”。最早的电话,便是通过电路将声波转化为电波进行长距离输送,这一发明颠覆了当时人们的想象。时至今日,在通信技术的帮助下人类文明走进了人人都可以是“顺风耳”的时代。 漫反射当平行光线射到凹凸不平的表面上,就会被粗糙表面无规则地反射到各个方向。唐代诗人李白的名句“床前明月光,疑是地上霜。”表达的就是诗人看到月光通过漫反射照射在室内环境中,从而产生独特的意境。 为地球解暑传说上古时期,十日当空,炙烤大地,人民生活艰难,由此出现了“后羿射日”。在现代,人类为了应对气候变化,开始对以二氧化碳为生的温室气体减排。2020年中国提出"30—60”双碳目标,力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。 女娲造人与DNA中国上古神话中的伏羲、女娲以人首蛇身的形象出现,其尾部相互缠绕在一起,伏羲持矩(直角尺),女娲持规(圆规),将“直尺和圆规”与“造人”的意象联系在了一起。十五世纪意大利画家达芬奇对人体造型的研究也呈现了方和圆的比例结构。有趣的是,伏羲和女娲缠绕的两条蛇造型也暗合了现代分子生物学的伟大发一DNA双螺旋结构。 计里记里鼓车,又称记里车、大章车,是古代专门用来计量道路里程的车。汉末始有记载,首见于《晋书,舆服志》,当为魏晋时期所制。其车外形指南车相似,上有木人执槌击鼓,车行一里,则击一槌,可知晓路程远近。这是现代汽车里程表的先驱。 痛觉抑制麻沸散是东汉末年着名医学家华佗创制的用于外科手术的麻醉药。在西医领域,19世纪中期欧美医生开始施用麻醉药为需要手术的病人进行镇痛,井日运用Z乙醚、氧仿逆行全身麻酔术。 地磁与指南针指南计是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石基础性认识的结果。约在十二世纪传到了欧洲,并在司论布发现美洲新大魅的航行和麦哲伦的环球板行中做出了巨大贡就。在自然界,信鸽进化出了自带高度敏感的磁感应系统,可以根据地球的磁场代替确定自己的位置和方向。 勾股定理:古代希腊与中国勾股定理是基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。《周牌算经》中写道“勾广三,股修四,径隅五。"古希腊先贤毕达哥拉斯也通过观察二角形的形状和大小提出了这一定理,为后世的数学发展奠定了坚实的基础。 太阳能这么用古希器物理学家、数学家阿基米德曾用太阳点燃人侵者的战船,这是人类利用太阳能的最早记录。被称为“超级镜子发电站”的首航高科敦煌10兆瓦熔盐塔式光热电站,有12000多面定日镜围绕着集热塔,将阳光全部反射到塔顶。太阳能发电技术不仅解决了传统电厂的限制,而且还可以实现24小时连续发电。 杠杆:灌溉与撬动地球杠杆是人类利用机械的起点。早在古代智慧的中国人民便将杠杆原理应用于农业生产。古希腊百科学书式科学家阿基米德也有这样一句家喻户晓的名言“给我一个支点,我可以精动地球。 偃师造人与智能人形机器人传说中国古代的偃师可以制出能歌善舞、栩栩如生的人偶。现代科技通过集成电路、精密制造、大数据分析和处理,不断改进机器人的体型、运动机能以及“思考”能力,智能人形机器人已从幻想走进现实。 降雨早在汉代便出现过人们向龙王祈求降雨,终此干旱.带来丰收的画像,这种对于“呼风唤雨”的想象只有神仙才能满足。随着人类对于自然界降水过程的逐渐了解,慢慢掌握了通过飞机、火箭、无人机等向云层播撒催化剤,使其凝结成雨的能力。 浮力浮力指的是物体在流体中,各表面受流体压力的差。三国时期的曹冲曾经将象置于大船之上,刻其水痕所至来推算承载大象的浮力,进而判断象的重量。古希腊先贤阿基米德也是根据纯金和混合金属的密度不同,通过排开水的体积来辨别王冠的真伪。 地球自转十九世纪法国物理学家博科用经典的单摆实验证明了我们生活的地球是自西向东发生自转的。安験过程中,银球在没有外力作用下、毎一次摆动都会在顺时针方向发生偏转。毛主席在《七律二首,送瘟神》中写道“坐地日行八万里,巡天遥看一星河。”也阐述了对地球自转的理解。 仿生学扑翼机是机翼像乌和虫翅般上下扑动的航空器。扑动的机翼能产生升力和向前的推动力。据《墨子》记载,鲁班能“削木以为鹊,成而飞之,"西北工业大学和北京航空航天大学自主研制的扑翼机都创造过扑翼机单次充电飞行时长的吉斯尼纪录。 连通器青釉刻花提梁倒灌壶出土于陕西彬县,可以把液体从壶底注入,并从壶嘴正常倒出,这一设计利用了物理学中的“连通器液面等高”原理。三峡大坝船闸也是基于这一原理进行工作的,通过控制阀门的开关可以实现水位的升降,从而使轮船爬上相当于40层楼的高度。 流速与压强1738年。瑞士人丹尼尔、伯努利发裂伯努利原理，证明了流体压力与流速有关。杜甫的诗句：八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅中, 茅草由于上方大气圧强小、被向上的合外力吹起。在地铁站候车时, 人靠近轨道有被气流巻走的危险, 因需在黄线外保持安全距离。 古今风能的利用风能是一种清洁无公害的可再生能源。古代劳动人民很早便开始利用风车进行汲水,灌溉。当前,为了低碳环保可特续发展,世界各国相继将发展再生能源列为重要目标,我国风力发电技术已跻身世界前列。