作者：李奎
出版社：汕头大学出版社
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科技：科技成果大展览试读：
前言
科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的学习则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科学素质培养提供了新的契机。抓住这个契机，大力推广科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学水平，是我们全社会的重要课题。
科学教育与学习，能够让广大青少年树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力探索。在未知的及已知的领域重新发现，才能创造崭新的天地，才能不断推进人类文明向前发展，才能从必然王国走向自由王国。
但是，我们生存世界的奥秘，几乎是无穷无尽，从太空到地球，从宇宙到海洋，真是无奇不有，怪事迭起，奥妙无穷，神秘莫测，许许多多的难解之谜简直不可思议，使我们对自己的生命现象和生存环境捉摸不透。破解这些谜团，有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。
其实，宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜，使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断去认识它、探索它。虽然今天科学技术的发展日新月异，达到了很高程度，但对于那些奥秘还是难以圆满解答。尽管经过许许多多科学先驱不断奋斗，一个个奥秘不断解开，并推进了科学技术大发展，但随之又发现了许多新的奥秘，又不得不向新的问题发起挑战。
宇宙世界是无限的，科学探索也是无限的，我们只有不断拓展更加广阔的生存空间，破解更多奥秘现象，才能使之造福于我们人类，人类社会才能不断获得发展。
为了普及科学知识，激励广大青少年认识和探索宇宙世界的无穷奥妙，根据最新研究成果，特别编辑了这套《学科学魅力大探索》，主要包括真相研究、破译密码、科学成果、科技历史、地理发现等内容，具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。
本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大青少年读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
电子计算机与电脑
电子计算机是能够把信息自动高速存储和加工的一种电子设备，包括硬件和软件。硬件指计算机的一切电器设备，如运算器、控制器、存储器，输入、输出设备等计算机本身的物理机构；软件指为了运行、管理、维修和开发计算机所编制的各种程序及其文档。硬件与软件结合成为完整的计算机系统。
一般来说，电子计算机包括数字式、模拟式、数字模拟混合式三种，通常我们说的电子计算机就指数字式电子计算机。
正因为电子计算机有计算、记忆和逻辑判断的能力，它可以代替人脑的部分功能，或者说它是人脑功能的延伸，所以把电子计算机叫做电脑。
科学家们认为电子计算机在许多方面和人脑并不相同，但是人们出于习惯，还是用“电脑”来称呼它。
1985年，世界上第一台声控电脑诞生。电子计算机语言主要分为三类：机器语言、符号语言和高级语言。
计算机是由早期的电动计算器发展而来的。1946年，世界上出现了第一台电子数字计算机“ENIAC”，用于计算弹道，由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院制造。ENIAC体积庞大，占地面积170多平方米，重量约30吨，消耗近150千瓦的电力。显然，这样的计算机成本很高，使用不方便。
1956年，晶体管电子计算机诞生了，这是第二代电子计算机。只要几个大一点的柜子就可以将它容下，运算速度也大大地提高了。
1959年出现的是第三代集成电路计算机。最初的计算机由美籍匈牙利人约翰·冯·诺依曼发明的，那时电脑的计算能力相当于现在的计算器，足足有3间库房那么大。
电子计算机对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到目前社会的各个领域，已形成规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革。
现在，计算机已遍及学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。它是人类进入信息时代的重要标志之一。阅读延伸当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次，使大量复杂的科学计算问题得以解决。例如：卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气预报的计算等，过去人工计算需要几年，而现在用计算机只需几天甚至几分钟就可以完成。
电脑与人脑
当今社会，电脑已得到了非常广泛的运用，它能绘画，能看会说，计算起来准确无误，不知疲倦而速度又极快，让人类望尘莫及，但它是否就能代替人脑呢？
实际上，电脑所拥有的本领不过是按人类所编制的程序照章办事而已，它归根到底只是人类所创造的一种信息处理工具，只能部分代替人脑，不可能完全代替人脑。现在很多人在研究如何能使电脑自己编程序，如何借助于生物技术，使电脑有可能不再依靠电能，而从有机化合物中自行获得能源。我们相信，只要科学家们钻研下去，具有生命智能的电脑并非没有出现的可能。计算机被誉为“电脑”、“人工头脑”，是因为它的结构与工作过程与人脑特别相似。它不但有非常强的计算能力，而且有不同凡响的分析能力，能干许多工作，有的甚至比人还强。比如在打假方面计算机就是英雄。1976年，英国的《泰晤士报》登出消息和广告，说发现了300年前莎士比亚未发表的作品，并将大量出版。莎士比亚是卓越的艺术大师，几百年来一直享有极高的声誉，而《泰晤士报》是世界上享有盛誉的报纸，所以人们对这一消息深信不疑。出版这样好的著作，人们怎会不买呢？于是莎士比亚的遗作，被抢购一空。出版商的钱包差点就要胀破了。
但不久后，出版商被控告伪造莎士比亚的作品牟取暴利。因为人们发现出版的书不是莎士比亚的作品。这次假作品的发现，计算机功不可没。
原来，剑桥大学的两位教师，利用计算机分析了《莎士比亚全集》，查清了莎士比亚写作用语的特点，然后又把这次所谓新发现的作品输入到了计算机中，进行对照、分析。结果发现，新出的这些著作，不少地方和莎士比亚的作品风格迥异，根本不是莎士比亚所写的。经过计算机分析，这个大骗局被揭穿。
计算机当打假“英雄”已经成为现实。它不仅在文学方面可以打假，在其他各行各业中也同样可以打假。
此外，用计算机可以模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定的“思维能力”。阅读延伸最早提出电脑设想的是一个名叫查尔斯·巴贝奇的英国人，但他的很多设想都未能实现。1946年，美国宾夕法尼亚大学的两位年轻的工程师埃克特和莫克莱，用电子管制造出了第一台真正的电脑。
计算机当侦探
我们常常在电影或者电视节目中看到这样的情节：某个地方发生了一起案件，公安人员迅速赶赴现场，然后通过勘查犯罪现场，根据罪犯留下的蛛丝马迹，对破获案件便已心中有底了。但是计算机也能充当侦探的角色，你相信吗？
用电话监听，或利用其他方法获得罪犯的讲话，再把嫌疑人的讲话，用声谱仪进行音色进行分析，输入计算机中加以对比，就可以确定嫌疑分子和罪犯是不是一个人。
即使罪犯有意改变声调，也休想骗过这种声音鉴定系统。计算机可以帮助司法部门辨认被怀疑人与罪犯的字迹是不是一个人的，帮助我们查出罪犯。
指纹破案早已被广泛使用。因为人的指纹各不相同，只要找到罪犯的指纹，再与公安部门指纹库中的指纹相对照，很快就可以找出罪犯。现在已有很多国家的公安部门建立了强大的指纹图像自动识别系统，用以侦查案件。
这种系统由阅读器、摄像机、计算机、显示器等组成。摄像机把通过各种途径找到的犯罪分子或是嫌疑分子的指纹拍摄下来，之后输入到计算机中。然后阅读器对指纹进行扫描，找出指纹的特点，如指纹类型、指位、纹线的交点和终点、指纹涡的终止等。
计算机根据这些特点，与数据库中的档案指纹相对照，从中找出一些相似的指纹，供公安人员作最后的判断，这样就可以找出犯罪分子或嫌疑犯了。
计算机每秒可以检索几百几千个指纹，速度之快，是人工所不能比拟的。这种指纹自动识别方法准确度很高，能很好地帮助警方破案。
只要有人的一滴血，计算机就可对其中的“脱氧核糖核酸”进行分析，从它的分子放射形状中可获得一份“遗传指纹”的图像。每个人都具有一个独特的遗传指纹图像，相似的只占几亿分之一。因此用它来确定罪犯是相当可靠的。
在侦察破案中，只要获得了犯罪分子的照片，即使在亿万人中，在一闪而过的情况下，计算机也能“过目不忘”，认出这个人。
总之，用计算机当侦探去破案，比人的效率要快许多。在它的帮助下，犯罪分子被抓获归案的可能就更大了。阅读延伸20世纪90年代初期，美国研制成会认人的计算机。只要经计算机过“目”，它便会把描述人面孔特征的几百个数据输入计算机中存储起来。计算机是神经网络计算机，只要摄像机“看”到这个人，计算机立刻就能认出他来。
计算机病毒的破坏力
所谓计算机病毒，其实就是一种能使计算机出现错误的程序，它能够以某种途径侵入计算机的存贮介质里，存储介质包括软盘、硬盘、磁带、移动U盘、光盘等。
在这些存储设备中，尤其软盘和移动U盘是使用最广泛的移动设备，也是病毒传染的主要途径之一。并在某种条件下开始对计算机资源进行破坏。同时，它本身还能复制，具有极强的传染性。
计算机病毒也有良性和恶性之分。良性的病毒不破坏系统和数据，只是大量占用系统时间，使机器无法正常工作。
良性病毒具有开玩笑的性质，它往往使你的机器突然发出一阵怪叫声，在冷不防中吓你一跳；或者在计算机的荧光屏上出现一些“不要慌”、“跳舞吧”之类的废话；或者只是使计算机出现暂时的故障，过一会儿就会恢复正常。
恶性病毒与良性病毒截然不同，恶性病毒极具破坏力，严重时可以导致数以万计的计算机系统的资料在顷刻间丧失殆尽。
有的计算机病毒还有定时发作的特点。比如，“两只老虎病毒”只在每星期五发作，当病毒感染的程序在执行时，计算机每隔4分钟就唱一遍轻松的小曲儿——“两只老虎”。
计算机病毒具有以下几个特点：（一）、寄生性。计算机病毒寄生在其他程序之中，当执行这个程序时，病毒就起破坏作用，而在未启动这个程序之前，它是不易被人们发觉的。（二）、传染性。计算机病毒不但本身具有破坏性，更有害的是具有传染性，一旦病毒被复制或产生变种，其速度之快令人难以预防。（三）、潜伏性。有些病毒像定时炸弹一样，让它什么时间发作是预先设计好的。比如黑色星期五病毒，不到预定时间一点都觉察不出来，等到条件具备的时候一下子就爆炸开来，对系统进行破坏。（四）、隐蔽性。计算机病毒具有很强的隐蔽性，有的可以通过病毒软件检查出来，有的根本就查不出来，有的时隐时现，变化无常，这类病毒处理起来通常很困难。（五）、破坏性。计算机中毒后，可能会导致文件被删除或受到不同程度的损坏，表现为：增、删、改、移。阅读延伸有人认为，最早制作计算机病毒的是巴基斯坦的一对自学成才的计算机工程师兄弟，他们制造的病毒被引入美国后，引起争相模仿，结果迅速蔓延开来。还有人认为，计算机病毒是由美国一些计算机“神童”弄出来的。
便携式电脑的优点
按电脑的外形来分，家用电脑分为台式和便携式两种。便携式电脑就是便于携带的电脑，也就是我们通常所说的笔记本电脑，或者叫做便携式笔记本电脑。便携式电脑还有能在膝盖上操作的膝上型电脑，可在手掌上使用的掌上型电脑等种类，它体积小、重量轻、功能全、一机多能。
移动办公的专业人员，如科学技术研究人员、工程设计和工矿企业的专业人员、市场营销人员、经常外出的经贸人员等，使用它非常方便。便携式电脑自带电池式电源，显示器、主机、键盘合为一体，具有台式电脑的各种配置，有的便携式电脑还直接带有打印机和传真功能。新型便携式电脑还有大容量硬盘，模块化全内置，全面端口和双重鼠标器等优良性能。典型的便携式电脑从外表看像个小箱子，打开可进行各种计算机操作，好像一个笔记本，因此常叫它“笔记本电脑”。在性能、功能和价格上，便携式笔记本电脑都是市场的焦点。多媒体技术将使电脑变得更为有趣、更吸引人。而在未应用的范围中，多媒体电脑也肯定将扮演一个重要的角色。多媒体电脑的核心技术是声音和图像的数字化处理，它把电视机、录音录像机及通信功能结合在一起，实现了一机多能。
多媒体电脑可以自动播放CD唱片，编辑曲目、调整音乐的音质和音量；可以自行录制、编辑各种声音文件。
用多媒体电脑可执行多种播放程序，看电视节目，播放VCD、DVD影碟片，对影像可以复制、储存和移动。
多媒体电脑通过调制解调器和电话机相联结，这样就可以用电脑打电话、发传真，在各种网络世界里漫游和寻找信息，并可以收发电子邮件，建立电子信箱。
光盘驱动器、音箱、调制解调器、声卡、视卡和声、像编辑软件是多媒体电脑必备的设置。
多媒体技术目前应用的主要领域是教育。利用多媒体技术，可以把各类课程制成多媒体课件光盘，它们是电脑辅助教育的好助手。利用多媒体技术，还能制作出声色俱佳的电子词典、电子百科全书，不仅提供文字说明，还配有相应的音乐、图片。它们体积小，并且具有灵活方便的查找方式，查找效率极高。阅读延伸1642年，法国著名数学家帕斯卡制成了第一台机械式计算机，但只能做加法计算。1818年，法国人托马斯设计了一种比较实用的手摇式计算机，并于1821年建厂投产，生产了15台。
能远距离通讯的手机
手机的学名叫移动电话，是一种很便捷的通讯工具，目前在我国已经相当普及。
1902年，一个叫内森·斯塔布菲尔德的美国人在肯塔基州默里的乡下住宅内制成了第一个无线电话装置，这部可无线移动通讯的电话就是人类对手机技术最早的探索研究。
1938年，美国贝尔实验室为美国军方制成了世界上第一部移动电话。1973年4月，美国著名的摩托罗拉公司工程技术员马丁·库帕发明了世界上第一部推向民用的手机，马丁·库帕从此被称为现代“手机之父”。
手机的通话原理是这样的：用户所拨的号码信号经过一定的转换，变成具有统一格式的信号，然后通过无线电波发射出去。当附近的基站也就是信号塔接到信号，经过一定的处理，又将信号还原，通过基站的其他通讯设备，接通对方的电话。
如果对方是固定电话，那么信号要通过市内长途电话程控交换机，与有线电话网相通，如果对方也是移动电话，那么基站将接到的信号转发到其他基站，所有的基站将你的信号转发一次。只要对方在某一基站无线电波覆盖范围内，双方就可以通电话了。
移动电话的每个基站采用全方位天线，它的服务半径约是10000米。因此，要使移动电话通讯服务面积大，就得每隔一定范围设一个基站。只要基站分布合理，不出现盲区，并通过程控有线电话网，甚至通过卫星，移动电话就能把电话信息传送到很远的地方。
可是，在加油站使用移动电话为什么会有危险呢？我们都能看到，在加油站、汽油库和化工厂等会产生可燃性气体的地方，都有“严禁吸烟”、“严禁烟火”的告示。这是因为，这些地方遇到火花很容易发生爆炸，给人民的生命财产造成重大损失。所以，明火在上述地方是被严格禁止的。
在加油站，严禁使用手机，这到底是为什么呢？原来，在手机内部是一些电子元器件，使用手机时，内部会产生微弱的放电现象，就像微小的电火花。若是加油站附近空气中的汽油气体比例过高，遇到这种微小的电火花，也会引起爆炸。所以，在加油站附近最好不要使用移动电话。
同样的道理，如果家中发生煤气泄漏事件，也不要使用房间里的电话报警。因为在拿起电话话筒的一刹那，电话机内部也会产生电火花。如果房间中煤气浓度过高，就会引起爆炸事故。阅读延伸移动电话，通常称为手机，日本及港台地区通常称为手提电话、手电、携带电话，早期又有大哥大的俗称。目前的高科技手机能够传输高质量视频图像，其传输质量与高清晰度电视不相上下。
防火墙的作用
在互联网中，人们采用类似防火墙的设备，保护内部或私人的网络资源不受侵害，具备这种功能的设备，我们把它叫做“防火墙”。
防火墙实际上是一种插在内部网与互联网之间的隔离系统，作为两者之间的关卡，起到加强系统安全与信息审查的功能。
建立防火墙的目的是为了保护内部网络不受外来攻击，为此需要确定“防火墙安全策略”。
目前主要有两种截然不同的安全策略：一种是拒绝一切未被特许的信息进入内部网；还有一种是允许一切未被拒绝的信息进入。
从网络的安全性来考虑，第一种策略的意思是除了被确认是可信任的信息外，其他的信息都不允许通过，对网络的互联性有一定的影响，但安全性好；第二种策略的意思是，除了被确认是来自不可信任的信息源以外的信息都可以进入内部网络，这样有利于信息交换，但存在一定的安全隐患。
那么，为什么网络可以入侵呢？原来，那都是黑客们在作怪，黑客可以利用多种方法来得到使他们进入侵犯目标的秘密路径，他们常常通过多重电话网络和互联网服务供应商进行活动，减少自己被人发现的可能。对于装有防火墙的网络，黑客会使用一种扫描程序，这种程序可以轮流扫描目标单位的每一个与互联网相连的设备，如果幸运的话，会从“后门”进入网络，同机等待这个单位的某个网络使用者由于疏忽把计算机连在电话网络上。然而这种方法成功率很低。
为了进入个人电脑和网络，黑客会使用一种口令猜测软件，这是一种在查错方式下经常使用的口令清单，它可以反复挑战保护网络的口令。
有时，黑客会在受害者的硬盘上安装一个“记录”程序，这个程序可以记录下受害者的键盘与网络操作，从而帮助黑客获得更多的口令与信息。
那什么是黑客呢？电脑黑客就是指那些凭借娴熟的电脑技术和破译密码的本领，非法入侵他人计算机系统窃取信息，甚至破坏各种计算机系统的人，他们是现代电脑系统的“超级杀手”。
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