1、1说明文素材素材一：抢跑是生理的正常反应黄贝君国际田联钻石联赛上海站是 2017 年国内最高级別的田径赛事。比赛第一枪，美国选手伊塞亚杨因抢跑被红牌罚下，第二枪又有运动员抢跑，日本名将桐生祥秀不幸“中枪” 。最终，中国飞人苏炳添稳中取胜，以 10秒 09 的成绩获得冠军。 伊塞亚杨的抢跑动作用肉眼就能辨识清楚，判罚没有任何疑义。然而，桐生祥秀认为自己的起跑动作和时机都“恰到好处” ，直到观看录像镜头时，他才意识到自己犯了错。官方数据显示，桐生祥秀的起跑反应时间为 0.084 秒，低于 0.100 秒的标准。那么，桐生祥秀是不是“被犯规”了呢？答案是：有可能。 在 1990 年以前，国际田联依据
2、生理学研究结果，规定的起跑反应时间的极限值为 120 毫秒，之后修改为 100 毫秒。如果运动员的起跑反应时间低于这一数值，则会被判“抢跑”犯规。然而，针对这个问题，人们自始至终就没有停止过争论。 反应速度是快是慢，每一名运动员的情况都各不相同。英国著名短跑运动员林福德克里斯蒂有一句非常著名的口头禅：“我将在瞬间爆发。”意思是说，自己的起跑反应非常迅速。但是，克里斯蒂的“瞬间爆发”没有给他带来多少运气。在 1996 年亚特兰大奥运会男子百米飞人大战中，克里斯蒂就是因为第二次起跑反应时间被测定为 0.086 秒而痛失继续比赛的资格。 随着科技的进步，大量的实证研究进一步显示，人体对于简单听觉刺2
3、激（发令枪声）的神经生理反应完全可以达到 100 毫秒以内。为此，国际田联曾专门设立了一个项目，并委托芬兰于韦斯屈莱大学神经肌肉研究中心，以确定 100 毫秒的设定标准是否合理。 研究人员最终得出的结论之一便是：运动员的起跑反应时间可以低于100 毫秒，有些数值甚至会低于 80 毫秒。与此同时，研究人员建议国际田联将此标准设定为 80 毫秒或 85 毫秒。事实上，历史上还真有过一条“漏网之鱼” 。1991 年，东京世锦赛百米飞人大战中，获得铜牌的美国名将丹尼斯米切尔的起跑反应时间就只有 0.090 秒，意外的是，选手们并没有被召回。 通常来说，运动员在比赛中的起跑反应时间大多都在 0.12 秒
4、至 0.16秒之间。目前，起跑反应时间的世界纪录是 0.101 秒，是加拿大名将苏林布鲁尼在 1999 年塞维利亚世锦赛男子 100 米半决赛中创造的纪录。在各方面情况都很理想的情况下，桐生祥秀创造出一个低于 100 毫秒的起跑反应时间，至少在理论上是有可能的。 比较有意思的是，就在上海站比赛结束没几天，2017 年 5 月 18 日，日本立命馆大学的一项相关研究成果便在心理学前沿杂志上正式发表。该校研究人员发现，准备提示音（即“Set” ）与发令枪响之间的间隔时间越长，运动员的起跑反应时间就相对越短。当间隔为 1.465 秒时，运动员的平均起跑反应时间为 0.156 秒；当间隔为 2.096
5、 秒时，他们的平均起跑反应时间仅有 0.117 秒，已非常接近临界值。在短跑比赛中， “Set”与发令枪响之间的间隔时间究竟会是多少，完全因发令员而异。 在百米比赛中，运动员的起跑反应时间经常被单独挑出来，用以解读比赛。实际上，这个指标的意义并没有传说中那么重要，抢跑只是精彩对决中的一个小插曲而已。大家熟知的短跑飞人卡尔刘易斯和尤塞恩博尔特都是典型的“反应迟钝者” 。为了在听枪环节获得些许优势而去冒险，3往往得不偿失。（知识窗2017 年 10 期）素材二：能跳伞的坦克史峰“会飞”的坦克飞机巨大的轰鸣声在头顶响起，抬头一看，飞机舱门打开了，似乎要空投什么物资竟然是两辆坦克！坦克竟然从 3000
6、 米的高空落了下来！飞机上怎么会掉下来两辆坦克呢？原来是坦克在练习跳伞呢！ 只见伞包快速打开，坦克巨大的身体被降落伞稳稳当当地吊着下落，然后安全降落到地面上。一落地，坦克立即脱离降落伞，像战马一样飞奔起来。坦克为什么“会飞”这种能跳伞的坦克叫空降战车，它们的使用大大提高了部队的跨战区投放能力。 空降战车与普通坦克相比还是有明显区别的：首先，为了便于空投，它们的体积要小一些，重量会轻一些，一般不会超过 10 吨，与普通坦克数十吨的重量相比，显然要轻不少；还有一个区别就是，空降战车有一套保证其安全着陆的空降系统。空降战车的降落伞特别大，一共有 4 把，每把降落伞的重量是 100 千克，面积接近 8
7、00 平方米，可以有效牵吊空降战车。 除了有 4 把巨大的降落伞保证战车安全着陆外，战车底部还有缓冲气囊，让落地战车能够及时获得气垫保护。上有巨大的降落伞，下有厚实的气囊，所以，空降战车从天而降却能毫发无损，并在 5 分钟之内投入战斗。4为什么要让坦克跳伞空降兵是快速突袭兵种，可以借助空投方式，快速深入敌人后方实施干扰作战。但是，空降兵也有一个极危险的弱点：空降过程中容易受到炮火打击，空降之后又容易被有准备的敌方人员围歼。空降兵虽然有“兵贵神速”的突袭效果，却常常因为自卫能力较差，产生“有去无回”的结果。为了提升空降兵的战斗力和生存能力，人们就想到了用空降战车保护空降人员的方法，不让空降人员进
8、行相当危险的“裸跳” 。空降兵待在空降战车里进行空投突袭作战，有效提升了空降兵的战斗力和生存能力。 有了空降戰车，空降兵就如虎添翼，空袭作战更有胜算。不妨看看空降战车的战斗能力：它有一门主炮，备有 100 多枚穿甲弹、200 多枚榴弹，地面平射程 4000 米，对空有效射程 2500 米。单凭这门主炮，就可以对地面目标和空中目标发动猛烈攻击，这是过去空降兵无法达到的火力水准。 另外，空降战车还有较好的装甲防护，一般子弹都能抵挡，可以确保内乘人员深入敌后的安全。战车两边预装烟幕弹，如果落地处境危险，可以施放烟幕伪装躲藏，生存能力大幅度提高。空降战车 1 小时可行驶 70千米，进攻和躲避的速度都相
9、当快。 实战证明，空降战车可以帮助空降兵，像尖刀般直插敌后，大大提升了作战胜利的可能性。（读者2017 年 23 期）素材三：假如人类是“六指”进化生物学家至今也不十分清楚人类（以及绝大多数四足动物）为何每只手长有 5 根手指。如果我们拥有 6 根手指，那我们的生活会变成什么5样？或者说，额外的一根手指对我们到底是利大于弊，还是弊大于利？ 额外的一根手指能够让我们更轻松地完成一些任务，如演奏更复杂的乐器，提升打字速度，抓握物体时也更为牢固。哈佛大学医学院遗传学家克里夫塔宾是专门研究脊椎动物肢体发育的，他表示：“更宽大的手能够让人成为更出色的篮球选手。不过，手的灵巧性基本上由拇指和食指决定，额外
10、多出或者少一根手指并不会对手的灵巧性产生太大影響。 ” 多出一根手指的最大影响应该是在数学方面。如果人类的每只手拥有6 根手指，现在的计数系统将完全是另一番景象。我们之所以采用十进制，人类学家认为这与我们拥有 10 根手指有关。阿拉伯数字的英文“digit”同时也有手指的意思。如果人类拥有 12 根手指，那么十二进制将是最自然的一种选择，十进制则完全无法想象。 人类在数学、语言或者音乐方面的很多成就，都是在人类文明采用一种最自然的表达方式之后实现快速进步的。美国人类认知研究专家马克查齐兹举例指出：“我们的阅读能力取决于字母的形状。字母的形状逐渐演化成看起来最自然的一种形态，能够强化我们的视觉-
11、物体-识别系统，提升我们的阅读能力；我们处理语音的能力源自于语音进化成一种非常自然的形态，即听起来像我们所在自然环境中产生的一种声音。 ”同样，12 根手指将在很大程度上影响人类的数学能力。毕竟 12 要比 10 更为复杂。我们的大脑选择何种计数系统将对我们的数学能力产生深远影响。 额外的手指被视为一种出生缺陷，名为“多指畸形” ，这是一种遗传错误。自然选择并没有“惠及”额外的手指，使其永久存在，这是为什么呢？科学家认为，这是因为额外的手指并没有赋予人类任何进化优势。如果人类一定要拥有第 6 根手指，这根手指一定从腕部长出，作为额外的一个拇指。这是数量极少的六指四足动物的一种标准形态，例如熊猫
12、。熊猫的最小手指远侧长有一根与拇指类似的“手指” ，它是腕骨的延伸，帮助6熊猫抓握竹子。 塔宾提出了一项理论，解释动物王国的每肢五指（趾）原则，他将这一原则称之为“肢体定律” 。肢体定律是一个简单的数学方程式，源自于计算机网络的节点原则，用于预测基于身体大小的最佳肢体数量。根据这一定律，如果肢体相对于身体来说较长，最理想的肢体数量为 6 个（例如昆虫） ；如果相对较短，数量则越多越好（例如千足虫） 。如果将手指视为手部的肢体，这一肢体定律同样适用。考虑到手指需要拥有适当的长度，才能轻松弯向手掌，人类的理想手指数量显然是 5 根。所以说，5 根手指是进化的结果，是最理想的手指数量。 神经学家弗兰
13、克威尔逊曾对手与大脑的关系进行几十年的研究，是这一研究领域的权威。在他看来，6 根手指显然“太多” 。现代假肢工程研究显示，机械手无论是 3 根还是 4 根都能拥有和 5 根手指一样出色的性能。他说：“如果要在 4 根和 6 根手指之间做出选择，我一定会选择 4 根。” （百科知识2017 年 19 期）素材四：“造岛神器”绞吸式挖泥船华一平古人云：“国之润，自疏浚始。 ”大禹治水、都江堰、京杭大运河，这些古代工程对中华民族的繁荣昌盛做出了巨大的贡献。当时，这些工程全靠人力完成，艰难困苦可想而知。时至今日，机械工具代替了人力。 “天鲸”号自航绞吸式挖泥船被中国网民称为“造岛神器” ，它每小时可
14、挖掘 4500 立方米的海底混合物，相当于一个标准足球场那么大。 如此强大的挖掘能力首先要归功于其坚实的“拳头”位于船头位置的绞刀头。平时从网络照片里很难看出这个“拳头”真正的个头，只有7站在它面前，你才能深感震撼。刀头直径小的有 2.8 米，大的有 3.15 米。绞刀头由 4200 千瓦的变频电机驱动，可挖掘耐压强度极其高的岩石。耐压强度有多高？举个例子说，它可以轻松绞碎普通的钢筋混凝土码头，用“削岩如泥”来形容毫不夸张。 “造岛神器”还有两个“杀手锏”强大的自航能力和先进的自动挖泥控制系统。自动挖泥控制系统位于舱内正中，所有挖泥设备的操作集成在约两平方米的操作台上，点击鼠标或按钮便可完成设
15、备的远程操作，船员甚至可以一边挖泥，一边悠闲地喝茶。 绞吸式挖泥船并不算新鮮事物，它是疏浚工程中运用较广泛的一种船舶。不过在世界范围内，绝大多数绞吸挖泥船没有航行能力，船舶每换一处工作位置均要靠拖船带动。这就好比一台挖掘机，只能在原地利用挖掘臂四周挖，挖掘机本身不能前进或后退，要前进或后退，必须用牵引车。“天鲸”号拥有无限航区的航行能力和装驳功能，它“可以在世界上任何海域航行” 。 “天鲸”号如何开展工作呢？技术人员介绍说， “天鲸”号到达施工地点后，先在船尾下主桩，主桩的直径达 1.8 米，并在船头两侧布设横移轴。下桩后，主桩相当于“圆规的规脚” 。船尾下桩后，船头会伸出一根长长的“桥梁”
16、， “桥梁”头部就是绞刀。这根梁有 1100 吨重，它要压得住绞刀，使它不会因为岩沙坚硬而反弹。绞刀以桩为圆心，做扇形摆动，击碎岩石泥沙。击碎的岩石泥沙通过船上的高效离心泵吸入，并通过管道吹出既可以堆在海里“造岛” ，又可以由驳船运走。工作一段时间后，“天鲸”号需要往前移动继续挖泥，这时辅桩会伸出并下到海中，与主桩交替着向前移动，整个过程看上去像是“天鲸”号在“迈步” 。 如果你觉得“天鲸”号只是用来在海洋中挖泥造岛，那你就想得太简单了。这么一个威力无比的庞然大物，还能用于清除湖泊淤泥、开掘运河、8疏浚江河航道等一系列作业。 不过，荣耀远不止如此。我国科技工作者历经 5 年攻克了关键技术，研发
17、出更先进的重型自航绞吸船“天鲲”号。它是“天鲸”号的升级换代， “如果将天鲸号比作一辆装甲车的话，那么天鲲号就是一辆重型坦克” 。 “天鲲”号的设计融合了世界最新科技，装备了当今世界上最强大的挖掘系统和最大功率的高效泥泵，设计生产能力约 6000 立方米/小时，绞刀功率 5000 千瓦，最大挖深 35 米，最大排距 1.5 万米，其中远程输送能力等性能雄踞世界第一。 “天鲲”号的研发建造真正实现了挖泥船装备从“中国制造”到“中国创造”的华丽转身。（知识窗2017 年 10 期）素材五：搭上子弹蚁的“便车”王笏华子弹蚁是一种生活在中南美洲，亚马孙地区的凶猛蚂蚁，被评为“全球十大毒性最强动物”之一
18、，它是蚁族的异类。远看它们像蜂，却有着强壮有力的上颚和尖锐带毒的尾刺；近看是蚁，喜欢挥动一对大钳耀武扬威。它们的体长约 3 厘米，体型约为普通蚂蚁的 5 倍，是世界上体型最大的蚂蚁种类之一。谁要是将它惹急了，子弹蚁就会使出自己的杀手锏将尾部的毒针刺入猎物的皮肤，把神经性的毒素注射到对方的体内。 被子弹蚁叮咬后的疼痛感，就像被子弹打中一般，因此，它才有这个霸气十足的名字。可是，被子弹击中的疼痛感又有多少人真正感受过？美国昆虫学家贾斯汀施密特为了知道被不同昆虫蜇咬后的感觉，竟亲身体验了 150 多种昆虫的叮咬，其中就有子弹蚁。在他编写的“施密特疼痛指数”排行榜里，被子弹蚁叮咬后的疼痛指数排名第一。
19、 贾斯汀施密特这样形容：“那种感觉就像有颗生锈的钉子扎入脚后9跟，然后再赤脚走在火红的木炭上。带给人一浪高过一浪的炙烤、抽搐和令人忘记一切的痛楚，煎熬可以持续 24 小时而不会有任何减弱。 ”一般情况下，被一两只子弹蚁叮咬不会伤及性命，但疼痛感会迅速扩散，有时即使你的手被叮咬，肩膀也会疼，甚至整个胳膊可能在几个小时之内都动弹不得。 在自然环境中，毒素是子弹蚁攻守兼备的生存利器。子弹蚁战斗力十足，将比它们体型大很多的昆虫视为捕食对象，令不少大型动物闻风丧胆。在捕捉猎物时，蚁毒能够起到麻痹，甚至杀死猎物的作用。在防守巢穴、抵御天敌时，蚁毒引起的剧烈而长时间的疼痛又是信号明确的“逐客令” 。有了这样
20、效果超群的武器，子弹蚁在自然之中少有天敌。 亚马孙雨林里的“大裂五山柳苏木”采取了一种“狐假虎威”的策略。这种植物拥有独特的“花外蜜腺” ，能够通过“贿赂”的方式博得子弹蚁的青睐，从而获得保护。 “花外蜜腺”是指植物上位于花朵之外的能够分泌蜜汁的腺体。 “大裂五山柳苏木”的叶柄末端，与茎干相接的区域长有花外蜜腺，能够分泌大量的蜜汁。这些蜜汁对子弹蚁来说，简直是唾手可得，无限续杯的免费大餐。它们用自己的大颚采集树上的蜜汁和水滴，带回巢中后用以食用、储备和哺育幼虫。 在“大裂五山柳苏木”的树干下部、根部附近，常常能够发现子弹蚁的巢穴。子弹蚁在蚁巢洞口进进出出，在树干、叶片上觅食、警戒，无形中为这种
21、植物披上了一層“防护罩” 。那些以“大裂五山柳苏木”为食的昆虫，有的被“蚂蚁保镖”吓得落荒而逃，有的成了子弹蚁的盘中餐。雨林中的其他许多动物也忌惮于子弹蚁的威力，对这种植物敬而远之。 在漫长的进化过程中， “大裂五山柳苏木”与子弹蚁形成了互利共生的双赢关系。它们为对方的生存提供了便利，同时又都享受到了“搭便车”的好处。 10（思维与智慧上半月 2017 年 10 期）素材六：“水草精英”菖蒲张坤说起菖蒲，现在很多人都不知道它为何物。可是在古代，它可是地地道道的“时尚先锋” 。 菖蒲因生长地不同，可分为泥菖蒲、石菖蒲、水菖蒲。菖蒲皆具有香气，丛叶翠绿，叶形似剑，端庄秀丽。 本草图经曾这样描述它：
22、“其叶中心有脊，状如剑。 ”据传，春秋战国时期，铸剑鼻祖欧冶子就是受到菖蒲的启发，铸就了“纯钧”宝剑。一阵风起于水波之上，那些直挺挺的叶子随风而动，如宝剑般纷纷出鞘，泛起一道道凛然的光芒。也难怪有些地方的人会把菖蒲叫作“水剑” 。 古人喜爱食用菖蒲，如抱朴子中记载，周文王特别喜欢吃一种叫“菖蒲葅”的食物，就是用菖蒲做成的腌菜。汉代已经有诗云：“石上生菖蒲，一寸十二节。仙人劝我餐，令我头青面如雪。 ”梁代江淹采石上菖蒲诗中也有：“冀采石上草，得以驻余颜。 ”可见，服食菖蒲以驻颜、长生，在古代曾是一种很流行的观念。 古人的日常生活也离不开菖蒲，他们常用菖蒲酿成菖蒲酒用来饮用，尤其是端午，饮菖蒲酒或
23、雄黄酒已成为一种习俗，五月初五甚至被称为“菖蒲节” 。如梁代对烛赋中已有“菖蒲传酒座欲阑，碧玉舞罢罗衣单” ；李祯嵩县遇端午诗云：“谁知此日菖蒲酒，又在山城獨自斟” ；戴复古端午丰宅之提举送酒诗云：“海榴花上雨萧萧，自切菖蒲泛浊醪” 。元曲中也有“菖蒲酒香开玉樽”之句。 古时还有在端午节头戴菖蒲的习俗。如小说风月梦中描述的扬州风俗， “那些村庄妇女，头上戴着菖蒲、海艾、石榴花” ；或者将菖蒲、葱11韭和艾叶捆在一起，做成老虎、人偶状。端午节这一天，人们将菖蒲连带韭菜、大葱和艾叶混在一起，放在门口、窗户，甚至是屋顶上，其辛辣气味足以让鬼祟避之不及。而且菖蒲形状似剑，也有辟祟之效。 菖蒲除了可以食
24、用之外，古人对它的品性也相当推崇。菖蒲与兰花、水仙、菊花并称为“花草四雅 ”，因菖蒲耐苦寒，安淡泊，而居“四雅”之首。远在尧舜禹时期，菖蒲就受到人们的尊崇：“尧时天降精于庭为韭，感百阴之气为菖蒲，故日：尧韭。 ”据说尧韭生于农历四月十四日，这样菖蒲有了生日，便有了不朽的灵魂。修剪了根茎，菖蒲被文人雅士供于庭前案上，青翠挺拔，励志养神。夜间点灯观书，菖蒲能吸收烟气，不伤眼睛；置星露之下，早晨取叶尖露水洗目，有明目之效。养菖蒲也有学问，不能用河水和井水，要用泉水和雨水，最好是用一大缸存雨水，慢慢撇掉杂质，水纯净后再用来浇菖蒲；晚上放在外面接露水，早晨再搬到屋内。古人有诗云：“一窗凉气如清雾，起看菖
25、蒲叶上珠。 ”说的就是这种养种习惯。（知识窗2017 年 10 期）素材七：稀奇古怪的动物眼睛半夏 都说眼睛是心灵的窗户，因为眼睛可以表达丰富的情感，同时也是我们了解世界的重要工具之一。人类的眼睛除了眼球的颜色有区别以外，模样大致一样，但是在多姿多彩的动物世界，很多动物的眼睛非常稀奇古怪，让我们一起来看一看吧！海星的“高度放大镜”海星是生活在海洋中的一种美丽生物，从外形上看，它非常像一颗星12星，其可爱的模样很招人喜欢。但是说起海星的眼睛，很多人会非常惊讶地问：“什么？海星也有眼睛吗？”拥有 5 个触角的海星全身上下都是眼睛哦！ 这是怎么回事呢？原来，海星的眼睛就是长在它皮肤表面的无数个很小的
26、亮晶晶的物体，这些物体就像一个个聚光的高倍放大镜一样，可以聚集来自周围各个方向的图像信息，可以 360无死角地收集周围的图像信息哦。据说，海星眼睛的原理带给光学技术和印刷技术非常大的启发。说不定小海星身上那些微小的“高倍放大镜” ，在不久的将来会使光学技术和印刷技术获得突破性进展呢。螃蟹的“自由伸缩望远镜”提到螃蟹，大家的脑海里是不是立刻就会浮现出一个八面威风的“大将军”的模样穿着一身威武的“盔甲” ，挥舞着“大钳子”横冲直撞，尤其是它那双凸出来的乌溜溜的眼睛，感觉像是眼睛下面长了“腿”一样，随时可以伸缩，还可以 360旋转。它是怎么做到的呢？ 其实，不是螃蟹的眼睛长了“腿” ，而是因为它的眼
27、睛长在两个螯钳上面，叫作“柄眼” 。它的眼睛和许多昆虫的眼睛一样，是由很多小眼睛组成的复眼。看东西时，这些小眼睛会分工合作，再把看到的景象组合在一起反映到视网膜上面，最后通过视觉神经传送到大脑里，之后拼成一个完整的图像显示出来。 和其他昆虫的眼睛不同的是，螃蟹的眼睛可以伸出来，也可以缩回去，好像一架可以自由伸缩的望远镜，是不是很神奇？其实，螃蟹这种独特的眼睛和它走路的方式有很大关系。大家都知道，螃蟹是一种横着走路的动物，这样一来，它走路时就看不到道路两边的情况，因此一不小心就会遇到危险，甚至会变成其他动物的美食。有了这样神奇的眼睛，情况就完全不同了。当螃蟹的眼柄竖起来之后，它的两个眼球既可以随
28、意伸向它身体13的两侧，还能够同时观察其他方向的情况，真正做到了“眼观六路，耳听八方” 。当螃蟹不需要使用自己的眼睛时，就会把眼睛连同眼柄一起藏到自己的眼窝之中。 此外，螃蟹眼睛的再生功能也让人叹为观止。当它的眼睛被损坏后，很快就能长出新的来。这样的眼睛，是不是很神奇？青蛙的“动态物体分辨仪”青蛙长着一双灵活的大眼，但奇怪的是，它的这双大眼似乎只对飞动着的物体反应灵敏，对静止不动的物体却视而不见。这是怎么回事呢？ 原来，青蛙眼睛中的视网膜上一共有 5 层神经细胞，这 5 层神经细胞中有些细胞只对运动物体的某些特征有反应，比如物体的边缘、光度的变化、阴影的变化。 在这 5 层神经细胞的共同作用下，青蛙的眼睛对“前端圆圆的快速移动的物体”特别敏感这种物体往往是正在飞翔的昆虫，同时也对那些“有很大阴影的快速运动”的天敌特别敏感，这样既有利于它捕食，又有利于它及时地避开天敌。 青蛙的眼睛所具备的这种挑选特定图像的特征，有利于让青蛙忽略背景，集中注意力去捕捉昆虫。 根据蛙眼的这些原理，仿生學家们发明出了一种叫“电子蛙眼”的设备，并且把这种设备运用到了战争中。
