克隆技术的奥秘

    “克隆”的英文原意是“无性繁殖”。通俗地说，就是“复制”、“拷贝”生物，而不是靠父母繁育后代。从理论上讲，任何一个细胞都含有该细胞所在生物体的全部基因，人们可以通过细胞克隆出这个生物体来。但是，人们究竟是怎样通过克隆技术克隆生物体的呢？

    克隆羊

    英国科学家做了数百例克隆羊的试验，只成功了7例。其中有一例是用成年雌性绵羊最活跃的体细胞——乳腺细胞克隆出来的，人们给这只绵羊取名为“多莉”。而其他6例则是用胚胎细胞克隆出来的。用成年动物的胚胎细胞而不是体细胞克隆出的动物，其基因与该成年动物的基因不一样，属于异体复制。换句话说，“拷贝”的是提供受精卵胚胎的动物的下一代，相当于它生了个“多胞胎”。而体细胞克隆是属自身复制，“拷贝”的是提供体细胞的动物自身。所以说，“多莉”是真正意义上的第一个“复制”“拷贝”出来的哺乳动物。

    激烈的争论

    如果有人告诉你，通过克隆技术能够复制一个与你一模一样的人，你会相信吗？这种设想随着多莉的诞生，也许很快就会变成现实。但是，对于克隆人的问题，目前科学界的争议异常激烈。持赞成态度的人认为，克隆人体不仅为那些不孕夫妇带来了福音，对人体器官移植也益处甚大。如果每个人在刚诞生的时候就拥有一个妥善保存的复制品，那么以后身体任何一个零件坏了都可以随时更换。但持反对意见的人则认为，采用无性繁殖的方法复制人会使人类失去遗传基因的多样性，这对人类这一物种的生存将产生严重的影响。人应该热爱自己独特的生命形式，同样也应该接受个体自然的死亡。在这场旷日持久的激烈争论中，反对者的呼声占了上风。联合国教科文组织大会于1997年11月通过了指导基因研究的道德准则条例——《世界人类基因组与人权宣言》，要求各国应对克隆人以及其他损害人类权利和尊严的科研行为加以严厉禁止。

    试管婴儿的奥秘

    很多不能生育的妇女都想拥有自己孩子，怎么办呢？在这种情况下，医生和生物科学工作者经过协作，通过特殊的手术满足了她们的愿望。1978年，第一个试管婴儿出生的消息轰动了整个世界。它和人类登上月球、人工移植肾脏一样，引起了很大的震动。那么，试管婴儿是如何诞生的呢？

    试管婴儿的诞生

    试管婴儿的诞生所利用的是受精卵移植技术。首先，医生们给妈妈注射一定量的能促使卵子生长发育的激素。然后，通过外科手术把体内成熟的卵子取出，并把它放在一个具有一定温度和培养液的玻璃器皿内。接着，往里加入爸爸的精子，使卵子在体外受精。此后，不断地更换培养液以使受精卵能够自然地分裂发育，并成为一个具有许多细胞的胚泡。在第6天的时候，这个胚泡又被放回妈妈的子宫里，使其得到母体的营养。之后，经过几个月正常的妊娠，健康的婴儿便诞生了。这就是人们所说的“试管婴儿”。

    受精卵移植技术的应用

    目前，这类受精卵移植技术主要应用于畜牧业上。人们将牛、羊等牲畜的受精卵放在兔子的输卵管里，通过兔子把受精卵携带并移植到外地的母牛、母羊的子宫里。这样能使受精卵继续发育，长成健壮的小牛和小羊。利用这种方式出生的后代，既保存了父母原来优良的遗传性状，又能从“保姆”那里获得适应当地生存的能力和免疫力。随着科学技术的进一步发展，科学工作者又进行了受精卵的低温保存研究。经过体外授精的卵子在低温条件下能够停止正常活动，但质量又不受到影响。如果从低温条件下取出，受精卵仍然能够复活，并继续发育。这样，就能更加方便地进行受精卵的移植手术了，并能使优良纯种的后代在异乡成长起来。

    基因工程的奥秘

    生物的遗传物质是细胞内的染色体，而染色体是由DNA 双螺旋链状大分子和蛋白质组成的。DNA 是生命的基本物质，记录着遗传密码，而基因则是DNA 的片段。每一个基因决定着生物的每一个相应的性状，如眼睛的大小、个子的高矮等，这就是人们常说的遗传基因。

    DNA 分子结构

    1944年，美国科学家奥斯瓦尔德·西奥多·埃弗提出，在细胞核内发现的DNA（脱氧核糖核酸）可能携带着遗传信息。英国物理学家克里克和美国分子生物学家沃森组织了一个研究小组。他们受电报号码的启示，猜测DNA 的4种碱基像电报号码的两种基本符号（点和画）一样，是构成DNA 的基础。4种碱基可形成非常复杂的密码。

    利用富兰克林的X 射线衍射图中的一种，克里克和沃森构建了一个DNA 分子的双螺旋模型。DNA 的分子模型建立后，生物学家们开始试图去发现DNA 所包含的密码是如何产生新的、特定的生命的。他们发现人类基因的平均长度约为72000个碱基，碱基的排列次序构成了遗传密码。

    基因工程

    科学家们设想，如果将一种生物的DNA 中的某种基因切割下来，再连接到另一种生物的DNA 链上，将DNA 重新组合一下，能否培养出前所未有的新生物类型呢？经过多年的努力探索，科学家们终于找到了重组DNA 的方法。他们将生物细胞内的遗传基因分离、提取出来，并进行人工“剪裁”、“拼接”，然后再把重新“组装”好的基因移植到另一种生物的细胞内，使后者获得了一些原本不属于自己的特性，并遗传给后代。这一工程被称之为“生物工程”、“基因工程”或“遗传工程”。基因工程的崛起是生物科学的一场革命，为生物遗传学、医学等领域带来了一系列神奇的变化。

    纳米机器的奥秘

    你能否想象一台机器，小如一粒尘埃，里面却装有上千个部件。如今，科学家已经研制成功了只有几个原子大小、可灵活运动的机器。这些微小的装置有着巨大的能力，这就是纳米机器。

    什么是纳米

    纳米是一种和厘米、分米一样的尺度单位，是一米的十亿分之一。纳米与米的对比，就像一个网球与一个地球，或者说是一只蚂蚁与一条5000千米长的公路。纳米概念是科学家创造的术语，可纳米物质却不是人类的新发明，纳米材料在自然界早就存在。中国古代的人们已经知道用收集到的蜡烛燃烧的烟尘来制造精墨。其实这种烟尘就是纳米尺寸的碳墨。中国古代制造的铜镜表面有一层薄薄的防锈层，就是纳米氧化锡构成的薄膜。当材料被细化到纳米量级时，声、光、磁、热、力学等可能产生特殊的变化，使纳米微粒具有该材料在宏观尺寸时所不具备的许多奇异的物理、化学特性。纳米科技的应用也就是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。

    纳米技术的广阔前景

    纳米技术的应用前景十分广泛。在医学领域内，纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。在电子领域，有从阅读硬盘上读取信息的纳米级磁读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米级存储器芯片等高科技产物。环境科学领域将出现功能独特的纳米膜，这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并对这些制剂进行过滤，从而消除污染。利用先进的纳米技术，还可制成含有纳米计算机的、可进行人机对话并具有自我复制功能的纳米装置，它能在几秒钟内完成数十亿个操作动作。还可利用具有强红外吸收能力的纳米复合体系来制造红外隐身材料，这些都是很具有应用前景的技术开发领域。

    计算机的奥秘

    计算机是一种高端电子设备，比人脑的运算速度快几百万倍。它按照一系列指令进行信息处理，并用人们能理解的形式给出结果。你知道计算机是怎样工作的吗？

    计算机怎样工作

    人们先利用计算机系统的输入装置，如键盘、鼠标或操纵杆将信息键入。所有的计算机都使用二进制语言，二进制数字全都由0和1两个数组成。当人们在键盘上敲入字母，移动鼠标或操纵杆，微小的电流就送入计算机。这些电流以二进制数字的形式被计算机储存下来。然后，计算机主机CPU 开始处理信息。处理完毕的信息又被传送到输出装置，如屏幕或打印机，以展示结果。最后，记忆系统储存程序和数据。一台个人计算机可做许多工作，从文字处理到三维设计和动画制作都能胜任。个人计算机还可用来录制和编排音乐，并在计算机上播放。桌面出版系统使书籍和杂志都能在计算机上设计。

    互联网的发展

    自从20世纪70年代末个人计算机开始普及以来，应用计算机写作、处理数据资料、玩电子游戏等都已为人们所熟悉。但这些应用只开发了计算机的一些简单功能。用现代通信技术把单个计算机联成网络，协同工作，那么它们的功能将会有很大的提高。互联网就是诞生于美国、如今已遍布世界绝大部分地区的一个计算机网络。它的发展极为迅速，目前全球已有几千万个系统，数亿台计算机联到了这个网上。互联网现已成为许多行业和个人不可缺少的工具。人们通过电子信箱、语音文件传送，远程登录、信息服务和网络新闻等互联网提供的服务，发送和接收电子邮件，查阅远在异国的大型图书馆里的资料，点播自己喜欢的电视节目……数字化地球的奥秘20世纪未，在美国加利福尼亚科学中心的一次演讲会上，一篇题为《数字地球》的文章引出了“数字化地球”的概念。自此，“数字化地球”一词便成为各大媒体宣传和报道的亮点，在全世界范围内风靡起来。那么，究竟什么是数字化地球呢？

    虚拟地球

    我们曾在电视中看到过这样的情形：当人们将一个头盔戴在头上之后，眼前便出现了一幅“地球”从太空中升起的景象。如果再将一副很特别的手套戴在手上，那么，随着眼前景物的放大，“地球”将会不断地向你靠近，随后你看到的是一片浮现于海洋中的大陆，然后是陆地上的城市和乡村，最后看到一条条街道、一幢幢房屋和一棵棵树木，以及各种天然和人造的景观……最精彩的是人们可以在此进行虚拟旅行，可以不受限制地穿越空间和时间。这种情形其实就是数字化的地球，更确实地说，是指信息化的地球。

    全球信息化

    “数字化地球”是人们设计构筑的一个全球信息化模型，它包含了地球上每一点的所有信息，并与地理坐标一一对应。这些信息有地形、地貌、地质构造、土地、山川、气候等自然方面的信息，也有历史沿革、风土人情、文化教育、人口、交通、经济、科技、工农业生产等人文信息……通过“数字化地球”信息系统，人们可以很方便地掌握和了解世界上任何一点的信息，从而实现“信息就在指尖上”的梦想。

    电池的奥秘

    据说，在古代，人类就可能已经不断地在尝试研制“电池”这种东西了，但直到200多年前，第一个电池才被研制成功。在今天，电池已与我们的生活密不可分。但你知道电池是如何被发明的？现代电池又有哪些种类呢？

    电池的发明

    第一个电池是由意大利科学家亚历山大·伏特在1800年发明的。伏特发现某些金属和一种液体在一起可产生电流。他用浸过盐水的纸夹在一块银片和一块锌片之间，做成“三明治”。当他用一条电线连接这两片金属时，他发现有电流流过电线。因为这样产生的电流很微弱，所以他做了一叠同样的“三明治”。当他用一条电线把这一叠“三明治”的顶端和底部连在一起时，他看到许多电火花。伏特所制作的这种简易电池被称为“伏特堆”。

    电池的种类

    通过正负极之间的反应将化学能转化为电能的装置就是电池。电池可以分为一次性电池、二次性电池和其他种类的电池。一次性电池是指无法进行充电，仅能放电的电池，如锌锰、碱性干电池，锂电池等。它们的容量一般大于同等规格的充电电池。二次性电池是指可反复充电、循环使用的电池，如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子、锂聚合物电池等。其他种类的电池包括燃料电池、物理电池、太阳能电池等。在未来，二次性电池的应用将会更加广泛，并逐渐取代容易污染环境的一次性电池。同时，电池的研制也正在向轻薄、环保、高能量等方向发展。

    水力发电的奥秘

    我国的水源非常丰富，是世界上最早使用水力的国家之一。如何充分利用水利资源呢？人们想到了利用水的能量来发电。水是如何发电的？发电厂又是如何工作的呢？

    海浪发电

    利用海浪来发电是一种安全可靠、不消耗燃料、不污染环境的发电方式。利用波浪的能量来发电，在浪高2米、周期6秒的情况下，只要每秒10米的风速，1千米长的海岸线，就可以发电6000千瓦。倘使风速达到每秒15米，发电量就能提高到6万千瓦。你看，海浪能为灯塔、航标和民用照明提供多少廉价的电力啊！

    水力发电与发电厂

    利用水力发电，除了必须维持一定的落差之外，还要具有相当的流量。因此，在每个水电站的上游，总是筑起拦河坝，修起蓄水库，来积蓄水量，提高落差。水库里大量的积水经过输水管的引导，会以很大的速度冲到水轮机的叶片上，推动水轮机和发电机运转。这和我们自己用纸做的风车，插到空气流通的窗口后会迅速旋转的道理完全一样。发电厂并不是一个制造电的工厂，也不是一个储存电的仓库，它只起着“搬运”电的作用。当我们把工厂、学校和住宅用电线跟发电站联系起来的时候，这些部门就和威力强大的运电机器——发电机连接了起来。开动发电机，它就能源源不断地向用户送电，同时又随时把电运回发电厂，正像人把茶桶里流出来的茶水，陆续倒回茶桶一样。由于发电机在水力作用下不停地运转，电在用户与电厂之间就能不停地循环流动。

    激光的奥秘

    美国加利福尼亚州的一个游乐场里有一间“鬼屋”。来到这里，人们就仿佛走进了哈利·波特所在的魔法学校，能见到许多神奇的怪物。更令人错愕不已的是，你可以径直穿过它们的身体，但却根本摸不到它们！这间怪影幢幢的鬼屋是如何被打造出来的呢？

    激光全息摄影

    真正的鬼屋是没有的，那些“鬼影”只不过是一幅幅浮现在空中的精美绝伦的全息摄影照片而已。它们采用的是激光全息摄影技术，这是利用激光光波的干涉将物体影像与再现影像记录下来的一种摄影技术，与一般的照相技术完全不同。我们可以围着它所拍摄的全息图像观看各个侧面，立体感很强。更为奇妙的是，所拍摄到的所有信息遍布在全息照片的每一点上，所以，即使全息照片碎成小块，但当每一小块再现时仍能给出整个物体的形象。

    什么是激光

    什么是激光？它和普通光到底有什么不同呢？我们知道，普通光是由物质自发产生的，而激光是镭受到刺激而产生的一种光。激光与普通光就其本质来说都是电磁波，其传播速度都是每秒30万千米。但是，激光还有着自己独特的物理性质：一是亮度极高，它比太阳表面的亮度还高100亿倍；二是方向性极好，方向性是指光的集中程度，激光即使照射到远离地球38万千米的月球上，其光斑的直径也只有2～3千米。正是这些特点使得激光在很多领域得到了广泛应用。在工业上，激光可以打出只有头发丝1/10大小的微孔，并进行高速、精密加工；在医学上，使用激光手术刀进行手术，病人既不流血也无痛感；在军事上，激光雷达可以精确地测量和跟踪目标。

    核能的奥秘

    20世纪初，科学家们发现铀原子核吸收慢中子时会发生裂变，同时以辐射的形式释放出巨大的能量。如果许多铀原子一起急剧裂变，就能爆发出无比的威力。由于历史的原因，核能首先运用在军事上，被制成了核武器——原子弹。但是如今，它已作为一种安全、清洁、经济的新能源而为人类服务了。

    核电站

    威力无比的核能为人类造福一般是通过核能发电的形式，即建立核电站。核电站就是用反应堆将核燃料裂变产生的能量转变为电能的发电厂。核电站由核岛（主要包括反应堆，蒸汽发生器）、常规岛（主要包括汽轮机、发电机）和配套设施组成。核电站与一般电厂的区别主要在于核岛部分。核电之所以能成为重要的能源支柱之一，是由它的安全性、运行稳定、寿期长和对环境的影响小等优点所决定的。利用核能发电比利用常规能源发电更为经济，也更为高效。

    核能发电的原理

    原子的中心是原子核，它是由中子和质子构成的。原子核发生分裂，并释放出巨大能量的过程，称为裂变。裂变反应中有大量高速中子流和巨大的能量释放出来。

    核电站的反应堆通常采用核裂变反应。反应堆中的核裂变反应一直受到一个减速剂系统的控制，它对释放的能量可进行控制和引出，使之转化成有用的核能。人类利用核能来生产大量的电以满足社会需要。核电站非常安全可靠，对环境的污染也是微乎其微，而火力发电站的废渣、废气则会严重污染环境。核能发电的费用也大大低于火力发电的费用，一座100万千瓦的核电站，一年仅消耗1500千克铀235。核燃料一次装入就可连续发电几百天。地球上的核燃料储量相当丰富，据估计它们可以供人类使用2万年，所以核能将会成为未来人类的主要能源之一。

    磁铁的奥秘

    磁铁能够吸住铁、镍、钴等金属，俗称吸铁石。磁铁若制成棒状或针状并悬挂起来，会很自然地指向地球的南极和北极。如果把铁屑撒在磁铁上，铁屑就会显现出磁铁磁力的分布情况。磁铁究竟有什么样的作用？液体磁铁又是什么呢？

    磁铁的用途

    磁铁的用途很广泛。利用电磁铁可以制成运送钢铁的起重机。这是因为电磁铁通电后磁性极为强大，所以能吸住笨重的钢铁，放下钢铁时只需切断电源即可。和大型磁铁相比，指南针显得既小又轻，磁性也弱了许多，但指南针的作用不在于吸铁，而在于通过地球磁力指示方位。任何磁铁都有N 极和S 极。N 极与N 极，S 极与S 极相遇时，会互相排斥；N 极与S 极相遇时，则互相吸引。地球磁场的N 极位于地球的南极点附近，所以磁针无论在地球表面的任何地方，其S 极必指向南方。

    液体磁铁

    磁铁在日常生活中十分常见。不过我们所见的一般都是固体磁铁，现在却有一种全新的、奇妙的液体磁铁。它是在一种普通液体中拌入仅有0.1微米左右的铁磁微粒，并使其均匀地悬浮于液体之中而形成的。这种液体磁铁有一种很好的性能，它在连续工作几千小时或重负载的情况下，也不会分崩离析。如果在轴和机体之间滴上几滴液体磁铁，它可以最大限度地排除轴与机体之间的直接接触，减少摩擦，降低损耗，使机械能够长期、可靠地工作。如果将液体磁铁润滑油用于机械装置当中，那么，可最大限度地减小机械的日常摩擦。要达到这个目的，就必须将轴承的部分滚珠进行磁化，经过磁化的滚珠所形成的磁场不仅能吸引住铁磁波，而且也能使它在摩擦面上工作，这样既可减少摩擦，又可提高轴承的使用寿命机械在运作的过程当中也不会产生噪音。

    磁悬浮列车的奥秘

    由于传统铁路机车受到车轮和轨道之间摩擦阻力的局限，速度上会有一定限制。随着超导材料的诞生，人们利用磁体具有同性相斥的特点，在车厢和轨道上装上强大的磁体，让它们处于互相排斥的状态，从而将火车抬离轨道呈悬浮状以提高车速。这就是新型列车——磁悬浮列车。

    磁悬浮列车的优点

    磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度很快，能超过500千米/小时，而且运行平稳、舒适，易于实现自动控制；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护；可节省建设经费；运营、维护和耗能费用低。悬浮列车是21世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视磁它的研制开发。目前，我国和日、德、英、美等国都在积极研制这种车。日本的超导磁悬浮列车已经通过载人试验，投入实用，运行时速可达500千米以上。

    磁悬浮列车的行驶

    磁悬浮列车的悬浮是利用强磁铁互相排斥的力量。列车和铁轨上都装有强力电磁铁，这些磁铁只有在电流流过时才会产生作用，所以可以通过电流控制随时启动或关闭。列车轨道上的磁铁北极朝上，而列车底部的磁铁北极朝下。当电磁铁被启动后，两个北极互相排斥。这股排斥的力量把列车往上推离轨道，所以列车能在轨道上悬浮飞驶。由于所受到的摩擦阻力大大减少，所以磁悬浮列车的行进速度比一般列车要快得多。

    汽车的奥秘

    汽车是我们日常生活中最常见到的交通工具之一。大多数汽车是由汽油发动机驱动的，也有的汽车使用柴油发动机，可是你见过以氮气作为动力的汽车吗？我们知道，一般的汽车是在公路上行驶，但越野车为什么能在山地田野里飞驰呢？

    液态氮汽车

    20世纪末，美国科学家制造出一辆以液态氮为动力的新型汽车。它的基本工作原理是让液态氮汽化，借气体膨胀的压力驱动引擎。正因为如此，有人把液态氮汽车称为“没有蒸汽机的蒸汽机车”。这种汽车的引擎依靠液态氮来发动，而液态氮则是由一个热交换器来提供的。当相对湿度较大的空气从外面进入热交换器后，就会引发液态氮变成气态氮，膨胀的气体带动风轮使汽车发动机转动起来。液态氮汽车最大的一个优点是有利于环境保护。因为液态氮作为汽车能源，所产生的唯一废气是氮，而在我们周围的大气中本来就存在有80％的氮，它不会对人体产生伤害。

    越野车

    越野车就是我们平时所说的吉普车。“吉普”来源于英语“Jeep”一词。一般的汽车主要是在公路上行驶，而越野车却是专门为在山地田野行驶而设计的汽车。越野车的原形是美国陆军的一种军用运输车。越野车为什么能轻松越野呢？首先，它有坚固的框架。其次，越野车都是四轮驱动，而且轮距大，四个轮子一起用力，最大可以爬60°的高坡。再加上越野车的底盘比较高，车体离地相对远一些，也便于它在越野时轻松自如。车体较高还有利于涉水，在过小溪时排气管不容易进水。可见，越野车的性能是与它的特殊设计分不开的，也正是因为有了这些特点，才使它成为了真正的能够跨山川如履平地的车。

    船舶的奥秘

    船舶是人类历史上伟大的发明之一。人类的祖先在实践中逐步认识了水的浮力性，并开始制造渡水过河的浮具。最初的简易浮具经过筏、独木舟、木板船、木帆船和机器推进船等多个阶段的发展，逐步演变成现代船舶。可是，你知道用钢铁打造的巨大轮船为什么能浮在水上？它们又是如何在海浪中保持稳定状态的呢？

    浮力定律

    我们可以做一个小实验来证明浮力定律：找一块薄铁皮，把它放在水上，它立刻就沉下去了；如果我们用这块铁皮做个铁盒子，再放到水上，虽然铁皮自身的重力没有变，它却能漂浮在水面上。而且即使往盒子里加点东西，盒子也只是下沉一点点，但仍能漂浮在水面上。这是因为盒子底面受到水的压力，这个压力就是竖直向上的浮力。当浮力大于铁皮的重力时，就托住铁盒让它浮在水面上。而浮力是随物体排开液体的重量的增加而增加、随物体底部面积增大而增大的。大轮的浮水上就是根据这个定律。船越大，即船的底部面积越大，船排开的水的重量也越大，它所受的浮力也就越大。这样，即使轮船装运很多的货物，也不会沉底了。

    船舶的稳定性

    现代航船之所以舒适平稳，是因为有一种稳定船身的装置——回转稳定器。这种稳定器由一对旋转翼片构成，船身两侧各有一片，翼片连接到发动机驱动的回转仪上。船身开始晃动时，翼片也开始旋转，回转仪随即同步转动以抗拒翼片的转动，并因此减轻船晃动的程度。大型远洋货轮在深海中靠将水从船的一边抛到另一边的方法来保持平稳，当船身向一侧倾斜时，水通过一根管子流向另一侧的水缸里，以此来保持整艘船的平稳。

    坦克无敌的奥秘

    坦克从发明到现在一直在陆军攻城掠地的战斗中应用广泛。无法想象在一场战斗中，如果缺少了集战斗力、速度和装甲于一体的坦克，结果会如何。因此，坦克获得“陆战之王”的美称是当之无愧的。

    坦克的性能和构造

    坦克的机动性好，火力强大，行进速度可以达到60千米/小时。坦克的涉水深度最深可达1.5米，而潜水深度则可达到5米。它还可以在战场上跨过3米宽的壕沟，翻过1.2米的垂直墙后继续前进。坦克—般由战斗、操纵、动力和行动四个部分组成。除了行动部分，其他的三个部分均安装在车内，分别被称为战斗室、驾驶室和动力室。在这三个狭小的空间中，总共安排了4位乘员，并且安装了大量的高科技设备，如通信设备、雷达、微光电视等。

    坦克炮的百步穿杨术

    坦克并不只是一辆普通的越野车，它还需要在行进中向目标瞄准开火。这如同古代战将跑马射箭一样，难度相当大。为了解决好这个问题，军事科学家发明了坦克炮双向稳定器。双向稳定器是由传感器及其相应的执行装置共同组成的。双向稳定器中安装的螺旋传感器在感受到炮管高低角度的变化后，就会把变化量转化为电子信号。这些电子信号经过放大后，再传给执行装置。执行装置就会使坦克炮的炮管迅速调整到目标的位置。所以，无论坦克怎么颠簸，坦克炮也会一直瞄准目标，把它们锁定在自己的准星上。

    枪械的奥秘

    枪械是现代部队单兵和小组携行使用的必备轻武器。它们是步兵的亲密伙伴，同时也是“地面作战的王牌”。有一些枪械还配备了特殊的消音装置，用于执行特殊任务或进行隐蔽射击。枪械家族里有哪些成员？无声手枪是如何做到消音的呢？

    枪械家族

    现代枪械按类型分为手枪、步枪、冲锋枪、机枪、滑膛枪和特种枪等。按自动化程度的不同，枪械又分为全自动枪械、半自动枪械和非自动枪械三种。按枪身有无枪托，枪械又可分为有托枪和无托枪。按使用子弹弹种的不同，枪械又可分为有壳弹枪和无壳弹枪。按其对目标杀伤方式的不同，枪械又可分为点杀伤武器和面杀伤武器。按照使用地点的不同，枪械又可分为水上使用枪械和水下使用枪械。现代自动枪械通常由枪管、机匣、瞄准装置、自动机各机构、发射机构、保险机构和枪架等部分组成。

    无声手枪为什么能消音

    无声手枪能消音的原因是因为它的枪管外面装有个附加的消声套筒。各种无声手枪的消声套筒结构并不相同，但消音作用是一样的。最常见的是在消声套筒前半部安装卷紧的消音丝网。当子弹射出后，枪口喷出的高压气体不直接在空气中膨胀，而是进入消音丝网，大部分能量被消音丝网吸收。所剩气体喷出套筒时，压力和速度都很低，发出的声音也就很微弱了。有的是将消声筒前端用橡皮密封，子弹从枪口射出，穿过橡皮，橡皮很快收缩，阻止气体外溢，从而起到了消音作用。

    航空母舰的奥秘

    航空母舰是在第二次世界大战中出现的海上霸主。它拥有大量的舰载飞机和护航舰船，攻击范围广阔，是一个在海洋上移动的“不沉的岛屿”。

    航母的特混编队

    为了让航空母舰发挥更强的战斗力，海军一般都把航母和其他舰船组编成航母特混编队，这样就可以组成多层攻防火力系统，提高航母的生存能力和战斗力。特混编队一般拥有三层火力系统。第一层攻防区由各个舰队携带的舰载航空导弹组成。第二层攻防区由反潜反舰导弹、防空导弹和直升飞机负责。第三层攻防区域是由近程导弹，鱼雷和反潜导弹组成的。这样，特混编队就可以应付来自150千米范围的任何攻击。

    航母抗沉性的秘密

    航空母舰在海战和登陆战中作用巨大，但造价也非常昂贵。为了有效地确保舰体的安全，现代航空母舰都被设计得像坦克一样披盔戴甲。通常，在航空母舰的舰舷壳板、飞行甲板、机库甲板上都铺设了厚度为4～20厘米的防护装甲。而在舰体两侧的水下区域，以3～5层的纵向隔壁构筑了航空母舰的防雷隔仓，形成纵向防御装甲带。舰体的底部还安装了2～3层底板，即使舰体遭受鱼雷或者导弹的攻击，这几层装甲也不会被穿透。而且，由于航空母舰的舰体庞大，因此会有大量的隔离仓，即使有部分船舱完全进水，舰体依旧可以保持巨大的浮力而不会沉没。

    潜艇的奥秘

    潜艇也叫潜水艇，具有良好的隐蔽性、较大的自持力、续航力和较强的突击威力。它们能远离基地独立作战，而且在水中活动时不易被发现，给人以神出鬼没之感。潜艇在漆黑的深海中是如何认路的？它们如何隐蔽自己而不被敌人发现呢？

    潜艇水下认路

    大海深不可测，尤其是在幽深的海底，漆黑一片，处处都有暗礁、裂沟等复杂地形，我们不免要担心在海底航行的潜艇的安全。事实证明，潜艇航行的时候很少会迷路。因为，潜艇有各种巧妙的方法来确定自己的位置。一般情况下，航行中的潜艇只要清楚自己的路线和速度，就可以根据完备的航海图，按照航海的时间推算出自己所在的位置。第二种方法是利用潜望镜、雷达、声呐、六分仪等观测设备，对海面上的岛屿和天空中的天体进行观测，根据这些参照物来确定自己的位置。第三种方法是导航法，由导航台发出无线电信号，潜艇接收到信号后就可以找到自己的位置了。

    潜艇隐身衣

    现代潜艇的外壳上都裹着一件隐身衣。它又黑又厚，像一件用来御寒的大棉袄，专家们称之为“消声瓦”。消声瓦，顾名思义，就是用来隔离潜水艇内部噪声往外辐射的设备。对于吨位比较大的潜艇，若是噪音很大，那么在很远的地方就会被敌人探明位置。但是包上厚厚的消声瓦后，就如同把音响的扬声器用大棉被裹住，再大的噪音也会变得很小了。事实上，消声瓦并不只有消声一种功能。由于消声瓦是由橡胶做成的，其内部是空腔，空腔和其中的填塞物可以改变敌方发射的声呐波的波形，使声能转化为热能散发掉，因此大大降低了潜水艇被敌人声呐探测到位置的可能性。

    “空中铁鸟”的奥秘

    1903年12月17日，美国莱特兄弟设计制造的“飞行者”号飞机试飞成功。这是世界上公认的第一架飞上天空的可操纵的载人动力飞机。此后，人类走进了辉煌的航空时代。你知道号称“空中铁鸟”的飞机是如何飞行的吗？又是谁来指挥飞机的交通秩序呢？

    飞机怎样飞行

    尽管飞机的尺寸、形状与引擎的布置几经变化，但现代飞机大部分都具有相同的基本元件：机翼、机尾与起落架。拥有这些基本元件的飞机在克服了各种力的制约后才得以飞行。飞机的发动机推动机身前进，但机翼可以使飞机在空中停留。机翼呈曲线型，上表面弯曲度较大，因此机翼上面的气流速度快，使得上部的气压较低，下部气压较高，机翼由此被升力吸住。机翼上的可移动表面可以为起飞产生更大的升力，在飞行中形成平滑的流线型使飞机高速前进。

    空中交警

    公路上川流不息的汽车都是由交通警察来指挥的，而飞机在空中的飞行也如同地上的汽车一样需要管制。实行飞行管制的“交通警察机关”就是空中交通管制中心。它每天都会借助计算机处理所有申请飞行的飞机计划，然后排列出每架飞机起飞的顺序和飞行的航线以及高度、飞行时间等所有的细枝末节，并且预先通知各个机场的空域管制中心实行指挥调度。地面上的雷达会时刻监视、掌握飞机的飞行情况。指挥中心还会定时向飞行员提出飞机标识和高度的询问。当飞机飞出一个管理区域时，就必须及时地被移交到下一个空域的航空管制中心。

    GPS 全球定位系统的奥秘

    位于美国硅谷的一家无线电公司根据全球定位系统（GPS）的原理开发出一种新产品。他们将GPS 接收器制作成适合儿童佩戴的塑料手表。只要孩子们戴上它，家长便可通过电话或上网随时获知孩子所在的具体位置，误差不会超过1米。那么，神奇的GPS 系统究竟是什么呢？

    什么是GPS

    全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位的新一代卫星导航与定位系统。这一系统在早期仅限于军方使用，由美国国防部计划发展，其目的针对军事用途，例如战机、船舰、车辆、人员、攻击目标的精确定位等。时至今日，GPS 已开放给民间作为定位系统使用。GPS 全球定位系统利用地球上空环绕在轨道上的24颗卫星，为地面上的使用者测定出精确的方位。通过GPS 接收模块，人们可以确定目标的经度、纬度，如果是移动物体，还可以看到它运动的方位角及运动速度等信息。另外，与以前的导航系统比较，GPS 系统不会受到阴天、下雨等天气状况的干扰。

    GPS 的应用领域

    GPS 系统卫星的分布使得在全球的任何地方，无论何时都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好的定位解析精度。根据“三角测量”原理，GPS 信号接收机可以输出地面任何地点的位置信息。这些位置信息可广泛地用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、精细农业、个人旅游及野外探险、紧急救生和车辆、飞机、轮船的导航与定位等许多领域，甚至有赶超计算机发展速度的趋势，GPS 将很快成为人类社会中最基本的生活必需品。

    机器人的奥秘

    机器人是代替人工作的机器，能够完成许多常人难以想象的工作。大多数机器人完全不像我们在电影中看到的模样，它们只是作为一台机器在工厂里从事固定而有规律性的工作。机器人是如何进行工作的？它们拥有人的那种感知能力吗？

    机器人的感知能力

    机器人需要有一定的感知能力才能进行工作。例如，捡拾物体的机器人必须装置接触探测器，告诉计算机力度是否适中。否则，机器人可能把物件握碎，或者使物件掉下来。在生产线上，通常会有几台机器人一起工作，输送带上也会有探测器确保机器人正在加工的物件都在正确的位置上。所有机器人和传感器都是由计算机联系起来的，以确保各方面都动作顺畅。如果出现问题，计算机就命令机器人停止工作，并通知工程师处理。还有一些机器人身上装有摄影机以便能看到东西。这样，机器人就可以分辨物体的形状，知道自己身在何方。

    工作领域的变化

    代替人类工作的机器人已经渗入生产生活的各个领域里。旧一代机器人通常只是在装配线上埋头苦干，但新一代机器人将摆脱蓝领工人的角色，转而从事服务行业。现在，从事服务工作的机器人有半数是小型家庭机器人。另外，用于医学操作和海底研究的机器人所占的份额也很大。在扩散性不强的外科手术领域，机器人的研究与应用将会取得惊人的进步。用机器人做手术的好处是，能提高手术的精确度，降低手术后出现后遗症的危险性。

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