2024-2025学年新教材高中语文第4单元科学之光群文阅读4探索自然科学奥秘推动人类文明进步学案新人教版选择性必修下册

PAGE8-群文阅读4探究自然科学奇妙推动人类文明进步阅读导引科学探究是求真的事业，推动着人类文明的进步。在漫长的历史进程中，人类对自然的相识不断拓展，东西方都形成了自己的科学传统，科学精神渐渐成为不同文化的共识。让我们酷爱科学，走进科学的殿堂，崇尚科学，探究科学的奇妙。自然科学论著能够帮助读者揭开自然的奇妙，让我们走进一片神奇的天地：那里有人类祖先的踪迹，有浩瀚的宇宙和闪耀的星空，有科学的理性，有哲学的睿智。了解自然，思索将来，向着那些未知的领域，迈开探究的脚步……关于进化论的讲演[英]赫胥黎①有这样一个好玩的儿童故事，名叫“杰克和豆秆”。这是一个关于一棵豆子的传闻，它一个劲儿地长，耸入云霄直达天堂，它的叶子伸展成一个巨大的华盖。故事的主子公，顺着豆秆爬了上去，发觉宽敞茂密的叶子支撑着另一个世界，它是由同下界一样的成分组成的，然而却是那样新颖 。主子公在那里的奇遇，我不去多谈，我现在的探究与这个英勇的探险者的探究有某些相像之处。我恳求你们与我一起，借一粒豆子之助，尝试着去进入一个对很多人来说可能感到奇妙的世界。正如你们所知，那个世界是一个简洁的、看起来无生气的东西。可是假如有适当的种植条件，最重要的一条是有足够温煦的温度，它就会特别显著地表现出一种特别惊人的活力。从土中露出地面的一棵小青苗，很快地强壮长大，同时经过一系列的改变，这些改变并不会像我们在故事里所遇到的那样使我们那么感到惊异，只是因为我们每日每时都可以看到这些改变。②这一植物以觉察不出的步骤渐渐长大，成为由根、茎、叶、花和果实组成的一种既大且多样化的结构，每一部分从里到外都是依据一个极端困难而又异样精确细致的模型铸造出来的。在每个困难的结构中，就像在它们最微小的组成部分中一样，都具有一种内在的能量，协同在全部其他部分中的这种能量，不停地工作着来维持其整体的生命并有效地实现其在自然界体系中所应起的作用。[甲]经过如此巧夺天工建立起来的大厦一旦全部完成，它就起先倒塌。这种植物渐渐凋谢。只剩下一些表面上看去毫无生气的、或多或少的简洁物体，恰如它由之生长出来的那个豆子一样，而且也像豆子那样富有产生相像的循环表现的潜在实力。③不必用有诗意的或科学的想象来寻求与这种向前进展、又似乎是回复到起点的过程的类比。这就像向上投掷出去的一块石头的上升和下降，或者像是一支沿着轨道飞行的箭的进程。或者我们也可以说，生活起初走的是向上的道路，而后走的是向下的道路；[乙]或者可能更恰当的是，将胚芽扩展成为成长的植物比作打开一把折扇，或者比作向前滚滚流淌和不断展宽的河流，而由此达到“发展”或“进化”的概念。在这里和在别的地方一样，名词只是“噪声”和“烟雾”，重要的是对名词所表示的事实要有一个明确而恰当的概念。由此说来，当前的这一事实是恒久重复的过程。在这一过程中，有生命并在成长中的植物，从种子的比较简洁和潜藏的状态过渡到完全显现为高度分化的类型，然后又回复到简洁和潜藏状态。④对这一过程的性质深刻理解的价值在于：它适用于豆子，也适用于一般有生命的东西。在动物界，也和在植物界中一样，从特别低级的类型到最高级的类型，生命过程表现出同样的循环进化。不仅如此，我们只要看一看世界的其他方面，循环进化从各个方面都表现出来。诸如表现在水之流入大海复归于水源；天体中的月盈月亏、位置的来回转移；人生年岁的无情增加；王朝和国家的相继崛起、兴盛和没落——这是文明史上最突出的主题。⑤正如没有人在涉过急流时能在同一水里落脚两次，因此，也没有人能准确断定这个能感觉到的世界里的任何事物的现状。我们对事物的本质相识得越多，也就越了解到我们所谓的静止只不过是没有被觉察到的活动；表面的安静乃是无声而猛烈的战斗。[丙]在每一局部，每一时刻，宇宙状态只是各种敌对势力的一种短暂协调的表现，是斗争的一幕，全部的战士都依次在斗争中阵亡。对世界的每个局部来说是这样，对整体来说也是这样。自然学问越来越导致这样的结论：“天上的列星和地上的万物”都是宇宙物质的部分过渡形式，在沿着进化道路前进，从星云的潜力，通过太阳、行星、卫星的无限成长，通过事物的千变万化，通过生命和思维上的无限的差异，或许，还通过我们没有想到，或不能想到的各种存在形式，而回复到它们由之产生的不确定的潜在状态。这样，宇宙的最明显的属性，就是它的不稳定性。它所表现的面貌与其说是永恒的实体，不如说是改变的过程，在这过程中除了能量的流淌和渗透于宇宙的合理秩序之外，没有什么东西是持续不变的。(选自赫胥黎1893年在英国牛津高校的一次讲演，题目为译者所加)生命的摇篮①我们人类祖祖辈辈在陆地上生活，总是把陆地看作自己的家乡。但是不要遗忘，我们很远的祖先却生活在海洋。②大约在32亿年以前，最原始的生命在海洋里诞生。依据化石所见，这些原始的生命和今日的细菌相像。它们以海洋里自然形成的一些有机物为生，所以是一些“异养生物”。大约一亿年以后，才出现像蓝藻一样的原始生命。这些原始的蓝藻含有光合色素，能进行光合作用。也就是说，它们在地球历史上第一次能以取之不尽、用之不竭的太阳光作为能源，以水、碳酸盐(或二氧化碳)、硝酸盐、磷酸盐等无机物作为原料，合成富含能量的有机物——糖、淀粉、蛋白质、脂肪等。因此，这是一批自食其力的“自养生物”。③原始生命的诞生，像一声春雷，打破了地球的死寂，开拓了地球历史的新纪元。这些原始生命在和大自然的搏斗中生存、发展，经过亿万年的进化逐步形成了原生动物、海绵动物、环节动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物，以至出现了像鱼类这样比较高等的海洋脊椎动物。原始生命向另一个方向发展，又形成了很多海洋藻类。④生命在海洋里诞生绝不是偶然的，海洋物理和化学性质，使它成为孕育原始生命的摇篮。⑤我们知道，水是生物的重要组成部分，很多动物组织的含水量在80%以上，而水母一类海洋动物的含水量高达95%。水是新陈代谢的重要媒介，没有水，体内的一系列生理和生物化学反应就无法进行，生命也就停止。因此，在短时期内，动物缺水要比缺食物更加危急。水对于今日的生命是这样重要，它对脆弱的原始生命，更是举足轻重了。生命在海洋里诞生，就不会有缺水之忧。⑥水是一种良好的溶剂。海水中含有生命所必需的很多无机盐，如氯化钠、氯化钾、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐，还有溶解氧。原始生命可以毫不费劲地从水中吸取它所须要的元素。水具有很高的热容量，加之水体浩大，任凭夏季烈日暴晒，冬季寒风扫荡，海水的温度改变却比较小。因此，巨大的海洋就像是自然的温箱，是孕育原始生命的温床。⑦阳光虽然为生命所必需，但是阳光中的紫外线却有扼杀原始生命的危急。水能有效地汲取紫外线，因而又为原始生命供应了自然的屏障。⑧这一切都是原始生命得以产生和发展的必要条件。⑨原始海洋的海水是淡的。在历史过程中，由于雨水冲刷，陆地上的无机盐被洗入江河，成年累月地倾注入海，再加上海水不断蒸发，使海水的含盐量不断增加。在生命起源的那个时期，海水还可能是比较淡的。到了无脊椎动物大量出现的那个时期，即距今五六亿年以前，海水可能是半咸的。今日绝大部分动物的体液，包括我们人体的血液在内，都是半咸的，这是当时海水状况的重要见证。⑩正像温室里的花朵经不起风吹雨打一样，优越的海洋环境也限制了生物向高级的方向发展。高等动物和高等植物是在陆地上诞生的。爬行类、鸟类、哺乳类动物是原始的海洋鱼类移居陆地以后才渐渐进化起来的。而陆地植物则是由海洋藻类进化而来。这种移居陆地的过程，很可能是被迫的。由于地壳的变动和气候的变迁，一部分海洋变成了陆地，迫使一些水生的植物去适应新的环境。空气的比重很小，不能像海水那样浮起动植物的身体，于是陆地植物渐渐分化为根、茎、叶。根钻进土壤汲取养料和水分，叶在空中汲取阳光进行光合作用，茎起着连接和支持植物体的作用。陆地动物逐步进化出四肢，以适应在陆地上的奔跑。由于陆地气候干燥，气温改变较大，于是陆地动物又进化出致密的皮肤和保温的毛发。总之，陆地的艰苦环境熬炼了生物，使它们的身体结构变得更加精细，更加困难，更加完善。⑪今日的海洋，除了鱼类外，也有一些高等动物在那里生活着，如海龟、海蛇等爬行类，鲸、海豹等哺乳动物。海洋植物除了低等的藻类，也有少数高等植物。这些高等动植物是从陆地返回海洋的。黑洞的“歌声”高军①黑洞始终被认为是星体命运的终点。当星体耗完最终一丝能量的时候，要么被撕裂，然后被别的星球“吞食”；要么浓缩成一个可怕的黑点，“吞食”经过它的一切物质和能量。②黑洞是一种体主动小、质量极大的天体，具有强大的引力。黑洞是看不见的，因为它的引力大得不让光放射出去，还可以让经过的光消逝在它的黑洞里。从前，科学家只能通过测量黑点四周的环境来确认黑洞，干脆测量黑洞认为是不行能的。然而，最近科学家却测到了黑洞的声音。黑洞是个天生的低音“歌手”，声音低得让人无法用耳朵去观赏，只能用专用的仪器才能“听到”。③日前，英国剑桥天文学探讨所法比安教授的小组，利用美国宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜，探测到英仙座星系团中心一个超大质量的黑洞发出的声波。这个星系团距地球约2.5亿光年。这个黑洞发出声波的频率，只有人耳能听到的最低声音的千万亿分之一，是迄今在宇宙中探测到的最低沉的声音。④法比安表示，他们对特大黑洞能发出声波并不感到意外。虽然黑洞会吞食物质和能量，但它们也不是一毛不拔，以前也探测到它们发出的低频率电磁波。为什么黑洞会发声呢？这是因为黑洞不停地汲取靠近它的物质，黑洞在吸进物质的同时，也会从中心向外产生高速物质流。天文学家们说，正是这些高速物质流导致黑洞发出声波。⑤这个新发觉，为破解困扰天文学界多年的一个谜团供应了线索。科学家曾经发觉，不少星团四周都包袱着大量的炙热气体。他们揣测，这些气体应当随着时间的推移，渐渐冷却下来；温度下降后的气体，应当在星团中心旁边形成低压，吸引周边的气体进入星团中心区。在这一过程中，应当可以形成数十亿个星体。然而，事实上并非如此。英仙座星系团中心包含的高温气体，在近百亿年中，温度始终很高而不冷却，这种现象着实让天文学家们不得其解。法比安说明说，星系团中的高温气体，可能汲取了声波中的能量，从而使高温得以维持。这一过程涉及的能量之大，令人震惊——相当于1亿个星体同时爆炸产生的能量。他们说，假如这一推想属实，将意味着：英仙座星系团中心的这个黑洞所发出的“歌声”，可能在长达2.5亿年中都没有发生过改变。(选自人民教化出版社《中学语文读本》第一册)北斗卫星导航系统王凌光①具有定位和授时功能的卫星导航系统与互联网、移动通信已成为21世纪信息技术领域的三大技术之一，是当今社会重要的空间信息基础设施。卫星导航系统由空间段、地面段、用户段三部分组成。其中空间段由分布在不同轨道的14颗卫星组成，即由5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星组成“北斗”区域性导航卫星星座。在这个星座中，5颗地球静止轨道卫星＋5颗倾斜地球同步轨道卫星是核心，一旦有卫星失效或者处于在轨修理状态，4颗中圆轨道卫星可以起到部分替代作用。地面段则由主控站、注入站和监测站组成。而用户段由北斗用户终端以及与其他导航系统相互兼容的终端组成。②“北斗”区域卫星导航系统的主要功能是：定位、测速、单双向授时、短报文通信；服务区域为中国及部分亚太地区；定位精度优于10米；测速精度优于0.2米/秒；授时精度50纳秒；短报文通信120个汉字/次。2012年12月27日北斗卫星导航系统正式向亚太地区供应区域服务。③卫星导航系统分有源和无源两种，区分在于前者的用户端需主动发出信号，而后者的用户端只需被动接收信号。④卫星导航的精度是由卫星的数量确定的，高精度定位要导航对象同时观测到4颗卫星。依据卫星导航原理，最基本的全球导航网至少须要18颗卫星来维持，再加上必要的候补卫星，同时要有近30颗卫星在轨，才能牢靠地对全球99%以上的地区供应导航信号。⑤卫星的轨道数据是预先设定好的，但也在缓慢变动，所以，任何一个时刻卫星的位置也是个变量。卫星本身不具备计算实力，所以分布在全球的测控站必需随时监测卫星的运行，依据各种环境的微小改变来计算轨道，再把轨道信息传递给卫星，由卫星传送给用户。在计算中，地球各部分引力的微小改变、太阳活动对电离层的影响，甚至卫星高速运动带来的相对论效应都必需纳入考虑。假如没有丰富的地球物理数据以及强大的计算、通讯实力，卫星导航的数据很快就会被误差沉没。⑥由此可见，建设卫星导航系统不仅须要具备卫星组批生产、放射，更须要具备多方面的技术做后盾，同时还须要足够的资金来保证。因此，能够建设卫星导航系统的国家凤毛麟角。⑦中国的“北斗”是世界上首个集定位、授时和短报文通信为一体的卫星导航系统。发送短报文是“北斗”独有的一种重要功能，短短的120个字在很多时候是“救命”的法宝。通过GPS，用户只能知道“自己在哪”，但是通过“北斗”，用户还能让别人知道“自己在哪”。把导航与通信紧密结合起来，很适用于交通运输、调度指挥、搜寻营救等须要把导航与移动数据通信相结合的用户。⑧“北斗”的另一大特点是它与别的卫星导航系统之间具有兼容与互操作性。卫星导航系统有其脆弱性，单一的导航系统易被干扰、遮挡，采纳GPS＋“北斗”的双卫星导航系统可以提高系统的可用性和导航精度。据介绍，GPS在亚太地区的覆盖率一般只能达到60%～70%，假如加上“北斗”后覆盖率可以达到80%，从而能提高卫星导航的可用性，并使导航精度提高20%左右，比如，在GPS导航精度1米的地方，同时融合“北斗”的数据后，导航精度能达到0.8米。与GPS相比，“北斗”的首次定位速度和授时精度都表现出更好的优越性。“北斗”卫星导航系统结网完成后，系统用户定位，电文通信和位置报告只须要几秒钟，而GPS首次定位却须要1至3分钟。⑨到2024年，在全球性无源卫星导航系统中，“北斗”卫星导航系统将与美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo呈现“四足鼎立”的局面。(节选自《国际太空》2024年第1期)人类社会的进步史，也是一部科学探究的发展史。人类社会的每一次进步，都离不开新的独创和创建；每一次大的飞跃，都离不开科学的革新。人类不断发展进步，科学探究永无止境。一个国家要进步，要发展，就必需注意科学，崇尚科学。但是，科学上没有平坦的大道，那里可能荆棘密布，可能充溢坎坷，但只要具有探究的毅力，拼搏的志气，不断向科学的顶峰冲刺，就肯定能够摘取到科学皇冠上那颗最绚烂的珍宝。关于科学的名言警句1．科学敬重事实，听从真理，而不会屈服于任何压力。(童第周)2．科学探讨的进展及其日益扩充的领域将唤起我们的希望。(诺贝尔)3．科学须要人的全部生命。(巴甫洛夫)4．科学虽没有国界，但是学者却有他自己的国家。(巴斯德)5．科学是老醇厚实的学问，不行能靠运气来创建独创，对一个问题的本质不了解，就是碰上机会也是枉然。入宝山而空手回，缘由在此。(华罗庚)6.科学始终是不公道的。假如它不提出十个问题，也就恒久不能解决一个问题。(萧伯纳)7．科学家的成果是全人类的财产，而科学是最无私的领域。(高尔基)8．科学家不创建任何东西，而是揭示自然界中现成的隐藏着的真实，艺术家创建真实的类似物。(冈察洛夫)9．科学既是人类才智的最高成果，又是最有希望的物质福利的源泉。(贝尔纳)10．科学技术是生产力，而且是第一生产力。(邓小平)中国近几年科技的成就500米FAST是世界在建的最大射电望远镜，借助自然圆形溶岩坑建立。FAST的反射镜边框是1500米长的环形钢梁，而钢索则依托钢梁，悬垂交织，呈现出球形网状结构。FAST的反射面总面积约25万平方米，“天舟一号”货运飞船天舟一号货运飞船是由中国空间技术探讨院(中国航天科技集团五院)研制的一款货运飞船，也是中国首个货运飞船。天舟一号具有与天宫二号空间试验室交会对接、实施推动剂在轨补加、开展空间科学试验和技术试验等功能。天河二号计算机天河二号是由国防科技高校研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。C919大飞机C919客机，学名是“中短程双发窄体民用运输机”(而C929是远程宽体客机)，在中国飞机史上自然是大飞机，但在当代世界客机界属中型(而大型客机是远程宽体)。它是中国首款依据最新国际适航标准，与美国、法国等国企业合作研制组装的干线民用飞机，于2008年起先研制。C是China的首字母，也是商飞英文缩写COMAC的首字母，“9×9”寓意天长地久(波音用“7×7”，中国高铁开通日子则一般选择16号或26号)，“1”是代型，标准载客量为180座。C919客机是建设创新型国家的标记性工程，机体具有完全自主学问产权，当然大量部件是利用全球生产分工合作(削减成本)。基本型混合级布局155座，全经济舱布局169座、高密度布局175座，标准航程4075公里量子卫星量子卫星就是以量子信号作为卫星与地面之间数据传输媒介的卫星。其过程是量子信号从地面上放射并穿透大气层，卫星接收到量子信号并按须要将其转发到另一特定卫星，量子信号从该特定卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的指定接收地点。中国北斗拥抱全球2020年6月23日，我国在西昌卫星放射中心用长征三号乙运载火箭，胜利放射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最终一颗全球组网卫星。至此，此次放射的卫星属地球静止轨道卫星，经过一系列在轨测试入网后，我国将进行北斗全系统联调联试，在确保系统运行稳定牢靠、性能指标优异基础上，择机面对用户供应全天时、全天候、高精度全球定位导航授时服务，以及星基增加、短报文通信、精密单点定位等特色服务。【问题探究】1．《关于进化论的讲演》中作者为什么要在文章的开头引用“杰克和豆秆”的故事？______________________________________________________________________________________________________________[答案]因为“豆秆”的成长过程及其特点性质与人的进化过程、人类的文明史发展过程特别相像，都表现同样的循环进化的特点；而且，以一个儿童故事开头也使这篇科学讲演更生动，更能吸引听众，所以作者以儿童故事为开头。2．《生命的摇篮》中，如何理解“优越的海洋环境也限制了生物向高级的方向发展”一句的含意？______________________________________________________________________________________________________________[答案]①海洋里条件好，原始海洋生物无须困难的生理结构，就可以生存、繁衍。②海洋环境不如陆地环境困难，因而缺少进化、生成高级生物的外部条件。③原始海洋生物的身体结构比后来的陆地生物粗糙、简洁、也不完善。3．应如何理解《黑洞的“歌声”》中“黑洞是个天生的低音‘歌手’”？______________________________________________________________________________________________________________[答案]最近科学家测到了黑洞的声音，声音低得让人无法用耳朵去观赏，只能用专用的仪器才能“听到”。4．《北斗卫星导航系统》在语言表达上有何特点？请简要分析。______________________________________________________________________________________________________________[答案]①通俗易懂，深化浅出。例如：“发送短报文是‘北斗’独有的一种重要功能，短短的120个字在很多时候是‘救命’的法宝。通过GPS，用户只能知道‘自己在哪’，但是通过‘北斗’，用户还能让别人知道‘自己在哪’”。②精确严密，说明清楚。例