书城科普读物奥秘世界(彩图版)
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第25章 科学奥秘(1)

古希腊人制造过齿轮计算机吗?

1900年的一天,一位靠采集海绵为生的希腊潜水员有一个惊人的发现。他在安蒂基西拉海峡的水底发现了一艘古代沉船的残骸。这使他欣喜若狂,他又一次潜下水,经过仔细察看,发现古船里装有大理石雕像和青铜雕像。

专家对这条很快就被打捞上来的沉船考证后,发现这是一艘沉没水下已~2000年之久的古船。这意味着它在公元初就沉没了。船上珍贵的古代艺术珍宝立刻得到了挽救和保护。

奇迹很快就出现了,人们在船上发现了一样东西,它的价值远远超过了所有雕像。

这件东西是在工作人员分析、清理船上物品时发现的,当时,他们在没有用的杂物中看到一团沾满锈痕的东西。经过认真的处理,人们发现那里面有青铜版,还有一块被机械加工的铜圆圈残段,有精细的刻度和奇怪的文字刻在二面。专家们马上意识到这圆圈不同寻常,古代船上怎么会有这样的东西呢?

专家们经过两次认真的拆卸、清洗之后,更加感到震惊。摆在他们面前的那么多的细节部分清洗后显出的原形,居然是一台真正的机器。这台机器包括活动指针、复杂的刻度盘、旋转的齿轮和刻着文字的金属版。经复制发现,它有一种卷动传动装置、一只冠状齿轮和20多个小型齿轮,在一侧是一根指轴,指轴一转动,刻度盘也随之转动。青铜活动版保护着指针,上面有长长的铭文供人阅读。

美国学者普莱斯用x光检查这台机械装置,认为它是一台计算机,通过它可以计算太阳、月亮和其他一些行星的运行。据检测,它制造于公元前82年。这不能不令世人感到吃惊。因为,计算机是1642年才由帕斯尔发明的,而且当时他制造的计算机准确度不高。尽管希腊人作为古代最有智慧的民族这一点已得到世人的认可,但这台计算机的出现,还是令人感到不可思议。

还有,这个机械装置的制造材料全都是金属,使用了精密的齿轮传动装置。而人们都知道金属齿轮传动是在文艺复兴时代才首次使用的。这涉及到制作它时必须具备的车、铣、钳、刨等机械加工工具,而在古希腊根本不存在这些工具。

于是人们产生了一个疑问:这台“安蒂基西拉机器”究竟是谁制造的?

有人说,如果它确是希腊人制造的,那么古希腊科学技术的历史恐怕要彻底改写了。

然而,人们又无法进行改写,因为这个计算机仅仅是一个孤证,人们对有关它的制造一无所知。在古希腊和其他一切古代民族的文献中,也从来没有任何关于计算机机械的内容。

如果它不是古希腊人所造,那么在冥冥之中必定存在着远比古希腊人更有智慧,科学技术和工艺水平更高的智慧生命。究竟有没有这样的智慧生命呢?

越王勾践青铜剑之谜

近年来,湖北望山沙冢楚墓出土的一件青铜铸成的宝剑引起了人们广泛的关注。该剑出土时,放置在棺内人骨架的左侧,并插入涂墨漆的木鞘里,将剑拔出鞘,寒光耀目,剑身一点儿也没有锈蚀,其锋利的薄刃也将20多层纸一击而破。剑全长55.6厘米,剑身长45.6厘米,剑格宽5厘米。剑身满饰黑色菱形几何暗花纹,另外还分别用蓝色琉璃和绿松石在剑格的正面和反面镶嵌成美丽的纹饰,剑柄以丝线缠缚,剑首向外翻卷作圆箍形,内铸有非常精细的ll道同心圆圈。有两行鸟篆铭文位于剑身一面近格处,经专家考证,铭文为“越王勾践,自作用剑”。

越王勾践青铜剑,不仅有精湛的铸造技术、秀美的花纹,而且在地下深埋2400多年而不锈,仍保持着耀眼的光泽,这倒底是什么原因呢?根据古代史书记载,春秋末年中国在青铜铸造方面已经掌握了将器身与附件分别铸造,再用合金焊接的冶金工艺。当时的炼炉,已开始采用皮囊鼓风加温的新技术。那么,这些名贵的青铜剑,又是怎样制造与防锈的呢?

1977年及1978年湖北省博物馆在有关单位的协助下,在复旦大学的静电加速器上,利用原子核研究所提供的检测设备,对越王勾践剑进行了无损伤的测定与研究,终于揭开了笼罩在越王勾践剑身上长达千年的面纱。

根据测定的结构,勾践剑刃及剑身的成分显示含锡为16%~17%,这是铸造锡青铜强度最高的成分,并保持有一定延伸率;含锡再高,虽提高了强度,但抗强度及延伸性将迅速下降,作直刺用的兵器,要保证其强度以免弯折,而对砍击器的硬度或韧性则不太要求。

越王勾践剑和同墓出土的菱纹剑都使用了合理的含锡成分,吴越铸剑的高超水平得以充分的反映。勾践剑身的铅、铁含量较低,它们应是锡和铜的杂质元素,在熔铸时或者选料精良,或者通过精炼将铅、铁杂质予以去除。

剑格使用了含铅较高的合金制作,这种材料有较好的流动性,容易制作表面的装饰。剑格表面经过了人工氧化处理,花纹处含硫高,硫化铜有抵抗锈蚀的作用,以保持花纹的美丽。

勾践剑上镂有八字铭文,刻槽刃痕清晰可辨,由此可以肯定铭文系铸后镂刻。铭文笔画圆润,宽度只有0.3~0.4毫米,从中可看出其刻字水平:三高。

越王勾践剑因剑的各个部位的作用不一样,铜和锡的比例也不同。刃部含锡高,硬度大,使剑非常锋利;而剑脊含铜较多,能使剑韧性好,不易折断。但不同成分的配合在同一剑上又是如何铸成的呢?专家们考证后认为是采用两次浇涛使之复合成一体的复合金属工艺。世界上其他国家到近代才开始使用这种复合金属工艺,而早在2000多年前的中国,古代劳动人民就采用了这一方法。

爱因斯坦的“相对论”错了吗?

大家都知道爱因斯坦创立了两大复杂的理论:狭义相对论和广义相对论。这两大理论构成了当代关于地球认识的基础,人们在学校也大都是这样获得“相对论”的解释的:一辆在公路上飞驰的汽车,你认为它的速度有多快昵?回答是:如果你在同一条路上朝相反的方向行驶,则第一辆汽车是以两倍于汽车相对于道路的速度离你远去的。如果你坐在自己汽车里以同样的速度与第一辆车并排行驶,那么,第一辆汽车相对于你来说没有运动。而目前正在进行的有关相对论方面的研究的目的从微观和宏观两个方面发生的各种进程给予准确解释。爱因斯坦认为,任何物体的运动速度是不可能超过光速的,因为这一方面意味着荒唐,另一方面还意味着必须让时光倒流。

对此有人提出了驳论。

驳论1:

在莉娜豪领导的一批丹麦物理学家与加弗尔德大学的同行的共同努力下,成功地使光速降低了近6亿倍——每小时1.6公里。

他们通过将激光注入“玻色——爱因斯坦凝聚”系统后获得了这一结果。在这种系统中,原子堆几乎被冷却到绝对零度程度,在这种情况下的原子反应是不一样的:原子几乎是静止不动的,好像“粘合”成了一个大原子。

在最新通讯技术、信号处理、夜视仪乃至电视中将运用到这种效用。爱因斯坦的理论有些动摇,但暂时还没有被完全推翻。

驳论2:

普林斯顿大学的科学家前不久成功地超越了光速,而且竟然一下子超过了310倍(光速每秒传播速度约为29.7万公里)。由此看来,相对论遭到了彻底推翻。但参与研究的专家认为,爱因斯坦的相对论与超光效应并不矛盾,原因是每一个单独光子速不可能超过每秒30万公里。总的来说,超光速度不可形成。

人们大都见过流星穿过大气层被烧掉的现象,那么人造卫星发射时也穿过大气层,为什么没有被烧掉呢?它是如何克服巨大的摩擦力产生的高温呢?

流星在穿过大气层前,原来就具有一定的速度。在地球强大的吸引力作用下,流星与地球越靠近,地球对它也就产生越大的引力,因此它能迅速地增大自己的速度,最后能达到每秒20—70公里。这么高的速度在大气层中运动,流星肯定会受到巨大的摩擦力,使它达到几千度的高温,足以将其烧掉。

人造卫星发射前,相对于地球的速度为零,在发射过程中还要不断克服来自地球的引力,所以开始的速度很慢,以后逐渐增加。

按照目前技术条件,第一级火箭发动结束后速度才增加到每秒2~3公里。这时卫星已经离地面50一100公里高,那里的大气密度还不到地面的1/1000。当卫星进入轨道时,速度超过了每秒7.9公里。可是由于高度更高,那里的大气更加稀薄了。所以,在人造卫星发射过程中,虽然由于空气摩擦而产生相当高的温度,但与流星穿过大气层时相比,温度要低得多,所以不会被烧掉。但即使这样,仍然要用耐高温的合金来做火箭的外壳。为了减少人造卫星与大气层的摩擦,一般采用如下的人造卫星如何对付“摩擦”?

措施不使其被烧掉:

(1)尽量将卫星和火箭的连结的外壳造得很光滑,以减少大气的阻力。

(2)发射卫星时,一般采用垂直于地面,或基本垂直于地面向上发射的方法,以尽可能快地脱离最浓密的低层大气。

(3)与前进方向垂直的火箭横截面越大,产生的阻力就越大,因此火箭要做成细长的。

宇宙飞船返回地球穿过大气层时采用什么方法不让它烧掉呢?通常采用如下这些方法:当飞船返回地球,将要进入大气层时,飞船就像喷气飞机那样向前进的方向喷气,不过是向前喷,不是向后喷,以减慢飞船的速度。这时飞船开始下降,当它进人大气层时,不是像一块石头那样笔直地从几百公里高空直冲下来,而是通过逐渐转成一个弧形很大的下降轨道,斜着飞下来,通常要绕着地球飞行半圈以后,再把强大的降落伞打开,这时飞船就可以稳稳地落到地面了。

地球上的氧会不会被耗尽?

氧气占空气体积的21%,通常所说的人和其他生物呼吸空气,就是呼吸空气中的氧,而把体内废气——二氧化碳释放出来;一个健康的成人每天需吸人约500升的氧气,而呼出约400升的二氧化碳,其他动植物与人一样要吸收氧而释放二氧化碳。为了维持正常的生活活动,地球上的生物每天都要消耗大量的氧,另外工厂、农村,无论是大锅炉,还是家用炉灶,均需要大量的氧气作为助燃材料,同时世界上一切氧化反应均需要氧的参加才能完成。随着工业的发展,世界上二氧化碳的量不断增加,英国物理学家凯尔文于1898年曾十分担心地说:“随着人口的增多和工业的发达,500年后地球上的氧气将会逐渐消耗光,只剩下日益增多的二氧化碳。尽管他的这种说法有点过于悲观了,但是目前世界上日益增加的二氧化碳的量确实让人担忧。二氧化碳多的一个直接后果就是造成了地球的“温室效应”,使地球的温度不断上升,冰川融化。据科学家预测,假若南极大陆的冰川融化,那么美国的摩天大楼将会被淹没到第20层,而像荷兰等一些地势较低的国家,将淹得不见踪影。那时的陆地面积大概只占地表面积的5%~10%,全世界60亿~70亿的人口将挤在更为狭小的陆地,人类的生存也将越来越困难。

不过凯尔文似乎有点杞人忧天,因为地球上的生物有消耗氧的一方面,同时也有生成氧的一方面。