书城童书万事之谜
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第9章 不可思议的神秘科技(1)

1.笑气会让人发笑吗

笑气就是化学上一氧化二氮的俗称,它是一种无色有甜味气体,是一种氧化剂,化学式为N2O,笑气在高温下能分解成氮气和氧气,所以在一定条件下能支持燃烧,但在室温下它还是稳定。笑气对人体有轻微麻醉作用,不过它真的能致人发笑。1799年被英国化学家汉弗莱·戴维首次发现了它的麻醉作用,但是该气体的麻醉作用只是运用在早期的牙科手术当中。笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。

2.“挑战者”号航天飞机的失事之谜

1986年1月28日,这是一个令世人都难以忘却的日子,卡纳维拉尔角上空万里无云。在距离航天飞机的发射现场6.4公里的看台上人头攒动,这就是美国“挑战者”号航天飞机升空前的场面。

美国的“挑战者”号航天飞机是美国宇航局正式使用的第二架航天飞机。在它开发的初期原本是被作为高拟真结构测试体来进行的,因此在其初期机身代号为STA-099。

航天飞机本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具,但它同时也需要尽可能的减轻本身重量,因此几乎整架机身的每一部分,都负担了非常大的结构应力。但考虑到当年的计算机技术有限,工程师们并没有把握光靠软件仿真就能将航天飞机在受到机械负荷与热负荷情况下的表现,计算到非常精准的程度。为了安全,唯一的解决方法就是用真的航天飞机进行测试分析,这也是挑战者号被制造出来的初衷。

在“挑战者”号成功的完成初期测试任务后,它被改装成正式的轨道载具,代号也被改为OV-099。于1983年4月4日正式进行任务首航,后来又先后执行了八次航空任务,再接下来便有了刚开始时的场面。

在聚集着1000多名观众的看台上,还有19名中学生代表,他们既是来观看航天飞机发射的,又是来欢送他们心爱的老师麦考利夫。

挑战者号航天飞机在顺利上升;7秒钟时,飞机翻转,16秒钟时,机身背向地面,……一切似乎都进行的很顺利。65秒时,斯克比向地面报告“主发动机已加大”,这是地面测控中心收听到的挑战者号航天飞机传回的最后一句报告词。第73秒时,高度16600,航天飞机突然闪出一团亮光,外挂燃料箱凌空爆炸,航天飞机被炸得粉碎,与地面的通讯猝然中断,监控中心屏幕上的数据陡然全部消失。挑战者号失事了!爆炸后的碎片在发射东南方30公里处散落了1小时之久,价值12亿美元的航天飞机,顷刻化为乌有,七名宇航员全部遇难。

这是“挑战者”号进行代号STS-51-L的第10次太空任务,因为右侧固态火箭推进器上面的一个O形环失效,导致一连串的连锁反应,并且在升空后73秒时,爆炸解体坠毁。机上的7名宇航员全在该次意外中丧生。事故原因在很长一段时间后才被查出:起因是助推器两个部件之间的接头破损,喷出的燃气烧穿了助推器的外壳,继而引燃外挂燃料箱。燃料箱裂开后,液氢在空气中剧烈燃烧爆炸。这是人类在走向太空的旅程中一次惨烈的事故,但同时也让人们更坚定了迈向太空的脚步!

3.阿基米德真的能撬动地球吗

古希腊著名的科学家阿基米德在发现了杠杆原理后,曾经说过:“如果给我一个支点,我就能撬动地球。”虽然听起来这句话像是天方夜谭,但是从理论上讲,这是完全可能的。因为根据杠杆原理,只要杠杆够长,一个人完全可以撬动地球。

但是阿基米得可能忽略了一点。如果真有这样一个支点,要撬动地球,那么动力臂需要比阻力臂长1000万万亿倍。要想把地球撬起1厘米,即使每秒中移动一米,也要花3万亿年的时间,这比地球的历史都要长不知多少倍了。所以,虽然理论上是行得通的,但事实上却是不可能实现的。

4.伦琴和X射线

“X射线”也称为“伦琴射线”,在现代医学中医生们用它来透视人体,或对人体摄影,借以显示骨骼或内脏的结构,找出异常现象,便于治疗。在没有发现“伦琴射线”之前,医生在治疗前只能是靠问一问、听一听、看一看、摸一摸等办法来了解病人的情况。但有许多疾病的病因生在内脏里,光靠问、听、看、摸,是不能够了解到的。当然,也就很难有的放矢地对其进行治疗了。自从“伦琴射线”发现后,就好像给医生增长了一双能透视人体内的眼睛,这在医学上确是个了不起的跃进。

而这种宝贵的射线是谁发现的呢?听到它的名字你就应该能够猜到,当然是个叫伦琴的人啦,没错他就是德国科学家威廉·伦琴。19世纪末,阴极射线是物理学研究课题,许多物理实验室都开展了这方面的研究。伦琴也在从事这方面的研究,1895年的一天,当伦琴用阴极射线放电管做试验时,他发现当开启放电线圈电源时,一块涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出荧光。而且这种荧光能透过很多种物质,就是铜、银、金、铂、铝等金属也能让这种射线透过,只要它们不太厚。6个星期后,伦琴确认这的确是一种具有特别强的穿透力的新的射线。他又反复地实验,最后,发现这种异样的射线能够透过人的衣服、皮肉、骨骼。他给这种射线取名叫“X射线”,也就是未知的射线。这种射线的性质和光波相似。后来,人们为了纪念伦琴的伟大贡献,又称“X射线”为“伦琴射线”。

X射线的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X射线1895年、放射线1896年、电子1897年)之一,这一发现标志着现代物理学的产生。

5.究竟什么是克隆

克隆是英文clone的音译,简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆,人类中存在的同卵双胞胎实际上就是一种克隆。而克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式。我们种花时采用的压条或嫁接等方式就属于无性繁殖。对于高等动物而言没有人工操作是不能进行无性繁殖的。在科学界科学家们把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆,而这门生物技术叫克隆技术。

目前,生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。我们所知道的克隆羊“多莉”就是采用细胞核移植方法克隆出来的。这种克隆方法的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后,再被植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞者基因相同的动物。如果在这一过程中对供体细胞进行基因改造,那么无性繁殖的动物后代基因也会发生相同的变化。

哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡尔·伊尔门泽和彼得·霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。到1995年为止,在主要的哺乳动物中,胚胎细胞核移植都获得成功。

这种以单细胞培养出来的克隆动物,具有与单细胞供体完全相同的特征,是单细胞供体的“复制品”。有人甚至认为,克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。

但是,在人们为这一技术的发展欣喜的同时,也产生了种种担忧。因为,在理论上,利用同样方法,人可以复制“克隆人”,这意味着以往科幻小说中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可以实现的。当克隆羊“多莉”出现在人们的面前,同时引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。

6.世界将热到什么程度

近几年,各大媒体上不断提到的一个话题就是“温室效应”。温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应,就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应。然而随着人口的急剧增加,工业的迅速发展,排入大气中的二氧化碳相应增多;又由于森林被大量砍伐,大气中应被森林吸收的二氧化碳没有被吸收,由于二氧化碳逐渐增加,温室效应也不断增强。

据分析,在过去二百年中,二氧化碳浓度增加25%,地球平均气温上升0.5℃。估计到下个世纪中叶,地球表面平均温度将上升1.5~4.5℃,而在中高纬度地区温度上升更多。而仅仅在过去的一个世纪内,地球温度就上升了0.6摄氏度,这直接导致了地球上由风暴、洪水、干旱等引起的各种天灾成倍增加。科学家预测,在21世纪,这些灾难的数量将以6倍的比率增加。

如果二氧化碳含量比现在增加一倍,全球气温将升高3℃~5℃,两极地区可能升高10℃,气候将明显变暖。气温升高,随之而来的将是某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,极地冰层部分融解,海平面上升。而最令人担忧的事情已经开始发生了,北冰洋冰块正在大量融化。这些都将加速地球气候变暖,使未来的人类在温室效应的热浪中“渐渐死亡”。

在一天天变暖的情况下,人们开始担忧的问世界将要热到什么程度?

7.太空第一人

被世界所公认的太空第一人是前苏联宇航员尤里·加加林。1961年4月12日,世界上第一艘载人宇宙飞船“东方”号在苏联发射升空。苏联莫斯科电台同时广播了一则消息:“尤里·加加林少校驾驶的飞船在离地球169和314千米之间的高度上绕地球运行。飞船的轨道与赤道的夹角是64.95度。飞船飞经世界上大多数有人居住的地区上空。”这是人类第一次绕地球飞行,具有划时代的意义,同时也需要极大的勇气。

而在加加林之前苏联也曾有过一次载人航天的试验。拉德米尔·伊鲁申是在加加林之前苏联秘密做的一次载人航天试验,但是在进入太空后伊鲁申暂时的失去了知觉,使得地面与宇宙飞船失去了联系。在加上当时的返回技术的还不成熟,在返回时太空仓坠落地面前航天员并未被成功的抛出,最后致使宇航员和太空舱一起直落入北极地区。幸运的是伊鲁申奇迹般地生还,只是精神和生理方面受到的一定的创伤。尽管将人送入了太空,但此次实验仍属于失败之作!但拉德米尔·伊鲁申还是为人类进入太空做出了巨大的贡献,虽然这次试验失败了,拉德米尔·伊鲁申的功绩是不应被泯灭的。

8.人从太空归来后身体为什么会变高

1974年,在太空实验站生活工作了84天的美国宇航员杰尔德·卡尔·爱德华·吉尔森和威廉·波格返回地球后,工作人员在对他们进行身体检查时发现他们的身高增加了5厘米。你不禁要问这是怎么回事呢?

其实,在地球上生活的人们,身高也是每天都在变化的。一般来说,人的身高在早上会高一些,晚上会相对来说矮一些。这是因为人在白天一般是直立的,椎间盘会受到地球引力的作用而收缩。到了晚上,人们躺下来休息,椎间盘会伸展开来,身体自然会恢复。但是在太空中,由于没有重力作用,人的椎间盘不会收缩,只会从周围的血液中吸收体也,使得椎骨不断扩张。这样,在太空中生活的人身高就会变得比在地球上高了。

不过,在他们回到地球后的几天以后,他们的身高又会恢复原状了。

9.为什么人工能降雨

人工影响天气就是人通过一定的科技手段对天气实行影响,使之朝着人们希望的方向发展,达到趋利避害的目的。把天上的水实实在在地降到地面上来,不让它白白跑过去,这就是人工降雨,但更为科学的称谓是人工增雨。其原理主要是破坏云中水汽的稳定胶性,增加云中的凝结核数量,有利水汽粒子的碰并增大,改变云中的温度,有利扰动并产生对流,当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时,便产生了降雨。

人工增雨一般有空中、地面作业两种方法。

空中作业是用飞机云中播撒催化剂。飞机的机动性强,活动范围大,适合于稳定性天气条件的层状云或混合云增雨作业。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸,把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后,碘化银剂开始点燃,随着火箭的飞行,沿途拉烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气,才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。

当然人工降雨也是要有充分的条件的。天空云量等自然条件具备后,如果人工向云中播撒人工冰核,使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并过程,就能使降雨产生或使雨量加大。

在人工影响天气、改变天气的过程中,人们所运用的是触发机制,借助的是自然能量,遵循的是自然规律,是在天气发展变化的过程中,巧用机关,是“推一推,拉一拉”,而不是与大自然做能量上的抗衡。

10.受控核聚变能成功吗

核聚变是指由质量小的原子,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化往往伴随着能量的释放。人们一直在研究如何能够利用这种能源为人类服务,从而代替现在的不可再生的能源,减小由于人类发展给地球带来的能源和环境问题。

在1938年,物理学家哈恩分裂出铀原子核,但不幸的是这一技术最初的运用是原子弹,后来才开始和平利用。在物理学家们不断研究的同时,天体物理学家们也有了重大收获,他们发现太阳是通过氢核聚变产生能量的,然而这一发现最初运用的是武器方面,就是我们知道的氢弹,而它的和平利用还有待于未来。因为氢核聚变的理论问题虽然解决了,但实际问题还没解决。氢核聚变的前提是要在1亿度高温的情况下才能发生,如何建造能承受如此高温的熔炉,对于解决这个问题是很有价值的。科学家们指出用7克氢核燃料就能够产生6吨煤的能量,而且氢核燃料是从水中提取的,用之不尽,对人类和环境的危害也只是现在能源的1%。

对于这一研究课题人们还是充满信心的,相信在并不遥远的未来人们一定会用这种技术使人类文明登上一个更高的层次。

11.上帝是个偏爱对称的几何学家

德国女数学家艾米·诺特在1918年首先发现物理定律对称性与物理量守恒定律的对应关系,如果根据诺特定理来说,上帝一定是个偏爱对称的几何学家。