针对学校教育制定的《少年时》分级阅读指南。 

纵观目前已经出版的主题，你会发现历年来《少年时》的难度分布，是经过精心设计和考 量的，会有贴近生活、容易理解的主题，也会有需要读者稍微往上够一够，挑战自己认知 的高难度读本。

少年时 • 12年级分级阅读（套装5册）

47|科技之“心”

人类认识了硅，这是文明史上最美丽的时刻！

当人类充分利用硅的潜在素质时，世界发生了质的变化。人类社会由此走进一个高科技，高智能的时代。而半导体集成电路技术，就是这个时代科技的核心灵魂。

遍观我们的世界，电子器件、计算机、互联网、太空飞行器、交通工具、电器、LED照明，等等——无数设备跟现代文明相关，而进入这些设备的中心，逐层解剖，到最后，我们都会发现一些几毫米到十几毫米见方的薄片——硅半导体集成电路芯片。这些薄片是指挥设备运作的核心部件，是设备的心脏。在一片指甲大小面积的硅片上，聚集了多达10亿个晶体管，日以继夜地进行高智能的运算。正是全世界数以亿万的芯片，维持了当代科学技术的搏动。

有学者指出，人类文明经历了石器时代、铜器时代、铁器时代，而现在已经稳步跨入“硅器”时代;更有学者认为，硅集成电路将推进人工智能走向奇点，从而使人类从碳基文明向硅基文明进化。

当每个办公室桌上都有一台电脑、每个人手上都有一部手机时，大多数人对代表着时代的“硅器”，对半导体、集成电路这些概念仍然是陌生的;事实上，很多人是在“中兴事件”发生时，才听到“芯片”这个名词的。现在，我们推出这个主题，就是想让读者对这些普遍却又陌生的事物，有一些必要的了解。在这里，我们的专业人士将以拆解一部手机为切入点，带领大家一步一步地了解半导体的神奇，走进集成电路的世界。

在本书编辑过程中，得到了新加坡太阳能研究院的辛争博士、美国费米国家加速器实验室的吴进远高级工程师、华中科技大学光学与电子信息学院微电子工程系主任雷鑑铭和从事芯片设计工作超过十年的定芯的悉心指导和协助，在此衷心致谢。

71|核聚变与新能源

了解核能，受控核裂变、受控热核聚变以及未来的清洁能源作为万物灵长的人类，永远对更大的世界心驰神往。自人类于19世纪与20世纪之交发现了放射性现象起，便隐约感受到核能所蕴藏的“神力”。从那时起，人们就对它的应用潜能心驰神往。然而，小小原子核中蕴藏的神秘力量也伴随极大的不可控性和风险。

在对核能的探索过程中，人类不仅面临着科学认知与技术层面的极限挑战，也面临着社会制度与文化层面的极限挑战。早期，人们怀着好奇，经历了一段较为单纯的探索与认知旅程。但之后，当人们有幸掌握了用核反应创造巨大能量的“咒语”时，却将这威力无穷的“魔法”用在了战争与军备竞赛中。

另一方面，在20世纪世界局势不断变迁的背景下，核能也走上了和平之路。70年来，核电技术从一代到四代，数不清的科学家、工程师凭借其智慧与辛勤付出，攻克了大大小小的难关，也在数次惨痛事故中不断吸取教训，努力改进着核电站的设计与管理，积极应对着核污染。与此同时，受控核聚变领域的研究者也在不断探索着可能比核裂变更为清洁、更为有效的能源解决方案。

如今，核电已成为许多国家的重要能源之一，也必将在环境与能源议题愈来愈重要的未来担当重任。

77从静电、动电到“飞翔”的电

人类真正从科学的角度，定量研究电的特性、电磁互生，始于18世纪。在这200多年的不断探索中，人类发现了电磁感应、电学原理、电磁波，发明了动力发电、电力驱动和各类电子系统，用电力照亮了世界，带动人类文明向前飞速发展。库仑、安培、欧姆、法拉第、麦克斯韦、赫兹等，这些先驱者的名字被铭刻在一个个公式里，铭记在一个个物理量纲里。

电子，这种物质的基本粒子，它的周围，自带电场；它的自旋，是磁性的来源；在导体中流动，形成了电流和磁场；遇到电阻，发光发热；由电子设备精密控制，在空中荡开“涟漪”，让电磁波自由“飞翔”；通过传感技术，把物理世界的声音、图像、温度、距离、速度等，转换成电的强弱信号；再通过电信号，去控制物理世界。电的各种特性和功能，被广泛发掘和应用。电灯、电话、电视、手机，各种发明层出不穷。现代社会已经无法与电分开，现代人也无法适应没有电的生活了。

2000多年前，屈原在《天问》中写到：“薄暮雷电，归何忧。”2021年5月15日7时18分，中国“天问一号”火星着陆器成功着陆火星北半球，那片平原名为乌托邦平原——“辰时电波，报无忧！”1901年，马可尼发出的第一束跨大西洋无线电波，已经在120光年之外。

如果在这个距离之内有先进的地外文明存在，他们或许会察觉到，这颗蔚蓝的星球上，有生命掌控了电和电磁波，也具备了跨越星际、与星空对话的基本资格。

畅想未来，有没有一种比电更好的方法或物质，为我们传递能源、传输信息？

92 设计生命

我们都知道，我们可以从电子元件、电子线路到电子系统，一步步地设计和制造出一台电子计算机，那么，我们能否从生物元件（DNA）、生物线路到生物系统，一步步地设计和制造出一个生命体呢？是的，合成生物学就是研究这个过程的一门学问。

合成生物学用工程化设计理念，对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成，突破了生命发生与进化的自然法则，打开了从非生命物质向生命物质转化的大门。有学者认为，这是继DNA双螺旋结构发现和基因组测序之后的“第三次生物科学革命”。

不过，到现在为止，人类既未能，也没有设想制造一个活生生的哺乳动物。现在我们看到的合成生物学，是一种利用细胞（如细菌）来生产我们想要的物质的技术。这种技术以人工设计与编写基因组为核心，对现有自然细胞进行改造和优化，或者设计成全新可控运行的人工细胞，并在这些“细胞工厂”里建立各种高效率的代谢网络，完成各种生产任务和生物新功能的创建。例如，采用合成生物学技术，我们可以创建食品细胞工厂，将可再生原料转化为重要食品组分、功能性食品添加剂和营养化学品；我们可以在各种环境中安置合成生物学传感器来探测污染物，并利用合成生物学技术来降解和处理污染物；我们还可以利用合成生物学来处理信息、加工化合物、制造材料、生产能源、研发新的医疗方法和药物……

合成生物学是一门新兴的交叉学科，它为生命科学研究带来了新思维、新方法。对于初学者，让我们放弃一些传统生物学的思维惯性，跟着科学家，用新的思路来接触这门奇特的学问，用新的视角来审视生命。

106|优美的化学合成

化学家在实验室中“作曲”，以分子为“音符”，创造了一首首壮丽的分子“乐章”。就如你不必了解乐理就能欣赏音乐一样，你也不一定要先修习高深的化学知识才能感受化学合成的优美。

化学合成通过化学反应来构建新的分子和材料。它用于制备各种无机和有机化合物,包括多肽、药物、聚合物、特种材料和生活所需的化学品。在化学合成中，化学家通常开始于已知的起始原料或化合物，然后经过一系列精确控制的化学反应，形成目标产物。

合成化学家在设计分子和合成路径时需要发挥创造力，找到巧妙的方法来构建复杂的分子，就如找到最短路径来穿越迷宫一样。化学合成要求高度的精确性，每个反应步骤都必须精确控制，以确保所需产物的形成，就如在严酷的环境中让脆弱的幼苗成长、成材一样。化学家还致力于提高产物的产率、纯度，还要保证地球环境的可持续性……

在本书中，我们将要在欣赏美丽的分子结构的同时，欣赏更加美丽的合成过程。从首创人造有机物的维勒，再现生命起源的米勒、尤里，一锅法“烹调”托品酮的鲁宾逊，到合成化学的绝世奇才伍德沃德，“设置”现代化学合成范式的科里，再到完成人工合成蛋白质的中国科学家……

随着合成化学的进展，世界会越来越复杂，越来越精致，越来越优雅，合成永无止境。未来，我们将会合成超高性能的聚合物、室温超导材料、碳捕获吸附剂，还有大型的蛋白质、人类器官、完整的DNA链，当然，还可能是一个可以投放到另一颗行星的生命的种子。这些领域，将可能是本书读者未来的职业选择方向。

少年时 · 订阅信息

寄送时间

发货时间：48小时内陆续发货(节假日、周末顺延)。历时1-5天不等。

特别说明：一经发货，不支持无理由退换货及中途退订，如遇暴力运输导致书籍受损，请及时联系客服处理，请谨慎下单哦!

订阅咨询

客服邮箱：xiaoduo_service@163.com

客服热线：400-680-7771/15712934203

客服微信：xiaoduoui2

客服QQ：2384499206

服务时间：周一至周五 09：00-18:00(法定节假日除外)