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問問大咖

2022-06-10 00:54
學(xué)與玩 2022年4期
關(guān)鍵詞:摩爾定律晶體管眼鏡蛇

問題好多,都要“沖破天際”了?

把問題丟給我,我找“大咖”幫你解答。

我問:在上期《(學(xué)與玩))上,我看到石墨烯被稱為“新材料之王”,好像很厲害的樣子。它能用在我的電腦上,讓電腦“跑”得更快嗎?

大咖答:目前,我們材料舞臺的“主角”還是硅。硅脫胎于最不起眼的沙礫,最終被制成大大小小的芯片,控制著手機(jī)、電腦、服務(wù)器,成為信息時代的“心臟”。每18個月,芯片上可容納的晶體管數(shù)量增加一倍,性能也提升一倍。1997年擊敗國際象棋世界冠軍的“深藍(lán)”超級計算機(jī),其計算速度只有如今普通手機(jī)的幾十分之一。這就是半個多世紀(jì)以來屢試不爽的“摩爾定律”,它也代表人類使用硅的水平與日俱增。

但是,“摩爾定律”并非沒有終點。畢竟,7納米厚的晶體管,厚度只相當(dāng)于幾十個原子,如果厚度無限變薄,硅作為半導(dǎo)體的性質(zhì)將完全消失。甚至有預(yù)測, “摩爾定律”的極限在2025年就將來臨,這個問題迫在眉睫。

怎么辦呢?我們不妨把目光投向石墨烯。讓我們想象一下:把一個海綿球扔進(jìn)墨水,球的內(nèi)芯會被染色;但如果把一塊玻璃扔進(jìn)墨水,內(nèi)芯卻能始終保持透明。硅就像這個海綿球,它的表面總要和氧反應(yīng)形成氧化硅,所以用它做成的晶體管不能無限小。而石墨烯其實就是單層碳原子構(gòu)成的石墨薄片,盡管如此之薄,卻因為不會與外界反應(yīng)而保持穩(wěn)定。如果能用石墨烯制作晶體管,就有望將芯片密度進(jìn)一步提升,電腦自然能“跑”得更快.

——張遠(yuǎn)波(復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授)(選自《答案》)

我問:最近,我在動物園爬行館看到了眼鏡蛇。我想,這個名字肯定是從它的外形來的。那么,眼鏡發(fā)明之前,眼鏡蛇叫什么呢?

大咖答:眼鏡蛇之所以被稱為眼鏡蛇,是因為它們發(fā)怒時,頸部會高度膨脹,變得扁起來,并發(fā)出“呼呼”聲,借此嚇退敵人。這時,我們就會在眼鏡蛇的頸部背后看到一個明顯的眼鏡形狀的花紋,像蛇帶了一副眼鏡似的。因此,人們就管它們叫眼鏡蛇了,動物學(xué)家也給它們做了一個分類,叫眼鏡蛇科。

一般認(rèn)為,眼鏡是13世紀(jì)時由意大利人發(fā)明的。那么很顯然,在這之前,眼鏡蛇有其他名字,更準(zhǔn)確地說,眼鏡蛇曾有很多名字。比如,在我國民間,它們的曾用名有飯鏟頭、吹風(fēng)蛇等。其中,飯鏟頭的名字跟眼鏡蛇有異曲同工之妙,也是因為眼鏡蛇生氣的時候看起來像個飯鏟。更有趣的是,眼鏡王蛇的俗名叫大飯鏟頭、大吹風(fēng)蛇。這樣的命名很容易記呢。

值得一提的是,眼鏡蛇科的蛇有很多種,并不是都有眼鏡狀花紋。很多眼鏡蛇科的蛇并沒有“眼鏡”,比如海蛇、黑曼巴蛇也都是眼鏡蛇科的毒蛇,它們就既不像眼鏡,也不像飯鏟。

——單少杰(中國科學(xué)院動物研究所博士后)

我問:我坐電扶梯的時候,總覺得扶手“跑”得比較快。這是我的錯覺嗎?如果是真的,電扶梯的扶手為什么會比扶梯快呢?

大咖答:首先,你提到的電扶梯扶手比扶梯“跑”得快,這很可能不是你的錯覺。根據(jù)我國規(guī)定,電扶梯扶手的速度應(yīng)該是扶梯本身的1-1.02倍。也就是說,扶手比扶梯稍微快一點是允許的,但一定不能比扶梯慢。

為什么不能稍慢呢?這就要提到一個重要的理念:故障導(dǎo)向安全。讓我們以汽車的剎車系統(tǒng)做個例子。剎車故障分兩種情況:一種是失效,就是達(dá)不到剎車的效果;另一種是不復(fù)位,就是系統(tǒng)卡死了,一直在剎車。這兩種狀態(tài)都是剎車故障,但是從安全性上看,卡死的剎車故障不是那么危險,充其量就是讓車無法開動,而失效的情況就很危險了。在這里,故障導(dǎo)向安全的意思就是你希望剎車故障時會發(fā)生卡死的故障,而不要發(fā)生失效的故障。

同樣的,當(dāng)電扶梯的扶手和扶梯速度不一樣時,扶手如果比扶梯慢,就會把扶著的人向后拉倒;而扶手速度稍快,也會把人向前拉倒。但是,人體手臂向前的活動能力比向后的活動能力強(qiáng)很多。也就是說,人向前倒下時,會有手臂的支撐保護(hù),對人更安全一些。

那么,為什么兩者速度不能完全一致呢?這是由于扶手是橡膠制品,會隨著使用而逐漸變長,這就會造成運行速度變慢。為了防止扶手速度比扶梯慢的情況發(fā)生,可以適當(dāng)?shù)匕殉跏妓俣仍O(shè)高2%,這樣即使扶手帶延長了2%,還是能保證其速度和扶梯一致。

——哈恩霖(電梯安全監(jiān)管員)

樹洞:有什么心里話,來告訴我吧!

我問:我有一門特別不喜歡學(xué)的功課。我心里也知道要好好學(xué),學(xué)好了很重要,可就是沒興趣。怎么才能喜歡上自己不喜歡的學(xué)科呢?

大咖答:網(wǎng)上有句流行語:先問“是不是”,再問“為什么”。咱們可以稍加改動為:先問“是不是”,再問“怎么做”。你是不是真的不喜歡學(xué)這門課?還是單純不喜歡教這門課的老師?或者只是因為基礎(chǔ)不牢固、學(xué)起來吃力,就覺得自己在這門課上沒天賦?

相信思考了“是不是”這個問題的你,會有不一樣的發(fā)現(xiàn)。很有可能,你不喜歡的根本不是這門課本身,而只是它的外延部分。你不是對這門課沒興趣,而只是暫時沒發(fā)現(xiàn)它有趣的點。在這個發(fā)現(xiàn)的過程中,我們不妨找點小竅門:

首先,告訴你一個心理學(xué)上的定理——“自證預(yù)言”。它說的是,當(dāng)一個人堅信某件事要發(fā)生的時候,就會主動地尋找和發(fā)現(xiàn)符合期望的正面信息,而不斷獲得的正面信息又會給這個人強(qiáng)大的信心,行動也會在這樣的信心之下變得更加積極,所想的一切也就會在堅實的行動中如期而來。所以,樹立信心,讓“自證預(yù)言”在你學(xué)習(xí)這門課的時候發(fā)揮作用吧。

此外,你還可以利用積極心理暗示。舉個例子,如果你喜歡看小品,演員一出場,你的興趣就來了。為什么?就因為事先有了一種積極心理暗示:一定會有趣。學(xué)會給自己積極心理暗示,對這門學(xué)科抱著積極的興趣和期待,你就會有感到學(xué)習(xí)這門功課的樂趣。

有時候,你也不妨利用自己豐富的想象力。在一個安靜、安全的環(huán)境中讓自己徹底放松,將自己喜歡上這門課、每天開開心心學(xué)習(xí)的場景在腦海中進(jìn)行清晰、細(xì)膩的預(yù)演。想象之后,腦海會留下一個記憶印痕。遇到真實情境后,記憶就會被激活,從而指引自己的思維和行動向期望的方向發(fā)展。

有了正確的心態(tài)和有效的方法,相信你會慢慢發(fā)現(xiàn)這門學(xué)科有趣的地方,并取得好成績。

——馬志國(應(yīng)用心理學(xué)研究員,知名心理咨詢師)

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