《流浪地球2》里你看不懂的黑科技，真的那么难理解吗？

公众号新闻

2023-03-03 05:03

纵贯天地的太空电梯、喷出巨大光柱的行星发动机、无所不知的量子计算机、让人类实现“永生”的“数字生命计划”……热映的科幻电影《流浪地球2》不仅呈现了一幕幕宏大震撼的视觉奇观，层出不穷的未来科技也让观众直呼过瘾。

不过，这部科技要素密集的硬科幻，也让不少成年人都直呼看不懂，甚至被爱提问的孩子问得哑口无言。从科幻回归现实，其实电影中许多看似遥远的前沿科技在当前已经有迹可循，甚至可能在我们的有生之年实现，更可能是孩子们未来将要体验的日常。

阅读这套《强国少年高新科技知识丛书》，你会发现《流浪地球2》里的众多黑科技早就已经在路上了。

适读年龄：7~14岁

定价：200元（全10册）

今日特价团购：99元

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科学家已经对太空电梯的建造已经提出了完整构想，而新材料碳纳米管有望解决缆绳材料强度不足的关键问题。

聚变能将以极少量的燃料为星际旅行的发动机提供源源不断的动力。

量子计算机的运算速度比当前最快的超级计算机还要快100万亿倍，量子人工智能、量子黑客这些听起来光怪陆离的应用离我们也并不遥远。

人类为了延长寿命开发了诸多手段，“意识上传”可能在21世纪末实现！

科技改变世界的速度越来越快，如果孩子对当今颠覆性的技术创新一无所知，对科技发展的方向缺乏敏感，就很难跟上这个世界的变化，未来势必要吃亏。为孩子选择少儿科普书应当与时俱进，当别的孩子在讨论太空旅行、人工智能等最新、最前沿的科技时，难道我们还要继续给孩子看落后了几十年的科普知识吗？

“强国少年”这套书的作者团队来自拥有超百年历史的美国世界图书公司(World Book)，其在百科图书、家庭教育和学校教育领域处于领先地位，美国前总统克林顿和世界前首富比尔·盖茨在童年时期都是该公司图书的忠实读者，专业性毋庸置疑。

作者团队在创作时，不用一个公式，通过符合儿童认知水平的简洁语言和丰富有趣的插图，让高深莫测的前沿科技变得生动易懂，在快乐阅读中激发孩子的探索欲，培养他们的科学思维。

推荐这套书的六大理由：

（1）主题紧扣国家发展规划，先人一步储备面向未来的前沿知识，增强竞争力

（2）精彩震撼的实景图片呈现全球新奇科技进展，激发好奇心与学习原动力

（3）情境化引入激发探究，巧用比喻解释原理，趣味故事活跃阅读氛围，让孩子看得懂、喜欢看

（4）将课内知识与高精尖科技解读融合，让孩子读有所得，辅助学校学习

（5）培养工程思维、辩证思维、历史思维、前瞻思维，提高解决实际问题的能力

（6）关键科技覆盖全面，尽早发现兴趣点，未来专业选择、职业选择不再发愁

为什么要选择这10大科技领域？

因为它们代表了未来20年的科技发展方向，掌握前沿科技的孩子才能更好地掌控未来！

2021年3月，我国发布了第十四个五年规划和2035年远景目标纲要，其中明确了未来20年我国将重点发展的科技领域。丛书在进行国际组稿时便重点参考了这份文件，丛书分册的人工智能技术、新材料技术、生物技术、信息技术、航天技术、交通技术、城市技术等大科技领域，以及虚拟现实、量子计算机、芯片、基因工程、新能源、医疗保健等具体的科技方向，都与纲要规划高度吻合。

家长与其拼命鸡娃，倒不如花点时间让孩子尽早知道未来有哪些机会、提前储备相关知识，这样才能为迎接未来挑战做好准备。在了解这些内容的过程中，孩子也会对科学心生向往、发现自己的兴趣点，从而在未来选择专业和职业时不再迷茫。

一些家长会有这样的顾虑，前沿科技读本对孩子来讲是否太高深？孩子会愿意读吗？读了之后会有实际的收获吗？在跟孩子一起读过一本后，我便没有了这种担心。书里虽然都是高精尖的主题，但切入点却很有趣，原理讲解也尽可能地通俗，孩子能够轻松掌握，伴读的家长也长了见识。

前沿科技这样讲，让孩子看得懂、喜爱看、有收获！

甄选全球新奇科技进展，激发孩子对科学的兴趣与学习动力

爱因斯坦有句名言：“兴趣是最好的老师。”而神奇的高新技术正是培养孩子对科学兴趣的法宝。书中的选材除了在大方向上考虑世界科技趋势与我国的国家科技规划，也充分考虑到在小学这个培养科学兴趣的最好年龄段，究竟用哪些话题来引起孩子的共鸣。

例如，脑机接口技术可以让我们在虚拟世界成为功夫高手，“心灵感应”也并非完全不可能实现，这种科幻般的生活怎不令人心生向往？

基因编辑不仅能用于提高农作物的产量，甚至可以复活早已灭绝的恐龙和猛犸象！

对喷气式背包的开发使人类圆了空中飞人之梦，开发钢铁侠穿着的战衣也不无可能。

当孩子发现科技如此炫酷、如此好玩以后，好奇心将得到充分调动，这样他们才会有持久的动力去了解科技背后更多的知识，不断为寻找答案而付出努力。前沿科普就像一粒火种，会在孩子的心中生根发芽，提供主动学习的原动力。

创设生活化的科学情境，拉近与硬核科技的距离

或许你会认为这些新科技离我们的生活太过遥远，孩子无法设身处地去理解，作者团队也考虑到了这一点，因此在每一分册的引言部分，以及分册内大部分前沿主题的开篇，作者都用更接近生活的场景来引入。

比如孩子可能不知道为什么一定要开发可重复使用的火箭，因此主题一开头，作者就让我们想象这样的场面——当人们乘坐飞机到达目的地时，每个人都带着所有的行李跳伞离开飞机，飞机则通过远程控制坠入大海，那将是多大的浪费啊！而今天大多数的太空飞行却都是以这种方式进行的。读到这里，孩子自然就懂得了可重复使用的火箭能为人们节约多大的成本。

再比如讲到3D打印技术的便捷性，作者假设我们正在晚间为自己家建造一个新的娱乐中心，但却突然少了一个六角扳手，这时五金店都已经关门了。假如有3D打印机，我们只需要输入几个指令，几分钟就能拿到要用的工具了！

书中类似的例子非常多，甚至还提到了孩子耳熟能详的神话故事《阿拉丁神灯》，阿拉丁可以向神灯中的强大精灵许愿，而我们可以将虚拟助理想象成现代版本的阿拉丁精灵，随时为我们提供可能的帮助。

让孩子从熟悉的场景开始理解前沿科技，丝毫没有距离感。

循序渐进的编排逻辑，孩子无须费力便能构建完整认知

这套书的每个分册都包含5~7个主题，每个主题内部都大致包含情境引入、原理简介、历史发展、当前应用、工程挑战、未来前景几个模块，并根据每个主题特点进行循循善诱的编排，阅读每个主题都好像上了一节生动的科普课。

以对“卡脖子技术”芯片的介绍为例。

通过从原理、历史、应用、挑战、前景多个维度的了解，孩子可以轻松对每一项新科技搭建立体认知，未来解决“卡脖子”难题的科学家或许就在受这套书启蒙的读者里。

善用比喻，浅显生动地揭示本质原理

在科普书里，恰当的比喻能将那些抽象、晦涩的知识转换成我们生活中熟悉的东西，达到平易近人、深入浅出的效果。尤其对还没有储备大量科学知识的孩子而言，比喻的讲解方式简单形象，可以让他们瞬间明白科技的核心原理。

例如，在科学家发现染色体末端的保护结构“端粒”跟衰老相关，那么究竟什么是端粒呢？在这里，作者把这种微小不可见的生物结构比作孩子每天都会接触的“鞋带末端的塑料”，表明它可以起到防止鞋带（染色体）磨损的作用。这样传达知识的方式能够让小读者印象深刻。

书中类似的灵活比喻还有很多，比如在讲到太空碎片对航天器的危害时，将它们形容为像子弹一样，而要想感受可重复使用火箭着陆时的平衡难度，你可以试着在指尖上平衡一支铅笔。

能够进行精细操作的并联机器人就像拥有多条腿的蜘蛛，量子计算机的主体结构就像一只巨大的水母或者一个挂在天花板上的枝形吊灯，超轻的气凝胶就像充满气孔的巨大海绵……

700幅富有科技感的插图直观揭秘黑科技，鲜活展现科学世界万象风采

这套书包含约700幅美观精致、更贴近真实环境的实景照片、原理示意图、艺术渲染图，既让孩子更加直观地理解科技原理、领略前沿科学的魅力，相比漫画而言，也更有利于孩子构建对世界的真实认知。

在微观层面：科学家使用像“分子剪刀”一样的基因编辑技术在DNA分子的特定位置进行“剪切和粘贴”，改变或替换细胞的基因；纳米机器人可以在细胞水平进行健康检查和疾病治疗，例如杀死癌变细胞、修复受损神经等；量子力学中的两个粒子即使离得再远，也会纠缠在一起……

在中观层面：超构透镜将各种颜色（不同波长）的光线聚焦到同一点上，可以消除传统相机镜片带来的色散现象，也使得隐形飞机、隐形舰船实现全波段隐形成为可能；未来天空中会飞满货运和客运无人机……

在宏观视角：规划中高耸入云的超高摩天大楼正在不断刷新高度，世界上最大的太阳能公园就位于中国的格尔木沙漠人类对在太阳系其他行星上建立定居点的梦想也终将实现……

融入科幻电影、科学历史，活跃阅读氛围，为想象力插上翅膀

很少有孩子对科幻不感兴趣，在《流浪地球2》这样的科幻作品中，很多新颖的点子都建立在对科学的预见性之上，在释放人们想象力的同时，科幻也潜移默化地影响着科技的发展方向。

你可能并不知道，美国工程师马丁·库珀（Martin Cooper）正是受科幻电视剧《星际迷航》翻盖“通信器”启发，才发明了第一部手机；1970年代科幻剧《无敌金刚》中给予航天员史蒂夫·奥斯汀非凡力量的仿生腿已经接近现实……

科幻电影《黑客帝国》中的人物能够使用脑机接口设备快速下载武术技能；在科幻漫画系列《攻壳机动队》中，人类被植入了电子脑；在电影《复仇者联盟3 ：无限战争》中，托尼·斯塔克（Tony Stark）为蜘蛛侠打造了一套类似钢铁侠的装甲套装；在《哈利波特》系列丛书中，女巫和巫师有能力“幻影移形”，然后再“幻影显形”；《终结者》《2001 ：太空遨游》《回到未来》《阿凡达》……

这些科幻作品中的酷科技离现实还有多远？书中都给出了解答。小读者的思维也将随着科幻发散，畅想未来的无限可能。

未来可以指导现在，过去也可以指导现在，书中介绍了许多高新技术诞生和发展的来龙去脉，我们可以从中汲取教训、获得灵感，科学家的那些奇闻趣事也能牢牢吸引孩子的目光。

例如，气凝胶的发明竟然源于科学家之间的一场“赌局”。美国的两位材料科学家相互较劲，看谁能在不导致果冻塌落的情况下从果冻罐中取出液体，结果是诞生了一种密度小又坚固耐用的新材料，这也体现了良性竞争对科学的促进作用。

将义务教育科学课程标准与高精尖科技解读融合，打通课内外学习需求

除了培养全球视野、激发学习动力、助力职业选择等长远的好处之外，这本书也能为融入了很多义务教育阶段课标要求掌握的基础知识，例如认识物质结构、物态变化、常见材料、光的色散、人体健康、遗传变异、能量转化等等，是对课内学习的有效预习、复习和补充。

光的色散和电磁波是未来中学物理必学和必考的内容，书里用一幅图讲清了丰富的信息。白光通过三棱镜后发散，而发散后的光束巧妙投射到了整个电磁波谱上，从中我们可以知道红光的波长比蓝光更短，而整个可见光的彩色光谱在电磁波谱上也只占很小一部分。

人体细胞具有多种多样的形态和功能；绝缘体会抵抗电流的流动，导体会让很多电流通过，半导体导电的能力介于两者之间；温度越低，粒子的运动就越慢，绝对零度是宇宙中的最低温度……了解这些知识也会为未来的学科学习打下基础。

此外，每册书末尾都带有术语表，对可能会对孩子阅读构成障碍的概念进行通俗解读，也是对正文内容的有效复习。比如小行星指的是沿椭圆轨道绕太阳运行且不易挥发出气体和尘埃的小天体。

重视培养思维能力，锤炼工程思维、创新思维、辩证思维、前瞻性思维

孩子在成长的过程中，最终需要从涨知识、长见识过渡到提升思维能力。据加州Elon大学的一项研究，89%的老师认为科学思维非常重要，但78%的老师认为自己的学生缺少科学思维。拥有科学思维的孩子在真实情境下解决问题的能力也会更强，更容易在未来的工作和生活中脱颖而出。

丛书虽然阐明了众多硬核科技背后的原理，但并不拘泥于细枝末节，而是特别注意从实际应用的角度出发，引导读者针对如何解决问题开展思考，进行思维训练。

首要的一条便是以解决问题为导向，强调将知识与技能真正应用于实践的工程思维。现在的孩子掌握的知识很多，但实际应用的机会却非常少，长此以往会导致解决实际问题的能力难以提高。

丛书讲述了很多科学家面对实际问题如何提出解决方案的例子，例如飞行汽车的机翼存放问题、超高摩天大楼电梯井占据空间过大的问题等等，伴随发现问题、提出方案、反思改进的过程，孩子既能体会到工程实践的独特魅力，利用工程思维应对、解决实际问题的能力也能得到锻炼。

创新性思维帮助我们打破过时陈规，从新角度去思考并得出创造性结论，这一点在石墨烯的研究中最能体现。安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）通过用透明胶带撕石墨得到了此前难以制取的单层碳原子片（石墨烯），撕出了诺贝尔奖。

但故事并未就此结束，另一组研究人员发现了更高效的方法：在搅拌器中将石墨粉、洗碗剂和水混合，机器运转后水中便会出现了大量石墨烯薄片。石墨烯的开发永无止境，材料科学家把片状的石墨烯卷成了管状，得到了拥有极端强度的碳纳米管，其抗拉强度是钢的100倍，密度却只有钢的1/6。工程师们因此有望能够创造出巨大、坚固且又薄如轻纱的结构。

用辩证思维全面考察事物的优缺点，能够帮助我们在加深对事物理解的基础上更好地解决问题。例如在建筑领域，混凝土虽然坚固耐用，但却难以处理、不环保、能量消耗高，木材能量消耗少还能起到固定二氧化碳的作用，但容易在城市中引发火灾。建筑师在设计绿色建筑的过程中，扬长避短，开发了用交叉层压木材构成的重型木结构，它既具备木材的原本优势，还具备混凝土坚固耐用的特性，对火灾也有抵抗作用，实现了设计的突破。