第六篇開啟科學的奧秘之門
■ 世界上第一台計算機是什麼樣的
世界上第一台計算機叫做“埃尼阿克（ENIAC）”，它經過3年的研究，於1946年誕生在美國的賓夕法尼亞大學，當年2月14日在費城試運行。它的計算速度很快，每秒可從事5000次的加法運算，運作了9年之久。據說，需要100多名工程師花費一年才能解決的問題，ENIAC隻需兩小時便能求出答案。
ENIAC很能幹，但它耗電也特別多。據說每開一次機，整個費城西區的電燈都為之失色。這台計算機的造價高達48萬美元，體積也相當龐大——占地170平方米，重達30噸。雖然這台計算機有許多明顯的不足之處，它的功能還不及現在的一台普通電腦，但它的誕生宣布了電子計算機時代的到來，開辟了計算機科學技術的新紀元。
1996年2月14日，在這世界上第一台電子計算機問世50周年之際，美國副總統戈爾曾親自啟動了這台計算機，以紀念信息時代的到來。
小資料 信息時代
人利用電子計算機和現代通信手段實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息和分配信息的時代就是信息時代。
■ 電腦病毒是怎麼回事
電腦病毒是人為編製的一種有害程序，它能夠影響電腦的正常運作，攪亂、改變或摧毀電腦中的軟、硬件和資料。電腦病毒發作所造成的破壞程度大小不同，其影響小至可對屏幕的顯示造成幹擾，大到導致電腦失靈、使內存資料受到損壞。
1986年，可使電腦操作受到影響的電腦病毒首次被人發現。此後，電腦病毒的數目不斷增加。1988年11月2日，美國康奈爾大學的學生莫裏斯將自己設計的電腦病毒侵入美軍電腦係統，使6000多台電腦癱瘓24小時，損失１億多美元。據統計，北美的電腦病毒種類每４個月就翻一番。還有1989年9月，“耶路撒冷”病毒使荷蘭10萬台電腦失靈。1992年3月6日是“米開朗琪羅”病毒日，這一病毒使全球１萬台電腦受到影響。隨著電腦技術的不斷發展，電腦病毒也是層出不窮地影響著我們的生活。
小資料 計算機程序
計算機工作的先後次序，也就像人做一件事，存在著先幹什麼，後幹什麼。計算機隻有輸入了這些程序才能工作。
■ 可以把電腦穿在身上嗎
從固定電話到手機，從台式電腦到筆記本電腦，都說明了科技進步使我們的生活越來越方便，越來越貼近生活。
未來的科技是什麼樣子呢？可能會有數字化的服裝麵料，包括具有記憶能力的絲綢，具有計算能力的牛仔布，具有太陽能充電功能的扣子，具有接收信號的毛線等等。到了那個時代，一體化電視、電話都可以戴在手腕上，電腦當然也可以穿在身上了。
小資料 穿在身上的電腦
在2002年10月中國國際高新科技成果交易會上，一位身穿集成有微型電腦的黑馬甲，頭戴可模擬成像的單目鏡，手持特製的滑板鼠標的模特吸引了許多觀眾引頸觀看。當模特在高交會館走動時，周圍的場景通過他身上的電腦攝像頭傳回到展示台的大屏幕上，而在大屏幕的一角，清晰地顯示了模特所在的位置。
■ 什麼是人工智能時代
人工智能時代就是大規模地利用計算機為人類進行服務，讓越來越多的機器人代替人類的活動的時代。
隨著多功能電腦或者機器人進入千家萬戶，未來的家庭將全部實現自動化、智能化。隻要預先把程序輸入電腦或機器人，家中的家用電器就會在電腦的控製下進行工作或者是由機器人去做。這種新穎、具有創造性地生活現在隻在電影中出現過。不過，到了人工智能時代，這將變為現實。它把人們從繁重的家務勞動中解脫出來，讓人們開始真正享受生活。
小資料 智慧狗
日本索尼公司研製出了一個機器小狗，它也可以說是一種機器人。在這隻機器狗身上裝有一個在人工智能方麵取得重大進展的微處理器，所以你“讓它做什麼它就做什麼”，在電池沒有電的時候，它還能發出輕輕的叫聲來提醒你。
■ 什麼是電子圖書
電子圖書是將轉換成電信號的文字、圖像、聲音輸入作為記憶裝置的小型光盤，閱讀時使用電腦讀出內容的書籍。一個直徑12厘米的光盤可記憶1年的報紙內容。
雖然光盤的信息容量很大，但是要檢索、提取裏麵的信息卻極其快速、簡便。一個光盤含有二三十萬頁的文字信息，你可以任意查看裏麵的一篇文章、一句話甚至一個字，隻要手指按幾下鍵盤的工夫，一二分鍾就能找到。要看光盤裏麵錄製的內容，隻要把光盤塞進驅動器，微機上的屏幕上就會顯現出你要看的內容。整個過程使用起來非常方便，幾分鍾就能學會。
所以，電子圖書的出現大大節省了圖書館的管理和維護等繁瑣的事情，隻要輕輕一按鍵盤，要看的書便一目了然。
小資料 電子圖書最終能取代圖書嗎
這是一個發展的趨勢，但目前還不可能。紙製作的圖書還有它自己的優勢，而且人們普遍習慣閱讀書籍。利用電腦或者DVD機閱讀的人數在不斷增多，也說明了電子圖書有自己獨特的優點。這兩種圖書會在很長一段時間內彼此共存發展。
■ 什麼是MP3音樂
MP3音樂是一種音樂的處理技術，它能夠將以數字信息狀態存在的音樂壓縮成極小的文件，並將其存儲在電腦之中。以前，由於音樂文件占用的空間非常大，所以根本不可能在電腦中存儲音樂文件。現在，用MP3格式可以將文件壓縮成比原來文件小12倍的文件。舉例來說，以前一首普通歌曲大約占40MB，而用MP3格式壓縮同一首歌曲卻不到4MB。
MP3文件被壓縮得如此之小，以至於不僅可以輕鬆地存儲，而且還可以通過電子郵件和互聯網來傳送，當然也可以將這些文件存儲到易於攜帶的便攜式MP3播放機中。與磁帶和CD不同，MP3可以讓人們根據自己的意願安排音樂的播放順序，而且，音樂的音質也不會隨著時間的推移而“失色”，無論文件多老，音質依然像剛剛錄製完一樣。
小資料 MP4
MP4是MP3的升級產品，它除了擁有MP3的所有功能外，還可以播放音像文件，比如電影文件。
■ 為什麼電腦不能代替人腦
我們了解人們把某些能夠用語言表達的解決問題的知識、方法、經驗等寫入計算機程序，計算機僅僅就是執行這些程序而已。不能用任何語言描述的問題，計算機就無能為力了。
人腦的生理結構和工作方式與電腦完全不用。人類的智慧，包含了許多語言所不能表達的成分。有些人能“一目了然”的事物，即使是最先進的電腦，經過千萬次、乃至上億次運算，也還是認識不了。無法用語言描述的問題，不存在算法，從而也不能被編寫為程序，計算機也就無法解決該問題。因此，計算機再先進，也不能代替人腦。
小資料 電腦可以和人腦連接嗎
人腦和電腦一旦相連，電腦將能直接接收人腦的意念，或解除病人的痛苦，或讓人通過意念來操縱機器，從而使人腦具有不可思議的高智商。因此有的科學家打算將兩塊超微型矽片與盲人神經連接起來，一片矽片捕捉射入眼睛的光線，另一片輸送到神經細胞，繞過破損的視網膜幫助盲人看見東西。雖然這樣的設想非常好，但是還有待科學的證明和試驗。
■ 什麼是“信息高速公路”
1994年，美國對“信息高速公路”的建設進入實驗階段，標誌著多媒體時代的到來。“信息高速公路”的“路”是指光纖電纜構成的網絡，在高速路上跑的“車”是集電腦、電視、錄像、電話等多種功能於一體的多媒體機。
這種網絡可以把全國乃至全世界的辦公室、學校、圖書館、商店、家庭和服務中心等連結起來，你隻要有一台多媒體機，在任何地方都可以與世界接軌了，而電話、電視、傳真機、電腦等等都不再需要了。
隨著“信息高速公路”的開通，使世界經濟貿易活動也發生了變化。國與國之間的貿易可以通過電子數據交換，個人購物也不必出門。上班簽到、開門、吃飯等等都實現了一卡製。
小資料 多媒體
將文字、圖形、圖像、聲音等人的器官能直接感受和理解的多種信息類型糅合在一起的媒體類型叫做多媒體，比如字幕電影就是一種多媒體形式的媒體類型。
■ 為何計算機能戰勝國際象棋世界冠軍
1997年5月國際象棋冠軍卡斯帕洛夫被計算機“深藍”打敗，此後人們就擔心是不是有一天計算機會超過人腦，計算機會不會控製人類呢？其實，如果我們知道了計算機為什麼能打敗卡斯帕洛夫我們就不會擔心了。
每一個下象棋或圍棋的人都有自己的戰術和棋路風格。計算機“深藍”在和卡斯帕洛夫對弈時，使用了一種軟件，這個軟件是編製計算機程序的工作人員，把卡斯帕洛夫成功的經驗和各種戰術加以整理後製作的。在卡斯帕洛夫和“深藍”比賽時，軟件在計算機內部運行。由於計算機的快速、準確的思維，在每下一步棋的時候，它都會快速地計算出卡斯帕洛夫下一步會怎麼走，這樣計算機就總能先一步走在卡斯帕洛夫的前麵。這就不是一對一的比賽，而是卡斯帕洛夫和很多人比賽，因此“深藍”能夠戰勝卡斯帕洛夫。
小資料 深藍計算機
它是美國IBM公司研製的世界上計算能力最強的計算機，它曾多次刷新計算機計算速度的世界紀錄。如今深藍的計算速度為每秒280.6兆次，而此前它創造的最高紀錄為每秒136.8兆次。
■ 數碼相機為什麼不用膠卷
傳統相機使用膠卷作為其記錄信息的載體，而數碼相機是用電子式的感光器件代替膠卷記錄圖片。感光器現在有兩種，主要使用的是一種特殊的半導體材料——電荷耦合器，簡稱CCD。它能把景物反射的光線轉變成電荷，通過模數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號經過壓縮以後由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存，因此不用膠卷。
由於景物在數碼相機裏已經變成數字化信息，所以能輕而易舉地把數據傳輸給計算機，並借助於計算機的處理手段，根據需要和想象來修改圖像，也可以用激光或噴墨打印機打印出來。
小資料 半導體
熱、冷和電這些物質我們肉眼不容易看到，但它們總是在物體與物體之間傳遞，那麼能夠傳遞它們的物體就叫做導體，不能傳遞的就叫做絕緣體。半導體就是導電能力介於導體和絕緣體之間的物質。
■ 為什麼要使用條形碼
我國製定的通用商品條形碼國家標準，由13位數字碼及對應的條碼組成。開頭3位代表國家或地區，接下來的4位是製造商的代碼，後麵5位為商品名稱代碼，最後一位是校驗碼。
商品出售時，隻要將條形碼放在條形碼光電閱讀器上掃描一下，計算機就會在收銀機上顯示品名、單價、數量、金額等，並將這些內容打印在票據上。同時，這些信息又都被儲存在商場的計算機中心，使登錄、結算變得既快捷、又準確。
小資料 條形碼是什麼時候被人們所使用的
條形碼最早出現在20世紀40年代，但是得到實際應用和發展還是在70年代左右。現在世界上的各個國家和地區都已經普遍使用條形碼技術，而且它正在快速的向世界各地推廣，其應用領域越來越廣泛，並逐步滲透到許多技術領域。
■ 為何機器人能聽懂人講話
20世紀50年代，美國發明家德沃爾和英格伯格共同合作，設計出了第一台工業機器人，並合辦了世界上第一家機器人製造工廠。後來經過科學家的不斷努力，有些機器人能聽懂人講的話。
機器人之所以能聽懂人講話，是因為人們為它安裝了像人那樣的“聽覺器官”。雖然機器人的“聽覺”沒有人的耳朵那樣精密和複雜，但是兩者的聽覺原理基本上是相同的。
機器人的“耳朵”是聽覺傳感器，它能對聲音產生反應，並把信號傳到“聽覺區”。為了實現人與機器人的對話，首先應規定必須用標準語言與機器人進行交談；其次必須限定對話中所使用的詞彙量。這是機器人聽懂人講話的先決條件。但是這些還不夠，機器人還必須有一個“大腦”——電腦，以便理解和判斷所聽到聲音的含義。隻有這樣，機器人才能真正聽懂人講的話。
小資料 傳感器
傳感器就像人的各種感官，把它裝在機器人身上，機器人就可以自己把接受的信息進行處理，並且做出適當的反應。
■ 遙控器是怎麼工作的
現代生活中應用最廣泛的一種遙控器是紅外線遙控器。由於紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而繼彩電、錄像機之後，錄音機、音響設備、空調以及玩具等其他小型電器裝置上也紛紛采用了紅外線遙控。
紅外遙控係統由發射和接收兩大部分組成。發射器包括調製器和紅外發送器，它和微型按鍵一起放在遙控器的小盒子裏。紅外接收器安裝在電器的正麵麵板上，包括接收器、抗幹擾電路、解調器、開關控製器等。
使用遙控器時，調製器把開關按鍵信號傳到紅外線載波上，紅外發送器負責發射，接收器將照射到它上麵的紅外光波轉變成電信號，抗幹擾電路能夠鑒別和排除周圍環境中的紅外線幹擾信號，解調器將被調製的紅外光波中的信號解調出來，送到開關控製器，這就完成控製的操作了。
小資料 紅外線
它是一種波長極短的電磁波，不能穿越磚瓦水泥牆體，對人體和環境也沒有危害。
■ 收音機為何能收到電台廣播
你們都聽過電台的廣播吧，廣播是通過無線電磁波傳送的。
那麼，無線電磁波是如何產生的呢？
當導體中電流迅速變化時，它就會向四周空間發射電磁波。電磁波是向空間各個方向傳播的，無線電通信中使用的電磁波通常叫做無線電磁波。
電台開始廣播時，播音員的說話和各種廣播節目的聲音通過發射機和發射天線，轉變成無線電磁波發射到空中。當家裏收音機的接收天線收到這些無線電磁波後，收音機又把它們還原成聲波，再由揚聲器放大，然後播放出來。這樣，我們就聽到電台的廣播了。
小資料 電磁波
在空間傳播的周期性變化的電磁場會產生電磁波。地球兩極就構成了一個巨大的電磁場。
■ 為何七巧板能拚出許多物體形狀
七巧板是用一塊正方形的木板或厚紙分作七塊製成的，用這七塊板可以拚成很多字或者各種物體的形狀，因此又叫它“益智圖”。
智力七巧板生動形象的圖案、奧妙無窮的變化，深深地吸引著我們。我們雖然很熟悉七巧板，但你知道為什麼七巧板可以拚出許多物體的形狀嗎？
我們在玩七巧板的時候，是不是注意到，無論我們把它拚成什麼形狀，七巧板的大小麵積總是不變的。這在幾何學中就叫做等積變換，七巧板就是通過這種變換，利用我們想象的巧妙組合，刻畫出各種不同物體的輪廓的。
小資料 七巧板的起源
根據近代數學史家們的研究，七巧板是明、清兩代間由中國人發明的，已經有幾百年的曆史了。明末清初，皇宮中的人經常用它拚成各種吉祥圖案和文字。在18世紀中葉，七巧板傳到國外，外國人也很喜歡玩，叫它“唐圖”。
■ 洗衣機為什麼能洗衣服
洗衣機洗衣服的時候，機器的波輪轉動，帶動水沿著筒壁旋轉，形成一個渦流。這個渦流帶動衣服回轉，使洗滌劑與衣服之間，衣服與衣服之間，衣服和筒壁之間不斷發生摩擦，起到類似用手搓揉、拍打的作用，使汙垢被迫脫離衣物，從而達到把衣服洗幹淨的目的。
還有一個原因，由於洗衣桶形狀的不規則，當旋轉著的水流碰到筒壁後，其速度和方向都會發生改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物無規則地翻滾，衣服裏的纖維不斷被彎曲、絞扭、拉長，衣物相互摩擦，增大了洗滌的有效麵積。這樣，衣物就被洗得更均勻、幹淨。
小資料 為什麼能幹洗衣服
幹洗所用的幹洗劑的功能是可迅速溶解使灰塵粘著於纖維的油或油脂。幹洗劑中添加了特選幹洗助劑，它可使灰塵懸浮出來並防止其再次沉積在衣物上。然後，通過過濾或蒸餾處理，可把遊離的汙垢從幹洗劑中分離出來。
■ 微波爐是怎樣把飯做熟的
1946年，美國雷聲公司的研究員斯潘瑟在一個偶然的機會，發現微波溶化了糖果，證明了雷達的微波輻射能引起食物內部的分子振動，從而產生熱量。經過一番設計研究，第一台微波爐於1947年問世了。
微波是一種電磁波，這種電磁波的能量比通常的無線電波大得多。它碰到金屬就發生反射，還可以穿過塑料等絕緣材料而能量不減。但是，它的克星是水，微波遇到有水分的食物，不但不能透過，其能量反而會被吸收。
這種肉眼看不見的微波，能穿透食物達5厘米深，並使食物中的水分子劇烈運動而升溫，從而使食物能在很短的時間內烹飪熟。
小資料 分子
它是一種很微小的顆粒，人肉眼看不到。分子保持了物質的一切化學性質，它是由原子組成的。
■ 傳真機是怎樣發送和接收書麵資料的
隻要撥通對方的電話號碼，對方馬上可以看到你提供的圖文資料，這就是神奇的傳真機。
傳真機發送資料時，對書麵資料直接進行掃描，並把掃描的信息轉變成電信號，通過電話線把電信號傳到另一台傳真機上。傳真機接受資料時，把收到的電信號經過信號轉變，再將書麵資料複製出來就可以了。
傳真機進行信號轉變，主要是由傳真機的發送機和接收機來完成的。傳真機的發送機是由一種具有光電轉換作用的光電管組成的。光電管能夠識別書麵資料各部分的顏色及深淺，並把這些信息轉變成強度不同的電信號，再經過電子電路的整形、放大、調製、編碼之後，通過電話線路傳輸出去。傳真機的接收機收到從電話線上傳來的電信號後，立即對這些電信號進行放大、解調等處理，把電信號轉換成圖像信號，通過打印機把書麵資料還原出來，這樣就完成了傳真機的主要工作。
小資料 如何使用傳真機
每一台的傳真機都不同，但是它們的用法是一樣，把傳真的那張紙反過來放進去，然後再按傳真號碼，接著按確定鍵——一般確定鍵是綠色的。這樣那張紙的內容就自動傳過去了。如果傳不過去，那張紙就會出來，告訴你有問題。一般再傳幾次就可以了。
■ 霓虹燈為什麼那麼鮮豔奪目
平淡無奇的高樓，夜晚霓虹燈亮起來的時候，就變得光彩奪目。我們不禁奇怪，為什麼白天看上去無色透明的燈管，夜晚一通上電就射出紅紅綠綠、鮮豔奪目的光芒呢？
原來，霓虹燈裏麵加了幾種無色的稀有氣體，它們主要是氦氣、氖氣、氬氣和氙氣。這些氣體又名惰性氣體，體積隻占空氣的0.94％，它們的化學性質非常不活潑，不容易發生化學反應。但是，如果把氦氣裝到霓虹燈裏，通電後氦氣受到電場的激發，就射出淡紅色或黃色的光芒；如果把氖氣加入霓虹燈，通電後就會發出紅光；氬氣會射出淡青色的光；氙氣會射出青光。人們就是根據這些特性，把它們分別裝在想要的霓虹燈裏。於是，夜晚我們就可以看見色彩斑斕的世界了。
小資料 熒光棒
熒光棒發光是因為它裏麵的化學物質發生反應，並將反應後的能量傳遞給熒光棒表麵的染料上，再由染料發出熒光。
■ 為何汽水瓶一打開就有很多氣泡翻騰
夏天裏，我們一打開汽水瓶，就看到氣泡翻騰，像是一杯煮開的熱水似的。但是嚐一口，還是那麼冰涼爽口。這是為什麼呢？
其實，汽水和糖水沒什麼不同，汽水不過是多加了一些二氧化碳。在汽水廠裏，人們用很大的壓力，把二氧化碳壓進瓶子裏，這樣就成了汽水。喝汽水時，因外麵的氣壓比瓶內的氣壓小，我們一打開瓶子，二氧化碳就像出籠的小鳥往外跑去。所以就可以看見汽水翻滾的景象了。
小資料 人在夏天為什麼更愛喝冰凍汽水
夏天裏，我們都愛喝冰凍汽水。其實這也是一個物理規律：氣體在水裏的溶解度和溫度有很大的關係，溫度越低氣體往往溶解的越多，那麼二氧化碳就相應的溶解得更多。人們喝進冰凍汽水後，腸胃可以吸收更多的二氧化碳，並且很快從口腔中排出，從而降低人體的溫度。另外，二氧化碳對胃壁有輕微的刺激作用，能加速胃液的分泌，幫助消化。
■ 為什麼水會流動
大家都看過流動的水，比如自來水、河水，但是，它們為什麼會流動呢？
原來，不論什麼東西都是由分子或原子組成的，分子和分子之間是有空隙的，但是各種東西的分子之間的距離是不一樣的。分子和分子之間距離最大的是氣體，所以氣體沒有一定的形狀，它流動得最快。我們在太陽下可以看到有很多灰塵顆粒在浮動，就是因為空氣裏的分子在運動，它們撞擊了灰塵，灰塵就會亂飛。再比如金屬、木頭等固體物質，它們的分子和分子距離就很小，因此能相互牢牢地吸引，所以固體物質都能保持一定的形狀和體積。可是液體的分子和分子之間的距離很大，相互的結合就沒那麼緊密，相互的吸引力就很小，它的形狀可以變化。水是液體最具有代表性的一種物質，它會流動，沒有固定形狀有固定的體積。
小資料 水的三態
水的三態即液體、固體、氣體。液體的水很常見，我們每天都可以看到。固體的水就是雪花、冰雹等，一般隻在特定的季節出現。氣體的水就是水蒸氣了，它也是水的常態，但我們肉眼不容易看到。
■ 看電視為何會損傷視力
人的眼睛裏有圓錐狀和圓柱狀兩種細胞，圓錐狀細胞分布在視網膜的中央，使我們在白天或明亮光線下能夠看東西，圓柱狀細胞則分布在視網膜的邊緣，專門幫助我們在夜晚或微弱光線下看東西。
圓柱狀細胞內含有一種叫做視紫紅質的感光物質，視紫紅質是由維生素A與一種蛋白質合成的。夜間，圓柱細胞在接受光的刺激時，需要一定量的維生素A做原料，才能發生化學反應，產生視覺。這樣，維生素A就會被消耗。若它的消耗量過大，或者是得不到及時的補充，視紫紅質就會減少，眼睛在微弱的光線下的視力也會隨著降低，致使人在黃昏和比較昏暗的環境中看不清東西，甚至導致夜盲症。
小資料 為什麼看電視時點紅燈最好
我們已經知道，夜間能看見東西，主要是視紫紅質的存在，而紅燈對視紫紅質不起破壞作用。因此，夜晚長時間工作或看電視時，點一盞小紅燈，就不會影響視力。
■ 為何不能把家電放在一起
錄音機、電視機、DVD機等家電，在使用過程中都害怕外界強磁場的影響。
彩色電視機之所以能顯像是靠電視機內部的顯像管，而磁場會使顯像管受到幹擾，從而使色彩失真，圖像模糊，嚴重時還會使熒光屏青一塊、紫一塊，難以消除。
錄音機和DVD機受到磁場作用的影響，它們的音質和圖像會變壞，噪聲增大。而且，一些家電都是磁性材料製成的，在外磁場的作用下會發生磁化，使原來帶子上錄製的信號減弱或消失，影響正常使用。
而且，電和磁是相互轉換的，任何一台電器都會有電磁波向外界輻射。如果錄音機、電視機、錄像機放在一起，使用電視機時，電視機就會產生強烈的磁場，這個磁場必然會對其他家電產生作用；同樣，其他家電使用時產生的磁場也勢必給電視機帶來影響。所以，在使用條件允許的情況下，盡量不要把家電擺在一起使用。
小資料 磁場
傳遞物體間磁力作用的場叫磁場。磁體和有電流通過的導體的周圍空間都存在磁場，指南針指南就是地球磁場的作用。
■ 為什麼人能聽到自己的回聲
聲音是以波的形式傳播的，當聲波在傳播過程中遇到障礙物，就會被反射回來，形成回聲。這個障礙物不一定是固體，也可以是液體和氣體，例如，聲波從熱空氣團傳播到冷空氣團，冷空氣團會反射聲波；天空中由密集的水滴形成的雲層也會反射聲波。
但是，隻有當障礙物離得較遠，發出的聲音經過較長時間回到耳畔，才容易分辨出回聲和原聲。障礙物離得太近，例如在高牆跟前或室內說話，聲音很快反射回來，回聲和原聲差不多合在一起，分辨不出來，便感覺不到回聲了。
小資料 回音壁為什麼能回音
回音壁是一個圓形的圍牆，建於明代。它高約6米，半徑32.5米，整個牆體都很光滑，是一個很好的聲音反射體。隻要有人對著牆壁說話，即使聲音很輕，但由於聲波沿著圍牆內壁多次反射，站在圍牆根各個位置上的人都能聽得清清楚楚，就跟打電話一樣。
■ 為何扇子扇爐火會旺扇蠟燭會滅
用扇子扇風，會同時有兩個作用：一個是補充氧氣，幫助燃燒；另一個是降低溫度，不利於燃燒。
用扇子扇爐火時，因為爐火熱量大，溫度高，遠遠超過煤炭的燃點，所以扇子給它扇風，雖然會帶來一些冷空氣，趕走一部分熱空氣，但是這對爐火來說是微不足道的，而扇子帶來的氧氣，卻能大大幫助爐火燃燒。對於蠟燭來說，火焰小，熱量少，扇子一扇，帶來的冷空氣就可以把蠟燭那點熱量都趕走了。所以，燭火突然下降到蠟燭的燃點以下，蠟燭就立即滅了，扇子送來再多的氧氣也沒有用。
小資料 自燃
在天氣悶熱、幹燥的時候，一些堆積起來的易燃物，比如稻草堆容易著火。但這並不是人為的，而是它的自燃。自燃包括受熱自燃和本身自燃兩種。這兩種自燃現象都沒有與明火接觸，但區別是受熱自燃是外部熱量促使其自燃，而本身自燃是易燃物自身的熱量達到燃點而自燃的。
■ 為什麼不同的鍾響聲不一樣
去過寺院的人會發現裏麵的鍾很多，但是敲起來，聲音卻不一樣，有的清脆，有的渾厚，這是為什麼呢？不同的鍾，聲音也是不一樣的。有的低沉，有的清脆，而且當將大小不同的鍾編成一組時，還能夠演奏各種樂曲，這就是我國古代的編鍾。
大家都知道聲音是由物體振動而產生的，不同的鍾的厚度是不一樣的，用同樣力度敲擊厚度各異的鍾所產生的振幅也就不一樣，所以產生的聲音也是迥然有異的。
小資料 中國的編鍾為什麼能奏樂
編鍾是由大小不同的鍾組成的，是我國古代的一種打擊樂器。1978年在河南淅川縣出土的九件編鍾表明，我國早在兩千多年前就已經使用七聲音階了。這些編鍾做工精美，充分反映了我國在冶製技術和音樂藝術上達到的高度和水平，同時也反映了我國在很早就已經知道聲音的形成原因，並將其運用於生活中。
■ 為什麼在高山上煮不熟雞蛋
任何液體都要達到它的沸點才能沸騰，但是沸點與氣壓有關：氣壓大，沸點就高；氣壓小，沸點就低。在平地時，空氣的氣壓正好是一個大氣壓，水的沸點就是100℃。在高山上，隨著海拔高度的上升，空氣越來越稀薄，大氣壓強逐漸減小，氣壓就會低於一個大氣壓，水的沸點也就隨著降低。所以在高山上，水不到100℃時就會沸騰了，即使爐火再旺，水溫也不會再升高。科學家計算，海拔每上升1千米，水的沸點大約就降低3℃，所以如果在海拔5000米的高山上，水的沸點不會超過85℃。我國的青藏高原，平均海拔4000米以上，被稱為“世界屋脊”。在那裏，水的沸點常年都達不到100℃。
小資料 在高原上如何煮飯
在高山上，人們用高壓鍋就可以解決這個問題。高壓鍋的密封性很好，鍋裏的水蒸氣跑不出去，它們在鍋裏越積越多時，就增大了鍋裏的壓強，能夠達到或者超過一個大氣壓，所以用它煮飯就和在平地上一樣，當然也能把雞蛋煮熟。
■ 放大鏡為何不能將角放大
我們拿著一個放大鏡看東西，會發現東西被放大了很多。可是，你如果拿著一個放大鏡看角，不論你的放大鏡怎麼放，角都不會被放大。放大鏡可以把任何東西放大幾倍、幾十倍甚至上百倍。顯微鏡和電子顯微鏡可以放大幾千、幾萬甚至幾億倍，但它們對角還是無可奈何，這是為什麼呢？
原因有兩個：第一，我們知道，角是由兩條射線組成的，而且這兩條射線的位置是不變的。水平的永遠是水平的，傾斜的永遠是傾斜的。兩條射線之間的張開程度是不變的，所以角的大小也不會有變化；第二，放大鏡隻能把東西的各部分的比例放大，因此，放大後的東西形狀和以前是一樣的，我們稱為相似形。根據幾何學定理，相似的對應角相等，可見放大鏡下的角和書麵上的角是一樣大的，並沒有被放大。
小資料 哈哈鏡
哈哈鏡一般都是凸麵鏡或者凹麵鏡，它成的像都是虛像，而且一般與實物的大小、高低，甚至是形狀都不太一樣。人站在哈哈鏡麵前，或是整體都被拉長了，或是身體的某個部位被拉長了。總之，所成的像都很誇張，容易引人發笑。
■ 鉛筆芯能變成金剛石嗎
我們平時使用的鉛筆的主要成分是石墨。如果有一個方法能把我們的鉛筆變成鑽石，你相信這是真的嗎？這是千真萬確的事。事實上我們現代工業上使用的金剛石大部分都是由石墨合成的。為什麼軟軟的鉛筆能變成堅硬的金剛石呢？
原來，石墨和金剛石都是由碳元素組成的，隻是它們的晶體結構不一樣，因此硬度差別很大。石墨在高溫高壓下就能夠變成金剛石，這是由於石墨內部的晶體結構和化學鍵都發生了變化。石墨分子的碳原子內的化學鍵，轉變成金剛石中碳原子的化學鍵，使石墨的層狀晶體結構變成了金剛石的立方和六方晶體結構。石墨內部這種化學結構的變化，導致了它本身性質的變化，最終變成了金剛石。
小資料 金剛石
金剛石是在地下深處高溫、高壓下結晶而成的岩石。毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鑽石坯，而大部分隻能用於切割、研磨及拋光等工業用途上。
■ 粘合劑為何能把東西粘在一起
如果現在告訴你飛機上有些零件是用粘合劑固定的，你會不會感到驚訝，然後再也不敢坐飛機了？其實不用擔心，有些東西用粘合劑粘在一起，比用螺絲和焊接的還穩固呢。
粘接的過程一般是固化現象。從物理作用上說，就是從液態變成固態。在轉化的過程中，膠中需要加入其他物質或減少物質。比如，液體的膠水塗在物體的表麵，膠水裏的水必須蒸發後才能變成固體，這樣就可以把需要連接的兩個物體固定在一起了。還有一類是化學活化劑生成物。環氧樹脂是一種工業用膠，它的內部分子鏈頂端有氧分子，加入硬化劑後，所有的分子鏈就會連在一起，使它產生粘合性。現代工業用膠大多數都是這一類。
小資料 萬能膠水
我們通常所說的萬能膠水係指建築裝飾和五金維修行業通用的一類溶劑型膠粘劑，因其粘接範圍廣、使用方便而得名。
■ 冬天為何脫毛衣會有火花
冬天裏我們脫毛衣，會有劈裏啪啦的響聲，還會有很多小火花。我們用塑料梳子梳頭，頭發會隨著梳子飄動。這些都是為什麼呢？
這是由於摩擦產生了電，因為它不會流動，所以科學家們稱它為“靜電”。我們知道所有的物質都是由原子組成，原子由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子組成。當兩個不同的物體相互接觸時就會使一個物體失去一些電荷，如電子轉移到另一個物體使其帶正電，而另一個物體得到一些剩餘的電子而帶負電。若在分離的過程中電荷難以中和，它們就會積累起來使物體帶上靜電。靜電就像灰塵一樣，隨時產生，無處不在。
小資料 靜電的作用
生活中，人們利用靜電進行某些生產活動，例如應用靜電進行除塵、選礦和複印等；另外，它還會產生一些不利於人的作用。在一些化工、紡織、印刷行業會產生大量的靜電。它的電量雖然不大，但電壓很高，容易產生火花放電，從而引起火災、爆炸或電擊。
■ 金銀為什麼不易生鏽
我們見過金戒指、金項鏈、銀手鐲，它們都是金燦燦、亮晶晶的。而一些銅器、鐵器上麵都有很多鏽。那麼，為什麼金銀不易生鏽呢？
原來，金銀喜歡“孤獨”，它們的化學性質很不活潑，隻能與很少的東西化合。在空氣裏，它們什麼也不理了，孤孤單單，保持它們的金銀本色。但是金銀的脾氣特別倔強，即使在1000℃的高溫下，它們依然很是堅定，所以大家說：“真金不怕火煉”。
小資料 鐵為什麼是“黑的”
鐵的化學性質非常活潑，很容易和空氣中的水和氧氣發生化學反應。鐵本來是銀白色的，但是它的表麵常常生鏽，蓋著一層黑色的四氧化三鐵和棕褐色的三氧化二鐵混合物，看起來就是黑色的了。
■ 人體為何可以導電
電是現代生活中不可缺少的能源，我們生活中的電燈、電視、冰箱、洗衣機、電腦等都離不開電，因此電是我們的朋友。我們在享受電帶來的種種便利時，還應看到電也有不安全的一麵，用電時稍有不慎就可能發生觸電事故。之所以會發生觸電事故，就是因為人體是可以導電的。
大家都知道金屬、水都是可以導電的，人體能夠導電是因為在人體內含有大量的水，血液、淋巴液、腦脊液等主要成分都是水，人體的每個細胞裏也充滿著水，一個人的體重有70%都是水，因此，人體是可以導電的。
小資料 人觸電後怎麼救護
觸電發生後，輕者可出現惡心、心慌、頭暈和短暫的意識喪失等症狀，嚴重的可導致休克、心跳驟停，甚至死亡。如不慎觸電，首先是要斷開電源；然後使用幹燥的竹竿、扁擔、木棍撥開觸電者身上的電線或電器用具。這些做完後才可以進行搶救工作。
■ 電池裏為什麼有電
電池之所以有電，是因為在電池裏麵有化學物質，當這些化學物質發生化學變化時，就會使化學能轉變為電能。因為電池的容量是有限的，所以電池裏的化學物質也是有限的。當化學物質用完時，化學能就會用完，所以電池所產生的電能是有限的。但是如果大家注意的話，就會發現電池用完了，放一段時間後又會有電，這是因為電池使用後期，電池內化學物質的吸收能力降低，使電池內阻增加，就像是河流中阻擋水流的石頭變大，這樣自然就致使電池內的化學反應速度降低，電池就不能用了。放置一段時間，電池內的化學物質的吸收能力暫時有所轉好，電池又能放電了，但是這是短暫的，電池會再次因為內阻增加而不能放電。因此這種放電的現象不會持久，電池很快就會徹底報廢。
小資料 為什麼一顆紐扣電池可供電子表用很長時間
電子表裏的紐扣電池，使用時間的長短與電池的容量、電子表的耗電量有關，一般可用一年以上。
■ 電是怎樣輸送到千家萬戶的
回到家裏，打開電視，我們可以欣賞好看的電視節目；打開冰箱，我們可以喝到冰爽的飲料。還有許多家用電器都給我們的生活帶來了極大的便利，而這一切的便利全部得益於電的作用。
電是很重要的能源，能發光、發熱，作為動力廣泛地應用在生產和生活的各個方麵。經濟的發展、人們的生活一刻也離不開它。電是人類文明的使者。
可是，電是從哪裏來的呢？是發電廠負責電的產生和發送。在電廠裏，有一排排巨大的好像大輪子一樣的渦輪機，它的轉動帶動發電機產生電。然後，發電廠通過高壓輸電線路，穿越千山萬水，把電送到每一個變電所。經過變電所的轉換，電流到了工廠、學校、家庭、商店和各個住宅小區，照亮千家萬戶。
小資料 電能可以從哪些地方獲得
電能的來源比較廣泛，自然界中的風、水、太陽光、火都能發電。目前我們主要使用的還是水發的電。但是還有一種重要的發電形勢——核電站越來越受到人們的重視，因為它能使用很少量的核物質發出大量的電能。
■ 什麼是太空棉
太空棉其實不是棉花，它是一種保溫性能極好的高技術材料。它之所以叫太空棉，是因為最初被用於縫製宇航員的太空服。
縫製服裝的太空棉，由5層不同的材料結合而成。底層化學合成纖維腈綸絨，然後是非織造布、聚乙烯膜、鋁鈦合金薄膜和尼龍綢保護層。
太空棉能抵禦寒氣入侵，保護體溫，主要是靠第二層鋁鈦薄膜起的作用，它能把人體散發的95%以上的熱量反射回人體。熱量出不去，冷氣也進不來，體溫自然能保持了。
小資料 為什麼棉花會有彩色的
長期以來，人們隻知道棉花是白色的，其實，在自然界中早已存在有色棉花。這種棉花的色彩是一種生物特性，由遺傳基因控製，可以傳遞給下一代，就像不同人種的頭發有黑、棕、金黃一樣，都是天生的。
■ 什麼是光的反射
生活中，我們能看到五顏六色的物體，看到美麗的世界，這些都是因為光的反射作用。
我們做一個試驗，用一個手電筒分別照射一張白紙和一個鏡子，結果卻發現白紙比鏡子亮得多。這是為什麼呢？
按理說，鏡子反射光的本領比白紙大得多，為什麼白紙反比鏡子亮呢？原來，紙的表麵布滿微小且坑坑窪窪的小坑，來自外界的光射到這種表麵上，就被凹凸不平的表麵反射到四麵八方，形成了所謂的漫反射。而鏡子由於表麵非常光潔，光束照到上麵，不會向四麵八方反射，隻能沿著某個確定的方向反射，人們把它叫做鏡麵反射。科學家發現，人之所以能看見世間萬物，辨別它們的大小和形狀，都要歸功於漫反射。
小資料 光的折射
光由一種介質（物質）斜射到另一種介質時傳播方向發生改變的這種現象叫光的折射。比如把一根筷子插進一個透明的裝有大半杯水的玻璃杯裏，我們從玻璃杯的側麵可以看到筷子好像被折斷了一樣。這就是光的折射現象。
■ 人眼睛看物體為何近處大遠處小
我們看風景時發現，遠處的樹木比近處的樹木，看起來要小得多，遠方的高山看起來也不如近處的樓房高。這是為什麼呢？
原來，我們眼睛裏的水晶體就好像一麵凸透鏡，視網膜則相當一個麵。若想看清楚某個物體，必須使它的像落在視網膜上。從眼睛的瞳孔中心對物體張開的角叫視角，視角的大小決定了視網膜上物體成像的大小。同樣高的兩棵樹，離眼睛遠的一棵，它的視角小於近處的那棵，因而它在視網膜上成的像就比近處的小。近大遠小就是這個道理。
小資料 太近的物體為什麼人眼也看不清
當物體靠近人眼時，為了看清物體，肌肉就必須壓緊水晶體，使它的兩個曲率半徑變小。當物體移近到一定程度時，水晶體的兩個曲率半徑達到最小，這時物體到眼睛的距離稱為近點。如果物體處於近點以內，由於水晶體的曲率半徑已經不能再變小了，使得像落在視網膜之外，物體就看不清楚了。
■ 怎樣利用遙感技術探礦
遙感技術是一種新興的探測技術，它可以從高空感知地下和海底的寶藏。探礦用的遙感技術，現在有四種：可見光、紅外線、微波和多波段。
可見光遙感就是用特種照相機，在高空對地麵一張張連續拍照，然後把大量的照片拚起來，就是一張地球的全身照片。人們不必再翻山越嶺進行實地勘測，而隻要根據相片和少量的地麵實況就能繪製出一套地形、地質、水文圖，不僅效率高，而且質量好。
可見光遙感的弱點是到了夜晚就無法工作。因此，人們製成了能在漆黑的夜晚應用的紅外線遙感設備，它可以探測沉睡在地下的各種礦藏。
紅外遙感雖然不怕黑夜，可是對陰天有霧的天氣無能為力，於是人們發明了能穿雲透霧的微波遙感。微波遙感的種類很多，側視雷達就是其中的一種。側視雷達靠它的天線先發出的無線電波，然後接收地麵物體不同的反射波。它能破雲霧、透森林，弄清地表結構和礦產資源。