航空航天體系標準精選(九篇)

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第1篇：航空航天體系標準范文

計算演化與時俱進

在原始社會，人類進行計算的方法十分簡單，只需把石塊放進皮袋或把貝殼串成串，就可以“一一對應”計算出需要計數的物品。后來，人們又發明了在長繩上打結記事或計數。采用這樣的“結繩計數”方法，比用石塊、貝殼要輕便許多。與此同時，手指計數也是當時常用的方法。至今，有些地區的少數民族還用“手”表示“五”，用“人”表示“二十”。有人研究推測，“十進制”被廣泛運用，應該與手指計數大有關聯。

考古工作者考證出湖南省長沙楚墓出土的幾十根長約12厘米的小竹棍，就是古人用來計算的算籌，這是我國所能見到的年代雖久遠的實物：而楚人也是我國古代最早使用算籌進行計算的先民。經專家研究，算籌有兩種排列方式：一種是縱式，1至5為并列豎排，6至9為橫豎相交，一豎一橫表示6，四豎一橫表示9；另一種模式則是1至5并列橫排，6至9豎橫相交，與縱式恰好相反。進行計算時，算籌縱橫交叉使用，以十進位，零為空位。《老子》一書中講到：“善計者不用籌策”，表明那時算籌已經相當普遍了。自春秋戰國以來，使用算籌進行計算一直沿用了近兩千年。除竹制之外，還有木、鐵、玉石、象牙制的算籌。把算籌裝在袋子里或筆筒中隨身攜帶，這就是古人說的“算袋”或“算子筒”。唐代曾經規定，文武官員都必須備有算袋，以提高決策的科學性。我國古代數學家劉徽，用算籌把圓周率計算到3.1410。而祖沖之則更為精確地計算到小數點后第七位。

算籌在計算時需要一定的場地，特別是多位數計算占地較大，而且運算過程轉瞬即逝。為了克服算籌的弊端，到了宋元時期，人們根據算籌的計算原理，發明了算盤。1366年，陶宗義著《南村輟耕錄》中，最初提到“算盤”一詞，并說“撥之則動”。15世紀《魯班木經》中，很為詳細地記載了算盤的制作方法。算盤以圓珠代替“算籌”，并將其連成整體，簡化了操作過程，運用時更加得心應手。到了元末明初以后，珠算則逐漸取代籌算，成為通用的計算工具。在算盤中，上面的子一個代表5，下面的子一個代表1，是從算籌延續下來。算籌運算的規則和口訣，算盤也都繼續沿用。從某種意義上講，算籌可以說是算盤的祖先。利用算盤不但可以做加減乘除四則運算，還可以乘方開方。即使是多元高次方程這樣高深的數學難題，利用算盤同樣可以解出來。

珠算是中國的一大發明，雖然歷史古老，但現在仍然具有旺盛的生命力，不但在中國如此，就是號稱“電腦王國”的美國和日本，也十分重視珠算的使用和普及。美國加州的大部分小學都開設珠算課；日本人則把珠算與讀書、寫字并列為國民應當具有的基本技能。現在，一種新型的電子算盤已經問世，它把算盤與電子計算器的長處集為一體，是一種中外結合的新型計算工具。

齒輪計算風光顯赫

1520年，英國人甘特發明了計算尺，運用到一些特殊的運算中，既快速又省時。到了1642年，法國數學家巴斯嘉制造出世界上最早的手搖計算機。它用一個個齒輪表示數字，以齒輪間的咬合裝置實現進位，低位齒輪轉十圈，高位齒輪轉一圈。經過逐步改進，它既能做加、減法，又能做乘、除法，運算操作也更加簡捷、快速。1878年，瑞典發明家奧涅爾制造出一種利用齒數可變功能進行演算的手搖計算機。這種計算機的主要特點是，利用齒數可變的齒輪代替階梯形軸。其中，字輪與基數齒輪之間沒有中間齒輪，數字直接刻在可變齒輪上，并在外殼窗口中加以顯示。

到了19世紀80年代，各種機械計算機陸續采用鍵盤置數的辦法。這種計算機在進行除法運算時，要注意聽信號鈴聲，當減去除數的次數過頭時，就會響鈴，提醒操作者將多減的次數補回來。1905年，一位名叫加門的德國人，在鍵盤置數的計算機中采用了“比例杠桿原理”，使計算機在操作時產生的噪聲很小，做除法運算時也不用專心注意鈴響，逐漸成為一種廣為流傳的機械計算機。1936年荷蘭飛利浦公司制造出一種二進制手搖機械式計算機。由于結構簡單，操作方便，在20世紀二三十年間一度成為非常重要的計算工具。

用手搖作為動力的機械計算機，應用范圍十分廣泛。它能夠進行四則運算、平方數、立方數、開平方、開立方，還可以輸入三角函數和對數。我國第一顆原子彈的研制，就曾使用這種計算機來進行數據計算。不過，手搖計算機也有不足，比如計算的數據中有括號就比較麻煩，需要正搖幾圈，反搖幾圈，重復多次；另外還要用紙筆記錄，既費時又費力。20世紀70年代，使用晶體管和數碼管的計算器出現以后，手搖計算機就退出了歷史舞臺。

超級電腦前景廣闊

1946年初，美國賓夕法尼亞大學厄克特博士和物理學家毛希利博士研制成功世界上第一臺電子計算機。這是一種根據一系列指令對數據進行處理的機器，俗稱“電腦”。

電子計算機的種類繁多，但總體上都是處理信息數據的工具。隨著科技的飛速進步，新一代計算機出現之后，在性能上總是要明顯超過前一代。早期計算機的體積足有一間房屋大小，而今天某些嵌入式計算機可能比一副撲克牌還小。小型的、為個人應用而設計的計算機被稱為微型計算機，簡稱微機。我們日常使用“計算機”一詞時，通常大都是指這種計算機。當然，在特別的科學計算或面向大型組織的事務處理中，依然有大量體積龐大的計算機在工作著。

我國國防科技大學研制的“天河一號”超級計算機，其峰值運算速度為每秒4700萬億次。“天河一號”運算1小時，相當于全國13億人同時計算340年以上；“天河一號”運算一天，相當于一臺主流微機運算620年的總和。

超級計算機又稱高性能計算機、巨型計算機，是世界公認的高新技術制高點和21世紀最重要的科學領域之一。1994年，美國航空航天總署的戈達德太空飛行中心的科技人員，建造了世界上第一組個人臺式電腦機群超級計算機。現如今，超級計算機已成為研究全球氣候變化、高能粒子、天體變化、核反應等的關鍵工具。日本開發的“地球模擬器”超級計算機可提供全球性天氣預報。在運行過程中，該計算機需要將地球表面分割為許多大約10平方千米的區域，這樣就需要處理5000多萬套大氣及海流的變化數據。為了對這些數據進行及時處理以做出天氣預報，以往需要數千臺計算機處理器來進行共同運算，而該臺超級計算機完全可以獨自擔當重任。

科學家通過超級計算機揭示了黑洞質量之謎。在大約1億年的時間里，黑洞質量不斷增長，將更多氣體燃料吸引到自己身邊，氣體在向黑洞靠近時變得更熱、更明亮。這樣，融合后的星系核就成了一個類星體。按照超級計算機的模擬結果，大黑洞在經歷稱為“類星體”的成長階段時，周圍熾熱的氣體物質會爆發，產生一股強大的宇宙風，將絕大部分氣體塵云從黑洞附近乃至整個星系里刮走，拋入深空。放完這個巨大的“宇宙焰火”之后，黑洞沒有了“食物”，質量不再增長。

第2篇：航空航天體系標準范文

我是一名專門研究行星的天體生物學者，研究領域主要集中在行星演化的主要過渡階段以及各個行星與生命形式之間不斷發展的關系。目前，科學界普遍認同的觀點是：人類已經進入地球史的一個新紀元。在這一新紀元，人類的基本活動已成為推動全球變化的力量之一。這一推動力，像形成各個大陸并推進物種進化的自然力量一樣強大。這一新紀元常被稱為“人類世”，也叫作“人類時代”。對這一新紀元進行反思能夠促使人類從深邃的時間長河看待自己。@一深邃時間的基本單位不是以百年或者千年計，而是億萬年。雖然近期開展了諸多討論與爭辯，但科學家

對“人類世”的全部含義及重要性的認識仍未達成一致。

人類對全球變化的認識是判斷新紀元是否真正開始的最佳標準。

人類世始于何時？科學家提出了不同的起始日期及其標志，比如空氣中二氧化碳含量的升高、核試驗中同位素的產生、更早時期人類對地貌和氣候的改變，還有“哥倫布大交換”，即歐洲人早期定居美洲后東西半球之間物種的廣泛轉移。科學家爭議的焦點是：地球何時開始具備獨特的人類特征？許多物種對地球有重要影響，但是地質年代表中沒有體現出這些物種的轉變階段。從何時開始，人類改變事物的方式與其他物種改變地球的方式變得截然不同？大規模改變地貌并不是人類獨有的特征。比如，河貍也可以改變地貌。河貍筑起堤壩，改變溪流的流向。雖然筑壩過程中咬斷了樹木，破壞了森林，但壩體上很快就會生長出新的樹木。最先改變全球氣候、造成生物大規模滅絕的，也不是人類。25億年前，光合細菌就已經改變過全球氣候并導致生物大規模滅絕。

人類與其他改變世界的生物體存在顯著區別，必定與諸多因素相關。這些因素包括人類的絕佳聰明才智與非凡適應能力，社會團體內部的溝通交流、群策群力，一輩輩人知識的相傳，以及使用以上技能來改變周圍環境、擴展居住區域。然而，數萬年來，人類一直進行此類活動，并造成環境的諸多變化。有科學家認為，這些環境變化可視為“人類世”開始的標志。我認為這些定義不完整。至今，造成環境惡化的人們并沒有意識到、更沒有認識到這是全球變化。的確，人類改變地球已有幾千年的歷史，但是現在出現了一些問題，而這些問題在人類最初給世界帶來改變時未曾發生。我個人認為，“人類世”之所以前所未有且完全名副其實，是因為人類愈發意識到自身給地球帶來的改變。人類對全球變化的認識是一個全新的現象。這種認識，將人類劃為一個特殊類別。我相信，人類對全球變化的認識是判斷新紀元是否真正開始的最佳標準。人類開始意識到“人類世”已經開始了，它才真正開始。“人類與其他生命形式的區別到底是什么”是困擾我們已久的問題。上述“人類世”的解釋，有助于我們從新的角度解答這一問題。或許最重要的是，認識到對世界的改變意味著人類是地球上的新物種。人類到底是什么？人類是能夠改變世界并能認識到自身行為的物種。

在“成熟人類世”時代，人類可以完全將自身特有的想象力、抽象思維能力、遠瞻未來的能力融入自身行為，作為行星系統運轉必不可少的部分。

根據這個不同的評判標準，真正的“人類世”才剛剛開始。我們可將這一“人類世”稱為“成熟人類世”。科學家提到了一些早期階段，也認為這些階段可以作為“人類世”的起始時間。但是這些階段只是一種先兆，那時人類并不是有意識地對地球做出改變。人類掌握可持續生存的能力并能長期在地球上生存時，“成熟人類世”才真正開始。與這一時期同時到來的，是人類對自身改變地球過程中所發揮作用的廣泛認識。這一認識，使人類從馬馬虎虎、漫不經心地給地球帶來改變過渡到深思熟慮并有意識地控制自身行為對地球的影響。人類不再無知，便是“人類世”的開始。

我們需要提高自己的環境意識：即從時間與空間尺度上認識到自身行為，并將這一知識融入后期行為中。這并不需要忘我精神、理想主義或是自我犧牲，只需要準確的自我感知及文明的自利。對地球負責，歸根結底就是一種自我保護行為。

我們目前正在觀察的影響不只是源自一種新的地質力，還是一個新類型的地質力。從未有任何地質力能夠意識到自身行動。人類生存在地球上，會給地球帶來哪些影響？我們還不能完全認識這一點。但是人類對這一問題的認識越來越清晰。人類意識有可能融入地球生態系統，這給人類帶來了希望。從未有任何自然力能改變變化方向。如果不欣賞這一新時代里發生的一些事情，我們可以對這些事情做出改變。

總之，人類對“人類世”的認識越來越全面，這種認識使它成為一種全新的地質年代。我建議將人類生活至今的時代，也就是人類無意識改進行星演化過程的時代，稱為“早期人類世”。我們可以將這一時期視為第一階段，也就是人類意識到了長久以來自身一直作用于地球。這是進入“成熟人類世”的必要階段。在“成熟人類世”時代，人類可以完全將自身特有的想象力、抽象思維能力、遠瞻未來的能力融入自身行為，作為行星系統運轉必不可少的部分。“成熟”二字，將有意識、有目的地改變地球的行為與那些無意識、隨意地改變地球的行為做了區別。

如此看來，我們應該歡迎“人類世”的到來，也應該為它的到來而努力。

如果人類發現其他文明的存在，這些文明可能已經度過了技術快速發展但又不成熟的阻礙時期。

一些科技評論家認為，“人類世”這一概念不切實際。他們懷疑，在地球發展史的大背景下，人類即將到來的時代是否真的那么重要。這些評論家認為我們考慮過多。但我認為，我們考慮得還不夠多，或許只把“人類世”看作一個時期，我們的考慮還不全面。步入新時代是很常見的現象。通常，一個時期的發展可以持續幾百萬年，對地球來說某個時代不那么重要。然而，最近的一次轉變并不僅僅是地球千變萬化的歷史長河中的一次地質變化。這種有意識改變地球的力量的到來，是地球運行過程中的一個主要轉變點。人類目前所目睹的、了解的，要比步入一個新時期更重要。或許，我們將這一時期視為一個“新宙”潛在的開端更恰當。

正如一天中的時間單位有時、分、秒，我們也將地質時期分為大小不同的時間單位，不同的時期會形成明顯的標記，科學家通過這些標記研究地球上各個地區錯綜復雜的歷史。這些標記通常顯示出起伏變化的地形、變幻莫測的氣候、不斷變遷的物種以及三者之間錯綜復雜、相互作用的波動，并不能清楚說明主要地球變化。不同時期組成更大的地質年代：紀、代，以及最大的時間單位宙。紀的長度為幾十萬年，幾個紀形成一代。地球自形成以來可分為四個宙，每一個宙分別代表地球歷史的一個完全不同的階段。地球在每一個宙階段是一個完全不同的星球。

我簡要介紹一下四個宙，介紹過程中會忽略一些細節，重點介紹本質區別。任何訓練有素的地質學家都會針對宙的劃分提出許多說明與注意事項。粗略來講，地球經歷了以下四個宙：

冥古宙。冥古宙開始于大約50億年前。之所以命名為“冥古宙”，是因為地球形成之初，昏天黑地，一片混沌。凱文?扎尼是我的朋友，也是我以前在美國航空航天局工作時的同事。他是行星起源與演化研究方向的頂級專家。凱文認為，冥古宙時期，“地球上火山猛烈噴發、流星撞舯炸、地表熾熱、隕石坑廣闊無邊、硫黃蒸氣不斷翻滾。也就是說，地球上遍布著熊熊火焰與硫黃。”

太古宙。地質學家認為太古宙始于38億年前。這一時期，原始生命開始出現。一些研究者認為，地殼巖石形成于太古宙時期。如果我們充分探究地球歷史，會發現有專家認為太古宙的起始時間應該更早。就像凱文?扎尼指出的，往前推算太古宙時期就“將冥古宙視為最早的，類似于最快速度或者最高建筑”。太古宙的起始時間有可能往前推至40億年前。

元古宙。元古宙始于25億年前。這一時期，由于光合作用，大氣中的含氧量開始急劇增加，引發了“大氧化事件”。各種生命形式開始在大氣中出現，導致了地球史上最具災難性的一大轉變。地球上最初只有厭氧菌，氧氣是它們的天敵。有的微生物慢慢消失，有的在安靜的環境中處于休眠狀態，有的進化成耐氧的生命形式。

顯生宙。顯生宙開始于5.42億年前，寒武紀生命大爆發發生在這一時期。生命形式迅速變得復雜、肉眼可見。顯生宙之前，地球上幾乎只有單細胞動物。后來，地球上的多細胞動植物越來越多。

在宇宙演化的背景下，若要試圖了解地球以及人類自身，并說明地球發展史中哪些階段可能是普遍的，我們最好不考慮各個紀與各個代，直接看宙的主要過渡階段。科學家認為，生命進化不論在其他星球呈現怎樣的形式，肯定與地球上的進化形式有很大區別。想象一下，在30光年以外的地方，一顆太陽系外行星圍繞一顆類似于太陽的恒星運轉。你可以確定這個行星上沒有侏羅

紀世界、沒有恐龍、沒有更新世時代、沒有長毛象。地球歷史的各個時期，雖然有的只持續幾十萬年，但足以說明地球生命的蜿蜒發展之路是與眾不同、毫無章法的。

那么，時間尺度的最大單位――宙，也就是地球上的主要生物學事件呢？天體生物學家興致很高，因為每一個宙代表了生命與地球之間關系的基本轉變。我認為，科學家可以合理探索其他星球有沒有經歷過這些宙。

尋找宇宙中其他生命形式的一個主要方法基于一種猜想，也就是其他行星的大氣層是否會因光合作用而充滿氧氣。這一猜想多少有點地心說的傾向，但我們很難想象，那些一有機會就會進化的生命形式不受強烈并無處不在的太陽光（或是其他恒星光芒）的影響。所以，我們希望宇宙其他星球也有類似“大氧化事件”的發生。如果真有類似事件發生，那么我們提出其他行星是否經歷過寒武紀生命大爆發或者類似事件等問題，也是完全合理的。在天體生物學領域，科學家總

是提這樣的問題：我們應該期望其他星球上只存在簡單的微生物，還是存在更大、更復雜的有機體？

所有問題中，一個最大的問題是我們能否發現有智慧、懂技術的外星人。還有人類改造地球時，地球上呈現的這一新轉變。宇宙中其他星球上是否有類似事情的發生？科學家開展“搜尋外星智能生命”的科學實驗時，就意識到，如果在外星文明毀滅自身或是外星人喪失技術能力之前，這些文明只持續較短時間，如曇花一現一般，那么我們不可能發現智慧生命的存在。只有存在時間長久才能確保這些文明跨越時空的距離，發現彼此。如果人類發現其他文明的存在，那么這些文明可能已經度過了技術快速發展但又不成熟的阻礙時期。

從天體生物學的角度來看，我認為，認知過程成為地球運作的一個關鍵組成部分。這樣一個時代的開始，可能與以前地球經歷的重大轉折一樣重要，那些轉折清楚表明地球發展史上宙與宙之間的三個分界，每一個分界都代表了生命形式與地球之間關系的重要轉變。認知過程成為主要變化方式的時代，很可能和大氣層含氧量增加、多細胞動物出現一樣重要。如果全球智力成為一

股持續的行星力，我相信，將這一時代視為地球第五個宙的開端恰如其分。

那么這個時代應該叫什么？我建議將其稱為“智慧生物宙”。

不要忽視人類覺醒、成熟、升華自我責任與本領的潛力。

18世紀，瑞典生物學家卡爾?林奈創立了物種命名的現代體系。林奈先生最初為人類重新命名時，試圖尋找人類不同于“人（Homo）”屬其他動物的特征。林奈先生選擇了“sapiens”一詞。“sapiens”取自拉丁詞匯“sapientia”，意為“智慧”。他稱人為“智人（Homo sapiens）”。1871年，達爾文指出，“人類與其他低等動物的所有區別中，道德意識與善惡觀念是最重要的區別……這也是人類最高尚的特征”。或許，給予人類“智人”這個崇高的稱號有些名不副實、自我吹噓，但是這也可以視為一個遠大志向，我們希望成為“智人”。

“智慧”與“智力”是有區別的。“智慧”指的不僅僅是一種認知技能，還指做事時能夠具備從經驗中獲得的判斷力。你的智力水平可能較高，但是缺乏智慧。可能你最擅長回答智力測驗中的問題，或者猜謎語時最拿手，但是你仍然缺乏判斷力來做出一些明智的決定。很明顯，在團隊、個人身上（也可能是逆戟鯨、大象），有諸多智慧。但是作為人類，如何在全球共同發現這些智慧呢？我們目前所處階段的特征是人類對全球影響深遠。在很大程度上，僅僅通過觀察這些影響的后果是無法對其進行調節與改變的。我們能否將這一階段轉變為對全球進行深思熟慮地控制調節的階段？也就是說，人類通過對地球及其歷史、人類歷史的了解，以及對地球與人類之間相互作用的日益增長的認識，指導各種行為。

那么，這將成為一個改變了的世界，我稱其為“智慧地球”。在這一世界中，人類和地球都已經相互改變，相互影響;在這一世界，我們學會了利用深刻理解行星功能而開發的改變世界的技術長久舒適地生活;在這一世界，明智并合理地使用工程技能已經順利融入全球發展進程。這對行星地球來說是一個美好憧憬，對地球人類來說也是一個夢寐以求的名稱，我們要成為智人才能證實這個世界。在智慧地球上，我們不去區分地球與人類，因為我們會與地球深深地認同。我們會明白：明智的自我管理和明智的行星管理完全是一回事。

這可能是人類的一廂情愿。不，這的確是一廂情愿。我依然認為，人類可以步入這個重新恢復平衡的世界。在這一世界，人類學會了如何智慧地使用自己的聰明才智。然而，我們無法斷定這一世界與人類無緣，知道人類能做什么以及朝什么方向努力很重要。隨著“成熟人類世”舉步維艱的開始，我們也猶豫不決地步入這一新宙。這一時代稱為“智慧時代”。我認為，人類獲得智慧并不是為了操控地球，或者更準確地說不是要與地球一同主宰。我建議將這一宙視為一個更普通的時代，認知過程在這一時代成為地球運行的一個穩定部分。這一時代，生命形式會認識到自身行為，并將這一認識融入所在行星的運行中。如果人類不能快速實現智慧地管理行星，那么將來其他物種可能會具備這種能力。如果這一次我們不能成功，另一種人類或者人類文明可能會出現，或S他們會將我們犯下的錯誤作為前鑒。我們可能也需要完全改變自己，達到同時擁有智

慧與自制力的必要階段。地球可能已經經過了智慧動物宙時代，但那個時代不是人類開啟的。

智慧動物宙指的不僅僅是地球。科學家的另一個觀點是其他星球上可能也存在智慧生命。兩個觀點不謀而合。人類思想與機器都很強大，可以改變世界。假如智慧生命存在于其他星球，而且存在時間久遠，這些智慧生命就會改變他們所處的星球，這些星球也將經歷自身的智慧動物宙時期。當我想起“搜尋外星智能生命”計劃并思考需要經歷哪些階段才能達到長期行星文明這一問題時，我想到的，不僅僅是掌握諸多實用技術的聰明物種，還有那些能夠順利解決類似于我們

目前面臨困難的物種。這些問題，很大程度上與人類發現并重新定義自身與地球的關系相關。我認為，在這樣的世界里，科技成為生物界一個基本屬性，能夠確保物種長期存在。

我在其他文章中曾指出，解答“生命是什么”這一基本問題的一個方法是將生命視為行星隨機呈現的一種屬性。同樣，智慧可能也是行星的一個屬性。如果有行星經歷智慧動物宙時代，那么就會有穩定智力的形式呈現在這些星球上，這種穩定的智力可能未曾在地球上出現過。

目前，我們似乎是一種行星新變化的無意識的參與者、觀望者。這會不會是宇宙進化到某一階段具備的一些特征？宇宙進化過程中，一些行星開始清醒，有自我意識地看待自己，同時觀望其他星球，并開始思索自己是否是唯一的。目前為止，我們并不知道這一過程是否在其他地區發生過，但是這一視角或許能幫助我們努力發現這一轉變中到底發生了什么，人類起了怎樣的作用。或許這能在人類過度破壞地球之前，幫助人類認識到這些問題。