前情提要:阿爾法天團(tuán)來到了TOI星系的碧波星,碧波星上的水母文明在海底修建了很多城市,三人組到達(dá)了海底最大的城市——珊瑚城。
1"穹頂計(jì)劃
在光學(xué)偽裝服的加持下,三人組偽裝成水母人,大家在珊瑚城中游來游去,發(fā)現(xiàn)了這座城市的有趣之處。
原來,這座坐落在海里的珊瑚城竟然很像一處蜂巢。色彩斑斕且堅(jiān)固的珊瑚根植于海床,向上生長數(shù)百米,構(gòu)成了城市的基石。水母人的房屋和工廠就坐落在巨大珊瑚的空隙中,各種顏色的水母人在城市里穿梭,有的沿水平方向移動(dòng),有的沿垂直方向上上下下。
“我發(fā)現(xiàn),這是一座3D城市!”安樂樂說,“地球上的城市是平面的,像一張大餅一樣攤在地表上,人類只能前、后、左、右移動(dòng)。但在海底城市,我們不但可以前、后、左、右移動(dòng),還可以上、下移動(dòng)呢!”
安奇奇撓頭說:“我眼睛都看花了!這里簡直是一座迷宮,太容易迷路了。我們要怎么進(jìn)行調(diào)查?”
“我們到人多的地方去!”小酷龍率先游動(dòng)起來。
跟著探針的導(dǎo)航,三人組游到了城市底部的中心地帶。這里有一塊大廣場,廣場中央矗立著一個(gè)奇特的半球形建筑,建筑四周聚集著數(shù)千個(gè)水母人,幾乎每一個(gè)水母人的觸手都和其他水母人的觸手相連。
三人有著豐富的假扮外星人的經(jīng)驗(yàn),他們自然地游到了一群水母人旁邊,想聽聽當(dāng)?shù)厝苏诹氖裁?,只不過,他們什么都沒有聽到。
“奇怪!”安樂樂納悶,“你們聽,這么多水母人聚集在一起,竟然沒有發(fā)出任何聲音!”
安奇奇也嘀咕:“他們不會說話嗎?那他們是怎么交流的?”
小酷龍側(cè)耳傾聽,試圖捕捉從低頻到高頻的各種聲波,不過他失敗了,因?yàn)檫@些水母人確實(shí)沒發(fā)出聲音。小酷龍更加仔細(xì)地觀察這些當(dāng)?shù)厝?,很快發(fā)現(xiàn)了異?!溉说?條觸手上分布著數(shù)十個(gè)指甲蓋大小的凸起,在相連的觸手上,凸起正在小幅度、有規(guī)律地振動(dòng)著,與此同時(shí),他們的身體顏色也在變來變?nèi)ァ?/p>
“他們還會變顏色!”安奇奇驚奇道。
安樂樂猜測:“他們是在用顏色表示自己的心情嗎?”
“原來他們正在交流!”小酷龍終于明白了,興奮地解釋道,“水母人雖然不能發(fā)聲,但同樣有語言!他們觸手上的凸起連接著神經(jīng)元,當(dāng)觸手相連時(shí),他們就可以通過凸起產(chǎn)生的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)交流!”
“每個(gè)水母人有8條觸手,也就是說,每個(gè)水母人最多能同時(shí)和8個(gè)同伴交流?”
安奇奇問。
“沒錯(cuò)!”小酷龍說。
“他們的交談效率有點(diǎn)低,”安樂樂說,“我們?nèi)祟惪梢园l(fā)出聲音,只要扯著嗓門大聲喊,可以讓幾十人、上百人聽到我們的聲音呢?!?/p>
“不能這么說,因?yàn)槿祟惖慕徽勊俣葲]有他們快?!毙】猃堈f,“他們這種用觸手振動(dòng)方式進(jìn)行交談的信息傳輸速率,達(dá)到了400比特每秒。”
“400比特每秒,這是什么意思?”安奇奇和安樂樂一起問。
“比特是信息量的單位。以漢字為例,每個(gè)字的信息量約為9比特,如果某個(gè)人1秒鐘能說4個(gè)字,那么這個(gè)人的信息傳輸速率是9×4等于36比特每秒?!?/p>
安奇奇舉一反三:“如果某個(gè)人每秒能說10個(gè)字,他的信息傳輸速率是9×10等于90比特每秒?”
“對!但每秒能說1 0 個(gè)漢字的人基本不存在,就算說出來,大多數(shù)人也聽不清,這樣也就不存在信息傳輸速率了,”
小酷龍攤了攤手,“實(shí)際上,人類的信息傳輸速率都差不多是39比特每秒,哪國語言都是如此。”
姐弟倆恍然大悟。安樂樂羨慕地看著周圍五顏六色的各式水母人:“這樣算來,水母人的信息傳輸速率真的很高,是地球人的10倍!”
“水母人也是原生文明里信息傳輸速率最高的種族之一,”小酷龍思考了一下,“這應(yīng)該也是他們能發(fā)展到不遜色于地球科技水平的重要原因?!?/p>
安奇奇著急地問:“那我們能知道他們到底說了什么嗎?”
“分析凸起的位置和每個(gè)位置的振動(dòng)頻率,通過計(jì)算,我們就可以翻譯出水母文明的語言?!?/p>
話音剛落,小酷龍便成功破解了水母人的交流“密碼”。隨后,他將參數(shù)錄入光學(xué)偽裝服,接著便迫不及待地將自己所有的“觸手”分別連接到周圍8個(gè)水母人的觸手上,安家姐弟立刻效仿,三人終于能聽懂水母人的話了。
2"趕往計(jì)算城
安靜地當(dāng)了一會兒聽眾后,阿爾法三人組這才得知,面前這座巨大的半球形建筑就是珊瑚城的通信基站。水母文明在海底各大城市之間鋪設(shè)了光纜,構(gòu)造了一個(gè)龐大的信息網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)城市的基站就是一個(gè)新聞集散中心,在這里,可以最快了解到其他城市的新消息。
此時(shí),一則消息在水母世界中傳遞著。
“3天后,計(jì)算城的星海浮臺即將發(fā)射第1枚火箭,穹頂計(jì)劃第3階段即將宣告完成!”此消息所到之處,水母人都變成了紅色,紅色是他們表示興奮的顏色。
安家姐弟這才明白,原來這么多水母人聚集在一起,是為了慶祝水母文明的一大盛事——“穹頂計(jì)劃”第3階段即將完成。水母人和人類一樣,有著強(qiáng)烈的好奇心,渴望進(jìn)一步了解自己所在的星球,探索未知的領(lǐng)域,因此制定了“穹頂計(jì)劃”,該計(jì)劃分為3個(gè)階段:第1階段是在海面建設(shè)天文臺,以便觀察星空;第2階段是在海面建造大型浮動(dòng)平臺——星海浮臺,用于發(fā)射衛(wèi)星;第3階段就是制造火箭,并發(fā)射一顆小衛(wèi)星到太空。
“計(jì)算城?這個(gè)名字很特別!”小酷龍說,“必須要去這個(gè)地方看看才行。”
三人組決定乘坐穿梭在水母文明各大城市之間的交通工具——快艇前往目的地??焱У膫€(gè)頭很大,形狀和地球上的潛艇極其相似,表面覆蓋著一層閃閃發(fā)光的黃色涂料。
快艇的內(nèi)部非常寬敞,僅立著數(shù)十根金屬柱子,除此之外再無其他東西。水母人將一條觸手纏在柱子上保持穩(wěn)定,其他的觸手和同伴們相互連接,顯然是在聊天。
“小酷龍,這艘快艇的動(dòng)力來源是什么?”安樂樂問。
“和地球上的潛艇一樣,靠汽油或者核能?”安奇奇猜測。
“我覺得不是?!卑矘窐窊尨穑拔覀冞@一路漫游,你什么時(shí)候看見海底有火了?”
“ 對噢, 火確實(shí)不可能出現(xiàn)在水中……”安奇奇撓了撓頭,“小酷龍,這艘快艇用了什么能源才能跑這么快的?”
小酷龍回答道:“是電能。”
安家姐弟倆眼前出現(xiàn)一個(gè)快艇的3D解剖圖??焱б还脖环譃?個(gè)艙室,從前往后分別是指揮艙、能源艙、客艙、調(diào)節(jié)艙。他們所處的位置就是客艙。安奇奇點(diǎn)進(jìn)能源艙,只見里面立著一塊巨大的方形電池,再放大觀察,方形電池里緊密排列著上萬塊小電池。
“對生活在陸地上的智慧生物來說,火是文明誕生的必然條件。畢竟有了火,智慧生物才能烹飪食物、驅(qū)趕野獸、取暖以及制作工具。”小酷龍說,“不過海洋文明不一樣,水中不可能有火的存在。水母文明于是跳過了‘火’這一關(guān)卡,是從電的使用開始誕生文明的。”
根據(jù)小酷龍的敘述,姐弟倆得知了水母文明的發(fā)展歷程。原來,碧波星上有一種魚類叫閃電魚,和地球上的電鰻類似,體內(nèi)有著生物電。通過對閃電魚的研究,水母人開啟了對電的探索,這場探索歷時(shí)10萬年,水母文明終于掌握了儲存電、生產(chǎn)電的技術(shù)。
小酷龍說:“水母文明的電力水平比地球人還要高,他們用的全部是可再生能源產(chǎn)生的電力?!?/p>
安樂樂問:“他們怎么做到的?”
“在碧波星上,臺風(fēng)、海嘯是家常便飯,水母文明發(fā)明了很多將波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電設(shè)備?!?/p>
大家正聊著天,安奇奇感覺身體一沉,他連忙往窗外望去,只見快艇的行駛方向從水平轉(zhuǎn)變?yōu)榱诵毕蛳?,猶如一條黃色閃電貫穿了深邃的海底。好奇心再次在他腦子里聚集,他將觸手和身側(cè)的水母人連接起來。
“請問,你知道快艇是怎么實(shí)現(xiàn)上浮、下潛的嗎?”
“小朋友,你的知識儲備還需要加強(qiáng)呀!
我建議你到計(jì)算城后去圖書館學(xué)習(xí)一下?!?/p>
面對安奇奇的提問,水母人先是笑著打趣,接著才開始解釋。原來快艇的調(diào)節(jié)艙就能實(shí)現(xiàn)這一功能。調(diào)節(jié)艙內(nèi)有一個(gè)巨大的吸水泵和出水泵。根據(jù)密度=質(zhì)量÷體積,當(dāng)快艇需要下潛時(shí),吸水泵就會將海水吸入壓載艙內(nèi),通過增重來增加快艇的密度,實(shí)現(xiàn)下潛。
安樂樂也在一旁默默傾聽:“上浮也是同理,只需要打開出水泵,將水排出去,留下空氣就可以了!”
水母人贊同地點(diǎn)了點(diǎn)頭。
3"海底天梯
經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的快艇航程后,三人組安全抵達(dá)計(jì)算城。
探針傳回的數(shù)據(jù)顯示,計(jì)算城毗鄰這個(gè)星球上最大的一處死火山,周圍的資源極其豐富,有鐵、銅、鋁等大量金屬礦產(chǎn)。
計(jì)算城不似珊瑚城那般光線明亮,到處都有絢麗的光斑。它的深度更深,光線較弱,雖說失去了天然之美,卻處處顯露出水母文明的科技之美。
一樁樁由熒光植物和水晶建成的路燈將整個(gè)城市照得五彩斑斕,城市的四周遍布水母人的住處,城市中心則是一大片工廠。三人組在光學(xué)偽裝服的加持下,潛入了規(guī)模最大的一處工廠。在廠房中,數(shù)百名水母人坐在實(shí)驗(yàn)室里,遠(yuǎn)程操控著數(shù)個(gè)巨型機(jī)械臂,把幾塊比一棟房子還大的金屬構(gòu)件組裝和焊接起來,偶爾有電流在焊接處閃爍,為精準(zhǔn)的加工提供了支持。
“他們在加工什么???”害怕打擾到眼前繁忙的工作場景,安奇奇小心翼翼地問。
“火箭的推進(jìn)器?!毙】猃埢卮?。
“真奇怪,”安奇奇說,“機(jī)器工作的轟隆聲比地球上的小許多呢?!?/p>
安樂樂告訴他,聲音的傳播需要介質(zhì),在陸地上,聲音傳播的介質(zhì)是空氣,在海洋中則是水。水相比空氣是一種更加密集的介質(zhì),聲音在水中傳播時(shí)會受到更大的阻力,因此聲音會衰減得更快。
小酷龍也說:“水是比較好的隔音介質(zhì),聲音在水中傳播也不易于擴(kuò)散。這也能從側(cè)面印證為何水母文明通過觸手交流,若是用地球上的交流方式,那勢必交流過程更累,傳播效果更差。”
眾人參觀了工廠,把視線投向計(jì)算城中心處那座猶如擎天柱一般的高聳建筑上——計(jì)算城的核心“天梯”。在來計(jì)算城的快艇上,三人組已經(jīng)知道了天梯的存在,天梯連接著計(jì)算城和海面上的星海浮臺,方便水母文明把材料運(yùn)輸?shù)胶C嫔?,畢竟修建星海浮臺和制造火箭都需要許多材料。
此時(shí),天梯的四周十分熱鬧,許多水母人駕駛著小型潛艇將各種材料運(yùn)至天梯中。
小酷龍一邊指揮探針采集天梯的數(shù)據(jù),一邊纏上一個(gè)正在工作的水母人的觸手,打探消息。
這位水母人非常熱情:“我叫艾達(dá)。我正好要送一批火箭零件到浮臺上,孩子們,你們可以跟著我乘坐天梯到達(dá)海面,不過只能遠(yuǎn)遠(yuǎn)地觀看?!?/p>
“那可真是太好了,謝謝你!”
“ 在此之前, 你們要穿上空氣適應(yīng)服?!卑_(dá)遞給阿爾法天團(tuán)3套透明的、圓滾滾的服裝,空氣適應(yīng)服里都是海水。艾達(dá)解釋著,這些服裝能夠保證他們在空氣中活動(dòng)3個(gè)小時(shí)。
安樂樂笑了:“和地球上的潛水服恰好相反!它的里面是空氣!”
穿好圓滾滾的空氣適應(yīng)服后,大家跟著艾達(dá)進(jìn)入天梯里。天梯的直徑超過30米,里面漂浮著數(shù)十個(gè)直徑超過5米、閃著幽光的金屬球體,球體的尾部連接著一根大管子。
艾達(dá)把裝著許多金屬部件的小車推進(jìn)球體中,招呼三人組也鉆進(jìn)來:“這些球體就是天梯的轎廂,利用浮力進(jìn)行升降。”話音剛落,三人組驚訝地看到轎廂里的水沿著管道迅速排空,接著,管道和轎廂脫離,在沒有任何牽引動(dòng)力的情況下,轎廂開始上浮。
“這是怎么回事?”安奇奇的眼睛睜得圓溜溜的。
“和快艇能在水中上浮、下潛的原理一樣,”安樂樂說,“轎廂里的水排空之后,轎廂的密度降低,低于水的密度,轎廂自然就會上浮?!?/p>
開始時(shí),轎廂上浮的速度還不是很快,漸漸的,姐弟倆發(fā)現(xiàn),距離海面越近,轎廂的速度越來越快,僅僅用了幾十秒時(shí)間,轎廂就從計(jì)算城上升到了海面!
安奇奇問:“怎么這么快?計(jì)算城距離海面的距離是多少?”
小酷龍笑著說:“轎廂從計(jì)算城到海面做近似勻加速的直線運(yùn)動(dòng),一共用時(shí)29秒。
第1秒,轎廂上浮1米;第2秒,轎廂上浮3米;第3秒,轎廂上浮5米,依次類推。”
安奇奇自信地說道:“這是連續(xù)奇數(shù)數(shù)列求和,很簡單!我馬上就可以算出來!”
轎廂在海面慢慢滑動(dòng),最后停在一艘長度達(dá)到500米、寬度達(dá)到300米的方形海上平臺旁。
“這就是星海浮臺!”艾達(dá)自豪地說,“是我們水母文明迄今為止建造過的最偉大的工程!”
“是的,非常壯觀!”安樂樂震撼極了,“了不起!”
在星海浮臺的中央位置,矗立著一座高達(dá)30米的發(fā)射塔,發(fā)射塔旁邊,一枚高20米的火箭已經(jīng)安裝到位,火箭是上錐、下柱的結(jié)構(gòu),宛如巨人的指尖指向星空。發(fā)射臺上的支架、固定設(shè)備以及周圍的安全措施都已經(jīng)到位。在平臺的四周,有多個(gè)半球型建筑,這是浮臺的控制中心,用于監(jiān)控和控制火箭的發(fā)射過程??刂浦行睦铮溉藗冋β档剡M(jìn)行著最后的準(zhǔn)備工作。
課堂內(nèi)外·小學(xué)版(智慧數(shù)學(xué))2024年4期