【原创】七、令人拍案叫绝的巧妙设计!!揭开胡夫金字塔运输坡道之谜
(这篇文章揭开了金字塔运输坡道之谜,同时还揭开了大回廊之谜、扫描金字塔团队新发现的大小两个“神秘空间”之谜、北入口处倒v字形结构之谜、金字塔四个面的中心线上留有凹痕之谜、奔奔石的安装之谜等五个与斜坡道之谜有相关性的谜团)。在设计和建造金字塔过程中,胡夫和他的建造者们所面临的最大的难题是;如何将二百三十多万个石块和重达60吨重的巨石提升到所需要的高度上。
用一般的科学常识来分析,以当时的工程技术条件下,古埃及人只能用修建斜坡通道的方法来提升石块到金字塔上。
所以到目前,研究金字塔建造方式的方向都集中在研究斜坡道上。研究这种金字塔斜坡道结构形态的学说也很多,争议也很大。比较代表性的有三种;①直线大坡道学说,②围绕金字塔外斜面的螺旋斜坡道学说,③法国的建筑师乔恩•皮埃尔•乌丹先生的内螺旋斜坡通道学说。
但这些学说各自都存在着严重的缺陷,都没有得到学界的一致认可。
而一种金字塔斜坡道学说要想获得学界的承认,就要满足以下三个必要条件。
而目前各种形式的斜坡道学说都不能同时满足这3个必要条件,说明这些学说是不成立的。而且在金字塔周边也没有找到任何关于斜坡道的痕迹。“没有任何痕迹”说明大家想象的斜坡道极有可能未曾存在过。
在埃及的弯曲金字塔、红色金字塔、吉萨的三座金字塔等金字塔上,也都没有发现斜坡道的痕迹。只是在一些小型金字塔的底边发现了简单低矮的小坡道遗迹。这些遗迹的道面宽度也显示其高度停留在底层部分,并没有向上发展。
这一切都表明,金字塔建造者们没有修建过大家想象的工程量浩大的大型斜坡通道。
那么金字塔建造者利用的是什么形态的斜坡道的呢?
实际上,金字塔的特殊结构早就给我们提供了一个重要线索。金字塔四棱锥体的光滑的外层表面就可以成为一个非常理想的斜坡通道。这应该是古埃及人通过长期施工经验总结出的一种非常简单、高效的一种斜坡道运送方式。
长期以来研究金字塔斜坡道时,我们的思维都被一个所谓的极限角度,即“坡道的坡度不能超过8°”所误导。这一角度极限是人在斜坡面上牵拉的前提条件下才成立。
如果牵拉的人在金字塔的水平施工台面上用绳索拉拽金字塔外包石斜面上的装有石块的木滑橇,52°的坡度就不是问题。在水平面上拉拽,可以最大的发挥人的拉拽劳动效率。只要拉力大于装有石块的木滑橇的下滑力和摩擦力的合理,就可以将石块拉到金字塔上。
通过对胡夫金字塔的内外结构和裸露出的石块的大小分析和推测,胡夫金字塔建造者们根据不同层次和石块的大小,修建了三种不同形式的专用运输坡道。
在这里需要强调的是,建造这些运输坡道,并没有增加多少金字塔的工程量。
这三种斜坡通道中的两种形式的坡道在完成使命后被清除而消失。而留下来的巨石专用运输坡道却至今还几乎完好无损的遗留在金字塔内。
第一种形式“底层斜坡道”; 是坡度 为 8° 左右的简单低矮斜坡道。底层斜坡道是在建造第二层的时候开始利用些碎石和沙土修建的。
从金字塔的第二层开始,石块是用木滑橇通过这些个斜坡道运送上去的,每加高一层石块,斜坡道也相应地垫高和加长。这种底层斜坡道可能修到7、8层,运送了石块总数量的15%左右。
其原因是金字塔的底下这几层石块都比较大,利用低坡度运送比较省力,运送效率高。而且修建到这一高度的坡道土石方量也不多。这种低矮坡道的遗迹在埃及的其他小一些的建筑遗迹上时常还可以看到。
而修建在金字塔北侧入口处的坡道应该修建到约十七米的高度。原因是在这里存在过通向金字塔内部的通道,需要通过这一坡道将大的石块运送到这个通道里。
这些底层斜坡道在随后利用第二种形式的运输通道来运送石块后被清除。很可能是被送到金字塔上,填充毛石石块的空隙而没有留下痕迹。
第二种形式“外斜面滑道”; 这是一种利用金字塔自身的外表层斜面的斜坡滑道。也就是在砌筑金字塔外墙面的白色外包石斜表面时,用特殊形状加工的外包石,在外墙斜面上修建的一种金字塔外斜面滑坡道。推测的结构形式如图所示。
这种坡道垂直于金字塔底边线,是由来回运送装载石块木滑橇的中间滑行坡道和其两侧凸出的阶梯石构成。为防止因磨损留下的凹槽低于周围斜坡面,中间滑行坡道的斜表面可能略高出金字塔外表层斜面。两侧的阶梯石块是把滑道两侧外包石的外向面加工成台阶状的特殊形状石块。
每个阶梯石块上修有2、3个凸出于金字塔外表斜面的台阶。这些阶梯石块上下衔接,逐渐向上延伸,最后形成通向金字塔顶的“通天梯”,成为劳工们上下金字塔的通道。同时也起到装载石块的木滑橇运行时的两侧导槽和挡护作用,还可在上面进行其他施工运输等工作。
由此合理推测,这种“外斜面滑道”至少有4条,分别分布在金字塔的4个斜坡面上的中心线上,并一直延伸到塔顶,同时也造就了八条“通天梯”。
这种石块的尺寸要比其他外包石尺寸略长一些,这也是我们能看到金字塔的四个斜面中心线上留有凹痕的原因。
当金字塔砌筑到塔顶的时候,外斜面滑道上的阶梯石还可成为架设脚手架的固定石,为放置最后的金字塔压顶石提供工作平台。巨大的压顶“奔奔石”应该是通过北面的外斜面滑道拉上塔顶后完成安装的(牵引方式将在后续文章中介绍)。
等到最后塔顶的奔奔石安装完成之后,这些脚手架等附着物被逐一拆除,同时把凸出斜面的阶梯石的台阶和滑道的部分从上往下逐层铲除后打磨,使之和旁边外包石的斜坡面形成一个平面来消除痕迹。
所以我们在哈夫拉金字塔顶部的外包石的斜坡面和弯曲金字塔的外表面上都是找不到这些痕迹的。类似这种阶梯石的工法也应该应用于“棱角用皮数架”(连载之五上提到)的固定上。
在这里通过简单的物理学知识,对此进行受力分析和受力计算,论证这一推论的合理性;
从上面式中可以得出,要拉装载2.5吨重的石块的木滑橇,沿52°的外斜面坡道从静止开始向上移动,最大拉力需要超过22KN的拉力。
对于常年从事重体力活的古埃及人来说,在水平石板路面上,平均一个人使出500N的牵引力应该是没有问题的。所以40多人就可以拉动,50人就可以很轻松地将石块拉拽上斜坡。
建造胡夫金字塔的230万块石块的平均运送垂直高度是36.6米;利用这种外斜面滑道,石块在外斜面滑道上的平均移送距离只有46.6米。如果利用其他的修建大斜坡道运送方式,虽然牵拉石块的劳工人数可能减少一半,但需要拉动的平均距离却达到500多米,是利用外斜面滑道方式的10多倍。
就是说在不考虑修建大斜坡道的工程量的条件下综合劳动效率就已经高出了3-4倍以上,只需要300来人就足可以较轻松地完成运送石块的工作。
据合理的推测,这种运输方式可分为塔上和塔下两个阶段来完成。
第一阶段: 是由塔下采石场的运输团队来完成,这一段的运输团队有10个小组,每组有20多人。负责从采石场将开采的石块不断地用木滑橇运送到金字塔脚下的外斜面滑道下,把从金字塔施工层面上的拖拽组放下来的绳索系到木滑橇上,再将塔上放下来的空木滑橇拉回采石场。
他们的运输距离平均约500米,来回1000米。假设拉拽时的速度设为3km/小时,回去时的速度为5km/小时,完成一次运送所需要的时间约15分钟,10个小组来运送,完全可以达到在1分30秒的时间内运送一个2.5吨重石块的运送能力。
也就是说,这个团队理论上每天平均劳动10个小时,就能够运送400块石料。远高于每天350块的最低标准要求。
在古埃及文献记录上记载的一段古埃及象形文被解读为“采石场的人是不能上金字塔的”。是否指的就是这个“采石场运输团队人,只负责从采石场运送到金字塔脚下,而不用运送到金字塔上面”的古埃及象形文描述记录的另一种误读呢?
第二阶段: 是由塔台施工层面上的运输团队来完成,这个团队有5个拖拽小组,每组有20人左右。施工层面上的三个拖拽组的人合作(50-60人),在其施工台面上拖拽金字塔脚下装有石块的木滑橇绳索,将其沿着外斜面滑道拉上金字塔施工层面上。
再用其中一个小组将其沿墙体通道运送到相应的位置。而其他人将上一次的空木滑橇按原路送回到塔下,再由三个组合作拉拽新的石块。如此反复的轮流上拉和运送,始终保持3个小组来完成向上拖拽。
修建这种外斜面滑道的技术要求并不高,建造方式也比较简单。而更重要的是,这种形态坡道不增加多少工程量。以每层每条通道平均需要4块特殊加工外包石,4条通道209层,总共才需要特殊加工3344块外包石即可,占整个金字塔外包石块的5%都不到。
第三种形式是巨石专用斜坡道: 胡夫在建造国王墓室的时候使用了很多花岗岩巨石,最大的巨石重达到60多吨。如何运送这些巨石是金字塔建造过程中的最大难题。这么重的巨石是无法利用“外斜面滑道”来运送上去的。
巨石专用通道是古埃及人为了运送这些巨石而专门设计建造的。这种巨石专用通道到现在还基本完好的遗留在金字塔内。这巨石专用通道就是著名的金字塔大回廊通道。
而几年前人震惊的“扫描金字塔”团队利用μ子探测技术探测到的位于大回廊上方的“神秘大空间”,很可能是又一条隐藏在金字塔内的巨石专用通道。
(一)大回廊之谜:
大回廊是建造在通往国王墓室的上升甬道上的结构极为特殊的建筑物。大回廊的长度为47.85米,高8.5米。大回廊通道的底面坡道是上升甬道的向上延伸,长达46.12米。两侧各有0.52米高,0.52米宽的斜面石台,一直延伸到国王墓室入口前的水平平台下。
两侧墙壁间的宽度为2.12米,这两侧墙壁的高度为1.6米。在它的上面是7层倒阶梯状的叠涩法拱顶结构,每层都比其下一层探出7.7cm,上面顶棚宽度为1.05米。两侧石台上靠墙内侧各凿有26个对称的、等距离的长0.52米,宽0.14米,深0.18米的凹坑,相邻凹坑的墙壁上也凿有垂直水平面的凹槽,但随后又都被石灰岩石块堵塞住。
一直以来,人们普遍认为大回廊的建造用途是连接国王墓室的通道和预先放置封堵上升甬道口的封堵石。但其结构上还存在几个疑点。
1,对于以上两个用途来说大回廊的结构尺寸过于宽大宏伟,附加结构复杂。如果只为放置封堵石,两侧斜台面的的宽度0.3米就足够,这样还可以减少2至3层的叠涩层。
2,在大回廊的东西两侧的第三叠涩层上各留有一条非常明显的剐蹭痕迹,这两条剐蹭痕迹是从大回廊下端一直到上端,贯穿了整个大回廊。这些痕迹说明,在大回廊内曾经有比石灰岩还坚硬的物体在斜坡面上平行移动时发生剐蹭而留下的。
而且从痕迹上可以看出,这一物体是在大回廊的上、下端没有封堵的情况下从下端进入,贯穿整个大回廊隧道从上端出去的。同时从痕迹上还可以判断,这是在一个非常巨大且稳定的力量下发生硬性剐蹭而留下的两条深痕。
国王墓室用的是比石灰岩坚硬的花岗岩巨石块,其中宽的有1.59米,而此处的通道宽度是1.66米,刚好能通过的。所以可以合理的推测,这痕迹应该是在拉升这些花岗岩巨石过程中发生偏移或巨石上锚固绳索用的凸起物发生剐蹭而留下的痕迹。
这是大回廊内运送过花岗岩巨石块的最直接、最有力的证据。这说明,建造如此宏伟结构的大回廊的另一个重要目的是;为了运送建造国王墓室用的巨石,在金字塔内建造了这条低角度的,可以通行宽度达2米,水平长度可达7米的大型运载巨石的三角形木滑橇架的专用坡道,用来运送建造国王墓室用的巨石材料。
对于大回廊成为巨石运送通道的可能性,曾提出过内螺旋斜坡通道理论的法国的建筑师乔恩•皮埃尔•乌丹先生曾经也提出过类似的理论,提出大回廊通道上可能运行过装有20多吨重巨石的木滑橇的猜测,并通过计算机模拟实验得到过验证。但他的这一理论只局限于“为提升巨石时,作为配重装置的上下移动空间而设计建造”的假设而已。
通过上面这些以大回廊结构特征和痕迹作为依据所作出的分析和推测,可以得出:大回廊的设计是以防盗设施和巨石的运输通道作为主要目的的结论。它充分地考虑到了;
①预置封堵上升甬道封堵石的空间和通过机关下放封堵石的结构需要,
②运送巨石的滑橇便于移动的宽大空间和结构需要,
③预置封堵石块后从两侧斜台面上面架设木板通道来运送法老的遗体和陪葬品的运输空间的需要。
大回廊的结构尺寸基本上都符合上述要求,而且做到恰到好处,非常精准。体现出了胡夫金字塔设计师的非常高超、令人敬佩的设计能力。
要想通过大回廊通道运送石块需要修建一条从塔外到大回廊底部的临时运输通道,在金字塔的剖面结构图上将王后墓室的顶棚处和大回廊下端连直线再继续延伸就可以连接到金字塔北面的入口处。这条连线的坡度在8°左右。
据推测,古埃及人修建的这一通道的初期,曾用于运送建造王后墓室的4、5吨重石灰岩石块和30多吨重的顶棚巨石运输。建造完王后墓室后就开始建造大回廊。随着金字塔的施工层面和大回廊建筑的升高,这一临时通道变成“V”字形大豁口。
这时大回廊的下端一直是敞开着的,通过临时运输通道与金字塔北侧的底层斜坡道相连,形成从金字塔外到国王墓室施工现场的直达运输斜坡通道。
通过这一通道先后运送了建造大回廊的石灰岩石块、建造墓室石墙用的花岗岩石块、国王墓室内放置的花岗岩石棺、封堵国王墓道口的悬挂封堵石,还有预先存放封堵上升甬道的封堵石。
在此之后,用叠涩法将大回廊上、下端用石灰岩细料石垒砌封堵,再逐层填满金字塔北侧的“V”字形大豁口。
(二)新近探测到的“神秘空间”和金字塔入口处倒“V”字形三角状巨石拱门之谜:
2017年11月2日,由日本和法国的科学家组成的“扫描金字塔”团队(Scan Pyramid)在《自然》(Nature)上发表论文,发表了一个震惊埃及考古界的重大发现。宣布用宇宙射线成像技术,用不同的µ子探测器来勘探胡夫金字塔,在胡夫金字塔中发现两处中空结构。
巨大的一个中空结构在胡夫金字塔的深处大回廊的上部,离金字塔底面高50米至70米区间,长度至少是30米,结构似乎与大长廊一致。
而另一个就在胡夫金字塔入口处倒V字形巨石的后面,离金字塔底面17米至23米高的区间内,高为1至3米,宽为1至2米,离金字塔表面0.7至2米,看起来像条走廊。
那么已经被现代科学技术所证明的这两个神秘空间的存在,于金字塔建造方式之间有没有相互关联性?
在这里利用已知的信息资料,对这两个神秘空间的存在与金字塔的建造方式之间的关联性,进行仔细地分析和研究,作出合理的推论来说明其存在的合理性和必要性。
在上面介绍大回廊之谜时介绍过,建造国王墓室的花岗岩巨石是通过大回廊运输斜坡道运送上去的。我们知道,在国王墓室上方的减压室建筑结构就用了63块花岗岩巨石,而在其上方的倒“V”形三角状减压顶棚用的巨石斜顶梁板单层就用了22块。
参考金字塔北入口的倒“V”形三角状顶棚结构的3米跨度上用了2层巨石斜顶梁板。
那么,作为金字塔最为核心结构,在跨度超过5.23米的国王墓室减压结构系统中,最为关键的部分来说,至少也要采用2层的巨石斜顶梁板结构。
这就要求在封顶国王墓室顶棚前必须将数量达到107块,每块重达40-60吨的巨石全部运送到48.8米以上的相应高度上逐层放置。
这就需要在国王墓室南墙上修建一个垂直高度超过20米,斜坡长度超过40米的向南倾斜的大回廊的延伸坡道。并要修建至少6层与每层减压室和三角棚顶的高度相同的、用来能够预先放置107块巨石的阶梯状平台,用于放置同等高度层的砌筑用巨石。
把所有的巨石全部都送上去以后拆除坡道,再把石棺放到墓室内,再垒砌墓室的北面石墙结构,放置全部的封堵石,再进行墓室封顶,然后再逐层将巨石拉回到墓室上方,垒砌完成减压室和棚顶建筑。
这种方案使得整个工程变得异常的复杂,施工技术和施工管理水平要求非常的高,需要进行非常复杂的工程测量施工,大幅度提高工程难度,工程量也随着剧增,工程进度也会受到很大的影响。
但是,如果再开辟一条类似于大回廊巨石运输坡道直达减压室的顶棚高度,对他们来说解决这一难题也就相对简单了许多,整个减压室建筑工程可以继续按计划随同巨石专用通道的延伸逐层进行,施工测量和施工管理上都变得的相对简单。
这也是需要修建另一条巨石专用通道的合理性和必要性。而且这次发现的“神秘大空间”离地面高约70多米,这和减压室上面的三角斜顶棚石块位置的高度相吻合。
依据这些因素可以大胆的、合理的推测:大回廊上的“神秘通道”极有可能,就是另一条巨石专用通道,而且是结构和大回廊类似的倾斜空间,是大回廊斜坡运送通道的复制品。
这一通道应该是在填充“V”形豁口的同时和金字塔北侧外包石斜面一起修建的。一直修建到国王墓室上面三角斜顶的顶棚高度。国王墓室顶棚上面的减压室所用的花岗岩巨石和三角斜顶棚石梁都应该是通过这一“神秘空间”通道运送上去的。
这个通道的倾斜角度在26°至28°之间,它的长度可达110米。下端在原先“V”形豁口的底部,就是现在金字塔入口处倒“V”字形三角状拱顶之下的巨大封堵石后面,也就是这次探测行动中被发现的另一个“神秘小空间”。
一直以来金字塔北面入口处的被巨石挡住的倒“V”字形双层双坡顶三角状结构一直是让人感到疑惑的地方。看其裸露的结构上可以发现金字塔的下降甬道口非常明显的显露在巨大堵住石块的底下,所以它不可能是为防盗伪装而建造的。
而为了保护下降甬道口免于被压塌而建造的防护结构的说法更不能成立,因为宽度只有1.05米的甬道只需要厚实一些的石过梁就完全可以承受其上面的压力。
金字塔内超过80米长的垒砌甬道都是用横石梁做的顶棚。所以这一结构与保护甬道入口无关,应该有其他特殊用途。而这一次的探测结果为揭开这个谜底提供了至关重要的线索。
这种结构与大金字塔内王后墓室的顶棚结构很相似,都是为分散上面压力来保护巨石后面的“神秘小空间”而设计的。
而支撑这些坡顶石块的两侧石墙间的宽度约3米,这个宽度比较适合在里面操纵载有巨石的木滑橇。
以此可以推断巨石后面的“神秘小空间”,应该是连接“神秘大空间”巨石运送专用通道下端与金字塔外底层斜坡运输通道的水平运输小隧道。
在建造完成国王墓室上的减压室工程之后,建造者们将此段小隧道和大“神秘空间”巨石运输通道的下半段用石块填充封堵。上段空间部分可能是作为下面的大回廊通道的减压空间而保留下来了。
而封堵水平运输小隧道时,也许是因为顶棚之下的高处可能不好放置重石块而留下了一些小空间。
这一推论是以2017年“扫描金字塔”国际研究团队对金字塔的μ子探测考察活动后发表的探测结果为依据,推理出来的非常合理地解释释,这也使得巨石专用通道的推论显得更加完美。
从以上可以看出,在金字塔建造过程中所建造和利用的三种形式斜坡道的推论,完全符合斜坡道理论成立的三个必要条件。
这种方式也非常具有科学性和可实践性,在当时的技术条件下完全可以实现的。这也与“2万多人在20年多年的时间内建造完成了金字塔”的考古结论相辅相成。
古埃及人用他们天才般的聪明智慧所创造出的极其巧妙、极为简单有效的建造方式,完全超越了我们所有人的想象力。令人惊叹!
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看到这里,可能有很多人会觉得上面的推论有些荒唐,特别是对金字塔建造方式进行过深入研究过的专家学者们。
这其中的原因是——牵引力!
要在26°斜坡上拉动60吨巨石,大概需要400KN的牵引力,按一个人0.5KN的牵引力计算至少要800人。而金字塔上根本排列不了这么多的人来拉动巨石,那么只能用牵引装置才能实现。但在我们的固有的认知上古埃及是不可能有这种牵引设施。
那么古埃及人用的是什么方法?难道他们真的拥有过能够牵引60吨巨石的牵引设施吗?
答案:有!古埃及曾经拥有过牵引巨石的重型牵引设施。 这是一个颠覆以往理论的、金字塔研究史上的重大新发现!
在下一集的“揭开胡夫金字塔巨石搬运之谜”中详细介绍这一惊人的新发现。
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下集连载预告:
完整彻底的揭开埃及金字塔千古未解之谜:之八
这是发表连载以来的第二个重磅揭秘文章,也是金字塔之谜中最为关键之谜。
敬请关注!
写科普小论文有什么题材?急!
范文:我们的水球
有人说,我们的地球应当叫水球。这是有一定道理的,因为我们生活的这个星球有水,而且71%的表面积被水占着。在宇航员看来,地球是一个蓝色的球,十分璀灿,太阳系家庭中独一无二。地球拥有的水量非常巨大,总量为13.86亿立方千米。其中,96.5%在海洋里;1.76%在冰川、冻土、雪盖中,是固体状态;1.7%在地下;余下的,分散在湖泊、江河、大气和生物体中。因此可以说,从天空到地下,从陆地到海洋,到处都是水的世界。
惊天动地的水循环
全世界的水是一个有联系的整体。海水在阳光的照射下,不断蒸发,水汽弥漫在海洋上空;一部分水汽被气流带到陆地上空,遇冷就凝结成细小的水滴,变成云,降落到地面就是雨或雪;雨雪水落地后,有的流到洼坑里,有的渗入地下,有的流入小沟,汇进江河,奔向海洋。无数小水滴就是这样一刻不停地在世界上旅游。水循环保证了人类淡水的供应。知道水的循环以后,你就能解释:云的故乡在哪里?为什么江河里日日夜夜总是川流不息?为什么千万年来那么多江河水流进海洋,而海洋不见满溢出来?
淡水在哪能里
地球上的水,尽管数量巨大,而能直接被人们生产和生活利用的,却少得可怜。首先,海水又咸又苦,不能饮用,不能浇地,也难以用于工业。其次,淡水只占总水量的2.6%左右,其中的绝大部分(占99%),被冻结在远离人类的南北两级和冻土中,无法利用,只有不到1%的淡水,它们散布在湖泊里、江河中和地底下。与全世界总水体比较起来,淡水量真如九牛一毛。
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一、什么是科普小论文
有些同学把写科学小论文看得很神秘,认为是科学工作者的事,对我们少年儿童是高不可攀的。这完全是一种误解,同学们不仅能写而且可以写出质量较高的论文来。
科学工作者写的科学论文,是指作者根据所制定的科研项目和确定的科研课题,通过实验、观察等手段,获得大量的科学数据,在此基础上,再进行分析研究,得出科学结论,从而写出的科研报告。同学们写的科学小论文,比科学工作者写的科学论文要短一些、浅一些。
科学小论文实际上是同学们在课内外学科学活动中进行科学观察、实验或考察后一种成果的书面总结。它的表现形式是多种多样的:可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论;可以是动手实验后分析得出的结论;也可以是对某地进行考察后的总结;还可以靠逻辑推理得出结论……
那么,科学小论文有没有质量标准呢?有。它必须具备"三性"。
1、科学性。科学性是科学小论文有别于其他各类体裁文章的重要特点之一,是科学小论文的生命。它要求选题科学,研究的方法正确,论据确凿,论证合理且符合逻辑,文字简洁准确。
2、创造性。小论文的选题、主要观点要有自己新的发现、独特的见解,而且对人们的生产生活等有一定的实际意义,同样的小论文没有参加过各级科学讨论会,也没有在各级报刊上发表过。当然,你如果在别人研究的基础上进一步研究,提出新颖、独到而又论据充分、言之有理的见解也是可行的,不失创造性。
3、实践性。论文选题必须是作者本人在科学探索活动中发现的;支持主要观点的论据必须是作者通过观察、考察、实验等研究手段亲自获得的,有实践依据;论文必须是作者本人撰写的。不能有凭空捏造、猜测、成人包办代替的迹象。
以上"三性"是衡量科学小论文的质量标准。如写"太阳花",尽管你的观察细致入微,它的姿态描写得栩栩如生,它的品格剖析得完美无缺,但如果没有获得科学的、有意义的结论,那最多只能算是一篇好的散文或观察日记,而不是科学小论文。
写科学小论文是一件很艰辛的工作,更是一项非常有意义的活动。成功属于勇于探索、不懈追求的青少年朋友!
二科普小论文的类型
科学小论文最常见的形式有科学观察小论文、科学实验小论文、科学考察小论文和科学说明小论文。
(一)科学观察小论文
科学观察小论文,是指青少年对某事物或自然现象通过周密细致的观察,并对取得的材料和数据进行认真的分析、综合研究后得出结论,作出科学的解释和描述。
湖南廖郝同学的爸爸经常咳嗽,他通过长期、反复的观察,发现了风向与爸爸咳嗽有着十分密切的关系,并查出了"罪魁祸首"--湖南橡胶厂的大烟囱里飘来很多烟气,里面含有二氧化硫,爸爸一闻到它,咽喉部就产生过敏反应,反射性地引起咳嗽。他的《爸爸的咳嗽》这篇小论文主要是利用观察这一研究方式得出结论,属于科学观察小论文,获得了第二届全国青少年科学讨论会三等奖。
需要注意的是,科学观察小论文中研究的对象是客观存在的自然事物或现象,是在自然发光的条件下不加以人为控制发生的,所以文中所描述的内容应是作者所观察的对象、过程和它产生的条件、各种现象,不能附加人为的任何条件或个人偏见。另外,观察是一项长期的、系统的、反复进行的活动,需要作者耐心、细致、锲而不舍的精神。
(二)科学实验小论文
科学实验小论文,有时也称"实验报告",是青少年对研究的对象创设特定的条件,经过反复实验,对获取的材料和数据进行分析、综合得出结论而写出的文章。它着眼于对实验过程的客观叙述以及实验现象的科学解释。
爬山虎能爬墙,这是许多同学所知道的。但是,爬山虎为什么能爬墙呢?武汉的熊斌同学通过观察发现这与爬山虎的"触角"有关,接着他测算了平均每一米长的爬山虎茎干上有25个吸附在墙上的"触角",并作了"触角的拉力测定和吸附作用"实验,实验目的明确,实验步骤详尽,数据准确,说明力强,得出的结论真实可信,不失为一篇优秀的科学实验小论文。
(三)科学考察小论文
你想研究某一与人们生活息息相关的水域污染程度、某地的空气污染源,弄清某奇石奇山的演化过程、某范围动植物资源及分布情况等,你就得实地考察。通过调查、访问、实地勘探等考察方式为主要研究手段写出的小论文称为科学考察小论文。有时也称为"科学考察报告"、"科学调查报告"。
荣获第五届全国青少年科学讨论会一等奖的《愿胜天水库的水常绿》一文中,小作者们对水库的地理生态环境、库容等作了实地考察,并力所能及地进行了实测,找出水库存在的隐患,提出了较为合理的建议。文中除写明了考察时间、对象、内容及综合分析得出的结论外,还绘出了"胜天水库集雨图"、"强烈侵蚀中山示意图",加上一些实际数据,使读者对考察对象有比较概括清晰的认识。
写科学考察小论文时,有时还应将有关动植物、岩石、土壤等标本或照片附在文后,以增强说服力。
(四)科学说明小论文
科学说明小论文是指作者通过利用翔实可靠的资料对某一自然现象或自然事物进行解释和说明的一类小论文。一般来说,它并不直接采用观察、实验、考察等研究手段,而主要是从书刊资料、师长等地方获取丰富的第二手材料,并经过自己的综合分析、逻辑推理,用自己所理解的语言阐明某一观点。
《为什么说贵阳是祖国的第二春城》是获第二届全国青少年科学讨论会三等奖的小论文,该文作者的研究方法有其特别之处,一是利用广播、电视,坚持记录整理贵阳与昆明两地的天气和温度;二是利用现成的科研成果《中国气候图集》找出有代表性的重庆、北京的气温情况来同贵阳、昆明相比较;三是从书上查证昆明与贵阳1、4、7月和10月的平均气温,进而综合分析得出结论。
这类文章虽然没有前三类的亲自实践得到论据,但它毕竟是通过作者精心地收集整理资料,综合分析提出了新的观点,新的见解,所以也承认它是科学小论文。
特别提醒的是,写科学说明小论文是,千万不要提出一个问题后就赶忙查资料,再不加分析地原本照抄、作出解释,这样没有新意,没有新的见解的文章只能算是一般性科普文章,不能称为科学小论文,更不能培养自己研究问题的能力。
三、科学小论文的选题
写作小论文的第一步,就是要确定研究的对象,考虑研究什么问题,这就是选题。有人说,选择好题等于完成小论文的一半,可见小论文选题的重要性。
有的同学说,大自然的奇妙现象太多了,研究什么好呢?有的同学说,大自然的事物我都已看惯了,没有发现什么新奇现象。再说,我想研究的东西别人已经研究过了,写了没多大意义。
实际上,只要你明白了选题的基本原则,掌握常见的几种选题方法,而且在日常学习、生活和科技活动中做个有心人,就一定能发现值得探讨的题目。
科学小论文选题的方法很多,个人可根据不同的情况适时选择。下面介绍几种常见的选题方法,供同学们选题时参考。
1、偶然发现法。一个星期天,松滋的胡长城同学在屋后的小沟边玩耍。沟里有许多小蝌蚪游来游去。忽然,他发现有一个小蝌蚪与其它蝌蚪不和似的,孤独地在一边游。他用小树枝把那脱群的蝌蚪拔到成群的蝌蚪中去,不一会儿,它又孤独地游到一边去了。他感到奇怪,就用瓶子将他和另外成群的几个小蝌蚪分别装起来,放在家里饲养观察。最后,不合群的小蝌蚪成了青蛙,其它长成了癞蛤蟆。通过长期观察,它弄清了青蛙和癞蛤蟆的幼子之别,写出了一篇优秀小论文。
这种选题没有事先考虑,只是对偶然发现的一瞬即逝的现象产生了兴趣,从而抓住不放,追根求源。
2、课堂延伸法。小学自然课《动物与环境》中,同学们研究了蚯蚓与光、温度及水分的关系,弄清了蚯蚓喜欢阴暗、超市、温暖的环境,而且学会了用差异法进行试验以判断失误因果联系。课后,你可用学过的方法研究蜈蚣、蟋蟀、蚂蚁等小动物的生活环境,你可以继续研究蚯蚓的其他奥秘:如蚯蚓有眼睛吗?蚯蚓张耳朵吗?蚯蚓的再生能力、松土能力等。
3、问题探究法。苍蝇这个小东西真讨厌,它是传染疾病的罪魁祸首呢!但他也真怪,它经常接触各种细菌而自己却为什么不会的病呢?
睡觉可以解除疲劳,恢复精力,那整天在水里悠闲游荡的鱼类也睡觉吗?
……
日常生活和学习中,你肯定会有一些不懂的问题,你能不能把它作为小论文的研究对象呢?
湖南省道县五年级学生毛登圣,一天和几个同学一起在学校附近的竹林里玩,为竹子里面究竟是空的还是装有什么东西而争论不休。
细心的毛登圣一直把这个问题记在心里,它课余查资料,做实验,用大量的证据得出了结论:竹子里面不是空的,装有空气,有氧、氮、二氧化碳等气体。据此写的《竹子里面有什么》小论文,荣获了第一届全国青少年科学小论文竞赛一等奖。
4、教师指导法。如果你饲养了一只小动物或栽培了一些花卉,项研究它们但又不知从哪方面入手,你可去请教老师,让老师根据你的实际情况和条件选择课题。
如果你参加了学校的科技小组,你可以把研究的设想告诉老师,请老师确定研究的题目,你再围绕题目去观察、实验。
如重庆市人民小学生物小组的同学们在老师的指导下,选择了一些考察、研究课题,完成了《重庆黄角树特性调查》、《愿胜天水库的水常绿》等多篇小论文,并多次获得全国青少年小论文一等奖。
5、成语、谚语科学验证法。成语大多是人们在长期的社会生活和实践中创造出来的,但有的是来自寓言故事、民间传说,也有些是约定俗成的。其中少数成语不一定符合客观实际。你可以用科学的方法去辨析和验证。
"水滴石穿"这个成语是大家熟悉的,意思是水不住地滴下来,能把石头滴穿,比喻只要坚持不懈,力量虽小也能做出看来很难办到的事情。但常识告诉我们,"水滴"只不过是一滴液体,他力量很小,冲击速度也不算太快,怎么能把坚硬的岩石滴穿呢?成员同学从对这个成语的科学性产生怀疑开始,通过做模拟实验和查阅资料,验证了这个成语的科学性。
"春东风,雨祖宗"是一句流传得比较广泛的气象谚语。一位同学3月份一个月的气温、风向、天气情况作了详细观察记录,然后利用科学统计法得出了这句谚语的适用范围,为气象预报提供了参考基数。
"葵花朵朵向太阳"这还有假吗?但湖南蒋林波同学对这一定论发起了挑战。他通过两年的实验观察,以令人信服的论据得出了"葵花并不是总向太阳转""向日葵跟着太阳转应该是指花蕾期,到开花后,就不转动了"的结论。
由此看来,即使对早已被公认的结论,也要认真地研究,不要人云亦云。只有这样,才能有所创新。
特别要注意的是,选题时要考虑主客观条件。俗话说:"知己知彼,百战不殆"。选题时要龙清楚自己的长处是什么,短处是什么,自己对研究的问题是否有兴趣,有没有这个能力把它研究清楚,自己是否达到了这个知识层次和认识水平,自己受否有毅力去完成这个题目以及是否具备研究这个问题的实验器材、场地等。
如果完成《探索一种蛇的奥秘》这个题目,研究前就必须掌握有关蛇的基础知识,具备捕捉蛇的本领,能够区别有毒蛇和无毒蛇,掌握被毒蛇咬伤的救护方法。此外,还要具备饲养蛇的器具等。否则,还是换一个更切合主客观条件的选题为好。
四小论文的取材与分析
选题确定后,就可进行取材与分析了,具体内容为制订研究计划,收集整理资料,深入实地考察,进行观察实验,分析各种材料,归纳得出结论。
(一)取材
1、直接观察。就是用眼睛仔细去看,它是人们对自然现象在自然发生条件下进行考察的一种方法。
观察时要认真仔细,不放过任何细微末节。云南庄跃平同学利用2_0_天时间详细观察了家鸽孵化的全过程,几乎每天都有新发现,连小鸽子身上一粒黑点、眼皮上的皱纹都没放过,所以写出的小论文《家鸽孵化的观察》真实可信,内容丰富。同时,观察时要做好详细记载,否则就不可能得到真实的第一手材料了。
2、动手实验。实验方法是人为地干预、控制所研究的对象,它比观察更利于发挥同学们的能动性去揭示隐藏的自然奥秘。
昆虫的后腿有什么作用?湖北的张俊同学先后捉来了蝗虫、蜢蚱、蟋蟀等十几种昆虫,分别将它们的后腿切断,通过反复实验,观察比较,发现了昆虫的许多特殊功能。
3、实地考察。包括调查、访问、实地勘探等方式。考察前,必须明确考察目的,准备好必需的工具、仪器、药品、生活用具等。考察过程中,一定要把时间、地点、过程及考察的结果随时随地详细地记录清楚,有时还要采回必要的标本、样品,将比较重要的现象拍照,这些都是很有用的第一手材料。
4、查阅资料。有些材料由于时间、空间或客观条件的限制,不可能亲自去观察、实验、考察,这就得查阅书刊或请教老师、家长等,这种间接地获取的材料叫第二手材料。有些问题是你的知识水平、能力和条件所不能解决的,而这个问题又是你的选题中必须解决的问题,你就得去查资料,把它弄清楚。
(二)分析
取得材料后,就要进行分析研究,从中选出可以作为论据的材料,还要根据论点进行去粗去精,去伪存真,按照科学的态度进行整理分析,并得出自己的论点和看法。
首先,应审核各种材料的真伪虚实,有些查阅到的材料是早已过时的观点,有些解释只适合某范围内,有些材料没有普遍性,有些材料在记录时有错误或本身就是自己虚构的,这样的材料应坚决不用。
其次,要注意材料的典型性,也就是选择的材料要能说明问题,不要多,而要精,与论点无关或关系不大的材料应舍弃。
第三,将选择的材料进行归类,研究他们之间的共同点与不同点,以及相互联系,然后概括得出结论即论点。论文论点是从对材料的分析/研究中产生的,不能先定论点,后找适合证明论点的材料.如熊小佳同学研究蚯蚓的视力,她选择了4个材料(1)用木棍/红领巾、铅笔等在蚯蚓面前晃动的现象;(2)蚯蚓面对各种食物的反应;(3)蚯蚓放在"屋"门口的反应;(4)请叫爷爷得出关于蚯蚓是否有眼睛的材料。它通过前三个实验分析,初步判断蚯蚓没有眼睛,是靠嗅觉找到食物,靠感光细胞找到阴暗的地方。第四个材料更加证实了她的推论,使得论点论证充分,有较强的说服力。
五科学小论文的撰写
对材料的整理分析完成后,就可以开始撰写了。写作虽没有固定的格式,但一般应按提出问题、作出假设、研究分析、得出结论的步骤进行。一般来说,科学小论文应包括以下几个部分。
标题标题是小论文的"眼睛",好的标题确切简明,富有吸引力,能给读者以新鲜的感受和深刻的印象,起画龙点睛的作用。
所谓"确切",就是小论文的标题必须概括文章的中心内容,使人一目了然,不能离题或扣题不紧,更不能用夸大的字眼。所谓"简明"是指标题要精炼,既要概括全面,又能突出主题,做到言简意骇。
开头开头的方式多种多样,依研究内容、自己喜欢的写作风格而定,但一般应开门见山地提出你讨论的问题,你是怎样想到要研究这个问题的。
《为什么说贵阳是祖国的第二春城》一文开头:"我住在贵阳,常听人们说'昆明是春城,贵阳是第二春城'。至于为什么,我也弄不明白,我决心记录天气预报,看贵阳真是第二春城吗?"由常言产生验证其科学性的欲望。
有些文章的问题是在偶然观察中产生、发现的,你也可以开头先根据时间顺序叙述其过程,再适时提出问题。
正文
即分析问题、解决问题部分。它包括对提出问题作出假设、观察、实验、考察过程、发现的现象、判断、推理得出结论等,这是小论文的核心部分。
应注意的是:研究步骤要写得详略得当,实验过程、数据的来历、现象要写清楚,叙述时应有一定的顺序。数据材料要准确,可设计成能说明问题的表格、图解,必要时可附上拍摄的照片、采集的标本等,以增强说服力。获得的结论要有自己独特的见解,并且和论据保持一致性,论据要有严密的逻辑性。文字要简洁生动,层次清晰,条理分明。
结尾
小论文的结尾应写你得出的结论和对某一问题的建议。
《蚯蚓的视力》一文结尾:"噢,我明白了,蚯蚓是不折不扣的瞎子,它是靠嗅觉来寻找爱吃的食物,用感光器来辨别光的强弱。"以得出结论做为结尾,同开头提出问题相呼应,收到良好效果。
小论文的初稿完成后,还要反复修改。看开头是否简明扼要,论据是否典型真实,论证是否符合逻辑,论点是否新颖一致,段落是否衔接自然,语言是否通顺准确等。改好后再让同学和老师帮助修改,逐步完善。最后誊清寄往报刊发表或参加各级小论文竞赛。