5 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

大家都知道，一个物体之所以看上去是白色的，那是因为它反射所有频率的光波；反之，如果看上去是黑色的，那是因为它吸收了所有频率的光波的缘故。物理上定义的“黑体”，是理想状态下的模型物体，指的是那些可以吸收全部外来辐射的物体，比如一个空心的球体，内壁涂上吸收辐射的涂料，外壁开一个小孔。那么，因为从小孔射进球体的光线无法反射出来，这个小孔看上去就是绝对黑色的，即是我们定义的“黑体”。

19世纪末，人们开始对黑体模型的热辐射问题发生兴趣。其实，很早的时候，人们就已经注意到，对不同的物体，热和辐射频率似乎有一定的对应关联。比如金属，有过生活经验的人都知道，要是我们把一块铁放在火上加热，那么到了一定温度的时候，它会变得暗红起来（其实在这之前有不可见的红外线辐射），温度再高些，它会变得橙黄，到了极度高温的时候，如果能想办法不让它汽化了，我们可以看到铁块将呈现蓝白色。也就是说，物体的辐射能量、频率和温度之间有着一定的函数关系（在天文学里，有“红巨星”和“蓝巨星”，前者呈暗红色，温度较低，通常属于老年恒星；而后者的温度极高，是年轻恒星的典范）。问题是，物体的辐射能量和温度究竟有着怎样的函数关系呢？

最初对于黑体辐射的研究是基于经典热力学的基础之上的，而许多著名的科学家在此之前也已经做了许多准备工作。“黑体辐射”这个概念则是由伟大的基尔霍夫提出，并由斯特藩加以总结和研究的。玻尔兹曼建立了热力学理论，这是黑体辐射研究的一个强大理论武器。

维恩从经典热力学的思想出发，假设黑体辐射是由一些分子发射出来的，然后通过精密的演绎，他终于在1894年提出了他的辐射能量分布定律公式：

其中p表示能量分布的函数，λ是波长，T是绝对温度，a、b是常数。

这就是著名的维恩分布公式。很快，另一位德国物理学家帕邢在兰利的基础上对各种固体的热辐射进行了测量，结果很好地符合了维恩的公式，这使得维恩取得了初步胜利。

然而，维恩却面临着一个基本的难题：他的出发点似乎和公认的现实格格不入，换句话说，他的分子假设使得经典物理学家们十分不舒服。因为辐射是电磁波，而大家已经都知道，电磁波是一种波动。用经典粒子（粒子与波动在性质上有很大不同）的方法分析，似乎让人感到隐隐地有些不对劲，有一种南辕北辙的味道。果然，维恩的同事很快就做出了另外一个实验，他们发现当把黑体加热到1000多K的高温时，测到的短波长范围内的曲线和维恩公式符合得很好，但在长波方面，实验和理论出现了偏差。很快，另两位同事扩大了波长的测量范围，再次肯定了这个偏差，并得出结论：能量密度在长波范围内应该和绝对温度成正比，而不是维恩所预言的那样，当波长趋向无穷大时，能量密度和温度无关。

维恩定律在长波内的失效引起了英国物理学家瑞利的注意，他试图修改公式以适应p和T在高温长波下成正比这一实验结论。瑞利的做法是抛弃玻尔兹曼的分子运动假设，简单地从经典的麦克斯韦理论出发，最终他也得出了自己的公式。后来，另一位物理学家金斯计算出了公式里的常数，最后他们得到的公式形式如下：

这就是我们今天所说的瑞利—金斯公式，其中v是频率，k是玻尔兹曼常数，c是光速。这样一来，就从理论上证明了p和T在高温长波范围内成正比的实验结果。

但是，瑞利—金斯公式是一个拆东墙补西墙的典型。因为它在长波方面虽然符合了实验数据，但在短波方面的失败却是显而易见的。当波长λ趋于0，也就是频率v趋向无穷大时，我们从上面的公式可以明显地看出：能量将无限制地呈指数式增长。这样一来，黑体在它的短波，也就是高频段就将释放出无穷大的能量来！这个戏剧性的事件无疑是荒谬的，因为谁也没见过任何物体在任何温度下这样地释放能量辐射（如果真是这样的话，那么我们何必辛辛苦苦地去造什么原子弹）。显然，瑞利—金斯公式也无法给出正确的黑体辐射分布。我们在这里遇到的是一个相当微妙而尴尬的处境。

我们的手里现在有两套公式，但不幸的是，它们分别只有在短波和长波的范围内才能起作用。这的确让人们非常郁闷，就像你有两套衣服，其中的一套上装十分得体，但裤腿太长；另一套的裤子倒是合适了，但上装却小得无法穿上身。最要命的是，这两套衣服根本没办法合在一起穿，因为两个公式推导的出发点是截然不同的！

就在这个时候，普朗克决定彻底解决黑体辐射这个困扰人们多时的问题。摆在他面前的全部事实，就是我们有两个公式，分别只在一个有限的范围内起作用。但是，如果从根本上去追究那两个公式的推导，却无法发现任何问题。而我们的目的，在于找出一个普遍适用的公式来。在这个问题上，他已经苦苦研究了6年，终于有一天，他决定不再去做那些根本上的假定和推导，不管怎么样，我们先尝试着凑出一个可以满足所有波段的普适公式出来。于是，利用数学上的内插法，普朗克开始玩弄起他手上的两个公式来。要做的事情，是让维恩公式的影响在长波的范围里尽量消失，而在短波里“独家”发挥出来。普朗克尝试了几天，终于灵机一动，他无意中凑出了一个公式，看上去似乎正符合要求！在长波的时候，它表现得就像正比关系一样。而在短波的时候，它则退化为维恩公式的原始形式。这就是著名的普朗克黑体公式：

1900年10月19日，普朗克在柏林德国物理学会的会议上，把这个新鲜出炉的公式公之于众。当天晚上，他的朋友鲁本斯就仔细比较了这个公式与实验的结果。结果，让他又惊又喜的是，普朗克的公式大获全胜，在每一个波段里，这个公式给出的数据都十分精确地与实验值相符

合。第二天，鲁本斯便把这个结果通知了普朗克本人，在这个彻底的成功面前，普朗克自己都不由得一愣。他没有想到，这个完全是侥幸拼凑出来的经验公式居然有着这样强大的威力。

（摘编自曹天元《上帝掷骰子吗：量子物理史话》）

2 . 阅读材料，完成各题。

材料一：

进入21世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。学科交叉融合加速，新兴学科不断涌现，前沿领域不断延伸，物质结构、宇宙演化、生命起源、意识本质等基础科学领域正在或有望取得重大突破性进展。信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透，带动几乎所有领域发生了以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命。传统意义上的基础研究、应用研究、技术开发和产业化的边界日趋模糊，科技创新链条更加灵巧，技术更新和成果转化更加快捷，产业更新换代不断加快。科技创新活动不断突破地域、组织、技术的界限，演化为创新体系的竞争，创新战略竞争在综合国力竞争中的地位日益重要。科技创新，就像撬动地球的杠杆，总能创造令人意想不到的奇迹。当代科技发展历程充分证明了这个过程。

面对科技创新发展新趋势，世界主要国家都在寻找科技创新的突破口，抢占未来经济科技发展的先机。我们不能在这场科技创新的大赛场上落伍，必须迎头赶上、奋起直追、力争超越。

（摘自习近平2014年6月9日在中国科学院、中国工程院院士大会上的讲话）

材料二：

过去的半个世纪里，摩尔定律揭示了计算机行业强大的爆发规律，它指出，计算机的计算能力每18个月就能翻一番。

摩尔定律可以追溯到19世纪的机械计算机时代。那时候，工程师还只能使用旋转的圆柱体、齿轮、传动装置和轮毂来完成简单的算术运算。到了20世纪之交，这些计算装置开始使用电力运转，于是继电器和电缆取代了齿轮系统。第二次世界大战期间，计算机已经可以通过使用大量真空管进行复杂计算来破解政府高级密码。第二次世界大战后，真空管升级为晶体管，而随着晶体管的体积不断微缩，计算机的速度和功率也实现了持续进步。后来，微芯片彻底改变了局面，经过几十年的发展，微芯片的尺寸不断减小，指甲盖大小的芯片都容纳着大约10亿个晶体管。如今，孩子用来玩电子游戏的手机比以前五角大楼用过的要占用一间屋子的笨重家伙的计算功能更强大。

摩尔定律所指出的发展规律，在现实中已经出现放缓趋势，照此下去最终势必将停止。主要原因是，现在的微芯片已经非常紧凑了，最薄的晶体管层大约只有20个原子直径那样薄。而当晶体管层继续压缩到大约只有5个原子直径时，电子的位置就将变得不确定，电子可能会逃逸出来，从而导致芯片短路，或者可能会产生大量热量而进一步导致芯片熔化，囿于此，晶体管层继续压缩变薄的空间已经不断收窄。换言之，根据物理定律，如果想要在主要材料为硅的基础上继续微缩，那么摩尔定律最终会面临崩溃。由此来看，我们可能已经开始步入见证硅时代终结的阶段。硅时代之后的下一个时代，可能正是我们所说的量子时代。

量子计算机未来有潜力改变现有的各行各业。

量子计算机有能力模拟数千种可能的化学反应，而不必在实验室中等待这些化学反应的发生，帮助人类以更快的速度找到超级电池最有效的工艺，从而推动人类步入太阳能时代。

量子计算机的另一个关键应用可能就是养活世界上不断增长的人口。一些特定类型的细菌能够毫不费力地从空气中吸收氮并将其转化为氨，然后将氨转化为化学物质，从而成为肥料。这种固氮过程是地球上生命繁荣的原因，通过给予植被茂盛生长的条件，从而让人类和动物得以存活。然而，这个过程的完成需要大量能量。微软的科学家已经首次尝试使用量子计算机来提高肥料产量，并解开了固氮的秘密。

人工智能与量子计算机的融合，也可能成就未来医学。像阿尔法折叠这样的人工智能程序，目前已经能够绘制出令人震惊的35万种不同类型蛋白质的详细原子结构图，包括构成人体的整套蛋白质。下一步便是使用量子计算机的强大算力所助力实现的独特方法，来研究这些蛋白质究竟是如何发挥其魔力的，并利用这些新发现来探索新一代有效药物及疗法。

（摘编自加来道雄《量子霸权：量子计算机革命如何改变世界》，苏京春译）

材料三：

倒金字塔形的机体闪耀着科技的光芒，星罗棋布的排线有条不紊地输送着电流和信号，发光的芯片与远处墙上“造中国自主可控量子计算机”的标语遥相呼应，散热器嗡鸣声汇成的交响乐在一尘不染的实验室里回荡不息……这是近日，记者在合肥市本源量子计算科技有限公司（以下简称本源量子）看到的量子计算机运行场景。

“在信息时代，算力体现国力。算盘和现有计算机的算力差距，就是现有计算机和量子计算机的算力差距。”中科院量子信息重点实验室副主任郭国平对记者说， “我们在量子计算研发事业上的初心，就是造出中国人自己的量子计算机。”

今年1月6日，由本源量子公司研制的中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上线运行并向全球用户限时免费开放。

这是中国量子算力首次大规模、长时间向全球开放，标志着中国正式进入量子算力“可用”时代，也意味着中国自主超导量子计算机制造链已然“成链”。

“截至8月16日，‘本源悟空’已吸引全球范围内125个国家近1400万人次访问，成功完成超25.2万个运算任务。”研制团队负责人赵雪娇对记者说。

（摘编自2024年8月20日《人民日报 （海外版）》）

“年轻人的一个优点就是不会由于世俗的约束而畏葸不前，而这种约束对于大多数成年人而言通常似乎又很难超越。”

——加来道雄《一名物理学家的教育历程》

这引发了你怎样的联想与思考？请写一篇文章。

要求；选准角度，确定立意，明确文体，自拟标题；不要套作，不得抄袭；不得泄露个人信息；不少于800字。

我常想，我们就像自鸣得意地在池中游动的鲤鱼。——加来道雄《一个物理学家的教育历程》

别被所谓的标准答案“框”住自己，活出独一无二的自己。——《人民日报》

以上材料引发了你怎样的联想和思考？请写一篇演讲稿。

要求：选准角度，确定立意，自拟标题，注意格式；不要套作，不得抄袭；不得泄露个人信息；不少于800字。

屠呦呦团队改变通常的提取方式，使青蒿素的抗疟效果大幅度提升；加来道雄跳出人类对空间认识的固有模式，孜孜以求，《超越时空》一书横空出世，广受好评；饺子导演在对传统文化的纵深挖掘中融进新理念、新技术，《哪吒之魔童闹海》票房一骑绝尘……有时，换一种思维方式，多角度地分析问题，借鉴经验而不依赖经验，才能走得更远。

作为新时代青年，以上材料引发了你怎样的联想与思考？请以“思维方式”为话题，写一篇不少于800字的议论文。

要求：选准角度，确定立意，明确文体，自拟标题；不要套作，不得抄袭；不得泄露个人信息。

9 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

和所有人一样，爱因斯坦也犯过错误。和大多数物理学家一样，他有时也会把这些错误写入论文发表出来。通过这些错误，我们可以看到爱因斯坦的科学思想经历了怎样的发展过程，以及他关于宇宙的科学观念发生了怎样的变化。同时，爱因斯坦的错误也给前沿科学发现带来了挑战。在推进人类知识的极限之时，我们很难知道他写在纸上的理论与真实现象是否相符，也很难知道他那激进的新想法究竟是给后人带来对科学更为深刻的认识，还是阻碍后人对科学的深入探讨。

爱因斯坦最著名的错误是他为了确保宇宙不膨胀观点的正确性而修改了自己的广义相对论。这个错误广为人知，是因为他自己都称其为一个“大错”。1915年当他完成广义相对论时，学术界普遍认为，我们的银河系被一个静态、永恒且无穷大的虚空环绕。爱因斯坦意识到，在广义相对论中，物质产生的引力无处不在地互相吸引，会导致物质向内塌缩，因而宇宙的静态解是不可能成立的。

在1917年的一篇文章《使用广义相对论的宇宙学思考》中，爱因斯坦在广义相对论方程中引入了一个额外的常数项，以保证宇宙是静态的说法是成立的。他设想这个宇宙学常数项可以在整个空间中提供抵抗引力的排斥作用，避免物质向内塌缩，而这一想法没有任何物理依据。

引入宇宙学常数后的十年间，出现了很多宇宙并非静态的证据。起先，爱因斯坦是抗拒这些结果的。1927年比利时物理学家乔治·勒梅特建立了一种类似大爆炸的膨胀宇宙模型，两年后，埃德温·哈勃又发表了关于星系退行的里程碑式的文章。后来，爱因斯坦拜访了哈勃并且观摩了哈勃在威尔逊山天文台的望远镜，最终转过弯来，接受了宇宙非静态的学说。1933年，爱因斯坦赞扬勒梅特的宇宙学理论：“这是我听过的最优美和令人满意的对自然的解释。”

在一个膨胀宇宙中，不再需要宇宙学常数来保持静态，这对爱因斯坦来说不算损失，他甚至在1919年就指出这个常数“严重损害了这个理论的形式美”。在《我的世界线》一书中，乔治·伽莫夫提到了以下轶事：“很久以后，当我和爱因斯坦讨论宇宙学问题时，他说引入宇宙学常数项是他一生中所犯的最大错误。”

现在再回头看，爱因斯坦认为宇宙学常数没有价值，这也是完全错误的。如果他当时有勇气坚持自己的信念，他可能会认识到广义相对论和静态宇宙的不一致实际上是一个预言。在那个没人能想到宇宙会大尺度运动的时代，爱因斯坦就有可能预言宇宙膨胀，而不需要在后来勉强接受这一点了。

之所以出现这个错误，是因为爱因斯坦在计算中使用了错误的坐标系。从物理的角度来看，他的思考也是错的。无论有没有宇宙学常数，宇宙都必然是动态的。

事实证明，宇宙学常数本身的生命力比催生这个常数的那些有限的天文知识更为强韧。虽然这个常数是爱因斯坦人为加入方程的，但是物理学家现在认识到，从量子理论的角度来看，这个常数对应着可能存在于真空中的能量。实际上，量子物理要求存在这样一个宇宙学常数。此外，真空能不仅是一个理论概念。在近几十年最为惊人的一项研究中，两个团队观测到，在某种类似宇宙学常数的东西的驱动下，宇宙膨胀是在加速的。在这种情况下，或许可以说爱因斯坦实际上犯了两次错误：一次是因为错误的理由引入了宇宙学常数，另一次则是丢弃它而没有探索它的潜在意义。

可是，爱因斯坦的错误还是有营养的，因为它们都根植于爱因斯坦关于物理学如何运作的宏大而富有挑战性的思想中。即使是公认的错误——他拒绝接受量子力学是自然的基本理论，也是如此。尽管爱因斯坦用光电效应理论为量子力学奠定了基础，但他从未摆脱经典物理学的思维定式。粒子的位置要用概率来描述，以及一个粒子可以瞬时远距离影响另一个粒子的想法，这对于他来说是荒谬的，尽管他对量子理论的见解比人们认为的更加深刻。他在晚年花了大量时间试图在经典框架下统一引力方程和电磁学方程，建立所谓的统一场论。在努力研究统一场时，爱因斯坦被德国数学家托德·克鲁扎在1921年提出、随后经瑞典物理学家奥斯卡·克莱因改进的一个假设所吸引。他们指出，如果宇宙有五个维度——四个我们熟悉的空间、时间、物质和能量维度，以及一个不可见的第五维度——则有可能构建一个对电磁力和引力进行统一描述的理论框架。克莱因证明，在这个模型中，电荷的表观量子化可能是电磁作用对闭合的、圆形的第五维几何结构的反映。对于爱因斯坦而言，统一场理论迷人的一面是，它是纯经典的。

爱因斯坦建立统一场论的努力最终一无所获，但是他的想法常常带来重要的科学突破。二十世纪初，爱因斯坦构建宇宙是由空间（三维）和时间（一维）合起来组成的“四维时空”理论。1926年，德国数学物理学家西奥多·卡鲁扎在四维时空的基础上再添加一个空间维，即引入了第五维，对爱因斯坦的相对论方程加以改写。改写后的方程式可以把当时已知的两种基本力即“电磁力”和“引力”很自然地统一在同一个方程中。后来，凡是这样添加的维都叫做“额外维”，即空间是4+N维的。这些N个额外维被局限在极小的空间尺度内。在关注克鲁扎和克莱因的额外维的过程中，爱因斯坦的想法还可能为现代弦论（当前流行的一种将广义相对论和量子力学融合起来的理论）中的高维数学提供了灵感。

（摘编自劳伦斯·克劳斯《环球科学》）

10 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：

量子计算机的兴起实际上标志着硅时代开始接近尾声。

过去的半个世纪里，摩尔定律揭示了计算机行业强大的爆发规律，它指出，计算机的计算能力每18个月就能翻一番。这个看似简单的定律，实际上有效追踪并描述了计算机技术显著的指数级增长。

摩尔定律可以追溯到19世纪的机械计算机时代。那时候，工程师还只能使用旋转的圆柱体、齿轮、传动装置和轮毂来完成简单的算术运算。到了20世纪之交，这些计算装置开始使用电力运转，于是继电器和电缆取代了齿轮系统。第二次世界大战期间，计算机已经可以通过使用大量真空管进行复杂计算来破解政府高级密码。第二次世界大战后，真空管升级为晶体管，而随着晶体管的体积不断微缩，计算机的速度和功率也实现了持续进步。后来，微芯片彻底改变了局面，经过几十年的发展，微芯片的尺寸不断减小，指甲盖大小的芯片都容纳着大约10亿个晶体管。如今，孩子用来玩电子游戏的手机比以前五角大楼用过的要占用一间屋子的笨重家伙的计算功能更强大，我们的笔记本电脑也比“冷战”时期那些庞大的电脑更先进。

一切都将成为过去。计算机的每一次转折性发展，都让之前的技术遭到创造性破坏的冲击，并最终走向被淘汰的命运。

摩尔定律所指出的发展规律，在现实中已经出现放缓趋势，照此下去最终势必将停止。主要原因是，现在的微芯片已经非常紧凑了，最薄的晶体管层大约只有20个原子直径那样薄。而当晶体管层继续压缩到大约只有5个原子直径时，电子的位置就将变得不确定，电子可能会逃逸出来，从而导致芯片短路，或者可能会产生大量热量而进一步导致芯片熔化，囿于此，晶体管层继续压缩变薄的空间已经不断收窄。换言之，根据物理定律，如果想要在主要材料为硅的基础上继续微缩，那么摩尔定律最终会面临崩溃。由此来看，我们可能已经开始步入见证硅时代终结的阶段。硅时代之后的下一个时代，可能正是我们所说的量子时代。

量子计算机未来有潜力改变现有的各行各业。

量子计算机有能力模拟数千种可能的化学反应，而不必在实验室中等待这些化学反应的发生，帮助人类以更快的速度找到超级电池最有效的工艺，从而推动人类步入太阳能时代。

量子计算机的另一个关键应用可能就是养活世界上不断增长的人口。一些特定类型的细菌能够毫不费力地从空气中吸收氮并将其转化为氨，然后将氨转化为化学物质，从而成为肥料。这种固氮过程是地球上生命繁荣的原因，通过给予植被茂盛生长的条件，从而让人类和动物得以存活。然而，这个过程的完成需要大量能量。微软的科学家已经首次尝试使用量子计算机来提高肥料产量，并解开了固氮的秘密。

大自然的另一个奇迹是光合作用，通过光合作用，阳光和二氧化碳转化为氧气和葡萄糖，从而形成几乎所有动物生命的基础。将光转化为糖的问题，探索的其实是一个量子力学过程。量子计算机显然可能助力实现更高效的合成光合作用，那或许可能是一种捕捉阳光能量的全新技术方法。人类未来的粮食供应问题也可能因为这种技术方法的突破而得以解决。

量子计算机不仅可以比任何传统数字计算机都更加快速地同时完成数百万种潜在药物疗效的分析，而且可以帮助我们探究一些疾病的源头。例如，通过DNA基因组学，我们可以使用计算机识别可能导致乳腺癌症的基因，但传统数字计算机没有能力准确地确定这些缺陷基因究竟是如何导致癌变发生的。一旦癌变扩散到全身，目前的研究是无能为力的。但是，通过破译我们免疫系统中分子的复杂性，量子计算机或许能够创造出一些有可能对抗这些疾病的新药和新疗法。

人工智能与量子计算机的融合，也可能成就未来医学。像阿尔法折叠这样的人工智能程序，目前已经能够绘制出令人震惊的35万种不同类型蛋白质的详细原子结构图，包括构成人体的整套蛋白质。下一步便是使用量子计算机的强大算力所助力实现的独特方法，来研究这些蛋白质究竟是如何发挥其魔力的，并利用这些新发现来探索新一代有效药物及疗法。

（摘编自加来道雄《量子霸权：量子计算机革命如何改变世界》，苏京春译）

材料二：

搜狐科技：为什么我们需要量子计算？

郭国平：蒸汽机刚发明的时候装到马车上去，还跑不过小马车。现在回头看，你觉得蒸汽机有没有作用？我们发现量子计算对于处理一些特定问题，原则上有更强大的处理能力、更快的处理速度。

搜狐科技：如果以传统芯片和经典计算机作为参考系的话，您认为现在量子芯片和量子计算机发展到了什么阶段？

郭国平：现在可能还是在早期的电子管计算机时代。从目前我们这一代人认知的角度来讲，量子计算机不是对于所有的问题都一定会比经典计算机表现好。所以量子计算机对于经典计算机不是替代关系，而是互补，它对一些特定的问题有加速效果。

搜狐科技：量子计算机是一种用于快速求解特定问题的机器，什么时候能为其他行业带来比较切实的改变？

郭国平：对于特定问题的求解，就像凿冰块一样，一整面冰块也是从一个点开始，我们已经证明有优势的是某些特定问题。从全球来看，我认为在3～5年内，量子计算一定会在某些具有实际生产生活意义的问题上面发挥切实的作用，这个过程中可能会跟传统计算机、AI配合。

（摘编自2022年12月8日“搜狐科技”对郭国平教授的独家专访）

10 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

芝加哥大学理论物理学教授弗罗因德，喜欢用高维宇宙的性质来愉悦听众。他是高维空间理论的早期研究者和宣讲者之一，当时这一理论被认为是奇谈怪论。他和少数科学家孤立地对高维科学研究了多年。现在这门学科已经变成一个时髦而又合法的科研分支。使他高兴的是，他早期的兴趣最终得到了回报。

他提醒我们，传统的科学家是以怀疑的态度看待高维的，因为它们不能被测量，也没有任何特别的用途。然而，现在越来越多的科学家认识到，任何一种三维理论都“太小”，不足以描述控制我们宇宙的力。

正如他强调的，过去十年中贯穿物理学的基本主题是：自然规律在高维空间表达时会变得更为简单和优美，高维空间是自然规律的天然栖息地。光和引力的规律在高维时空中找到了一种天然表述。人们相信，现在统一自然规律的关键步骤是增加时空的维数，从而能合理安排越来越多的力。在更高维中，我们有足够的“空间”来统一所有已知的物理力。对此，弗罗因德说：“想想猎豹吧，它皮毛光滑而又美丽，在热带草原上漫游，它的奔跑速度或奔跑动作的优美简直无与伦比。现在，再想想被捕获并且被投进动物园简陋笼子里的猎豹吧，它失去了原有的优雅和美丽，我们只看到笼子里神情绝望的猎豹。”猎豹可与物理规律相提并论，物理规律就其本身而言是优美的；它的天然栖息地就是高维时空。然而，我们只能测量那些被拆散且放在笼子里展出的物理规律，这个笼子就是我们的三维实验室。

几十年来，物理学家们想知道为什么四种自然力以如此支离破碎的形式出现——为什么在笼子里的这些“猎豹”看起来如此绝望和可怜，弗罗因德注意到，四种力看起来似乎大不相同，是因为我们一直在观察“笼子里的猎豹”。对于物理规律而言，我们的三维空间是一个无能的动物笼子。但是，当我们在高维时空中表述物理规律时，我们就看到了它们名副其实地显赫和有力，它们变得简单而富有生命力。

想想古罗马人是怎么打仗的吧。罗马战争包含了许多较小的战场，总是伴随着来自四面八方的谣言和误传，将事情弄得混乱不堪。战争在多个前线进行，罗马的将军们却常常盲目指挥。罗马人往往是靠暴力而不是靠优美的战略来赢得战争的。这就是为什么战争的首要原则是占领高地——即升入二维战场上方的第三维。在可看到战场全景的巨大山丘上，战争的喧嚣突然变小了。换句话说，从第三维（即从山丘的顶部）来观察，较小战场的混乱结合成了一幅首尾连贯的单一画面。

这个原理——自然规律在高维中表达时可以变得较为简单的另一个应用，是爱因斯坦狭义相对论背后的中心思想。爱因斯坦揭示了时间是第四维，证明了在四维理论中时间和空间能够便利地统一起来，所有用时间和空间来测量的物理量也可以统一起来，比如质量和能量。他还发现了质能统一的精确数学表达式：，这就是所有科学方程式中最著名的质能公式。

现在理论物理的主要挑战是把自然界四种力统一成一种力。许多物理学巨人都苦于找不到这样一种统一方案。爱因斯坦一生最后30年没有找到的答案可能就在于超维空间。

爱因斯坦曾说：“自然呈现给我们的仅仅是狮子的尾巴。尽管因为狮子身躯庞大而不能立即展现其自身，我也不会怀疑长着这条尾巴的那头狮子之存在。”如果爱因斯坦是正确的话，那么可能这四种力就是“狮子的尾巴”，而“狮子”本身就是高维时空。这种思想已经激起了人们的向往，希望有一天宇宙中的物理规律可以只用一个方程来阐释，而这些规律造成的结果则由充满着图表的书籍布满了图书馆的墙壁。

对于宇宙的这一革命性前瞻的核心，就是认识到更高维的空间可能是统一宇宙中物理规律的最终源泉。简言之，尽管宇宙中的物质和力以一种使人困惑不解和变化无穷的复杂形式出现，但是它们可能只是高维空间上的不同振动而已。然而，这一概念与科学家们的传统思想相抵触，他们把空间和时间视为一个被动的舞台，而恒星和原子是上面的主角。在他们看来，可见的物质宇宙似乎比空无一物而又不能运动的时空这种不可见宇宙舞台更加丰富和变化多端。从历史的角度看，粒子物理方面几乎所有的科学努力以及大量的政府基金都被投入到诸如“夸克”和“胶子”等亚原子粒子的性质上，而不是领悟其几何本质。现在，科学家们正在意识到时间和空间这些“无用”概念可能是大自然之美与简单性的最终源头。

（选自加来道雄《超越时空·自然法则在更高维度上更简单》，有删改）

8 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：

一个世纪前，物理学经历了达尔文时刻——这种观点的转变对于物理科学的影响就像自然选择的进化论对于生物学的影响一样重大。

为了庆祝这样一个革命性的时刻，联合国已宣布2025年为国际量子科学与技术年，这标志着量子力学问世一百周年——量子力学始于100年前的一系列论文。就像没有查尔斯·达尔文的进化论就无法理解现代生物学一样，我们对物理世界的基本理解现在也植根于量子原理，现代物理学就是量子物理学。

这场革命并非始于物理学家抛弃经典力学定律，而是他们对能量和动量等经典概念的彻底重新诠释。然而，这场革命确实要求发起者放弃他们所珍视的常识性观念——例如，期望粒子等亚原子物体在任何给定时间都有明确的位置和动量。相反，物理学家发现自然现象本质上具有不可知的性质。换句话说，经典物理学只是现实的一种近似表示，并且只在宏观层面上体现出来。一个世纪过去了，这种对物理世界本质的洞察仍然让人兴奋不已，也让人困惑不已。

人们会知道量子思想如何催生了通过互联网电缆传输信息的激光器，以及为电子芯片提供处理能力的晶体管。量子思想也塑造了我们对自然界各个层面的理解，解释了为什么固体不会分崩离析，以及恒星如何发光并最终消亡。

尽管量子革命已经带来了诸多成果，但它仍有许多未竟之事。在研究人员奠定量子力学基础的那些年里，他们也开始从量子基础重建其他物理学分支，如电磁学和物质状态研究。这些努力大大扩展了量子科学的范围，并促使研究人员开发出粒子和场的标准模型，这一过程最终在20世纪70年代完成。但这些扩展的理论基础不如量子力学那么牢固，并且留下了一些无法解释的现象，例如“暗物质”的性质，它似乎远远超过宇宙中常规可见物质。此外，引力这一重要现象仍然无法量化。

量子物理学的其他概念问题仍然悬而未决。特别是，研究人员很难理解当实验将量子对象的模糊概率“折叠”成一个精确的测量时，究竟会发生什么，这是创造我们生活的宏观世界的关键一步。在过去的几十年里，研究人员一直在开发将量子现实的这些怪癖转化为有用技术的方法。由此产生的计算、超安全通信和创新科学仪器中的应用仍处于起步阶段。

量子理论不断进步。今年是一个值得庆祝的机会，让广大公众意识到量子物理在他们生活中的作用；并激励未来的一代人，无论他们是谁，身在何处，为下一个量子世纪做出贡献。

（摘编自《量子力学一百年：一场未完成的革命》）

材料二：

凭借在量子反常霍尔效应方面的创新突破，薛其坤获得奥利弗·巴克利奖。自1953年授奖以来，这项国际凝聚态物理领域的最高奖，首次颁发给中国籍物理学家。

“这个实验可以说非常折磨人”，一向豁达乐观的薛其坤后来在一篇文章中坦承。量子反常霍尔效应研究团队前后涉及20多位博士生，团队里的每位学生都想毕业并获得清华大学优秀博士论文，但每个人都不知道这个实验最终能不能成功。大家就在这种不确定的情况下坚持干了4年。

这恰恰就是基础研究，尤其是以好奇心驱动的自由探索类基础研究最大的特点——与不确定性共舞。正如牛顿在探索天体运行规律时发现了万有引力定律，法拉第和麦克斯韦从对电流和磁场规律的兴趣出发创立了电磁学理论，普朗克在研究黑体辐射的过程中奠基了量子力学，这些后来大大拓展了人类认知边界的重大科学发现，正是基础研究不确定性的有力例证，也是基础研究的神奇诱人之处。

不过，这种巨大的不确定性也决定了基础研究区别于一般的应用型研究，具有难度大、周期长等特点。就像量子反常霍尔效应从提出“玩具模型”到最终被实验发现，中间隔了20多年。基础研究特别是重大原创性基础研究，“十年磨一剑”是常态，有时甚至是几十年“磨一剑”。这启示我们，要充分遵循科学研究的规律，对待基础研究要有足够的耐心和宽容失败的恒心。

近年来，国家不断强化基础研究前瞻性、战略性、系统性布局，积极构建基础研究长周期支持机制和更为科学合理的评价机制。2023年，基础研究经费支出增长9.3%，基础研究投入比重连续5年超过6%；今年起，对上一年年底资助期满的国家杰出青年科学基金项目开展分级评价，同时择优遴选不超过20%的优秀项目给予第二个五年滚动支持，资助强度加大至800万元……

一代人有一代人的使命，一代人有一代人的担当。面对百年未有之大变局，我们期待薛其坤们勇攀科技高峰，把基础研究的“冷板凳”坐热，实现更多“从0到1”的突破。

（摘编自《让基础研究“冷板凳”热起来》）

9 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

宇宙不在场

段子期

遂古之初，谁传道之？

上下未形，何由考之？^①

成功了，“天问号”的航线将保持原先的轨迹，而他只能停在原地，无法进入“天问号”舱内。吴集解开绳索，他们的啜泣声顺着无线电轻轻敲打他的耳膜，“回不去了”，他说，“你们保重啊。”

他肉眼仿佛能看到前方那团辐射云，那团由微观粒子流聚集形成的云雾状态的物质，像一团发光的五彩的棉絮。最后浮现在他脑海中的竟然是一个赌约，一场宇宙尺度的赌约，吴集每每想起都觉荡气回肠。他曾想，最终分出胜负的时候，人类文明可能早已经历数次更迭。

只是现在，他先归零了。

那团辐射云占据着整个太空，又像是宇宙的一道伤口，所有星星都绕着它流动。他感觉不远处有一片沉沉的看不到边缘的黑色，光速般向他涌来，他继续跌落，无限的重力作用在他身上。

可不合常理的，窒息的痛苦瞬间被一种绵软的舒适感代替。吴集闭上眼，一种归乡的甜美错觉在一刹那间浇灌全身。

这场赌约起始于两个少年之间惯常的游戏。

吴集和陆云舸幼年相识于一个南方小镇，两个男孩常靠打赌消磨时光。吴集天资很高，在航空航天大学是被寄予厚望的预备飞行员。比起无垠的群星，陆云舸更好奇宇宙间产生“心智”的第一缕圣光来自何处，他选择了脑神经科学，他崇拜智慧的大脑。

他们的赌局越变越大了。赌人类存在的星系位于哪个位面，赌神经元丛是在哪一个维度上运行，赌大坍缩和大撕裂究竟哪个更接近宇宙毁灭的真相……他们那时也不在乎输赢，提出问题，然后不负责任地思考，这样的乐趣往往单纯至极。

也许迟早，他们会在去处相逢。

“我跟你打赌，宇宙的真面目，我们追求的真理，就在那里，在太空。”

陆云舸微微点头，“我也跟你打赌，我会在其他地方找到，在这儿。”指了指自己的大脑。

圜则九重，孰营度之？

惟兹何功，孰初作之？

作为未来的飞船领航员，吴集成为了恒星级宇宙飞船的长子。

完整了解“星际长城”计划是在一个月后。所谓的“星际长城”，就是将距离最近的恒星作为信号传送的桥接点，放大其脉冲信号，就像长城上的烽火，从起点处一一点亮，然后继续传向下一颗恒星，一个接一个，永不止息。

吴集想象着那一点微亮的萤火，从银河系的此端启程，投向远方那看不见的世界。“星际长城”计划无疑是一双加速至光速的翅膀，人类的下一步即将迈向非凡。

陆云舸也在竞逐一个不被理解的宇宙。

陆云舸想在大脑中建造一座座“灯塔”，引领那些被阻截在光明彼岸之外的船只安全返航。

“‘灯塔工程’分三个步骤，第一，扫描大脑的电场和磁场，套以专用算法将其转换成计算机语言；第二，将大脑分区，建立生物电场；第三，在每一处神经团块建造一处‘灯塔’，提升脑神经传递信号的效率。”

作为“未来学会”的重要成员，他很顺利地申请到了专项资金，并决定亲自参与实验，在自己的脑海中建造灯塔，刺激沉默的神经元丛，从而打开那片未经开垦过的土地。

他跟吴集的赌约正式开始了。

何阖而晦？何开而明？

角宿未旦，曜灵安藏？

归零后，他自身的钟表开始迈向下一秒。

没有人知道，那团辐射云就是虫洞在宇宙中留下的投影，而它的背面正是那个虫洞。广阔的宇宙仿佛从辐射云的另一端被吐出来，黑色天鹅绒般的群星夜幕覆盖在头顶。

当他再次睁开眼，发现自己正赤身裸体躺在一个透明舱体中。

这是一艘宇宙飞船，但不是“天问号”。迎接他的人有很多，却不是人类。

“你们是谁？”吴集只能用语言。

“我来自地球，我是在你们之后的人类，这是‘永恒号’飞船，当我从地球出发时，人类文明已经进化到1.0级，这一切，跟伟大的‘星际长城’计划不无关系。后来，我也离开了母星，曲率空间飞行、反物质引擎，你们时代的科技神话现在早已实现。”

吴集还有很多问题，关于神秘虫洞，关于“天问号”和“星际长城”。

“这是一个很长的故事，像神话。”

“天问号”出发后的几十年间，人类相继在月球、火星上安家，并逐渐掌握了运用恒星能量的科技，在地球上，语言、国家、种族的边界在渐渐模糊，同时，人类不再满足于寄居太阳系，他们对“星际长城”计划同样寄予厚望。

恒星际飞船“永恒号”就此诞生，算上时间膨胀的影响，在“天问号”出发后的第536年，新一批开拓者登上母舰，飞船依靠正反物质湮灭产生的能源作为动力，并以光速飞往星辰大海，“永恒号”离开母星，人类开启了太空探索新纪元。

在世代星际征途中，人类也在进化自身，与精密机器融合，与量子比特共舞。直到在某个陌生的恒星系遇上了疲惫不堪的“天问号”，以及漂浮在虫洞另一端的吴集。

“永恒号”以近乎永恒的方式延续着人类文明，前往下一站的旅途，而那团有思维的辐射云遥望着“永恒号”的影子，目送它的征途。

何所不死？长人何守？

延年不死？寿何所止？

在陆云舸决定隐世的五年后，他建造了一台深空电磁信号发射器，在他大脑中组合成了无穷无尽、永不重复的数字，这些数字包含人的各种信息、地球上的各种事件和宇宙中的无限可能。他的思维变成一束信号弥散到太空中，被恒星传送到另一颗恒星，经历漫长的跋涉后，他的思维信号由微观粒子流聚集而形成了那团辐射云。在吴集悬浮在深空时，他向他伸出了手，即使吴集的身体陨灭，但意识被储存在了他的云之中。

“不管是一颗行星、恒星，还是生命体内的一个细胞，都包含着整个宇宙的信息，宇宙全息律。”

我们赢了，这就是宇宙。

（有删改）

【注】①出自屈原的诗歌《天问》。下同。

8 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

疟疾是全世界最严重的传染疾病之一，从谈“疟”色变到实现无疟疾，中国的销除疟疾之路离不开青蒿素以及它的发现者屠呦呦。她毕生只至力于一件事——青蒿素及其衍生物的研发，如今依然潜心于此。

每一分努力，都不会被辜负；每一分付出，都能够收获幸福。只有不断探索，才能获得更大的成功。上世纪六十年代，恶性疟疾横行，时年39岁的屠呦呦     A     ，将科研任务勇敢地承担下来。①通过她带领科研团队整理典籍、走访名医，②收集了2000个方药，③从中提取的380余种物质进行筛查，④直到第191次实验才获得成功，⑤终于提纯出青蒿素。

如果说面对无人开垦的领地进行拓荒需要巨大的勇气的话，那么面对开满鲜花的田野则需要更大的耐心和勇气。1992年，屠呦呦没有因取得的成绩而     B     ，而是潜下心来，针对青蒿素成本高、对疟疾难以根治等缺点，又研制出双氢青蒿素这一抗疟疗效为前者10倍的“升级版”。屠呦呦善始敬终，不断探索，用一世执一事，专注科研。也正凭借着这项发现，在2015年，屠呦呦凭借“中药和中西药结合研究提出了青蒿素和双氢青蒿素的疗法”获得诺贝尔生理学或医学奖。

9 . 阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：

中国传统文化对中国古代科技发展有积极的影响。2500年前，儒学的开门祖师孔子，以“有教无类”“因材施教”“教学相长”为方针，以培养“博学通才之士”为目标，对学生进行礼、乐、御、射、书、数的“六艺”教育，其中，数即数学，乐和声学有关，御和力学有关，射和机械有关。孔子之孙孔伋《中庸》“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之”，学、问、思、辨、行，完全符合认识过程和研究科学的方法，即获取信息、提出问题、思维推理、检验结果、躬身实践。在儒家崇尚务实精神和“经世致用”思想的影响下，中国古代科技具有强烈的实用性，形成了以农、医、天、算四大学科和以“四大发明”为代表的技术发明创造。

中国传统科技西传对世界近代科技发展产生了积极的影响。马克思在1863年指出：“火药、指南针、印刷术是预告资产阶级社会到来的三项发明。”进化论创立者达尔文在《物种起源》（1859）中大量引用了从北魏贾思勰《齐民要术》到明末李时珍《本草纲目》、宋应星《天工开物》中关于遗传变异的记载。

传统文化中最有价值的是传统科技优秀基因的古为今用。

中华文明是延绵不断的，是以哲理为指导的，是文理交融的，中国文化有包容性、创新性。近代科学建立起了庞大的分析型学科体系，对自然界的很多方面进行了精确的研究，取得了丰硕的成果。相对而言，近代科学重分析而轻综合，习惯于封闭系统研究而不善于开放系统研究。耗散结构论的创始人普利高津说过：“中国传统的学术思想是着重于研究整体性和自发性的，研究协调和协合。现代新科学的发展，近些年物理和数学的研究，都更符合中国的科学思想。”

中国古代强调天时、地利、人和，所谓“人与天地相参”“仰观天文，俯察地理，外取诸物，内省自身”，强调生物界的和谐和“各得其养以成”，这对当代生态经济学、生态伦理学的发展有指导意义，有利于促进身心健康和生活质量的提高，有利于建设生态文明和可持续发展。

在中国古代科学活动中，人们比较偏重积累工艺技术和经验。中国科学家主要的研究方法就是总结归纳在实践中产生的经验，科学著作基本上重记录轻分析。中国浩如烟海的古代文献中有大量关于自然现象特别是异常天象地态的观察记录。竺可桢关于世界气候波动和中国气候变迁的研究，席泽宗关于古新星记载和射电天文学的研究，屠呦呦关于青蒿治疟疾和青蒿素提取的研究，都是发掘古文献的珍贵资料后，古为今用，开拓创新所取得的丰硕成果。

国学不仅推动了文学艺术的发展，也推动了科学技术的发展。中国传统科学优秀基因的现代价值，自然国学深邃的思想方法和精巧的科技器物如龙洗、编钟、透光镜、越王剑等引发了当今科学前沿和高新技术的研究和突破。当然，我们在充分估计中国古代科学思想方法和传统文化现代价值的同时，也要防止对其作牵强附会的解释，或者片面夸大其影响。我们传承国学，包括传承传统科学文化，必须实事求是，与时俱进，不断开拓创新。

（摘自王渝生《国学与科学》，有删改）

材料二：

中国古代医学的发生，最主要的目的是解除病痛。因此它的起源远在原始时代，当时虽没有高度的文明，但是人在和大自然搏斗时，为了求生存，自然产生了简易的医疗方法。随着文化的演进，人类也能够凭借他们的智慧，集合许多的经验，通过语言、文字的传播而发展成医学。

中国医学的演进，先是从原始的医疗经验演变成上古的巫术治病，古籍上这类记载很多，殷商的甲骨文里只有“毉”字而没有“醫”字，就是一个很好的佐证。下一阶段是巫医相混，最后医巫分立，形成早期的经验医学，而无特定的医学思想。到周秦时代，这种经验医学已发展得相当成熟。

中国人开始为医学建立理论，是在汉代阴阳五行玄学思想盛行之后。阴阳五行的思想最早是先民朴素的自然思想，到汉代发展成为我国思想传统上的一支主流，许多人文和科技的学术都被放到这个理论的框架中，医学也不例外。中医学将人体中的脏腑、经络、气血、精津、表里等视为不可分割的整体，形成人与自然、社会，精神与机体等密切相关的统一整体观念。这一观念，两千年来主导着我国传统医学的发展。

中国古代的医书很多，但大部分都是以《黄帝内经》《伤寒论》为根本，这些著作多半抱着“注不破经，疏不破注”的原则编写，很少有怀疑的观点或突破性的理论提出。不只是医学，我国的学术传统普遍都有这种保守的倾向，传统医学未能有新的发展，这是一个主要的原因。

解剖学未能发达，也是造成传统医学发展停滞的原因之一，虽然在传统医学上也曾出现过解剖学的生机，如宋代的宋慈与他的《洗冤录》，但毕竟只是一个孤例，未能蔚为思潮，故而没有燃起这个火种。至于解剖学何以未能成为传统医学的一条主脉，则是一个值得深思的课题。也许从我国的伦理思想传统去探讨，可以得到一个较为直接的答案。

传统医学虽然受到种种因素的影响而限制了它的发展，但不可否认它仍有相当可观的成就，数千年来也拯救了无数的生命，因此在传统医学中必然累积了许多宝贵的医疗经验。如何以现代科学的方法，将新旧术语作科学合理的沟通，对古代医学加以整理、分析，一则为中国文化史的研究提供传统医学发展的真面貌，再则探寻我国医学未来发展的方向，三则使传统医学能纳入现代医学的系统，应是我们研读传统医书的终极目标。

（摘自洪万生《中国人的科学精神》，有删改）