8月25日，钱学森图书馆联合中国科学院上海分院共同推出的升级版“学·问 沙龙”开讲啦！第一期的科学家说，请到了来自中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、博士生导师吕德胜，为我们解读实现冷原子钟在轨稳定运行背后的故事。下午开展的第一期科学大玩家，则从生物钟的角度入手，让我们感受到了化学的动感之美。不一样的内容，同样的精彩，让我们一起来回顾一下吧！

 

01

科学家说

 

作为载人航天工程空间站高精度时频柜冷原子微波钟项目主任设计师与天宫二号空间冷原子钟实验项目副主任设计师，吕德胜老师在本次的科学家说中围绕“天宫二号”空间冷原子钟给同学们上了一堂生动精彩的航天科技课堂。

在2016年的中秋之夜，中国第一个真正意义上的空间实验室天宫二号成功发射，中国的太空科技事业迈上了新的起点。在天宫二号上诸多高精尖的科学设备中，由中科院上海光学精密机械研究所研制的黑色圆柱体——世界上第一台空间冷原子钟，承载着中国三代科学家的梦想，开始了它的筑梦天宫之旅。

在本次沙龙中，吕老师从什么是时空、时间，空间的基本知识讲起，回顾了测量时间仪器的发展，在感受科技的发展让精度提高、误差逐渐减小的同时，也了解到空间冷原子钟存在的必要性和相关知识。

人类计时工具的演变

随后，吕老师以“小兔子找食物”的生动例子，为同学们深入浅出的讲解了导航的基本工作原理以及导航定位与原子钟、卫星之间的关系。我们通过测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置，所以精确的原子钟是导航定位基础。运用这样的原理我们就可以在生活中进行导航。而北斗卫星导航系统作为中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,是继美国GPS全球定位系统和俄国GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

导航的基本工作原理

北斗卫星导航系统工作原理

最后，吕老师介绍了未来航天事业的发展，并一一解答了同学们关于空间冷原子钟在天工作运行的问题。他鼓励同学们刻苦学习、努力奋斗、积极进取，未来为中国航天科学技术的发展贡献出自己的力量。

 

2

科学大玩家

 

在下午的活动中，来自中国科学院上海有机化学研究所的陈金凤老师和马小舒老师为同学们带来了化学知识讲解和三个有趣的化学小实验，一起探索化学的奥秘。

“春江潮水连海平，海上明月共潮生。”张若虚的《春江花月夜》第一句描述的就是潮汐。潮汐现象是沿海地区的一种自然现象，指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。为了表示生潮的时刻，我们把发生在早晨的高潮叫潮，发生在晚上的高潮叫汐。这就是海水的周期运动。

这样的周期运动同样也存在于化学和生物学，被称为昼夜节律，指生命活动以24小时左右为周期的变动。发光菌的发光，植物的光合作用，动物的摄食，躯体活动，睡眠和觉醒等行为均表现出昼夜节律。

为了不被吃掉，夏威夷短尾乌贼有很多种伪装自己的方式。白天，它把自己埋在沙子里休息，也可以改变体色更好地融入背景，或者在遇到危险时喷射墨汁逃跑。而到了晚上，它的海水中的伪装则要依靠一种发光细菌的协助。这种细菌名叫荧光弧菌（Vibriofischeri），它们在乌贼的发光器官中生活。这些细菌发出的蓝光与夜晚照进水中的月光看起来比较相似，通过细菌的发光，乌贼可以消除自己遮挡上方光线造成的影子，这样从下方观察的捕食者就会很难看清它的存在。

含羞草叶片的开合与闭合不依赖于阳光，会持续遵循正常的日间振荡；向日葵的转向先于太阳的升落，这就是植物的昼夜节律。

南非大叶树属樟科常绿性乔木，周身密布深色纵裂纹，根部发达，常常凸出。其叶片长至成年可达五尺，且每隔两小时翻动一次，乐此不疲，故而还有另外一个名字：活树钟。

在南美洲的阿根廷，有一种野花能报时，每到初夏晚上8点左右便纷纷开放，被称为“花钟”。

第纳鸟：产地南美洲的危地马拉，每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子，而且误差只有15秒，因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间，称为“鸟钟”。

人体的生理功能也表现出昼夜性波动，如血压水平、肾脏分泌钾钠的量、心率、红细胞和白细胞数目、血液化学成分(血糖、氨基酸、激素浓度等)、基础代谢率以及细胞分裂速度等。

地球上的所有动物都有一种叫“生物钟”的生理机制，也就是从白天到夜晚的一个24小时循环节律，比如一个光-暗的周期，与地球自转一次吻合。而我们有昼夜节律的睡眠，清醒和饮食行为都归因于生物钟作用。

日出日落，潮起潮落，昼伏夜出，生物钟的现象，都是世界中的一些周期变化，就像波一样振荡，化学中也有类似的振荡现象。一般的化学反应，反应物和产物的浓度单调地发生变化，最终达到不随时间变化的平衡状态。然而在某些反应体系中，有些组分的浓度会忽高忽低，呈现周期性变化，这种现象称为化学震荡。

一、碘钟反应

在碘钟反应中，三种无色的液体被混合在一起，混合后，反应液由无色变为蓝紫色，几秒后褪为无色，接着又从琥珀色变逐渐加深，蓝紫色又反复出现，几秒后又消失，这样周而复始地呈周期性变化。

同学们在老师的示范下，动手完成了碘钟反应，感受到了化学的魅力。

 

二、蓝瓶子实验

该反应是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。静置此溶液时，有一部分溶解的氧气逸出，亚甲基蓝被葡萄糖还原为亚甲基白。振荡时，大量氧气溶解，亚甲基白被氧化为亚甲基蓝。

若重复振荡和静置溶液，其颜色交替出现蓝色-无色-蓝色-无色……的现象，这称为亚甲基蓝的化学振荡。

经过了实际操作和耐心观察，同学们了解到了这一氧化还原反应的现象。

 

三、牛奶烟花

     　　　　　　 　　　　   

在牛奶烟花实验中，同学们需要先将牛奶倒入培养皿，并在培养皿中滴加色素，然后使用蘸有洗洁精的棉签置点到牛奶上，就能制造出烟花一样的效果。

洗洁精中含有表面活性剂。洗碗的时候加入洗洁精，其中表面活性剂中很多亲油基团插入油状物中，在油状物表面形成亲水基团,亲水基团可以溶解于水,自来水冲洗的时候，亲水集团包裹的油状物自然就被剥离了。

表面活性剂(surfactant)：是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。

表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团（或亲油集团）。

牛奶烟花实验的原理是：牛奶密度略高于颜料，所以几种水质颜料加入后可以短暂漂浮在牛奶表面，加入洗洁精（表面活性剂）后，颜料表面张力迅速下降并形成扩散效果。

同学们在老师的帮助下完成了牛奶烟花实验，学习了生活中的化学知识。

 

结语

 

今天的沙龙让孩子们感受到科技快速发展的同时，也让孩子们自己动手体验到了实验的乐趣。期待未来更多来自中国科学院上海分院的科学家和一线科研人员，走出实验室、研究所，与我们分享有趣的科学！也期待着孩子们的到来！