南京师范大学出版社推出的《中小学生科学阅读文库》当是—个有益的尝试——让学生在阅读中享受科学的乐趣，在潜移默化中感f吾科学思想，在不知不觉中培养科学精神，当然，也在赏图悦读中学到科学知识。从这套读本的编排可以看到策划者以及作者对人文、科学和教育的理解与热忱、投入与功力。

这本《不可思议的未来》(作者中小学生科学阅读文库编写组)是其中一册。

这本《不可思议的未来》(作者中小学生科学阅读文库编写组)是《中小学生科学阅读文库》系列中的一册。

《不可思议的未来》讲述了用灯光上网；纳米世界；穿在身上的高科技；假如服装有“思想”；不用加洗衣粉的洗衣机；激光的新用途；LED引领照明新时代；抗核辐射食品；“生物燃料”领衔燃油新时尚；深层海水：世纪的新资源；人造器官面面观；新型材料等内容。

1 走向3D时代

2 视觉革命崭露头角

3 用灯光上网

4 纳米世界

5 穿在身上的高科技

8 假如服装有“思想”

7 不用加洗衣粉的洗衣机

8 激光的新用途

9 LED引领照明新时代

10 抗核辐射食品

11 “生物燃料”领衔燃油新时尚

12 深层海水：21世纪的新资源

13 人造器官面面观

14 新型材料

15 月球车

16 太阳能汽车

17 未来汽车的能源

18 未来拿可燃冰“解气”

19 中国高铁

20 首次“行星人口普查”

21 充满遐想的宇宙

22 地球上的水从哪儿来

23 超级计算机“天河一号”

24 未来五年将改变人类生活的五大科技

显示技术经历了黑白、彩色等时代，当前正处于向数字时代转型的过程中。尽管数字显示设备已经远远超越了前几代的产品，但是，在经过数年的发展后也遇到了技术的瓶颈。目前的主流产品基本在技术以及视觉体验上停滞不前，难以让人满意。现在，不少国家开发出了以激光为显示技术的产品，让人眼前一亮，特别是高达90％的色域覆盖率，更是实现了人类有史以来最完美的色彩还原，成为下一代显示器使用的主流技术。那么，激光显示技术到底有哪些优势？ 在颜色表现上，激光显示技术以红、绿、蓝三基色激光作为显示光源，与原有的阴极射线管、液晶和等离子体等显示技术相比，在显示系统工艺构成上取得了光源升级换代的重大进步，在色度学方面实现了重大突破。比如，激光投影机是采用红、绿、蓝三基色激光作为光源，由于激光的光谱带宽特别窄，所以能发出特别纯正的红、绿、蓝三基色光，这样就能表现自然界中90％以上的人眼可识别色彩。所以说，激光显示技术能给我们还原出一个五彩斑斓的真实世界。

激光光源使用寿命长，可长达10年之久，相当于传统光源寿命的12倍。这是因为激光器产生的光为单波长可见光，电光转化效率与传统的显示光源相比有极大提高，避免了传统大功率光源放热过高的缺点。另一方面，激光显示主要以激光器为主，经过光信号的处理，通过光转换，最终形成图像。这样的过程基本上可以去掉传统的相关部件。省去了一些光学器件之后，能够节省40％的成本。

另外，激光显示作为新一代的显示技术具有卓越的低能耗特点。以1 000万台平板电视每天工作4小时计算，年耗电共计29亿度，如果这些家庭采用更节能的激光电视，每年将节电20亿度，接近几个大型火力发电厂年发电量的总和，相当于每年减少173万吨二氧化碳的排放，非常符合“节能减排”的国策。另外，激光光源生产过程中不使用对环境有威害的重金属材料，属环境友好型光源。

20世纪60年代，世界各国的科学家都尝试将激光技术运用于显示光源的研究，但由于受当时激光器发展水平的限制，研究项目进展缓慢。20世纪90年代，全固态激光器关键材料的研制成功，大大推动了激光显示技术研究，使得激光显示技术研究获得历史性突破。激光全色显示是利用激光束来改变诸如液晶等材料的光学参数(折射率或透过率)，再用另外的光源把这种因光学参数变化而构成的影像投射到屏幕上，从而实现图像显示。它与传统电视的主要区别是显示部分。传统电视是靠电子束扫描轰击三基色(红、绿、蓝)荧光粉形成图像，而激光电视是通过调制三基色(红、绿、蓝)激光束强度，经扫描投影(正投式或背投式)形成图像。前者是电子束扫描，荧光粉发光；后者是激光束扫描，激光本身发光。另一个区别是所用的三基色性质不同。传统电视是红、绿、蓝三种荧光粉；激光电视则是红、绿、蓝三种波长的激光。它们的色度点不同，形成的色域不同，色彩的饱和度也不一样。激光显示系统主要由三基色激光光源、光学引擎和屏幕三部分组成。光学引擎则主要由红绿蓝三色阀、合束棱镜、投影镜头和驱动光组成。光阀驱动使光阀上分别生成红、绿、蓝三色对应的小画面，然后分别引人三色激光照明投影到屏幕上，即产生全色显示图像。

激光显示技术路线从图像生成方式上分为扫描式和投影式。扫描式激光显示技术又分单像素扫描方式和GLV(光栅光阀)扫描方式。在单像素扫描方式上，图像的颜色及亮度通过三路光强调制器，按接收的视频图像信号强弱进行调制，行扫描转镜和场扫描振镜要与视频信号中的行、场信号同步，在高分辨率下存在一个缺点：分辨率越高，转镜转速就越快，会带来机械磨损、动平衡、精确同步、光强调制、空气洁净度等诸多问题。再者，调制频率达几十兆赫兹乃至几百兆赫兹的空间光强调制器也很难做到。这样，光束扫描和光强调制就成为“点扫描式”激光显示的两大技术瓶颈。在产品层面上，由于其技术难度大，导致成本高、可靠性差、难于批量生产等局限，因此目前的发展偏向于GLV扫描方式。所谓GLv技术，主要是以微机电系统原理为基础，靠着光线反射来决定影像的显现与否。GLv的光线反射元件是由一条条带状的反射面所组成，依据基板上提供的电压，进行极小幅度的上下移动，决定光线的反射与偏折，再加上其反射装置的超高切换速度，达成影像的再生。这一技术的显著特点是图像质量可与原图像质量相媲美，批量制造的合格率较高。由于使用激光器件作为光源，所以克服了传统灯源使用寿命短的缺点，亮度也更高。

投影式激光成像系统的工作过程是：红、绿、蓝三色激光束经“变倾角两维扫描器”扫描，形成红、绿、蓝三个扫描面光源，分别投射到各自对应的面阵空间光调制器上，空间光调制器在视频信号的控制下，对通过它的单色光进行调制，形成红、绿、蓝三幅单色图像，再经合成棱镜合成，形成彩色视频图像并由投影镜头投射到屏幕上，实现激光彩色视频显示。由于激光束的光斑有一定大小，它可同时覆盖几十或几百个像素，因此，该扫描器的转速可以大大降低。与单像素扫描相比，其转速由原来的几万转／分降到几千转／分，使高速转镜面对的技术瓶颈得以克服，制作变得容易，成本大幅度下降。在激光束对空间光调制器进行扫描时，寻址控制电路对像素进行选择，光阀透光量则由红、绿、蓝三路灰度信号进行同步控制，进而获得红、绿、蓝三幅单色图像，再经光学系统合成，投射到屏幕上，实现激光彩色视频显示。

在国外，韩、日、美等国企业都投入了大量人力、物力去开发激光显示技术，意欲争夺下一代显示器件的国际市场。我国对激光显示技术的关注也早已开始。目前激光显示产品同样存在LCD(液晶显示器)显示技术前期所遇到的问题：成本与价格偏高。现在，光源成本很高，激光电视光源的成本占了电视机成本的80％左右，主要的降价突破来自于光源的降价，只有当光源的价格降到大众可以接受的价位时，激光电视才能成为主流电视。P6-9

科学是什么？

就科学的外延来看，有自然科学、社会科学和人文科学三大门类。这是广义上的科学，我们这里讲狭义上的科学，指自然科学。自然科学主要是以求取自然世界的“本真”为目的的。由此我们不难发现科学的价值在于“求真”——使我们尽可能地认识最客观的世界，不仅是表面的世界，而且是内在联系着的，具有各种规律的世界。进而可以推演出科学的另一个价值——改变和创造，人类可以根据正确的认识和内在的规律创造出先进的生产力。正是科学的发展，带来了日新月异的变化、翻天覆地的奇迹。千百年来，人们为科学的这种无与伦比的力量而震撼，为科学应用所创造的奇迹而惊讶，为隐身于世界内部的各种科学规律而吸引，为探究规律过程中的种种曲折而痴迷，为发现或者贴近规律而喜悦。

科学史研究之父萨顿在其所著《科学史和新人文主义》中文版序言中说：“(人们)大多数只是从科学的物质成就上去理解科学，而忽视了科学在精神方面的作用。科学对人类的功能绝不只是能为人类带来物质上的利益，那只是它的副产品。科学最宝贵的价值不是这些，而是科学的精神，是一种崭新的思想意识，是人类精神文明中最宝贵的一部分……”萨顿告诉我们科学不仅仅是科学知识本身，在某种程度上，科学更重要的价值是科学思想、科学方法和科学精神。中国科学院院长路甬祥概括了科学精神的内涵，包括“理性求知精神、实证求真精神、质疑批判精神、开拓创新精神”等四个方面。事实就是这样，人不是知识的容器，他不可能掌握所有的知识、认识所有的真理，然而科学思想、科学方法和科学精神却能引领一个人一步步接近真理，而且能够使他正确地运用科学，使科学为人类造福，而不是走向反面。

这些综合起来就是当下社会所倡导的人的科学素养。科学素养不仅关系到公民个体生存发展的方方面面，还关系到一个民族、一个国家的未来。人民日报曾经发表过一篇社论，社论说：“公众素养是科技发展的土壤。离开了这个群众基础，即使我们能够实现‘上天人地’，也很难持续不断地推动创新。”提高公众的科学素养是我们当下较为紧迫的任务，而教育应该是完成这一任务最为主要的途径。欣喜的是，我们的教育已经关注到了这一点。新修订的《义务教育初中科学课程标准》明确指出：“具备基本的科学素养是现代社会合格公民的必要条件，是学生终身发展的必备基础。科学素养包含多方面的内容，一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具备一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”应该说，这是对科学素养的一种立体诠释。

问题在于我们的学校科学素养教育应该如何开展？仅凭学校开设的自然和科学，甚或数理化等课程是不够的，即便这些课程已经尽力关注并安排了科学思想和科学精神的内容，但限于课时、限于课程结构体系，无法让学生在完成课业目标的同时从科学认知走进科学情意，也无法让学生在学习知识方法的同时加强科学价值观的培养，学生甚至难以体会到科学精神在日常生活中的应用，更不用说在社会生活中的应用了。南京师范大学出版社推出的《中小学生科学阅读文库》当是—个有益的尝试——让学生在阅读中享受科学的乐趣，在潜移默化中感f吾科学思想，在不知不觉中培养科学精神，当然，也在赏图悦读中学到科学知识。从这套读本的编排可以看到策划者以及作者对人文、科学和教育的理解与热忱、投入与功力。我相信，有了这样的读物，这样的尝试，一定会给科普工作打开一扇新的窗口，对素质教育也是—件非常有益之事。

我深深相信，一定会有更多的科学工作者、教育工作者、出版工作者联起手来，投身到科学素养教育的事业中来。

是为序。  江苏省科学技术协会副主席冯少东

本书在编辑过程中，参阅了不少当代著述与期刊，撷取了很多珍贵的精神食粮，为读者打开了一片晴空，作者那充满智慧的文字定会在与读者的心灵碰撞中进发闪光。

由于各种原因，未能及时与本书有些作品的作者、编者取得联系。本着对书稿质量的追求，又不忍将美文割爱，故冒昧地将文章选录书中。鉴于此，还请作者诸君谅解为盼，并请作者及时与编者联系，支取为您留备的稿酬。谢谢！

编者

在阅读中享受科学的乐趣，在潜移默化中感悟科学思想，在不知不觉中培养科学精神，在赏图悦读中学到科学知识。

——江苏省科学技术协会副主席冯少东