科技英语阅读翻译

目录

Unit1...............................................................................................2

Unit2................................................................................................4

Unit3................................................................................................7

Unit4...............................................................................................10

Unit5...............................................................................................13

Unit6...............................................................................................17

UNIT7...............................................................................................20

Unit8...............................................................................................23

UNIT9...............................................................................................25

Unit1

罗素悖论的提出是基于这样的一个事例：设想有这

样一群理发师，他们只给不给自己理发的人理发。假设

其中一个理发师符合上述的条件，不给自己理发；然而

按照要求，他必须要给自己理发。但是在这个集合中没

有人会给自己理发。（如果这样的话，这个理发师必定是

给别人理发还要给自己理发）

1901年，伯特兰•罗素悖论的发现打击了他其中的一

个数学家同事。在19世纪后期，弗雷格尝试发展一个基

本原理以便数学上能使用符号逻辑。他确立了形式表达

式（如：x=2）和数学特性（如偶数）之间的联系。按照

弗雷格理论的发展，我们能自由的用一个特性去定义更

多更深远的特性。

1903年，发表在《数学原理》上的罗素悖论从根本上

揭示了弗雷格这种集合系统的局限性。就现在而言，这

种类型的集合系统能很好的用俗称集的结构式来描述。

例如，我们可以用x代表整数，通过n来表示并且n大于

3小于7,来表示4,5,6这样一个集合。这种集合的书写

形势就是：x={n：n是整数，3<n<7}o集合中的对象并不一

定是数字。我们也可让y={x：x是美国的一个男性居民}。

表面上看，似乎任何一个关于x的描述都有一个符合

3

要求的空间。但是，罗素（和策梅洛一起）发现x二{a：a

不再a中｝导致一个矛盾，就像对一群理发师的描述一样。

x它本身是在x的集合中吗？否定的答案导致了矛盾的出

现。

当罗素发现了悖论，弗雷格立即就发现悖论对他的

理论有致命的打击。尽管这样，他还不能解决这个问题，

并且上世纪有很多的尝试，去解决这个问题(但没有成

功)。

罗素自己对这个悖论的回答促进了类型理论的形

成。他解释说，悖论的问题在于我们混淆了数集和数集

的集合。所以，罗素介绍了对象的分级系统：数、数集、

数集的集合等等。这个系统为形式化数学的形成奠定了

基础，至今它还应用于哲学研究和计算机科学分支。

策梅洛对于罗素悖论的解决方法用新的公理：对于

任意公式A(x)和任意集合b,都会有一个集合满足y=｛x：

x既在b中又满足A(x)｝取代了以前的公理：对于任意公

式A(x),都会有一个集合满足y=｛x：x满足A(x)｝o

究竟是什么样的努力使数学逻辑基础得以发展？现

在数学家认识到这个领域可以用所谓的策梅洛-弗兰克

尔集合论来定义。形式化的语言包含符号，例如e表示“其

中一个数”，二表示等于，口代表集合中没有任何元素。

那么可以写下一个公式B(x)：如果如果yex,而y是空

4

集。在集的结构式中我们可以这样书写：尸｛x：x二口｝,或

者更简单y二｛口屋罗素悖论就成这样：y=(x：x不在x中｝,

那么y是否在y中！

Unit2

暗能量是用来命名一种未能给出解释的,与万有引力

的作用相反，以一种极快的速度将各个星系拉开的力

量。

暗能量与反重力有些相似。万有引力在局部的水平

上把事物聚集到一起，然而，暗能量以一种更宏大的规

模把事物拉开。

它的存在并未被证明，但是暗能量是很多科学家在

解释宇宙正在不断加速膨胀时的这一令人费解的观察时

的最佳猜想。专家始终还是不知道是什么在驱动这种力

量，但是对于想更多的了解暗能量的这种需求始终是宇

宙学家的首要任务。

暗能量如何被发现的故事是科学领域由令人惊讶的

预言而演变而来的一个经典案例。

在20世纪90年代中叶，天文学家开始测算宇宙膨胀

的速度。

因为万有引力使质量集中，大多数的专家希望发现万有

引力能够减慢宇宙气球般膨胀的速度，或者停留在大约

5

相同的速率上。

“这个数据并没有显示出我们所期待的结果。很多人

发出了紧张的笑声”，堪培拉的澳洲国立大学的BrianSchmidt

说——他独自领导了一个小组在约翰・霍普金斯大学的

天体物理学家AdamRiess的帮助下于1998年发现了暗能量。

这些证据是建立在对明亮的正在爆炸的恒星—被称作

超新星——常被天文学家用于追踪距离的标杆——的测

量的基础上的。

通过往更深层次的观察，科学家能够回顾从前，因为这

些发自超新星的光要数十亿年才能被肉眼看到。

科学家观察了处于不同距离的很多超新星去确定它们到

底正在以多快的速度远离我们。

他们测量出观察对象的红移，或者说是由于多普勒效

应导致它们发出的光发生的改变，多普勒效应是当物体

靠近我们或者远离我们运动时发生波的压缩或膨胀所产

生的一种效应。

一种类比是救护车的汽笛声会改变音高—当它朝

你行驶，然后通过你身边接着朝另一个方向去了的时候

——他的声波首先是压缩的，接着伸长

这些测量给了天文学家一个关于宇宙在不同历史点的膨

胀速度的图景。

研究人员还发现宇宙如今正在以前所未有的速度在膨

6

胀。

“一开始我们不情愿相信我们的结果，”加州大学伯克

利分校的劳伦斯伯克利实验室的天体物理学家Saul

Perlmutter说，他领导的一个竞争性的小组发现了和Schmidt

以及Riess相同的结果。

“但是我们越分析它，它越不会改变多少。”

为了解释这些令人迷惑的发现，一些科学家接受了被

爱因斯坦所摒弃为错误的旧思想：真空中存在着一种（活

动不活跃的）（与万有引力相排斥的）但能加速宇宙膨胀

的能量。

爱因斯坦把这个思想叫做宇宙常数，并且把它认作自己

的最大的错误。

如今，宇宙常数已经是用于解释为何宇宙在以前所未有

的速度像一个气球一般膨胀的主要理论之一。

暗物质

暗能量有时候会与同样神秘的暗物质相混淆，尽管它

们两是不同的事物。

暗物质是一种假想的物质，它对光不起反应（不反射光），

因此它不可见。天文学家通过它能干扰星体发出的引力

推论出它的存在。

把两者加在一起，暗物质和暗能量似乎占据了宇宙的

绝大部分质量（由于爱因斯坦的著名的质能公式E=m*c*c,

7

物质和能量被视作同一事物的两种形式）。

暗能量被认为构成宇宙的百分之74,而暗物质占据了

另外的百分之22,而普通的，可见的物质只占次要的百

分之4o

似乎暗能量的发现并不是足够异常'，它已经引出一大

堆其他的问题。

例如，暗能量为多重宇宙论的支持者火上浇了一把油，

我们自身的存在只是无数的常量和条件是不同的世界。

也许存在别的宇宙，在它之中暗能量并不存在，而且

它的膨胀是在减速——宇宙学家如是说。也许这就是我

们的宇宙如此独特的原因。

Unit3

脸谱有一个重要的私人管理者，但我怀疑它能否在

此后的十年继续存在。这并不是因脸谱不顾一切抛开对

个人隐私的保护，而是因为脸谱和其它社交网址的流行

提倡分享个人的所有情况，溶解把个人从公众分离的界

限。

随着分享个人信息的范围从几个朋友扩大到各种各

样在脸谱里被标注为朋友的人，泄露成为规范而隐私变

得不合时宜了.

8

脸谱年轻的成员——高中或大学生以及那些来自脸

谱开始在大学里兴起的近期毕业生——愿意分享任何

事。它年长的成员——那些只有在2006年脸谱先把它的

成员籍公开给工作场所网络，然后是当时任何人都可能

加入——正在适应鼓励个人表现超过沉默的新价值体

系。

.脸谱是世界最大社交网络，有1.75亿个成员。但在美

国它大多数会员仍然是相对年轻的人。脸谱为广告客户

提供一个有伍仟四百四十万来自各个年龄阶段的狩猎目

标。但是如果广告客户想把它的目标缩小到25或更年长

的，那么数目会下降到俩仟八百八十万。缩小到30或更

年长的，脸谱就只能向俩仟零三十万会员提供。

许多超过30岁胡须半白的人已经注册，因此脸谱有一

个惊人的发展机会。每个周，在美国有一个百万新的成

员加入，在全球范围有500万的新成员加入；它增长最快

的群体是三十岁和更年长的人。

成员们也在变得更擅于社交。在十二月，在全世界范

围内，每个成员的“朋友”平均数是100o据一个公司发

言人所说它现在已跳转到120o成员中平易近人的包容象

在揭示它本身：随着时间的推移，许多正在认为：当成员

寻找其它人作为自己的一个脸谱朋友时完成一序列的事

中首先应按常规接受“朋友要请”，这是最简单的路径。

9

换句话说，他们把脸谱网中任何一个有意向的人简单

地定义为“朋友”。

在公司短暂的五年发展历史中，会籍和个人的网络的

发展似乎不受失礼的影响。其中一个例子是在二月它摆

弄它的服务条款。那个似乎断言脸谱的“不可撤销的”

权去保留和使用成员的个人信息即使后来成员已经关闭

了他或她的脸谱帐户的新语言值得更多的编辑。

抗议声很大——只有一小部分成员的需要提高他们的

语音来制造吵闹一-，脸谱恢复旧语。几天后，它为公司

提供一个关于的原则的草案和另一个批准会籍有关权利

和义务的草案。

脸谱为成员提供许多私人的选择。我认为43个设置可能

被调整，其中不包括那些可被脸谱朋友安装的应用软件

看见的限制信息。

在一定程度上脸谱的默认设置新帐户可以保护用户。

例如，个人协议规范信息被限制于朋友和其它在他学校，

工作地，或者地域网络的人。朋友的朋友是无权访问的。

但脸谱对于第三方软件可以在一个网络的朋友群中看见

的默认设置较少的限制。成员不可能察觉那除非他们改

变默认隐私设置，该默认隐私设置是一个由朋友安装的

可以清空和存储许多类成员私人信息的应用。

10

大卫。埃文斯，一个弗吉尼亚大学计算机科学副教授，

说他愿首先脸谱给那些外面软件开发者可得到的情报设

定更好的限制。对15的19信息类别，脸谱设置一个“分

享”的默认设置，这个意为这些信息可以被退出脸谱并

被服务器储存在它的控制下。这些15个类别包括活动，

利益，照片与关系地位。

他说：“脸谱可以设置默认错误值保护隐私而不是让你

的信息外漏”。

克里斯，脸谱的首席隐私官，捍卫它的当前设置，说

它“给用户广泛控制就他们选择接合的应用”。他也说脸

谱已经消除了被“数以千计”成员认为靠不住的应用。

然而，教授埃文斯看来，恶意软件的驱逐来得太晚了：

“一旦应用得到了资料，它获得并储存在别人的机器上。

默认十分重要，因为几乎没有用户陷入调整的设置的

麻烦中。被问到有多少成员曾经改变一个隐私定。KELLY

先生说百分之20o

脸谱让成员创建朋友的自定义的子集。成员可以选择

性限制访问一些项目，例如照片像片簿和视频。然而通

过多次点击为这个或那个定制权限，不符合一个人的快

乐时光的理念。

对很多成员来说，现在“朋友”意味不伦不类的真正朋

友的，先前的朋友，朋友的朋友，非朋友;越来越年轻亲

11

戚；同事，即使被一个或贰个爱管闲事的老板咒骂。所有

人都被接受由于每个“朋友”获得同一访问权。

当一个人为数不多的密友和许多非密友之间的区别变

得模糊不清时，区分私人和公共似乎无意义。

Unit4

远程控制的代理机器人可以为您参加今后的会议

它可能看起来像装在一个真空吸尘器落地灯，但实际

上它是Anybots公司最新的代理机器人的QB0QB的设计是

被用于当你不在场时可以作为你的眼睛、耳朵并能够替

你发声，更棒的是，它的移动是依靠两轮辐像罗丝（从《杰

森一家》），并通过网络和远程无线网为其导航.

远程办公人员和旅游高管都可以用QB（所以命名是因为

它是公司的原型QAbot下一代产品）作为自己的一个虚拟

扩展,允许他们参加会议、查看旅游设施或呈现房地产市

场走势，所有这些都是依靠电脑键盘来操控机器人完成

Anybots公司在周二正式首次展示遥控机器人并计划在

年底开始销售QB机器人。一颗500万像素的摄像头作为

机器人的一只眼，而另一个则是一个激光指针。一位发

言人称给QB一个皇冠，一个喉舌，触摸屏监控在它的前额，

赋予它软件维护和其他输入,再加一个环状的保护橡胶绕

着它的头，这使它看起来有点像1981年的奥利维亚・纽

12

顿・约翰（美国七八十年代的女星）。

一个拥有自我平衡的系统的车轮，加上最高车速可达

到每小时5公里的电动机使机器人运动。两个车轮，而

不是一个三个或四个车轮的设计使得它的机动性更好更

易在狭小的空间活动并且利于它的重量限于16公斤。QB

的头部和基座之间由一个可伸缩塑料的长管组成那样可

以让它站起来高度能达到175cm,矮的时候可以变成80cm。

虽然那是不清楚的，如果远程操作的能力将能证明QB

的15000美元的价格标签是合理的。但是Anybots相信这种

技术将会吸引新一代期望能在何时何地都能背联系的工

作者。在山景城加州的Anybots的主席和首席执行官鲍勃克

里斯多夫说：“QB技术能使人们缺席而保持连通性。”他

还说道：“宽带速度和录像的质量继续在提高，但是都不

能代替这技术。”

为了测试这个技术在实际应用的效果，科学美国人杂

志测试（来自我们在纽约的编辑室）了一个位于加州的

Anybots设备的QB。我们的任务是从建筑大厅中穿过然后问

第二个QB（被Anybots的员工控制）我们在哪可以找到公司

的产品开发员爱尔兰腊帕茨基。接着进入爱尔兰的位置。

这个活动以登陆Anybots建立的一个IP网站开始，并且选

择这个我们打算占据的QB的IP地址。

曾经我们的机器人觉醒了并且联上Anybots的当地WI-FI

13

网络，我们使用键盘上的方向键来操作QB穿过大厅。这

个操作有些难度，尤其是因为地面上的地毯或者其他东

西会阻碍QB的直线行驶。我们很容易发现另一个QB,但

是很难让它和摄像头排成一列，因此我们正在直视另一

个QB的摄像机。这是不必要的，然而，因为我们能通过

装在机器人伤到麦克风，清楚地听见控制另一个QB的人

发出的声音。用方向键，我们让QB转向离开然后跟随我

已经知道的目的地的相关基本方向。

只要稍微实践，浏览平滑。QB端内置了一个激光雷达（光

检测和范围）系统,用以警告机器人当它距离一个对象太

近了，并且降低机器人的速度以避免（或至少是减小冲击）

碰撞。在机器人的底部也有一个相机QB端，，所以机器人

可以看看它是否能够通过一个较低的障碍（如某人的脚）。

当我们问候我们遇到的人你会发现QB端的激光束眼睛

的原来是有用的，用雷射光束来代替握手，包括Anybots创

始人和首席执行官特雷沃-布莱克威尔，（reliref,因为QB没

有手）。

当我们准备离开时,我们还能推动QB回到大堂并且出前

门。过去的只是这项发明的起点,我们从代理导航重学到

了一个宝贵的教训I：不要再你的无线网络工作的范围以外

驾驶。一个下降的联系意味着没有照相机和无法控制机

器人的导航,在我们的例子中这是特别不幸,因为当我们

14

失去的信号的时候，机器人在接近一个斜坡的顶部停了

下来

Unit5

三只小猪故事里的第一只小猪用稻草修建它的房屋一

点作只也没有起到，但是在今天，如果巴斯大学的稻草

建筑研究结果出来被建筑行业接受，它也许会成为未来

伟大的建筑设计。

一提到草屋，你也许会想到一个有很多漏洞，到处吱

嘎作响，很萧条而且能隐约闻到草场味道的破窝棚。但

是当你踏进环保屋时，你会惊讶的看到一栋跟如今的建

筑一样很典型的房屋修建在巴斯大学的校园中。在这个

房屋上你不会发现有一丁点的稻草，相反，你会在走廊

里看到有两个卧室和一个浴室在一楼和一个通风开放式

的生活楼区在楼上，从楼下到楼上就像是从斯堪的纳维

亚半岛到了萨摩赛特郡。

那些稻草被仅仅的裹在一起填在一些预制的长方形木

墙框架里，然后撒上石灰干燥，最后做成槽沟，像乐高

拼装玩具一样把它们拼在一起，我们把那叫做modcell嵌

板。

稻草所建房子的问题，似乎不是它们不起作用，而是

人们认识到稻草房子有一点儿戏，尤其是不怎么耐用，

15

再加上它抵抗力比较困难。

秸秆带来的好处，教授彼得沃克，巴斯的BRE中心创新

建设材料大学主任，指出“这便宜，广泛提供和良好的

绝缘体，它在建屋方面已经有数百年的使用历史。”

作为一个存在于地球上所有谷物收获后留下的茎秆中

的产业副产品，它只要不被分解就可以有效的吸收大气

中的碳并保存碳在身体中。对于现在依靠能含很高强度

的混泥土和砖的建筑工业在同时处理碳的制造和运输关

系上是很昂贵的，稻草毕竟提供了一个很好的解决住房

的温室气体的排放的方式。

不管稻草房看起来是多么的环保、时髦，你仍然应该

知道它在暴雨天将不能吸收水汽，还有当你打翻燃烧的

蜡烛时它也会快速的着火。这些结果已经被Walker和他的

研究伙伴DrKatharineBeadle发表了，Beadle连续花了18个月

的时间彻底的反复测试环保房屋在一系列危险因素下的

性能，比如说侵蚀性能、耐火性能、抗风性能，目前看

来各项性能都是可靠的。

“你们总想有点戏剧性的，但是我们并不能得到它”

Beadle笑着说。那天研究团队把一个ModCell单元拿到实验

室里去测试，并且把它放到一个炽热的熔炉里加热，炉

里的温度超过1000度才能使它燃烧成灰烬。

Walker解释到：这是模拟在建筑起火时的一个标准测试。

16

你想在建筑着火时至少需要30分钟的抵抗时间，这样

建筑才能保持结构的完整，这样就给了人们一个逃生的

机会。

Beadle说道：当火苗接触到石灰饰料到底灰脱落需要一

个半小时，之后稻草材料才开始燃烧，但是因为它十分

夯实所以它比一般的材料更能够耐火。

再持续45分钟后我们发现用稻草材料做的镶板还没有

失效，研究团队就停止了这个实验，可以放心的说这种

材料所表现出来的性能已经超出了建筑规范所规定的要

求了。

当用千斤顶给房子横向加力来模拟风荷载时，我们发

现墙体移动了几毫米，但是这个值也是在早期用电脑模

拟出来的建筑允许值内。

Walker说到：这就给最终的ModCell建筑体系在价格方面

带来了好消息。这就意味着用这种材料来建造的房子更

坚固，这样我们就可以选择节约材料减少造价了.

“这意味着房子是比它更严厉的需要，所以我们现在

有带走一些僵硬的选项-例如，减少它的内部木材-

能够降低成本”

最新的组合式建筑设计的造价大概是132000英镑。当然

对于小户型两室一厅、一卫一厨的房子来说，用这种材

料就不能体现出它在价格方面的特点了，并且你仍需要

17

花钱买图纸和开凿地基建造基础。

巨大的花费对于这种技术的发展来源是一种挑战，但作

为原型房子,它修建得很大.沃克说大家希望它能物美价

廉,通过节约暖气费来节约很多的钱.

“为了持续的提供热量,每个房间里都安装有多个白炽

灯.为了看到热量散失和不同的季节需要多少程度的热

量，“彼得解释说。

环境造型将给我们预测将会使用到的房里的能量的数

量.如果我们在预测它们将怎样操作用集仅变气候,然后

我们能求出那些能量.

在每个传感器嵌入墙板不断检测程度的水分吸收了，然

后再面板上被释放回通过透气石灰渲染到外面的空气.在

进行了密闭性般的测试,Belehaus受到建筑法规阀值，也大

大优于“最佳实践”远低于标准。

下一步是要被洪水考验。令人失望的是，研究人员不

是简单地要离开浴缸水龙头运行：相反，他们将站在一

个小组，在水表测量需要多长时间干出来的，并评估是

否使用工业烘干机，造成损害的稻草。

“从长远来看，我们也许应该让一个有三四个成员的

家庭在此居住，或许可以看它表现出一个怎样的真实情

况。”沃克说。

学生宿舍，我猜想？Walker看来有点关心他的宝贝稻草

18

建筑的推广，可能只有成熟的，行为良好的有责任心的

学生才能接受如此大胆的房屋形式的尝试吧。但谁知道

什么时候第一个的稻草住宅才能为学生提供一个体面环

保和温暖的环境啊？

Unit6

未来的工程师们要在很大或者很小的极端系统中工

作，这就要求他们有渊博的知识和协调多学科、大尺度、

时间和距离跨度大知识的能力。系统工程的一个新领域

会融合很多的知识和机械工程的方法。

每个国家工程协会现任主席CharlesVest预言从大大小

小的系统测量流量的技术将成为21世纪的大事件。两个

新的前沿科学领域将对工程学产生巨大的影响。第一个

前沿领域是增加较小的空间规模和减少较小的时间规

模。这边界依赖于生物工程、纳米技术和信息科学的结

合，而且要求机械工程师有跨传统严肃科学的工作能力。

另一条前沿领域是越来越大的复杂的对社会十分重要的

系统。这条边界提醒我们，能源、环境、食物、工业、

制造业发展、后勤和沟通交流是我们现在面对的最大的

挑战。这两条前沿领域将增加更多具有必要的新知识和

新技能的综合型工程师。

现在和未来的机械工程师必须准备好再这新增的两条

19

边界中工作。雇主将要求工程师能熟练得结合不同的技

能，达到复杂顾客和股东要求的、多重性相互影响的系

统。他们将在复杂的发展和管理系统中大量依靠仿真和

电脑绘图工具。电脑仿真将在建造复杂系统的时候变得

更好，这使得它成为工程师优化预期结果儿限制意想不

到结果的有效工具。

例如，波音公司的波音幻影工作室的首席工程师Mark

Burgess指出他在他职业生涯早期花了两年时间去生成CFD

表格。从现在起的二十年，Burgess希望”高度结合和无缝

的系统能提供可能的结果，甚至能为非专业人士所用」

他提到“这样的系统就像是一个直观的用户界面，或许

现在想起制作亚马逊电子商务的经历，在现在的话是个

非常容易的事

纳米技术，生物技术将会决定未来20年的科技发展，

并且这些技术还会融入各方面影响我们最基本生活的技

术中。Charlesvest提出技术创新的核心已经从物理学，高

速无线电通讯转移到生物学和环境学。快速发展的生物

技术和纳米技术是这些发展领域发展的核心。

早期的纳米技术应用范围仅限于平凡的使用纳米结构来

防止裤子上的污渍，到现在发展到令人振奋的新境界一

为医学影像代理服务。而生物技术已经为发展救生药物

和粮食作物做出了贡献。纳米技术和生物技术都已经完

20

成了从技术研究到产品和服务开发的程度。

纳米技术和生物技术有望在未来的20年取得更大的成

功。纳米技术被用于创建更高效的太阳能电池来发电而

且比煤发电更便宜，被用于引导药物准确地找到人体的

细胞，被用于建立百万兆数据存储的邮票大小的芯片。

生物技术是一个濒临基因遗传组成部分的标准化和可互

换的变革。这些标准化的组成部分可以很容易的建立生

物有机体用于多种任务，范围从生产汽车的氢到能清理

有毒废物来对抗疟疾的新药物。

未来，在计算机辅助设计的发展下，材料，机器人，

纳米技术都将会使设计和创造新的设备的过程民主化。

工程师们将设计出解决当地问题的方法。每个工程师将

有更多的自由利用当地的材料和劳动创造工程企业家的

复兴来设计和构建自己的设备。随着更多的工程师把在

家里工作作为较大的分散工程公司的一部分或作为独立

的企业家，工程人员将会发生改变。

在计算机辅助设计中，材料，机器人，纳米技术和生

物技术等领域中的新兴技术将有可能集合到一起，改变

工程师的工作方式。更快的处理速度和网络速度将很快

使未来的工程师来设计整个产品作为一个系统，而不是

独立的部分。

未来学家RohitTalwar强调，像“第二人生”虚拟世界，

21

作为改造我们如何看待现实的新技术之一。与CAD系统的

进步相结合，将可能为机械工程师，身临其境的互动环

境合作，在那里他们可以设计协作，检验假设，运行模

式和模拟，并在三维空间观察他们的创作，就像作为一

名工程师从观察一辆车的生产到与他们的同事下车间的

过程。

快速模拟仿真装配实验室正在改善，并且作为一种业余

爱好很快就会负担运行的家庭办公室，教学班，那些发

明或建设。工程师们将能够和先进的CAD系统，或在虚拟

世界里与他们的全球同事在家里建立合作，他们将能够

使用以家庭为基础的制造技术，以测试他们的设计。

未来的工程师们将有更好的工具在能够利用来自世界

各地的工程人才的分布式商业领域作为个人发明者，独

立事业的企业家或者员工去建立自己的事业。

UNIT7

虽然有很多涉及的多样化和复杂化的技术，遗传操作的

基本提供给基因工程原则是相当简单的。该技术的前提

是基于遗传信息，由DNA编码和安排形成基因，可以操纵

各种方式在纯应用科学和医学来实现一定的目标的一种

22

资源。遗传操纵的主体是将一个单一的DNA序列从基因组

中分离出来的能力。这是基因的克隆本质，并可以考虑

成一个系列的四个步骤（图1）。成功完成这些步骤需要

一个特定的DNA序列，它可以用于多种用途。一个有用的

类比是考虑基因克隆作为一种分子农业，使一个特定的

DNA序列大量生产（在基因工程，这意味着微克或毫克）。

•新一代的DNA片段

•加入到向量或载体分子

•引入到宿主细胞进行扩增

•选择所需的序列

图L一个基因克隆实验的四个步骤。克隆一词是从相同的

宿主细胞中产生的扩增克隆片段。

有时也被称为基因的克隆分子克隆技术，以区别于整个

生物体的克隆过程。

奠定基础

应该记住，这些技术的发展依赖于微生物遗传学家提供

的知识和专长。我们可以考虑遗传学的发展分为三个主

要时期。遗传科学真正开始于世纪之交对孟德尔的研究

的重新发现，并且在接下来的40年左右看到了遗传和遗

传图谱规律的阐明.微生物遗传学在20世纪40年代中期建

立，并且DNA是遗传物质被证实。这一时期对于理解基因

在细菌之间的转移机制有重大进展，并且广泛的知识基

23

础从中建立，接下来它的发展会出现。

1953年DNA结构被詹姆斯•沃特森和弗朗西斯•克里克发

现刺激了遗传学在分子水平的发展，并且在接下来的几

年里看见一个把激烈的活动和兴奋作为基因的主要特征

的时期并且基因的表达是确定的。这个研究于1966年建

立完整的遗传密码时达到顶峰—这个舞台是为新的遗

传科学的出现而设。

在60年代后期，研究分子生物学领域的科学家有种挫折

感。研究发展到了一直受到技术的限制的程度，比如有

助于破译遗传密码基因研究实验不能继续更多详细的研

究。然而，大量的实验发展为基因操作成为现实提供了

必要的刺激。在1967年，DNA连接酶可以被分离出来。这

种酶可以提供两股DNA结合在一起的先决条件，构建可以

被认为是一种分子胶水重组分子。其次是在1970年的第

一个分离出来的DNA限制性内切酶，这种酶在基因工程的

发展是一个重要的里程碑。限制性内切酶是剪精确定义

的序列分子，这种酶可以用来得到适合连接到其他碎片

上的基因碎片。因此，到1970年，这种酶工具的出现使

基因重组成为现实。

第一个核酸分子是1972年在斯坦福大学生成，它是利用

限制性内切酶的裂解性能和DNA的连接能力使脱氧核糖

核酸链在一起。这些初步实验的重要性并不是很高。科

24

学家们现在可以加入不同的分子，并可以连接来自完全

不同的生物体的脱氧核糖核酸。该方法在1973年用来将脱

氧核糖核酸片段插入到PSC101质粒，这是一种从Escherichia

大肠杆菌分离出来的外部因子这些重组分子表现为复

制，即复制时引入大肠杆菌细胞。因此，通过在体外创

造重组分子和放在生长中的可自身体内复制的细菌细

胞，其复制的特异性基因碎片可以从生长在琼脂平碟上

的克隆细菌菌落分离出来。这就标志着众所周知的基因

克隆技术的出现。1972年和1973年的发现触发了或许是所

有快速蔓延，令人有获胜的激动的新技术中最大的科学

革命。这也可能导致潜在的伴有不良的特点的有害生物

的产生。

Unit8

在古代人眼里，世界一定看起来非常无规律。洪水

与疾病等灾难看起来发生的毫无预兆或者明显的原因。

原始的人们把这些自然现象归因于众神反复无常却又无

法预测的的意志。唯一的希望是通过礼物或行动赢得众

神的欢心。现在仍有很多人部分相信这个观点并试图与

命运签订契约。他们做一些确切的事情，来使他们的课

程能够得到一个A级评分，或通过驾驶考试。

25

然而，人们逐渐注意到某些现象和行为的规律性。

这些规律是最明显的，天空中的天体是运动的。所以天

文学是第一个得到发展的科学。早在300年前，牛顿在坚

实的数学基础上提出了这一科学，现在我们仍然使用他

的万有引力理论来预测的几乎所有天体的运动。效仿天

文学,结果发现其他自然现象也遵循一定的科学规律。这

也使科学决定论得以产生，这一理论最早是由法国科学

家拉普拉斯公开提出。为了引用拉普拉斯的原文，我请

求我法国的朋友帮助，并希望解决一些问题。但问题是，

拉普拉斯更像是普鲁斯特，他写的句子的很长很复杂。

所以我已经决定重新诠释引文。实际上他说的是，如果

在同一时间，我们知道宇宙中所有粒子的位置和速度，

那么我们可以计算出在任何其他时间他们的行为，无论

是过去或未来。科学定律并不是一部科学的法律，而是

事物依照一定的内在自然规律运行，并且不受人们的主

观干预。

从拉普拉斯以来，宇宙在一个时候的状态决定了所

有其他时间的状态这一想法成了当时科学的中心原则。

这就暗指至少在理论上我们可以预测未来。但实际上，

我们的预测未来的能力却被复杂的公式死死的限制住，

这些公式通常都有一个特点，他们是混乱的。尽管有这

些实际困难，科学决定论仍然是19世纪的人们普遍相信

26

的学说。但进入20世纪，2个重大的科学发现最终证明

了拉普拉斯关于确切预测未来的猜想是不可实现的。第

一个发现是量子力学。它是为了解决突出矛盾，作为一

个特定的假设在1900年由德国物理学家MaxPlank首次提出

来的。根据拉普拉斯所处的19世纪的经典物理理论，像

一块红热的金属般的热的物体应放出同频率的无线电

波，红外线，可见光，紫外线，X射线和伽马射线，并同

时损失能量。这就意味着我们都将死于皮肤癌，而宇宙

将保持同一个温度，但事实上，这并没发生。因此普朗

克表明可以避免这一灾难，那就是假设辐射不是连续的，

而是一个一个的量子化的。

Planck只是把量子的概念看作一个数学技巧，而不具

有任何实际或现实的意义。而物理学家却开始寻找其他

可以解释量子是离散和量子化的而非连续变化的原因的

现象。例如，他们发现基本粒子是非常小的，像快速旋

转的轴。但自旋量不具有任何价值。它具有多个基本单

元。因为这些单元非常小，所以人们注意不到这个单元

在很小的尺度内快速的分步分离，而不是作为一个持续

的过程。但对于小原子，自旋的离散性质是非常重要的。

UNIT9

城市化进程可能会导致交通挤塞，缺乏足够的房屋、6

增长和环境恶化等问题。许多城市在房屋、保健和就业

27

中显示了尤为显著的不平等现