PSAT批判性阅读:自然科学文章的因果分析

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例子问题

问题1:理解自然科学文章的因果关系

改编自植物王国中杂交与自交受精的效应查尔斯·达尔文(1876)

由于不可能排除像蓟马这种携带花粉的微小昆虫,原本用它们自己的花粉使之受精的花,有时可能后来与这些昆虫从同一植物的另一朵花上带来的花粉杂交了;但是,正如我们以后将要看到的,这种交叉不会产生任何效果,或者至多只会产生轻微的效果。当两株或两株以上的植物被放在同一个网中,就像经常做的那样,这些被认为是自受精的花之后会与来自不同植物的蓟马带来的花粉杂交,这是有一定的危险的,尽管不是很大。我曾说过,危险并不大,因为我经常发现,如果不借助昆虫的帮助,那些自我不育的植物,当几株同一物种的植物被放在同一网下时,它们仍然是不育的。然而,如果那些可能是我自受精的花后来被蓟马用一种不同植物的花粉杂交了,杂交的幼苗就会被包括在自受精的花中;但应该特别注意的是,这种情况往往会减少而不会增加杂交植株相对于自受精植株在平均高度、肥力等方面的优势。

由于被杂交的花从来没有阉割过,很可能,甚至几乎可以肯定,我有时没有有效地使它们受精,后来它们就自发地自我受精了。这种情况最可能发生在两配制的物种身上,因为如果不仔细观察,很难察觉到它们的柱头在花药打开时是否准备好了受精。但是,在所有的情况下,由于花不受风、雨和昆虫的侵袭,我在柱头表面未成熟时放置的花粉,通常会一直留在那里,直到柱头成熟;然后这些花就会按原计划被交叉。然而,自我受精的幼苗很可能有时通过这种方式被包括在杂交的幼苗中。与前一种情况一样,其结果不是夸大,而是削弱了杂交植株相对于自受精植株的平均优势。

由于上述两种原因和其他原因而产生的错误——例如有些种子没有完全成熟,尽管已经采取了谨慎措施来避免这种错误——任何植物的疾病或未察觉的伤害——将在很大程度上被消除,在这种情况下,对许多杂交和自受精的植物进行了测量,并进行了平均打击。如果让种子在潮湿的光秃秃的沙地上发芽,并成对播种,其中一些错误的原因也会被消除;因为不成熟的和成熟的,有病的和健康的种子,不可能完全同时发芽。在几种情况下,只测量花盆两侧最高、最好和最健康的植物,也会得到同样的结果。

Kolreuter和Gartner已经证明,对于一些植物来说,花粉粒对于子房中所有胚珠的受精都是必要的,甚至多达50到60粒。诺丁也发现了这种情况君子兰如果把一两个非常大的花粉粒放在柱头上,这种种子长出来的植株就会变得矮小。因此,我小心翼翼地提供了充足的花粉,通常用花粉覆盖柱头;但我并没有特别费劲地在自受精和交叉的花的柱头上涂上完全相同的剂量。经过两个季节的这种做法,我记得高德纳认为,尽管没有任何直接证据,但过量的花粉可能是有害的。因此,有必要确定在柱头上施用少量或大量花粉是否会影响花的繁殖力。因此,一团很小的花粉粒被放置在六十四朵花的大柱头的一边番薯紫竹在其他六十四朵花的柱头上,也有大量的花粉。为了改变实验结果,两批花的一半在自受精的种子上,另一半在杂交的种子上。64朵花粉过多的花结出了61粒蒴果;除去四个胶囊(每个胶囊只含有一颗劣质种子),其余胶囊平均含有5.07颗种子。在柱头一侧只放置少量花粉的64朵花共产生63粒蒴果,除去与之前相同原因的1粒,其余的蒴果平均含有5.129粒种子。因此,用少量花粉受精的花比用过量花粉受精的花产出更多的蒴果和种子;但这种差别太小,没有任何意义。另一方面,花粉过多的花产生的种子比两种花重一些;其中170粒重达79.67粒,而170粒花粉很少的种子重达79.20粒。将两批种子放在潮湿的沙地上,其发芽率没有差异。 We may therefore conclude that my experiments were not affected by any slight difference in the amount of pollen used; a sufficiency having been employed in all cases.

根据这篇文章,湿沙的目的是__________

可能的答案:

允许幼苗彻底排水

让作者能够看到种子在萌发过程中的一对对

消除发芽过程中出现的错误

防止像蓟马这样的昆虫

让健康的种子避开患病的种子

正确答案:

消除发芽过程中出现的错误

解释

在第三段中,“由于种子被允许在裸露的潮湿沙子上发芽,这些错误的一些原因也将被消除”这句话表明,使用裸露的潮湿沙子而不是土壤的一个潜在目的是防止可能发生的一些错误。

问题1:自然科学文章的因果分析

《解读哥白尼革命》,作者:马修·米纳德(2014)

一门学科的表达常常可以改变其他学科理解自己的方式。尼古拉·哥白尼的研究就是其中之一。哥白尼最著名的是他关于日心说的观点,这个观点最终抹杀了古代/中世纪世界观的许多方面,至少从物理科学的角度来看是这样。人类的自然观点一直认为,地球是宇宙的中心,相对于其他可见天体而言,是一个固定的点。太阳、恒星和行星都绕着地球旋转。

随着时间的推移,这种观点成为现代生活的主要参考点之一。它提供了一个挑衅性的形象,被许多人出于各种目的而使用——而且经常被滥用。对于那些想要削弱宗教对人类控制的人来说,他们认为日心说证明了人类的渺小。与早期的地心说相比,日心说被认为表明人不是宇宙的中心。他不过是大宇宙中的一个小生命。然而,另一些人希望以一种完全不同的方式使用“哥白尼革命”。这些思想家想要表明,另一种“重返”必然会发生。从前,我们谈论这个世界。然而,现在有必要把人作为中心参照点来谈了。正如太阳系是以太阳为中心一样,科学也应该以人为中心。

然而,这两种方法都充满了问题。那些想要破坏宗教观念的人误解了前者对太阳系的看法。早期的地心说不相信地球是天空中最重要的天体。相反,许多古代和中世纪的思想家认为,地球上最高的“球体”是物理宇宙中最重要的存在。同样,物理学上所谓的“哥白尼革命”与应用于人类的革命是不同的。哥白尼的革命表明人的观点不是中心,而后来的“哥白尼革命”的形式则希望表明相反的观点。

当然,在科学观发生如此重大变化的历史中,也有许多复杂之处。然而,看到这些发现的广泛影响是令人着迷的,即使它们有众多的、模糊的影响。

对于哥白尼的发现对当时占统治地位的中世纪世界观的影响,我们能说些什么呢?

可能的答案:

它完全否定了中世纪的一切。

它要求自然科学和考虑人的方式发生重大变化。

归根结底,这几乎没有什么作用。

它对每一个公认的权威都提出了详细的批评。

它只影响与浩瀚宇宙相比较的人的思想。

正确答案:

它要求自然科学和考虑人的方式发生重大变化。

解释

显然,哥白尼的理论对中世纪的思维模式有重大影响。尽管这段话并没有表明它需要在每一点上都进行彻底的修改,但它确实暗示了它对中世纪的人的概念及其对世界的科学概念都产生了影响。

问题101:叙事科学文章

《达尔文主义对科学的影响》,作者:马修·米纳德(2014)

在人类思想史的大部分时间里,科学所研究的课题似乎是永恒不变的。甚至尼罗河洪水的基本规律也被调查过,希望能找到永不改变的规律。同样地,古代近东和希腊对恒星规律的科学研究最终寻找的是恒定的模式。这种科学推理的整体模式在几乎所有思想家的头脑中留下了深刻的印记,并在现代物理学中找到了它的典范。从文艺复兴早期到19世纪,物理学代表了几乎所有思想家对科学研究的最终表达。它的静态定律似乎是地球上一切运动和生命不变的原则。到了19世纪,人们似乎只需要“弄清”一些细节,就可以基本了解所有的科学。

在许多方面,这种情况随着达尔文主义的到来而发生了戏剧性的变化。它在二十世纪早期的物理学中也发生了更大的变化。达尔文的进化论在许多方面挑战了“静态”世界观。即使是那些不相信是神创造了一个不变的世界的人,也被他的研究为科学开辟的新前景所震撼。长久以来,西方文化一直认为生物的种类在自然界中是不变的。虽然可能有许多不同种类的生物,但人们认为这些生物本身不会改变。类型的普遍变形的论点打破了这种宇宙论,用一种全新的世界观取代了旧的世界观。根据达尔文的工作,必须改变的事情之一就是大多数人所持有的科学观。

考虑下面划线的句子。达尔文时代之后兴起的新“宇宙学”是什么?

可能的答案:

完全宗教的人生观。

将世界视为一个不变的整体,以供科学研究。

历史主义认为历史是科学研究中重要但次要的方面

把世界视为一个不断变化的现实,有其自身的历史性质。

没有其他答案

正确答案:

把世界视为一个不断变化的现实,有其自身的历史性质。

解释

在整个第二段,文章再次讨论了前科学观的“静态”性质。新的世界观截然不同。你可以通过观察“宇宙学”和“类型的普遍变形”之间的对比来猜测“宇宙学”的含义。“宇宙论”是对世界或现实的一种特殊看法。这段话暗示,达尔文的工作使我们有必要把世界看作一个变化的整体,它有自己的历史。

问题5:理解自然科学文章的因果关系

改编自天文学概论弗里斯特·雷·莫尔顿(1916年版)

值得怀疑的是,任何重要的科学思想是否曾突然出现在一个人的脑海中。世界上伟大的知识运动都有很长一段时间的准备,往往许多人都在探索同样的真理,在它被完全理解之前,他们并没有确切地抓住它。

所有科学的基础都是宇宙是有序的,所有现象都按照不变的规律和谐地相互发展。因此,在认识到这一原则的真实性之前,科学是不可能的,至少在应用于自然界的有限部分时是这样。

一般观察到的现象,例如天气,取决于众多的因素,所以处于原始状态的人们不容易发现它们与固定的规律相协调。这是一个迷信的时代,人们认为大自然是由许多反复无常的神所控制的,通过幼稚的仪式就能赢得神的青睐。要消除这种错误并使人们相信宇宙是一个庞大的组织,它的变化是按照人们无法改变的规律进行的,这需要大量的经验。

科学真正的黎明是在史前时代,可能是在尼罗河和幼发拉底河流域繁荣的文明时期。在流传到现代的最早的关于这些人的记录中,我们发现他们熟悉许多天文现象,并且对太阳、月亮、行星和恒星的运动有一致的看法。从他们的著作中可以非常清楚地看出,正是从他们对天体的观察中,他们第一次获得了宇宙并非混沌的想法。人们发现日夜交替有规律,月亮有系统地经历它的盈亏,季节有顺序地跟随另一个季节,事实上,人们观察到更明显的天体现象是有顺序地发生的。正是由于天文学的光辉,它第一次使人们得出定律统治宇宙的结论。

这段话暗示了不理解事件起因的后果是什么?

可能的答案:

它导致了其他超自然原因的神话信仰。

它是由神话引起的,它分散了人们对现实的注意力。

只有推翻所有的宗教信仰,采用科学推理才能克服它。

没有其他答案

它是社会发展中最大的祸害之一。

正确答案:

它导致了其他超自然原因的神话信仰。

解释

在这篇文章中,作者讨论了这样一个事实:有时因果关系是很难详细说明的,特别是当许多原因聚集在一起导致一个结果发生的时候。这常常使人们把这些复杂的事件归咎于神。虽然神话可能鼓励人们保持无知,但这篇文章并没有真正说明这一点。

问题2:理解自然科学文章的因果关系

《比较技术:一个艰难的努力》,作者:Matthew Minerd (2014)

往往很难对技术进行比较,这不仅是因为改进的速度很快,而且因为随着时间的推移出现了许多新的应用。如果我们考虑当代的图形计算器和50年前计算机的计算能力,这两种设备之间将会有惊人的改进。然而,这些改进并不仅仅是速度上的改进。图形计算器的输出能力也远远超过了那些老式计算机,没有一台老式计算机能够以任何方式表示它们的输出,甚至与现代设备的输出非常相似。只需考虑这样一个设备的显示能力。这使得用户能够输入许多新类型的信息,使设计工程师能够设计新的硬件功能来匹配收集用户输入的新方法。

考虑到现代“智能手机”所具有的众多功能,这种情况就更加明显了。这些设备配备了一整套的功能。随着所有这些新功能的出现,许多新类型的计算能力也随之而来。为了快速处理图像,必须为其设计专门的硬件和编写专门的软件,以确保手机的操作很少出现问题。的确,电信的整个“实时”特性给计算设备的设计者施加了许多压力。为了确保手机能够以同步的方式运行,在生产和开发的各个层面都需要复杂的层次。异步处理的时代已经一去不复返了,那时计算机用户向主机输入数据,只需要等待一段时间才能提供处理结果。今天,即使是最小的数字设备也必须为用户提供无缝服务。这一要求的影响几乎是不计其数的。

现代“智能手机”上的功能有什么影响?

可能的答案:

它们需要许多新型的技术进步来适应它们。

它们耗损旧设备,需要更新、更快的处理器。

他们需要更多的内存容量来适应他们的进步。

没有其他答案

它们在一个屏幕上提供了大量的选项,让顾客不知所措。

正确答案:

它们需要许多新型的技术进步来适应它们。

解释

尽管第二段的全部内容都在帮助回答这个问题,但关键的一句话是,“伴随着所有这些新功能,也带来了许多新类型的计算能力。”新功能的效果是要求手机的软件和硬件具有许多不同种类的新功能。也就是说,需要许多新的技术进步才能使它们成为可能和更有效。

问题1:科学文章的因果分析

《解读哥白尼革命》,作者:马修·米纳德(2014)

一门学科的表达常常可以改变其他学科理解自己的方式。尼古拉·哥白尼的研究就是其中之一。哥白尼最著名的是他关于日心说的观点,这个观点最终抹杀了古代/中世纪世界观的许多方面,至少从物理科学的角度来看是这样。人类的自然观点一直认为,地球是宇宙的中心,相对于其他可见天体而言,是一个固定的点。太阳、恒星和行星都绕着地球旋转。

随着时间的推移,这种观点成为现代生活的主要参考点之一。它提供了一个挑衅性的形象,被许多人出于各种目的而使用——而且经常被滥用。对于那些想要削弱宗教对人类控制的人来说,他们认为日心说证明了人类的渺小。与早期的地心说相比,日心说被认为表明人不是宇宙的中心。他不过是大宇宙中的一个小生命。然而,另一些人希望以一种完全不同的方式使用“哥白尼革命”。这些思想家想要表明,另一种“重返”必然会发生。从前,我们谈论这个世界。然而,现在有必要把人作为中心参照点来谈了。正如太阳系是以太阳为中心一样,科学也应该以人为中心。

然而,这两种方法都充满了问题。那些想要破坏宗教观念的人误解了前者对太阳系的看法。早期的地心说不相信地球是天空中最重要的天体。相反,许多古代和中世纪的思想家认为,地球上最高的“球体”是物理宇宙中最重要的存在。同样,物理学上所谓的“哥白尼革命”与应用于人类的革命是不同的。哥白尼的革命表明人的观点不是中心,而后来的“哥白尼革命”的形式则希望表明相反的观点。

当然,在科学观发生如此重大变化的历史中,也有许多复杂之处。然而,看到这些发现的广泛影响是令人着迷的,即使它们有众多的、模糊的影响。

文章说哥白尼的发现所暗示的科学革命的整体效果是什么?

可能的答案:

它永远地摧毁了宗教世界观。

没有其他答案

它消除了以前计算天体运动的模式的需要。

它极大地改变了科学推理。

它对许多学科的人的观点产生了广泛的影响。

正确答案:

它对许多学科的人的观点产生了广泛的影响。

解释

尽管哥白尼的发现具有特定的科学影响,但这些并不是本文的重点。从选集的一开始,这篇文章就在讨论它对许多人的观点所产生的影响,特别是关于人类在宇宙中的地位。和往常一样,尽可能靠近文章,否则你会说服自己,另一个答案是可能的。

问题1:叙事科学文章中的推论与预测

改编自动物的自然史:世界上动物生活的各个方面和关系詹姆斯·理查德·安斯沃思·戴维斯(1903年)

到目前为止所引用的保护性相似的例子大多是对某种特定环境的永久性适应。然而,也有许多动物能够或快或少地调整自己的颜色,以适应不断变化的环境。

其中一些最著名的病例是在哺乳动物和鸟类中发现的,这些动物和鸟类生活在一年中有一段时间或多或少被雪覆盖的国家。爱尔兰野兔就是一个很好的例子,这种野兔主要分布在爱尔兰和苏格兰。在夏天,这只兔子看起来和普通的兔子没什么两样,只是颜色偏灰,体型较小,但在冬天,除了耳朵的顶部是黑色外,它就变成白色了。对近亲美国野兔的调查似乎表明,这种现象是由于新的白色毛发的生长。

普通白鼬在其活动范围的北部也会发生类似的颜色变化。在夏天,除了下部呈黄白色和尾部呈黑色外,其余部分呈明亮的红褐色。但在冬天,除了尾巴尖,整个皮毛都变成白色,这种动物被称为银鼠。黄鼠狼也举了一个类似的例子。素食的爱尔兰野兔的季节性变化纯粹是出于保护的目的,但对于白鼬或黄鼠狼这样积极的食肉动物来说,它也具有攻击性,使其猎物不容易察觉。

根据本文,我们可以推断以下哪一项是生活在多变北极环境中的动物改变皮毛颜色的最佳原因?

可能的答案:

当它们被雪包围时,就很难看到了。

他们会更快。

它们会更温暖。

它们可以更快速、更容易地找到食物。

它们更容易吸引配偶。

正确答案:

当它们被雪包围时,就很难看到了。

解释

如果生活在北极环境中的动物改变了它们的皮毛颜色,很可能是季节性的变化,从棕色的皮毛到主要的白色皮毛,就像我们在爱尔兰野兔、白鼬和黄鼠狼的例子中看到的那样。北极环境有什么特别之处?你可能会有很多雪,而且相当冷。因此,将皮毛颜色改为白色会与雪融为一体,使动物更难以被发现,正如最后一句所暗示的那样,“对于白鼬或黄鼠狼这样活跃的食肉动物来说,(颜色变化)也是具有攻击性的,使其猎物不容易发现。”我们在文章中没有被告知任何东西会支持它会让动物变暖的论断,或支持任何其他答案的选择。

问题1:科学文章的因果分析

改编自《海鸟和野禽寝具用羽毛》鸟类的效用爱德华·福布什(1922年版)

在世界上较冷的国家,几个世纪以来,作为床和枕头的填充物,水鸟的羽毛和羽绒需求量很大。这种羽毛是热的完美不导体,用它们填充的床、枕头或被单代表着极致的舒适和耐用。新英格兰的早期定居者将他们杀死的成千上万只野鸟的羽毛和羽绒保存下来,以供这种用途,但随着数量的增加,这样提供的数量就不够了,人们就在拉布拉多海岸的大量鸭和鹅群中寻找更多的供应。

获得羽毛和羽绒的方式与冰岛实行的方法不同,不倾向于保存和保护供应来源。在冰岛,人们多年来一直通过收集羽绒获得可观的收入,但他们不会“杀鸡取卵”。鸭子用从自己乳房上拔下来的羽绒来排列巢穴,而羽绒是特别有价值的被褥。在冰岛,这些鸟被小心翼翼地保护着,它们已经变得像北美的家禽一样温顺而不可疑。在经常被猎杀的地方,它们经常把巢穴藏在杂草或灌木丛中,但在冰岛,它们在草皮上为它们挖的洞里筑巢并产卵。鸭子的供应得以维持,因此人们每年都能从中获得收入。

在北美,奉行的是完全不同的政策。大约在18世纪中期,新英格兰殖民地对羽毛的需求变得如此巨大,以至于那里的拉布拉多海岸都配备了专门用于保护野禽羽毛和羽绒的船只。羽绒变得很有价值,这些鸭子习惯于成群结队地聚集在拉布拉多海岸的贫瘠岛屿上,这些鸟成了船员们的牺牲品。由于鸭在7月或8月一次性脱毛,完全不能飞行,幼鸟在长大之前也不能飞行,因此猎人们能够包围无助的鸟,把它们赶在一起,用棍棒杀死它们。奥蒂斯说,数以百万计的野鸟就这样被消灭了,在几年之内,它们的栖息地被大规模屠杀破坏了,它们的数量减少了,以至于羽毛航行变得无利可图,人们放弃了。

这种做法,再加上拉布拉多渔民几乎不断地用鸡蛋、棍棒和射击等手段,可能是拉布拉多鸭灭绝的主要因素,而这种品种被认为是受限制的繁殖范围。毫无疑问,如果绒鸭被限制在拉布拉多群岛的繁殖范围内,它也会在很久以前灭绝。

以下哪一项对拉布拉多羽毛航行的成功和盈利没有贡献?

可能的答案:

大批鸭子聚集在拉布拉多海岸的岛屿上

在夏天,被猎杀的鸭子一下子失去了所有的主要羽毛

当被猎杀时,鸭子会试图将它们的巢穴隐藏在周围的植被中。

初出茅庐的鸭子不会飞

被猎杀的鸭子失去羽毛后,就不能飞了

正确答案:

当被猎杀时,鸭子会试图将它们的巢穴隐藏在周围的植被中。

解释

在文章的第三段,作者写道,“鸭子在7月或8月一次蜕皮,然后完全不能飞行,年轻的鸟不能飞,直到长大,猎人能够包围无助的鸟驱赶他们,用棍棒杀死他们。”这句话告诉读者,拉布拉多的羽毛航行得益于“鸭子在夏天的某一时刻失去了所有的羽毛”、“被猎杀的鸭子失去了羽毛,它们不能飞”和“羽翼未丰的鸭子不能飞”,所以这些答案选项都不可能是正确的。这就给我们留下了两个答案:“在拉布拉多海岸的岛屿上聚集了大量的鸭子”和“当被猎杀时,鸭子会试图将它们的巢穴隐藏在周围的植被中。”后者才是正确答案;“大量的鸭子聚集在拉布拉多海岸的岛屿上”这一事实帮助了航海家获利,但“当被猎杀时,鸭子试图将它们的巢穴隐藏在周围的植被中”与拉布拉多羽毛航行没有任何关系。这个细节是在描述冰岛人收集羽绒的做法时提出的,无论如何,这对航行没有帮助,因为鸭子会隐藏它们的巢穴,很可能还会隐藏自己。

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