书城童书科技难题我来解
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第21章 揭秘神奇的科学发现(4)

氧化作用是促使生命衰老的另一个重要原因——这与铁生锈,银失去光泽及物质燃烧的过程是一样的。一方面,氧化作用是我们身体所需能量的来源。我们深呼吸的时候,氧气就会充满我们的肺并且渗透到细胞里,接着细胞通过其中的三磷腺苷把能量逐步地释放出来,以便我们能收缩肌肉从而活动身体。另一方面,氧化作用也有其副作用。氧化作用如果得不到遏止,就会在我们身体内部造成破坏。它会在我们体内释放出“游离基”,就像破坏一台精密调试过的仪器一样扰乱我们体内细胞的功能。由于这些不稳定的游离基是带电的,因此可能破坏蛋白质和核酸,打乱已经平衡的细胞机能。

如果衰老是由氧化作用所释放出来的游离基所引起的,则可以通过抗氧化剂的中和作用来延缓衰老。抗氧化剂通常在我们的体内和食物中都可以找到,谷类食品和烘烤食品经常会加入抗氧化剂,以免食物腐烂。通过科学实验,科学家们发现对某些动物(如老鼠,果蝇,野鼠,线虫,轮虫和腺胞菌)使用抗氧化剂可以延长它们的生命周期。科学研究还表明,抗氧化剂可以延迟癌症,心血管疾病和神经系统及免疫系统疾病的出现。

DNA损伤包括单链和双链的断裂,也是影响寿命的一个重要原因。基因的形成和进化是稳定而自成系统的。它们有着适应进化的自组织系统,其中任何一种功能性基因受到损伤,都会使寿命缩短。如果能够改造或“关闭”某些基因,即可控制人类的衰老过程。科学家们相信,如果影响衰老的诸种因素最终能得到控制,人类的预期寿命可能会高达1200岁。但是,如果人真能活1200岁,那么人类现有的道德和伦理,将面临极大的挑战。由此,1200岁的人能否正常的生存,成了最大的悬念。

人活千岁会是什么样子?在人类延年技术之下,他们仍将像70多岁的人一样,精神奕奕,也许他们身上的零件已经过了上百次的换配手术。基因技术突破以后,医院将不再称作医院,而叫人体维修站,像今天的电器维修,汽车维修一样普遍。在与基因库联网的人体维修站里,随时可查到你的基因资料和可供换配的零件。人活千岁,这个世界该涌现多少组装人?绝大部分人都已经成了组装人。这么多组装人中难保不出现一部分“基因超人”,因为要使人虎背熊腰,只需转移虎和熊的相位基因就行了;要使人能飞跑,移植进猎豹的相位基因就行了;要创造高智商的人,只要将高智商者相应的功能基因移植过来就行了。这样一来,高智商,体魄强健,会飞奔,有诸般变化和隐身术的超人并非不能出现。

人活千岁,还会给人类的婚姻伦理带来前所未有的冲击。1200多年的婚姻,真的会让人没有丝毫厌倦的感觉?虽然我们都希望海枯石烂心不变的神话变为现实,但1000多年面对同一张面孔似乎谁也不敢说自己永不变心,所以人类有关婚姻的法律肯定会做出相应的调整。

人活千岁,最严重的是给地球带来了居住的压力。十几世同堂将会成为普遍现象,足以使我们的地球被压垮。那时候根本不要考虑住房问题,恐怕连生存空间都得排队申请。

机器人是否会有感情

在美国,有一家游乐园,因开设有模仿远古,中世纪和太空生活游览项目和容颜艳丽,相貌出众,举止温柔的导游小姐而享誉全球。一天,游乐园发生了导游小姐枪杀大批游客的恶性事件。该城的一名女记者和一名男记者前往采访,无意中发现导游小姐竟然都是机器人。

在一个秘密实验室,他们还发现了与他俩一模一样的两个机器人以及与不久即将访美的非洲某国首脑一模一样的一个机器人。实验室试制人员的一段对话更令他们毛骨悚然。

原来,这些机器人与他们的原型言行举止,思维方式一模一样。如果放入原型的生活环境,别人根本无法识破。

唯一不同,也是最要害的是,这三个假人脑中都输入了按设计者意愿处理的电脑指令:比如,该首脑将违背真人意愿签署有利美国单方利益的协议,而假记者则对此事作赞扬的报道。这是一个可怕的阴谋。两名记者通力合作,同假人展开殊死拼搏。激战中,一男一女两名记者丧生。当幸存的一男一女两名记者相遇时,谁也不知道对方是真是假而犹豫不决,不敢轻易出击。最后,还是见多识广的男记者提醒对方:机器人是不懂感情,没有感觉的。他们通过拥抱和接吻确认了对方的真实。这是70年代末举世轰动的美国科幻电影《未来世界》的故事情节。故事是虚构的,但反映了人们对研制类人机器人的向往。机器人诞生于50年代,在70年代得到迅速发展。如今全世界已有机器人66万台,预计到2000年可达100万台。机器人尽管数量可观,为人类创造了无数价值,但是投入使用的机器人大多表情呆板,行动迟滞,并且在质感上仍然是名副其实的机器,离《未来世界》中塑造的那种几乎可以乱真的机器人相去甚远。要想制造出这样的机器人,需要集电脑技术,光电技术,传感技术,遥控技术,生物医学以及新型材料科学于一身。80年代末以来,研究正朝这个方向挺进,并且获得了卓有成效的进展。

不久前,日本东京科技大学机器人动力学实验室的小原福三与广志蒲屋两位教授经过4年潜心研究,成功地制造出能表达人类厌恶,愤怒,忧愁,害怕,惊讶和愉快6种表情的机器人。人类的感情表达有50%采用非语言系统”小原福三和广志蒲屋制作了一个美貌女子的面庞。这张漂亮的女性面孔由一个靠压缩空气驱动的柔性微机系统控制”它的左眼安装了一台摄像机,能准确分析出操作者眉毛,眼睑,嘴唇位置及其形状的变化,并将收集到的上述数据迅速传到人造神经系统和识别运算系统网络,并加以处理。该机器人的数据库里存储了人类6种感情的243个数据,有效识别率达83%。

脸部有表情的机器人的制作成功,比起与人相比更接近机器的“机器人”,是向真正的人靠拢了一大步,从而更接近真正的“人”而不是机器。但是,小原福三和广志蒲屋制作的这个笑容可掬,甜蜜可人的“美女”毕竟只能“模仿”人的脸部表情。人的感情是对自身经历的一种体验和感受,它首先是内在的心理活动的结果,其次,是对所处的情境的一种反应。机器人能具备这两个条件吗?有朝一日,当人类用非生命的质料制作出了有血肉感情的“机器人”,那么,所有关于人的学说岂不是要重新改写?在即将来临的21世纪,制作有感情的机器人仅仅是理想还将变为事实?我们拭目以待。

最早的和最大的风车之谜

根据史料推测,最早的风车应该是公元7世纪伊朗(波斯)人制造的,其用途是用来磨小麦。

最大的风车是一架于1718年制造于马斯兰德的,名为“戴克低地”的荷兰风车。这个巨大的风车的翼板对径为29.18米”萨顿风车是世界上现存风车中最高的,它建于1853年,有9层楼那么高,翼板对径为22.25米,有216块风叶,现在仍耸立在英国的诺福克郡。1941年这架风车曾遭雷击,因而现在的样子要比以前小一些。

1982年,联邦德国在弗里锡安海岸安装了一架叶轮机,这是迄今为止世界上动力最大的风力发电机“这台发电机高150米,总功率有3000千瓦。

最古老的钟之谜

中国的一行和梁令瓒于公元725年发明了世界上最早的机械钟。这种钟能控制钟摆的摆动速度。

英国威尔特郡索尔兹伯里大教堂的钟没有钟面,是目前仍在报时的最古老的钟。这座造于1386年或者更早些时候的钟,在1956年被修复以前已经报时498年,“嘀嗒”了5亿次。在英国萨默塞特郡韦尔斯大教堂的,造于1335年的钟是重力驱动的,但目前这座钟上只有钟壳是原先的,其余的部分都进行过修复了。

七角形天文钟发明于1343~1364年之间,发明人是乔凡尼·德·唐迪。这座钟在1962年才完成其基本模型的制作。

最精密的天平之谜

世界上最精密的天平能测量的物体轻达0.5微克,其精确度达0.01微克,其重量相当于书本中一个句号能用墨水重量的1/60。这种天平为4108型超微天平,由德国生产。

点汞成金之谜

令人难以置信的是,日本一名科学家竟然真的找到了一种奇特的“炼金药”——μ射线。他用μ射线对准厚12厘米,半径50厘米,重1340千克的水银整整照射了70天,经过6天的自然冷却后,竟然真的得到了744克黄金。

原来,当μ射线射到某种元素的原子核时,这个原子核很可能会丢失一个质子,变为元素序号少一个的新元素“恰好,金的元素序号是79,汞的元素序号是80,所以在μ射线的照射下,汞才会转变为金”这一制取过程是放射化学研究的内容,不过,汞确实能变成黄金了“人类“点。汞成金的梦想终于实现了,这是不是就意味着黄金将不再值钱了呢?回答当然是否定的。因为用这种方法制取黄金,成本非常昂贵。所以科学家正在设计一种新的炼金炉,希望能生产出廉价的黄金,从而使这个过程更具实用价值。

黄金分割定律的发现之谜

黄金分割律很早就被人们发现”攸多克萨斯是公元前4世纪的古希腊数学家,他曾对“如何在线段AB上选一点C,使得AB:AC=AC:CB”这样一个问题进行过认真地研究,并发现了世界上赫赫有名的黄金分割律“C点应设在何处呢?让我们先设定线段AB的长度是1,C点到A点的长度是X,则C点到B点的长度是(1–X)”于是1:X=X:(1–X)解得x=(–1±5)/2

舍去负值,得

x=(5–1)/2=0.618。

“0.618”是唯一满足黄金分割的点,叫做“黄金分割点”。后来,人们进一步发现了黄金分割点最深层的秘密。

100多年前,一位心理学家做了个实验,特别有趣“他别出心裁地设计了许多不同的矩形,并邀请许多朋友来参观,请他们从中选择一个自认为最美的矩形”最后,592位来宾选出了4个矩形。这4个矩形个个都协调,匀称,舒适,看上去确实能给人一种美的享受。大家不禁要问,这些矩形的美来自何处呢?

心理学家亲自对它们的边长进行了测量,结果发现它们的长和宽分别是:5,8;8,13;13,21;21,34。其比值,又都接近0.618,真是出乎人的意料:5:8=0.6258:13=0.61513:21=0.61921:34=0.618这难道纯粹是一次巧合吗?

只要留心观察,就不难时时发现“0.618”的踪迹“一扇看上去很匀称的窗户,一册装帧精美的图书,它们边长的比值都接近0.618”有经验的报幕员,决不会走到舞台的正中央亮相,而是站在近乎舞台长度的0.618倍处,给观众一个美的享受。哪里有“0.618”,哪里就有美的影子。连女神维纳斯的雕像上也都烙有“0.618”的印记“不信的话,测量一下这尊女神身长与躯干的长度就知道了”对一般人而言,其身长与躯干之比大约只有0.58。从这里我们不难发现芭蕾舞演员在翩翩起舞时,不时地踮起脚尖的原因。

这些当然不是偶然的巧合。数学家会告诉你美的原因:所有这些都在遵循着数学上的黄金分割律。

人们重视黄金分割,故为其冠名以“黄金”二字。艺术家们发现,若遵循黄金分割律来设计人体形象,人体的身段就会达到最优美的效果;音乐家们发现,若将手指放在琴弦的黄金分割点处,乐声就更加洪亮,音色就更加和谐;建筑师们发现,若遵循黄金分割律去设计殿堂,殿堂就显得更加雄伟庄严,去设计别墅,别墅将更加舒适;科学家们发现,若在生产实践和科学实验中运用黄金分割律,能够取得显著的经济效益……黄金分割律的应用极其广泛,就像它的名字一样,它的确称得上是几何学的一大宝藏。

“蒙汗药”之谜

小时候读《水浒》,特别喜爱“母夜叉孟州道卖药酒”这一段,对孙二娘的特种武器——蒙汗药印象很深。以后又读过《醒世姻缘传》,《小五义》等明清小说,更对这一神奇药物耿耿于怀。请教过一些老者,或认为传说;或斥之小说家妄言,不可轻信。其实,蒙汗药的存在未必不可信。古人对蒙汗药早就有过存疑和研究,付出了艰辛的劳动,力图解开蒙汗药的奥秘。综合各家之言,蒙汗药的药物构成大致有以下几种说法。

一,“押不庐”说。周草窗《癸辛杂志》说:“回回国有药名押不庐者,土人采之,每以少许磨酒饮人,则通身麻痹而死,至三日少以别药投之即活”。押不庐,李时珍《本草纲目》曾予著录,并指出这是一种草,麻痹效果虽“加以刀斧亦不知”“押不庐仅生于西土,其他地区很难觅得”蒙汗药的主药是否就是押不庐很难说。

二,“草乌末”说。草乌末就是草乌研磨的末。草乌是中医常用的药物。《齐东野语》记载:“草乌末同一草食之即死,三日后活。”经化学分析,草乌含有头碱,新乌头碱及次乌头碱等,而乌头碱对人体的各种神经末梢及神经中枢具有先兴奋后麻痹的作用。明定王朱的《普济方》中载有用于麻醉的“草乌散”就是以草乌末为主料。以草乌末作蒙汗药的主料也不是不可能的。