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問答之八十五領(lǐng)會
眼睛是感覺器官中的主要器官,識神的辨知活動主要是通過眼睛而發(fā)揮的。修道之初就往往借助于眼神的內(nèi)視靜觀而達到平伏識神活動的目的。當(dāng)然有時也借助于聽覺器官的返聽以平伏心神,所以又稱收視返聽。之所以要這樣作,是為了暫時按人們習(xí)慣于執(zhí)著某種具體概念的心理而使人有法可依,然后再從這有法可依的借助中擺脫出來,進入無法之法的無為心態(tài)中去。這也就是說,人的一生就生活在充滿各種事物的社會中,自己無時無刻不在以感覺器官接受著各種事物的概念,而且心中也已經(jīng)儲存了數(shù)不盡的事物概念,自己的心神就似海洋一樣充滿了各種概念的波浪,即使在夢境中也未曾平息過。因此,人們想讓自己從概念的海洋中一下子掙脫出來是不可能的事,誰也難以立即讓自己的心中什么事也不想。所以人們就只好暫時借用專一看或聽的概念,使人心依附于看或聽。但這看與聽又與平時的看與聽有所不同,即其聽也聽靜,其看也看靜,使聽與看不再留戀任何具體的事物概念,心神的動態(tài)就會由紛動而逐漸的轉(zhuǎn)入單純的視或聽,然后再將視或聽的意向放松,逐漸地過渡到不再有視聽概念的無為心態(tài)。這種心態(tài)就是一種混沌的狀態(tài),也就是無極態(tài)。這就達到了坐忘的境界。但這坐忘的境界不是睡眠態(tài),而是醒覺中的坐忘。初入坐忘的境界,往往就介于睡與醒之間的那種中間態(tài),這時就有可能產(chǎn)生一些類似于夢幻的幻覺,但這幻覺又是能被自己所覺察的幻覺,而不像夢境那樣自己并不知道是在作夢。所以這幻覺是醒覺狀態(tài)下的幻覺。這個階段就是幻覺關(guān)。至于這幻覺產(chǎn)生的原因和以不同的心態(tài)對待幻覺所能導(dǎo)致的不同后果,這在其它部分已作過分析,此不贅述。只有始終把握無為準則,才能順利渡過幻象關(guān)而繼續(xù)深造。修道者自始至終所要把握的準則都是無為,那樣內(nèi)境才能產(chǎn)生無所不能作為的變化而層層更新。如果對內(nèi)境的某些變化去貪戀執(zhí)著,那就會使正常的自然變化進程被打亂,這不僅不能繼續(xù)升華,反而還會產(chǎn)生弊端。所以修功者對任何境界都不能貪著留戀,而只能將其當(dāng)作一些必然的過程而無為相待。來者不拒,去者不留,一切順任自然。當(dāng)眼睛和耳朵不再去分辨什么具體事物時,實際上是心神不再紛動分辨了,心神也就由動態(tài)的識神狀態(tài)逐漸的平伏為靜態(tài)的元神狀態(tài)。但這其中仍然有神的存在,而不是無神的死寂。這神就是無極場勢,它就能發(fā)揮出直覺和統(tǒng)御的功用。這就像宇宙的無極場并不是沒有場,而是沒有極化的場,是無所不在的統(tǒng)一場,所以它才能統(tǒng)御宇宙。天道因其永恒無極場的靜態(tài),才有了宇宙日新月異生生不息的更新變化。人修道而效法天道,使心神常葆無為而無極之靜態(tài),所以才能使自體宇宙呈現(xiàn)為生生不息的和諧順序。不要尋找妙訣,也不要追求神奇,無為即是真妙訣,不動神時顯神奇。所以《陰符經(jīng)》說:“人知其神之神,不知其不神之所以神也?!边@里所說的不神就是指不動神,而不是指沒有神。不動神時就能顯元神,元神就比識神更為神奇。天道何曾動其神?它就以永恒的不動神主宰著永遠的宇宙。修道者就是效法天道的不動神,“觀天之道,執(zhí)天之行,盡矣”。盡管天道能發(fā)揮出無所不能作為的無盡效用,但它的永恒無為靜態(tài)卻是無盡效用的根本。守其本則顯其用,執(zhí)其用則失其本。故《易》曰:“正其本,萬物理。失之毫厘,謬以千里。故君子貴建本而重立始?!?/p>
宇宙現(xiàn)象中蘊涵著無限神奇奧秘,但那無限奧秘卻源于唯一的無極場勢?!耙荒锷抛?,九子各不同”。但母親卻是唯一的,任何一個兒子都不是母親,所有的兒子也不是母親。雖然唯一的母親能產(chǎn)生出各具特性的許多兒子、孫子……但所有的兒孫卻不能共同產(chǎn)生出原始的母親。這就是說因與果雖然是一個系統(tǒng)的整體,但所有無限結(jié)果的特性都不是唯一總原因的本性,因此人們也就不要試圖從各種結(jié)果的特性中去聯(lián)想出一個唯一的本性,而只能從對本性的直覺中去親自驗證本性。這種驗證就需要超越時空而進入無時無空,無時無空的永恒混一無極就是它的本性。這種境界不可思議嗎?當(dāng)你去思議時就會感到它不可思議,當(dāng)你不予思議時它就自然的呈現(xiàn)于你不思議的無為元神里,故曰“不可思議”。這“不可思議”既是方法又是原因的本來面貌,是自己以不分辨時空的無為法,讓自己的心神同一于時空絕對同一而無時無空的永恒混一無極的本體里。這本體的境界當(dāng)然是人的思維能力所不能涉及的,所以后天的思維就會感到它不可思議。這層不可思議則是無可奈何的無法理解了。沒有親自驗證的狀態(tài)又怎能猜想得出它的真貌呢?既然不知真貌又如何能夠理解它呢?所以祖國先圣們對天道的論述決非出于猜想,而是出于對天道的直接驗證。這直接驗證就是直覺,即我參同于自然而達到了“我自然”的境界,故又稱“玄同”或“同于大通”。這種直覺對一般思維方式的人來說就顯得是那樣的神秘而不可思議。從實質(zhì)上來說,直覺也是一種經(jīng)驗,但它卻是一種特殊的經(jīng)驗,它就像所有的物理學(xué)或化學(xué)實驗?zāi)菢?,需要一種特定的設(shè)備環(huán)境,而直覺產(chǎn)生的特殊環(huán)境就是無為的清凈心境。只要能成就這種特殊心境,就能產(chǎn)生直覺的經(jīng)驗。在這層意義上講,修道同樣也是科學(xué)實驗,而且是對所有科學(xué)總原因的實驗與驗證,所以又是超前的科學(xué)或稱本原的科學(xué)。因此,我們就不能因為自己不能成就自己的清凈心境而對天道無所直覺,就去否定天道的存在,也否定修道是一種科學(xué)。否則的話,我們也許真的會成為科學(xué)道路上的擋道者。雖然這種擋道的行為并非為了否定科學(xué),但卻是囿于陳規(guī)的習(xí)慣而不能有所突破。這種行為看似維護科學(xué)的尊嚴,而實際上卻是在阻礙科學(xué)的發(fā)展。不要以為物理學(xué)的已有成就及理論就能真實的解釋世界,要知道過去認為似乎能解釋整個世界奧秘的物理理論并未能真的解釋世界,而是隨著科學(xué)的發(fā)展又顯示出了它們的局限性。物理學(xué)理論畢竟都是現(xiàn)象界的經(jīng)驗總結(jié),但現(xiàn)象的發(fā)展是無窮的,對現(xiàn)象理論的總結(jié)也是無止境的。然而,再深奧的現(xiàn)象理論也涉及不到本原的真貌?,F(xiàn)象界的理論只能從不同角度去近似的烘托描模本原世界,但卻不能最終真實的解釋世界的本原,更無法用于指導(dǎo)人生及社會的正確征程。只有道學(xué)才是唯一的本體科學(xué)。如果說現(xiàn)象科學(xué)對它的近似烘托中使更多的人能借助于烘托而相信它的存在,而道學(xué)理論就填補了被烘托的本體之空白,從而使那本體呈現(xiàn)出了它的真實消息來。這真實消息就是宇宙的核心真理,它就能正確的指導(dǎo)人生及社會的征程,使人類在該干什么的指令下有效發(fā)揮才干奔福路, 避免在盲目中無效發(fā)揮才干趨禍淵。
編者按:虛靜先生的文章發(fā)表到此,告一段落。本欄目今后將連續(xù)推出一些不同凡響的新人新作,以繼續(xù)滿足讀者的需求。
【關(guān)鍵詞】初中科學(xué)實驗教學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新
由于其自然科學(xué)特點,科學(xué)學(xué)科十分注重實驗操作和觀察分析,只有通過實驗觀察,才能從現(xiàn)象中分析得出科學(xué)原理和規(guī)律。所以,科學(xué)老師不僅要提高學(xué)生的科學(xué)知識水平,更應(yīng)該提供學(xué)生更多親身實驗觀察的機會,積極引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)實驗,這有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生運用知識解決問題的能力。下面結(jié)合本人多年初中科學(xué)教學(xué)經(jīng)驗,對初中科學(xué)實驗教學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新談幾點認識。
一、創(chuàng)新教學(xué)意識,科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生觀察和實驗
創(chuàng)新的前提條件是學(xué)會觀察。教師應(yīng)讓學(xué)生先要明確一點:觀察指的是直接通過人的感官體驗,包括味覺、嗅覺、視覺、聽覺等,抑或依靠一些工具,在一定目標指導(dǎo)下反復(fù)持續(xù)感知科學(xué)現(xiàn)象的過程。換句話說,在明確目標前提下去觀察分析客觀事物的特點變化,關(guān)注思考發(fā)生變化的影響因素;另外,要讓學(xué)生知道:科學(xué)觀察是需要堅持努力的,只有做到迎難而上,才能發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)和規(guī)律,才能深入分析問題,獲得有效科學(xué)知識。
(1)教師在實驗示范過程中提高學(xué)生觀察水平??茖W(xué)教學(xué)活動中往往有很多實驗,雖然大部分學(xué)生都很有興致,但很多時候都是“看熱鬧”,掌握不了主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此,教師在實驗示范過程中就要積極引導(dǎo)學(xué)生認真觀察,配合分析講解,這能夠有效提高學(xué)生實驗觀察水平。一般來說,科學(xué)實驗示范過程中教師應(yīng)在每個環(huán)節(jié)給學(xué)生設(shè)置觀察思考問題,讓學(xué)生有目的地進行觀察。例如,在磁鐵吸引綁著細線的回形針實驗中,教師把紙、玻璃、銅、鋁這些不同材料的隔片穿過細線,觀察到磁鐵上的回形針并沒有掉落,然后用鋼片、鐵片穿過細線,觀察到回形針脫離磁鐵掉了下來,教師可以讓學(xué)生思考這是為什么?
(2)開展豐富多彩的科學(xué)課外學(xué)習(xí)活動,調(diào)動學(xué)生觀察積極性。例如,帶領(lǐng)學(xué)生參觀工廠,布置學(xué)生課外親身實驗作業(yè)等,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀察能力。像在平面鏡一課學(xué)習(xí)中,教師可以要求學(xué)生做“平面鏡成像”的課外調(diào)查研究報告,讓他們自覺探究平面鏡的科學(xué)現(xiàn)象,同時在課堂上讓學(xué)生自由發(fā)表觀察研究成果,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力,創(chuàng)造輕松愉快的課堂氣氛。這有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀察能力,提高基本科學(xué)素養(yǎng),同時積極引導(dǎo)學(xué)生參與社會實踐,讓他們感受日常生活中的科學(xué)知識。
二、創(chuàng)新教學(xué)關(guān)系,注重學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位
科學(xué)實驗很多時候必須要親身實踐體驗后,才能觀察掌握知識,所以教師必須注重學(xué)生實踐能力的提高,多給學(xué)生自己動手操作的時間,從而促進科學(xué)實驗教學(xué)順利有效進行。比如在摩擦起電這一課中,本人要求學(xué)生自己操作了以下這個實驗:在教學(xué)中,我讓同學(xué)們首先將一張紙撕成極小的碎片擺在課桌上,然后,讓他們將把塑料尺在自己的衣服上不斷摩擦,當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭群笞屗麄儗⑺芰铣呖拷呀?jīng)準備好的碎紙片。這個時候?qū)W生們會很驚奇的發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象:桌上的碎紙片紛紛黏上塑料尺,學(xué)生們既好奇,又覺得不可思議。從而調(diào)動了他們求知的欲望和學(xué)習(xí)的積極性。如學(xué)生在學(xué)習(xí)“液化現(xiàn)象”這一課程的過程中,我讓同學(xué)們對著玻璃哈氣,然后用手去觸摸玻璃,然后觀察玻璃會出現(xiàn)什么現(xiàn)象,并與沒有哈氣的玻璃進行仔細的對比,學(xué)生們驚奇的發(fā)現(xiàn)哈過氣的玻璃產(chǎn)生了細小的水珠,然后給他們講解就是他們呼吸出的氣息遇冷液化而形成的。上述是一些非常簡單的課堂小實驗,但是能達到非常顯著的教學(xué)效果,使學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣,對相關(guān)知識的印象也非常深刻。
三、創(chuàng)新教學(xué)技術(shù),巧用生活物品做實驗
如果教師將一些關(guān)系到學(xué)生自己的生活用品、學(xué)習(xí)用品在科學(xué)實驗中加以運用,相對于正規(guī)的實驗而言,它更能引起學(xué)生的共鳴,更能引起學(xué)生求知的欲望、求知的興趣,從而達到預(yù)期的教學(xué)效果。
如,充分利用籃球來講解力的作用這一課程,探究壓力效果的過程中充分利用每個學(xué)生都有的鉛筆與橡皮等等,甚至某些實驗充分利用學(xué)生的身體來完成。如用手感受哈氣與吹氣的不同,從而來探究相關(guān)的哈氣:液化放熱,吹氣:蒸發(fā)吸熱的相關(guān)科學(xué)知識;用學(xué)生自己的手掌在自己的課桌上來回摩擦,并不斷的改變力量,從而可以讓學(xué)生更加形象的了解摩擦與壓力之間的關(guān)系等等,開展這些貼近學(xué)生生活的一些簡單的實驗,讓學(xué)生明白生活中處處有物力知識。而且,在正規(guī)的教學(xué)器材與課本上是沒有這樣方便的“器材”的,從而對學(xué)生充分發(fā)揮其主觀能動性、自主創(chuàng)新能力等方面也是一種有力的培養(yǎng)。利用這些方式,對科學(xué)課程創(chuàng)新實驗來說也有著極大的意義。
四、創(chuàng)新教學(xué)方式,開展探索性實驗教學(xué)
在科學(xué)教學(xué)的過程中,除了必要的傳統(tǒng)實驗課程之外也要有探究性科學(xué)實驗活動的開展。如學(xué)習(xí)“有哪些因素影響了聲音的響度”有關(guān)知識的時候,可以根據(jù)實際情況開展探究性實驗活動,我沒有向?qū)W生講解應(yīng)該怎樣開展這次實驗,也沒有向他們演示實驗步驟,而是讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性,讓他們自己設(shè)計有關(guān)步驟與過程,并在這次實驗課程結(jié)束以后就得出的相應(yīng)結(jié)果進行探討和思索等等。這樣科學(xué)的學(xué)習(xí)方式,不僅僅能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)他們自主創(chuàng)新能力、實踐能力,而且學(xué)生在這個過程中其綜合素質(zhì)也能得到一定程度的提升。
結(jié)論
我國正在不斷深化教育改革,在此基礎(chǔ)上,也在不斷的創(chuàng)新科學(xué)教學(xué)實驗,充分發(fā)揮實驗課程在教學(xué)中應(yīng)有的效果。這樣不僅能促進學(xué)生深刻的掌握相關(guān)的科學(xué)知識,對學(xué)生的全面發(fā)展也有著非常重大的意義。
參考文獻
[1]李淑燕.淺談實驗創(chuàng)新在初中科學(xué)教學(xué)中的作用[J].中小學(xué)實驗與裝備,2012年4期.
科普書物讀后感 我最喜歡看傳記,因為它可以讓我汲取偉人、英雄的經(jīng)驗,來開辟自己的人生道路,或者沿著傳主的足跡為自己設(shè)定高遠的奮斗目標。
牛頓:英國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。
牛頓是一個早產(chǎn)兒,生下來的時候非常小,體重只有三磅多重,許多人認為他活不了多久。他的父親在他還沒出生時就去世了,母親也在他四歲的時候改嫁了,他只好和外婆住在一起,家里非常窮。
牛頓從小就展現(xiàn)出了他的創(chuàng)造才華。他在小學(xué)的時候就成功地制造出了馬車和日晷儀,在上中學(xué)的時候又成功地制造出了風(fēng)車和水鐘,別人都認為牛頓是個聰明的孩子。不久,牛頓考上了劍橋大學(xué),他廢寢忘食的學(xué)習(xí),可是斯托麗出嫁、母親去世、學(xué)術(shù)的爭論以及惡毒的攻擊,讓牛頓幾乎崩潰。這時候,巴羅教授、波義耳教授以及家人都給與牛頓情感上的支持,才是牛頓全身心地投入到科學(xué)中去。
讀到這里,我不由得陷入了深思中……
牛頓學(xué)習(xí)生活條件這么差,還非常努力地去學(xué)習(xí),再想想我們,學(xué)習(xí)條件這么好,父母每天給我們準備著好吃的、好喝的,有的父母甚至拿高價讓我們?nèi)プx好學(xué)校。就這樣,有的學(xué)生還不好好學(xué)習(xí),跟牛頓相比,我們實在差得太遠。
我們不要辜負家長對我們的期望,好好努力吧!
科普書物讀后感
作為一名小學(xué)生,平時多閱讀一些科普書對于我們的思維成長是很有幫助的。今天,我就看了一本科普讀物《學(xué)生探索百科全書》。
《學(xué)生探索百科全書》是一本很厚的書,其中包含了三大內(nèi)容:自然探索、科學(xué)研究、歷史回顧。我們知道人類是生活在自然界的,而自然界是很神秘多彩的,其中蘊含著很多深奧的道理。人類目前的科學(xué)進步僅僅只是解開了大自然奧秘的冰山一角,因此人類必須不斷探索自然,從自然當(dāng)中了解奧秘,才能增進人類的智慧。
其次《學(xué)生探索百科全書》還告訴我們應(yīng)該科學(xué)研究,其中也舉例了很多科學(xué)實驗的步驟,并且闡明科學(xué)實驗是驗證理論的最好方式。正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標準”,科學(xué)實驗也是檢驗科學(xué)理論的唯一途徑。
再有就歷史回顧了,《學(xué)生探索百科全書》向讀者指明了人類就是應(yīng)該不斷回顧歷史,從歷史當(dāng)中吸取經(jīng)驗教訓(xùn),如此人類才能向前發(fā)展。
總的來說,我們小學(xué)生平時應(yīng)該多抽出時間來閱讀有益的課外讀物,增進我們的學(xué)識,促成我們的發(fā)展。
科普書物讀后感
20xx年9月25日是一個值得驕傲的日子,我國自行研制的“神舟七號”終于揭開了神秘的面紗,出征遨游太空,在漫無邊際的太空上演偉大和神奇,這是中華民族實力的展示,也是中國人民向世界的又一個宣告……興奮之余,總有許多疑惑縈繞心頭。例如:為什么不能在設(shè)備齊全的實驗室完成科學(xué)實驗,非要帶到遙遠的太空上去進行,我在《十萬個為什么》里找到了答案。
原來,在茫茫的太空里有四項特別優(yōu)良的天然條件:絕對沒有空氣,絕對沒有污染,零下270度的低溫條件以及不受任何地球引力的干擾。尤其是第四項條件,它在地面上的任何實驗室里都是絕不可能做到的。航天飛機是在太空里飛行,是一個動態(tài)過程。把實驗帶到航天飛機上去做或者帶到遙遠的太空上去進行,其目的是為了讓實驗在與地面上完全不同的環(huán)境條件下進行,就有可能創(chuàng)造出全新的科學(xué)奇跡。最吸引人的要數(shù)在太空科學(xué)試驗全新的生產(chǎn)加工方法:冶煉新的合金材料、各種新材料的焊接、制造質(zhì)地絕對純凈的玻璃、提煉合成新的化學(xué)藥物等……看完整篇科普文章資料,我情不自禁地贊嘆道:“太神奇了,太不可思議了!”
我想:我們今天努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識,就是為將來去揭開一道道深邃、神秘的科學(xué)難題,去開辟一個新的科學(xué)領(lǐng)域,去引領(lǐng)一個新的科學(xué)時代!
科普書物讀后感
《情感讀本》中的文學(xué)是一種雞尾酒,是一種情趣,是別有洞天的生活,是情與物的交融,是理想與現(xiàn)實的統(tǒng)一。喜歡她并不是為了賣弄,追求她并不等于謀利,她只是我們生活中必備的佐料。
這是一種集智慧、思維品質(zhì)乃至人格道義于一體,閱讀她,教會我們?nèi)绾巫鋈耍绾吻笾?yīng)當(dāng)拋棄抹煞個性的模式化,弘揚個性,努力走出一條創(chuàng)新之路。
當(dāng)再次打開《情感讀本》之門,前面就是一片風(fēng)景美麗、令人陶醉的園林,一顆滿懷激情的心,漫步其中,我們定會如癡如醉,思緒也就活躍了,心也會飛起來,情感也會得以釋放。
《情感讀本》的魅力在于的許多文章讓去深思,讓人感動,讓人突然間頓悟某種觀念,讓人讀后久久消不散淡淡的溫情和回味。
這樣的雜志讓我充實。那些在我生活里喧囂一時的東西只滿足我一時間的閱讀欲望,打發(fā)某段寂寞的時間。過后除了疲憊,沒有留下任何東西。有時,甚至在看過之后,只是一種更深的空虛?!肚楦凶x本》總是能帶給我安定,平和和豐富。感激它曾給我?guī)淼膯l(fā),感謝它曾為我解開的人生路上的某些困惑!
是你給予我一雙翅膀,讓我在浩瀚的書海中盡情翱翔;是你凈化了我的心靈,讓我心中充滿了愛;是你囑咐,你慰你,你的鼓勵,讓我從人生的低谷走了出來。
你一次次觸動我那情感的末梢神經(jīng),一次次被你的話語模糊了我的眼睛。是你陪我走過了春、夏、秋、冬,品嘗了酸甜苦辣。是你把落入黑暗中的我引導(dǎo)了出來,讓我看到了無限的光明和美好。
這個暑假我讀了《宇宙空間里的十萬個為什么》這本書,我從中學(xué)到了很多科學(xué)知識。比如太陽系中最大的天體是彗星,俗稱掃泏星,它由慧頭和慧尾組成,其中慧頭又由慧核和慧發(fā)組成。彗核的直徑約有10千米,他周圍龐大的氣團為慧發(fā),慧發(fā)的直徑有幾萬到幾十萬千米?;畚矂t更長,可達數(shù)億千米。
我還知道太陽為什么能發(fā)光發(fā)熱?這是因為太陽是一顆恒星,是太陽系中最大的天體,這個大氣體球時時刻刻都在釋放者大量的光和熱。地球正是因為有了太陽的照耀,才有了溫暖和光明,才有了生命。太陽表面的溫度大約有6000攝氏度,中心溫度也為1500萬攝氏度。這是由于太陽內(nèi)部進行著劇烈的原子反應(yīng)。太陽由70多種元素組成,主要成分是氫。太陽內(nèi)部溫度高、壓力大,這就是那里的情原子核相互作用,從而釋放出大量的光和熱。
嗨,同學(xué)們好!也許你已經(jīng)聽說了,2016年9月15日我從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功飛向太空。我是一個真正意義上的空間實驗室,而且我這次到太空將要開展10余項空間科學(xué)與應(yīng)用項目,應(yīng)用項目是我國載人航天歷次任務(wù)中最多的一次哦。其中,涉及微重力流體物理、空間材料科學(xué)、空間生命科學(xué)、空間天文探測、空間環(huán)境監(jiān)測、對地觀測及地球科學(xué)研究以及新技術(shù)試驗等多個領(lǐng)域。今天我想為大家介紹的就是其中一項―液橋熱毛細對流實驗項目。一聽這個名字好像很復(fù)雜,別急,讓我?guī)懵磦€究竟!
說到橋,大家首先想到的應(yīng)該是交通道路的橋梁結(jié)構(gòu),比如獨木橋、石拱橋、鋼筋混凝土橋、斜拉橋等等,這些橋都是由質(zhì)地堅硬的固體結(jié)構(gòu)材料搭建而成的。
那么,你是否見過一種橋是由水或者液體做成的呢?答案是肯定的!當(dāng)你在洗手的時候,指間的小液柱就是液橋。
什么是液橋?
液橋其實并不是我們常見的交通運輸?shù)臉蛄?,而是在固體間的小液柱。之所以被稱為液橋,是因為“橋”字有連接兩地的含義,液橋就是連接著兩個固體表面之間的一段液體。所以,你若想站在液橋上看風(fēng)景,那是不可以的哦!
液橋如何形成?
氣液界面之間存在著表面張力,使得液體表面好比有一層很薄的彈性薄膜一樣。正是這樣一層“虛擬”的薄膜,使得液橋的表面形貌得以維持,而不會垮塌。由于表面張力很弱,所以在正常重力環(huán)境下形成的液橋尺寸很?。ㄍǔV挥袔缀撩祝?,超過這個尺寸,液橋?qū)o法平衡其重力而垮塌。
你能把液橋拉多長?
液橋的尺寸雖小,可是卻不能小看它的作用哦!我們一定有這樣的體會:在沙灘上,如果用手捏一把干燥的細沙,松手還是散沙;但是如果在沙子中摻一點水,就可以捏出各種形狀的沙團。
這是因為干燥的散沙加入水后,水在細微的沙子顆粒之間形成了液橋,使得散沙能聚集起來。我們用寫字的毛筆,蘸了墨水后能形成一個筆鋒,也是因為在筆毫間形成了液橋。仔細觀察,生活中液橋的例子還有很多。
神秘的空間實驗裝置
也許你覺得這些生活中的小例子不足為奇,但其實,液橋是“太空微重力流體力學(xué)研究”的一個重要課題。
你知道嗎?在“天宮二號”上就搭載著這樣一個神秘的科學(xué)實驗裝置―液橋熱毛細對流實驗箱,專門用來開展液橋熱毛細對流實驗。
這套液橋熱毛細對流實驗箱重13千克,大小比普通臺式電腦還要小。紅色電接口完成裝置的供電和通信??茖W(xué)家在地面安排實驗動作并上傳指令,實驗箱收到指令后,內(nèi)部機構(gòu)將相互配合完成一系列的實驗操作。
太空中的液橋和地面上的液橋有何不同?
特點1:可以建立大尺寸液橋
在微重力環(huán)境下,重力幾近消失,物體處于漂浮的狀態(tài)。地面上只能形成的小液滴,到了空間站便可以形成大的液球。這是因為重力消失后,表面張力大顯神威。
于是,利用太空的微重力環(huán)境,可以建立起很大尺寸的液橋,而這在地面上將是不可能的事情。
目前,國際空間站上已經(jīng)做出了直徑50毫米的液橋。想讓液橋保持穩(wěn)定是有前提的,理論上講,需要保證液橋的高度和直徑的比例小于一定值。否則,液橋過于細長,即使是在太空還是會“斷橋”。
特點2:可以產(chǎn)生熱毛細流動
當(dāng)液橋兩端的溫度不一樣的時候,一端熱一端冷,在液體表面張力的作用下,會產(chǎn)生熱毛細流動。熱毛細流動是空間微重力環(huán)境下的主要自然對流形式。
表面張力會隨著溫度變化,溫度高的地方表面張力低,溫度低的地方表面張力高,表面張力不均勻成為驅(qū)動微重力流動的因素。由于表面張力又稱毛細力,所以這種表面張力溫度效應(yīng)驅(qū)動流動,又稱為熱毛細流動。
微重力環(huán)境下的對流和地面自然對流有很大的不同:
在地面上,浮力對流是自然對流的主要形式,流體受熱膨脹后,就會往上??;而流體冷卻縮小后,就會下沉,自然對流就形成了。
要知道,從開水壺里的流動到大氣環(huán)流都是浮力對流機制。產(chǎn)生浮力對流的根本原因是重力作用,所以在空間微重力環(huán)境下,浮力對流消失,熱毛細流動開始主導(dǎo)自然對流。
令科學(xué)家頭疼的熱毛細流動
由于地面浮力效應(yīng)的掩蓋,熱毛細效應(yīng)曾經(jīng)一度被忽視。科學(xué)家們曾經(jīng)以為,只要沒有重力,對流就會消失。那么,太空將是理想的無對流環(huán)境,如果在這種環(huán)境中制造高純度晶體,將會得到高純度的單晶。
但是,現(xiàn)實永遠是殘酷的。很多科學(xué)家專門在國際空間站和探空火箭上(微重力環(huán)境)開展了晶體生長實驗。結(jié)果呢?與地面類似,晶體還是有條紋缺陷。
最后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在微重力環(huán)境下自然對流并沒有消失。雖然浮力對流消失了,但是在地面上名不見經(jīng)傳的熱毛細對流卻起作用了,變成了攔路虎,這大約就是俗話常說的“按了葫蘆起了瓢”吧。
更不可思議的是,當(dāng)溫差超過臨界條件時,這種熱毛細流動還會進入一種振蕩流的狀態(tài),可以表現(xiàn)為溫度的振蕩。想想晶體在生長的過程中,忽冷忽熱的,不出現(xiàn)條紋才怪!通過太空和地面的對比實驗,人們才知道,即使在地面熱毛細流動也會導(dǎo)致這種條帶缺陷微觀結(jié)構(gòu)。所以說,熱毛細流動震蕩就是晶體生長中一個專搞破壞的“熊孩子”。
第一次太空液橋?qū)嶒?/p>
我國科學(xué)家一直以來期待著能在空間微重力環(huán)境進行實驗,揭開熱毛細對流的神秘面紗。經(jīng)過多年努力,“液橋熱毛細對流”研究項目終于拿到了一張“天宮二號”的“船票”,這也是我國第一次在微重力條件下開展液橋熱毛細對流實驗。
這種去頭的蟾蜍,在科學(xué)實驗中有一個專門的名字“脊蟾蜍”。由于蟾蜍的軀體,在不受大腦控制的情況下,仍然可以保持生物活性,因此,即便沒有了頭,它們一樣可以“活”上幾個小時以上。沒有了腦神經(jīng)的支配,脊蟾蜍如果不受到外界的刺激,就不會做出動作。這樣,無需麻醉的脊蟾蜍,成為了理想的實驗動物“模特兒”。
在南京的實驗小組要將面前這只脊蟾蜍的神經(jīng)信號傳遞到1000公里之外的北京,讓趴在中國康復(fù)研究中心實驗臺上的另一只脊蟾蜍乖乖地接受信號,按照來自第一只蟾蜍的“指令”做出相應(yīng)的動作。
這個實驗是“植入式中樞神經(jīng)功能再生SOC與生物實驗”“微電子芯片嵌入式神經(jīng)信道橋接與信號再生研究”兩個科研項目中的重要內(nèi)容。所謂的“SOC”,是一個高度集成的系統(tǒng),它可以是一張微小的電子芯片,里面包含著CPU、存儲器等眾多的復(fù)雜“器官”。
用一張兩毫米見方的芯片在病人體內(nèi)神經(jīng)傳導(dǎo)出現(xiàn)問題的地方搭起一座橋梁,使得傳遞到中斷神經(jīng)兩端的信號可以跨過斷點,重新傳遞給應(yīng)該通向的另一端神經(jīng)。這座芯片搭建的橋梁被專家稱為“微電子神經(jīng)橋”。此前的實驗中,曾把“橋”搭建在同一只蟾蜍左右腿的坐骨神經(jīng)之間、同一張實驗臺上的兩只蟾蜍之間。這一次,把“橋”架設(shè)了1000公里的距離。
實驗開始了。研究人員用一只自制的鉤狀電極接上了第一只蟾蜍左腿的坐骨神經(jīng)。然后,在它的左腳腳趾上滴了一滴濃度為5%的醋酸。由于條件反射,這只蟾蜍的左腿本能地縮了一下。這時,電極捕捉到了坐骨神經(jīng)發(fā)出的“縮腿”這一信號。通過示波器,可以顯示出表現(xiàn)這一信號的一簇簇脈沖波形。同時,這一信號經(jīng)過“微電子神經(jīng)橋”電路的放大和處理,被變換成了數(shù)字信號。
載著“縮腿”指令的數(shù)字信號,通過3G無線網(wǎng)絡(luò),一直傳到了位于北京的中國康復(fù)研究中心的實驗室。這里的實驗臺上,蟾蜍的坐骨神經(jīng)同樣連接著電極。電極將信號進行“翻譯”處理,恢復(fù)成了初始的神經(jīng)信號后,“命令”蟾蜍做出了同樣的“縮腿”動作。
北京的脊蟾蜍做出了“縮腿”動作。遠隔千里的兩只蟾蜍之間,居然實現(xiàn)了神經(jīng)信號的交流。這種不可思議的互感互動,引來了科學(xué)家們的關(guān)注,也引發(fā)了人們極大的興趣。
“在電影《阿凡達》中,美軍上校是站在機器人里面來操縱機器人做出各種動作。有媒體把這個實驗稱作現(xiàn)實版的‘阿凡達’。但是,我們的實驗遠比電影里的復(fù)雜,將來有可能做到人無論在哪里,只要無線連通,就可以讓機器人復(fù)制動作?!睂嶒炟撠?zé)人王志功笑著說。因為根據(jù)實驗設(shè)想的方案,如果用“微電子神經(jīng)橋”和無線傳輸系統(tǒng),將一個機器人的信息系統(tǒng)與一個人的神經(jīng)系統(tǒng)連接起來,那么,如果這個人發(fā)出與動作相關(guān)的神經(jīng)信號,機器人即便在千里之外,也可以完成類似的高難度動作。
外周神經(jīng)與中樞神經(jīng)(大腦、脊髓)一起,組成了完整的神經(jīng)系統(tǒng)。之前,研究人員已經(jīng)找到了讓受損的外周神經(jīng)康復(fù)的醫(yī)學(xué)方法。例如,把一只狗的坐骨神經(jīng)剪斷后,通過手術(shù)可以讓它再跳起來。不過,中樞神經(jīng)損傷后的再生與功能重建,還屬于世界生命科學(xué)領(lǐng)域中尚未攻克的難題。
目前,美國有近百萬的脊髓神經(jīng)損傷病人。在我國7000多萬的殘疾人中,脊髓神經(jīng)損傷病人估計超過了500萬。脊髓神經(jīng)損傷已經(jīng)成為人類所遭受的最嚴重的外傷之一。國際上的研究已經(jīng)證明,如果脊神經(jīng)出現(xiàn)了損傷,用外周神經(jīng)元去進行橋接,是行不通的。因為外周神經(jīng)元的軸突無法長入脊髓與其中的中樞神經(jīng)元形成接觸。有一些科學(xué)家試圖通過干細胞技術(shù),誘導(dǎo)干細胞分裂成中樞神經(jīng)細胞,以便進行修復(fù)。不過,這項技術(shù)雖然取得了一些進展,但要走出實驗室,到真正的臨床應(yīng)用,還有很長的路。