书城童书万事之谜
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第10章 不可思议的神秘科技(2)

在我们的日常生生活中,对称总是被人们认为是美的。而且在我们周围总是充满了对称,比如蜂巢是由一个个正六边形对称排列组合而成的建筑物,每个正六边形大小统一、上下左右距离相等,这种结构最紧密有序,也最节省材料;蝴蝶左右翅膀的结构是对称的,就连翅膀上的图案与颜色也是对称的,因此它能够成为自然界最美丽的昆虫;所有的海螺都拥有奇妙的左右旋对称;人本身也是对称的,而且不止左右结构对称,双眼、双耳和左右脑的形状也是对称的,设想一个人少一只眼、或嘴歪在一边,那一定被认为不是很美的。

当然这种对称美也体现在人类的科学领域。建筑学中,很多流传千古的著名建筑物也大多是极具对称美的;几何学中,那些几何图形的对称也是比比皆是;物理学中的对称更是被发挥的淋漓尽致,镜像对称、平移对称、旋转对称,都是物理学中的对称美。

然而近些年,在物理学界有提出了另一个理论“上帝是个左撇子”。近代微生物学之父巴斯德曾经说过:“生命向我们显示的乃是宇宙不对称的功能。宇宙是不对称的,生命受不对称作用支配。”自然界或许真的不是那么对称和完美,大自然除了偏爱物质、嫌弃反物质之外,它对左右也有偏好。当然这一理论还有待人们作进一步的研究和证实。

12.用冰能取火吗

中国有句古话“水火不相容”,那么冰和火能联系在一起吗?人们常听说钻木取火,而用冰是如何来取火的呢?这就是涉及到物理中几何光学的原理了。在物理学中指出,光通过两种媒质的界面时,要发生折射。物理实验中常会用到的凸透镜(会聚透镜)是一种光学组件,它对光有会聚作用。如果让一束平行光通过凸透镜,光线会聚焦点,即平行光聚焦法。从而使热量集中到焦点上。如果在焦点处放些易燃物质,易燃品就会燃烧起来。因为冰是透明的,用冰来折射光线,本身并不会融化。所以如果我们能把冰块制作成有聚焦点的凸透镜形状,就能够把易燃的物质提升的燃点,从而得到火。

13.为什么航天飞机上没有黑匣子

2003年,美国“哥伦比亚”号航天飞机失事后,航天飞机上是否也装有类似于普通飞机那样的黑匣子,成为人们关心的问题。事实上,美国航天飞机上根本就没有安装黑匣子。其原因有两种:第一是不需要;第二是因为航天驾驶员与普通飞机驾驶员的作用不大一样。在一般情况下,航天飞机都会处于地面严格控制下的自动飞行状态之中,驾驶员只是在特殊情况下才按地面指令执行手控操纵。航天飞机上有一个非常复杂的系统,在其各个关键部位上,总是装有几百个监视传感器,把航天飞机上的各项数据时时地传回地面控制中心,其中还包括宇航员的身体情况。因此,在航天飞机上根本不需要装黑匣子。

14.人的寿命究竟有多长

世界上最长寿的人要数美国人伊丽莎白·波登,115岁,1890年8月15日出生。这可是现在吉尼斯世界纪录呢。人们对长寿一直都很向往,要不怎么会出现寿星老呢!可是人类到底能活多久呢?这个问题一直以来还在困扰着人们。近来,一些科学家通过对蠕虫、老鼠等动物延长寿命的试验已经确信:人类不久就可以轻松地活过100岁。也有一些科学家持不同意见,他们认为,人类寿命可能因为受到更多限制而缩短。不论是否有这种可能,延长人类寿命的研究前景已经深深地影响了整个社会。

15.幽灵粒子

本世纪初,科学家发现原子核放出一个电子的时候,会带走一些能量,仔细算算,损失的能量比电子带走的能量多,有部分能量丢失了。但是我们在学习物理时曾经学到过能量守恒定律,它是支撑物理理论大厦的基础,根据这个定律,能量是不会丢失的。所以,在科学家们看来,丢失能量,不论怎么丢失,丢在哪里,都是一件非常严重的大事,必须搞清楚能量是怎么丢失的,是谁偷走了这些能量。否则,许多建立在这个定律基础上的物理学理论都将会垮掉。

1931年,奥地利物理学家泡利提出,偷走能量的是一种尚未认识的粒子,大物理学家费米十分赞同泡利的观点,并且根据这个粒子是中性的微小粒子,给这个粒子命名为中微子。

中微子是中性粒子,不带电,不参与电磁作用,它就像一个幽灵一样在空间中飘荡,所以很难捕捉。但是科学家们并没有因此而放弃,在经过了25年的努力后,神秘的中微子终于露面了。

到了二十世纪七十年代,科学家们终于捕捉到从宇宙空间射来的中微子。但是,由于中微子的运动速度是极快的,几乎接近光速,所以科学家还是没能看清楚它的“庐山真面目”。

关于中微子有一个很重要的问题,那就是它的质量问题。有人分析得出中微子的质量是0,因为没有质量,中微子才能以光速进行运动。也有人对这种观点持反对意见。

在一些科学家们的不懈努力下终于发现中微子能够振动。根据物理学理论,任何会振动的东西都有质量,由此推断,中微子一定是有质量的。

科学家们认为,虽然一粒中微子的质量可能很小,但若把宇宙所有中微子的质量加起来,其总质量还是相当可观的,足以解释宇宙中某些“消失了”的质量。

如今的科学对中微子有了一些初步的认识,中微子是一种不带电、以光速旅行、静质量极小的粒子,具有超乎寻常的穿透力——它太“懒”了,极难与其它粒子发生反应。但是,人们还是没找到完全揭开它神秘面纱的方法。

16.神奇的光纤

人类社会慢慢的进入到了讯息时代,各种各样的讯息需要快速的传递,于是各种传递讯息的媒介应运而生。光纤就是其中一种传输速度比较快的讯息传递媒介。

光纤是光导纤维的简称,是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介,是一条玻璃或塑胶纤维,作为让讯息通过的传输媒介。它透明、纤细。虽比头发丝还细,却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。

通常“光纤”与“光缆”两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为“光缆”。光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,如水,火,电击等。光缆分为:光纤,缓冲层及披覆。光纤通常被扎成束,外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体,它质地脆,易断裂,因此需要外加一层保护层。

由于光纤是一种传输媒介,它可以像一般铜缆线,传送电话通话或电脑数据等资料,所不同的是,光纤传送的是光讯号而非电讯号。因此,光纤具有很多独特的优点,如:宽频宽、低损耗、屏蔽电磁辐射、重量轻、安全性、隐密性。由于光纤通信具有一系列优异的特性,因此,光纤通信技术近年来发展速度无比迅速。可以说这种新兴技术是世界新技术革命的重要标志,又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。

17.艾滋病疫苗有效吗

艾滋病,又被称为后天免疫力丧失综合征,其医学全名为“获得性免疫缺陷综合症”。病毒侵入后,人体即丧失免疫功能,容易感染其它疾病而死亡。一般通过性接触、静脉注射及输血等途径传染。被称为“20世纪的瘟疫”。

艾滋病刚一出现,其100%的患者死亡率便震惊了全世界,于是各国政府及医学研究者紧急动员起来,投入到寻找治疗艾滋病的药物的研究工作中。

美国的AIDS研究团队发现,在早期使用特定抗病毒药物的病人之中,潜伏的病毒每4.6个月会递减为原来的一半。他们因此认为,在病毒感染初期即接受药物治疗的病人,经过7.7年持续的治疗可能得以根除病毒。然而,迄今为止还没有一个艾滋病患者被完全治愈。

人们对于抑制艾滋病传染的疫苗的研究,从发现艾滋病起就从没有间断过。但是至今为止,人类还是没有找到一种对艾滋病完全有效的疫苗。

18.次声波的威力

次声波又被称为亚声波,其频率低于声波的频率,频率范围大致是0.0001~20Hz。次声波虽不能引起人们听觉器官的感觉,但是对人体能够造成危害,比如引起头痛、呕吐、呼吸困难等症状。

虽然次声波看不见,听不见,可它却无处不在。地震、风暴、火山爆发、海浪冲击,以及枪炮发射、热核爆炸等都会产生次声波,科学家们可以借助仪器“听到”它。

由于次声波的频率很低,波长较长,大气对其吸收非常少,所以它传播的距离也就比较远,比一般的声波、光波和无线电波都要传得远,能传到几千米至十几万千米以外。次声波还具有很强的穿透能力,可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船只等障碍物。高强度的次声波的破坏力相当大。次声穿透人体时,不仅能使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊,吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木,而且还可能破坏大脑神经系统,造成大脑组织的重大损伤.次声波对心脏影响最为严重,最终可导致死亡。

从20世纪50年代起,核武器的发展对次声学的建立起了很大的推动作用,使得对次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和传播等方面的研究都有了很大的发展,次声的应用也逐渐受到人们的注意。近年来,一些国家利用次声能够“杀人”这一特性,致力于次声武器——次声炸弹的研制。尽管眼下尚处于研制阶段,但科学家们预言;只要次声炸弹一声爆炸,瞬息之间,在方圆十几公里的地面上,所有的人都将被杀死,且无一能幸免。

其实,次声的应用前景十分广阔,大致有以下几个方面:

首先,研究自然次声的特性和产生机制,预测自然灾害性事件。

其次,通过测定自然或人工产生的次声在大气中传播的特性,可探测某些大规模气象过程的性质和规律。

再次,通过测定人和其它生物的某些器官发出的微弱次声的特性,可以了解人体或其它生物相应器官的活动情况.

还有,次声在军事上的应用,利用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器,次声武器——般只伤害人员,不会造成环境污染。

19.地球上最少的元素

美国人考尔森、麦肯齐和西格雷,于1940年,在美国加利福尼亚大学,用α粒子轰击铋获得砹。

砹是一种极不稳定的元素,约有25个同位素,其中要数210At半衰期最长,只有8.3小时。在ⅥA族元素中砹的金属性质较本族其它元素要强,易挥发,能溶于四氯化碳等有机溶剂中。与银化合生成难溶解的砹化银(AgAt)。砹的化学性质类似碘,但比碘较难还原,比较容易氧化。

在地壳中砹的总量少于45.359237克,是人类已知的地球上最少的元素。它多是天然放射性元素的蜕变产物。可用氦原子核撞击铋原子而获得。

20.最轻的元素

要说地球上最轻的元素,那一定是氢。氢,可以说是万物之祖,大约100亿年前,遍布太空的是大量的氢核。假如说没有氢,我们的世界就会变成一个没有阳光或热量的世界。直到现在,地球上氢含量也是非常丰富,而且氢是宇宙中数量最多的元素。氢是一种无色、无臭、质量分数很小的元素,若按原子数计算,地壳内每100个原子中,就有17个氢原子,仅次于氧而居第二位。科学家们测得,太阳总体积的80%仍是氢,木星大气中氢也占82%,可见氢在宇宙中的存在两之大。

地球上的氢含量很多,因为生命所需的水就是由氢和氧组成的。氢和碳是所有生物和矿物燃料中最普遍的元素。在食品工业中,把氢气加以处理,使菜油和脂肪硬化为人造黄油,氢气还能够提高从原油中提炼我们现代社会赖以生存的能源——石油的产量。也正是由于氢离子的存在,各种酸才会具有酸性。

在武器中,氢也被用于毁灭性的氢弹,当氢原子在太阳温度极高的内部聚集或融合时,会产生大量的能量,这一过程就是核聚变反应。氢又是热效率最高的、最清洁的燃料。科学家经过长期研究,认为氢是汽车、飞机等现代交通工具最理想的燃料。

液氢环保汽车经由燃料电池装置,可以将氢气转为水蒸气,从而产生动力。测试表明,氢动力汽车的排放污染为0,对环境没有任何污染。

氢气是我们已知的最轻的气体,他的密度只有空气的6.9%。世界上第一个载人升上天空的气球就是氢气球。

早在1760年,应古人卡文迪许就已经发现了所谓的“易燃空气”(氢)。他已懂得如何将酸与金属相作用制备氢气,他还证明了氢气燃烧生成水。

21.什么是代替石油的能源

石油又称原油,是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。由于它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,其再生所需的时间相当的漫长,所以人们称之为不可再生能源。

石油的探明储量是有限的,随着工业的不断发展,人们对石油的需求却越来也高,致使石油价格不断攀升,并且这一能源给地球环境带来的污染和影响也日益突出。因此对人类来说,用一种新的能源来代替石油已是迫在眉睫。据科学测算,地球上的石油仅够人类44年的需求,天然气还能持续开采63年;铀矿,作为核燃料也只够用60年左右。

新的能源应必须是可持续的永久性能源,不给地球环境增加负荷,能更加有效地得以利用。科学家推测,纳米科技的进步或许就是解决能源危机的一个答案。

22.最难溶的金属

你知道世界上最难溶的金属是什么吗?答案是“钨”,其溶点为3380℃。

钨,元素名来源于德文,原意是“烟灰和污垢”。瑞典化学家舍勒于1781年从白钨矿中分离出一种新的氧化物,并定名为钨酸;两年后,西班牙化学家埃卢亚尔兄弟从黑钨矿中分离出钨酸,并用焦炭粉还原,获得不纯的金属钨。

钨在地壳中含量仅为0.007%,,居第54位。自然界中的钨是主要以钨酸盐的形式存在。它有5种天然稳定同位素。

钨在室温下能与氟反应,但是其氧化的速度却非常慢;在红热条件下能与水或水蒸气迅速反应;在高温时能与氯、溴、碘发生反应;钨与氢氟酸不反应,与浓盐酸和浓硫酸也仅仅发生微弱的反应,但它却能与硝酸发生化学反应;纯钨对熔融的氢氧化钠很稳定;钨与熔融的硝酸盐、亚硝酸盐和过氧化氢激烈反应;与熔融得硫、磷反应缓慢,但与它们的蒸汽反应激烈;钨高温下能与碳、硼和硅反应,形成二元化合物。

钨具有高强度和较大的弹性模量。由于其特殊的物理特性,所以钨被广泛用于制备钨钢和碳化钨;钨的合金有很多的应用;硅化钨具有半导体性质;钨的杂多化合物常用作稳定的催化剂。