小说下载尽在http://www.bookben.cn - 手机访问 m.bookben.cn---书本网【gzbysh】整理 
附：【本作品来自互联网,本人不做任何负责】内容版权归作者所有!   




《中学生科普故事大全集》
作者：赵凡禹【完结】



第1章 前 言


　　你看过电影《阿凡达》么？你是否也希望能够和影片中的男主角一样，通过先进的科学设备，让自己的思想可以控制另一个身体，在外星人的世界里飞檐走壁、“仰手接飞猱，俯身散马蹄”？
　　你看过动画片《驯龙高手》么？你是否也想有口吐火焰的巨龙作为坐骑，让它带着你看一看云端的世界多么美妙？
　　看一看好莱坞的大片，你就会发现几乎所有热门题材都与未来世界有关。人类的生存、地球的前景、能源的开发利用等，都依赖科技去预测和改善。如果你想置身科技之外，你就将成为这个世界的“旁观者”，唯有那些掌握了最核心科技的人，才是未来世界的主导者。
　　20年前，互联网还只是浮云，但是今天，它已经成为我们生活中不可或缺的一部分；再过20年，将会有越来越多类似的科技，包括生命医学研究成果，改变我们的生活。
　　也许，其中就有你创造的成果！
　　当然，要成为科技的创造者，首先要拥有最基础的科学知识。有的人可能想：将来我并不想做一个很牛的科学狂人，我只想去使用他们创造的iphone、wifi、各种电子卡和电子身份。可是，就是这样一个简单的愿望，也需要很多科普知识作为基础！你认为除了科学家，大多数人都与科普知识无关么？请好好读一读我们的科普故事，你会发现科普知识竟是无处不在！
　　作为一名中学生，我们对这个世界知道得太少了，但就算是大科学家牛顿和爱因斯坦，在老年的时候也依然会惊叹造地球的神秘和伟大。也许我们整个人类的历史叠加起来，也不及这个世界真相的万分之一，但只要你还抱有一颗好奇心，这个世界中就永远有惊喜等着你！
　　不论你将来想成为医生，还是律师，或者是面包师、理发师，或者你干脆将来不在地球上工作，而去月球上上班，有一些知识都是我们一定要知道的——科普知识不分年龄、性别和职业，对所有的人来说都是一道美味又营养的知识大餐。
　　本书精心挑选了众多科普小故事，内容涵盖物理、化学、太空、地球、气象、动物、植物、科技、历史、数学以及人体奥秘等多个方面，既涉及青少年朋友应该了解的科技动态，又包含了一些在我们的日常生活中经常会遇到的问题。每个故事之后，我们还附有“知识点睛”等版块，旨在帮助读者在短时间的阅读中获取大量的信息，更好地掌握知识。
 



第2章 力学世界(1)


　　力学又称经典力学，是研究通常尺寸的物体在受力情况下的形变，以及速度远低于光速的运动过程的物理学分支。
　　力学知识最早起源于对自然现象的观察和生产劳动中的经验。牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学。
　　力学不仅是一门基础科学，同时也是一门技术科学，它是许多工程技术的理论基础，又在广泛的应用过程中不断得到发展。力学是物理学、天文学以及许多工程学的基础。机械、建筑结构、航天器和船舰等的设计都必须以经典力学为基本依据。
　　力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分。静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动；动力学讨论物体运动和所受力的关系。
　　1.死海不死
　　你们知道死海吗？那是西亚一个非常有名的地方。
　　古时候国家与国家之间经常发生战争。战争失败后被抓住的俘虏，身体强壮的就留下做奴隶，身体差的就全部处死。
　　有一次战争之后，他们抓了许多的俘虏，这时一位将军就把决定处死的俘虏全部扔到死海里淹死。那些俘虏被扔进死海后，让人吃惊的事情发生了，那些人总是浮在海面上，就是不沉入海里。这位将军很生气地说，把他们都绑上大石头，然后再往海里扔。将军心想，这回他们肯定要死了，但是结果令所有的人都没有想到，那些俘虏仍然浮在海面上，没有被淹死。
　　那位将军认为是上帝不让俘虏死，心想如果坚持处死俘虏的话，上帝会惩罚自己，所以就决定放了他们。
　　事情经过很多年以后，人们才知道，那根本就不是上帝的“旨意”，因为死海里的盐分含量相当大，所以死海的密度很大，浮力也就大得惊人。人被扔进去后，总是浮在海面上，不会沉入海里，即使绑上石头也不会沉下去，所以也就不会被淹死了。
　　
　　木头为什么能够浮在水面，而铁块不行呢？那是因为木头的密度比水小，铁块的密度比水的密度大的缘故。
　　
　　死海其实是一个湖。死海位于亚洲的西部，湖面比海平面低422米，是世界上最低的湖泊。死海的含盐量高达23%～25%，由于湖水的含盐量高，湖水的密度已经超过了人身体的密度，所以跳进湖里的人会浮在水面上，不会游泳的人在死海里也不会被淹死。既然人都淹不死，为什么还叫它死海呢？这是因为湖水太咸，不但湖里没有鱼虾，连湖边也不长草，鸟更不会飞到这里来，整个湖区死气沉沉，没有一点生气，所以得了个死海的名字。
　　2.杂技团的秘密
　　一个小城镇里来了一个杂技团，每天都表演一些惊人的动作。小明与小寒听说之后，就立即去看。刚进去，就见一个人用硬气功表演“刀砍不伤”的节目。表演开始，气功师举起刀来，就地取材，在案板上剁断五根木筷，让被砍断的木筷飞溅一地；然后，气功师又猛然跃起，操刀砍下两根指头粗细的树枝，削萝卜、剁木头，让观众的心紧缩，相信这把刀是锋利无比的真刀。接下来，气功师玩“真”的了。把上身的衣服脱光，露出一身强壮的肌肉，这是常年锻炼的结果。表演者摆出一副强悍的姿态，使右手持刀，运气于左胸，胸大肌高高凸起绷紧。气功师挥起大刀，死命地朝左胸砍去，人们只听见“嗵嗵嗵”直响，可是气功师的胸上除了有点红印儿外，连一点伤痕也不见。等气功师表演完了，小明和小寒上前察看，更是惊讶不已。
　　令他们疑惑的是，大刀锋利到能砍断一捆竹筷、劈下一根树枝，为什么不会伤了皮肉？
　　带着这样的疑问，他们找到自己的物理老师问了个究竟。听完老师的解说之后，他们才明白，原来大刀的刀尖处是锋利的，而其他部分则是钝的。挥刀砍下，接触气功师身体的那部分是钝的，面积增大，压强减小，再加上挥刀时有技巧，看似重砍，实为轻打。
　　
　　缝衣服的时候不小心，针扎破了手指，你所受到的压强与某些高压锅炉里蒸气的压强相比一点也不小；手轻轻拉动刮胡子的刀片，施加在胡子上的压强会达到每平方厘米几千牛顿。
　　压力和压强看上去类似，实际上相去甚远。压强是单位面积上的压力，针尖的面积是钉子尖面积的几百分之一，所以能用针缝衣服，不能用钉子来缝衣服。
　　
　　压强是指单位面积上受到的压力，计算公式：p=f\/s。
　　其中p为压强，单位为帕斯卡（pa）；f指物体受到的压力，单位为牛顿（n）；s指施力与受力物体之间的接触面积，单位为平方米（m2）。
　　3.救命的阻力
　　如果说一个飞行员从几千米高的飞机上无伞跳下竟没有摔死，你会相信吗？然而，这的确是一个真实的故事。
　　第二次世界大战中，一架袭击德国汉堡的英国轰炸机被击中起火。坐在飞机后座的机枪手一时拿不到放在机舱前面的降落伞，但又不想活活被烧死，于是他果断地无伞跳出了机舱。他刚刚离开，飞机就爆炸了。这时飞机的高度是5500米。一分半钟以后，他飞快地落到地面。
　　当他从昏迷中醒来的时候，发现自己并没有摔死，只是皮肤被划破，有多处地方被挫伤。闻讯赶来的德国人也感到惊叹不已，他们对所有的数据进行了精确的测量，这都是一个奇迹。从飞机上无伞下落没有摔死的事例不只这一例，一家报刊也曾登载过幼童从四楼窗口跌下来没有摔死的新闻。
　　后来，人们经过分析才发现，机枪手下落时幸运地掉在了松树丛林里，而离他不远就是开阔的平原。他先在松树丛上砸了一下，然后掉在积雪很深的雪地上，把松软的积雪砸了一个一米多深的坑。这样一来，机枪手和地面碰撞的时间被延缓了上千倍，冲力也大为减少，只有千分之几。当然也还有一个原因，他受到空气阻力的保护，如果没有空气阻力，从5500米高的地方落下，落地时的速度要达到每小时180公里左右，而空气的阻力使他的落地速度大大减少，这也是产生奇迹的原因。
　　这样一分析，大家就会发现，许多没摔死的奇迹都有它的道理。
　　
　　一只瓷碗从桌面上掉在水泥地面上，肯定摔得粉碎；但是落在木板地上，也许可以幸免；如果落在沙土地上，就肯定摔不坏。
　　因为从一定高度落下的瓷碗下落到地面时动量是一定的，让它停下来所需要的冲量也是一定的。记住，冲量是力和时间的乘积。瓷碗跟不同的地面相碰的时候，冲击时间大不相同：和硬的水泥地面碰撞时间只有千分之几秒，而和沙土相碰时，时间可以延长到十分之几秒，这就是说冲击时间延长了上百倍，冲击力也就减少到只有百分之一或百分之几，这就是碗在沙土地上没有被摔坏的原因。
　　
　　空气阻力fw是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，它的计算公式是：fw=1\/16·a·cw·v2（kg）。
　　其中，v为行车速度，单位：m／s；a为汽车横截面面积，单位：m2：cw为风阻系数。
　　空气阻力跟速度平方成正比关系，也就是说，速度增加1倍，汽车受到的阻力会增加3倍，因此高速行车对空气阻力的影响非常明显。车速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话讲，空气阻力小不仅能节约燃油，在发动机功率相同的条件下，还能达到更高的车速。空气阻力的大小除了取决于车的速度外，还跟汽车的横截面积a和风阻系数cw有关。
　　4.多普勒效应
　　我们坐火车的时候，当一列鸣着笛的火车和你乘坐的火车相遇急驰而过时，你听到的笛声是有变化的。你特别注意过吗？其实，这种变化的界限是非常明显的。当车朝你驶来时，笛声的音调很高，汽笛离你而去时，音调立即降低。车的速度越快，音调的变化越明显。这种变化的发现应该感谢奥地利科学家多普勒。
　　在1842年，多普勒曾邀请音乐家在车站听火车的笛声变化。由于音乐家的耳朵训练有素，他们甚至能确定1赫兹声音频率的变化，这在当时无精确测量仪器的情况下，对科学家是非常有意义的。后来人们为了纪念他，把这种现象叫做多普勒效应。
　　然而，人们会带着疑问问道：为什么会产生多普勒效应呢？
　　音调变高，就是声音的频率加快。按说，声音的频率是由声源决定的，声源振动越快，频率越高。其实，我们听到的音调的高低主要决定于每秒进入我们耳朵的声波数。
　　多普勒用一个行进的队伍来代表一列声波，两个人间的距离是一个波长。当你站着不动，队伍从你的身边经过，每过去一个人，相当于一个声波进入你的耳朵里。如果你迎着队伍行走，在相同的时间里通过的人数增加；反过来你和队伍同向行进，这时通过你身边的人数变少。所以在火车迎着你开来时，相当于声波被压缩了，频率变高，背离时声波拉长了，频率变低。
　　当你看到这里之后，应该明白多普勒效应了，在现代社会中，多普勒效应运用十分广泛，它用来测量运动物体的速度：警察用雷达波的多普勒效应测量高速行驶的汽车是否超速行驶，成为超速行车的克星。水文学家用它测量河流的流速，在医院里则可以测量血液在血管里的流速，从而对疾病进行诊断。天文学家利用遥远星体射来的光波频率的微小变化，可以推知星体是向着地球运动还是背着地球运动，并且能知道星体运动的速度，从而验证宇宙大爆炸假说。
　　
　　蝙蝠能在黑暗的夜空中捕食飞虫，是依靠超声波的回声定位原理。蝙蝠在空中飞，飞虫也在飞，从蝙蝠发声到接到回声只是一眨眼的工夫，在这么短的时间内，蝙蝠不仅知道了飞虫所在的方位，还能知道它的飞行速度和方向，所以才能准确无误地抓住飞虫。
　　
　　多普勒家族在奥地利的萨尔茨堡从事石匠生意，多普勒出生后，按照家庭的传统会让他接管石匠的生意。然而他的健康状况一直不好，相当虚弱，因此他没有从事传统的家族生意。多普勒在中学学习阶段，数学方面显示出超常的水平，1825年他以各科优异的成绩毕业。在这之后他回到萨尔茨堡，后去维也纳大学学习高等数学、力学和天文学。
　　当多普勒在1829年在维也纳大学学习结束的时候，他被任命为高等数学和力学教授助理，他在四年期间发表了四篇数学论文。之后又当过工厂的会计员，然后到了布拉格一所技术中学任教，同时任布拉格理工学院的兼职讲师。到了1841年，他才正式成为理工学院的数学教授。
　　多普勒是一位严谨的老师。他曾经被学生投诉考试过于严厉而被学校调查。繁重的教务和沉重的压力使多普勒的健康每况愈下，但他的科学成就使他闻名于世。1850年，他获委任为维也纳大学物理学院的第一任院长，可是他在三年后1853年3月17日在意大利的威尼斯去世，年仅49岁。
　　5.人造卫星为什么会绕地球飞
　　北京市某小学组织同学们参观天文馆，孩子们都兴致勃勃。解说员领着同学们来到人造卫星的面前，提出了一个问题：“同学们，你们知道我们无论向上抛什么物体，总会落回地面，这是因为地球引力的作用。地球上的任何物体都逃脱不了地球引力的束缚。那么，人造卫星是怎么飞出地球，逃脱地球引力的束缚的呢？”
　　一时间，同学们议论纷纷，都找不到最合适的答案。正在同学们眉头紧锁时，解说员说：“其实，这可以从月球得到启发。你们知道，月球和地球之间也有万有引力，为什么月球掉不下来呢？原因在于月球不断地绕地球旋转，在月球旋转的时候，它产生了离心力，这股离心力足以抗衡地球引力对它的束缚。所以它高高地悬挂在天上而不会掉下来。
　　“因此，科学家们要让发射的人造卫星绕地球旋转而不掉下来，就需要使它具有能抗衡引力的离心力。经过科学家计算，离心力的大小与圆周运动速度的平方成正比。据此可以算出，要使物体不落回地面的速度是7.9千米／秒，也就是说，人造卫星如果达到7.9千米／秒的速度，它就会永远绕地球运行。科学家正是通过赋予人造卫星很快的速度，使它不从天上掉下来。”
　　听完这些，同学们都受益匪浅。
　　
　　物体要脱离地球的束缚，飞向行星际空间，需要达到11.2千米\/秒的速度才能实现。
　　
　　人造卫星的运行轨道（除近地轨道外）通常有三种：地球同步轨道，太阳同步轨道，极地轨道。
　　①地球同步轨道　是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。其中有一种十分特殊的轨道，叫地球静止轨道。这种轨道的倾角为零，在地球赤道上空35786千米。地面上的人看来，在这条轨道上运行的卫星是静止不动的。一般通信卫星、广播卫星、气象卫星选用这种轨道比较有利。地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条。
　　②太阳同步轨道　是绕着地球自转轴，方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度（360度\/年）的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道。
　　③极地轨道　是倾角为90度的轨道，在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空，可以俯视整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星、军用卫星常采用此轨道。
　　6.留住自行车的摩擦力
　　有一天，周妈妈带着儿子小强来到海边玩，小强出门时一定要带上自己心爱的自行车。
　　到了海边，小强骑上自己的小自行车，但在沙滩上始终骑不动。这时，妈妈走过来，微笑着对小强说：“会骑自行车的小朋友都知道，自行车在沙滩上是寸步难行的，不管你用多大力气，轮子都是转不起来。下车看一看，你就会发现，自行车轮子的下边陷进了沙子里。车轮转不动，就是这些沙子在捣乱，是沙子用摩擦力拽住了轮子。”
　　回到家后，妈妈又给小强做了一个有趣的实验，妈妈用一个搪瓷缸、一把筷子和一大碗米来做实验：把筷子放在搪瓷缸里，用大米把筷子压实，向上提筷子，筷子没拿出来，倒把整个缸子提起来了。这也是摩擦力在作怪。
　　妈妈接着说：“自行车陷进了沙滩，就像筷子插在压实的大米里一样，在车轮和沙子之间会产生很大的摩擦力，正是这个摩擦力拽住了车轮子。”
　　看完实验之后，小强从此不再骑自行车去海滩上玩了。
　　
　　如果没有摩擦力，人们的生活又会发生什么样的变化呢？
　　首先，也是最基本的，我们无法行动。脚与地面没有了摩擦，人们简直寸步难行。自行车车轮与地面间光滑，怎么才能开动呢？汽车还没发动就打滑，要么就是车子开起来了就停不下来，没有阻碍它运动的力，就只能无限滑下去，最后与其他车相撞造成一起又一起的交通事故。飞机无论是活塞发动机或者涡轮喷气发动机都无法启动。
　　
　　计算摩擦力的大小时，应先判断该摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力。
　　最大的静摩擦力可以视为滑动摩擦力，计算公式为f=μn。其中μ指的是滑动摩擦系数，它只跟材料、接触面粗糙程度有关；n为正压力，单位为牛顿（n）。
 



第3章 力学世界(2)


　　7.名侦探的解密之道
　　《福尔摩斯探案集》是世界上一本非常具有影响力的小说，作者是柯南·道尔。
　　有一次，柯南·道尔在英国北部旅行的时候，一位男爵夫人找到他，希望帮助解开一个五年未解的谜。
　　“五年前，我的丈夫去世了。他生前爱好高尔夫球，曾嘱咐要给他造一个像高尔夫球那样的墓，我照着做了。墓地是一块很大的长方形的石面，石面上凿有一个浅浅的坑，坑里放着一个直径80厘米的大理石球。墓是朝南的，在球上朝南的一面雕刻了一个十字架。墓地四周有高高的铁栅栏，平时无人进入。”男爵夫人说。
　　“夫人，发生了什么事呢？”柯南·道尔问。
　　“自从我的丈夫去世之后，每年冬天我都去法国南部，那里的冬天比较暖和，这样我心情也会舒服些。我每年春天回来给自己丈夫扫墓时，都会发现大理石球的南面都向下转了一点，你看看，现在的十字架都有一部分被压到了下面。这个现象只发生在冬季，其他季节没有。到底是谁滚动了大理石球呢？难道说是我丈夫的灵魂要出来，想与我一起去法国南部温暖的地方过冬吗？”
　　于是，柯南·道尔跟随男爵夫人到墓地查看。那石面上的浅坑里存着一些水，周围长满苔藓。大理石球，他估计有几百斤重，如果有人撬动它，也不是件很容易的事，是什么目的让别人去撬动它？真是她丈夫灵魂的力量吗？作为侦探家，他更求助于科学的解释。
　　这时，柯南·道尔的目光又落在浅坑的积水上。忽然他找到了解谜的“钥匙”。他说：“夫人，那不是灵魂的力量，而是冰和水的原因。在这里，冬天的夜晚温度常在0℃以下，浅坑里的积水总要结冰，而冰的体积要比原来水的体积大1\/10还多。到了白天，由于阳光照射，球南面的冰会融化成水，而球北面受不到阳光照射，冰仍旧不变。这时，球两边受力不再平衡，南边没有冰的支持，它就比较容易向南滚动。到了夜晚，如果再积水再结冰，结冰时膨胀的力量更容易使球向南滚动。一冬积累起来，球就转动得比较明显了。”
　　男爵夫人的谜被解开了。
　　
　　在力学系统里，平衡是指惯性参照系内，物理受到几个力的作用，仍保持静止状态，或匀速直线运动状态，或绕轴匀速转动的状态，叫做物体处于平衡状态，简称物体的“平衡”。因稳定的不同，物体的平衡分为稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡三种情况。
　　
　　柯南·道尔（1859—1930），英国杰出的侦探小说家、剧作家。毕业于爱丁堡医科大学，行医十余年，收入仅能维持生活。后写侦探小说。《血字的研究》几经退稿才发表，以《四签名》闻名于世。1891年弃医从文，遂成侦探小说家。代表作有《波斯米亚丑闻》《红发会》《五个橘核》等。1894年决定停止写侦探小说，在《最后一案》中让福尔摩斯在激流中死去。不料广大读者对此愤慨，提出抗议。柯南·道尔只得在《空屋》中让福尔摩斯死里逃生，又写出《巴斯克维尔的猎犬》《归来记》《恐怖谷》等侦探小说。他塑造的福尔摩斯已成为世界上家喻户晓的人物。
　　8.泄露秘密的玻璃
　　曾一度辉煌的拿破仑在经历1815年滑铁卢战役失败后，被流放到大西洋南部的圣赫勒拿岛。看管的将军是英国人罗埃，对拿破仑的管理十分苛刻，只准一个仆人照料。
　　一天，快到中午时分，仆人还没回来做午饭，拿破仑气得直跺脚。正在这时，一个英国军官来说：
　　“阁下，你的仆人偷了长官的十枚金币，他被逮捕了。”
　　“混蛋！”曾经风光一世的拿破仑怒不可遏，破口大骂，“我的仆人绝不会干那种事！罗埃他连个仆人都不想给我留！”说罢就气冲冲地去找罗埃。他虽是囚犯，但仍留存着昔日统帅的威严。
　　“你给我讲讲仆人偷金币的过程！”拿破仑吼道。
　　罗埃说了事情的经过。原来，那天上午，仆人来找罗埃，要他给拿破仑请医生。当时罗埃正在清查收缴的金币，便叫秘书把仆人领到东边套间等候。罗埃告诉拿破仑：“我将金币放进抽屉里锁上，就去厕所。三分钟不到就回来了，发现钥匙忘在桌子上。收好钥匙，我叫你的仆人过来谈话。他走后，我又把抽屉里的金币清点一遍，发现少了十枚。不是你的仆人偷的，还会有谁呢？”
　　“在我的仆人身上搜到金币没有？”
　　“没有，想必是他藏起来了。”
　　拿破仑仔细看了看这个长官室，它的东西各有一个同样的套间，在通往套间的门上，门闩都在长官室这边，门上都装着相同的毛玻璃。东边的一间，他的仆人刚才呆过；西边的一间，罗埃的秘书正在办公。这两个套间又各自有门通向外边。拿破仑的手触摸到内门上的毛玻璃时，他发现东间的门上，是毛玻璃的粗糙面在长官室一边；而西间的门上，是毛玻璃的光滑面在长官室一边。于是，拿破仑果断地走进西间，以不容辩解的口气朝秘书厉声喝道：“你把偷的十枚金币交出来！”
　　那秘书先是一愣，然后狡辩起来。拿破仑说：“毛玻璃粗糙的一面，是凸凹不平的。当光线射上去以后，就会向四面八方反射回来。这就是漫反射。这样，很少有光线透过玻璃，所以隔着毛玻璃很难看清对面的东西。如果将水涂到粗糙面上，水就会将凸凹不平的地方填平，使漫反射大大减少，增多透过玻璃的光线，人就能隔着它看到对面的东西了。东间门上的毛玻璃粗糙面在长官室一边，我的仆人绝不可能将水涂到粗糙面上，而你在西间则可以办到，所以你可以清清楚楚地看到罗埃把金币放在哪里。就在罗埃上厕所的当儿，你从西间迅速出门，由屋外面进入长官室，拿起桌上的钥匙开了抽屉偷走金币，然后再由屋外回到西间。”这番话让罗埃的秘书哑口无言，只好交出金币。罗埃只得把拿破仑的仆人放走。
　　
　　车前部两侧的反光镜通常是凸镜，它的视野比平面镜更大一些。车内中央的后视镜常是平面镜，车灯的反光罩是凹镜，它能会聚光线。在汽车上有的地方也要防止光的反射，如挡风玻璃做成斜向，从光学角度来说可有效防止外部强光的反射影响驾驶员看清前面的路。
　　
　　随着工业技术的改进，玻璃生产技术也不断得到提高。应用最新全息技术开发而成的创新装饰玻璃产品镭射玻璃就是新型的装饰玻璃。它是应用镭射全息膜技术，把预制之镭射全息膜夹在两层玻璃中间，形成表面透明、但在各种不同角度上看可呈现不同的颜色、图案和视觉效果的特种玻璃。
　　镭射玻璃目前多用于酒吧、酒店、商场、电影院等商业性和娱乐性场所，在家庭装修中可以把它用于吧台、视听室等空间，如果追求很现代的效果也可以将其用于客厅、卧室等空间的墙面、柱面。
　　9.上下坡的车痕
　　倪宁非常喜爱骑自行车。有一天，他工作了一个通宵，到清晨才完成。他想骑自行车散散心之后再回家休息，就上街了。
　　突然他发现一个警察躺在路旁，腹部被刺伤，鲜血直流。他连忙停下车，用自己的围巾捂住他的伤口。警察忍着剧痛说：“十分钟之前……一个青年……突然用刀刺我……抢了我的自行车……向那边逃走了……”说完就闭上了双眼。
　　这时，天也亮了，恰巧有个上早班的人经过，倪宁招手向他求助，让他照料死者，自己骑车去追凶犯。走到前面，路分成左右两个岔道，而且都是上坡路。凶犯去哪条道了呢？他下车仔细察看哪条道有自行车压过的痕迹。
　　刚下过雨，路上有松软的黄沙，车痕清晰可见，两条路上都有。
　　“这两条都是上坡路，”倪宁镇静地想，“两边的车痕有什么不同之处吗？”
　　他发现右边路上的车痕，两个轮子所压的深浅差不多，而左边路上的车痕，两轮所压的深浅差别很明显。他忽然明白过来。这时，正好有警察赶到。倪宁告诉他们：“凶犯是从右边道上走的！”
　　刑警便从右边道上追去，追到了凶犯之后，便找到倪宁问了个究竟。倪宁分析说，平常骑车时，身体的重心离后轮近而离前轮远，所以人的重力分别压到两个轮子上时，分解给后轮的力大，而分解给前轮的力小。这样，后轮的压痕深，前轮的压痕浅。上坡时，身体要向前倾，重心前移，使前后轮所受的压力相差不多，两轮的压痕也就差不多一样深浅。左边道上的车痕是下坡的痕迹，绝不会是凶犯的车留下的。
　　
　　什么情况下汽车在路面行驶不会留下痕迹呢？那就是失重的状态。影片中大侠们“腾云驾雾，飞檐走壁”的绝技在太空飞行中可是易如反掌，你只要轻轻一点脚，人就会腾空而起，在空中自由地飞来飞去，本领之大，超过人们的想象。以上种种的现象就是人们通常所说的失重。
　　判断物体是否完全失重一个最重要的标志是，物体内部各部分、各质点之间没有相互作用力，即没有拉、压、剪切等任何应力。
　　
　　重力的大小跟物体的质量成正比，计算公式为：g=mg。
　　其中g为重力，单位为牛顿（n）；m为质量，单位千克（kg）；g为重力常数，等于9.8n\/kg。
　　在静止的情况下，物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力也等于物体受到的重力。
　　10.科学家断案
　　大科学家伽利略因主张“日心地动说”而被天主教法庭审判，他的著作也被查封，70多岁的他也被软禁在家中。
　　在他被软禁的日子里，有一天接到女儿的一封信，他看过之后拖着病弱的身体去了附近一个修道院——女儿就在这里当修女。
　　“出事的现场在哪里？”老人问。
　　“在钟楼第四层的阳台上。”女儿一边用手指着一边说。
　　伽利略预测了一下，阳台高度大约15米，阳台的下边是条大河，对岸大约在40米以外。
　　根据女儿在信中的描述，他们是昨天早晨发现索菲尔死在阳台上的，她的右眼被一根细细的针刺过，针丢在尸体旁。那天晚上风很大，而钟楼下面的大门是从里面闩好的，没发现有第二个人在里面。是自杀吗？不可能，索菲尔是个虔诚的教徒，她绝不会违背教规而轻生的。突然他萌生了一个假设，是凶手从河对岸将毒针射过来。
　　“她为什么一个人在晚上去钟楼呢？”父亲问女儿。
　　“听说她对您支持哥白尼的‘日心地动说’（地球是围绕太阳转动的星球）的著作很佩服。她经常偷偷阅读这本书，但又不能被院长所发现，那晚她一定是上钟楼去观察星星和月亮了。”
　　伽利略曾经发明了一种望远镜，用它来观察，能将30米远的物体拉近到1米远，相当于把物体放大将近1000倍。他用来观察星星、月亮和太阳，做出了许多重大的天文发现。
　　“有人对她恨之入骨吗？”他反问道。
　　“好像有个同父异母的弟弟，为遗产分配的事特别恨他姐姐。出事的前一天，她弟弟送来一个小包，我不知道是什么。整理遗物时不见了。”
　　伽利略好像猜到了什么，说：“也许能在阳台下面的河底找到一架望远镜。”
　　果然不出所料，真的找到了一架望远镜。这是一架经过改装的望远镜。
　　“望远镜与杀人有什么关系？”女儿仍然一头雾水。父亲讲了他的推测。
　　伽利略在排除了索菲尔自杀的可能，排除了凶手现场杀人的可能以后，猜想凶手一定用狡猾的方法，让索菲尔在观察星空时，无意中用自己的手向自己射出毒针。他对女儿说：“索菲尔的弟弟事先在望远镜的镜筒里装上毒针。为了看清星星，索菲尔会在右眼贴近镜筒时，转动镜筒。镜筒中有螺纹，螺纹是斜面的一个应用：沿斜面移动较长的路程，镜筒才沿着‘斜面的高’向前移动较短的路程，以保证精确地调节镜片之间的距离。就在转动镜筒时，将连着毒针的压缩弹簧拉断，弹簧发生形变时储存的能量把毒针射出。索菲尔疼痛难忍，望远镜失手落水，她急忙将毒针拔出，但不敢喊救命。等毒性发作，就死去了。”
　　伽利略丰富的科技知识帮助他破了案。
　　
　　在古代，弓箭为什么一拉就射出去了呢：那是因为人的力量让弓形成一个弧形，松开时，拉力变成了弹力，让箭射出去了。古代很多的战斗武器，如投石器等，都是利用这一原理设计的。
　　
　　伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。
　　11.画家脖子上的短剑
　　曾经两次获得奥林匹克马拉松冠军的阿贝贝，两次都打破了世界纪录，但后来的一次车祸改变了他的人生，让他终生都在轮椅上度过。他出席在英国举行的残奥会期间，曾受命去拜访一位世界著名的画家，这位画家也是坐在轮椅上的残疾人。
　　画家住在伦敦郊外的古城堡里，阿贝贝与使馆人员共同前往。画家的秘书出来迎接，并用电话与城堡最高层的四楼联系，那是画家的画室。
　　画家在电话里客气地说：“请阿贝贝先生用茶，请稍等会儿，我这就乘电梯下来。”
　　当电梯下到一楼，门自动打开时，他们都惊呆了：画家坐在轮椅上奄奄一息，脖子上刺着一把短剑，剑柄上拴着一根很粗的橡皮筋。他们立即把画家推出来并放置好。
　　“奇怪，画室里只有画家一个人啊！”秘书说，并告诉阿贝贝和使馆工作人员，除了电梯，楼里还有一个螺旋楼梯。
　　“我们分别上去看看。”阿贝贝建议。他坐着轮椅进入电梯，画家秘书领使馆人员由螺旋楼梯上去。他们在四楼会合，没发现有什么可疑的地方。
　　“我去看看电梯上下经过的竖道里有什么异常情况。”秘书悲伤地说，并托使馆人员用电话报警。
 


第4章 力学世界(3)


　　秘书打开楼梯的天花板，爬到四楼顶上去了。使馆人员在报警后也跟着上去，却找不到秘书。阿贝贝忽然想起刺在画家脖子上的那把剑，想到上面的橡皮筋，想到电梯顶棚上的通风口，便对使馆人员说：
　　“那个秘书就是杀人犯！”
　　这时，警察也迅速赶到，面对阿贝贝肯定的语气，“你为什么判断那个秘书就是杀人犯呢？”使馆人员和警察同时向阿贝贝提出这个问题。
　　阿贝贝分析说，秘书一直觊觎（jìyú，企图得到不应得的东西）画家的成果，他想利用这次来访之机，借刀杀人，转移警察视线，就预先在楼顶拴上一根又粗又长的橡皮筋，它的下端拴上一把锐利的短剑，通过电梯上面的通风口悬挂在电梯里。画家乘电梯时，因为是坐轮椅，他的位置只能在电梯间的正中，恰好在短剑的下方。当他进入电梯时，一般不会抬头向上看，难以发现头顶上的短剑。当电梯下降时，短剑挡在电梯里，橡皮筋被拉长，短剑受到向上的拉力，压在电梯顶部。当橡皮筋的伸长远远超过它的弹性限度时，就被拉断。这时，悬空的短剑就会下落刺中画家。秘书假装不知，抽身逃走，这反倒露出马脚，终于受到应有的法律制裁。
　　
　　一般情况下，凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生弹力，所以支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。
　　
　　胡克定律（弹性定律），是胡克最重要发现之一，也是力学最重要的基本定律之一。在现代，它仍然是物理学的重要基本理论。胡克定律指出：“在弹性限度内，弹簧的弹力f和弹簧的长度变化量x成正比，即f=-kx。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。”为了证实这一事实，胡克曾做了大量实验，包括各种材料所构成的各种形状的弹性体。
　　12.安全驾驶
　　天渐渐黑了，小李开着车飞驰在机场高速公路上，这次是开车去接一位教授。一路上，小李想象着这位客人是什么模样，怎样能找到他。谁知，一走神，汽车朝一堵墙开去，原来是走到了一个丁字路口。怎么办？他非常冷静地处理这种突发的情况，在行驶的方向上急刹车以争取停在墙的前面。
　　经验和直觉让他迅速急刹车。“吱”的一声车停在墙前，好险啊！幸亏周围没人没车，他下来检查一遍，除了因刹车使车轮磨损较大以外，其他的地方都没有损伤。他再次上车，将车倒回公路上，又上路了。他全神贯注地开到机场，顺利地接到了教授。
　　在回来的路上，又走到丁字路口，他倒吸一口凉气：“刚才好险啊！”教授问明情况后，解释说：“你很沉着果断。不过，急刹车磨损太大，你还有更好的办法可以采用！”
　　“什么办法？是不是急转弯？”小李问。
　　教授说：“不能急转弯。如果不减速而急转弯，势必会碰到墙上。因为，按转弯半径等于刹车所用的距离来考虑，使汽车转弯所需要的力，是向前急刹车所需要的力的两倍（将来利用高中物理的公式可以很容易推出这个结论）。这力哪里来？只有依靠车轮与公路的摩擦力。既然这个摩擦力只能使汽车刚好停在墙前，那么靠同样大的摩擦力就不可能在碰墙之前转过弯来，必然撞墙。所以不刹车而急转弯是最不安全的办法。为了减少急刹车造成的磨损，可以适当刹车同时转弯。刹车时，能把车轮与地面的滚动摩擦变为滑动摩擦，摩擦力增大了，转弯半径就可以减少。在这种情况下，怎样才能做到适当刹车也不是容易掌握好的。还有，向哪个方向转弯更安全些呢？向右转弯？向左转弯？当然是向左转弯，因为我们都是靠右行驶，向左转弯的半径比较大，相对来说更安全些。总之，如果掌握得恰到好处，那么适当刹车的同时向左转弯，结果会更好些。”
　　
　　在我们坐车时，为什么车向左拐时，我们的身体向右倒呢？其实这也是惯性造成的。“子弹离开枪口后还会继续向前运动”，“水平道路上运动着的汽车关闭发动机后还要向前运动”这些都是惯性。惯性与力有着极大的差别：①惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质；而力是指物体对物体的作用。惯性是物体本身的属性，始终具有这种性质，它与外界条件无关；力则只有物体与物体发生相互作用时才有，离开了物体就无所谓力。②惯性只有大小，没有方向和作用点，而大小也没有具体数值，无单位；力是由大小、方向和作用点三要素构成，它的大小有具体的数值，单位是牛顿。③惯性是保持物体运动状态不变的性质；力作用则是改变物体的运动状态。
　　
　　牛顿第一定律（即惯性定律）是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质就叫做惯性。
　　13.被抛出去的尸首
　　林肯这个名字在美国家喻户晓，他是美国第16任总统，还领导了黑奴解放的革命战争。
　　林肯24岁时在一个乡村邮局当代理局长。那时，他每天的工作就是把信件一一送到收信人的手中。
　　一天早晨，他给刚来这里不久的一位神父送信，却一直叫不开门。神父自己单独住一间小屋，他心想神父也许出去散步了，于是便去田野间寻找神父。还没走多远，他就远远看见神父倒在地上，背上还插着一支箭。
　　林肯马上报了警，当警察来到时，一看那支箭，就知道是与这个村有仇的一个土著酋长在实施报复。
　　细心的林肯发现，杀人现场既没留下凶手的脚印，也没有被害人的脚印。脚印哪里去了？
　　警察说：“没有凶手的脚印，这不奇怪。因为凶手是从远处射的箭。可是昨晚下过雨，土是湿的，如果神父走过，一定会留下脚印的。”
　　“莫非神父是昨晚下雨以前就被害了，雨把脚印冲掉了？”林肯猜测着。
　　“不，如果是那样，神父的衣裳和身体也应该是湿的。”
　　“是风吹干了吗？”
　　“也不是。你看神父伤口凝固的血，并没有被雨水冲洗的痕迹。”
　　身高1.93米的林肯环顾四周，他看到在3米远的地方有块高2米的板墙。板墙的那边是个破旧的大院，院子里有棵大树，树上还挂着一个秋千。林肯细心地观察，在板墙的附近也没有脚印。
　　由于警察个子不够高，他看不到院里的情况。林肯把看到的情况说给警察听。
　　突然，林肯说：“我知道为什么没有神父的脚印了。”
　　他抱起警察让他看板墙的那边，但是警察仍然大惑不解。林肯解释了一遍，警察连连点头表示信服。后来的事实，证实了林肯的推断。
　　到底为什么没有神父的脚印呢？
　　原来，神父早晨散步来到院子里，心里高兴，就荡起秋千。藏在远处的凶手，正好在神父荡到最低点，就是离地面最近时射中了他。荡秋千的过程，是重力势能与动能互相转化的过程。经过最低点时，势能最小而动能最大，所以此时人的速度最大。神父被箭射中后，失了手，在惯性的作用下，被斜向上抛出，在脱离秋千踏板后，被抛过2米高的板墙，落在板墙外3米远的地上，所以没有留下他的脚印。从理论上讲，若以与地面成45°角斜向上抛出，则抛得最远。
　　
　　你们知道故事中动能讲的是什么吗？其实，动能定理是描述物体在空间运动的位移过程中，合外力对物体做的功与物体功能变化之间关系的物理规律。
　　
　　重力势能是物体和地球组成的系统所共有的，而不是物体单独具有的。重力势能的大小是相对的，即它的大小与参考平面的选取有关。原则上，参考平面可任意选择，一般选择大地为参考平面；而重力势能大小的改变是绝对的，即它的大小与参考平面的选取无关。
　　14.身陷绝境，裹毯滚坡
　　公元263年，邓艾和钟会是魏国的两员大将，他们分别率领大军去征讨蜀国。当钟会率领的大军攻到剑阁时，遇到了蜀国大将姜维的顽强抵抗，姜维把守险要的关口，居高临下，钟会难以推进，只得在剑阁外安营扎寨。这时，邓艾发现钟会想独占征讨蜀国的军功，便前去见他。
　　钟会劈头就问：“邓将军，我这里剑阁受阻，你有何攻蜀良策啊？”
　　邓艾说：“将军必须出其不意，攻其不备。你可以派兵走剑阁西面的阴平道，直取成都。这条小道全是悬崖峭壁，蜀军几乎没有设防。”
　　邓艾说完，钟会马上意识到邓艾想引自己误入绝境，便想顺水推舟，于是他说：“那就先请邓将军引路吧！”他预料，邓艾纵有三头六臂也难以通过这条险路，让他抢头功去吧。
　　听完钟会的话之后，邓艾决定率精兵而去，他一路逢山开路，行军非常艰难。有一天，邓艾率领的大军来到了摩天岭，将士们向下一看，全是陡峭的大斜坡，已经是无路可走。这时，许多人坐在山头上大哭起来。
　　邓艾近前一看，心中暗暗吃惊，但他镇定地对大家说：“我们至此已无退路。前面虽险，但只要通过眼前的斜坡，便可直取成都，大家同去享受荣华富贵。众将士，跟我来！”
　　说罢，邓艾就用毛毯把全身裹起来，沿坡滚下，刹那间便通过了险坡。众将士也不敢怠（dài）慢，先将兵器扔下去，然后各自取出所带的毛毯，裹住身体滚坡而下。几千名将士终于从绝境中闯了出来。不几天，邓艾大军直逼成都，迫使蜀后主投降。
　　看到这里，人们都会非常惊讶，邓艾率领的将士们怎么没有摔伤呢？其实原因是这样的，人向下滚坡时，难免与凸凹不平的坡路碰撞。由于速度很快，必须要防止撞伤，为此就要设法减少相互碰撞时的作用力，毛毯就起着这种作用。
　　为说清其中的道理，先看鸡蛋下落掉地的情形。当鸡蛋从相同的高度落到石头上时，每次都会碰破；而落在棉花堆上就碰不破了。两者的不同在于碰撞时间。所谓碰撞时间，就是鸡蛋从触地瞬间的下落速度到静止所用的时间。碰上坚硬的石头，鸡蛋立即静止了；碰上柔软的棉花，则是先将棉花压缩，“慢慢地”静止下来。
　　物理学原理告诉大家，物体的速度迅速变化时，它受到的力一定大，而缓慢变化时，它受到的力一定小。这样大家就可以明白，人在裹上毛毯滚坡时，一来，毛毯避免了人体与山坡的直接接触；二来，毛毯的柔软松厚能延长碰撞时间，以减小碰撞时的作用力。这与鸡蛋落在棉花上类似，只不过这里不是鸡蛋碰棉花，倒像是棉花碰鸡蛋了。
　　
　　人走路时，脚与地面之间有何作用？这些是什么性质的力？力是存在于两物体间的相互作用，甲物体对乙物体有作用力，乙物体也必对甲物体有作用力。它们相互以对方作为自己存在的前提，不能孤立地存在。我们把其中任意的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。
　　
　　根据牛顿第三定律：两个物体间的作用力和反作用力大小相等、方向相反，在一条直线上。
　　15.手不沾水取出硬币
　　在明光中学的实验课上，老师在桌子上放着一只大而浅的盘子，盘子里有一枚硬币。张老师一边向盘子里倒水一边说：“水面已经超出硬币了。条件是不许把手沾湿，而把硬币取出来，哪位能做到？”
　　话音刚落，学生们就纷纷议论起来，又说又做，真想出了不少办法呢！
　　小余的办法是：带上橡胶手套将硬币取出来。
　　小赵的办法是：用手拿着镊子把硬币夹出来。
　　小刘说，等水蒸发完了，再用手拿硬币。
　　小李干脆把盘子拿起来，小心地把水倒掉，等硬币上没水了，再用手拿。
　　小程拿一条干毛巾把盘子的水吸干，然后用手拿出硬币，并说这是利用毛细现象吸水。
　　小柳拿一只玻璃杯，把点燃的纸团放进去，等杯子烧热了，将它倒扣在硬币旁边的水上。只见盘子里的水被吸到杯子里去了，硬币上没水了，便可用手取出。他说这是利用大气压力将水压到杯子里去了。
　　小梁拿了一条橡皮管，先没在脸盆里，使管子里充满水，用手指分别堵严两边的管口，一头放入盘子的水里，一头下垂在盘子的下面，然后松开手，盘子里的水便自动顺着管子流出，直到全部流干净为止。硬币干了，再用手取出。他说这是利用虹吸现象排水，本质上也是大气压力的作用。
　　一下子想出这么多办法，张老师很高兴。他对大家说：“其实想实现让手不沾水取出硬币的方法很多，大家还可以继续想。各种问题都可以从不同的角度多想几种方法去解决，这就是所谓的发散思维。至于哪种办法好，这不能一概而论，要根据实际的要求和条件去判断。大家还要注意，有了许多办法，应该把它们整理一下，作一个分类归纳的工作，这样就容易抓住每种思路的实质，便于沿着正确的方向再找新的方法。你们把上面的各种方法归纳一下吧。”
　　这种方法可以归纳为两条思路：一是把手隔离起来再与湿的硬币接触，如戴手套、拿镊子；二是使硬币脱离水，变干，手就可以直接拿了。这后一条思路又可分为两种：一是水不动，使硬币离开水，如用木棒将硬币从水中拨出来；二是硬币仍在盘中而把水引走，如靠蒸发、毛细现象、虹吸作用等。
　　
　　大气压的变化跟哪些因素有关？它是怎样变化的？
　　大气压的变化跟高度有关。大气压是由大气层受到重力作用而产生的，离地面越高的地方，大气层就越薄，那里的大气压就应该越小。不过，由于跟大气层受到的重力有关的空气密度随高度变化不均匀，因此大气压随高度减小也是不均匀的。
　　
　　大气压不是固定不变的。为了比较大气压的大小，在1954年第十届国际计量大会上，科学家对大气压规定了一个“标准”：在纬度45°的海平面上，当温度为0℃时，760毫米高水银柱产生的压强叫做标准大气压。既然是“标准”，在根据液体压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。
　　从有关资料上查得：0℃时水银的密度为13.595×10.3kg／m3，纬度45°的海平面上的g值为9.80672牛顿／千克。
 


第5章 声学天空(1)


　　声学是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的物理学分支学科。媒质包括各种状态的物质，可以是弹性媒质也可以是非弹性媒质；机械波是指质点运动变化的传播现象。
　　现代声学研究主要涉及声子的运动、声子和物质的相互作用，以及一些准粒子和电子等微观粒子的特性。所以声学既有经典性质，也有量子性质。
　　声学的中心是基础物理声学，它是声学各分支的基础。声可以说是在物质媒质中的机械辐射，机械辐射的意思是机械扰动在物质中的传播。人类的活动几乎都与声学有关，从海洋学到语言音乐，从地球到人的大脑，从机械工程到医学，从微观到宏观，都是声学家活动的场所。
　　声学的边缘科学性质十分明显，边缘科学是科学的生长点，因此有人主张声学是物理学的一个最好的发展方向。
　　1.来路不明的客人
　　美国电话电报公司当今在国际上是500强的企业，这家公司是在1925年由美国科学家贝尔成立的。
　　1928年，电信工程师卡尔·央斯基来到了美国电话电报公司的实验室。
　　“你负责搜索和鉴别电话的干扰信号，”公司领导对新来的央斯基说，“这样才能更好地改进电话性能。”
　　央斯基愉快地点点头：“好的。”
　　央斯基在单调乏味的工作岗位上，默默无闻、无怨无悔地干了三年，然而他是一个做事非常认真的人，平凡的工作他也干得有声有色。
　　1931年秋天的一个上午，卡尔·央斯基像往常一样，仔细地接听、辨别接收机里的各种信号。突然，他的耳机里传出一种奇怪的“咝咝”声。
　　这奇怪的杂音引起央斯基的注意，他心想：“这是什么声音，难道有什么新的干扰吗？”
　　细心的央斯基发现这种噪音不同于一般噪音，显得很平稳，一直保持着那种“咝咝”的声音，而一般噪音的干扰是不稳定的。
　　“这里一定隐藏着什么。”他一边想着，一边在心里小声地说。
　　一般人对一件小事，或者一个细节都很容易忽略，但年轻的央斯基却紧抓不放。这微弱的声音，却对后来的天文学界产生了巨大的影响。
　　“真是一件怪事，这种干扰信号竟然每隔23小时56分4秒就出现最大值，信号就特别强。”央斯基既非常困惑，又非常惊喜，并对这一“噪音”产生了很大的兴趣，希望能够破解其中的奥秘。
　　央斯基继续集中精力来监听这一声音。起初，他推测这一微弱的声音可能来自太阳，后来发现这一声音每次总是提前4分钟来临，又推测它不是来自太阳。
　　“这个来路不明的‘客人’到底是谁呢？”央斯基彻夜未眠，他总想找到身份不明的干扰源。
　　时间一天一天过去了，央斯基的研究仍然没有结果。后来，他去一位朋友那里做客，当他谈及心中的难题时，这位研究天文学的朋友说：“恒星时的周期比太阳时的周期每天要短4分钟。”
　　朋友的话就像什么东西刺到了他的神经，让他马上产生了灵感。他想：“这个奇怪的信号，一定是和某颗恒星有关。这个无线电波一定是来自太阳系以外的一个地方。”
　　他经过一年多的精确测量和周密分析，工夫不负有心人，终于确认这种“哨声”来自地球大气之外，是银河系中心人马座方向发射的一种无线电波辐射。
　　这个意外的发现，引起了天文学界的震动，从此拉开了射电天文学研究的序幕。
　　
　　央斯基发现射电波给我们最大的启示，在于让我们懂得现代科学的各门学科之间是相互交错，又相互联系的，某一学科的偶然发现往往是另一门学科诞生或有重大突破的开始。
　　
　　广播节目的发送在广播电台进行。广播节目的声波，经过电声器件转换成声频电信号，并由声频放大器放大，振荡器产生高频等幅振荡信号；调制器使高频等幅振荡信号被声频信号所调制；已调制的高频振荡信号经放大后送入发射天线，天线将高频能量转换成无线电波辐射出去。
　　2.乐师驱“鬼”
　　在古代，洛阳有个和尚买了一个磬（qìng，形状类似于钟，是能发出声音的乐器）放在房间里。自从这个磬放在房间以后，经常无缘无故地发出“嗡嗡”的声音。这件奇怪的事情在寺庙里渐渐传开了，寺里的和尚都认为这是鬼在作怪。他们想了许多办法要把这“鬼”驱走，但都没有实现。
　　这时，买磬的和尚也被吓出了病。有一天，他的一位朋友来探望他，这个人是个乐师。乐师拿起磬敲了敲，左看看，右看看，折腾了好长时间也没搞清楚是什么原因，他也只好无奈地起身告辞。这时，寺里的大钟响了，那个磬也跟着“嗡嗡”地响起来。乐师看了看磬，紧皱的眉头舒展开了。他笑着说：“你不用担心，明天我来把‘鬼’赶走。”
　　第二天，乐师果真来了，他从怀中取出一把锉刀，在磬的不同地方狠狠地锉了几下。自从锉过以后，那个磬再也没有发出“嗡嗡”的声音。
　　这时，寺里的和尚都前来问乐师缘由，乐师告诉他们，那是因为寺里大钟的频率和磬的频率一样，产生了共振。把磬锉了以后，它与大钟的频率就不同了，也就不会随便地响了。
　　
　　如果队伍走路的步伐一致的话，也会产生一定的频率，很可能和其他物体产生共振，并且威力有可能大得吓人。队伍过桥的时候，一定不能走正步，就是这个原因。
　　
　　乐器频率
　　
　　3.从暖瓶到管乐
　　小英在家是个勤劳的孩子，打水、洗碗等家务活全会干。一天，她打水时，无意中用耳朵听了听暖瓶的声音，发现暖水瓶里有声音，她非常疑惑。她打了很长一段时间的水，灌暖水瓶的时候，热气腾腾，很难看清水是否灌满，但是几乎都听得出来，水是不是灌满了。
　　刚一开始水瓶是空的，水撞击瓶底发出低沉的咚咚声，随着水位的升高，声音变得尖细起来。因此，小英通过听声音的变化，就可以准确地知道暖水瓶是不是灌满了。
　　这是为什么呢？为了寻求本源，小英找到了自己的物理老师，恰巧他们下周就要上声学课了，老师说：“下周实验课时，我给你解谜吧！”时间很快就到了实验课上，老师开课就和同学们说：“让我们先寻找一下这个声音是怎么发出来的。用一支铅笔轻轻地敲一下玻璃瓶胆，瓶胆发出的声音和灌水时听到的完全不一样。看来，那声音不是玻璃瓶胆发出来的。”
　　同学们都议论纷纷，小英体会最为深刻，她可想得知这瓶胆里还有什么？空气和水？似乎也不像流水发出的哗啦哗啦的声音，“嫌疑犯”就是瓶子里的空气吗？老师说：“别看空气看不见摸不着，但空气是我们这世界中声音的主要发生和传播者。”
　　老师接着又说：“小英，你现在可以利用这个知识解释灌暖水瓶时听到的声音了。”小英说：“水灌进暖瓶里，扰动了空气，使空气振动，随着水位的增加，上方的空气柱变短，所以音调变高。”
　　老师说：“现在，我们进一步把这个道理推广开来，便可知道，这也是许多管乐器发声的原理。
　　“其实，笛子是用一根竹管做成的，在侧面开了许多孔。吹笛子的时候，用手指堵住不同的侧孔，就能改变音调。堵住侧孔的作用，就是在控制笛子内空气柱的长度。笛子管内空气柱的长度是从吹口处到第一个被打开的侧孔计算的。如果用手指把侧孔全部堵上，空气柱最长，音调最低，把最靠吹口的一个侧孔打开，空气柱最短，这时候音调最高。你再想想，单簧管、双簧管等管乐器，不也是用这个道理吗！
　　“原始的号也是一样，这种乐器很长，西藏喇嘛寺举行庆典的时候，吹的法号有十几米长，发出的声音很低沉。如今把号管卷起来，这也是一个聪明的发明。”
　　一节课之后，小英和她的同学都增长了不少知识。
　　
　　中国古代学者曾经利用空气柱的长度和体积来统一全国的度量衡。他们选择十二个音律管中的第一根，即黄钟律管，作为度量衡的标准。把它的长度定为九寸，用它作为全国度量衡的基准。各地方都保存着由中央统一翻造的黄钟律管，好随时对照。
　　
　　当发声体振动时，在空气中产生声波，如果空气振动的频率和另一个发声体的固有频率相同或接近，该发声体也会振动起来，发出声音，这种现象叫做声音的共鸣。
　　4.聚焦声音
　　在意大利的西西里岛上，有一个石窟，人们给它起了一个怪名字，叫做“杰尼西亚耳朵”。人们只要站在石窟入口处的某个地方，就能听到很远处窟底的声音，就连很微弱的声音，甚至人的呼吸声都能听到。在古代的传说中，暴君杰尼西尼就把囚犯都关在这里，犯人所说的话都可以窃听到，在当时的情况下，他们一直不明白是谁泄露了犯人之间的秘密，后来人们才发现这是声音聚焦的原因。
　　随着后来科学的发展，哪怕街上有两个人正在低声交谈，远处的人听不清楚他们在说什么，只要屋里的一个人打开一把大号阳伞，伞口对准窗户外面的说话人，在靠近伞柄的地方，谈话声就会变得清晰起来。这是美国某一个商店推出的一种新型的窃听设备。
 



第6章 声学天空(2)


　　一个凹面镜可以把阳光会聚到一个点上，声音也可以用一个类似凹面镜的东西会聚在一起。在科技馆里，有相距十几米远彼此相对的大凹面镜，在一个镜子的前面小声说话，站在另一面镜子面前的人就可以清楚地听到说话的声音。这就是声音的镜子。
　　
　　天坛的声学奇迹是我国古代建筑匠师的卓越创造。这里只说说天坛圜丘。圜丘是三层的石台，每层都有台阶可以拾级而上，每层台子的周围都安着栏杆。最高层离地5米多，半径15米。
　　人们登上台顶，站在圜丘的圆心石上喊话，这时听到的声音特别洪亮，秘密在哪里呢？原来台顶不是真正水平的，而是从中央往四周坡下去。人们站在台中央喊话，声波从栏杆上反射到台面，再从台面反射回耳边来；或者反过来，声波从台面反射到栏杆上，再从栏杆反射回耳边来。又因为圜丘的半径较短，所以回声比原来的声音延迟时间更短，以致相混。据测验，从发音到声波再回到圆心的时间，只有0.07秒。说话者无法分辨它的原音与回音，所以站在圆心石上听起来，声音格外响亮，但是站在圆心以外说话，或者站在圆心以外听起来，就没有这种感觉了。
　　
　　北京天坛的回音壁是中国迄今保存较完好的具有回音效果的古代建筑，回音其实是声音反射作用的结果。中国各地某些半圆形拱门、拱桥、英国伦敦圣保罗教堂等都是声学与建筑学结合的产物。
　　回音壁有回音效果的原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理。围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，弧度柔和，有利于声波的规则反射。加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不至于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。
　　5.声音杀手
　　在20世纪50年代，曾在马来半岛的马六甲海峡上发生了一件令世人大哗的奇案，一艘名叫“乌兰·米达”号的荷兰货船在经过马六甲海峡时，船上的全体船员以及携带的一条狗全部死亡。经调查发现，他们没有外伤，也没中毒的现象，倒像是心脏病突然发作而死亡的。几十年都过去了，侦破工作仍然没有丝毫的进展，直到最近，案件才侦破，你们知道这个杀手是谁吗？那就是看不见、听不着的“次声波”。
　　次声波是一种声波，它比普通的声音振动得慢一些，每秒钟振动不到20次。因为它振动得太慢，人的耳朵就听不到它了。虽然用耳朵听不到，它对人体的危害却非常大。专门提供的实验告诉人们，用强力次声波照射人体可能引起感觉失常，人会感到步履维艰，似乎有个力在强迫其旋转，这时眼球也不由自主地转动。在次声波强度很高时——超过100分贝的“响度”——所有这些现象都被观察到了。
　　当“乌兰·米达”号驶过马六甲海峡时，海面发生了强大的风暴，产生了这一事件的杀手次声波。在外界次声波的不断激励之下，心脏吸收了次声波的能量而强烈地颤动起来，由此导致心脏狂跳、血管破裂，最后心脏停搏、血液停止流动而导致死亡。
　　次声源基本上是天然产生的，也许你们还一直不十分了解它。最近几十年来地球物理学的发展加速了科学家对次声的研究。
　　
　　次声波会产生危害，但是也可以被我们利用。由于次声波波长大，容易绕过障碍物而继续传播，因此它能传播得很远，即使“旅行”千里，它的强度减弱也很少。人们可以利用这一特点。以台风为例，台风中心的巨大海浪可以产生8hz～13hz的次声波。它以比台风快得多的速度向海岸传来，这样接收次声的仪器可以指出台风的袭击方向和强度，使人们早有准备。
　　
　　人类周围的次声波：①自然次声。如狂风暴雨、闪电雷鸣、极光放电、流星爆炸、火山爆发以及地震、海啸、台风等都可以发出频率在0.01hz～10hz的次声波。②人体次声。人体本身也是次声源，如心脏跳动可发出5hz～20hz的次声波。我们称之为人体次声。
　　6.大摆钟告密
　　贝多芬的耳朵变聋之后，他在暑假时一般都去维也纳附近的乡村避暑。在这里，有贝多芬的好友哈莱曼，他双目失明，也是孤身一人，所以他们经常在一起弹钢琴。
　　一天晚上，贝多芬正弹着钢琴，坐在一旁倾听的哈莱曼忽然听到二楼上有不正常的声音。他对贝多芬说：“楼上有贼！”便拿出防身的手枪要上楼。贝多芬拉住他说：“你去太危险，还是我去吧！”
　　“不。你看看二楼有灯光没有？”
　　贝多芬回答：“一片漆黑。”
　　“太好了。”哈莱曼说着就上楼去，贝多芬跟在后面。打开二楼的门，一点声音都没有，除了一座大钟的滴答声。贝多芬心想，窃贼在哪里呢？他还正在紧张地在黑暗中搜索目标，突然哈莱曼悄悄地走过来，向贝多芬比划了位置，随着枪声响了，接着是一声惨叫，有人扑通倒地。贝多芬急忙打开灯，看到窃贼躺在大座钟的前面，屋里的橱子、箱子已被撬开，东西散落一地。他们立即向警察报警。
　　窃贼一枪命中，贝多芬对哈莱曼非常佩服。他问：“你是怎样知道窃贼的位置的呢？难道你听到他心脏跳动的声音了？”
　　“不，朋友。虽说盲人的听觉敏锐，可还听不到这么远的心跳声。应该说，正是因为听不到声音才使我知道他在哪里的。”
　　聪明的贝多芬环顾了四周，又看了看大座钟，恍然大悟：“噢！我明白了……”
　　哈莱曼为什么能发现窃贼的位置呢？因为声音在空气里是从声源向四面八方沿直线传播的，当时，窃贼恰好站在大座钟的前面，挡住了滴答作响的钟摆声，使哈莱曼注意到这时声音不如平常那么清晰了，他以敏锐的听觉，准确地判断了窃贼在钟前的位置。
　　
　　声音是由振动产生的。当你说话时，就引起空气振动，振动传播出去，只要某人的耳朵接收到了这种振动，他就会听到你的声音。声音能够在固体、液体中传播，也可以通过空气或其他气体传播。随着声音的传播，空气中的分子被挤压在一起，接着被分开，然后又被挤压，再被分开，如此反复，就产生了声波。
　　
　　贝多芬，1770年12月16日出生于莱茵河畔离法国国境不远的小城市波恩，他早期（1792—1802）的创作，比较著名的有《悲怆》《月光》和《克罗采奏鸣曲》及《第三钢琴协奏曲》等。在这期间，他对社会与政治诸问题又有进一步的理解，已能意识到他努力探寻的目标，从此他的创作进入了成熟时期。中期（1803—1817）创作出大量优秀的作品——第三至第八交响曲、第四第五钢琴协奏曲等等。从1818年起，在贝多芬一生的最后10年当中，他又创作了一些很有独创性的作品，包括一些钢琴奏鸣曲和弦乐四重奏、《庄严弥撒曲》，还有一部总结了他一生的创作活动的《第九交响曲》。
　　7.土著人的哨声
　　有两个英国人随殖民军来到非洲掠夺金刚石矿，不巧的是，刚进来就被当地的土著人包围了，被逮到了一间黑屋子里。
　　“我也想不通，他们是怎样发现我们的呢？为什么一下子过来这么多人包围我们？”矮个子说。
　　“我们太大意了吗？没有啊，我们一直高度警惕啊！”高个子自问自答，“上一次，我们得手了，只要听到土著人吹哨的声音，就知道他们发现了我们，并且召集他们的人来包围我们。可我们及时撤退了。”
　　“是啊，他们是用哨音来传信的。”
　　“经我观察，他们见到外人时，就吹一声长长的哨音告诉其他的土人；见我们走了，他们就吹两短声，其实他们还挺聪明的。”他们虽然被抓了，但还是看不起土著人。
　　“这次……看来这个部落的土人比那个部落更聪明。”
　　“他们到底是怎样传信的呢？”
　　“我看见他们在吹放在嘴里的一个东西。”
　　“是什么东西？”
　　“看不清。那东西很小，吹的时候好像十分费力，但是听不到声音。吹哨的人还带着一条大黄狗，这狗很听主人的话，跟在后面一声不吭，只是偶尔抬头看看主人。”
　　“奇怪，人不喊，狗不叫，那么远处的人怎么知道我们来了呢？”
　　“唉，落得这个下场，也是罪有应得！”
　　“人家的金刚石，当然不愿意被别人抢走！”
　　土人传消息之谜，他俩始终也没弄明白。
　　其实，当地土人也是靠哨音传给远方同伴的，不过，他们用的哨子很小，发出的不是普通的声音，而是每秒钟振动几万次的超声波。
　　人耳听到的声音，最低是每秒钟振动16次的声音，最高是每秒钟振动2万次的声音，再低再高就都听不见了，但狗能听见超声波，土人训练狗，使它一听到超声波就抬头蹭蹭主人，主人知道情况有变，就吹哨向远方发出超声波，一站接一站，各处的土人很快都知道了，一起赶来包围偷金刚石的殖民者。
　　
　　超声波是频率在20khz以上的声波，它不能引起人的听觉，是一种机械振动在媒质中的传播过程，具有聚束、定向、反射、透射等特性。它在媒质中主要产生两种形式的振动即横波和纵波，前者只能在固体中产生，而后者可在固、液、气体中产生。
　　
　　超声提取方法是应用超声波强化提取植物的有效成分，是一种物理破碎过程。超声波对媒质主要产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生传递强大的能量，引起媒质质点以大的速度和加速度进入振动状态，使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中；同时在液体中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏应力的作用下，液体内形成空化泡的现象。
 



第7章 光学乐谱(1)


　　光学是关于光和视觉的科学，早期只用于跟眼睛和视觉相联系的事物。今天常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到x射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。
　　光学分成几何光学、物理光学和量子光学。同时由于光学有着广泛的应用，所以一系列应用背景较强的分支学科也属于光学的范畴。
　　光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。
　　1.雾都的贡献
　　在20世纪30年代，自行车在英国风行一时，但英国是一个多雾的国家，自行车的出现给交通安全带来了很大的隐患。因此，英国政府为了想出一个办法解决这个问题，悬赏征集建议。
　　由此，诞生了我们现在使用的尾灯。
　　尾灯看起来是一片塑料，其实作用和构造很奥妙。当汽车灯光照向自行车时，自行车的尾灯能强烈地发亮，引起司机的注意。你也许认为那与镜子的作用相同。其实不然，要想看见镜面发射的光，入射光线必须垂直于镜面，观察的人也必须正对着镜面，若光从侧后方照射时，由于光反射向另一侧，观察者就看不到反射光。
　　小平一直很注意观察周围的事物，她非常想了解尾灯的原理，就找到自己的物理老师。于是，她的老师做了一个实验：把一个夹角为90°的偶镜直立在柜子上，让镜子的中间部分距地面的高度和人的眼睛距地面的高度相同。取一个手电筒，把它靠在人头部的一侧，让它和眼睛在同一水平线上。打开手电筒，让光线水平地入射到偶镜中，人会从偶镜中看到炫目的反射光线。不管你站在什么方向，只要保证光线沿水平入射，用光的反射定律可以证明，反射光线总是沿着原来的方向返回。老师说：“如果光线不沿水平入射，反射光也就不沿原路返回，而射向另外一个方向，这种情况怎么办呢？这并不难办，只要把三面相互垂直的镜面装在一起，就像一个箱子的一角一样，问题就解决了。”这种装置叫“角反射器”。三面镜子组成的角反射器有三条公共的棱边，相当于三个偶镜，因此光线无论从什么角度射到它上面，都会沿着原方向反射回来。
　　仔细观察尾灯的红色塑料片上有很多突起的部分，每个突起的部分都是一个角反射器。汽车的前灯照在它上面的时候，就能把光按原来方向反射回去。其实公路上的“猫眼”就是一些简易的角反射器。
　　
　　月球上也有“猫眼”，这个“猫眼”就是角反射器。1969年7月，“阿波罗”11号的宇航员首次登上月球时，他们把角反射器装在了月球上。这个角反射器的质量是30千克，由100块熔融石英直角棱镜组成。自那次以后，又陆续送上去四块，它们的面积更大。
　　
　　在天空飞行着的数十个人造卫星上，也都装有大大小小不同的角反射器。当从地面向月球或这些人造卫星发射激光时，无论月球或人造卫星运行到什么方位，这些角反射器总能把光线反射到原来发光的地方，在它们的帮助之下，地球上的人们可以精确地测定它们的距离、速度与加速度。
　　2.宝藏在哪里
　　古代有个财主，家中有世代相传宝物，这个宝物的样子像一个铜制的圆筒，圆筒上顶着一个盖子，盖子上趴着一条龙，盖子和筒口之间有一段距离，他们能向筒里放东西，但看不到筒底，因为盖子挡住了视线。
　　听说在筒底刻着字，谁能看见那些字，就知道祖先留下的财宝在哪里。不过这只是祖辈传下来的一个故事，谁也没有真的相信，更不想弄坏这个传家宝来证实这个莫须有的传说。
　　当这个传家宝到了第十二代时，这个人终于揭开了谜底，他在没损坏宝物的情况下看到了筒底祖先刻下的字。
　　原来，一天他无意中把水倒进筒里，发现筒底好像升高了，透过圆筒和盖子的缝隙可以看到筒底的文字。上面写着：“宝藏在知识里。”
　　这个传说也许不是真的，但科学道理是对的。现在可以用一个实验来证实它：把一枚硬币放在一个搪瓷口杯里，把口杯放在桌子上向前推，直到看不见杯底的硬币为止。此时不要晃动你的头，向杯子里倒水。你会重新看见那枚硬币，觉得硬币升高了大约1／4。
　　其实这是光线耍的把戏，当光线从一种媒质斜射到另一种媒质的时候，会偏离原来的方向发生折射，才使你看到了硬币。实验指出：当光线从空气射向水的时候，光线靠近法线（和分界面垂直的线）；当光从水中射向空气的时候，光线远离法线。筒底的文字反射的光在从水里射向空气的时候，由于折射向筒边偏了一些，所以才能穿过盖子和筒边的空隙，使这位好奇的主人看到了它。
　　
　　光在不同的媒质里传播速度不同，就好像车子行在不同质量的道路上，在柏油路上的速度快，在沙石路上速度慢。假如我们把一辆两轮车斜着从平坦的道路推到沙土路上时，在道路的分界面上，车子会拐弯，原因是一个轮子会先遇到沙土，它的速度立即减下来，而另一个轮子按原来的速度前进，两个轮子的速度不同。等到两个轮子同时进沙子地后，车子又会沿直线方向前进。
　　
　　光线从空气中（精确地说是从真空中）进入某一种透明物质，传播速度减少得越多，折射得就越厉害。光在真空中的传播速度和某种媒质的速度之比称为折射率。水的折射率是1.33，普通玻璃的折射率是1.5。
　　3.迷人的钻石
　　小张和小关准备结婚了，小张想给自己爱人送一样代替心意的礼物，他左思右想，还是决定去商场买个钻戒。钻石戒指代表着高贵，价格不菲，小张听说现在有很多假钻石，于是他请上了高中的同学，这位同学是这方面的行家，他向小张分析怎样辨别真假钻石。
　　他说：“钻石又叫金刚石，它的‘出身’并不高贵，成分和煤一样，但是由于只有在高压下，碳才会变成金刚石，所以天然的金刚石极为稀少。目前已经可以用人工的方法在高压下制成小颗粒的钻石。
　　“对一般人来说，最感兴趣的是钻石的光学魅力。白天在阳光下，它光芒四射，八面生辉，变幻不定的七色彩虹璀璨夺目；在夜晚，由于没有光的照耀，任何东西都失去了光彩，唯独金刚石熠熠放光。‘夜明’使金刚石又蒙上了一层神秘的色彩。
　　“其实，天然的金刚石并不这样美丽，必须经过加工磨制。例如钻石的某一种样式，它有50多个棱边。装饰在英王杖上的一颗取名为‘非洲之星’的名钻有74个棱面。从一开始人们不知道怎样加工这种世界上最硬的东西。”
　　这位同学说：“磨这么多的棱边不仅是赋予金刚石一个美丽的外形，其中还有许多光学的奥秘，在当时人们并不了解其中的科学道理。”
　　“如果把普通玻璃也磨成这种形状会不会有这种效果呢？钻石的独到之处是对光的折射率在所有透明物质中名列榜首。当光线从一种媒质进入另一种媒质，由于在两种媒质中的传播速度不同就会发生折射。折射率大的物质，不仅能把光线折射一个大角度，而且很容易出现全反射现象。实际上，钻石的魅力都源于它的全反射能力。”这位同学分析道，“夜晚，如果屋子里没有光，但是外面的远处某些地方肯定有光。当这些光射入到钻石后，由于金刚石的透光本领特强，折射率最大，所以光线被它的众多棱面反射、折射到与入射光完全不同的意想不到的方向。你看到它发出的闪闪亮光，但想象不出光源在哪里，感到十分神秘，就像钻石自己能发光一样。如果把钻石饰品带在身上，随着身体的转动，反射和折射的光线变化莫测，色彩也随之不断地变化，光芒闪烁会更加迷人。”
　　听完这一段分析之后，小张明白了该怎样辨别真假钻石。
　　
　　普通的玻璃全反射的临界角在50°左右，全反射现象不明显。所以，就是外行也可以区别玻璃跟钻石。但是，现在用人工的方法能制造出折射率很接近金刚石的玻璃，用这种玻璃制成的饰品，在光学效果上很接近钻石，达到乱真的地步，但是硬度和其他的性质则完全不同于钻石。买钻石的时候你可别上当啊！
　　
　　据记载，印度早在距今三千年前便已发现钻石。18世纪以前，印度是世界钻石的唯一产地。1827年巴西发现钻石。1866年非洲发现第一颗钻石。中国发现钻石只有两三百年的历史。
　　4.盲人辨黑白
　　这天，太阳暖洋洋的，有位盲人家里腌菜的坛子破了，他决定吃过早饭之后就上街去买个新的。走在大街上，他就听到有人在西边的墙脚下喊：“卖坛子！有黑的，有白的，质量第一，做工漂亮，价钱适宜，童叟无欺！”一面喊还一面用小棍敲着摆满一地的坛子，发出清脆的声音。
　　“你这两种坛子大小一样吗？什么价钱？”盲人走过去问。
　　“大小形状都一样。不过，白坛子要比黑坛子贵，黑的10块钱一个，白的18块钱一个。”
　　“这我知道，白坛子烧制的时候，火要更旺，它的质地比黑的更坚硬。”盲人说。
　　“先生是个行家啊！你要哪一个？”
　　“要白的，你给我挑一个吧！”
　　卖坛子的人拿了一个白坛子，刚要给他，忽然灵机一动，心想我倒要见识这位盲人的真本事。于是他随手换了一只黑坛子递过去，还用小棍敲了敲，声音同样清脆，说明是好的，也没有裂纹。
　　盲人凭耳朵听出这是个好坛子，接过来里里外外摸了一遍，然后他又摸了摸地上的几只。这一摸，盲人生气了：“这是个黑坛子！你竟然是个骗子。”
　　“先生请不要生气，”卖坛子的一看事不好，赶忙解释，“我不是存心骗您，真的不是，而是想见识一下您的本事。果然身手不凡，非常佩服。向你道歉了，这坛子送给你，不要你的钱。”
　　“谁要你送，钱一分不少你的。”
　　“敢问先生以前烧过陶器？你又看不见，却如何分辨黑白呢？”
　　“有神仙帮助！”盲人还在生气呢。
　　卖坛子的人一再道歉，盲人相信了他的确不是有意欺骗，就告诉他：“我是靠手的感觉判断的。你的这些坛子让太阳一晒，都变暖和了。可是，黑色吸热多，白色吸热少，所以黑坛子就比白坛子更暖和些。盲人眼看不见，就只有靠耳朵听，靠手摸，久而久之，耳朵和手比你们的灵。我摸了几个坛子，就很容易分辨哪个是黑的，哪个是白的。其实，我不用手摸，只靠耳朵听也能分辨出这两种坛子。”他边说边用小棍敲坛子，“你听，虽说两种坛子的声音都清脆，因为白坛子质地更坚硬，声音就更高些、更脆些、更实些。当然啦，用手摸不是更简单吗？”原来，盲人是靠热辐射的规律而分辨黑白的。
　　最后盲人付了钱，抱了一个白坛子满意地回家了。
　　
　　在太阳光底下，两个人分别穿上一件白衬衣和黑色衬衣，哪个人的温度会更高？这肯定是穿黑色衬衣的人，因为黑色吸热快，所以他的身上温度高。
　　
　　1911年诺贝尔物理学奖授予德国乌尔兹堡大学的维恩（wilhelmwien，1864—1928年），以表彰他发现了热辐射定律。热辐射是19世纪发展起来的一门新学科，它的研究得到了热力学和光谱学的支持，同时用到了电磁学和光学的新技术，因此发展很快。到19世纪末，这个领域已经达到如此顶峰，以至于量子论这个婴儿注定要从这里诞生。
　　5.白衬衫与蓝墨水
　　小庆只有一件白衬衫，非常爱惜，只有少先队队日才穿出来。白衬衫穿久了也渐渐发黄，妈妈给他洗衣服的时候会在水盆里滴几滴纯蓝墨水，漂洗过后白衬衫显得更白。小庆一直不知道为什么。
　　带着疑问，小庆找到自然老师，于是老师带着小庆一起来到了实验室。
　　老师说一个小实验便可以揭开这个谜。在一碗水里放一些增白剂，调匀。在一个暗屋子里用强光照射，小庆发现溶有增白剂的水会发出蓝盈盈的光。
　　其实，增白剂不是真正地把衣服上的黄色褪掉，而只是欺骗了你的眼睛。原来增白剂在阳光中紫外线的照射下会发出蓝色的荧光，这种荧光和衣服上的黄光混合起来再进入你的眼睛里，就感觉到是白色的，所以增白剂不损坏衣料。许多洗衣粉和肥皂里都加有增白剂。
　　两种颜色不同的光混合以后，人感觉到的就是另外一种颜色。用两只手电筒罩上蓝、黄不同颜色的玻璃纸，把一束蓝光和一束黄光照在墙壁上，如果光的强度配合好，重合的部分就是白色的。
　　自然界里大多数的颜色都可以用红、绿、蓝三种颜色的光按不同的比例混合而成，所以红、绿、蓝三种光又称作三基色光。
　　
　　彩色电视机屏幕上的五光十色，就是利用了红、绿、蓝三种光按不同比例混合得到的。不信，你可以在看彩电的时候做个实验。用一个放大镜或爷爷的老花镜凑近正在播送节目的电视屏幕看看。在放大镜里你会看到屏幕上的彩色图像，变成了一些紧紧挨在一起的彩条，它们是由红、绿、蓝三种颜色的彩条组成的。
　　
　　洗衣粉含有荧光增白剂等化工原料。荧光增白剂是致癌物质，可使人体细胞发生畸变，也可引发皮炎和皮肤瘙痒。此外，接触洗衣粉久了，可能会造成动作呆滞、脾脏缩小。对含磷洗衣粉来说，磷酸盐会对皮肤产生不良刺激，导致湿疹、皮炎。应使用无磷洗衣粉，在洗衣时多漂洗几遍，做到衣物中不残留洗衣粉；不可用洗衣粉来清洗茶杯、餐具，更不要用来洗禽肉和水果蔬菜。
　　6.神奇的光纤
　　小明是个爱思考的孩子，他在家里或者外面见到自己好奇的事物就会刨根问底，他爸爸一点都不感到厌烦，对于儿子喜欢动脑的习惯非常赞同。
　　有一天，小明见妈妈在家打电话，他的脑海中萌生了一个疑问：电话是通过什么东西传输信号呢？于是，他冲到书房找爸爸问个究竟。
　　爸爸说：“电话的信号是由光纤来传输的，光纤是细如发丝的玻璃纤维。最早提出利用光纤进行通讯设想的是英籍华人高锟，他还用最好的玻璃制成了第一批光纤。把若干根光纤合在一起就成了光缆。与电缆相比，光缆有重量轻、成本低的优点，而且能节省大量资源。利用光纤通信，还有传输信息量大、传输损耗小、无电磁辐射及保密性好、抗干扰等优点。”
　　“儿子啊，光纤传送信息的本领有多大呢？”爸爸问道。小明当然很开心地说想知道。爸爸说：“据计算，如果用一根由32条光纤组成的、直径不到1.3厘米的光缆，可以同时传送50万路的电话和5000个频道的电视节目。如果将光纤接入家庭，那么你可以在‘滴答’的1秒钟内，给朋友传送去50多张dvd的内容，真是快得惊人！”
　　
　　人们发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？
　　这些现象引起了科学家丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次全反射，光线经过多次全反射向前传播。
 



第8章 光学乐谱(2)


　　后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。1979年9月，一条3.3公里的120路光缆通信系统在北京建成，几年后上海、天津、武汉等地也相继铺设了光缆线路，利用光导纤维进行通信。利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送1000多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通100亿路电话！
　　另外，利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，它有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里。光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗。
　　
　　光纤结构一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。
　　7.钞票防伪技术
　　自从彩色复印机出现，每个国家都担心这种机器会为犯罪分子造假钞提供方便。
　　于是，每个国家都在想着新的办法对付这些犯罪分子。很多的学者都对这方面进行研究，导致后来防伪技术的出现——超微棱衍射图案技术，让人们在钞票上面印的字从正面看是红色的，稍一倾斜就出现了绿色或黄色。这种纸币在复印后，则会失去变色的功能。
　　小寒对生活中的点点滴滴都观察得非常细心，在一次光学实验课上，她看见老师拿出一张旧唱片做实验。老师介绍道：“一般唱片是黑色的，但是从某一个角度望去，它上面会呈现出绚丽的色彩。你相信吗？怎样才能欣赏到唱片的彩虹呢？
　　“你们站在窗前，把唱片水平地举到和眼睛差不多高的位置，以一只手为轴，慢慢地转动它，同时注意观察从唱片凹槽上反射过来的远处光线。转到角度合适的时候，你会看到一大片彩虹。这是由许多组光谱组成的，每组光谱都包括由红到紫的七色。
　　“为什么会出现这种七色呢？那是因为唱片上刻有密集的凹槽，它们均匀地排列在唱片上。光波射到这些凹槽上的时候，就会向四面八方散射开来。这些散射的光波相遇后会发生加强和减弱，结果就把白光分解成了彩色的光谱。这个实验有力地证明了光的波动性。”
　　此时，老师又说：“1821年，德国物理学家夫琅和费首先利用很多彼此平行的细金属丝制成了第一个‘衍射光栅’。金属丝的数目每厘米是136条。在科学实验中常常要使用优质的光栅。它是在一块玻璃的镀银面上用金刚钻刻成的。那上面的刻痕要求排列均匀，而一个供科学实验用的衍射光栅在一厘米宽的间隔内则有上万条或更多的刻痕。光栅在科学实验中最重要的用处，是对从物质发出来的不同颜色的光进行精确的分析，从而判断物质的化学成分；科学家还利用光栅分析分子和原子的结构。”
　　这时，小寒从唱片想到了钞票的颜色变化，于是她向老师表示了自己的疑问，老师解释道：“唱片是一个粗陋的光栅。一个慢转密纹唱片在一厘米宽的平面上只有120条凹槽，但是激光唱盘的凹槽要密得多，所以在激光唱盘上很容易看到彩色。
　　“钞票防伪使用了光栅技术。超微棱衍射图案技术就是在钞票的某一个部位通过印刷形成有规律的凹凸不平的光栅，所以才能产生变换的色彩。复印的伪钞票失去了这种光栅效应，所以可以立即识别。”
　　
　　光栅是一种折射率周期性变化的光学元件。最常用的光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的，通常是在一块平面玻璃上用金刚石刻制、复制或用全息照相等方法制成。
　　
　　光栅不仅适用于可见光波，还能用于红外和紫外光波，常被用来精确地测定光波长及进行光谱分析。以衍射光栅为色散元件组成的摄谱仪和单色仪是物质光谱分析的基本仪器之一。光栅衍射原理也是晶体x射线结构分析和近代频谱分析与光学信息、处理的基础。
　　8.小儿辩日
　　相传在春秋时期，孔子东游走过了一个又一个村庄。当他到达一个村庄时，见到两个小孩在村头争得面红耳赤，谁也不服谁。
　　孔子走过去问：“你们因什么事情争得这么激烈？”
　　“我说太阳刚出来的时候离人近。”穿白色衣服的小孩抢着说。
　　穿着黄色衣服的小孩也说：“不对，太阳中午时离人近。”
　　“老夫子，您说谁说得对？”问着问着，孩子们又争起来了。
　　“孩子们，都别争了，你们认为自己对，就把理由说出来。”孔子说。
　　穿白色衣服的小孩又抢着说：“一个东西都是近了看着大，远了看着小，不错吧？太阳刚出来的时候，像车盖那么大（注：古代车上支起的车盖，圆形，可遮阳遮雨，好似今天的伞。车盖圆径有一丈，约合2.3米），而到中午变得像个菜盘子。这不证明太阳早晨近而中午远吗？”
　　穿黄色衣服的小孩争辩道：“离火炉近了热，远了凉，这不错吧？太阳刚出来的时候，凉凉的，而到中午热得像在开水锅里一样。这不证明太阳早晨远而中午近吗？”
　　两个小孩子追问孔子：“老夫子，谁说得对呢？”
　　孔子讷讷地说：“你们都很有道理，但也不是全对……所以我不能判定谁说得对。”
　　两个小孩子笑了：“都说老夫子见多识广，原来也有不知道的事啊！”
　　孔子说：“知之为知之，不知为不知，这才是应有的态度啊。”
　　就这样，小儿辩日的故事在我国已流传了2000多年了。两个小孩各执一词，都有道理，日远日近却只能有一个答案。我们不能责怪孔子连小儿的问题都回答不出，就是到今天，要清楚地解释这个问题也不是件容易的事，它牵涉到光的折射、光的吸收、眼的错觉等方面。经过历代人的不懈探索，现在已经可以回答这个问题了。
　　太阳中午离得近而早晨离得远，相差大约是地球的半径这么长，但考虑到地球的大小与太阳相比，是太小太小；与太阳和地球的距离相比，是太小太小（参见下面的数据），所以实际上应该说，中午和早晨太阳离我们同样远近。
　　地球的直径：12741千米=1.3万千米
　　太阳的直径：1390000千米=139万千米
　　日地的距离：149600000千米=14960万千米
　　为什么早晨的太阳看起来大呢？这是眼的错觉造成的。
　　造成错觉的原因有三：①背景原因：早晨太阳在地平线，有房屋树木作对比，显得大；而中午高悬空中，周围空旷，显得小。②亮度原因：早晨太阳亮度与周围的亮度接近，显得大；中午太阳亮度与周围相差悬殊，显得小。③视线原因：看早晨的太阳是平视，显得大；看中午的太阳是仰视，显得小。
　　为什么早晨感觉凉而中午感觉热呢？那是与太阳的斜射、直射有关，与地面得到太阳热量的积累有关。对同一地面来说，斜射时得到的太阳光少，直射时得到的多。早晨太阳初升，地面本来是凉的，而到中午，太阳已照射半天，地面积累的热量多，再加上太阳几乎是直射，就感到热了。
　　
　　日出日落时间和太阳的高度在一年内不断变化，而且随纬度不同而不同。1955年，我国著名天文学家戴文赛教授对这个问题作了深入的研究，并发表了论文《太阳与观测者距离在一日内的变化》。
　　
　　孔子（前551—前479年），中国春秋末期伟大的思想家和教育家，儒家学派的创始人。名丘，字仲尼，鲁国人。孔子归鲁后，鲁人尊以“国老”，初鲁哀公与季康子常以政事相询，但终不被重用。孔子晚年致力于整理文献和继续从事教育。鲁哀公十六年（前479年）孔子卒，葬于鲁城北泗水之上。
　　9.汉武帝梦想成真
　　汉武帝开辟了汉朝繁荣昌盛的一个高潮，他一上台，就加强对地方和边境的控制，发展农业和水利，强化对百姓的统治，推崇儒家学说，派张骞出使西域，巩固边防，使得天下充满了祥和的氛围。有一桩心事搅得他不得安宁，他的爱妾李夫人年纪轻轻就离他而去，武帝时常在深夜思念她。李夫人长得窈窕俊美，能歌善舞，深得武帝宠幸。她生病时，武帝亲自前去床前问候，死后得以重葬。武帝又令人画李夫人像，并摆在甘泉宫。虽说皇帝妻妾成群，可他丝毫没有减少对李夫人的思念。一日，他将少翁叫到面前。
　　少翁是个出名的方士。方士是我国古代好讲神仙方术的人，什么修炼成仙啊，长生不老啊，能见鬼神啊，不一而足，很得统治者的信任。武帝试图用这种方法来减少自己对李夫人的思念，这位方士据说活到了200岁仍然面如童子，所以称之少翁。
　　“朕思念李夫人，能否再见她一面？”武帝问。
　　“可以，但只能在远处看，不能同在一个帷帐内；只能夜晚见，不能在白天相逢。”
　　“那怎么才能见到呢？”
　　“在深海里有一种潜英石，青色，有暗花，它轻如羽毛，极冷时它温暖，极热时它又冰凉。取来潜英石，将它制成人的模样，便像真人的神态一样，皇上就能见到李夫人了。”
　　少翁的一席话，让武帝颇为心动，立即派人去寻找潜英石，少翁拿到潜英石之后，立马就动工按李夫人的图像刻成人形。
　　入夜，一切准备就绪，少翁让武帝坐在一个帷帐里观看。他面前灯烛齐明，在另一帷帐内列案摆着美酒肉脯。少翁口中念念有词。这时，李夫人出现在前面的帐中，武帝不觉心花怒放。可是时间不长，李夫人就徐徐退去。武帝没能靠近她，她又匆匆离去，使他更添相思之苦，悲戚中作诗曰：“是也非也，泣而望之，偏何姗姗其来迟？”后来，据专家分析，可能是利用影像在屏幕上表演，并认为这是我国历史上最早的影戏记载。我们就叫它石影戏吧，后来还有手影戏、皮影戏。
　　其实，可以用物理现象来解释少翁的影戏。
　　首先我们要明白影是怎样形成的：光线传播的过程中，如果被物体挡住，物体后面就出现影。所以，成影要具有三个条件：光源、物体和屏幕。在少翁的影戏中，光源是灯烛，被光照射的物体是潜英石刻像，屏幕是帷帐。刻石的影投射到帷帐上，就显现出李夫人的大体模样。移动刻石时，它的影也移动，好像李夫人在走动。当然，以上只是一种可能的解释，这种解释也还有明显的漏洞。再说，即便是以今天的技术重现了古时的现象，也还不能肯定已经破解了古代之谜。科学是极为严肃的事，不能想当然地下结论。
　　
　　皮影艺术始源于秦、晋、豫黄河三角地带，传统的皮影分布在四川、陕西、福建、广东、山西、湖南、河北和北京等地区。其中陕西的皮影比较著名，它的形象继承传统画像砖的概括手法，脸谱、服装吸取了传统戏曲的精华。
　　
　　汉武帝，名刘彻。是西汉的第五位皇帝，是具有雄才大略的一代雄主。他生于公元前156年，死于公元前87年，活了70岁。他的父亲是景帝刘启，祖父是文帝刘恒，曾祖父是高祖刘邦。他4岁立为胶东王，7岁立为太子。公元前141年景帝病逝，16岁的刘彻登基，是为武帝。他是公元前141～前87年在位，共计54年。
　　10.光的速度
　　“光的传播是不需要时间的。”当你听了这句话之后，一定会觉得不可思议，可是，天文学家开普勒，数学家、哲学家笛卡儿等一些大科学家都这样认为。为什么会产生这种错误的结论呢？主要是光速太快了。
　　后来，伽利略认为，光的传播仍然需要时间。他提出了一个测量方法：两个人分别提一盏闪光灯站在相距甚远的两个山头上，甲先举灯闪光，并从闪光时开始计时。当乙看到甲灯闪光时马上举灯闪光，在甲看到乙灯闪光时，结束计时。这样就知道了光往返两个山头所用的时间，用这个时间去除两山头距离的2倍，就可算出光的速度了。
　　光的传播速度实在是太快了，光往返于两个山头的时间太短，比人看到对方灯亮后再举起自己的灯并让它闪光的时间还要短，所以伽利略用“举灯法”测量光速是不行的。
　　要想测出光传播的时间，必须让光通过很长很长的距离才行，既然在地球上的距离仍嫌太短，就要利用天上的星星，利用天体发生的现象去测量光速。伽利略也曾经这样设想过，丹麦天文学家罗默第一个测出了光速的数值，尽管误差很大，却是人类第一次测光速的尝试。
　　法国物理学家菲佐说：“我要在地面上精确地测量光速。”后来他设计出巧妙的方法，成为在地面条件下测量光速的第一个人。
　　关键在于如何测量极短极短的时间。他在一个山顶安放了光源和一个高速旋转的齿轮。在5英里（合8.633千米）以外的另一个山头安放了一面镜子。让光源发出的光通过齿孔（假定是a和b两齿的齿孔）射出去，射到镜子上再原路反射回来。当齿轮不动时，返回的光仍能通过齿孔；当齿轮转动时，就会被挡住，使观察者看不到反射光。如果齿轮转速加快，达到一定转速，会在光线返回齿轮时，b齿恰好转到原来发光时a齿的位置，反射光线正好又遇到齿孔；通过齿孔，又使观察者看到光。
　　菲佐在实验中所用的齿轮有720个齿，当转速达到每秒钟12.6转时，反射光线恰好回到齿孔。他根据这几个数据，就算出了光的速度为313300千米／秒。这个测量数据在当时已是相当精确的了。
　　现在的公认值，光在真空中的速度是：
　　c=299792.458±0.01千米\/秒
　　菲佐在实验中就已知齿轮转速是12.6转\/秒，可知齿轮每转一周所用的时间为1\/12.6秒，每转过一个齿所用的时间为1\/12.6×720×2秒。这里应该注意到，这个齿轮的每一个齿只占周长的1\/2×720，而不是1\/720，一个齿和一个齿孔加在一起才占周长的1\/720。光的总路程是：2×8.633千米。那么，光速：
　　c=t=（2×8.633）×（12.6×720×2）千米／秒。
　　
　　光的直线传播规律——光在同种均匀介质中是沿直线传播的。同种、均匀两个条件必须同时满足。光在同种不均匀介质中传播也会发生弯曲、海市蜃楼、天体位置的视差等，都是由于大气层不均匀使光折射造成的现象。
　　
　　光的传播速度很快，光在1秒钟内传播的距离相当于绕地球7圈半。
 



第9章 光学乐谱(3)


　　11.镜子也能变成武器
　　1747年的夏天，在法国巴黎，太阳高而蓝，就像热情的火焰一样照射着大地。在皇家的植物园里，许多人都按照布丰的吩咐而忙碌着，他们正在布置一个实验。空旷的地上堆满了木柴，离木柴70米远的地方支着一个大木架，上面整整齐齐摆放着360块镜子，组成半球状，每个镜子都是15厘米见方。远远看去，这是一个有8平方米面积的凹面镜。调整大木架的位置，可以使太阳光照到凹面镜上，经过凹面镜的反射，平行的太阳光就会聚在一点，并让这一点落在远处的木柴堆上。会聚的光太刺眼啊！人们都睁不开双眼去观看。
　　太阳光能把木柴点燃吗？时间一分钟一分钟过去了，人们在期待着。布丰两眼盯住那堆木柴，早已忘记了夏日的炎热。
　　布丰的热情为什么这么高呢？这要从阿基米得的传说说起。发现了浮力定律的大学者阿基米得，他不仅是物理学家，还是一个爱国者，当邻国的侵略军从海上进攻自己的国家时，为了保卫国家，他急中生智，让全国的妇女把自己的镜子拿出来站在斜拉古城堡，将太阳光一齐反射到敌人的木船上。结果，奇迹出现了，聚焦的阳光把战船全部烧毁了，成功地打败了敌人。这个传说一直为人们津津乐道，流传了1000多年，但是历史学家认为，这根本是不可能的事。争论一直在继续，它引起了布丰的兴趣，他想，为什么自己不实验一下呢？
　　正在他琢磨时，花园里的木柴堆开始冒烟了，跳出火苗，噼啪作响，越烧越旺。布丰成功了！接着，他又将铅拿来放到阳光的聚焦点上，结果距离镜面39米远时，铅被日光熔化了；又换成银，距离18米远时银又熔化了。
　　根据布丰的实验结果，我们可以猜测阿基米得是怎样用镜子烧敌人的木船的。
　　曾说古希腊时代所用的镜子是青铜镜，既沉重，反光又差，所以阿基米得用镜子烧敌船的传说，可能性还是有的。既然360块小镜子足以将70米远的木柴引燃，那么假设当时的太阳很毒，青铜镜制作精致，调动几千妇女上城墙，每人手持青铜镜一齐照射几十米远的一条敌船——当时是木船，是有可能将船烧着的。
　　另有资料说，一位希腊工程师在1973年用70面1.5平方米的大镜子，照射50米远的划艇，几秒钟就着火了。
　　也有人说，根据布丰的实验推知，要把1千米远的大帆船点燃，需要1000面直径为10米的大镜子才行。以此计算，阿基米得需要动员上百万名妇女站到城墙上去。那时哪有上百万妇女的城市啊，由此得出结论，认为动人的传说是凭空捏造的。
　　由于年代久远，传说已无法考证。现在只能说，这个传说存有一定的可能性。
　　
　　最早定量研究折射现象的是公元2世纪希腊人c.托勒密，他测定了光从空气向水中折射时入射角与折射角的对应关系，虽然实验结果并不精确，但他是第一个通过实验定量研究折射规律的人。1621年，荷兰数学家w.斯涅耳通过实验精确确定了入射角与折射角的余割之比为一常数的规律，故折射定律又称斯涅耳定律。
　　
　　光折射的公式为n21=sinα／sinγ（n21为第二种媒质相对于第一种媒质的折射率，α为入射角，γ为折射角）。折射率和光在各媒质中的速度有关，即n21=v1／v2；而绝对折射率是光从真空进入某媒质的折射率：n=c／v（注意：n21=1／n12，n12=n1／n2）。
　　12.聪明的水果店老板
　　爸爸要妮妮去买水果，妮妮约了小军一起去，他们走进了家附近一间装饰一新的水果店。
　　“哇！好丰盛的水果哟！”妮妮一进门就被满柜台的水果惊住了，以前这家水果店可不是这样。
　　小军左顾右盼，终于看出门道。他对妮妮说：“这里的水果没有那么多！它有的只是你看到的1／4。”
　　“什么？1／4？”
　　“你仔细看看，水果后面是什么？”
　　“咳，我这么粗心，竟没看出是镜子。”
　　“你看，北墙上有面大镜子，西墙上也有一面，天花板上也有一面，这3面镜子互相垂直连在一起。每面镜子里都‘多’了1份水果，3面镜子‘多’了3份，所以我说真正的水果只是看到的1／4。”
　　“这么说，1个苹果在3面镜子里就变成3个了？”
　　“那是！一面镜子呈1个像嘛！”
　　妮妮说：“可是3面镜子都是垂直的，从这面镜子能看到那面镜子啊！”
　　“有道理！是我粗心了。说1／4不对，1个苹果不止呈3个像。”
　　“孩子们，1个苹果在3面镜子里的像，确实不止3个。”售货员听见他俩的议论，也过来插话。
　　“几个呢？”
　　“你们自己看看，自己画画图就知道了。”
　　他俩一时也没查清有几个，因为这里堆的苹果太多了。他们买好了水果，决定回家再去讨论这个问题。
　　他俩找了3面平面镜，互相垂直摆着，然后放上1个苹果，看来看去终于找到了答案。
　　其实，在互相垂直的3面镜子里，1个苹果共有7个像，所以看起来共有8个苹果。
　　
　　如果入射角γ′的正弦和折射角γ的正弦之比对给定的两种介质来说是一个常数，那么用公式就可以表示如下：sinγ′\/sinγ＝n
　　
　　如果sinγ′\/sinγ＞1，产生近法线折射，即折射角＜入射角；
　　如果sinγ′\/sinγ＜1，产生远法线折射，即折射角＞入射角。
　　两种介质比较，折射率大的介质叫做光密介质，光在光密介质中传播的速度较小；折射率小的介质叫做光疏介质，光在光疏介质中传播的速度较大。光由光疏介质进入光密介质时，产生近法线折射；光由光密介质进入光疏介质时，产生远法线折射，并有可能产生全反射。
　　13.冰点生火
　　一个探险队步行在雪山中，冰天雪地，虽然有阳光的照射，四周一片光亮，非常刺眼，其中一个探险队员拿出温度计一测，气温在零下48℃。
　　到了中午时分，探险队找了个平地准备做午饭。“不好了，打火机丢了！”正要生火做饭的罗斯特惊叫起来。这是探险队仅剩的一件生火用具。
　　“要是有个放大镜就好了，用阳光取火一定能成功。”希鲁克林说。
　　“让我好好想想，一定会有办法解决的。”教授说。
　　“能有什么办法？四周都是冰，用它们灭火倒是好材料。我们还是生吃鹿肉吧。”希鲁克林饿得等不及了。
　　“对了，曾记得有本小说这样写道，主人公取下两个手表的玻璃表盖，中间盛上水，周围用胶布粘好，不让它漏水，就制成了一个凸透镜。在阳光下聚焦，能把火绒点燃。我们是否试试呢？”罗斯特说。
　　教授说：“其实这个办法不可取，因为水能挡住太阳光的大部分热量，在聚焦点上是很难点燃的，不过我们不妨用冰来点火试试。”
　　“什么？不是我听错了吧？不是有人说，冰和火不能在同一个炉子里吗？”希鲁克林说。
　　“这次，就让它来个冰炭同炉！”教授蛮有把握地说。
　　教授让希鲁克林去凿一块淡水结成的冰块，越透明的越好。希鲁克林不一会儿就搬来一块长宽各有20厘米的冰块。教授仔细地用小刀把它刮成凸透镜的样子，又用皮手套的面摩擦凸面，给它抛光。
　　教授将冰透镜对着太阳，在那样冷的环境，不必担心冰透镜会熔化。阳光经过透镜的折射，在下面不远处聚成一个很亮的耀眼光点，这里温度极高。在光点上放了纸片，不到半分钟，纸片就燃烧起来。他们又有火做饭了。不一会儿，他们就吃上了热气腾腾的熟肉。
　　
　　早在1763年英国就有人做成一个大冰透镜，在阳光下把木柴都引燃了。我国西汉时期，有一本方技著作《淮南万毕术》中记载了一种技巧：削冰令圆，举以向日，下承以艾，可以取火。这是一个以冰加工成的球形透镜，在太阳下以日光聚焦取火的技术，说明中国古代的术士，在当时已经对透镜有了一定的认识。
　　
　　世界上最早的冰透镜，出现在中国。
　　西汉时期《淮南万毕术》中明确记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”就是说，用冰削制成圆球状，举起来对着太阳，将艾草编成的草绳放在镜下的阳光聚焦点（就是文中所说的“影”）上，艾草就被点燃了。这说明，最晚在西汉时中国就出现了冰透镜，至今约2000年了。另据考证，很可能在更早的先秦时期就有了冰透镜。
　　14.杯中的幻影
　　在宋代，有个徐州的官员陈皋，他经常去乡下微服私访，巡查民情。一天，他走在乡间的田野上，见到几个农夫在一起挖掘，走过去一瞧，他们在开荒种田时，挖出了一座无名的坟墓。农夫们把一些陪葬品乱扔，陈皋看了看，只有几只破碗和一个像酒杯一样的东西，于是陈皋把那个“酒杯”玛瑙盂捡了起来，带回了家，刷洗干净，放在书桌上。
　　第二天，他就拿着这个“酒杯”去池边盛水，写公文时，突然间发现“酒杯”水中好像有条一寸长的小鲫鱼游来游去，十分可爱。他想：八成是刚才到池边取水时鱼儿自己游进来的，便不再想。等写完公文，他又看到那条小鱼，“何不放到小缸里养起来呢？”他顺手拿来一个白色的缸，将鱼倒进去。奇怪，缸里没倒进鱼去，再看那玛瑙盂空空的也没有鱼了。是我看花了眼了吗？带着疑惑他又去取水，结果，那条活泼可爱的小鲫鱼又出现在盂中。他用手去捉，什么也没摸到。他心想：真是件宝物！从此他爱不释手，盛水、倒水、盛水、倒水，一天能看上十几次。有一次，有个管水利的官员来看望陈皋时，他们一同观赏，共同赞扬制作玛瑙盂的工匠鬼斧神工，但谁也不明白其中的奥妙。
　　无独有偶，我国传统戏剧中有一出《蝴蝶杯》，说有一件明代的祖传宝物，杯中盛满酒时，就有一只蝴蝶在杯中扑动翅膀，翩翩起舞，喝干了酒，蝴蝶就消失得无影无踪。这与玛瑙盂异曲同工。20世纪80年代初，我国已将蝴蝶杯研制成功。
　　为什么会出现这种情况？一位专家给出了解释：以蝴蝶杯为例。杯子的下部藏了一只制作精巧的蝴蝶，用细细的弹簧将它挂起，轻微的振动就能使它晃动，如飞舞之状。在它的上面嵌了一个小放大镜，而蝴蝶的位置是在它的焦点以外。这时人看杯底，由于小放大镜的作用很难发现那只蝴蝶，这是因为按凸透镜成像规律，蝴蝶的像是在凸透镜的另侧，也就是人眼这边，是放大的实像，空杯中光线很弱，且不容易碰到实像的位置。在杯中放上透明的白酒以后，这酒在杯中恰似一个凹透镜，它又紧靠着那个凸透镜。这样，当平行光线通过凹透镜时，光线要分散，分散的光线再通过凸透镜时，聚焦点必然变远。就是说，加了凹透镜的凸透镜，焦点变远。尽管蝴蝶位置不变，但它处于焦点以内了。这就成为放大镜看东西的情况。这时蝴蝶的像就变成了放大的正立的虚像，而且是在同侧。其实玛瑙盂的构造可能也像蝴蝶杯一样，只要把“蝴蝶”换成“小鱼”就行。
　　
　　凸透镜是中央部分较厚的透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸（或正弯月形）等形式，薄凸透镜有会聚作用，故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、发散或会聚等作用，这与透镜的厚度有关。
　　
　　当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像和物在透镜的同侧；当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）以内时，成正立、放大的实像，像与物在透镜的同侧；当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）时，成像于无穷远；当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距以外两倍焦距以内（均指绝对值）时，成倒立、放大的虚像，像与物在透镜的异侧；当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距（指绝对值）时，成与物体同样大小的虚像，像与物在透镜的异侧。
　　15.超过光速
　　阳阳、静静是好朋友，她们经常在一起讨论科学问题。
　　“宇宙中最低的温度是多少？”阳阳问。
　　“是-273.15℃。”静静回答道。
　　“宇宙中最快的速度是多少？”
　　“是光在真空中的传播速度，30万千米\/秒。”
　　“对了，你真聪明，书中说这是宇宙的两个极限，人类可以无限地接近极限，但永远也不能超越和达到。”
　　“不是有人在探索超光速吗？超光速真的太吸引人了。你想，如果我们能坐上超光速飞船，那就可以亲眼看到历史上发生的事了。”
　　“这么说，只要继续向前，还能看到清朝的情景，看到唐朝，看到春秋战国，看到北京猿人呢！”阳阳兴奋了，可是转念一想，“光越往前传播越弱，恐怕看不到呢！”
　　“是越传越弱，但这只是个技术问题，只要弱光逐级放大就行了。所以，不管技术上暂时能不能做到，从原理上讲，是应该看到的。”
　　“这倒是。”
　　“不过，爱因斯坦说，在真空中的光速是速度的极限，不可能有超过光速的速度。超过水中的光速是可能的，但超过真空中的光速则不可能。”
　　“太郁闷了，不，我有办法：在20万千米／秒的高速飞船上，顺着运动方向再向前发射速度是30万千米／秒的光，你说这光的速度是多少？”
　　“不知道。这倒像顺水行舟的情况。”
　　“我就是这么想的。如果船在静水中的速度是5米／秒，水流速度是2米／秒，那么船顺水运动的速度是多少？”
　　“当然是（5+2）米／秒啦！”
　　“依此类推，那飞船上发出的光，应该有（23+30）万千米／秒的速度，这不就超过光速了吗？”
　　“好像有些道理。可为什么科学家都说不行呢？”
　　“当然是我们错了，可不知道错在哪里。”
　　他们去找赵老师。
　　赵老师说：“你们将平时我们周围低速运动的规律推广到高速世界中了，其实高速运动世界并不遵守这些规律。这里说的低速，是相对于光速来说的。发射人造卫星时，最高速度也不过8千米／秒；发射人造行星时，最高速度也不过12千米\/秒，比起光速来，都只能算低速度。在低速世界里，一个物体同时参与两个运动时，两个运动速度可以相加。如顺水行舟的计算公式那样。但对如光速的高速运动来说，就不能用这种简单的加法，它有另外的规律，另外的计算公式。按照它的公式计算，最高速度仍是真空中的光速。换句话说，不管在哪里观测，不管谁去观测，光在真空中的速度是不变的，都是30万千米／秒。
　　“任何客观的规律，都有它的适用范围，不能不顾适用条件随意搬用。对于‘超光速是不可能的’这一结论，也应这样去对待。所以科学界一直没有放弃对超光速的探索。”
　　
　　自19世纪进入通信时代以来，人们就一直梦想着一种比光速更快的瞬时通信方式。这种方式使得信息的传递不再通过信息载体（如电磁波）的直接传输来完成，而是通过一种类似于心灵感应的神秘机制，从而使通信不再受空间距离的限制。今天，科学的发展已经为我们提供了这种神秘的机制，这就是量子非定域影响或量子超光速影响，而依此实现的通信方式被称为量子超光速通信。
　　
　　根据爱因斯坦的相对论，假如超过了光速，那么时间和空间将会发生改变。反过来说，假如时间与空间都改变了，是不是就意味着有超光速呢？的确，在世界各地，都曾有过超越时空的发现，但是这个问题还一直在研究中。
 



第10章 大气盔甲(1)


　　气体和固体都存在质量，并且都会被万有引力所吸引，从而被认为在引力场中可以表现为重量。
　　对于气体，常规的称量方法则是采用普通称量固体的方法先称量出确定容器和容器中气体分子的和重量，然后再减去容器的重量，从而得到气体分子的重量。
　　气体是以气态存在的，具有压缩性。
　　1.强大的气压
　　在17世纪的时候，有人决定在德国马德堡广场做一个实验，人们都闻讯赶来观看这有趣的实验。
　　实验者准备了两个空心的铜半球，将两个铜半球合在一起，抽去里面的空气。然后两边都套上4匹马，让8匹马同时向两边用力地拉。人们看到实验者竟然用8匹马去拉两个铜半球，都觉得十分可笑。
　　
　　马德堡半球实验
　　但是，就在这时奇迹出现了。不管8匹马怎么用力拉，两个铜半球都紧紧地贴在一起。于是实验者随着实验的进行，使两边的马匹逐渐增多。最后，人们用了16匹强壮的马向两边使劲地拉，才将两个半球拉开了。
　　人们十分不解，都纷纷问实验者原因。实验者这样说：“在地球的周围有着厚厚的大气层，大气层有大得惊人的气压。我们平时没有感觉到大气压的存在，是因为人的体内也有压力，正好和大气压抵消了。但是，铜半球里的空气被抽空以后，要拉开两个半球，就等于是和大气压拔河了。朋友们，你们想一想，用16匹马才能拔得过大气压，大气压是多么强大啊！”
　　听完之后，人们都不得不点头称赞。
　　
　　我们用壁钩的时候，要将钩内的空气挤走，让钩紧紧贴在墙壁上，这就是因为大气的压力所致。
　　
　　科学家将大气层分为5层：对流层、平流层、中间层、热层、逃逸层。我们通常所说的气压，就是指的对流层中的气压。
　　2.隧道里的宴会
　　1842年，世界上第一条过江隧道诞生了，这条过江隧道长达459米，从英国泰晤士河河底穿过，对于两岸交通的沟通起到了很大的作用。隧道通车的时候，在隧道里举行了小型的宴会。建筑者们用香槟酒互相庆贺这一隧道的通车。当人们打开酒瓶盖的时候，酒瓶里冒出的泡沫不像往常一样往上喷，酒喝在嘴里也不够味。宴会结束时，喝了大量香槟酒的客人从隧道里走向地面的时候，突然感到肚子不舒服，喝进去的酒在肚子里像翻江倒海一样，外衣马上被肚子撑圆了，肚子里的气好像要从耳朵眼里钻出来。
　　当时一些聪明的人马上意识到肚子里的香槟酒发作了，赶快跑回隧道深处让肚子里的气体爆炸平息下来。这是为什么呢？建筑者们都非常疑惑，有一次碰到一个物理学家，他们聊到那次危险情景时，这位物理学家说：“香槟酒和汽水等清凉饮料中都溶解有大量的二氧化碳气体，二氧化碳在常温常压下是一种无色无味的气体。喝到肚子里，肠胃并不能吸收，所以又很快地从口腔里跑出来。”
　　他又分析：“二氧化碳气体这一进一出在肠胃里兜了一个圈子，却带走了人体内部大量的热量，这就是喝汽水或香槟使人感到格外凉爽的原因。二氧化碳气体并不是很情愿地待在水里，在制造汽水或香槟酒的时候，人们必须对二氧化碳加上很大的压力，因为压力越大，溶在水里的二氧化碳气体就越多，然后盖紧汽水的瓶盖，二氧化碳气体就被牢牢地关在里面了。打开瓶盖，压力骤然减小，二氧化碳气体会争先恐后地冲出来，夹带着汽水或酒形成了泡沫。在地面上打开瓶塞和在地下隧道中打开瓶塞的情况不同。因为地底下的大气压要比地面上的高一些，由于压力大，从香槟酒里跑出来的二氧化碳气体就要少一些，留在酒里的就会多一些。”
　　“在地下隧道里，你们喝进肚子里的香槟酒中含有比正常时多的二氧化碳气体。待你们走到地面上的时候，由于气压减少，二氧化碳气体会从肚里的酒中争着往外跑，一时排不出去，自然把肚子撑得滚圆，胀肚使人非常难受。当你们立即返回到地底下，气压重新增大，二氧化碳气体就不再继续往外跑，人就又能够忍受了，但是人也不能总待在地底下啊！最好的方法是极缓慢地从地底下走上来，好让二氧化碳气体逐渐排出去。”物理学家说。
　　
　　潜水员从深水升起的过程，应该十分缓慢，让血液里多溶进去的气体一点一点地从肺部排出去以后，再升出水面，这样就不会引起疾病。
　　
　　1971年苏联宇宙飞船“联盟11号”在返回地球的时候，欢迎的人群纷纷拥向降落的飞船，但是三名宇航员无动于衷，端坐在驾驶台旁一动也不动，他们已经永远离开了人世。原来，当飞船要进入地球大气层的时候，由于控制不当，飞船高速旋转，致使一个阀门的螺丝松了。舱内的空气不到两分钟就漏光了，没有穿宇航服的三位宇航员还没有搞清发生了什么事情，来不及采取任何保护措施，就因为缺氧而失去了知觉。最后由于身体内的血液和其他体液内的气体在迅速跑出时形成的气泡阻塞了循环，同时各种内脏中的气体迅速膨胀，也使人陷入极度的痛苦而终于失去了生命。
　　3.水面“行走”
　　1922年6月29日，美国的塞缪尔森穿着自制的滑水板轻快地掠过湖面，实现了人类在水面“行走”的梦想。经过40年后，滑水运动在世界上流行起来。
　　塞缪尔森是在滑雪运动中产生滑水的幻想。他试用过各种型号的滑雪板在水面上滑行，都失败了。最后他发现，滑水板应该比滑雪板做得更宽一些，他用松木板制成了一个8英尺长9英寸宽（约2.44米长，0.23米宽）的滑水板，这次他终于成功了。后来，他又萌生了一个念头，让自己在一架时速为80英里的飞机拖动下滑水，然而这次他彻底失败，并在这次表演中丧生。
　　为了纪念这位勇敢者，佩平湖畔竖立着他的一座纪念碑，后来的人们每每经过这里时都会发出一声叹息。有一次，一个名叫詹姆斯的小孩与他的父亲经过此地时，詹姆斯问道：“爸爸，为什么塞缪尔森能在水上滑行？”爸爸回答道：“当游艇拖曳着滑水运动员时，运动员的身体向后倾斜，利用脚下的滑水板向前沿斜下方向前蹬水，使他得到一个斜向上的反作用，它一方面使运动员不下沉，一方面又阻碍运动员前进，在游艇的拖曳下，拖曳力克服了阻力，使得滑水运动员能站在水面不仅不下沉，还能高速前进了。滑水看起来悬，但实际上并不危险。后来，塞缪尔森有一次滑水不慎脱落了一只滑水板，但是他发现一只脚也照样能滑。”
　　现在滑水运动已经很普及，滑水花样翻新，甚至四五岁的小孩也去滑水。
　　现在，冲浪是一种看起来更有趣的滑水运动。令人奇怪的是，冲浪运动员没有汽艇的拖拽，为什么也不会下沉呢？冲浪运动员的速度来源于海浪。冲浪运动员像坐滑梯一样从一个浪尖上滑下来，再冲到另一个浪尖。冲浪运动必须在海浪较大的地区开展，运动员必须不断地追逐着海浪前进才行。
　　
　　第二次世界大战时，一个英国工程师曾经用打水漂的原理去轰炸德国法西斯海岸的军事设施。当时，因为有高射炮的保护，英国的轰炸机不能接近德国海岸。这位工程师设计了一种圆柱形的炸弹，炸弹投下的时候是绕着竖直轴高速旋转的，就像我们打水漂的时候抛出的旋转石片那样。这种炸弹在水面上一蹦一蹦地向堤坝跑去，遇到岸边的堤坝就沉到水里，完成了对海岸军事设施的轰炸任务。
　　
　　冲浪运动起始于澳大利亚。由于澳洲四面环海，气候温暖，多日照而少阴雨，有利于水上运动的发展，故而澳大利亚人特别喜爱冲浪运动。早在欧洲人迁来之前，这里的土著人，乘独木舟浮海时，就凭一叶扁舟忽而冲上浪峰，忽而滑向浪谷，这就是冲浪运动的前身。
　　4.凉不掉的过桥米线
　　小晶和小山刚结婚，他们决定出去旅游来度蜜月，许多人都选择海南三亚，而他们选择去云南昆明、丽江、香格里拉，去感受春城和高原的温馨、美丽。
　　当他们从昆明下飞机后，就听说云南的过桥米线闻名全国，打上出租车直奔一家过桥米线的老店。吃的时候，服务员先端上一碗汤，上面漂着厚厚一层油，随后又送上一盘切得很薄的生肉片。汤看上去似乎并不太热，但是服务员对他们说：“你们绝对不能端起来就喝。因为生肉片放进去，能在汤里涮熟。吃过涮肉片以后，主食是放在盘子里的熟米线。把米线放在汤里一烫，吃起来也是热乎乎的。”
　　关于过桥米线的传说有许多，小晶和小山边吃边讨论这过桥米线的魅力，为什么汤凉得这么慢。恰巧，他们的讨论被旁边的一位老者听见，这位老者非常热情地为他们解释：“你们也许会认为碗的保温性能好，碗是敞开的，并无保温性能。秘密是汤表面漂着的那厚厚一层油。汤上的一层油的保温作用甚至比加一个密封的碗盖作用还强。你们的父母都会有这样的经验，在炖肉的时候，表面厚厚的油层会使肉更容易炖烂。
　　“从对流的角度分析，一碗汤变凉，主要是由于表面成分的蒸发，蒸发能带走大量的热，上面一层汤凉了沉下去，下面热的再浮上来，这种对流加速了散热过程。如果是一碗油汤，情况就不一样了，油很轻，总是漂在水面上，即使凉了也仍然漂在上面，所以可以阻碍对流现象，碗底下的热汤总没有机会浮到表面把热散掉，这就是油汤比普通的汤凉得慢的原因。”
　　
　　太阳每天给地球带来大量的光和热，如果把其中的万分之一利用起来，全世界现有的发电站就不需要工作了。可是目前的太阳能除了被植物吸收利用了千分之一以外，几乎全部散失掉了。怎样才能把太阳的热量利用起来呢？办法是想了不少，只是建造设备花钱太多，因此没能广泛应用。
　　
　　最近，科学家发明了一种价格比较便宜的太阳池发电方法。什么是太阳池发电呢？
　　水可以吸收太阳光的热量，但是对流又不断地把热散失在空中。计算表明，如果设法让太阳热能只进不出，池水的温度可以达到摄氏100度。但是，怎样才能保温呢？工程师想到了盐，淡水能浮在盐水的上面，根据这个道理设计的水池叫太阳池。池的下面盛上浓盐水，上层是淡水。阳光透过淡水把下面的盐水晒热，由于盐水浓稠，比淡水重，即使受热膨胀稍稍变轻，也不会浮到淡水的上面把热散失掉。所以下层盐水中所吸收的太阳的热量可以越积越多，而且池子愈深积热的效果越好。在池底安装上循环管道，就可以把底下的热引上来向屋子里供暖。把一个密封的锅沉到池底，不一会儿就可以把米饭焖熟。
　　5.沙海“蜃楼”
　　20世纪的90年代，那天是8月18日，一辆汽车在茫茫的大西北沙漠中奔驰，一望无际的沙丘和单调的景物使人昏昏入睡。
　　突然一个乘车的人对着窗大喊：“快看，前面有一片水泽！”这是上午9时55分的事，人们立刻把头转向窗口。在远方确实有一片蓝色的水泽，随着汽车的速度不断地变换着位置，好像带来了一丝凉意。
　　10时14分，淡蓝色的水泽从西北方向移向正西，并奇迹般地从水泽里叠化出一座座白色楼宇的倒影，好像是迎接远方的贵客来临，但是当驱车接近这个水域的时候，这片诱人的水泽就消失了。
　　这时，车上的人们议论纷纷，恰巧在同行的车上有位教授，他给人们解释了这种奇怪的自然景象。他说：“过去，人们说这是沙漠上的魔鬼在戏弄疲劳的旅客。但是现在，在沙漠里发生的这种现象却称为‘沙海蜃楼’。
　　“其实海面上也会出现这种现象，人们称之为‘海市蜃楼’。在1991年8月3日下午，安徽巢湖市突然看到了巢湖上的宝岛——佬山。平时佬山在巢湖市是看不见的。那天奇迹般地出现在市民的眼前，使人惊奇不已。
　　“海市蜃楼是一种罕见的光学现象，一般人是很少有这种眼福的，甚至一辈子也难见一次。其实，你们有看到蜃楼现象的机会，只是没有前面说的那么好看。6～7月份正是看蜃楼的好时机。蜃楼在哪里？就在晒热的柏油马路上。
　　“在炎热的日子里，当你们顶着烈日沿着马路向前走的时候，你会发现在马路的尽头水汪汪的，好像洒水车刚刚洒过水一样，顿使你感到一丝凉意掠过。水面上还映出了汽车的倒影和过路的行人，但是当你快步走向前时，那片水塘便消失了，或移到更远的地方。这就是你看到的‘马路蜃楼’。它的原理和沙海蜃楼一样。蜃景是热空气耍的把戏。黑色的柏油路面，在炎热的太阳照射下，大量吸收热，然后又向四周辐射出去，因此在地面的周围就形成了一个热空气层，热空气层上面的空气则还是比较冷的。当光线射到冷热空气的分界面上时，会发生折射，这样地面上的热空气层就像一面镜子一样把射来的光线反射回去。其实，简而言之，当地面上覆盖了一层热空气时，就像在地面上铺了一个大镜子，不过这不是真正的镜子，路面上的热空气飘浮不定，所以从上面反射的影像给人以水塘的感觉。沙漠上的蜃景也是这样形成的。沙粒上方的热空气也像一面镜子一样把远方的景物反射出来，形成水泽的幻觉。”教授解释道。
　　听完教授解释之后，人们都纷纷鼓起掌，称赞教授的知识渊博。
　　
　　自古以来，我国的山东蓬莱就是看海市蜃楼的好地方，岛屿山峦和城市出现在空中，街道上的行人依稀可见，宛如仙境。
　　亲爱的读者，走在火辣辣的阳光下是有些恼人，但是这也正是观察“马路蜃楼”的好机会，你可不要放过哟！
　　
　　蜃景不仅在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。蜃景的种类很多，根据它出现的位置相对于原物的方位，可以分为上蜃、下蜃和侧蜃：根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等。
　　6.啤酒泡带来诺贝尔奖
　　格拉泽是美国密歇根大学的物理教授，主要从事原子物理研究的，他对于威尔逊云雾室十分不满意，常常思考着改进的办法。
　　一天，他心事重重地来到一家咖啡馆。
　　咖啡馆里的侍者走来问：“教授，我能为您服务吗？请问您需要点什么？”
　　格拉泽心不在焉地说：“来一杯啤酒吧。”
　　啤酒上来了，格拉泽一动也不动，对着那杯泛着泡沫的啤酒发呆。午后的阳光从窗子钻进来照在啤酒上，酒杯里的气泡一个接着一个往上冒，他顺手就把汤匙放在酒杯里拌动了一下，汤匙上也布满了气泡。
　　格拉泽突然站了起来，大步流星地向外面走去。
　　“教授！教授！”
　　这时，格拉泽才想起来还没有付钱。他丢下一个美元就朝实验室走去。
　　或许是气泡给了格拉泽启发，让他有了一个新的思想在脑海中出现，他突然意识到，是否能用气泡来显示粒子的踪迹呢？
　　威尔逊云雾室使用的是把气体变成液体的过程，而液体里产生气泡则是一个相反的过程，当一壶水要沸腾的时候，里面就会产生气泡。
 



第11章 大气盔甲(2)


　　格拉泽知道，这个过程和气体变成液体的过程类似，需要一个汽化核心。如果没有微小的粒子充当汽化核，也不会变成气体，形成过热液体。核反应中的带电粒子也可以在这种过程中起到一个汽化核心的作用，产生气泡留下痕迹。
　　格拉泽开始选了一种很容易汽化的物质——乙醚做一个直径只有几英寸的“气泡室”，和威尔逊云雾室类似，里面装有保持在沸点的液体，用微小的膨胀减小液体上方的压力，果然观察到粒子的踪迹，“气泡室”中显现出粒子精细的轨迹。
　　在1952年，世界上的第一个“气泡室”研制成功了。这是一个耐高压的容器，其中装着透明度很高的液态氢。气泡室所能收集到的粒子踪迹的信息要比云雾室高1000倍。1960年，格拉泽获得了诺贝尔物理学奖。
　　
　　喝啤酒的时候，在啤酒中可以看到很多悬浮的气泡串。那是因为啤酒里面有二氧化碳，没开盖的时候压力大，二氧化碳出不来，开了盖后瓶内气压减小，二氧化碳溢出，形成气泡。
　　
　　格拉泽（donald arthur glaser）1926年9月21日出生于美国俄亥俄州的克利夫兰，父亲是一位商人，俄国移民。格拉泽小时在克利夫兰高地上学，1946年在凯斯技术学院获数理学士学位。他的毕业论文课题是：用电子衍射研究在晶体金属基片上蒸涂的金属膜。这就是他早期进行的研究。
　　格拉泽1946年春季在凯斯工业学院从事了一段数学教学以后，1946年秋季来到加州理工学院当研究生，1949年秋完成博士论文，1950年正式获得物理数学博士学位。他的博士论文研究的是用实验研究高能宇宙射线和海平面的介子的角动量增。从1949年秋季起，他就在密歇根大学物理系任教。这段时间他的主要研究兴趣是基本粒子，特别是奇异粒子。他广泛比较了当时用于这个领域的实验技术，制作了各种扩散云室和平行板火花计数器，最后导致了在1952年发明气泡室。从此他就致力于发展各种不同类型的气泡室，以用于高能核物理实验，特别是用于纽约的布鲁克海文国家实验室的宇宙线级加速器（cosmotron）和伯克利加州大学劳伦斯辐射实验室的加速器（bevatron）上。
　　7.煮不死的神鱼
　　“阿凡提，最近听说你买了几条漂亮的鱼，想必一定很好吃吧。”贪婪的财主问道。
　　“不，老爷，金鱼好看不好吃。”阿凡提不卑不亢。
　　“哼哼，我不信！”财主霸道惯了，“明天拿你的金鱼来，我要亲口品品鲜。”
　　财主不管阿凡提如何解释，他都不听，一定要把金鱼煮着吃。阿凡提在回家的路上边走边想，突然有条妙计出现在脑海中。
　　第二天，阿凡提提着鱼缸来了。里面的金鱼，闪光发亮，优哉游哉。财主一看，馋涎欲滴，马上令人煮鱼。
　　“慢着，这可是神鱼，你小心吃了冒犯神灵受惩罚。”阿凡提说。
　　“我偏要吃。”
　　“神鱼是煮不死的，难道你要生吞活鱼？”
　　“哪有煮不死的道理？拿锅来，当面煮！”
　　“不必了，这里有锅。”阿凡提指指鱼缸下面那盒子样的东西，拿开一看，原来是个锅。阿凡提让仆人倒进水去，又舀了几条金鱼放进去，便在下面生起火来。过了一会儿，锅里的水沸腾了，热气突突向外冒。阿凡提边撤火边舀出锅里的开水洒在地上，啪啪作响。他大声说：“水烧开了，亲眼看到了吧？再看鱼呢？”他将鱼倒进鱼缸，活蹦乱跳，根本不像在开水里待过的。“这就是神鱼！煮不死的神鱼！”
　　财主愚昧无知，迷信神明，便信以为真了，只好让阿凡提带着他的金鱼走了。
　　
　　阿凡提想出来的办法是这样的：他连夜打制了一个双层的锅，内锅的下边包上了隔热的石棉。在火烧外锅时，外锅的水烧开了；热传到内锅时，只能传给内锅的上沿，只能烧开内锅最上边的水。由于水是热的不良导体，热水在最上边，又不能造成对流，所以锅下部的水仍是冷的。鱼都躲在冷水里，当然安然无恙。当然，时间过久，下部的水也会因传导而热起来的，所以，阿凡提及时撤火并把上部的开水舀出来倒掉。
　　
　　你们知道热传导有哪几种方式吗？
　　其实热传导是热能从高温向低温部分转移的过程，热传导有三种方式：
　　直接传导：各种材料的热传导性能不同，传导性能好的，如金属，可以做热交换器材料；传导性能不好的，如石棉，可以做热绝缘材料。
　　对流传热：是液体或气体通过循环流动，使温度趋于均匀的过程。对流传导因为牵扯到动力过程比直接传导迅速，热交换器一般要同时利用对流和直接传导原理。
　　辐射传导：是直接通过红外线辐射向外发散热量，传导速度取决于热源的绝对温度，温度越高，辐射越强。
　　8.降落伞中心的孔
　　婷婷和宁宁听说体育场有跳伞表演，他俩特别高兴，因为他们是跳伞运动的爱好者。这一天，他们看得眼花缭乱，有半球状的伞从天而降，飘飘欲仙；有高空踩伞，一个踩一个……在蓝天白云的衬托下，这些色彩绚丽的伞面就像开放在天空中鲜艳的大花朵，个个都让人赏心悦目。
　　回来的路上，婷婷忽然说：“我有个问题不明白，为什么有的降落伞在伞面的正中央有个孔呢？”
　　“你看得真仔细，我还没注意呢，我想这个孔是为了减少阻力的吧。”宁宁说。
　　“减小阻力干吗？降落伞不就是利用它的阻力吗？”
　　“以前老师讲过，降落伞下降时，对空气来说，相当于伞不动而气流向上冲，气流碰到伞面就被挡住了，这时它对伞面有一个向上的推力，可以使伞减速下落，保证了跳伞员着陆的安全。既然降落伞是利用空气的阻力，为什么又开孔呢？”宁宁感到困惑了，婷婷反而笑了。她说：“这正是我刚才问的问题呢！开了孔，阻力肯定减小，但绝对不是为这个目的而开孔的——你想，如要减小阻力，把伞做得小一些不更方便吗？”
　　“那是为了什么呢？”
　　“其实仔细想想，开孔对伞有什么用处呢？开孔不会让伞更结实，也不会让跳伞员呼吸方便，难道伞在下落时还有什么吗？”
　　“还有气流呗！”
　　“对，气流向上时，正中间的部分被伞阻挡，周围的部分沿着伞的圆周以外到伞上面去了。伞顶不是流线型的，这些气流不能顺畅地过去，必定在伞边出现漩涡……”
　　“这就叫涡流。可是，出现涡流与伞顶开孔有什么联系呢？”
　　他们带着疑问，一起去向李老师请教。
　　李老师告诉婷婷和宁宁：“第一，你们在推想中，逐个考虑这一事物中的三个要素：伞、人、气流，并在气流这个要素上发现了疑点，这样推想很有条理，能把握主攻方向。很好。第二，你们的推想，已经很接近正确答案了。开孔就是为了解决伞边上方的涡流所造成的问题。伞的四周都会有涡流产生，但这些涡流绝不会一样。这样，产生较大涡流的一边，使伞受的阻力增大，结果就使伞发生摇摆，不利于跳伞员控制下落的路线。伞的正中开孔后，有一股气流向上冲去，速度较大。这样伞边上方的气流不容易产生涡流而都随中央气流一起上升，从而保证了伞在降落过程中的稳定。”
　　
　　为什么把2个乒乓球挂起来，向中间吹气，两个球会往中间靠？向中间吹气时，中间空气的流速加大，压强减小，而外部大气压强不变，于是外界大气压将球向中间压，就造成了球向中间靠的情况。
　　
　　飞机在扰动层中飞行，由于绕过飞机的气流速度场的不均匀性，即所谓“阵性”造成飞机水平速度的“脉动”，从而使飞机承受过负荷。这就是扰动气流引起飞机颠簸的根本原因。
 



第12章 大气盔甲(3)


　　9.曲突徙薪
　　在古代，有一个农家小院里，主人是一个非常勤劳、利落的人，农具摆得整整齐齐，直直的烟囱立在屋边，旁边还堆着一人多高的木柴，近段时间，主人还盖了三间北房。土坯垒成的墙中，匀称地排布着几根顶梁木柱，新打制的木梁上还贴着求吉利的红纸条，和着泥草的屋顶，足有三寸厚，显得家里十分温暖。
　　“方哥，你看谁来了？”邻居天明领着邻村的一位长者进了小院。
　　“大伯，里面请。很久没见，今天怎么有空来了？”方哥迎上前去，甚是亲热。
　　“看看你们家的新房啊，真漂亮，给你道个乔迁之喜啊！”
　　大伯看着干净的小院、整齐的新屋，心里高兴，赞不绝口。走到炉灶旁，他忽然停下对主人说：
　　“你这烟囱是直的，应该改成弯的；这堆木柴离炉灶太近，应该挪远些。以免发生火灾！”
　　“大伯说得对，方哥，我帮你改烟囱、挪木柴，你说什么时候干？”天明是个热心肠。
　　“等以后再说吧。天明，你先替我到集上打酒买肉，咱们一起欢聚。”主人吩咐道。至于改烟囱的事，他心里想：哪会这么巧，偏让我的新房子失火？
　　没过了几天，他家真的失火了。村里各家虽不吃一锅饭，但胜似一家人，老老少少都来帮助救火。人多心齐，不一会儿，火灭了，房子总算是保存下来。事后，主人为答谢乡亲，杀猪摆酒，款待一番，因救火而烧伤的被请到上座，其余人按出力多少依次入席。
　　天明看了看大伙儿，对主人说：“方哥，如果你当时听了邻村大伯的话，也用不着今天大摆宴席了。火到底是烧起来了，救火的人你都请来了，可唯独没请邻村大伯，你说该不该谢他呢？”
　　主人顿然觉悟，立即将邻村大伯请来。
　　这便是“曲突徙薪”的故事。曲是弯曲，突指烟囱，徙是搬走，薪是木柴。这个成语是告诫我们，凡事要防患于未然，早除隐患才不致酿成大祸。
　　为什么大伯的话这么灵呢？
　　因为炉子上安烟囱，是为了加强空气的对流，以使炉火旺。因为燃烧后的热气能通过烟囱顺利地上升排走，周围的冷空气（带着氧气）就容易从炉灶下口进入补充，使木柴的燃烧快而充分。在农村，烟囱不会太高，它的上口离屋顶的茅草较近。火烧得很旺时（例如有风时，对流更加快，火就烧得很旺），常有火星甚至火苗蹿出，很容易引起火灾。改为弯曲的烟囱，一来可以控制对流速度，不易有火星蹿出，也减少了热量的消失，使更多的热量能留在灶里；二来可以控制烟囱出口的方向，使热的烟气远离房顶的茅草。总之，“曲突”既可以让火烧得旺，又减少了不安全因素。
　　
　　在空气对流过程中，热气总是向上升的。根据这个道理，厨房里的排风扇应安装在窗子的上部，才能使热气和油烟尽快排出。
　　
　　电冰箱是靠蒸发制冷的，蒸发器安装在冷冻室，冷藏室是靠空气对流变冷的。在空气对流过程中，热气向上升，冷气向下降；将冷冻室安装在上部，才能使箱内的空气上冷下热，不断对流，从而使冷藏室温度也比较低，达到冷藏的目的。
　　10.热水降温
　　农忙季节，炙热的太阳烤着大地，人们都为丰收而忙碌，伟伟的爸爸也是一样。中午时分，爸爸大汗淋漓地回到家，伟伟和宇宇小哥儿俩赶忙为爸爸准备淡盐水，以补充由于出汗过多而损失的盐分，以免中暑。
　　可惜没有凉开水了，只有刚开的水。总不能让爸爸喝滚烫的水啊，他一定口渴得厉害。他们想起冰箱里还有一些小冰块。
　　弟弟小宇抢着把细盐放在杯子里，倒上开水，接着就拿了冰块投了进去。
　　哥哥伟伟一看就急了，说：“爸爸等着喝水，你不该先放冰块，先放冰块水凉得慢！”
　　“无所谓，反正冷却的时间都是一样。”小宇不服气。
　　“我说了你就是不相信，我就做个实验给你看。”哥哥说着麻利地拿了一个相同的杯子，放上相同的盐，倒上相同的开水，凉着；过了5分钟，他拿了一块相同的冰投了进去。
　　弟弟倒的水总共冷了7分钟，爸爸刚好擦洗完换好衣服，他先端起一杯水来尝，接着又端起另一杯。
　　“哪个凉？”哥儿俩异口同声地问。
　　“你们自己尝尝吧！”爸爸说着给他们各倒了两小杯。
　　兄弟俩发现，伟伟倒的水凉。
　　这是为什么呢？爸爸给他们做出了解释：“伟伟倒的那杯凉得快，就是晚放冰的凉得快。高温物体向外散热时，它与周围的环境温度相差越多，散热就越快。这是牛顿发现的关于冷却的规律。所以高温物体由于散热而冷却时，总是开始阶段冷得快，越往后与周围温度的差越小，冷却得越来越慢。弟弟先放上冰块，冰块立即从开水那里吸收热量而溶解，而升高温度；同时，开水由于大量放热给冰块，温度很快下降，它与周围的温差小了，再散热就慢了。伟伟的那杯，开始是开水，与周围温差大，它散热降温也比较快，等它温度迅速降低后再加冰块，热水由于大量散热给冰块，它的温度又能迅速下降了，所以后放冰块的开水凉得快些。当然啦，如果放的冰太多，或太少，这种差别就不容易观察到。”
　　兄弟俩听完后都点点头，小宇主动向哥哥承认了自己的错误，表示将来要改正倔强的小脾气，哥俩又笑了。
　　
　　在火上煮粥或稀饭时，用勺子搅动，可以加快粥内热的对流，从而使粥热得更快一些。用勺子搅拌也可以让碗里的粥凉得更快一些，这是因为搅拌增加了粥与周围的冷空气的接触面积，当没有热源的时候，粥就会成为热源将热量传给周围的空气，不断地搅拌，可以让更过的粥在运动的过程中接触空气，因而冷得更快。
　　
　　热在空气中传递主要是靠对流方式。暖气片使附近的空气受热上升，周围比较冷的空气就会流过来占据暖气片附近的空间；流过来的空气受热后又会上升，比较冷的空气又会流到暖气片附近的空间来……就这样，在冷热空气不断地相对流动过程中，整个屋子的空气就逐渐变暖了。
　　11.纸锅烧不着
　　春天来了，万物复苏了，兵兵、小果和小文约好去郊外春游。一路上他们谈笑风生，高高兴兴地向目的地走去。他们看到大地泛绿，树翠欲滴，姹紫嫣红的桃花挂在枝头，小鸟在天上自由地飞来飞去，喜鹊在枝头上喳喳直叫，河水淙淙地向远方流去，大家都在迎接新一年的好生活！兵兵是班里的小诗人，他触景生情，随口吟唱道：“残叶溢绿绿欲滴，枯枝染红红欲飞。黄莺欢歌歌似水，寒冬叫春春已归。”
　　小果、小文听罢拍手称赞。
　　中午时分，他们选好一块空地准备热饭填肚子时，却遇到了一个小麻烦。
　　“小果，说好让你带个小锅，怎么没带？”
　　“没有锅怎么热饭呢？”
　　小果一声不吭，慢慢地从书包里拿出一张牛皮纸来，伸开摊平。小文想坐上去，小果急忙说：“不能坐，这是咱们的锅！”
　　“锅？别开玩笑啦！”
　　“真没错，只需要你去找几块石头来，摆个锅台，取些水来，我就可以为你们热饭啦。”
　　小勇边说边把这张长方纸三折两折折成一个纸锅。锅底是正方形的，边长正好是长方纸宽边的一半。看起来还很结实呢！
　　三块石头一摆就算锅台，纸锅里盛上从河里舀来的水，放上每人拿来的熟鸡蛋、袋装奶，下面点燃起枯树枝。过了一会儿，水真的烧开了，纸锅安然无恙。在这凉风习习的春天，他们开开心心地吃上了热鸡蛋，喝上了热牛奶。
　　等余火全都灭了，他们又上路了。他们一路上展开了对纸锅的讨论。
　　“为什么水都开了，纸锅还烧不着呢？”
　　小果说：“纸达到一定的温度才能燃烧，这个温度叫燃点。一般的纸，燃点约在180℃。火焰温度约600℃，用火直接点燃，纸很容易烧起来。在纸锅里放进水以后，火的热量通过纸传给水。平常，水的最高温度就是100℃，远低于纸的燃点，所以只要纸锅里的水没烧干，纸锅就会仍然在100℃以下，当然烧不起来啦。”
　　
　　在热传递过程中，物质并未发生迁移，只是高温物体放出热量，温度降低，内能减少（确切地说是物体里的分子做无规则运动的平均动能减小），低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。
　　
　　水的沸点并不一定停留在100摄氏度，这与它所处的地理位置有关，在我国西藏，水不到100摄氏度的时候就会沸腾，因为西藏属于高原，气压低，水的沸点低，用一般的锅煮不熟饭，因此只能用高压锅。
 



第13章 电学宇宙(1)


　　电磁学是研究电、极和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。
　　电流的形成：电荷的定向移动形成电流（任何电荷的定向移动都会形成电流）。电流的方向：从电源正极流向负极。
　　电压（u）：电压是使电路中形成电流的原因，电源是提供电压的装置。国际单位：伏特（v）；常用：千伏（kv），毫伏（mv）。1千伏=103伏=106毫伏。测量电压的仪表是：电压表。使用规则：电压表要并联在电路中；电流要从“+”接线柱入，从“-”接线柱出；被测电压不要超过电压表的量程。
　　电阻（r）：表示导体对电流的阻碍作用（导体如果对电流的阻碍作用越大，那么电阻就越大，而通过导体的电流就越小）。国际单位：欧姆（Ω）；常用：兆欧（mΩ），千欧（kΩ）；1兆欧=103千欧；1千欧=103欧。决定电阻大小的因素：材料、长度、横截面积和温度（r与它的u和i无关）。
　　1.可怕的静电
　　京生是北京的一个大货车司机。有一天，他接到一桩生意，需要他去新疆运木头来北京，他十分乐意地接了这笔生意，心想：跑完新疆一趟，他就带儿子去欢乐谷玩玩，好久没有陪自己的孩子了。
　　在通往新疆的高速公路上，京生驾着自己的货车在急驶，突然间一声巨响，从后面的槽厢里喷出一个火球，随即点燃了油箱。京生刚刚跳出驾驶室的一瞬间，一声巨响，货车报废了，京生也受了重伤。
　　家人闻讯赶来，都十分悲痛，货车对于他们全家而言是维持生活的工具，再说京生也受了重伤。警察赶来处理交通事故，京生的妻子十分不解地问交警：“我们家京生没有超速，也没有违章行驶，为什么会出现这种情况？”交警说：“造成这一不幸的事故原因，要从一塑料桶汽油说起，因为爆炸是从那里开始的。为了长途行车，司机用塑料桶装了一桶汽油放在车后面。行驶过程中，桶里的汽油在不断地晃动中和塑料桶壁摩擦、撞击，由于汽油和塑料桶都是电的不良导体，摩擦产生的电荷不断地积累，而且越积越多。塑料桶壁和汽油之间开始放电，产生火花，就像打了一个小的闪电。就是这个小小的火花，点燃了汽油桶上面的汽油蒸气与空气的混合气体，引起了爆炸。”
　　妻子这时也只能黯然泪下，终于明白了静电的威力。
　　
　　静电火花不仅会引起汽油的爆炸，砂糖、面粉、茶叶末、奶粉、咖啡粉、煤粉、铝粉、木粉等，如果在空气中悬浮的数量达到一定的程度，也都会因为静电火花或其他火花而产生爆炸。在工业史上，面粉厂、铝制品厂因为空中的粉尘太多发生爆炸的事常有发生。
　　静电是在摩擦中产生的，在干燥的冬天用梳子梳头，常常可以听到噼噼啪啪的声音，这是梳子和头发之间在放电；我们从地毯上走过去摸铁门柄，常会在手指和门柄之间打一个火花。
　　
　　静电现象在我们的生活中也有许多可以应用的地方，例如静电除尘。还有一种点煤气灶用的“枪”，用手一扣扳机，前端“枪筒”上就打一个火花，点燃了煤气灶。煤气枪里有一种特殊的物质叫压电体，扣扳机的时候对它产生了压力，于是在这个物质的两个表面上就会产生几万伏的高电压，产生火花放电，这也是静电的一种应用。
　　2.天然电池
　　在抗日战争时期，有一次，游击队得到一个秘密情报：小鬼子的车队下午通过村前的大桥。
　　队长立马决定，在鬼子到达时炸死鬼子。游击队的队员听完之后士气高昂，大家表示一定要重创侵略者。他们迅速把炸药埋在桥下，将引爆用的电线从炸药包一直拉到远处的橘林，并接上电池和开关。只要一声令下，便合上开关，将电流送到炸药包，在那里会跳出火花，引爆炸药。
　　为了这次战争的胜利，他们一遍遍检查每一个接口和线路。当检查到电池时，发现因天气太潮而漏电，电压不够了。空气顿时紧张起来。
　　前功尽弃吗？不！几个战士主动请战：“我去桥下埋伏，到时间点燃炸药包。”
　　“这样太危险！”队长说，“不到万不得已，我们不能这样做。想想还有什么办法……”
　　队长的目光无意中落在眼前的橘林上，黄澄澄的橘子挂满树枝。这是老百姓的果实，绝不能让鬼子们掠夺。他想着想着，忽然眼前一亮，大声说：“有了！大家摘12个大橘子，要酸的，我们用橘子引爆！”
　　“用橘子引爆吗？”
　　“对。橘子可以做成电池，现在我们只有这个办法了。还得预备几块铜片、几块铁片，要打磨得亮亮的。”
　　大家很快准备就绪。一个人负责一个橘子，队长负责橘子之间的联结。
　　鬼子车队一到，随着队长的一声高喊，大家同时把自己手里的铜片和铁片平行地插到橘子里去。只听“轰”的一声巨响，引爆成功了，鬼子车队损失惨重，游击队又获得了胜利。
　　胜利回村的路上，许多战士都涌到队长的面前要问个究竟。
　　队长笑着说：“电池就是化学电源，它是利用化学变化而产生电流的。只要把不同的金属，例如铜片和铁片，放在酸溶液，或碱溶液，或盐溶液中，这就是一个电池，可以向外供应电流。但它过一会儿，电流就要减弱，这是因为在化学变化中金属片上会产生一些气泡，从而阻挡了电流的通过。如果能及时把气泡除去，便又可以发电了。”队长为了保险，安排了12只橘子，分为3组，每组4只，4只串联，3组再并联。
　　你可以做个水果电池，看能否把小电珠点亮。
　　
　　磁感强度b与垂直于磁场方向的面积s的乘积叫做穿过这个面的磁通量。定义式为：φ=bs。
　　
　　水果电池怎样制作呢？
　　找一些铜片和铝片，再剪一些比铜片和铝片大一些的纸片在醋里浸一下。在一个铝片的上面放一个纸片，在纸片上放个铜片，一个简易的化学电池就做好了，铜片是正极，铝片是负极，浸湿的纸片就是电解质。不过，这样的一个“电池”产生的电实在太微弱了，只能用灵敏的电表测到。如果把许多这样的“小电池”垒起来，让一个“电池”的铝片放在另一个“电池”的铜片上（这时铝片和铜片之间不要放纸片），这时产生的电流就强了一些，几个“电池”垒起来就能点亮一个发光二极管（一种通过很小电流就能发光的半导体元件）。如果很多这样的电池垒起来，电流就会很强了。也可以把铜片和铝片插进一些蔬菜水果里，如插在西红柿、柠檬里，这样就可以做成一个有趣的“水果电池”。
　　3.不安全用电的后果
　　那一年，小柳研究生毕业，来到研究所工作。他兴高采烈地搬进了宿舍，到了该吃午饭的时候了，这天煤气罐没有送来，他急中生智，拿出刚买的电磁炉，这个电磁炉有3000瓦，插上插销，还好，没有烧断保险丝，饭一会儿就做好了。
　　他知道这个电炉功率太大，在原来住的楼上根本不能用，一用就烧断保险丝，整个单元几十户人家都受牵连。他知道居民楼不该用电磁炉，因为楼内的电线不够粗。转念一想，这是新楼，马马虎虎吧……
　　已是万家灯火的时候了，他又开始做晚饭了，可惜这次没有中午幸运，电炉刚插上，“啪”的一声，保险丝断了。楼道里一片漆黑，接着是一片喧嚷：“谁家用电炉子了？”
　　“晚上各家都用电，电线负荷本来就重，再用电炉哪能受得了？”
　　小柳非常不好意思，赶忙拔下插销，不敢再用了，只好下楼买了点零食随便吃了。当他回家时，不知谁已经换了保险丝又来电了。
　　晚饭没做成，小柳一直不甘心。他想：3千瓦太大，我改小一点不就行了？小电炉子照样发热做饭，只是时间长一点罢了。对！说干就干，他把电炉丝从耐火材料的底座里轻轻取出来，把全部电炉丝伸开摆成个“之”字。每一段大约是总长度的1\/3，剪掉2\/3多一点，剩下不到1\/3，不就变成小电炉了？不到1千瓦，也许是900瓦呢！他想好，动手剪开，又把电路连好，小心翼翼地把这不到1\/3长的电炉丝安到耐火底座的沟槽里。他不敢马虎，又仔细检查一遍，电路没错，心里踏实了。“这下应该没有问题了！”他放心地把插销插到电源插座里……
　　结果怎样呢？竟然引起了一场火灾，好端端的新楼烧得一塌糊涂，小柳无法逃脱应得的惩罚。
　　小柳研究生毕业，居然犯下这种幼稚错误，他以为电炉丝截短了，它的电功率会随着电阻的变小而变小，事实恰恰相反。我国家用电源都是220伏特电压的照明电源。在电压不变的条件下，电炉丝的电阻越小，通过它的电流强度就越大；而电功率是电流强度与电压的乘积。所以在电压不变时，电功率与电阻正好成反比。小柳将电阻减到1\/3以下时，电炉子的电功率将为3倍以上，也就是9千瓦以上！更能把保险丝烧断了。
　　偏不凑巧，刚才烧断保险丝后，大家都找不到保险丝，最后有人提议暂时换根铜丝应急吧。结果用了一根粗铜丝代替保险丝接上去了。这粗铜丝即便是非常强的电流也不容易把它烧断。小柳接通电炉后，强电流通过墙上的电线，很快把电线的绝缘外皮烧化了，把电线烧红了，电线周围的木、纸、布等易燃物被引着了，顿时火光四起，越烧越旺，损失惨重。
　　如果当时不是换粗铜丝而是换保险丝，火灾肯定可以避免，但也无法避免大楼再次断电。
　　
　　当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝，那么保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。最早的保险丝于100多年前由爱迪生发明，由于当时的工业技术不发达，白炽灯很贵重，所以最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯的。保险丝保护电子设备不受过电流的伤害，也可避免电子设备因内部故障所引起的严重伤害。因此，每个保险丝上皆有额定规格，当电流超过额定规格时保险丝将会熔断。当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力（的电流）之间的电流作用于保险丝时，保险丝应能满意地动作，而且不会危及周围环境。保险丝被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流，否则当故障发生保险丝熔断时会出现持续飞弧、引燃、保险丝烧毁、连同接触件一起熔融、保险丝标记无法辨认等现象。当然，劣质保险丝的分断能力达不到标准规定的要求，使用时同样会发生危害。
　　
　　常用的滑动变阻器就是依靠改变导线的长度达到改变阻值的目的；它仅适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液。
　　4.可爱的出气砖
　　余文是个铁杆球迷，在世界杯期间，每场都不落下，随着比赛的进行，他又喊又跳，又急又笑。这个足球迷，迷得有些不正常了。
　　“看，有了齐达内，看着就舒服，我早说过法国队一定能打赢……好小伙子，不愧获那么多大奖……进了！太棒了……法国队的守门员真有能耐？哈……”
　　可是没过多久，形势急转直下，意大利队大展雄风，连进三球！
　　“臭！怎么不把球挡住……哎，守门员吃错药了？你干什么吃的……回家抱孩子去吧！踢的什么球……”话虽这么说，他还是希望下半场法国队能反败为胜。
　　下半场开始了，场上比分3∶1，意大利队领先。余文急得坐立不安，抓耳挠腮。法国队一个队员带球连过3人，动作太漂亮太熟练了，转眼已到离对方球门5米的地方。时机来到了，他提脚射门，球直冲大门飞去，眼看要成功，可惜高了一点点，球紧挨着门梁飞出界外，太可惜了，场内一片惋惜声。
　　余文这下可受不了了，一边骂着一边顺手摸起身旁小桌上的东西就朝电视机砸去。刚一出手，他后悔了，这部彩电是节衣缩食才买来了，砸坏了怎么向妻子交代？电视机会不会爆炸？脑子里迅速闪过许多念头。说时迟，那时快，砸过去的东西正好碰在电视机的屏幕上！余文吓得看都不敢看，脑海里出现一个念头：等着挨骂吧。
　　奇怪！怎么没听到砸碎的声音？怎么屋里变得一点动静也没有了？他睁眼一看，电视机没坏，地下竟是一块砖头！是做梦吧？不是。他仔细看看，这是怎么回事啊，用砖头砸电视机没有砸坏吗？这时，他也困得厉害，没有多想就爬上床睡觉了。
　　第二天，妻子冲他直笑，余文忍不住问她，她说：“夜里看球赛出气了吧？以后可以使劲砸电视机！”
　　“……那砖头是怎么回事？”
　　“这是电视机专用出气砖！”
　　余文想起那砖从外形上看真像一块砖头，但实际上比砖轻而软。他又问：“为什么一砸，电视机就关了呢？”
　　“砖里面有一些电子元件，当它挤压电视机时，能发出信号让电视关机。”
　　呵呵，以后可以使劲去砸了，这样想着，他走到妻子身边，问道：“这个电视机专用出气砖是怎么回事啊？”
　　妻子笑着说：“‘出气砖’里有压敏元件，它一受到压力，电阻值就发生变化，从而影响电路中的电流，这样就把压力变化的信号用电流的变化传送出去。另外还要有将微弱电流信号进行放大的电路，还要有使电视机切断电源的发射电路，当然还要有自用的电源——纽扣电池。”
　　“类似于你这样的球迷用‘出气砖’砸到电视机上以后，由于看不到图像，一般会从狂热状态中清醒过来。对于那些容易过分激动的球迷来说，‘出气砖’称得上是个好帮手。”妻子说。
　　
　　电阻和电阻率的区别：电阻反映导体对电流阻碍作用大小的性质，电阻大的导体对电流的阻碍作用大；电阻率反映制作导体的材料导电性能好坏的性质，电阻率小的材料导电性能好。也就是说，导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小。
　　
　　常用电阻器：电位器、实心碳质电阻器、绕线电阻器、薄膜电阻器、金属玻璃铀电阻器、贴片电阻smt、敏感电阻、合成碳膜电位器。
　　5.微波炉诞生
　　美国雷西恩公司有个做雷达起振的实验室，这里聚集了许多有名的工程师，有位名叫珀西·斯潘塞的工程师对雷达起振的实验非常投入。一天，他的同事看到他胸前的衣兜里渗出暗黑色的液体，就慌忙告诉他：“你怎么受伤了？上衣袋那儿有血流出。”
　　珀西用手一摸，湿乎乎的，脸色立刻变得煞白。可是他又突然明白了，是上衣袋里的巧克力糖融化了，真是一场虚惊。
　　珀西走进更衣室换了件干净的衬衣又开始了工作，他边换衣服时边思考：巧克力糖是固体的，怎么会融化呢，再说温度很低，为什么会有这种情况出现？
　　珀西正在研究波长为25厘米雷达电波在空间分布的状况，此时雷达天线正在发射着强大的电波。
　　刚才发生的事情引起他极大的好奇心，忽然灵感产生了，他明白了，肯定是雷达波在作怪。世界上的物质都是由带电粒子组成的，电磁波是变化的电场和磁场组成的。电磁场的方向不断地变来变去，巧克力内部的分子来回振荡，分子彼此激烈地碰撞产生热量，温度升高，巧克力便融化了。
 



第14章 电学宇宙(2)


　　珀西想：在锅里煮一个鸡蛋或一块肉的时候，热量是从外面慢慢传进去的。外面的蛋清已经煮老了，里面的蛋黄还没有太热，为了把整个鸡蛋煮熟，就要延长加热时间而浪费许多热量。如果用雷达波加热食物，每一小部分都在电磁波的作用下同时热起来，并不需要热的传导，因此非常省时。想到这里，珀西就立即动手制作了一个用雷达波烤肉的灶具，微波炉由此诞生了。
　　
　　微波不仅用来加热食物，筑路工人已经用它来加热铺路的柏油。美国哈维实验室在研究一种拆除原子能反应堆混凝土建筑的方法，由于有放射性，不允许扬起一点灰尘，科学家想到了用微波加热混凝土中含的水分，水在变成水蒸气的过程中膨胀，就会使混凝土炸开。在此过程中不会产生任何灰尘。
　　
　　微波的主要特点是它的似光性、穿透性和非电离性。似光性——微波与频率较低的无线电波相比，更能像光线一样地传播和集中；穿透性——与红外线相比，微波照射介质时更容易深入物质内部；非电离性——微波的量子能量与物质相互作用时，不改变物质分子的内部结构（只改变其运动状态）。
　　6.未来的新能源
　　从前，有个美国驻某国大使馆的工作人员时常感到身体不舒服，经过医院的检查也始终找不出任何病。他们想，也许是水土不服吧！于是美国做出决定：让大使馆的工作人员轮流定期回国休养。
　　有一次国内派来了一位电子专家对使馆内的电子设备进行例行检查。他偶然间发现有一束微波每天定时照射这个大使馆，大使馆的工作人员身体不适正是由于受到过量的微波照射才产生的。
　　原来，大厅墙上的一个木雕雄鹰是微波照射的目标。鹰是美国的象征，是大使馆所在国家为了表示友好送给美国大使馆的，送来后就一直挂在这个会议大厅里。
　　电子专家拆开木雕才发现，里面有个极小的窃听器，因为窃听者没有机会给它更换电源，这个窃听器没有电源，实际上也不可能装电源，它的能量全是由一束微波送来的。当微波束照射这个木雕像时，窃听器便开始工作，并把大厅中的声音由一束微波送回去。电子专家不得不感叹这种设计的巧妙。
　　自从人们发现微波能传送能量之后，于是有人就大胆地设想：如果把这个思想用到空中飞行的飞机上，飞机就可以从地面射来的微波束中得到能量。1987年9月就实现了这个梦想，第一架无人驾驶的微波飞机在加拿大渥太华郊外的上空悠然自得地盘旋，它的能量来自飞机肚子下面的圆盘天线，一个像电话亭大小的发电机组把能量通过微波送上天空，飞机接收到微波后，再转化成电力驱动螺旋桨。未来的微波飞机可以不着陆地环球飞行，部分代替卫星的工作，不过要每隔一二百公里设一个微波发送站。
　　许多的物理学家都梦想着有朝一日能用微波的能量把航天飞机送上天空，因为一个航天飞机并不是很重，用微波发送可以节省20倍的经费。
　　
　　预计在不远的未来，人类将在月球与地球之间建立一个大型太空城。太空城由于能充分利用太阳能来发电，所以向地球出口的贸易中电力占主要成分，向地球输送电能的最好方法是通过微波束。当然飞机或生物穿过微波束的时候会受到严重损害，不过地球上有许多荒无人烟的沙漠，在那些地方建立微波接收站就可以避免意外事故的发生。
　　
　　微波的能量也被用于战争。高功率微波武器又称射频武器，它利用释放出的高功率微波脉冲能量，破坏或烧毁敌方的雷达，可使敌方飞机的航空电子和瞄准系统失灵，也能使巡航导弹、雷达制导导弹、火控电脑等电子设备失灵，甚至还可以损伤作战人员，使其丧失作战能力。
　　7.战胜癌症的新武器
　　戴维是位工人，平时身体很结实，在一次体检中查出他患了癌症。命运好像和他开了个玩笑，他是家里的顶梁柱，他倒下了，全家人该怎么办。
　　紧接着，他的病加重了，一直高烧不退，绝望的家人都为他准备后事了。几天几夜过去了，他又奇迹般地活过来了，并且癌肿完全消失了。这件怪事引起了医学界的重视，经过研究发现：癌细胞比一般的正常细胞对热更敏感。高烧杀死了癌细胞，这就是高烧后在癌症病人身上发生的奇迹。
　　不过温度的控制是十分重要的，不然就会损坏正常的细胞。1975年，德国科学家佩蒂克大胆地采用一种全身麻醉加热的方法。他把麻醉后的病人放到50℃的石蜡液体中，同时让他吸入高温气体，使体内达到41.5～41.8℃，据说治愈了很多肿瘤病人。
　　经过研究发现，有的癌细胞要更高的温度才能杀死。例如：用热杀死脑癌的温度值是43.5℃，但是人体不能长期处在这样的高温下，应该有一种局部加热的办法才行。科学家想到微波加热的原理，但是把整个人放在微波下烘烤，是非常有害的。后来想到，把微波辐射器做得很细很小，再送到有肿瘤的部位，这就是先进的微波介入治疗法。对于肝癌的病人，医生先用超声仪器判断肿瘤的位置，精确地引导探针穿刺到病变的部位，再植入微波辐射器，利用微波产生的热量消灭肿瘤细胞。细小的微波辐射器可以从口腔中送到食道里，这种微波发生器可以把食道中的癌细胞杀死，使堵塞的食道畅通。对于前列腺肿大也可以用类似方法治疗。还可以把极细的微波发生器送到血管里烧去血管壁的多余物质，使血管内壁变得光滑和富有弹性，目前在许多医院里已经可以进行上述手术了。
　　
　　目前关于手机微波对人体的危害正在研究，手机在接听电话时靠近大脑，会对大脑有加热作用，许多科学家认为对大脑有害。
　　
　　现在有人提出用微波代替居室内暖气加热的设想。低量的微波对人体无害，只能穿透人体皮肤的浅层，但是能使人感到温暖。由于家具不吸收微波，仍然是冰冷的，可以在家具的表面涂上吸收微波的材料，使沙发等的表面温暖宜人。
　　8.进入一个超导的世界
　　开学了，9月的天空高而蓝，孩子们在这美好的季节里迎来了一个新的学期。
　　下午，赵老师走进课堂，用一段精彩的话作为这节课的开端：“21世纪，我们如果能获得在室温下具有超导能力的材料，那么我们将进入一个超导的世界。同学们，你们想象下超导的世界是什么样的？”
　　关利说：“令人烦恼的电阻会消失，田野里将没有高压电线，因为超导输电线没有电阻，所以不需要高压输电，100伏的直流电压就可以从发电厂送到住宅，这样会很安全。由于电力在输送过程中丝毫没有损失，所以电力能被送到任何地方，送到穷乡僻壤。
　　“电力的储存是人类的梦想，目前的方法是在夜晚没有用户用电时，关掉发动机组或用水库蓄能。咱们北京十三陵水库就是一个蓄能水库。在电力过剩的时候，用电力带动抽水机把水送到高处变为水的机械能。在电力使用高峰，让水带动水轮发动机，把储存的机械能再变成电能。但是，这种方法造价高、效率低。利用超导线圈储存电能是最理想的。超导线圈也没有电阻，线圈中的电流一旦通入就会永远在里面流动，以磁能的形式储存。电力变得很容易储存，也非常容易提取。”
　　王雪说：“也许未来街上跑的都是电动汽车。驱动电动汽车的也不是电池，而是一个体积很小的超导线圈，在这个线圈里储存着强大的磁能。线圈的磁能转变成电能供给汽车发动机的运行。磁能用完了，可以迅速地补充。作为汽车动力的超导电动机体积比现在的小一半还多，但是力量很大。”
　　欧阳俊杰说：“因为超导电磁铁不会发热，可以通入强大的电流，产生极强的磁场，所以使许多东西大为改观：磁悬浮列车将很容易制造，乘上磁悬浮列车，不到半个小时，从北京就可以到达天津。乘客的时间主要是花费在进出车站上。”
　　“未来的超导使我们有了廉价的强磁场，医疗仪器将大为改观：超导核磁共振可以诊断出极小的肿瘤，由于构造简单检查费用大大降低，患者像验血一样可以随时检查。利用强磁场可以引导带有磁性的药物到指定的身体部位消灭癌细胞或其他的病菌。心磁图仪、脑磁图仪可以检查出微小的病变。超导量子干涉器件甚至可以对大脑的思维进行检测，揭开大脑思维之谜。”蔡巍说。
 



第15章 电学宇宙(3)


　　赵老师说：“大家的发言都很精彩，但上述的事情不是幻想，从原理上说都已经实现，只是目前获得超导尚需要较低的温度，费用较高，设备也嫌笨重。目前说的高温超导也是相对液态氦的温度而言。”
　　
　　第一个发现超导现象的是荷兰物理学家昂纳斯，1911年，他在很低的温度下发现随着温度的降低，水银的电阻越来越小，到了4.15k时（k是绝对温度，绝对零度为-273.16℃）水银的电阻不再缓慢地减小，而是突然一下子降到了零。这说明，在4.15k（-269.01℃），水银进入到超导态。
　　
　　要想使用超导体干什么事，得把它“埋在”超低温的液体氦之中。可是液体氦的价格昂贵得惊人，不仅它本身难于制造，就是制造装它的容器都不容易。人们很明白，没有高温超导材料，超导性能再宝贵也只能望洋兴叹。
　　9.无形的力量——磁力
　　晋代有位大将马隆，少年时的他就有智有谋，敢作敢为，后来经过他人的推荐，让他成为朝廷中一员良将。
　　晋武帝司马炎即将讨伐长江以南的吴国，不料西方凉州的古羌人将朝廷的命官打败了，占领河西地方。武帝一筹莫展，在朝上叹道：“谁能为我讨伐羌人，收复凉州呢？”
　　此时的文武官员都知道羌人的厉害，没有一个人敢吱声。这一刻马隆走上前，请求武帝给他三千勇士以平凉州。武帝立马答应他的条件，并封他为武威太守。
　　许多大臣反对马隆另外募兵，有的官员还将三国时留下的过时兵器给他。马隆毫不畏惧，在武帝支持下招募勇士，不到半天就招来3500人。武帝又给他三年的军费。在公元279年，他率兵向西出发了。
　　羌人派出了万余名兵卒围截马隆，他们的首领名叫权才机能，他想了办法，利用古羌人的地理优势阻挡马隆的前进，并且在有些隐蔽的地方设下埋伏，声势浩大，真是不可一世。马隆临阵不惧，按诸葛亮的八阵图对阵。在宽阔的地方，就以鹿角车（将带枝的树木削尖，放在车上，叫鹿角车）开路；在狭窄的地方，就在车上放置一个木屋挡住敌人的视线，边战边向前推进。马隆充分运用部下的弓箭，使他们的弓箭所到的范围内，敌人死伤惨重，这一招让敌人的士气大大下降。
　　有一天，马隆来到遍地有磁石的地方。他忽然心生一计，打算以谋略取胜。选好地形，马隆在狭窄的山口两旁堆满磁石。羌人身披铁铠，在走近时，受磁石感应而被吸引，自感行动反常，似有无形的手在拉他，以为神力起作用。马隆部下在战前都已经脱下铁铠换上犀甲，磁石无法吸引皮革，他们的行动就不会受到阻碍。
　　马隆率兵去攻打羌人，羌人骑马大举反攻。马隆佯装败退，羌人在经过一个狭窄的山口时，他们都像遇见了魔鬼样，无法走出山口。羌人这时感到行动困难，好像有许多无形的手在拉他们。那时文化落后，人都很迷信，不知谁喊了一声：“不好！马隆有神明相助。”
　　刹那间羌人乱作一团，纷纷后撤，退出山口。马隆见时机已到，一声令下，进行反攻，杀伤无数，从此为朝廷平定了西凉。
　　
　　使用磁铁小常识：磁铁很脆，使用时要小心，若掉在地上很容易被摔断。磁体存放的位置不要靠近火边；在使用时要尽量减少碰撞，以防磁性过早减弱。
　　
　　磁铁有两极，具有同名极相斥、异名极相吸的性质。
　　10.只进不出的黑洞
　　物理课上，朱老师向同学们提出一个问题：“世界上什么东西最黑？”孩子们都是争先恐后的举手，李昊说：“黑布、黑丝绒还有锅底上的煤烟。”
　　老师说：“坐下，呵呵，同学们好好听我讲，如果一个物体能把照在它上面的光线全部都吸收掉，这个物体就算得上是最黑的，但是实际上，无论是黑色的丝绒还是锅底的煤烟，都能反射很少的入射光，它们不是最黑的东西。”
　　“在宇宙中最黑的星体叫做‘黑洞’。黑洞被定义为宇宙中具有超高密度的区域，它的引力极强，以致包括光在内的任何物质只要进入都无法从中逃逸。”朱老师说。
　　朱老师分析：“光线只进不出，所以黑洞是看不见的，它不发光也不反射光。宇宙中的黑洞是一颗‘死亡’的恒星，一颗质量比太阳大10倍的恒星，在耗尽了内部的‘燃料’以后，就会坍缩为直径只有60公里左右的黑洞，因此黑洞的密度相当大，它上面的一粒沙子，比地球上的喜马拉雅山还要重。”
　　“黑洞既然不发光也不反射光，那么天文学家是用什么方法发现它的呢？”老师再一次提问，这次同学们都沉默了，他们都用期待的眼神等待老师的答案。朱老师说：“其实，当黑洞周围的气体、尘埃在巨大的吸引力作用下，迅速地进入黑洞的同时，由于运动速度极大，温度很高，所以会发出x射线。虽然这种x射线不是黑洞直接发出的，但是它暴露了黑洞的存在。天文学家就利用这种方法推断黑洞的位置。在x光图像中，气态物质都被吸引到高密度天体外围呈螺旋形由两个方向向中心靠拢，高温气体接近高密度天体时就突然消失，其x图像表现为发亮的碟形中央有一黑点。”
　　“同学们都懂了吗？”
　　“懂了。”孩子们齐声回答道。
　　
　　黑洞这个词是由美国物理学家惠勒在20世纪60年代首先使用的。
　　
　　整个自然界是由不断运动着的物质所组成，绝对静止的物质是不存在的。物质运动必然会产生磁场，天体和磁场是不可分割的整体，只要天体存在，它周围就一定有磁场存在。各类物质结构由于运动方向的不同、运动速度的差异，会产生无数大小不一、强弱不同的磁场漩涡，这种磁场漩涡就是神秘的“黑洞”。
　　11.相对论
　　玉林和亚如在明白了光速不变原理之后，姜老师说：“假定有一个火箭，以25万千米／秒的匀速飞行，火箭里面正中间有一盏灯，前面坐着一个男孩，后面坐着一个女孩，他俩与灯的距离相同。你们坐在中间那盏灯的位置，并向他俩宣布，当灯点亮时，谁看到灯光就立即举手，那么在你们看来，谁先举手呢？”
　　“当然是同时举手了！”玉林回答得很坚决。
　　“光向任何方向传播的速度不变，距离又相等，他们两人应该同时看到灯光。可是还有火箭的速度……”亚如想得很周到，不过，周密的思考将使结论更为踏实。“火箭？大家都在火箭里，又是匀速运动，谁也感觉不到火箭的运动，所以它在这个问题中没有什么影响。”玉林的思路也非常迅速。
　　“对，他俩同时看到灯光。”姜老师说的时候加重了“同时”二字，“注意，现在你们离开灯了，站到火箭外面去了。当你们在火箭以外的一个地方，去看火箭中发生的事情，在灯点亮时，他俩还是同时举手吗？”
　　“同时，”还是玉林抢先回答，“光速不变，两人位置不变，当然是同时看到、同时举手啦！”
　　“不，老师问的是站在火箭以外去看火箭内的情况。我想应该注意‘光速对任何人都是不变的’这条规律。火箭向前飞，就使坐在后面的女孩向灯刚发光时的位置靠近了，距离变小了，光传播到她眼里的时间也应该缩短，这样看来，我们将会看到后面的女孩先举手。”亚如慢慢地说了一番推论。
　　“亚如说得对，”玉林受到启发，也想通了，“坐在前面的男孩被火箭带着向前走，他远离了灯刚发光时的位置，距离变大。光传播到他眼中的时间也延长，所以他举手晚。”
　　“你俩的意见一致，都是说飞船里前后两人不同时看到灯光。”姜老师说时加重了“不同时”三字，“那么，他俩看见灯光到底是同时还是不同时呢？”
　　“应该同时，怎么又不同时了？”玉林抢着说，可是得不出结论来了。
　　“到底是怎么回事呢？”亚如也觉得好像自相矛盾。
　　姜老师说：“以前我们已经知道，对观察者来说，物体的空间位置其实是相对的。比如，你坐在行驶的汽车上，车内的观察者说你是静止的，位置不变，车外的观察者说你是运动的，位置随汽车而变。现在我们又看到，对观察者来说，时间也是相对的。火箭内的观察者说女孩男孩同时看到灯光，火箭外的观察者说女孩男孩不同时看到灯光。所以当你说‘甲乙两个事件是同时的’，它一定是在某个条件下才同时，而在另一条件下又不一定同时。无条件地说‘同时’，是毫无意义的。
　　“总之，对于观察者来说，空间、时间都具有相对性，这也是爱因斯坦的理论被定名为‘相对论’的原因。”
　　听了姜老师的一番话，他俩才明白了其中的道理。
　　
　　相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦创立，分为狭义相对论（特殊相对论）和广义相对论（一般相对论）。相对论的基本假设是光速不变原理、相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
　　
　　狭义相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的，这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。
 



第16章 化学魔术(1)


　　化学具有魔术般的魅力，不仅能为我们增添无限的乐趣，还能为我们炼出各种各样的“黄金”。比如：白纸生花、蜡烛自燃，在为你带来愉悦享受的同时，还点出了运用的化学原理，让你从中受益，可谓书中自有“黄金屋”。神秘的鬼火、一封密信，悬念的背后蕴含着亮如明镜般的知识……
　　1.白纸显画
　　智慧思索
　　明明就是一张白纸，可在水里泡上几分钟，竟然变成了一幅栩栩如生的鸳鸯嬉水图。这其中的奥秘在哪里呢？
　　小新的村子里来了一位“大仙”，据说无所不知、无所不能。有一对年轻人打算结婚，但又很迷信，于是请来“大仙”为他们合生辰八字。这天，“大仙”被围了个水泄不通，小新也好奇地凑到跟前。
　　“你们看，这是不是一张白纸？”“大仙”举起一张“白纸”请这对年轻人验证。
　　年轻人仔细看了看：“嗯，的确是一张白纸。那我们的婚姻到底合不合呢？”“大仙”笑着说道：“别着急，再验证一下这盆清水，一会儿就见分晓。”
　　年轻姑娘用手指沾了点水尝了尝，默许后，“大仙”开始把那张白纸轻轻地浸到了水中。
　　“瞧，合与不合马上要显现出来了！”话刚落音，只见那白纸上出现了一湖水，一对鸳鸯正在嬉水，湖边放着各种各样的鲜花。“好了，你们真是天造地设的一对，放心结婚吧。”
　　小新迷惑了：明明是一张白纸啊，怎么放在水里就有图案了呢？带着这个问题，小新请教了老师。原来，那画是用硼酸勾兑墨水画成的，墨汁干了就看不见画了，放到水里就又会显现出来。
　　
　　硼酸的化学式：h3bo3或b（oh）3
　　硼酸系无色、微带珍珠光泽的透明片状或呈细小晶粒，与皮肤接触有滑腻感。无臭、味微酸后带甜味。硼酸密度1.435，熔点185℃，露置空气中无变化，加热至107.5℃时失水而成偏硼酸，偏硼酸再热至150℃～160℃时则又失水而成焦硼酸。
　　硼酸1克能在沸水4毫升、酒精18毫升、甘油4毫升中溶解。
　　硼酸的酸性很微弱，1∶50的水溶液以石蕊试纸检定，呈弱酸性反应。
　　
　　硼酸属于弱酸，而且有消毒防腐的作用，因此在naoh溶液沾到皮肤上后要先用水冲洗，再涂上2%～5%的硼酸溶液。涂硼酸的目的，一是为治疗强碱溶液对皮肤的烧蚀；二是中和皮肤残余碱性物质，防止水蒸发后强碱进一步烧蚀皮肤。
　　2.能防火的“水”
　　智慧思索
　　魔术大师将一块烧剩下的普通棉布浸在一盆水中，然后取出晾干，再用火柴点燃，但奇怪的是棉布不但点不着，而且还冒出白色的烟雾，这是什么道理呢？
　　一位魔术大师在表演完烧手绢的魔术后，又表演了一个节目：
　　随着音乐的响起，魔术大师便跟着节奏动了起来，只见他拿出一块普通的棉布用火柴一点，顿时棉布便燃烧起来，烧到一半时，魔术大师跳着舞步把火踩灭，然后把烧剩下的那块棉布浸在一盆水里，片刻之后取出。在晾干的过程中，魔术大师迈着猫步在台上走来走去，还时不时地向棉布上吹上两口“仙气”。一会儿棉布晾干了，魔术大师让坐在前排的观众看看棉布，并作一下证明：棉布是否干了。
　　“没错，干了。”前排的人证实后，魔术大师才掏出火柴点燃棉布，但奇怪的是，这次棉布不但点不着，还冒出白色的烟雾。观众都纳闷了，刚才还能点着，怎么放在水里然后晾干就点不着了呢？烧手绢时，手绢烧不坏可能因为手绢是湿的，而现在可是干的啊，难道是那盆水有问题？
　　不错，其实那不是水，而是氯化铵溶液，棉布被氯化铵溶液浸泡后便变成防火布了，晾干后，这种经过处理的棉布（防火布）的表面附满了氯化铵的晶体颗粒。氯化铵这种化学物质，它有个怪脾气，就是特别怕热，一遇热就会发生化学变化，生成的物质是两种气体，它们会把棉布与空气隔绝起来，棉布在没有氧气的条件下当然就不能燃烧了。当这两种气体保护棉布不被火烧的同时，它们又在空气中相遇，重新化合而成氯化铵小晶体，这些小晶体分布在空气中，就像白烟一样。
　　实际上，氯化铵这种化学物质是很好的防火能手，戏院里的舞台布景、舰艇上的木料等，都经常用氯化铵处理，以求达到防火的目的。
　　
　　氯化铵溶液中的水分蒸发完以后会变成氯化铵晶体颗粒，氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢气体，这是两种都不能燃烧的气体。化学反应方程式如下：
　　nh4cl=nh3↑+hcl↑
　　nh3+hcl＝nh4cl
　　
　　氯化铵为无色立方晶体或白色结晶。味咸而微苦。加热至350℃升华。加热至100℃时开始显著地挥发，337.8℃时离解为氨和氯化氢，遇冷后又重新化合成颗粒极小的氯化铵而呈白色浓雾，不易下沉，也极不易再溶解于水。吸湿性小，但在潮湿阴雨天气也能吸潮结块。水溶液呈弱酸性，加热时酸性增强。对黑色金属和其他金属有腐蚀性，特别对铜腐蚀更大，对生铁无腐蚀作用。
　　氯化铵主要用于选矿和鞣革、农用肥料。用作染色助剂、电镀浴添加剂、金属焊接助溶剂。也用于镀锡和镀锌、医药、制蜡烛、黏合剂、渗铬、精密铸造和制造干电池和蓄电池及其他铵盐。氯化铵应储存在阴凉、通风、干燥的库房内，注意防潮。避免与酸类、碱类物质共储混运。运输过程中要防雨淋和烈日曝晒。装卸时要小心轻放，防止包装破损。失火时，可用水、沙土、二氧化碳灭火器扑救。
　　3.将军的魔法衣
　　智慧思索
　　我们都知道：衣服扔到火里就会点燃，但有种衣服放到火里竟然烧不着，这是什么“魔衣”呢？
　　相传公元2世纪时，我国一位大将军得到了一件烧不坏的“魔衣”。
　　有一次，他大宴宾客。宴会上，为了炫耀他的衣服，他命令侍女端来一盆烈火熊熊的木炭，随手把“魔衣”扔到了火里。
　　“将军，你……你怎么这样？这不是太可惜了吗？”
　　“将军，你这是开玩笑，还是玩魔术？”
　　宾客们大为惊讶，议论纷纷。
　　“没什么，我这是用火来烧魔衣呢。”将军谈笑自如。
　　赴宴的人更加目瞪口呆：世界上哪有用火来洗衣服的呢？
　　一会儿，侍女从烈火中取出“魔衣”来，不但衣服上的污点没有了，而且看上去“魔衣”更新、更干净！
　　参加酒宴的人都被惊得目瞪口呆，有的说是宝贝，有的说是不祥之物，有的却不以为然，但烧不坏的真正原因在哪里呢？当时大家谁都不知道。其实，衣服烧不坏的原因是它的材料与普通衣服不同，它是用石棉做的。
　　
　　石棉的化学式：cao·3mgo·4sio
　　它的组成都是耐高温的，所以该材料也是耐高温的。
　　其实石棉是无机高分子，其化学结构很复杂，能耐3000℃高温。
　　
　　石棉是一种被广泛应用于建材防火板的硅酸盐类矿物纤维，也是唯一的天然矿物纤维。它具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性，不易燃烧，故被广泛应用。
　　石棉的种类很多，以温石棉含量最为丰富，用途最广。石棉本身并无毒害，它的最大危害来自于它的纤维。这是一种非常细小、肉眼几乎看不见的纤维，当这些细小的纤维被吸入人体内，就会附着并沉积在肺部，造成肺部疾病，如：石棉肺、胸膜和腹膜的皮间瘤。这些肺部疾病往往会有很长的潜伏期（肺癌一般15～20年、皮间瘤20～40年），严重时引起肺癌。石棉已被国际癌症研究中心肯定为致癌物。
　　4.能燃烧的糖果
　　智慧思索
　　我们都吃过糖果，对糖果都很熟悉，但对糖果能燃烧可能就不熟悉了，但有人却能将糖果点燃，这里面的玄机究竟在哪里呢？
　　小飞出生在一个贫穷的小山村，贫穷让村里人变得愚昧迷信。有一年，村子里闹旱灾，应村里老头、老太太们的委托，村里一位自称是龙王附体的中年妇女和村民们一起前去山里求雨。刚好是周末，小飞也跟着凑热闹去了。
　　只见中年妇女身穿道袍，手拿“魔杖”，嘴里念叨着一连串听不懂的祈祷语。
　　突然，中年妇女从供台上拿了一块糖，让跪在前面的一个老头剥开，然后点着，老头左点右点，那糖果就是烧不起来。中年妇女对他说：“老人家，求雨要有百分百的诚意，心不诚则不灵。”于是中年妇女又让自己的徒弟试一试，只见他的小徒弟一手提着香烟，取出一根火柴，只轻轻一擦，然后往上一点，那糖果“哧”地冒出了火花。
　　中年妇女大呼：“通往天庭的圣火，你快快将此禀报龙王，早日降雨于众生灵。”
　　跪拜的人都跟着中年妇女一起呼喊起来。殊不知，这里面藏着见不得人的手脚——徒弟右手既擦火柴又捏着香烟，只是轻轻一抖便把烟灰抖到糖果上，而烟灰里含有金属锂。
　　
　　锂在其中起的是催化作用，化学上叫做催化剂，工业上叫做接触剂或触媒。催化剂在化学反应前后，本身的质量和化学性质都不改变，然而它能改变（加快或减慢）反应的速度。直接用火柴去点燃糖块，糖只是开始熔化，但并不燃烧。但是如果在糖块上撒一些香烟灰，这时糖块就会象纸一样烧起来！这是由于香烟灰中含有锂，而锂能够加快糖的氧化（燃烧）反应。
　　
　　锂，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”，1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。
　　金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°c，沸点1342°c，密度0.534克\/厘米3，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。
　　锂与其他碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。
　　锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。
　　5.指烛自燃
　　智慧思索
　　我们知道“点石成金”是神话，但这里“指烛自燃”则是事实，做实验却发现指烛不能自燃，这是什么道理呢？
　　有一天吴松村子里有庙会，卖衣服的、卖食物的、卖猪卖狗的都蜂拥而来，其中还有一个卖艺的。吴松跟爸爸要了2块钱就买票去看卖艺的表演去了。
　　只见场地中间摆放了一张桌子，桌子上一支蜡烛在燃烧着。卖艺的小伙子轻轻地走到桌前，一口气把燃烧的蜡烛吹灭后，立即伸出一只手，用手指轻轻地一弹，嘿，奇迹出现了，原来只有袅袅烟雾的蜡烛又“啪”地一声燃了起来……
　　如果把那蜡烛再次吹灭的话，卖艺的小伙子只要一伸手，那蜡烛还会立即自燃。
　　这让吴松惊叹不已，一回到家里，吴松就把爸爸叫到跟前，学着卖艺人的样子为爸爸表演起来。可不管怎么指，蜡烛就是不燃烧，吴松有点失落。爸爸见状，忙笑着对他说：“其实，让熄灭的蜡烛重新自燃的秘密是指甲里暗暗地塞了一些硫黄粉，硫黄粉稍遇到热就会立即燃烧，所以蜡烛就能够重新点着了。你这指甲里什么都没有，当然点不着了。”
　　吴松听了恍然大悟，原来并没有如此神奇的人，所有的一切都是利用了科学。
　　
　　硫黄或硫黄粉均呈黄色和淡黄色，无毒，易溶于二硫化碳，不溶于水，略溶于酒精和醚类，导热性和导电性很差，一旦遇到或接触热体表面就可能引起燃烧或爆炸。
　　中国医学典籍《本草纲目》中记载：凡用硫黄，入丸散用须以萝卜剜空，入硫在内，合定，稻糠火煨熟，去其臭气；以紫背浮萍同煮过，消其火毒；以皂荚汤淘之，去其黑浆。一法：打碎以绢袋盛，用无灰酒煮三伏时用。又消石能化硫为水，以竹筒盛硫埋马粪中一月，亦成水，名硫黄液。
　　硫燃烧的化学方程式：s+o2=so2
　　
　　硫黄是无机农药中的一个重要品种。商品为黄色固体或粉末，有明显气味，能挥发。硫黄水悬液呈微酸性，不溶于水，与碱反应生成多硫化物。硫黄燃烧时发出青色火焰，伴随燃烧产生二氧化硫气体。用于防治病虫害时常把硫黄加工成胶悬剂。它对人、畜安全，不易使作物产生药害。硫黄（硫黄粉）也是轻工业、重工业和国防军工生产的重要原料，用于制造酸、染料、橡胶制品、火柴、炸药等，还用于医药、农业、制糖等工业。
　　6.“师婆”的伎俩
　　智慧思索
　　只有有生命的物质才可能有血液，但我们身边通常可见的玩具布娃娃竟然被扎出“血”来了，这是怎么回事呢？
　　小明的爷爷生病了，奶奶从乡下请来一个“师婆”，为爷爷看病。只见“师婆”绕着爷爷走了两圈，便对奶奶说：“这位老人被一个女鬼缠身，所以才得病。我明天拿上宝剑来降妖除魔。”
　　第二天晚上，“师婆”来了，她让奶奶摆了一张桌子，然后“师婆”将一把寒光闪闪的“宝剑”和一碗“圣水”放在桌子上。桌子旁放一个布娃娃，布娃娃的“衣服”糊的是一层黄裱纸。一切就绪后，“师婆”口中念念有词，而后拿起“宝剑”，往“圣水”里浸一下，立即奋力向女鬼的化身——布娃娃刺去，再用力拔出剑来。果然，“宝剑”和黄裱纸上立即出现了“血迹”。“师婆”忙完后对奶奶说：“女鬼已经被我降服。”奶奶舒了一口气，忙点头称谢。
　　其实，“师婆”的剑根本不是什么“宝剑”，那“仙水”只不过是普普通通的纯碱溶液。草人穿的黄裱纸是用天然染料染过，这种染料是从姜黄中提取出来的。剑上沾有纯碱溶液，碰到姜黄这种物质就会发生化学反应，使黄色立即变成了红褐色，看上去就像血一样。
　　
　　化学上，把像姜黄这类能够以本身颜色的变化来指示某些物质量的酸碱性的物质，叫指示剂，常见的有石蕊指示剂、酚酞指示剂等。
　　
　　姜黄是一种姜科植物，在中国及印度文化中被广泛应用，尤其是中国人用来养命、养性和治病，以及用在印度的饮食（咖喱）与传统医学中。其活性成分姜黄素使姜黄呈现黄色。在中国及印度的医疗史记载，人类长久使用不会发生任何副作用，近代科学研究也证实了姜黄素不但安全，而且还具有多项促进健康的效果。
　　7.跟踪狂鬼火
　　智慧思索
　　蒲松龄在《聊斋》里经常提到“鬼火”，而我们听老人讲故事的时候，他们也经常说到他们小时候在夏天的夜晚，有时会在荒野上看到“鬼火”。那么“鬼火”究竟是怎么回事呢？
　　夏天的夜晚，在墓地常会出现一种青绿色火焰，一闪一闪，忽隐忽现，十分诡异。很多人遇到这些都会毛骨悚然，赶紧逃跑。谁知，那火还会跟着人，你跑它也跑，古人认为是鬼魂在作祟，就把这种神秘的火焰叫做“鬼火”。
　　古时候，有个叫李德的人，有一次和朋友聚会，因贪杯而醉倒在朋友家中，晚上大约十点多钟，李德迷迷糊糊辞别朋友回家。
　　经过一片坟墓时，李德突然发现一撮绿油油的火焰跟着自己，这时李德醉意全无，吓得一口气跑回家中。从此以后，李德一病不起。
　　“鬼火”究竟是怎么回事呢？
 



第17章 化学魔术(2)


　　其实，这不是什么“鬼火”，而是磷在作怪。原来，人类与动物身体中有很多磷，死后尸体腐烂生成一种叫磷化氢的气体，这种气体冒出地面，遇到空气后会自我燃烧起来，但这种火非常小，发出的是一种青绿色的冷光，只有火焰，没有热量。其实，不管白天还是黑夜，都有磷化氢冒出，只不过白天日光很强，看不见“鬼火”罢了。为什么夏天的夜晚在墓地常看到“鬼火”，而“鬼火”还会“走动”呢？夏天的温度高，易达到磷化氢气体着火点而出现“鬼火”，又由于燃烧的磷化氢随风飘动，所以所见的“鬼火”还会跟人走动。这就是旷野上的“鬼火”。
　　
　　磷化氢是无色气体，分子式是h3p。纯净时几乎无味，但工业品有腐鱼样臭味。分子量34。相对密度1.17。熔点-133℃。沸点-87.7℃。自燃点100～150℃。蒸气压20atm（-3℃）。与空气混合物爆炸下限1.79%（26g\/m3）。微溶于水（20℃时，能溶解0.26体积磷化氢）。空气中含痕量p2h4可自燃；达到一定浓度时可发生爆炸。能与氧气、卤素发生剧烈化合反应。通过灼热金属块生成磷化物，放出氢气。还能与铜、银、金及其盐类发生反应。
　　
　　磷，是德国汉堡的炼金家勃兰德在1669年发现的。按照希腊文的原意，磷就是“鬼火”的意思。
　　8.绿色的天空
　　智慧思索
　　有一句歌词这样唱道：“蓝蓝的天上白云飘。”蓝天白云一直是我们大脑里的印象，可有一幅画把天空“画”成了绿色，是我们见识太少，还是画家别出心裁？
　　伟伟的爸爸去外地出差，刚好碰到当地的一个拍卖会，伟伟爸爸是一个古画爱好者，于是花高价买了两幅古画。
　　拿回家里，伟伟和爸爸一起欣赏时发现，这两幅古画的画面上，天空都被染成了绿色。
　　天空怎么会是绿色的呢？难道那时候天空真的是这种颜色吗？可是，从文学作品的描绘中可以看出，那时的天空也是蔚蓝色的，像大海一样的颜色呀！那么，是当时画家的一种时尚吗？伟伟和爸爸都百思不得其解。
　　这时候，伟伟想起了邻居家学画画的大哥哥，就飞也似的跑出去询问，可他支吾半天也没有说出个所以然来。
　　后来，还是伟伟的化学老师解出了这道难题：当时，画家们绘画所使用的蓝色颜料，是一种叫“铜蓝”的矿石，可是时间长了，它发生了化学反应，就变成绿色的了。
　　伟伟听了老师的讲解，连忙回家找爸爸，迫不及待地告诉爸爸“绿色”天空的奥妙。
　　
　　“铜蓝”矿石的化学成分是硫化铜，化学式为cus，含铜量为66.48%。硫化铜可以和空气中的水、氧气发生化学反应，生成浅绿色的碳酸铜。
　　
　　铜蓝是铜矿石矿物，因呈靛蓝色而得名，为炼铜的主要矿物原料。晶体为六方晶系，呈六方片状。金属光泽或光泽暗淡，莫氏硬度1.5～2，密度4.67。主要产于含铜硫化物矿床次生富集带中（由硫酸铜溶液交代黄铜矿、斑铜矿等硫化物而成）。常与辉铜矿伴生，组成含铜很富的矿石。代表性产地为俄罗斯乌拉尔的勃利亚文。有热液作用形成的铜蓝是极其稀少的，美国蒙大拿州的比尤特、南斯拉夫的博尔等铜矿床中也有产出。
　　9.生气的啤酒
　　智慧思索
　　在炎热的夏天，人们经常喝啤酒解渴，打开啤酒瓶盖时经常看到啤酒向外喷沫，有时还像喷泉一样喷出来，这是为什么呢？
　　林檬家里来客人了，爸爸忙前忙后。吃午饭时，爸爸让林檬去买两瓶啤酒。林檬极不情愿地去了，一路上边走边晃，好像在发泄怨气。
　　爸爸接过林檬买回的啤酒，就打开了，谁知“啪”的一声，啤酒像喷泉一样涌了出来。林檬看了乐了，怨气一泄而消，但同时，一个疑惑涌上心头：啤酒为什么会喷出来呢？是不是我摆得太厉害了？
　　其实，啤酒喷沫有两个原因，一是二氧化碳在作怪，二是与麦芽有关。
　　
　　一般来说每升啤酒中都含有5克左右的二氧化碳。在制造啤酒时，通过一定压力把它灌进瓶里。因此，每瓶啤酒里都溶解了一定的二氧化碳，而瓶里是有一定空隙的，打开时，只要轻轻摇晃，气体就从啤酒液里形成泡沫溢出来。
　　最近，国外的一些专家经过近10年观察研究发现，啤酒的泡沫与麦芽有一定的关系。酿造啤酒的重要原料是大麦芽，而大麦在成长、收割、储藏期间一般是多雨的季节，大麦一旦受潮，极容易受到各种微生物的污染，使几十种霉菌得以繁殖，用它来酿造啤酒便产生了一些泡沫。当然，这些霉菌对人体没有什么危害，有的还是有益的。
　　
　　啤酒是目前世界上十分流行的饮品之一，现在全世界啤酒年总产量已超过1亿吨，并且增长势头较猛。啤酒具有很高的营养价值，含有17种人体所需的氨基酸和12种维生素。啤酒像葡萄酒一样，是一种原汁酒，它不但含有原料谷物中的营养成分，而且经过糖化、发酵，营养价值还有所增加。据估算，1升普通的啤酒（含3.3%的酒精）能产生大约425大卡的热量，相当于5～6个鸡蛋、500克瘦肉、250克面包或800毫升牛奶所产生的热量，因此啤酒又有“液体面包”的美称。其主要生产原料是大麦。啤酒还可以根据酒液中麦芽汁的浓度分低浓度啤酒、中浓度啤酒、高浓度啤酒3种。低浓度啤酒中麦芽汁浓度一般为7～8度，酒精含量在2%（重量计）左右，适于作夏天清凉饮料；高浓度啤酒麦芽汁浓度达14～20度，酒精含量为4.9%～5.6%。这两种啤酒生产量较小。目前国际上受消费者欢迎的是中浓度啤酒，一般原麦芽汁浓度为11～12度，酒精含量为3.1%～3.8%左右。
　　啤酒的成分还有水、酒花、酵母、糖、澄清剂等。啤酒的成分十分复杂，主要是水，在酒精含量为4%的啤酒中，水占90%左右。
　　10.金光闪闪的铁棒
　　智慧思索
　　在我们身边，经常看见铁制物品，如铁锅、铁轨，等等。我们眼中的铁几乎都是“黑色”的，而下面这位“大师”手中的铁怎么变成了金色的呢？
　　于成的表哥是化学系的学生，他经常变一些“魔术”给于成他们看，所以于成及于成的朋友都称表哥为“大师”。
　　今年暑假，表哥又来了，于成和小朋友都缠着表哥变“魔术”。表哥似乎有所准备，从包里拿出来一小瓶水，然后找了一根几厘米长的铁条，笑眯眯地走到他们中间，说：“你们看看，这是不是普普通通的铁条？”于成接过来看了看说：“不错，是铁条。”别的小朋友也拿过去瞅了瞅：
　　“嗯，没问题。”“那么，现在我就把这块铁条变成金条。”
　　说完，表哥把铁条放进了那瓶水里，摆来摆去，最后把铁条从水中取出。于成他们看了，情不自禁地鼓起掌来：铁条变成金条了——金光闪闪，耀眼夺目。小朋友都向于成投去羡慕的目光，于成的表哥真神奇！
　　表哥看着于成他们，揭开了谜底：
　　“其实，这水不是普通的水，里面放了胆矾。”
　　
　　胆矾的化学名称是硫酸铜（cuso4），溶水成硫酸铜溶液，与铁发生置换反应，生成的铜附着在铁条的表面。
　　化学反应式为fe+cuso4=cu+feso4
　　
　　无水硫酸铜是一种白色固体，相对密度为3.603，25℃时水中溶解度为23.05g，不溶于乙醇和乙醚，易溶于水，水溶液呈蓝色，是强酸弱碱盐，水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶，可得到五水硫酸铜蓝色晶体，俗称胆矾、铜矾或蓝矾，化学式是cuso4·5h2o。胆矾在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去二分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水，150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾，常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。
　　硫酸铜有毒，它在农业上用作杀菌剂。一种叫做波尔多液的农药就是用胆矾和石灰配制的，是一种天蓝色的黏性的液体。波尔多液的杀菌效率比单用硫酸铜高，而对作物的药害较小。在工业上，精炼铜、镀铜以及制造各种铜的化合物时，都要用到硫酸铜。
　　11.茶变墨
　　智慧思索
　　在日常生活中，我们经常喝茶，有龙井、玉观音、菊花，等等，茶水颜色各种各样，但没有一种茶水是黑色的。可下面这杯茶水却变成了黑色，难道连茶水也黑心了吗？
　　魔术大师在表演“茶水变墨水”这个节目时，是这样操作的：
　　他先拿出两杯茶叶水，在观众面前晃来晃去，让观众仔细地看了看。为了展示他的伟大“魔力”，他经常还会随便叫上一位观众，让他们仔细品尝一下，确认是茶水。他随着音乐踱来踱去，似乎在采集天地之灵气。当把观众的胃口吊到极致以后，魔术大师便开始操作了。只见他对着这杯茶水吹上两口“仙气”，又对着那杯茶水吹上两口“仙气”，而后把两杯茶水放在一起，摇一摇，一会儿，杯里的水变成了黑色……顿时台下一片掌声。
　　“真奇妙，真奇妙，想不到，几分钟内，一杯茶叶水变成了一杯墨水。”有的观众啧啧称道。
　　其实，并不奇怪，魔术大师并非有真正的魔力，而是他在水里做了“手脚”，将其中的一杯放了绿矾。
　　
　　茶水里含有单宁酸，与绿矾能发生化学反应，生成一种叫单宁酸铁的蓝黑色物质。
　　
　　绿矾又称铁矾，分子式为：feso4·7h2o，浅蓝绿色单斜晶体或者结晶体颗粒，无臭，具有还原性的酸性盐。工业上用作制造磁性氧化铁、氧化铁红及铁蓝颜料、聚合硫酸铁等的原料。水处理工业上用作澄清浊水的混凝剂，用以处理含铬废水及含镉废水。化学合成上用作还原剂及催化剂。医药工业中用作补血剂及局部收敛剂。印染工业中用作靛蓝染色时的还原剂。还用作木材防腐剂、饲料添加剂、除草剂及防治植物绿色素缺乏症的药物。食品级硫酸亚铁可用作铁质营养增补剂及果蔬发色剂，并用以保持腌制品的新鲜颜色。
 



第18章 化学魔术(3)


　　12.火焰写字
　　智慧思索
　　我们知道，纸放在火上就能被烧着，而现在纸不但没着火，反而出现了一排醒目的字，这又是什么缘故呢？
　　一周一次的实验课到了，赵烁最喜欢上这节课，因为老师总是有新花样，就像变魔术。
　　今天老师又会做些什么呢？赵烁正在沉思的时候，老师就走了进来。他先拿出一张准备好的纸，然后对同学们说：“今天，我做的这个实验就是用酒精灯在这纸上写字。”说完抖了抖，同学们看见了一张洁白的纸。随后老师点燃了酒精灯，把纸往酒精灯的火焰上轻轻地烘烤，缓缓地拖动，让酒精灯蓝色的火舌“写字”。一会儿，那洁白的纸上渐渐出现了一排黑色的“现在开始上课”的字样，而且越来越清晰。
　　紧接着老师解释道：“其实这些字是事前写好的，只不过用的不是墨水，而是一种名叫稀硫酸的物质。那么，今天我们所做的实验都与稀硫酸有关，做完实验后，同学们课下总结一下，写一个试验报告交上来。”
　　
　　浓硫酸是无色油状液体，高沸点，难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热。浓硫酸具有脱水性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比（2∶1）夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化）。
　　
　　浓硫酸还具有吸水性和强氧化性。
　　浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水合物，并放出大量的热，故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程，吸水性是浓硫酸的化学性质。浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水（如空气中的水），而且还能吸收某些结晶水合物（如cuso4·5h2o、na2co3·10h2o）中的水。
　　浓硫酸的强氧化性，是指常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化；加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成so2；热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为so2。在这类反应中，浓硫酸只表现出氧化性。
　　13.守财奴被骗了
　　智慧思索
　　有人企图把石头变成金子，所以四处拜师以求学到“点石成金”之术，结果一无所获；而有人却想将银子变成金子，结果又会怎样呢？
　　北宋年间，山东有个张员外，家中有许多银子，但他却吝啬至极，人送绰号“守财奴”。一日，张员外府上来了个道士，自称曾拜异人为师，学得“点银成金”之术，因张员外祖上积善有德，命中注定要发财，故特来献宝。只见道士从袖中取出一块银子，将其投入一只焰火正炽的炭盆。几个时辰过去后，道士扒开灰烬，从中拿出一块黄澄澄的金子。张员外见了大喜，将家中的银子悉数交给道士，请他炼制黄金。第二天，张员外一早去叩道士的门，企图拿到更多的黄金，不料道士却将银子全部卷走，员外一气之下身亡。
　　原来，这是道士利用汞玩的把戏。
　　汞是常温下唯一呈液态的金属，也是金属的中文名称中唯一没有“金”字偏旁的。汞极易与金属结合成合金——汞齐（“齐”是古代对合金的称号），因此被誉为“金属的溶剂”。那位道士便是利用金溶解于汞中形成的金汞齐来冒充白银，汞在炭盆中受热蒸发后，留下来的便是黄澄澄的金子了。
　　
　　汞，俗称水银，化学符号是hg，原子序数是80。它是一种很重、银白色的液态过渡金属。因这特性，水银被用于制作温度计。
　　汞很容易与几乎所有的普通金属形成合金，包括金和银，但不包括铁。这些合金统称汞合金（或汞齐）。
　　
　　我国是最早使用汞和汞的化合物的国家之一。据记载，秦始皇的墓中灌入了大量的水银，作为“百川江河”的象征。
　　汞齐在各行各业有着广泛的应用。
　　古建筑上的鎏金玻璃瓦和古寺庙中的“金身”菩萨，就是利用金汞齐“镀”的。银、锡和水银组成的银锡汞齐能很快变硬，古代人们常用它来补牙。钠、锌和水银生成的钠汞齐、锌汞齐是常用的还原剂。
　　当然，尽管人们称汞为“金属的溶剂”，但凡事都是相对而言的，我们常见的铁就不溶于水银，因此可以用钢罐来做盛水银的容器。
　　14.古画复活
　　智慧思索
　　衣服穿久了就会变旧，不能返新；文具用久了也会变旧不能返新；车子骑得久了也会变旧、变坏……我们印象中的一切都会变旧，都不能把它变成新的，但有一些灰暗的古画，却能焕然一新，“复活”起来，这是怎么回事呢？
　　乐乐爸爸有一个姓王的同学，是一个大画家，也是个古画迷。周六一早，乐乐就跟着爸爸去拜访这位王叔叔。
　　一进门，就看见王叔叔在摆弄一些古画。“叔叔，你在干什么？”乐乐好奇地问道。“我在让古画复活呀。”叔叔笑着说。乐乐听了迷惑极了，瞅了瞅爸爸，可爸爸没作声，示意乐乐继续看。只见王叔叔从箱里拿出了一幅灰暗的、脏兮兮的古画，展开来，在乐乐面前移动，让乐乐看清楚这的确是一幅毫无生机的画儿。这时，王叔叔似乎有意和乐乐开玩笑，他对着一瓶“仙水”深深地吸了一口气，拿出刷子蘸了蘸瓶里的“仙水”扫在画上……
　　一段时间以后，那幅灰暗的画儿果然“复活”了，变得光泽鲜艳、耀眼夺目。乐乐看得目瞪口呆。后来，王叔叔让乐乐从他的画箱里随意挑选一张古画，只要蘸一下瓶里的“仙水”，都会“复活”。
　　“真神奇，这是怎么回事啊？”乐乐问王叔叔。
　　“其实，那些古画是古代人用铅颜料绘制的，随着时间的推移，画色就变得模糊不清、黯然失色。但是，只要用过氧化氢稍稍擦洗一番，铅颜料就能恢复原有的色泽。”乐乐听了恍然大悟。
　　
　　画家在绘画时，使用的颜料叫做铅白，它的学名叫做碱式碳酸铅〔2pbco3·pb（oh）2〕，这种白色颜料易与空气中的硫化氢（h2s）发生化学反应：
　　2pbco3·pb（oh）2+2h2s＝3pbs↓+4h2o+2co2↑
　　反应后生成了黑色的pbs，日子越久，生成的pbs越多，白颜色也就慢慢地变得黝黑了。
　　要使壁画恢复原来的面目并不难，只需喷一些过氧化氢即可。过氧化氢与硫化铅的反应是：
　　pbs+4h2o2＝pbso4↓+4h2o
　　硫酸铅是白色固体。
　　
　　铅白的化学成分是碳酸铅，做成油画色覆盖力较好。铅白粉常被用来作底子材料。铅白非常稳定，若成分不纯则久后会发黄。铅白油画色干得快，干后色层结实。铅白有很强的毒性，即使吸入含有铅白的粉尘也会产生严重后果，所以铅白的研磨会给人带来危险。生产的白油画颜料多为锌白、钛白或锌钛白。
　　锌白的化学成分是氧化锌，又叫锌氧粉。锌白粉稍轻于铅白粉，比铅白色白，经久不变黄、稳定，干后色层较坚固，但吃油多，覆盖力没有铅白强，干得较慢，易脆易裂。欧洲画家自1840年才开始使用锌白颜料。锌白受热（阳光下直晒）会变成柠檬黄，冷却时则又会恢复白色。锌白没有毒性，比铅白显得冷些，有蓝色倾向。
　　钛白的化学成分是氧化钛，是惰性颜料，不受气候条件影响，有很强的覆盖力，是近代生产出的颜料。纯钛白颜色干得快，干后容易变黄，所以经常和锌白混合使用。钛白和锌一样有无毒的优点。锌钛白是目前我国用量较大的白颜料。
　　15.一封密信
　　智慧思索
　　有一部描写抗日战争时期的影片，里面有一个地下党传递消息的秘密：
　　为了获取敌军情报，共产党派人遣入敌军内部，通过各种渠道打探敌军情况，并把得来的消息通过接线人传递出去。当时，由于情况复杂，叛变的人很多，所以这些消息必须严格保密，除了最终负责人知道外，中间绝不能让第三人知晓，这就给情报的传递带来了困难。冥思苦想了几昼夜后，终于想到了一个万无一失的妙计。这时得知接线人叛变的消息，心急如焚，手头有重大的消息，如何传出去？最后，决定写一些无关紧要的书信并夹着一张白纸，继续通过接线人传出去。接线人以为上级不知自己叛变的消息，在检查了的书信后，为了不引起上级的怀疑，就像以前一样把消息传到了负责人手里。
　　负责人看了的书信后，觉得不对劲：以前都是传递重要情报，这次怎么尽是一些闲谈？难道重要情报在这张白纸上？负责人仔细看了看，看不到任何字，又拿到煤油灯下瞧瞧，还是没有。手一抖，白纸差点被烧着。突然，负责人眼前一亮，原来经灯一烤，出现了一些模糊的字迹，再接着烤，字迹变得越来越清晰。就这样，一份重要的情报在无意之中被读懂，由于这份情报传递的及时，也挽救了无数人的生命。
　　原来，这张白纸并非无字，而是白字，是用醋写的。
　　
　　用醋在白纸上写字，晾干后不会留下任何痕迹。醋的主要成分是醋酸，属于有机物，有机物的汁液干了之后会变得透明，用微火加热，透明的汁液又会变成棕色。柠檬或番茄汁也可以作为隐写墨水，因为它同样富含碳元素，很容易被焦化。
　　用醋写的字可以在火上烤一烤；蘸了淀粉溶液写字，那么碘酒就是解密药水；如果换成酚酞溶液，氢氧化钠溶液就能派上用场。
　　
　　醋酸无色，强烈刺激性气味，在常温下是固体，易溶于水和酒精，凝固点16.6℃。醋酸是十分重要的基本有机原料，用于生产醋酸纤维、喷漆溶剂、香料、染料、医药等。
　　冰醋酸是纯净的醋酸，是重要的有机化工原料之一，它在有机化学工业中处于重要地位。冰醋酸按用途又分为工业和食用两种，食用冰醋酸可作酸味剂、增香剂，可生产合成食用醋。用水将醋酸稀释至4%～5％浓度，添加各种调味剂而得食用醋。常用于番茄调味酱、蛋黄酱、醉米糖酱、泡菜、干酪、糖食制品等。使用时适当稀释，还可用于制作番茄、婴儿食品、沙丁鱼等罐头，还有酸黄瓜、肉汤羹、酸法干酪。用于食品香料时需稀释，可制作软饮料，冷饮、糖果、焙烤食品、布丁类、胶媒糖、调味品等。作为酸味剂，可用于调饮料等。
 



第19章 化学元素(1)


　　充斥着100多种元素的化学课本也许让我们时刻感到头疼，觉得枯燥，殊不知，很多元素背后都隐藏着令人着迷的故事。本章将打破传统课本里固定的纯知识性讲解，以活泼有趣的形式贯穿始终，让你从中轻轻松松地学到知识，从而对元素有更深刻的了解。
　　1.绿宝石中的宝贝
　　智慧思索
　　一般情况下，金属与金属相互碰撞时，不但有声响，还会冒出火花来。所以，在加油站、煤气站以及运输易燃易爆物品时，尽量不使用金属物品，以免发生碰撞，冒出火花，造成危险。可是，为什么有的金属撞击了却不冒火花，它是一种什么样的金属呢？
　　许多科学家研究一种绿宝石，看它究竟有何神奇魔力。直到1789年，法国化学家沃克兰发现了绿宝石中的新元素——铍，这才解开了千年的秘密。
　　铍与铜和镍的合金在与石头或其他金属撞击时，不会迸出火花。人们利用这种铍合金与众不同的性质，制成了专门用于矿井、炸药工厂、石油基地等易爆区使用的锤子、凿子、刀铲等工具，为减少爆炸事故和火灾作出了贡献。
　　
　　铍是一种很轻的金属，可它却十分坚韧，其强度超过了钢，而且它的熔点达到了1285℃，比同属轻金属的镁和铝要高得多。在地壳中，铍的含量约为0.001%。
　　
　　铍有“原子能工业之宝”的美称，是用金属铍的粉末与镭盐的混合物制成的中心源，每分钟能产生几十万个中子。用这些中子做炮弹去轰击原子核，可使原子核分裂，从而释放出巨大的能量——原子能，同时产生新的中子。此外，为了达到人工控制核裂变的目的，必须使产生中子的速度减慢，而铍对快中子有很强的减速作用，它可以充当原子反应堆的减速剂，使核裂变反应有条不紊、连续不断地进行下去。
　　此外，金属铍还有着良好的透音性，声音在铍材料中的传播速度高达12600米／秒。与之相比，声音在空气和水中的透音性就逊色得多了。金属铍的这一特性，引起了专家们的极大兴趣，他们准备用金属铍制造乐器。相信不久的将来，我们将能听到一种新奇、美妙的音乐，它正是由铍材料制造的乐器发出的。
　　铍有着很多的优点，但也有着缺点，那就是铍和铍的许多化合物都有毒。如果食物中铍盐的含量过高，就会在人体内形成磷酸铍，从而导致骨骼松软，使人患上所谓的铍软骨病。另外，铍的许多化合物还会引起皮肤发炎、肺水肿，甚至窒息。
　　2.菩萨生病
　　智慧思索
　　凡人吃五谷杂粮，生病在所难免，而观音在我们眼中是救死扶伤的，只会替人治病，自己却不会生病。有一位神通广大的“观音”居然生病了，这是什么缘故呢？
　　这里的观音是一户人家供奉的观音菩萨像。
　　相传，南宋年间，江苏省有一位老财主非常迷信，有一天碰到一位尼姑，这位尼姑自称是观音转世。她告诉老财主说他印堂发黑，有不祥之物跟随，唯一可以逢凶化吉的办法，就是把庵里的观音菩萨像请到家里，好生侍候。老财主被尼姑说得吓破了胆，赶紧命令家奴把观音像请回家，好生招待。
　　可过了一段时间后，虽然每天供品、香火不断，但观音像却变得暗淡无光，好像生病似的。老财主一看，以为照顾还不周，就赶紧一日三餐上供品、点香火。
　　其实，这位财主供奉的观音像不是铜塑的，更不是金塑的，而是用金属钠塑造出来的。在袅袅的香火中，金属钠渐渐被氧化了。原来的观音是银光闪闪，被氧化后，生成了一种新的氧化物，看上去就像“生病”一样，一脸倦容。
　　
　　钠呈银白色，有美丽的光泽，密度0.97g／cm3，比水轻，熔点97.81±0.03℃，沸点882.9℃，轻软而有延展性，常温时有蜡状，低温时可变脆。化学性质很活泼，能与非金属直接化合，在空气中氧化迅速，所以钠一般被保存在煤油中。钠燃烧时有黄色的火焰产生，并有过氧化钠（na2o2）生成，跟水能起剧烈反应，生成氢气和苛性钠。钠在氧气中燃烧的化学式为：
　　2na+o2=na2o2
　　钠和水反应的方程式为：
　　2na+2h2o=2naoh+h2↑
　　
　　在自然界中，钠以化合态存在，分布广。地壳中的含量为2.64％左右，由电解熔融的氢氧化钠或氯化钠制得。
　　钠可用来制取过氧化钠、四乙基铅等化合物，钠和钾的合金（含50％～80％k）在室温下呈液态，可用作反应堆的导热剂。
　　钠是在自然界中分布最广的10种元素之一，但由于它不易从化合物中还原成单质状态，所以迟迟未被发现。
　　英国化学家戴维在发现钾后不久，从电解碳酸钠中获得了金属钠。由于单质钠的密度很小，所以当时没有人相信它是金属，因为它的密度比水还小。当时它不仅没有被承认是金属，更没有被承认是元素。直到1811年，才由盖吕萨克和泰纳尔证实了钠是一种元素。
　　3.死亡实验
　　智慧思索
　　人们或许知道，氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，它具有很强的腐蚀性，玻璃、铜、铁等常见的物质都会被它“吃”掉，即使很不活泼的银容器，也不能安全地盛放它。氢氟酸能挥发出大量的氟化氢气体，而氟化氢有剧毒，吸入少量，就非常痛苦。
　　许多化学家试图从氢氟酸中分解出单质氟来，但都因在实验中吸入过量氟化氢气体而死，于是被迫放弃了实验。难道真的不能征服它吗？
　　氟因此一度被认为是一种“死亡元素”，是碰不得的。
　　1872年，莫瓦桑应弗雷米教授的邀请，来到了实验室和他共同研究化学。
　　那时，教授正在研究氟化物，莫瓦桑当上他的学生后，就接过了这一化学界的难题。从此，莫瓦桑对氟的提取以及过去曾经发生的曲折，有了深刻的认识。莫瓦桑对老师这种大无畏的精神非常敬佩。
　　“为了感谢恩师的知遇之恩，一定要捕捉死亡元素。”莫瓦桑对自己说。
　　于是，莫瓦桑开始查阅各种学术著作、科学文献，把与氟有关的著作通通读了一遍。经过大量的研究试验，莫瓦桑得出一个结论：实验失败的原因可能是进行实验时的温度太高。
　　莫瓦桑认为，反应应该在室温或冷却的条件下进行。因此，电解成了唯一可行的方法。
　　于是，他设计了一整套抑制氟剧烈反应的办法。他在铂制的曲颈瓶中，制得氟化氢的无水试剂，再在其中加入氟化钾增强它的导电性能。然后，他以铂铱的合金为电极，用氯仿作冷却剂，并设计了一个实验流程，让无水氟化氢、氯仿以及萤石塞子作主要部分，把实验放在零下23℃的状况下电解，终于在1886年制得了单质氟，擒获了“死亡元素”。
　　
　　单质氟是一种淡黄色的气体，在常温下，它几乎能和所有的元素化合：大多数金属都会被它腐蚀，甚至连黄金在受热后，也会在氟气中燃烧！如果把氟通入水中，它会把水中的氢夺走，放出氧气，反应式为：4f+2h2o＝4hf+o2↑
　　
　　在1916年时，美国科罗拉多州一个地区的居民都得了一种怪病，无论男女老幼，牙齿上都有许多斑点，当时人们把这种病叫做“斑状釉齿病”，现在人们一般都把它称作“龋齿”。
　　原来，这里的水源中缺氟，而氟是人体必需的微量元素，它能使人体形成强硬的骨骼并预防龋齿。当地的居民由于长期饮用这种缺氟的水，因而对龋齿的抵抗力下降，全都患了病。
　　为何人体缺氟会患上龋齿呢？这是因为：我们每天吃的食物，都属于多糖类。吃完饭后如果不刷牙，就会有一些食物残留在牙缝中。在酶的作用下，它们会转化成酸，这些酸会跟牙齿表面的珐琅质发生反应，形成可溶性盐，使牙齿不断受到腐蚀，从而形成龋齿。
　　如果我们每天吸收适量的氟，那么氟就会以氟化钙的形式存在于骨骼和牙齿中。氟化钙很稳定，口腔里形成的酸液腐蚀不了它，因而可以预防龋齿。
　　为了预防龋齿，人们采取了许多措施，比如说在缺氟的水中补充一些氟，这样人们在喝水时就不知不觉地会吸收一些氟。另外，人们还研制出了各种含氟牙膏，它们中的氟化物会加固牙齿，使牙齿不受腐蚀。而且，有些氟化物还能阻止口腔中酸的形成，这就从根本上解决了问题，因而效果十分明显。
　　4.一个出色的实验
　　智慧思索
　　有一种小珠子，一放到水里，不但不下沉，还滋滋地在水面上乱窜，并发出银白色的亮光，这种小珠子就是——钾。对于它，也许我们都不陌生，但关于它的发现，我们是否熟悉呢？
　　1807年，戴维与助手埃德蒙制作了一个庞大的电池组。戴维想，既然电解水能生成氢和氧，那么电解别的物质也会生成新的元素，于是他开始拿苛性钾做试验，希望隐藏在苛性钾中的物质经不住它的作用跑出来。他们起先试图电解苛性钾饱和溶液，但失败了，因为结果与电解水没有什么区别。“难道苛性钾真的不能分解？是方法不对吗？”戴维疑惑地想着。后来他们改变了实验方法，将苛性钾先在空气中暴露数分钟，使它表面略微潮解，成为导电体，然后放置在一个绝缘的白金盘上，让电池的阴极与白金相连接，作为阳极的导线则插入潮湿的苛性钾中。奇迹出现了，电流接通后，苛性钾在电流的作用下先熔化，后分解，接着在阴极上出现了水银滴般的颗粒。它们像水银柱一样带着银白色的光泽，可一滚出来，就“啪”的一声炸开了，并呈现出美丽的淡紫色火舌。
　　戴维看到那望眼欲穿的小金属珠出现时，难以抑制欢喜之情，尽情地跳起舞来了，任凭实验室架子上的玻璃嚣皿被撞得粉碎。他好半天才平静下来，拿起桌上的鹅毛笔，写下了实验记录，并在空白处写下7个大字：“一个出色的实验！”
　　后来，戴维又对实验过程中产生的这种金属进行了分析，确认这是一种新的金属，并将其命名为“钾”。
　　
　　钾是一种银白色、质软、有光泽的1a族碱金属元素。钾的熔点低，比钠更活泼，在空气中很快氧化。钾与水的反应比其他碱金属元素显得温和。钾可以和卤族、氧族、硫族元素反应，还可以使其他金属的盐类还原，对有机物有很强的还原作用。
　　钾在自然界中只以化合物形式存在。在云母、钾长石等硅酸盐中都富含钾。钾在地壳中的含量约为2.09%，居第八位。
　　
　　英国化学家戴维出生于1778年12月17日，父亲是个木刻匠。
　　16岁那年，父亲因病去世，戴维只好到镇上一位名叫波拉斯的医生那儿当学徒，负责配药和包扎。
　　20岁那年，戴维因出色的实验能力被牛津大学的化学教授贝多斯看中，调到了新成立的气体实验室。戴维用电解法发现了钾之后，又对苏打进行电解，得到了柔软如蜡的新金属——钠。他还从碱性矿土里相继发现了四种新的金属：钙、镁、锶、钡。
　　5.火山捣鬼
　　智慧思索
　　家里收藏古董的人都知道，古董放在橱柜里，是不会变色的，可有一位商人的古董变黑了，是商人在弄虚作假，还是古董真的会变黑呢？
　　马提尼岛在拉丁美洲的加勒比海，在这个岛上有一个商人，他对古董情有独钟。有一天，他像往常一样，来到橱窗前察看自己精心收藏的一批古董，并无意间发现一件精致的银壶上有一层黑影，像抹了层淡淡的灰。他赶紧找来抹布，想把它擦干净，但无济于事。
　　临出门前，这位商人还特别叮咛管家，一定要想办法把那件银壶弄干净。
　　十几天以后，商人又回到了岛上，发现银壶上的黑影根本没有擦去，便满腔怒气地向管家发火，并斥责管家偷懒。管家满脸委屈地说：“我已经想了许多办法，仍然无法恢复如初。不仅如此，岛上其他银器也变黑了，像得了什么传染病似的。”
　　没过几天，更奇怪的事又发生了，商人刚带回来的一批银器也变得黑糊糊的。商人见了，惊得目瞪口呆，却不知道这是为什么。
　　直至有一天，马提尼岛火山爆发，空气中充满着难闻的硫黄味儿。商人才恍然大悟：这银器变黑一定与空气中的硫化物有关！
　　事实果真如此：火山爆发前，空气中已经有二氧化硫、硫化氢等气体在弥漫，只是人的嗅觉不那么灵敏，没有嗅出来而已。
　　硫与银，这两种元素就是这么怪，不知不觉地走到一起，搞了一场不大不小的闹剧。
　　
　　在火山爆发前，地下灼热的岩浆虽然还没有冲出地面，可是已经在大量聚集，并逐步向上漂移。由于地下温度在不断攀升，一些火山爆发时才喷出的硫化物，像硫化氢、二氧化硫等气体，便随着地下热空气悄悄地渗透到地面。
　　空气中的硫化物能与银发生化学反应，生成黑色的硫化银。
　　
　　我们平时带的银首饰也会变黑。银饰变黑是正常的自然现象，因空气和其他自然介质中的硫和氧化物等对银都有一定的腐蚀作用，在佩戴一段时间后，就会出现一些微小的斑点（硫化银膜），久之会扩散成片，甚至变成黑色，所以目前银饰都有一些因氧化而变色现象。下面将介绍一些关于保养和去除银饰表面氧化物、恢复银饰亮泽的方法：
　　1．避免银饰接触水汽和化学制品，避免戴着游泳，尤其是去海里。
　　2．每天将银饰用棉布擦干净，放到首饰盒或袋子里密封保存。
　　3．银饰已经氧化变黑了，可以用软毛刷子蘸牙膏刷洗，也可用手搓香皂或清洁剂等方式清洗，实在无法处理干净时才用洗银水擦洗，洗完后银饰均要用棉布擦干。
　　6.惰性气体
　　智慧思索
　　我们知道懒惰是人类的天性，但现在老师却告诉我们有些气体也很“懒惰”，你知道这是些什么气体吗？它们又是怎样懒惰的呢？
　　下午第一节课就是化学，上课铃声一响，小勇就瞪着眼睛开始看着门口，老师怎么还不来？小勇恨不得马上听到老师讲的内容，因为他觉得化学太神奇了。
　　铃声刚一落定，老师就进来了，笑着说：“今天我们讲‘懒惰’的气体。”看到同学们都很疑惑，老师就接着说道：“氦（he）、氖（ne）、氩（ar）、氪（kr）、氙（xe）等气体，以‘懒惰’出名，所以人们把它们叫做惰性气体。”
　　1894年8月13日，英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利在一次会议上报告，他们发现了一种性质奇特的新元素。这种元素以气体状态存在，对于任何最活泼的物质它都无动于衷，不与之反应，因此给它取名叫氩，意思就是“懒惰”。接着人们又发现了几种元素，也有类似的性质，它们也极其“懒惰”，基本上不同其他元素进行化学反应。
　　哦，原来是这么回事，小勇终于明白了。
　　
　　“惰性气体”只占大气组成的0.94%，又被叫做“稀有气体”。除了氦原子是以2个电子为稳定结构以外，其他惰性气体的原子最外层都有8个电子的稳定结构。那时的化学理论认为，具有这种结构的元素是不能发生化学反应的。所以，化学家下结论说，惰性气体元素不可能形成化合物。
　　
　　惰性气体能够制造出都市里最真实的梦幻——最绚烂绮丽的霓虹灯，其实就是因为填充了惰性气体。当灯管通电之后，就能激发惰性气体放出光芒。
 



第20章 化学元素(2)


　　1962年，英国年轻化学家巴特列特在进行铂族金属和氟反应的实验时，意外地得到了一种深红色的固体，经过分析才知道它是六氟铂酸氧的化合物（o2ptf6），并从这个化合物中看到这样一个现象：已经达到8个电子稳定结构的氧分子居然能失去一个电子，形成阳离子，而氧是很难失去电子的，它的第一电离能（也就是原子失去电子的困难程度）比氙的第一电离能还大些。那么，惰性元素氙是否也能形成阳离子呢？而且六氟化铂是一种强氧化剂，如果让六氟化铂同氙作用，结果怎样呢？
　　巴特列特按照合成六氟铂酸氧的方法，在常温下把六氯化铂蒸气和过量氙气混合，结果得到了六氟铂酸氙的橙黄色固体。这是世界上第一个惰性气体化合物。接着，氙的氟化物、氯化物、氧化物也相继问世，而且氟化氡、二氟化氩等惰性气体化合物已有数百种之多。
　　惰性气体化合物的合成成功，又给了科学家一次启示：科学是无止境的，今天的真理，明天很可能变成谬误。只有善于探索，人们才能永远站在真理一边。
　　7.尿液里的白磷
　　智慧思索
　　我们知道“鬼火”是因为磷的氢化物——磷化氢燃烧形成的，对磷的化合物有了一定的了解，那么我们对磷是否了解，是否知道磷是怎么发现的呢？
　　欧洲中世纪，炼金术奉行，人们都像发了疯，什么东西都拿来尝试炼金，他们把采集来的铁、铅、石头、碎布等东西放到大锅炉里，不停地搅拌，并贴上咒语，企图哪天能炼出金灿灿的黄金。
　　德国汉堡一位叫弗尔朗德的商人，偶尔听人说，用强热蒸发人尿能制造出黄金，或者能够得到点石成金的宝贝。
　　听到这个消息后，布朗特迫不及待。他想：“这倒是个好办法，何乐而不为呢？”
　　于是，他立即偷偷地收集大量的尿液，然后在幽暗的小屋里偷偷地干起来。
　　布朗特天天蒸啊蒸啊，一点一点地慢慢将它们蒸干后，又兑上各种各样的东西，一会儿用煮的方法，一会儿用烤的方法，一会儿用这个配方，一会儿用那个配方。一时这样试验，一时那样试验，就这样试验来试验去……
　　布朗特做了几十次甚至几百次的试验。有一次，他将尿渣、沙子和木炭放在火中加热，然后用水冷却，结果这次他虽然没有得到黄金，却意外地得到一种像白蜡一样的物质，这种物质在黑暗的小屋里还一闪一闪地发着亮光。
　　“这是什么东西呢？”布朗特非常吃惊。
　　其实，这种能发出荧光的一小块白色柔软的物质，就是白磷。
　　磷在拉丁文中的意思是“冷光”。
　　
　　白磷，又称黄磷，是呈淡黄色、接近无色半透明的固体，不溶于水，溶于cs2，剧毒，着火点低，只有40℃，具有大蒜臭味。它是由正四面体结构的分子构成，也就是它的分子结构是正四面体。
　　白磷的化学性质活泼，自然界中不能以游离态存在，在空气中易氧化成三氧化二磷和五氧化二磷，呈白色烟雾，在潮湿空气中可氧化成次磷酸和磷酸，易与金属、卤素及氢气合成磷化物。
　　白磷是制造炸药、燃烧弹、灭鼠剂、肥料等制品的基本成分，是石油化工的催化剂、表面活性剂必不可少的原料。
　　
　　白磷和红磷是磷的两种单质，是同素异形体（是相同元素组成，不同形态的单质。如碳元素就有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体。同素异形体由于结构不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的单质，所以化学性质相似）。
　　红磷是红棕色粉末状固体，不溶于水，不溶于cs2，无毒。红磷的着火点高，在200℃以上，它是由原子组成的。
　　白磷在加热（高温）的情况下能转化为红磷。
　　8.银餐具的功效
　　智慧思索
　　我们在新闻、网络上经常看到集体食物中毒、吃了豆角中毒等，所有食物中毒的都是人类，动物中毒很少见，但下面这只小花猫，却食物中毒了，而且还是吃了皇帝的玉膳。是有人蓄谋要杀小花猫呢，还是另有原因？
　　古时候，一个奸臣想谋权篡位，于是他想先杀害皇帝，再起兵造反。可是，他无法接近皇帝，有事上朝时，文武百官都在，根本下不了手，即使下了，众目睽睽之下，别说篡位了，连自己的小命都保不住。于是，他想出了一条毒计，花钱买通了为皇帝做饭的厨子，在皇帝的饭菜中下毒。
　　有一天，这个厨子在皇帝的饭菜里已经下好了毒，贴身的太监把皇帝爱吃的饭菜恭恭敬敬地递了上去。这时，皇帝看见侍女抱着自己最疼爱的小花猫，一时兴起，就命令侍女拿了一条红烧鱼给小猫吃，想不到小花猫刚吃几口就中毒而死。贴身太监急了，拿起皇帝的银汤匙，往别的菜里一插，发现直冒泡，皇帝见了大吃一惊，继而龙颜大怒，最后把奸臣和厨子打入死牢。从此以后，不仅皇帝自己，连皇帝的嫔妃也用银碗银匙作食具呢！
　　在古代帝王的宫室中，银制食具的确是屡见不鲜。在银碗里盛放牛奶，可以保持几个月不变质。这主要就是因为银具中含有银离子，具有强烈的杀菌作用，故而食物不易腐败。所以，皇宫里使用银具，不仅能防毒，也能杀菌，有益健康！
　　
　　银在地壳中的含量很少，在自然界中有单质的自然银存在，但主要以化合物状态产出。纯银为银白色，熔点960.8℃，沸点2210℃，密度10.49g／cm3。银是面心立方晶格，塑性良好，延展性仅次于金，但当其中含有少量砷as、锑sb、铋bi时，就变得很脆。银的化学稳定性较好，在常温下不氧化。在所有贵金属中，银的化学性质最活泼，它能溶于硝酸生成硝酸银；易溶于热的浓硫酸，微溶于热的稀硫酸；在盐酸和“王水”中表面生成氯化银薄膜；与硫化物接触时，会生成黑色硫化银。此外，银能与任何比例的金或铜形成合金，与铜、锌共熔时极易形成合金，与汞接触可生成银汞柱。
　　
　　银在所有金属中是最好的电和热的导体。银在电子工业中最重要的用途是提供厚膜涂层，最普遍的是银钯合金用于多层磁电容器和制造水下开关，涂银薄膜用在汽车电热挡风玻璃中以及用在导电黏合剂中。
　　银易于从双碱金属氰化物（例如氰化钾中或者使用银阳极）中产生电解沉淀，因而广泛应用于电镀工艺。
　　银的反光性是无与伦比的，在抛光以后几乎可以100％地反光，使其能用在镜子上，涂在玻璃、赛璐玢或金属上。
　　在医院、边远地区和家庭的水净化系统中，银用作杀菌和除藻剂。
　　9.科学家纠错
　　智慧思索
　　有一句俗语是“捧在手里怕摔了，放在嘴里怕化了”，这是对父母溺爱子女的形象说法。可有一种物质真的放在手里怕化，这种物质是什么呢？
　　伍尔兹院士在巴黎科学院召开的例会上宣布：三天前，他的学生布瓦博德朗在某种闪锌矿中发现了一种新元素，并建议将这种元素命名为镓，以纪念法国（法国古称为“家里亚”）。
　　镓被发现的消息被宣布后不久，布瓦博德朗就收到了一封来自俄罗斯的信，信中这样写道：“尊敬的布瓦博德朗先生，您所说的镓就是我四年前预言的‘类铝’，它的密度（现称密度）应为5.9左右，而不是您所说的4.70，请您再测一下吧……”信尾的署名是：德米特里·伊凡诺维奇·门捷列夫。
　　太有意思了，一位世界上唯一拥有金属镓的科学家在巴黎实验室中借助精确的测量和实验，测得了它的密度，而另一位从未见过镓元素的科学家却在千里之外彼得堡的书房中说他测错了！
　　布瓦博德朗将信将疑地在实验室重测了镓的密度，结果果然是自己测错了，镓的密度是5.94！
　　布瓦博德朗对门捷列夫佩服得五体投地，他想到的第一件事，就是立即给门捷列夫寄了一张自己的照片，背面写上：谨向我的朋友门捷列夫伯爵致以诚挚的敬意和热情的祝愿。
　　
　　镓是一种有白色光泽的金属，它的熔点很低，只有29.8℃，放在手掌上，人的体温就可以将它熔化成液体。镓的熔点很低，可它的沸点却出奇的高，达1893℃。
　　当镓从液体凝成固体时，体积反而要膨胀3％，这一性质是其他金属所不具备的。
　　金属镓的一个重要的用途是制造合金。镓和锡、铟的合金在10.6℃就会熔化，可用来制作电熔丝。镓和锡、铟和锌的合金也是一种易熔合金，常常用来制造自动救火水龙头。当失火时，温度一升高，合金龙头立即熔化，水就会自动喷射出来。
　　镓的许多化合物都是优良的半导体材料，其中尤其以砷化镓最为突出。砷化镓是一种黑灰色的固体，在空气中很稳定，是继锗和硅之后的第三代半导体材料，被广泛地应用于雷达、导弹、计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。
　　
　　比镓熔点还低的金属是钯，只有28℃，钯是1830年英国的沃拉斯顿从粗铂中发现并分离出的。
　　10.传统习俗中的科学
　　智慧思索
　　元素周期表中有一种元素叫砷，公元317年，由中国的一位道士葛洪从雄黄、松脂、硝石合炼制得来，后由法国拉瓦锡确认为一种新元素。关于砷，你知道它有什么故事吗？
　　有一位少数民族的大学生在宿舍里聊天时，他谈到自己家乡的风俗习惯，说道：“每年农历五月初五的端午节，人们都特别垂青雄黄。那一天，不仅成人爱喝几杯加入几粒雄黄的酒，小孩子在中午也要洗个澡，在水中加入一些雄黄，就连那洗澡水也舍不得乱泼，要有‘计划’地撒向住处四周，好像是什么‘仙水’似的，希望能沾到些光。小时候，没学过化学，懂得知识比较少，后来才知道，人们偏爱雄黄并不是一种迷信做法，而是有一定的科学道理。”
　　其实，端午节来临时，各种蚊子、蛀虫等活动渐渐猖獗。把雄黄喷洒在屋里，确有杀虫防腐作用。雄黄也是中药原料，具有消肿、强心等功能。雄黄要是与其他防腐剂混合在一起，喷在船底，还能避免海蚧的寄生，增加船的航速。
　　
　　雄黄是砷的化合物，化学名字叫硫化砷，主要成分是砷。它的颜色是橘红色的，所以也叫鸡冠石。
　　当砷在空气中加热，就会燃烧生成白色的粉末或晶体，叫三氧化二砷，也就是我们平时所说的砒霜。它是一种毒药，只要0.1克就能让人中毒死亡。
　　
　　砷是一种古老的毒物。化妆品中砷含量不得超过10毫克／千克，否则用后如果吸收中毒的话，砷也会引起神经系统的改变，同时还有一些周围神经的改变，比如手麻、脚麻，四肢无力、疼痛等症状，皮肤上可能还有黑变、色素的沉着。
　　在自然界中，砷主要是以硫化物如雄黄的形式存在。砷的各种化合物的应用很广泛，如五氧化二砷被用作杀菌剂，砷酸盐与亚砷酸盐衍生物被用作除草剂，砷酸被用于木材防腐，在玻璃、颜料、涂料、半导体颜料、制药工业等行业也被广泛应用。
　　11.被冤枉的财宝
　　智慧思索
　　铂，我们俗称为“白金”，现在它比金子还贵重，在古时候，有些官员却把它们抛进大海里。是官员清廉，还是别有用意呢？
 



第21章 化学元素(3)


　　古时候，在加勒比海上经常有船只载着金银珠宝来来往往。有一天，一支远洋的船队发现了“劣质银”——一种银白色的银子。奸商们为了获取更多的利益，悄悄地把这些“劣质银”带回了本土，廉价出售给珠宝商。一些珠宝商为了赚更多的钱，请工匠们把“劣质银”掺进了黄金中，有的干脆仿造成金币在市场上流通起来，严重地影响了当地的经济秩序。当地官员将此情况禀报国王后，国王大怒，便下令把全国所有的“劣质银”倒进大海，私藏者一律问斩。各官员接到指令后，便把收缴的大量“劣质银”倒进了汹涌的大海中。
　　原来，那时人们还不知道这“劣质银”到底是一种什么物质。直到后来英国的勃朗吕克博士费了好大工夫对“劣质银”进行研究探索，才发现它并不是什么劣质的银子，而是一种新物质——铂。
　　
　　铂，原子序数78，原子量195.08，元素名来源于西班牙文，原意是“银”。
　　铂为银白色金属，熔点1772℃，沸点3827±100℃，密度21.45g／cm3；质地柔软，有光泽，有良好的延展性和热、电性能。
　　铂的化学性质不活泼，在空气和潮湿环境中稳定，常温下不受普通的酸、碱、盐和有机物的侵蚀；铂溶于热的王水；高温下能与硫、磷、卤素发生作用；铂有形成配位化合物的强烈倾向，还有良好的催化性能。
　　
　　铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是制造蒸馏釜以浓缩铅室法制得稀硫酸，也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。
　　在19世纪中叶，俄国曾制造铂铱合金币在市场上流通。目前，铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铑合金对熔融的玻璃具有特别的抗蚀性，可用于制造生产玻璃纤维的坩埚。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力，被用作电接点合金，这是铂的主要用途之一。由于铂化学性质稳定，纯铂、铂铑合金或铂铱合金制造的实验器皿如坩埚、电极、电阻丝等是化学实验室的必备物。铂钻合金是一种可加工的磁能极高的硬磁材料。铂和铂合金广泛用于制造各种首饰，特别是镶钻石的戒指、表壳和饰针。铂或钯的合金也可作牙科材料。铂、钯和铑可作电镀层，常用于电子工业和首饰加工中。
　　12.谁杀害了恐龙
　　智慧思索
　　恐龙，从中生代的三叠纪到白垩纪，在地球上称霸了1.6亿年，但后来却绝种了。关于恐龙的灭绝，科学界观点不一，有的认为是小行星撞击导致，有的则认为是恐龙性功能衰退导致的灭亡，还有人认为是海底火山爆发导致等。那么恐龙究竟是如何灭绝的呢？
　　生物课上，老师讲完人的进化之后，开始讲恐龙的进化。同学们对这些都已经很熟悉了，所以觉得很无聊，一个个都无精打采。老师见状，突然话锋一转：“侏罗纪时期，恐龙家族曾称霸世界，但到了白垩纪，这些‘霸主’们都神秘地灭绝了。最近有科学家认为，恐龙的灭绝和臭氧层空洞有关，那么有哪位同学知道这是怎么回事？”
　　同学们一听来精神了，到底是怎么回事呢？就在同学们思索的时候，班里的“小博士”站起来说：“在白垩纪时期曾有一次大规模的海底火山爆发。这次爆发曾使大气中出现超大面积的臭氧层空洞。这样，太阳中的紫外线就可以肆无忌惮地穿过大气层射到地球上。恐龙霸主们被强烈的紫外线照射后，渐渐发生病变，最后导致灭绝。”
　　“嗯，回答得很好。”老师微笑着点点头。
　　
　　臭氧是氧气的同素异形体，由3个氧原子组成，有一定臭味，因此被称为臭氧，分子式为o3。
　　
　　臭氧是大气中含量非常少的一种气体，臭氧层分布在距离地球表面25～30千米的大气层中。
　　人类使用氟利昂充当冰箱和空调的制冷剂，它挥发到大气中就会破坏臭氧层。当臭氧层变薄或出现空洞时，过多的紫外线会危害身体健康，引起眼睛和皮肤等的病变。
　　臭氧也可用来治病。医生用含有臭氧的雾状生理溶液来冲洗病人的伤口，水流就像手术刀一样，能将伤口中的脓血、坏死组织及细菌分解物清除，使伤患早日康复。
　　此外，臭氧层能够吸收太阳光90%的紫外线，使得照射到地球表面的紫外线刚好适合生物生长所需。
　　13.闪闪发光的金刚石
　　智慧思索
　　我们知道金刚石是“稀世珍宝”，非常昂贵，一群小孩却将它当“足球”踢来踢去，是童真无邪、不贪钱财，还是另有缘由？
　　一个炎热的夏季，在奥兰治河畔霍普敦附近的沙滩，一群孩子在上面玩耍。只见他们一会儿在沙滩上筑河堤，一会儿在沙滩上挖一沙沟，一会儿又把沙堆成了一座座小山……
　　忽然，一位穿百褶裙的小女孩像发现新大陆似的呼喊她的小伙伴：
　　“快来看呀！快来看呀！”听到小女孩的叫声，小伙伴们不约而同地跑过去。
　　原来，小女孩在沙砾丛中发现一块亮晶晶的小石子。
　　“这是什么东西呢？”
　　“是啊，又硬又亮，真好看！”
　　孩子们都睁大眼睛，你看过来，我看过去。然后，他们在沙滩上扔来扔去，像踢足球似的你追我赶，小石子成了他们嬉戏的玩具。
　　这时，一位学者刚好经过，看见孩子们脚下的“足球”晶莹闪亮，这引起了他的注意。
　　“这块石头一定不是一般的石头。”学者这样想到，便走到孩子们面前，“小朋友，你们这个‘足球’可不可以给叔叔啊？”刚开始，孩子们都不乐意，七嘴八舌地问：“你要这个有什么用啊？”“你拿走了，我们玩什么啊？”没办法，学者就给他们耐心地解释。最后，学者给孩子们每人一块糖果，才把这个“足球”拿到有关部门鉴定。
　　鉴定后发现，这被孩子们踢来踢去的沙滩上的“足球”，竟然是一块稀世珍宝——金刚石。
　　
　　金刚石的成分是碳，与石墨同是碳的同质多像变体。在矿物化学组成中，总含有si、mg、al、ca、mn、ni等元素。
　　
　　印度是世界上第一个发现多金刚石的国家，后来跟随佛教徒，古印度金刚石传入中国。17世纪末，巴西在米西纳斯吉拉斯州首次发现了金刚石，随后又在皮奥伊州找到了含有金刚石的沙砾层。1851年，澳大利亚发现了第一块金刚石。1867年，南非发现了金刚石。1905年，南非的普列米尔发现了最大的宝石级金刚石，重3106克拉，取名为“库里南”。1977年，山东临沐县常林村发现了中国最大的金刚石，重158.786克拉，取名为“常林钻石”。
　　金刚石的用途很广泛，可以用来做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体或尖端工业的原材料。在x射线照射下，金刚石还会发出蓝绿色荧光，它的这一特性被用于矿砂中选矿。金刚石经琢磨后称为钻石，而钻石历来就被誉为宝石之王，在它身上凝聚了很多人的梦想和渴望。
　　14.铝的“黄金时代”
　　智慧思索
　　我们知道，只有白金比金子贵，可有一顶帽子不是用白金做的，却比金子还贵，这究竟是一顶什么样的帽子呢？
　　法国拿破仑三世是一位爱慕虚荣的皇帝，为了显示自己的阔绰富有，于是他命令一位大臣去做一顶比黄金还贵重的帽子。这位大臣左思右想，就是不明白究竟世界上还有什么能比黄金还贵重的。后来，实在没办法，这位大臣就去问拿破仑三世的心腹，原来在拿破仑三世眼中，铝比金子更值钱。
　　于是，这位大臣费了好大心思为皇帝制造了一顶铝王冠。拿破仑三世非常高兴，每次接受百官朝拜就会得意地戴上它。更有趣的是，拿破仑三世在举行盛大宴会时，规定只有王室的人才能使用铝制的餐具，其他的人只能用金制的或银制的餐具。
　　我们也许觉得这很可笑，但当时，铝真的比黄金还贵重，生产技术不过关，为了制取铝这种金属，必须要用钠做还原剂，制造铝的成本比黄金要高出好几倍。
　　
　　铝粉具有银白色光泽，常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀。铝的延展性较好，可制成铝箔，还可制成各种铝合金，广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。
　　铝是热的良导体，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。它的导电性仅次于银、铜，在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。
　　铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用作炼钢过程中的脱氧剂，铝粉和石墨、二氧化钛（或其他高熔点金属的氧化物）按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温炽烧而制成耐高温的金属陶瓷，在火箭及导弹技术上有重要应用。
　　铝板对光的反射性能较好，反射紫外线比银强，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜等。
　　铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。此外铝还可用来制造爆炸混合物，如铵铝炸药等。
　　
　　传说在古罗马，有一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯，并献上一只金属杯子，杯子像银子一样闪闪发光，但是分量很轻。它是这个人从黏土中提炼出的新金属。皇帝表面上表示感谢，心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值，就下令把这位发明家斩首。
　　从此，再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头，这种新金属就是铝。
　　15.冷面杀手
　　智慧思索
　　古罗马帝国曾称霸一时，然而鼎盛100多年后，却每况愈下，最终走向了灭亡。古罗马帝国灭亡的原因究竟在哪里呢？
　　有学者指出古罗马帝国衰亡于铅中毒，后来考古学家发掘古罗马人的墓穴时，发现他们的遗骨中含有大量的铅。这证实了学者的观点不无道理。
　　在古罗马时代，由于铅很软，易加工，所以铅制品作为一种高贵和富有的标志，深受人们宠爱。古罗马贵族们普遍使用铅制器皿、餐具和含铅化妆品，还特别喜欢喝含铅的葡萄汁。当时，他们在制作琥珀般的葡萄汁时，总把葡萄放在铅锅或内壁镶有铅的锅中熬煮，熬煮的时间还特别长，直到汁水只有原来的三分之一才停火。这种葡萄汁特别香甜且不易腐败，但含铅量严重超标。这些含铅物品的大量使用，使许多人因铅中毒而死亡。同时，古罗马帝国所拥有的以铅制水管为基础而建成的给排水系统，则使平民也未能逃脱铅中毒的厄运。
　　然而这一切，古罗马的人们一无所知。
　　
　　铅是银白色重金属，质地柔软，抗张强度小。
　　铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用，其表面会很快氧化生成一层暗灰色的保护薄膜；经过加热，铅能很快与氧、硫、卤素化合；铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，但能与热或浓盐酸、硫酸反应：铅与稀硝酸反应，但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。
　　
　　铅是一种严重危害人类健康的重金属元素，它可以影响神经、造血、消化、免疫、骨骼等各类器官。更为严重的是，它影响婴幼儿的生长和智力发育、神经行为和学习记忆等脑功能，严重的可造成痴呆。
　　发生铅中毒时会出现便秘、腹绞痛、铅线、贫血等症状。
 



第22章 化学发明(1)


　　人类文明的圣火由无数的发现和发明贯穿，一代传承一代，不断地推动人类历史的车轮滚滚向前。化学史上的发现、发明创造也是如此。
　　本章从浩瀚如烟的化学发现、发明中，遴选出重要且具有影响意义的29个，比如，肥皂、火柴、火药、化肥、橡胶等，以期让你找到光明之源、力量之源。
　　1.点石成金
　　智慧思索
　　我们知道金刚石是一种贵重的宝石，深受人们的喜爱，人们将其加工成各种各样的饰品，佩戴在身上。天然的金刚石产量太少，满足不了人们的需求，这时有个人突发奇想，他想用自己的手把石头变成“金刚石”，那么这个人是谁，他又能否成功呢？这个“异想天开”的年轻人就是药店学徒出身的法国化学家莫瓦桑。莫瓦桑看到天然金刚石“供不应求”时，就琢磨：能不能用人工制造金刚石来满足人们的需要呢？那样不就解决供求紧张的问题了吗？于是，他在化学界同仁的异样目光中，开始了艰难的探索。
　　在当时，人们已经在陨石里发现了石墨和碳，而天然的金刚石里也夹杂着石墨和碳。这就是说，金刚石是石墨和碳在不同的条件下转化成的。要使石墨和碳变成金刚石，就必须要有强大的压力，因此莫瓦桑就用各种各样的方法对石墨和碳进行加压，然而在对碳和石墨加压中发现挤压不行，撞击也不行……
　　最后，他终于想到利用“热胀冷缩”的方法给它加压，这一招果然有效：他设计了一种特殊的装置，在熔化的铁液中掺入少量的碳，使碳和铁液混在一起，然后把烧红的铁液一下子倒入冷水中，水立即产生了强烈的嘶鸣声，一团团水蒸气迅速升腾着。熔化的铁立即变成了固体，同时内外产生了一股非常强大的压力，使金属铁中的那些碳变成一颗颗很小的亮晶晶的结晶体，这就是人类历史上最早的人造金刚石。人造金刚石不像天然的金刚石那样有光泽，要黑一些，但硬度比一般的物质都强。
　　
　　人造金刚石具有超硬特性和优异的物理、化学性能，在国民经济和人们日常生活中，日益得到广泛的应用和极大的重视，年消耗量直线上升。
　　
　　莫瓦桑，法国化学家，生于1852年9月28日，因首次制得单质氟等一系列发明获得1906年诺贝尔化学奖。
　　1906年，瑞典诺贝尔基金会宣布：把相当于10万法郎的奖金授给莫瓦桑，“为了表彰他在制备元素氟方面所做的杰出贡献，表彰他发明了莫氏电炉”。同年12月，一大批莫瓦桑的学生和朋友，在巴黎大学的会议厅里，隆重举行庆祝大会，庆祝莫瓦桑制取单质氟20周年。会上，54岁的莫瓦桑即席讲演，他在演讲的最后说：“我们不能停留在已经取得的成绩上面，在达到一个目标之后，我们应该不停顿地向另一个目标前进。一个人，应当永远为自己树立一个奋斗目标，只有这样做，才会感到自己是一个真正的人，只有这样，他才能不断前进。”
　　2.燃烧的真相
　　智慧思索
　　氧气是我们天天都要吸入的气体，每个人都离不开它。同样，物体的燃烧也离不开氧气。
　　人类的祖先在穴居时代就学会了钻木取火，火与人们的生活息息相关。然而，燃烧究竟是怎么回事呢？
　　于是许多化学家开始对燃烧现象进行探讨，但都未能触及燃烧的本质。后来，德国人斯塔尔提出“燃素说”。他认为一切可燃物中都含有燃素，物体燃烧时，本身所含的燃素便飞散出去，燃烧即物体失去燃素的过程。
　　拉瓦锡对此感到怀疑，但是他找不到更科学、更合理的理由。有一天，吃完饭时，他突然灵机一动，为何不从重量上入手呢？于是他决定从“物体燃烧后重量变化的原因”这一棘手的问题入手。他应用定量分析的方法，进行了无数次的实验。在实验中他发现了化学反应中的质量守恒定律，发现了氧气及其性质，燃烧的真相大白了。以汞为例，加热汞后，生成物汞灰增加的重量恰好等于空气失去的重量；再加热汞灰使其还原，还原汞灰时所得的空气与生成汞灰时所失去的空气正好相等；把这一部分空气同不参加反应的其他空气混合后，恰好就是普通空气；拉瓦锡称这部分特殊空气为氧气，指出了氧气具有助燃并参与燃烧中化合的性质。
　　氧气的发现彻底将燃素从燃烧中驱逐了出去，用真正的原因揭示了燃烧的本质。
　　
　　世界上最早发现氧气的是我国唐朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物，如木炭、硫黄等在空气中燃烧的情况后，提出的结论是：空气成分复杂，主要由阳气（氮气）和阴气（氧气）组成，其中阳气比阴气多得多，阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去，而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出，阴气存在于青石（氧化物）、火硝（硝酸盐）等物质中。如用火来加热它们，阴气就会放出来。他还认为水中也有大量阴气，不过很难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。
　　
　　拉瓦锡，法国化学家。他在化学上主要的贡献是：用实验和理论多方面证明燃素说是错误的，并建立氧化说去代替错误的燃素说；证明水是化合物，推翻自古以来认为水是元素的错误观念。
　　拉瓦锡著作很多，代表作有《化学概要》《物理学和化学的重量》等。
　　在政治上，拉瓦锡不能说没有错误，特别是担任收税官和后来拥有大量土地的情况下，有错误是不可避免的。然而，他在化学上的功绩并不因此而磨灭。
　　3.能燃烧的石头
　　智慧思索
　　日常生活中，取暖做饭经常用到煤气，对于煤气，我们并不陌生，但对它的发现过程，我们是否熟悉呢？
　　英国大发明家威廉·梅尔道克，小时候和一些小朋友在自己家后的一座小山上挖页岩玩——这种石头一片片的，像一页页书，能用火点着。梅尔道克觉得这种石头很怪，居然能着火，要是放在水壶里烧一烧，又会成什么样子呢？于是威廉·梅尔道克决定带些石头回家烧烧看。
　　回到家，梅尔道克把采来的页岩小心翼翼地放进水壶，然后把水壶放在火上烤。他想，加热了，这种奇怪的石头还能变成什么呢？过了一会儿，水壶嘴里冒出了一股股气体，小梅尔道克又惊又喜，呀，这石头还真神奇，居然还呼吸，石头能燃烧，那它呼出来的气体也可能会燃烧，他一边想，一边用火柴点燃它，想不到火柴刚一碰到那种气体，就听“啪”的一声，那气体就燃烧起来了，把小梅尔道克吓了一跳，差点儿让火烧着他了。
　　自此梅尔道克迷恋上了科学，长大后，他开始研究煤，他把一块煤块像小时候玩页岩一样，放进了小水壶里，然后在水壶底加热，并仔细地观察着水壶里的变化。一会儿，水壶嘴里也冒出了一股股气，用火柴一点，也着了起来。梅尔道克把这种气体称为“煤气”。
　　
　　煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。通常所指的煤的元素组成主要是：碳、氢、氧、氮和硫。煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的，因此碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物。氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土（al2o3·2sio2·2h2o）、石膏（caso4·2h2o）等都含有结晶水；氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在；氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中的硫成分是有害杂质，它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成so2污染大气及危害人类健康。所以，硫成分含量是评价煤质的重要指标之一。
　　
　　煤气中毒通常指的是一氧化碳中毒，一氧化碳是煤炭燃烧不完全形成的。一氧化碳被吸入肺，并通过血管进入血液。我们知道，红细胞是携带氧气及二氧化碳的“气体交换车”，通过红细胞的流动，全身组织才能进行气体交换。一氧化碳与红细胞结合的力量比氧气大200～300倍，所以大量的一氧化碳与红细胞结合，就大大减少了红细胞带氧的能力，使组织发生缺氧而“窒息”。
　　4.意外发现的肥皂
　　智慧思索
　　最早的肥皂是谁发明的呢？
　　古埃及有个庄园主，他请了一个厨师。由于吃饭的人多，做饭的人少，小厨师天天忙得不可开交，脸都没时间仔细洗，黑糊糊的。小厨师为了早上多睡会，每天忙到半夜把第二天的材料给准备出来。
　　有一天，小厨师实在太困了，一觉睡到了8点，小厨师急急忙忙起来做饭。一不小心，把灶下的一盆炼好的羊油踢翻了，全部浇在炭灰里。
　　小厨师怕被主人责骂，连忙用手将混有羊油的炭灰一把一把地捧了出去，以免被人发现。他捧完炭灰洗手时，忽然发现手上竟然出现了一些白糊糊的东西，而且手洗得特别干净，甚至连以前很难洗掉的污垢都不见了。
　　小厨师没有多想就赶紧去做饭了。当他做完饭后又用那种白糊糊的东西把手洗了一遍，变得更白了，接着他又洗了洗脸，的确能变白。
　　小厨师把他的发现告诉了庄园主，庄园主半信半疑地试了试。“嗯，不错，的确能让脸又白又光。”庄园主惊讶地说道。
　　不久，小厨师的这种“小团团”被更多的人知道了，一传十，十传百，全国上下都开始使用了。
　　原来，小厨师的“小团团”就是我们说的肥皂。
　　
　　肥皂是由易溶于油的亲油基（也叫疏水基）和易溶于水的亲水基所组成。这两个基团分别溶于油和水中，降低了油水的界面张力，从而把油水本不能互溶的两种物质连接起来不使其分离，被肥皂乳化后的油以微小的粒子分散于水中而不分层。肥皂的这种性质，能显著降低界面张力，这种化合物统称为表面活性剂。由于肥皂和其他表面活性剂有这种性质，因此产生润湿、渗透、乳化、分散、起泡和去污等作用。
　　肥皂的化学成分是硬脂酸钠，它能和硬水中的碳酸氢钙反应，生成白色的沉淀物——硬脂酸钙。所以用硬水洗衣服，会浪费肥皂，而自然水如海水、河水、湖水、井水，总是和石灰石打交道，大多数是硬水。在家里最便当的软化硬水的方法，是把水煮一下，去掉碳酸氢钙。
　　
　　我们现在用的肥皂是从工厂的大锅里熬出来的。制皂工厂的大锅里盛着牛油、猪油或者椰子油，然后加进烧碱（氢氧化钠或碳酸钠）用火熬煮。油脂和氢氧化钠发生化学变化，生成肥皂和甘油。因为肥皂在浓的盐水中不溶解，而甘油在盐水中的溶解度很大，所以可以用加入食盐的办法把肥皂和甘油分开。因此，当熬煮一段时间后，倒进去一些食盐细粉，大锅里便浮出厚厚一层黏黏的膏状物。用刮板把它刮到肥皂模型盒里，冷却以后就结成一块块的肥皂了。
　　药皂和一般的肥皂差不多，只是加进了一些消毒剂。
　　香皂一般是用椰子油和橄榄油制造，并且加进了香料和着色剂，所以有散发出各种香味和五颜六色的香皂。甘油是制皂工业的重要副产品，甘油在国防、医药、食品、纺织等方面，都有很大的用途。
　　5.铁盒出汗
　　智慧思索
　　水是我们的生命之源，我们离不开水。日常生活中，我们对水司空见惯，觉得它没有什么神奇的地方。那么要问你水是由什么组成的，又是谁最先揭开水组成之谜时，你是否也了如指掌呢？
　　英国有一个化学家喜欢看魔术表演，他就是卡文迪斯。
　　一天，卡文迪斯在路边看见一个长头发的魔术师在表演“铁盒出汗”，只见魔术师把氢气通入一个擦干的铁盒里，然后点燃，就看见铁盒里冒出一股股白烟来，接着是“啪”的一声巨响。这时，魔术师立即拿起铁盒对大家说：“大家看哪，铁盒出汗啦！”
　　果然，刚才干燥的铁盒内出现了许许多多小水滴，这引起了卡文迪斯的好奇心。他回到实验室，立即做起了实验，把氢气和氧气混合在一起，然后点燃，结果发现，每次爆炸后，容器的四壁都出现了小水滴。
　　他非常纳闷：“这些水是从哪里来的呢？难道是容器没有擦干造成的？”
　　卡文迪斯把容器一遍又一遍地擦干，结果仍然是这样。
　　经过无数次的试验和研究，结果发现：水是由氢元素和氧元素组成的。
　　
　　纯水是一种无味无色的液体，天然水多呈浅蓝绿色。水的元素构成是氢和氧，其化学分子式用h2o表示，是一个键能很强的偶极分子，这是h与o原子的电子层结构决定的。在h-o键中共价键成分很高，其形式是等腰三角形，两个h-o键角为105°。
　　此外，水分子间分子键强大，使水具有较高的溶点和沸点。这一特性使得自然界的水多数条件下以液态形态存在。离子健化合物在水中极易溶解。水中的各种溶质极易发生相互之间及其与水之间的各种化学反应，具有良好的对自然界物质的迁移、转化能力。即具有很强的溶解力。
　　
　　常温下，水为液态。温度改变时，水的体积变化也不寻常，它在0℃～4℃范围内，一反“热胀冷缩”的普遍规律，而是在4℃时密度最大，高于或低于此温度时，密度都较小，因此当水结冰时，体积反而胀大而变轻，所以冰浮在水面上。水的这一特性，对自然界水下生命的保护有着十分重要的意义，当冬季河流、湖泊冰封水面时，反而保护了水下生物的生存。
　　在一般液体物质中，除汞以外，水具有的表面张力最大。植物通过水的毛细管作用获得水分及养分，土壤也是通过毛细管作用来保持水分的。
　　6.侯氏制碱法
　　智慧思索
　　我们平时吃的馒头、面饼等都离不开纯碱，因此只靠天然的纯碱是不够用的，这就出现了工业制碱。关于工业制碱，我国最早的就是侯德榜发明的“侯氏制碱法”，它的发明会有怎样的历程呢？
　　以前全世界的碱生产都被英国垄断，他们不向其他国家提供相关的技术，还任意抬高产品的价格，给包括中国在内的其他国家工业的发展，造成了巨大的阻碍。
　　当时，侯德榜在美国留学，期间来美国考察化学工业的陈调甫感慨地对侯德榜说：“中国的化学工业很需要碱，但我们没有制碱的技术，就只能看着别人卡我们的脖子，让我们受气……”侯德榜听后，暗下决心：一定要掌握制碱技术。
　　毕业后，侯德榜回到祖国，开始研究制碱的方法，经过三年不懈努力，他终于探索出了一种制碱的方法，打破了英美对新式制碱法的技术封锁，使工厂生产出了洁白的纯碱。
　　后来侯德榜认真地研究自己制碱法的优缺点，反复地试验，首次使用了一种自己想出的新方法，并配合一种合理的制作流程，大大节省了原料，降低了成本。1939年，侯德榜终于发明了“侯氏制碱法”。
　　这种制碱法被世界公认为当时的最高水平，“侯氏制碱法”的名字永远留在了科学史中，侯德榜也被世界称为“制碱大王”。
　　
　　纯碱的化学学名是碳酸钠，俗称纯碱、苏打。化学式为na2co3。纯碱在常温下是固体粉末，而它的结晶水合物是白色晶体，观察到是白色小颗粒。
　　纯碱水解后水溶液呈碱性，能和碳酸根离子结合产生沉淀的阳离子作用。它的结晶水合物是na2co3·10h2o，易风化。
　　
 



第23章 化学发明(2)


　　和纯碱易混淆的物质是碳酸氢钠，化学式为nahco3，俗称小苏打。经常用它当发酵粉做馒头。食用小苏打是呈白色粉末或细微结晶状，无臭、味咸、易溶于水，微溶于乙醇，水溶液呈微碱性。受热易分解。在潮湿空气中缓慢分解。此外小苏打放置于空气中，具有除去臭味、吸收湿气的功能，放久了之后，还可以做清洁剂。
　　7.波尔多液
　　智慧思索
　　有一座城市里的葡萄得了一种“葡萄露菌病”，果农们看着大片大片的葡萄死去，揪心万分，却束手无策。这时，突然传来有一家的葡萄没有得病的消息，果农们喜出望外，像找到救命稻草一样。
　　所有园主的葡萄都得病了，唯有一家幸免于难，这是为什么呢？
　　波尔多是法国一个盛产葡萄的城市，当地人的主要经济来源都是靠葡萄。他们的葡萄收成非常好，可是有一年，葡萄因受到一种霉菌的影响，得了一种怪病：叶子会像长霉一样，变成白色的，藤蔓慢慢枯萎，严重的会带来毁灭性的灾难——颗粒无收。
　　当地人称这种病叫“葡萄露菌病”。
　　第二年，大片大片的葡萄正在开花结果，丰收在望。可是无情的露菌病又向四周蔓延开来，果农们心急如焚、束手无策，只能眼睁睁看着葡萄枯萎。
　　正当果农一筹莫展的时候，传来一个消息：有一家的葡萄安然无恙。果农们像抓到一根救命的稻草，纷纷向那位园主讨教。结果园主也感到奇怪，茫然不知。
　　这引起了米亚卢德的好奇心。“其他的葡萄都感染上露菌病，为什么大路边的葡萄却安然无恙呢？”米亚卢德想。
　　为了弄清原因，米亚卢德找到了那个园主，并对土壤、水源、环境等诸多因素进行了分析和研究，结果令他失望——没有发现丝毫异常的地方。
　　正当米亚卢德感到迷茫的时候，园主突然眼睛一亮：“由于我的园子在路边，行人较多，为了防止人们乱摘，我便用石灰水和硫酸铜混在一起喷了喷葡萄，这是不是有关系呢？”
　　听了园主的一番话，米亚卢德赶紧回到实验室研究起来，他将石灰水和硫酸铜溶液按不同比例混合后，喷洒到葡萄上，经过仔细地观察，选定了一种最佳方案，制出了第一批药物。
　　这批农药挽救了果农的葡萄，让果农避免了大量的经济损失。
　　后来，米亚卢德为了纪念这座城市，就将药物命名为“波尔多液”。
　　
　　波尔多液，有效成分为碱式硫酸铜，化学式为cu2（oh）2co3，是人们常用的一种杀菌剂，且可自行配制，成本低，效果好。波尔多液喷在植物表面后，使植物表面形成一层保护膜，其膜上密布游离的铜离子，菌体或病原体落在植物表面，接触铜离子，就失去了活性及生命力。这是由于离子可渗入菌体细胞与酶结合，从而使其失去活力，但它对已侵入植物体内的病菌杀伤力较低。
　　
　　石硫合剂也是农业生产上防治病虫害的常用农药之一，它与波尔多液有很多相同点，也有许多不同点，不同点主要表现在：
　　第一，波尔多液是一种保护剂，一般在果树萌芽前使用，主要用于预防病菌浸染性危害。石硫合剂则是一种既能杀菌又有杀螨、杀虫作用的优良药剂。一般于病害开始发生时使用，或在螨类、介壳虫、蚜虫发生期使用。
　　第二，波尔多液是硫酸铜、生石灰和水配成；石硫合剂是由硫黄粉、生石灰和水配制而成的。
　　第三，波尔多液须随配随用不能久存。石硫合剂则可以贮存在瓷器坛内，在其表面洒一层废机油作保护层加盖密封能存放15～20天。
　　第四，波尔多液只要先把硫酸铜溶解于水，然后倒入乳化好的石灰水中搅拌均匀，滤清杂质即可使用；而石硫合剂应熬煮。熬煮的方法是：先用水把生石灰水溶解，加水煮沸，然后慢慢加入调匀的硫黄粉，边加边搅拌，煮至药液由淡黄色变为黄褐色，而且转深赤褐色为止。
　　8.世界上最美味的汤
　　智慧思索
　　你喝过的汤里，哪一种是最美味的，答黄瓜海带汤的肯定少之又少，可有人说黄瓜海带汤是世界上最美味的汤，是他懂得知足，还是他太饿，还是另有缘由呢？
　　“完了，忘记买做汤的菜了。”池田菊苗的妻子猛然想起来了，可现在去买菜又来不及了，丈夫马上就回来了。“没有汤，丈夫肯定不高兴。”妻子心里自发愁，情急之下，便将一根黄瓜切碎，和海带放在一起做了一个黄瓜海带汤。
　　池田菊苗回来了，妻子热情地迎了上去。
　　池田菊苗脱了外套，洗了洗手便端碗吃了起来。“今天的汤太美味了。”池田菊苗说道。
　　妻子有点纳闷，以为丈夫在说反话，就把实情说了出来。池田菊苗很惊异：世界“第一”美味的汤是这样做的？妻子也尝了尝，的确这汤比平时的好喝多了。“你还放了别的调料了吗？”“没有啊，只放了点盐。”夫妻俩一问一答起来。
　　最后，池田菊苗拿了一包海带去了实验室进行分析，最后终于发现汤之所以美味，是因为海带里含有一种叫“谷氨酸钠”的物质。
　　池田菊苗叫它味元素，即我们常说的味精。
　　
　　味精，又叫谷氨酸钠，为无色或白色结晶或结晶形粉末，有特殊鲜味，是烹饪常用的调味品，食用过多，有害无益。
　　因为大量摄入味精，会使血液中谷氨酸含量升高，从而限制了人体所需的钙、镁离子的利用，会造成暂时性头痛、心跳、恶心等不适。味精还可以诱发癌症，对人的生殖系统也有不良影响。因此，味精不宜食用过多。成人每日摄入量最好不超过6克。孕妇和孩子更应少食，甚至不食。
　　
　　1921年，中国化学工程师吴蕴初发明了一种提取谷氨酸钠的新方法——水解法，成功地提取出谷氨酸钠，并起了一个中国式的名字“味精”。1923年，吴蕴初与实业家张逸云等人合作建立了中国的第一个味精厂——天厨味精厂，向市场推出了“佛手牌”味精。1956年，日本的协和发酵公司又发明了一种生产味精的新工艺——发酵法。他们利用短杆菌的发酵，将糖、水分、尿素转化成谷氨酸钠。1964年，日本科学家又发明了“强力味精”。这种味精的鲜度是原来味精的160倍。
　　9.防震玻璃
　　智慧思索
　　我们知道防弹玻璃摔不碎，但有一种“普通”的玻璃瓶也摔不碎，这是为什么呢？
　　1904年夏天的一个夜晚，法国化学家贝奈第特斯像往常一样，做完一个实验后，就整理一下药品架，谁知一不小心，“啪”的一声，一只药瓶掉到地上。他连忙俯下身子去捡，奇怪的是，药瓶一点也没有破，只是上面有一些裂纹。这引起了贝奈第特斯的关注：“那只瓶子难道是什么特殊的材料做成的？为什么没有摔碎？用它来做车窗玻璃该多好啊！”
　　于是，贝奈第特斯拿着那个小瓶子在灯光下，像看什么“古董”似的颠来倒去地观察，可还是没有看出什么名堂来。
　　他百思不解，又找来其他的小瓶子进行比较、观察和试验，终于找到了原因。
　　原来，这只小瓶子里，曾经盛过硝化纤维的乙醚溶液，时间长了，乙醚蒸发后，留下的硝化纤维形成一层胶膜，这层薄膜像一层皮一样，牢牢地黏合在小瓶子的内壁上，所以药瓶玻璃碎片被这层皮拉住了。
　　这个发现给贝奈第特斯带来启示：一块玻璃有这么坚固的力量，那么两块合在一起呢？于是，他将两块玻璃中间涂上一层硝化纤维薄膜，后来经过无数次的研究，终于研制出世界上第一块高效能的防震玻璃。
　　
　　乙醚是古老的合成有机化合物之一，分子式c2h5oc2h5。无色易燃液体，极易挥发，气味特殊。能与乙醇、丙酮、苯、氯仿等混溶。与10倍体积的氧混合成的混合气体，遇火或电火花即可发生剧烈爆炸，生成二氧化碳和水蒸气。长时间与氧接触和光照，可生成过氧化乙醚，后者为难挥发的黏稠液体，加热可爆炸，为避免生成过氧化物，常在乙醚中加入抗氧剂。性稳定，其蒸气在450℃以下不发生变化，550℃时开始分解。100℃以下，与酸、碱不起作用。与三氟化硼作用形成乙醚化的三氟化硼，在烃基化、酰化、聚合、失水、缩合等反应中用作催化剂。可直接氯化（冷却下）生成一氯、多氯和全氯醚。
　　工业上，乙醚可由乙醇在氧化铝催化下，于300℃失水制得。
　　
　　1832年，法国人h·布拉孔诺在一次实验中，棉布围裙被硫硝混酸弄湿，于是清洗后用手提着在壁炉边烤干。就在即将干燥的时候，眼前一亮，围裙不见了。原来，棉布中的纤维素已经被硝酸酯化为纤维素硝酸酯。
　　1846年，化学家舍恩拜因使用硝－硫混酸制出了硝酸纤维素，并对其性能进行了研究。它是一种白色的纤维状物质，物理性质与棉花基本相同；它的爆炸威力比黑火药大2～3倍，可以用于军事，所以被称为“火棉”。不过，火棉的燃爆速度实在是太快了，甚至高于苦味酸。如果制成炮弹，那么在发射出炮筒之前就会爆炸，非常不安全。但是，用醇—醚混合溶剂处理并碾压成型后，其燃爆速度就能明显减慢，可以用作枪弹、炮弹的发射药或者固体火箭推进剂的成分。硝化纤维的爆炸反应方程式为：
　　2（c6h7o11n3）n＝3nn2↑+7nh2o↑+3nco2↑+9nco↑
　　由于其爆炸不产生任何烟尘，所以也被称做“无烟火药”。学名纤维素硝酸酯，旧称硝化纤维、硝化棉。
　　10.变红的紫罗兰
　　智慧思索
　　紫罗兰又叫草桂花，属十字花科，多年生草木，一般为紫色花朵。有一个英国人在市场上买了一束紫罗兰，拿回家以后却变成了红色，这是为什么呢？
　　有一天，波义耳突然觉得实验室里应该摆上一些花草，这样不仅能净化空气，还会赏心悦目，让自己有一个舒适的工作环境。于是他便买了一束紫罗兰插在花瓶里，这时他的助手拿了几瓶盐酸进来，在花瓶附近，助手将盐酸倒进小玻璃瓶里，只见一股烟雾立即在室内弥漫开来，波义耳见状害怕浓雾会腐蚀花儿，就把花儿放在清水里洗了洗，忽然他发现一种有趣的现象：紫罗兰变成了红色的。
　　他简直不敢相信自己的眼睛，揉一揉，没错，是变成了红色，波义耳不禁惊叫一声，而后陷入了沉思之中，“会不会是在盐酸的作用下才改变颜色的呢？”他让助手赶紧又买了几束回来，试了一下，果然不错。“既然花能变色，那么叶子呢，根、茎呢，会不会也能变色？”波义耳又陷入了沉思中。于是他赶紧和助手一起收集了许多植物的叶子、根茎，将它们的汁液提出来进行试验，发现所有的植物都会变色。
　　这给了波义耳很大的启示，后来波义耳发明了检验酸溶液的石蕊试纸。
　　
　　指示剂，是能以本身颜色的变化来显示某种化合物的存在或溶液某些性质（如酸、碱性）的改变的一类物质。如石蕊、酚酞等。把石蕊试液，经过滤纸浸透、晾干、切成条状，制成了石蕊试纸。只要用石蕊试纸往溶液里一蘸，就能立即检验出这种溶液是酸性还是碱性的了，使用起来非常方便。
　　
　　酸碱指示剂是一类在其特定的ph值范围内，随溶液ph值改变而变色的化合物，通常是有机弱酸或有机弱碱。当溶液ph值发生变化时，指示剂可能失去质子由酸色成分变为碱色成分，也可能得到质子由碱色成分变为酸色成分；在转变过程中，由于指示剂本身结构的改变，从而引起溶液颜色的变化。指示剂的酸色成分或碱色成分是一对共轭酸碱。
　　11.雨衣的由来
　　智慧思索
　　下雨天，我们经常打雨伞，如果步行，这很方便，但如果骑自行车、摩托车打雨伞就不方便了，这时我们会想到雨衣，那么雨衣是怎么来的呢？
　　夏季的一个下午，天下起大雨，下班了，别人都打着雨伞回家了。可麦金杜斯却没有带伞，他站在厂房门口等待着雨停下来，天越来越黑，雨不但没有停还越下越大。没办法，麦金杜斯只好拿起自己的工作服，往身上一穿，就冲回了家。
　　一到家，麦金杜斯就把工作服脱了下来，令他惊奇的事情发生了：里面的衣服居然一点没湿，这是怎么回事呢？麦金杜斯带着疑惑拿起了那件工作服仔细端详起来。
 



第24章 化学发明(3)


　　原来他的这件工作服已经穿了好长时间，上面溅了很多橡胶溶液，就好像涂了一层防水胶，虽然样子难看，却不透水，好奇的麦金杜斯又试验一遍，连忙用勺子舀点水，往涂有橡胶液的地方滴，水不但没有渗进去，却顺势滚了下来。
　　麦金杜斯灵机一动，找了一件衣服，把它全部涂上橡胶溶液制了一件雨衣。就这样，世界上第一件雨衣问世了。
　　
　　橡胶主要分为天然橡胶和合成橡胶，合成橡胶的主要成分除树脂外，还加入一定量的增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等。天然橡胶是由胶乳制造的，胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的天然橡胶中。一般天然橡胶中含橡胶烃92%～95%，而非橡胶烃占5%～8%。
　　
　　塑料与橡胶同属于高分子材料，主要由碳和氢两种原子组成，另有一些含少量氧、氮、氯、硅、氟、硫等原子，其性能特殊，用途也特别。
　　在常温下，塑料是固态，很硬，不能拉伸变形。橡胶硬度不高，有弹性，可拉伸变长，停止拉伸又可恢复原状。这是由于它们的分子结构不同造成的。另一不同是塑料可以多次回收重复使用，而橡胶则不能直接回收使用，只能经过加工制成再生胶，然后才可用。塑料在100℃～200℃时的形态与橡胶在60℃～100℃时的形态相似。塑料不包括橡胶。
　　12.哥伦布的礼物
　　智慧思索
　　哥伦布发现了新大陆，并从那里带回了黄金、棉花、动物和一个奇怪的小黑球，后来这个小黑球被送到博物馆，陈列在展柜里，作为哥伦布带回的新奇物品供人们观赏，那么这个小球是什么东西呢？
　　哥伦布是西班牙著名的航海家，也是地圆说的信奉者。
　　1492年，哥伦布受西班牙国王派遣，率领三艘百十来吨的帆船，从西班牙巴罗斯港扬帆出大西洋，直向正西航去。经70个昼夜的艰苦航行，终于发现了新大陆。
　　1493年，哥伦布重游新大陆时，来到了加勒比海附近的海地岛，上岛后，哥伦布看见一群小孩子在玩游戏，只见他们把一个黑色的小圆球扔来扔去，圆球落地后还会弹得很高，这让他觉得非常有趣，于是他也玩了玩，的确，这种小球球很富有弹性。回西班牙时，哥伦布顺便也把它带回来了。
　　当时人们不知道是什么东西，只知道是哥伦布带回来的新奇物品。
　　直到后来人们才知道那是一种天然的橡胶。
　　
　　天然橡胶是由人工栽培的三叶橡胶树分泌的乳汁，经凝固、加工而制得，其主要成分为聚异戊二烯，含量在90%以上，此外还含有少量的蛋白质、脂酸、糖分及灰分。天然橡胶按制造工艺和外形的不同，分为烟片胶、颗粒胶、绉片胶和乳胶等。
　　天然橡胶是重要的工业生产原料和战略物资，它是橡胶树上采集的树胶经过过滤、凝固制成，天然橡胶被广泛应用于轮胎胶带、输送带、医疗用品及仪器工业。
　　全世界有24个国家生产天然橡胶，按产量多少排列依次是泰国、印尼、马来西亚、印度、中国、菲律宾、越南、尼日利亚、斯里兰卡。主要出口国为泰国、马来西亚、印尼。我国天然橡胶产地主要分布在海南、云南、广西、广东，其中海南胶占60%左右，且基本为标准胶。天然橡胶主要消费国为美国、日本、中国、印度、韩国、马来西亚、德国、法国、泰国、巴西、英国等。主要进口国为美国、日本、中国和西欧各国。
　　
　　古德伊尔出生在美国康涅狄格州的纽黑文市，古德伊尔30岁前曾帮助父亲经营五金业，后来破产，于是他改行制作和改良橡胶产品。
　　一次，古德伊尔用橡胶和青铜制品配在一起制作装饰品时，青铜制品发生裂口。为了除去橡胶中的青铜渣，他将橡胶整块放在硝酸中热煮，以便使青铜溶出，但意外的是此时橡胶的黏性没有了。
　　这次偶然事件中的发现，开拓了用硝酸改进橡胶质量的方法。
　　1839年2月，他将橡胶和硫黄与松节油混溶在一起，将其倒入带把的锅内，边拿着锅边和朋友交谈，突然锅从手中脱落，锅中的混合物即掉在烧得通红的炉子上，这一块橡胶本应受热后溶化，但并未溶化，却保持原态而烧焦。他认为：这种烧焦的过程，如果在适当的时候能予以制止的话，那一定会形成不粘的橡胶混合物。
　　后来进行了多次试验，他确立了橡胶加硫的新方法。
　　13.化学家不洗手的后果
　　智慧思索
　　一杯香甜的葡萄酒，到了化学家的手里就变得酸溜溜的，是化学家在玩魔术，还是别人在搞恶作剧？
　　今天是柏齐利阿斯的生日，一大早，妻子就告诉他早点回家，准备庆祝一下。做完实验，柏齐利阿斯就急忙赶回家。
　　一进门，朋友们便纷纷围上来，举杯庆贺。他没有洗手，就接过酒杯，一饮而尽。
　　当他用手抹了一下嘴角时，突然对妻子惊叫一声：“你怎么把醋当成葡萄酒给我喝了？”
　　听到他的喊声，朋友们一下子愣住了，“这怎么可能呢？这杯子里是葡萄酒呀！”大家你望望我，我望望你，一时都不知所措。
　　“没有啊，你是不是味觉出错了？”妻子委屈地说。
　　接着，大家又斟了一杯品尝品尝，确实是又香又甜的红葡萄酒呀！
　　柏齐利阿斯又随手倒了一杯，喝了一口还是酸溜溜的。他让妻子尝试一下，妻子喝了一口：“上帝，好酸啊！”
　　“甜甜的酒，怎么变成酸的了呢？”大家觉得很奇怪。
　　柏齐利阿斯也觉得很奇怪，自己看了看杯子，才发现自己双手沾满了铂黑粉末。“肯定是因为自己没有洗手，手上的粉末掉进了酒里。”这样想着，柏齐利阿斯便对朋友和妻子撒了个小谎，又回到了实验室，迫不及待地研究起来。
　　原来，把红的葡萄酒变成醋酸，是铂黑粉末作的“怪”。它能使乙醇（酒精）与空气中的氧气发生化学反应，生成醋酸。粉末起了催化作用，就这样，“催化剂”被发明了。
　　
　　催化剂分正负两种，能使化学反应速度加快的催化剂，叫正催化剂。相反，能使化学反应速度减慢的催化剂，叫负催化剂。
　　
　　古代时，人们就已利用酶酿酒、制醋；中世纪时，炼金术士用硝石作催化剂以硫黄为原料制造硫酸。
　　1835年，贝采里乌斯首先采用了“催化”这一名词，并提出催化剂是一种具有“催化力”的外加物质，在这种作用力影响下的反应叫催化反应。这是最早的关于催化反应的理论。
　　1812年，基尔霍夫发现，如果有酸类存在，蔗糖的水解作用会进行得很快，反之则很缓慢。在整个水解过程中，酸类并无什么变化，它好像并不参加反应，只是加速了反应过程。同时，基尔霍夫还观测到，淀粉在稀硫酸溶液中可以变化为葡萄糖。
　　1838年，贝采里乌斯提出，在生物体中存在的那些由普通物质、植物汁液或者血而生成无数种化合物，可能都是由此种类似的有机体组成。后来，将这些有机催化剂称为“酶”。
　　1850年，威廉米通过研究酸在蔗糖水解中的作用规律，第一次成功地分析了化学反应速度的问题，从此开始了对化学动力学的定量研究。
　　1862年，圣·吉尔和贝特罗发现无机酸作为一种催化剂可以促进两个反应向任一方向进行的反应速度。
　　14.世界上第一根火柴
　　智慧思索
　　原始社会，人类过的是茹毛饮血的生活，偶然的一场自然大火，让人类认识了火的益处，于是开始保存火种，用石头相互摩擦生热点火，但这些做起来都非常困难。那么，怎样才能更容易呢？火柴便应运而生。那么火柴是怎样发明的呢？
　　约翰·沃尔克喜欢打猎，有一次为了试制猎枪上的发火药，他费了好大工夫找了一根小木棍，然后他把金属锑和钾混在一起，用小棍子进行搅拌。拌好后，他想把小棍子上沾的东西弄干净，以便以后可以再用。于是，他就把小棍子在地上不停地蹭来蹭去，突然“啪”的一声，冒出一股火苗，木棍也跟着燃烧起来。
　　约翰·沃尔克被这突如其来的情况吓了一跳，但随后，他头脑里立即闪出这样一个念头：“要是能用这种办法来制成火柴保存起来。需要时，拿来轻轻一划，就有火了，那该多好啊！”
　　于是他开始了认真的研究，后来终于制造出了火柴——那种摩擦火柴，也是世界上第一根火柴。
　　
　　火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫黄和玻璃粉等。火柴杆上涂有少量的石蜡。火柴盒侧面由红磷、三硫化二锑、黏合剂组成。火柴着火的主要过程是：（l）火柴头在火柴盒上划动时，产生的热量使磷燃烧；（2）磷燃烧放出的热量使氯酸钾分解；（3）氯酸钾分解放出的氧气与硫反应；（4）硫与氧气反应放出的热量引燃石蜡，最终使火柴杆着火。
　　
　　火柴的品种非常多：
　　一是抗风火柴。这种火柴经过特殊工艺处理后，即使在十级大风里点燃也不会被吹熄，非常适合在野外探险、考察中使用。
　　二是芳香火柴。这种火柴的梗是用香精、玫瑰油、檀香油等浸泡或熏蒸过，点燃时不会产生有害气体二氧化硫，却会散发出令人愉快的香味。
　　三是高温火柴。火柴头用四氧化三铁、铝粉和镁粉等混合剂作为药头，点燃时能产生1200摄氏度的高温，在停电时还能焊接电线、水壶、搪瓷盆等。
　　四是多次使用火柴。普通的火柴燃烧后便丢弃，不仅浪费资源，而且影响环境，现在人们发明一种能多次使用的火柴，分内外两层，可以多次划燃使用。奥地利工程师裴迪南·尼赫发明一种新型的多次使用火柴，一根火柴竟然能用600次，节省了大量木材。可惜，作为商业机密，配制方法至今外人不知，瑞士、芬兰等国家的“火柴大王”用了各种计谋也没有破译出“秘方”。
　　15.人造血液
　　智慧思索
　　1978年2月，日本医学教授内藤良一发明了人造血液，这种血液在医学界被认可，并在救死扶伤中发挥了巨大作用。但是，他是受到谁的启示才制得人造血液的呢？
　　利兰·克拉克是一位美国科学家，有一次他专心致志做实验的时候，一只老鼠掉进了氟化碳溶液的大瓶子里。这一切，专心的克拉克竟然没有察觉，等他发现时，已经是半小时以后的事了。克拉克赶紧去捞。小老鼠居然还活着，这让克拉克非常震惊。
　　为了弄清楚老鼠在溶液里淹不死的奥秘，克拉克又捉来一些小老鼠，把它们浸入溶液的深处。
　　午饭后，才把这些小老鼠从溶液里捞上来，结果发现，这些浸泡在溶液里三个小时的小东西，不但没死，还忽闪着小眼睛，盯着克拉克。
　　如果把这个结果应用到医学上，一定有很大的价值。于是，克拉克把小老鼠的遭遇和自己的想法在报纸上发表了。这引起日本一位医学教授的关注，后来这位教授经过大量的试验发明了人造血液。
　　
　　“人造血”是一种人造的氟碳化合物溶液，其中包含的成分也非常复杂。除了氟碳化合物为主要溶质外，还有甘油、卵酸酯、氯化钠、氯化钾、氯化钙、碳酸钠、葡萄糖等一系列物质。把它注射到失血人的体内，能代替一部分血液维持生命活动。“人造血”没有血型，什么血型的人都可以输，还可以像生产针剂那样进行大批工业化生产，能保存3年，输氧能力比真血高2倍。
　　
　　人造血液代替天然血液用于抢救病人，挽救了许多人的生命。由于人造血液是白色的，所以人们称它为“白色血液”。
　　1979年，一种新型的氟碳化合物乳剂作为人造血液，首次在日本应用于人体单肾脏移植手术，并取得成功。时隔不久，美国也报道了人造血液给一位信仰宗教、拒绝输血的老人治疗血液病获得成功。
　　1980年8月，我国科学工作者也成功研制了人造血液，它是氟碳化合物在水中的超细乳状液。这种奇妙的白色血液注入人体后，同人体正常血中的红细胞一样，具有良好的载氧能力和排出二氧化碳的能力，可以说，它是一种红细胞的代用品。氟碳化合物像螃蟹的螯那样，能够把氧抓住，在人体里再把氧气放出来，进行人体里的特种氧化还原反应。它的生物化学性质十分稳定，不管哪种血型的人，都能使用人造血液。
　　人造血液与人体内的血液相比，还有许多缺点，它不能输送养分，也没有凝固血液的本领，更没有对外界感染至关重要的免疫能力，因此要研究出像人的血液那样的代用品，还要经过很大的努力。
 



第25章 化学与生活(1)


　　衣、食、住、行是人类日常生活最基本的需要，也是人类生存的基本保证。
　　随着生活水平的日益提高，化学开始渗透到生活的各个方面，例如，在切洋葱时流泪与洋葱的化学成分有关，烧菜时味精不宜早放，是因为高温时味精容易分解生成有毒的谷氨酸钠，炸油条时会膨胀是与化学反应有关等，所有的一切说明化学无处不在，无处不有，这也在一定程度上说明，化学让生活变得更有趣。
　　1.消失的酒
　　智慧思索
　　在一个偏僻的小镇，有一个酒鬼，一天三顿都少不了酒。由于生活拮据，买不起酒，好在祖上以前做酒生意，配酒他也会一点点，于是他就自己配酒喝。
　　有一次，他配完一种烈性酒后，发现酒好像少了。于是他准备做一下试验，他先用量筒量出260毫升95%的酒精，接着又量出240毫升的蒸馏水。当他把这些酒精和蒸馏水混合在一起的时候，发现这些酒不是500毫升，用量筒量了量，呀，是486毫升！为什么少了14毫升呢？
　　原来在稀释配制的过程中，酒精悄悄地蒸发了。酒精稀释时会产生热量，一部分酒精就变成蒸气不知不觉地“溜”到空气中了，人的肉眼是看不出来的。
　　
　　乙醇分子由烃基（—c2h5）和官能团羟基（—oh）两部分构成，其物理性质（熔沸点、溶解性）与此有关。乙醇是无色、透明、有香味、易挥发的液体，熔点-117.3℃，沸点78.5℃，比相应的乙烷、乙烯、乙炔高得多，其主要原因是分子中存在极性官能团羟基（—oh）。密度0.7893g\/cm3，能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。工业酒精含乙醇约95%。含乙醇达99.5%以上的酒精称无水乙醇。含乙醇95.6%、水4.4%的酒精是恒沸混合液，其沸点为78.15℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时，通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。
　　
　　乙醇是“酒”的主要成分，而不是酒精的主要成分，因为它的俗名就叫做“酒精”，对人体无害。
　　甲醇是工业酒精的主要成分，化学式是ch3oh，为无色可燃的液体，有类似酒精的气味，沸点65℃，跟水能以任意比率混溶。甲醇有毒，饮用10毫升，就能使眼睛失明，再多可使人中毒致死。甲醇是优良的有机溶剂，还是制造甲醛等的原料。甲醇可以掺入汽油或柴油中作为内燃机燃料。由于合成气用焦炭（煤干馏的产品）制备，用甲醇做燃料可以节省石油资源，而且甲醇燃烧产物不污染环境。
　　2.卫生球不翼而飞
　　智慧思索
　　一放学，就看见妈妈翻箱倒柜，原来她在找放在柜子里的卫生球，可是却不见了，你知道这是怎么回事吗？
　　“跑哪儿去了？明明放这儿了呀。”丽丽一放学，就听到妈妈自言自语，只见妈妈翻箱倒柜地找东西。
　　原来，去年妈妈怕衣柜里的衣服被虫子咬坏，就买了几个卫生球放在箱子里。现在衣服该穿了，就去拿，结果一开箱只闻到一股刺鼻的气味，而卫生球却不见了，妈妈正在四处找它呢？
　　丽丽知道了缘由，“扑哧”一声笑了，她告诉妈妈，卫生球就是萘，是从又黑又臭的煤油中提炼出来的。放的时间久了，就会变成气体，所以会找不到。
　　妈妈听了非常惊讶，直夸丽丽聪明，丽丽自豪地说：“这都是从化学书上学来的。”
　　
　　卫生球主要化学成分是萘，萘是无色片状晶体，熔点80.5℃，沸点218℃，有特殊的气味，易升华，不溶于水，易溶于热的乙醇和乙醚。萘在乙醇和钠的作用下，很容易被还原成1，4-二氢萘，或1，2，3，4-四氢萘。若要进一步还原，则需要更强烈的条件，如在1216～1520千帕下，用催化氢化法可直接得到十氢萘。十氢萘有两种构象异构体，即两个环己烷分别以顺式或反式相稠合。顺式的沸点194℃，反式的沸点185℃。
　　萘比苯容易氧化，根据反应条件可得到不同的氧化产物。例如，萘在醋酸溶液中用氧化铬进行氧化，其中一个环被氧化成醌，但产率很低。在强烈条件下氧化，则其中一个环被氧化破裂，生成邻苯二甲酸酐。邻苯二甲酸酐是一种重要的化工原料，它是许多合成树脂、增塑剂、染料等的原料。取代的萘氧化时，哪一个环被氧化破裂，取决于萘环上取代基的性质。氧化时，两个环中电子云密度较高的环，也就是比较活泼的环易被氧化破裂，生成邻苯二甲酸或其衍生物。这也说明萘是由两个苯环共用两个相邻原子而成的。
　　
　　有一种因遗传缺陷造成的溶血性贫血患者，平时无任何症状，一旦接触到萘酚类物质，就会发生争性溶血性贫血，重者可发生黄疸，特别多见于新生儿。此外，化纤织物能与樟脑球发生化学反应，使纤维膨胀，织物溶化，产生破洞。漂白浅色的丝织品及嵌有“金”、“银”线。卫生球的酚类物质，经空气氧化变成醌类化合物，能使浅色衣服变色。因此，收藏小儿衣服、化纤织物及丝绸服装时，均不宜放樟脑球。
　　3.蒸馒头的技巧
　　智慧思索
　　玲玲看见妈妈在馒头上“浇水”，就问妈妈是怎么回事，可妈妈也不是很清楚，只知道放点“水”馒头就好吃了，那么你知道这是怎么回事吗？
　　今天是周末，玲玲不用去上学，但又不知道该干些什么，就坐在小板凳上发呆。
　　妈妈在蒸馒头，快熟的时候，只见妈妈闻了闻，就在上面撒了些“水”，盖上盖子又蒸了一会。无聊的玲玲觉得非常奇怪，就跑过去问妈妈为什么浇水。妈妈告诉她，是因为馒头有点酸，撒上点碱水再蒸一会儿就不会酸了，具体是什么原因，妈妈也不清楚。
　　玲玲就又跑去问爸爸，原来酸碱可以发生中和反应，馒头酸时，放点碱，酸味会消失。馒头发黄，放点醋即可。
　　
　　淀粉（c6h10o5）n在酵母的催化下与水作用生成葡萄糖c6h12o6，而葡萄糖会变成乳酸（c3h6o3），所以馒头会发酸。化学式如下：
　　（c6h10o5）n+h2onc6h12o6=c6h12o62c3h6o3+能量
　　
　　卖馒头的，为了馒头洁白好看，就用硫黄熏，这样看起来好看，但对人体是有害的。因为硫与氧发生反应，产生二氧化硫，遇水产生亚硫酸。亚硫酸对胃肠有刺激作用，而且会破坏维生素b1，又影响钙的吸收。工业的硫黄含有砷，容易发生砷中毒。
　　4.咸鸭蛋流油
　　智慧思索
　　把腌制的咸鸭蛋切开后，会看见一滴一滴的黄色物质流下来。这种液体是油。其实腌鸡蛋也有油，只是没有鸭蛋的明显而已。那么你知道为什么咸蛋会流油吗？
　　一个卖咸鸭蛋的人喊着：“咸鸭蛋，两块钱三个，不流油不要钱了。”有位中年妇女走过来，问道：“你帮我切一个看看，好就多买几个。”卖咸鸭蛋的乐呵呵地拿了一个，从中间切开，只见黄灿灿的油一滴一滴地往下流。
　　有时候，剥咸鸭蛋时会流油。有些小孩子见了都很惊奇，天真地说咸鸭蛋流眼泪呢，那么这到底是怎么回事呢？蛋里怎么会有油呢？
　　原来蛋类都含有脂肪，这些脂肪99%以上都集中在蛋黄里。
　　当鸭蛋放到盐水里腌制以后，由于蛋黄里脂肪比较集中，盐又有一个特殊的本领——使蛋白质凝固，蛋黄里原有的那些微小的小油滴因盐的作用，会凝聚在一起，变成大一些的油滴。
　　当咸鸭蛋放在开水中煮熟以后，蛋白质凝成了块，凝成了大油滴，剥开一看，整个蛋黄就变得金灿灿，还往外流油。
　　
　　蛋白质是一类含氮的生物高分子，分子量大，结构复杂。例如，血红蛋白的分子式是c3032h4816o812n780s8fe4。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，蛋白质分子的物理、化学特性由氨基酸的三维结构决定。一种很特殊的蛋白质称为酶。
　　脂肪不能用化学式表示，主要成分为高级脂肪酸的甘油酯。油是不饱和脂肪酸的甘油酯或脂肪酸的不饱和甘油酯（甘油有三个“—oh”），脂肪是饱和脂肪酸的饱和甘油酯（脂肪酸也不可能是一种），也是混合物。
　　
　　蛋白质一词由19世纪中期荷兰化学家穆尔德命名。蛋白质分子中含有碳、氢、氧、氮，还有硫和磷。蛋白质是人体氮的唯一来源。
　　5.煎中药的技术
　　智慧思索
　　煎中药时，人们一般都不用钢、铁、铝等金属器皿，而是用沙锅或瓷锅，这里面有什么科学根据吗？
　　倩倩的妈妈生病了，医生给开了很多草药，医生再三叮嘱妈妈，熬药时不要用金属锅，要用瓦罐。
　　因家里没有瓦罐，农村有种风俗：药罐子是不能借的，去买吧，一时又难以买到。于是，妈妈就用铁锅熬了，觉得这也没什么区别。
　　可当妈妈掀开锅盖的时候傻眼了，只见草药变成了黑糊糊的渣子，水也熬干了。
　　原来铁和草药发生了化学反应，所以草药变黑了。其次，铁锅传热快，水很快就会沸腾，所以不久水就变成水汽“逃”走了。
　　
　　草药中一般含有鞣酸。鞣酸遇金属时，发生化学反应，生成不溶于水的鞣酸盐。由于中药中的鞣酸受到破坏，从而影响药效。
　　
　　鞣酸分子式是c76h52o46，别名鞣质、单宁、单宁酸，系由五倍子中得到的一种鞣质。为黄色或淡棕色轻质无晶性粉末或鳞片，有特异微臭，味极涩。溶于水及乙醇，易溶于甘油，几不溶于乙醚、氯仿或苯。其水溶液与铁盐溶液相遇变蓝黑色，加亚硫酸钠可延缓变色。为收敛剂，能沉淀蛋白质，与生物碱、甙及重金属等均能形成不溶性复合物。
　　6.辨别布料
　　智慧思索
　　市场上，有各种各样花花绿绿的布料，那么你知道如何鉴别它们都是些什么布料吗？
　　市场上，车水马龙，人来人往。在一家布艺店，一个中年妇女在看布料。
　　花花绿绿的布料让这位中年妇女看得眼花缭乱，她左摸摸右摸摸，不知道在做什么，这时卖布的男子走了过来，笑着问：“大姐，我能帮您什么吗？”
　　“这都是些什么料子啊，我怎么看不出来？”中年妇女疑惑地问。
　　只见卖布的男子不慌不忙地掏出打火机，诚恳地说：“这个燃得很慢的，是羊毛料；烧得最快的是棉布料；这个不容易烧的，而且一烧就熔化变黑的，是尼龙的。您看还需要什么吗？”
　　中年妇女看得傻眼了，卖布人的本领可真大啊。
　　原来，这些布料所含的纤维组织不同，所以燃烧的情况也不同。卖布人正是利用这一点来辨别布料的。
　　
　　生活中各种纤维的燃烧情况
　　1．天然纤维
　　棉纤维：遇火立即燃烧，燃烧速度很快，发出黄色的火焰，稍有灰，白色烟雾，有烧纸的气味，离开火焰仍然继续燃烧。吹熄火焰后，仍有火星延燃，但延续时间不长。燃烧后能保持原纤维束形状，手触易碎成松散的灰。灰烬呈灰色细软粉末。纤维的烧焦部分成黑褐色。
　　羊毛：接触火焰不马上燃烧，先卷缩，后冒烟，然后羊毛起泡燃烧，火焰呈橘黄色。燃烧速度较棉纤维慢。离开火焰即停止燃烧，不延燃。燃烧时散发出似烧焦头发和羽毛的气味。灰烬不能保持羊毛束原形，而是具有光泽的黑褐色的脆性状物，圆球形或无定形，用手指一压就粉碎。灰烬数量较多。
　　蚕丝：燃烧时先卷缩成团，燃烧速度比棉慢。燃烧散发的气味与羊毛相似，但较为轻微。燃烧后的灰烬颜色比羊毛稍淡，呈黑褐色小球，用手指一压就碎。
　　2．化学纤维（人造纤维和合成纤维）
　　涤纶：与火焰接触时，先引起卷缩熔融，然后燃烧，边燃烧边往下滴熔融物。有黄白色明亮的火焰，焰边呈蓝色，燃烧时火焰顶有黑烟。纤维束离开火焰，即停止燃烧。灰烬呈黑褐色的玻璃状硬块，手指能压碎。
　　锦纶：接近火焰可引起纤维收缩。接触火焰后，纤维迅速卷缩熔融，同时有小气泡。熔融的透明胶状物，如趁热用针挑动，可拉成细丝状。燃烧时有边缘呈蓝色的橘黄色或无火焰。离开火焰立即停止燃烧，有烧火漆和芹菜的气味。燃烧后纤维端呈浅褐色玻璃状圆珠，坚硬，不易压碎。
　　腈纶：接近火焰时，先软化熔融，再起燃。燃烧时出现黑色火焰且有闪光，离开火焰后能继续燃烧，但速度缓慢。燃烧时散发出辛辣的气味，有些像煤焦油味。灰烬呈脆性不规则的黑褐色硬块或球状物。
　　
　　化学纤维一般都属高分子化合物，其原料可分为天然的或人工合成的高分子物质。合成纤维不是直接以天然高分子材料为原料的，而是以简单的化合物为原料合成制得高分子物。成纤高聚物必须具有线型的分子结构，因为只有线型高分子物质才能溶解或熔融以制备纺丝溶液或熔体；大分子必须具有适当的分子量；相邻分子间必须具有足够的结合力，以保证纤维具有足够的强度。
　　各种化学纤维由于其原料来源、分子组成、成品要求等不同，制造方法也不一样。
　　7.剥洋葱为什么会流泪
　　智慧思索
　　军事上，有烟幕弹、催泪弹，这不足为奇，但厨房里也有一种“催泪弹”，你知道这是什么吗？
　　这就是洋葱，不信看下面这个故事：
　　某饭店新来的小伙计，负责厨房的后勤工作，比如择菜、洗菜、切菜等。
　　有一天，一位顾客点了道“洋葱猪排”，小伙计负责准备配料——洋葱。由于刚接触这行，不知道切洋葱时要注意哪些，结果小伙计一边切洋葱，一边流眼泪。
　　掌勺的厨师看见了，笑得前俯后仰，告诉小伙计切洋葱时沾点水，就不会这么刺眼了。
　　原来，洋葱的细胞里有一种特殊的蒜酶，在它的作用下，洋葱的细胞中产生了一些刺激性气体，这种化学气体刺激了眼部角膜神经末梢，使泪腺禁不住流出泪来。
　　
　　切洋葱会破坏洋葱的细胞，这样细胞里的酶会把一种无味的化合物拆开成为几个小分子。如下：
　　那些小分子中有一不稳定的化合物很快被水解为丙醛ch3ch2cho、硫酸h2so4和硫化氢h2s。硫酸属于刺激性物质，它便是刺激眼睛流出泪水的元凶。
　　ch3ch2ch＝s＝och3ch2cho+h2so4+h2s
　　
　　若要避免切洋葱时流泪，有两种方法可以处理：
　　方法一是将洋葱冷冻一段时间，这可减慢酵素把无味的化合物拆开的速度。
　　方法二是把洋葱放在水里一边浸着，一边切，这可让硫酸溶于水中，令它不能直接刺激眼睛。
　　8.安心油条
　　智慧思索
　　北京人的早餐一般以豆浆和油条为主。人们喝豆浆时，都喜欢以油条伴食，但制造油条的材料和程序是怎样的呢？
　　“老板，来碗豆浆，两根油条。”准备去上班的王先生喊道。
　　“好嘞，等两分钟您，这就现炸。”早餐店老板用一股浓郁的北京话回应着。
　　老板边说边做油条，只见他切了两小团面，拉成长条往油锅里一放，顿时，细细的长条便膨胀起来，一会便浮在油面上。
　　真神奇，王先生看得出了神。
　　原来，做油条的面里放了少量的酵母，还有苏打、明矾，和面时，苏打和面团里的水分发生反应，这样油条便会膨胀而浮出水面。
　　
 



第26章 化学与生活(2)


　　苏打的化学式为na2co3，na2co3+h2o＝naoh+nahco3，而明矾是al2（so4）3，能中和naoh，即6naoh+al2（so4）3＝2al（oh）3+3na2so4，2nahco3na2co3+h2o+co2↑
　　
　　碳酸盐的分解温度如下表：
　　
　　9.不打自招
　　智慧思索
　　一家珠宝店来了两位老顾客，老板急忙迎了上去，并带两位顾客去看刚进的一颗价值不菲的钻石。
　　两位顾客见了，连声发出啧啧的赞叹。后来，老板又把他们请到客厅里喝茶聊天，自己才小心翼翼地用糨糊在木盒上贴上封条。
　　在客厅里，他们愉快地高谈阔论，非常投入。期间，一位顾客借上厕所之机，拿走了那颗钻石。当佣人将钻石被盗的消息告诉老板后，老板令佣人悄悄地去报警。
　　15分钟后，警察到了，看了看珠宝箱，又看了看两位顾客，便对其中一位说：“你涉嫌盗窃，跟我们走一趟。”只见这位顾客低着头说：“我坦白，钻石是我偷的。”
　　原来，这位顾客手指有伤，并涂了碘酒，而封条是刚用糨糊粘的，里面含有淀粉。碘酒与淀粉接触就会发生化学反应，生成一种蓝色物质。警察就是靠小偷手上的蓝色斑点来破案的。
　　
　　淀粉（c6h12o6）n属于多糖类，它遇到碘元素的时候，会发生反应，生成的物质显蓝色。其反应的本质是生成了一种包合物（碘分子被包在了淀粉分子的螺旋结构中了），这种新的物质改变了吸收光的性能而变了色。天然的淀粉组成成分可以分为两类：直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉约占10%～30%，分子量较小，在50000左右，可溶于热水形成胶体溶液。直链淀粉与碘酒作用显蓝色，但较短的直链则呈现红色、棕色或黄色等不同的颜色。支链淀粉约占70%～90%，分子量比直链淀粉大得多，在60000左右，不溶于水，支链淀粉与碘酒作用显紫色或紫红色，所以淀粉遇碘酒究竟显什么颜色，取决于该淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例。有的豆类几乎全是直链淀粉，遇碘酒显蓝色；糯米中几乎全是支链淀粉，遇碘酒显紫色；玉米、马铃薯分别含有27%、20%的直链淀粉，所以马铃薯遇碘酒所显的颜色比玉米遇碘酒所显的颜色要略深。
　　
　　碘酒由碘、碘化钾溶解于酒精溶液而制成。碘是一种固体，碘化钾有助于碘在酒精中的溶解。市售碘酒的浓度为2％。许多人认为碘酒只是打针或手术前消毒皮肤用的，其实这只是碘酒的用途之一。在日常生活中，碘酒可以用来治疗许多小毛病。碘酒有强大的杀灭病原体作用，它可以使病原体的蛋白质发生变性。碘酒可以杀灭细菌、真菌、病毒、阿米巴原虫等，可用来治疗许多细菌性、真菌性、病毒性等皮肤病。
　　10.煤气杀手
　　智慧思索
　　如果煤气泄漏、燃料燃烧不充分或者排烟不顺畅，就会使人煤气中毒，甚至使人丧命。这是为什么呢？
　　我们知道，人每天都要不停地呼吸，吸入空气中的氧气，呼出体内的二氧化碳。氧气在体内的运输，必须依靠血液中的红细胞。氧气与红细胞中的血红蛋白结合，然后红细胞像卡车一样，把氧气运送到全身的每一个地方，再将氧气“放给细胞”，这样细胞就可以进行各种生命活动。
　　煤、天然气和液化气在燃烧不充分或泄漏时，会释放出一氧化碳。一氧化碳会“抢走”红细胞中的血红蛋白。它和血红蛋白的结合能力比氧气大得多，当人体吸入了一氧化碳时，血红蛋白就会被一氧化碳占据，无法再运输氧气了。时间一长，人就会头昏、恶心、昏睡、四肢无力，出现缺氧的症状，严重的甚至使人窒息死亡。
　　冬天里，有的人家生炉子又不注意通风，本来健健康康的一个人，一夜之间就死了，这都是一氧化碳这个无影无踪的“杀手”所为。
　　
　　一氧化碳经呼吸道进入人体后，与血液中的血红蛋白结合，形成稳定的炭氧血红蛋白，随血流分布全身，一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧和血红蛋白的亲和力大200～300倍，因此与氧争夺血红蛋白并结合牢固，致使血红蛋白携氧能力大大降低。造成全身缺氧血症。人的中枢神经系统对缺氧最为敏感，因此当缺氧时，脑组织最先受累，造成脑功能障碍，脑水肿，直接威胁生命。
　　它进入肺泡后很快会和血红蛋白（hb）产生很强的亲和力，使血红蛋白形成碳氧血红蛋白（cohb），阻止氧和血红蛋白的结合。血红蛋白与一氧化碳的亲和力要比与氧的亲和力大200～300倍，同时碳氧血红蛋白的解离速度却比氧合血红蛋白的解离慢3600倍。一旦碳氧血红蛋白浓度升高，血红蛋白向机体组织运载氧的功能就会受到阻碍，进而影响对供氧不足最为敏感的中枢神经（大脑）和心肌功能，造成组织缺氧，从而使人产生中毒症状。
　　
　　在通常状况下，一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体，熔点-199℃，沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为1.25g\/l，和空气密度（标准状况下1.293g\/l）相差很小，这也是容易发生煤气中毒的因素之一。它为中性气体，不溶于酸或碱的溶液，难溶于水，通常情况下1体积水仅能溶解约0.023体积的一氧化碳，25℃时溶解度为0.0026g\/100g水。
　　11.水着火了
　　智慧思索
　　《西游记》中红孩儿喷出的火，越用水浇越旺，我们知道，因为那是“圣火”。而现在，却连水也着火了，这是怎么回事呢？
　　贪玩的元元买了一个“挤水枪”，只要一按，枪里就喷出水来。元元看见炉子里的火，就向上面喷水，结果发现水滴在煤块上，不但没浇熄，反而烧得更厉害了！在被水滴湿的煤块上，不但发出了火花噼啪的响声，而且火苗跳得更欢，闪出了蓝色的火舌！
　　这是怎么回事啊，是不是化学变化，喜爱化学的元元又联想到化学。
　　的确，这是化学现象。水一遇上了炽热的煤，立即生成一氧化碳和氢气。这两种气体都能燃烧，而且会发出淡蓝色的火焰。
　　
　　煤中含有碳，碳和水蒸气在高温下发生化学反应，方程式为：c+h2oh2↑+co↑
　　而氢气和一氧化碳都能燃烧，反应方程式分别为：
　　2h2+o22h2o，2co+o22co2
　　
　　1．一氧化碳的制取
　　用木炭和氧气制取一氧化碳：在长约40厘米、直径约2.5厘米的硬质玻璃管内填充3\/4管干燥的小块木炭。实验开始时，把一块烧红的木炭放入粗玻璃管内木炭的上面，塞上橡皮塞，慢慢地通入氧气。木炭由上到下逐渐烧红，在尖嘴管口有气体排出，这主要是一氧化碳。用火点燃，发出蓝色的火焰。
　　2．水煤气的制取
　　装置：在集气瓶上配一个双孔橡皮塞，一个孔内插入一支漏斗，另一个孔内插入一支带有尖嘴管的玻璃导管。集气瓶里先盛满水，倒置在水槽里，把尖嘴管上的弹簧夹放开。用坩埚钳夹住一小块烧红的煤，浸入水槽里漏斗的下面，即有大量的气体产生，从漏斗上升到集气瓶中，水由尖嘴管排出。用6～7块烧红的煤进行实验，可以收集到250毫升水煤气，但不要将水排尽。夹紧弹簧夹，用手掌按住漏斗把集气瓶从水槽中取出，直立桌上。因瓶中还留有一部分水，漏斗颈没入水内，气体不会从漏斗口逸出。
　　12.马铃薯与糖精
　　智慧思索
　　我们平时吃的红糖、白糖都是糖，但有一种糖——糖精——却不是糖，那它是什么呢？
　　糖精的学名，叫做“邻磺酰苯甲酸亚胺”，是一种细小的白色结晶体。糖精不是从糖里提炼出来的，而是从又黑又臭又黏的煤焦油里提炼出来的。糖精，就是用煤焦油里提炼出来的甲苯，经过磺化、氯化、氨化、氧化、结晶、脱水等步骤而制成的。
　　最早，关于糖精的发明，还有一段和味精、可乐的发明相似的故事：
　　1879年，有一位叫法尔贝里的化学家从实验室里回来，没有洗手就坐下来吃饭。咦，他发现所吃的马铃薯格外甜。
　　法尔贝里问妻子：“今天你在马铃薯里加了糖啦？”
　　“没有哇。”妻子回答说，“马铃薯并不甜呀。”
　　“我的马铃薯也不甜。”小儿子插嘴说。
　　法尔贝里有点不相信，他从儿子手里拿过一个马铃薯一吃，咦，竟然是甜的！而他的儿子从他手里拿过一个马铃薯一吃，也是甜的！
　　这是为什么呢？想了半天，才想起今天没洗手。用舌头舔了一下手，果然是苦中带甜。
　　于是，法尔贝里连饭也顾不得吃完，就跑回实验室里，把当天实验中曾经用到过的药品，都用舌头尝了一下，结果发现：有一种白色的结晶体，具有苦中带甜的味道。
　　后来，经过实验，法尔贝里发明了糖精。
　　
　　糖精，也称糖精钠，是最古老的甜味剂。糖精的甜度为蔗糖的300～500倍，它不被人体代谢吸收，在各种食品生产过程中都很稳定。
　　
　　糖精很多年来都是世界上唯一大量生产与使用的合成甜味剂，尤其是在第二次世界大战期间，糖精在世界各国的使用明显增加。
　　对糖精的安全性一直存在争议。
　　1958年，美国食品药品管理局（fda）开始对食品添加剂的使用进行管理，当时糖精已经能够在美国广泛使用了，因此它被列入最早的675种“公认安全”（gras）的食品原料名单之中。
　　1972年，美国fda根据一项长期大鼠喂养实验的结果决定取消糖精的“公认安全”资格。
　　1977年，加拿大的一项多代大鼠喂养实验发现，大量的糖精可导致雄性大鼠膀胱癌。为此，美国fda提议禁止使用糖精，但这项决定遭到国会反对，并通过一项议案延缓禁用。
　　1991年，美国fda根据一些研究结果撤回了禁止糖精使用的提议，但由于上述原因，在美国使用糖精仍需在标签上注明“使用本产品可能对健康有害，本产品含有可以导致实验动物癌症的糖精”。
　　在国际上，糖精的使用也因为这些关于大鼠致癌的研究发表而受到一定影响，欧美国家糖精的使用量不断减少。
　　我国政府也采取压减糖精政策，并规定不允许在婴儿食品中使用。目前联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会（简称jecfa）规定糖精的每日容许摄入量值为每日0～5mg\/kg体重。
　　13.喝酒的鱼
　　智慧思索
　　一位年轻的妈妈在厨房里烧饭，三岁的儿子在旁边好奇地看着。
　　她做的是红烧鱼，只见她把鱼翻炒了几下，向里面加了点水，接着又拿起丈夫经常喝的二锅头向锅里放了些。
　　天真的儿子看见了，一字字地问：“妈妈，鱼也喝酒吗？”妈妈笑了说：“是啊，给鱼喝点酒，它就不腥了。”
　　我们知道，妈妈用的是形象的说法，在鱼里放点酒就不会有腥味，是因为鱼肉里有一种特殊的化学物质，叫三甲胺，会散发出一股令人作呕的腥味儿。要是滴几滴白酒，这三甲胺就会溶解在酒中，随着锅内温度不断提高，蒸发掉了。所以，吃鱼时就不感到腥了。
　　
　　鱼中有一种三甲胺的化学物质，腥味极浓，在煮鱼时加1～2匙红酒和醋，三甲胺便会溶解在酒醋里，酒精沸点为38.3℃，易挥发，三甲胺也随蒸气一起跑掉。同时，酒和醋在热锅里相遇，反应生成乙酸乙酯，有香味，使鱼味更鲜香。
　　另外，肉类含有一种脂肪酸，有腻人的膻味，在炖煮中加入老酒后，脂肪滴即溶解于酒精中一起蒸发掉，达到去膻的目的，肉味更香美。
　　
　　天气潮湿高温时，蚊子也活跃。生活中我们常会发现，有些人特别容易招蚊子，尤其是小孩子。有些人认为蚊子爱叮小孩，是因为小孩的皮肤光滑白嫩。
　　专家认为，蚊子爱叮孩子，主要是孩子向蚊子发出的强烈“信号”，它通过空气传播，能够引导蚊子便捷地找到“食物”。这是因为人体血液中的氨基酸和乳酸结合，生成一种复合氨基酸混合体，这种物质与汗液略带甜味的胺结合，可生成三甲胺，这种三甲胺的气味有强烈的诱蚊作用。
　　温度上升，人体的毛细血管扩张，三甲胺的生成也增多。孩子一般比较好动，代谢旺盛，身体的三甲胺含量更高，引来蚊子叮咬的可能性也就高。
　　14.认识牙膏
　　智慧思索
　　古时候，人们从来不刷牙，早上醒来漱漱口就相当于刷牙了，这对牙齿而言是远远不够的。随着牙膏的发明，人们开始用牙膏刷牙，那么牙膏究竟有什么作用呢？
　　这得从牙膏的成分谈起。牙膏中最重要的三种成分是摩擦剂、洗涤剂与香料。
　　牙膏的摩擦剂，大都是一些白色的不溶性固体粉末，在牙膏中，摩擦剂一般占50%左右。摩擦剂在刷牙时，借助于牙刷的来回运动，摩擦牙齿，去除污垢，使牙齿变得洁白。
　　洗涤剂常是肥皂，最近也有采用合成洗涤剂的，主要是去污、杀菌，防止牙齿被龋蚀，清除食物碎屑与附着的污垢。
　　牙膏中香料不仅使牙膏馨香宜人，而且能减轻口臭。此外，牙膏还含有胶合剂，如淀粉、羧甲基纤维素、黄蓍树胶粉等；赋形剂，如甘油、水、淀粉，主要是为了牙膏能保持半流体的“膏”状，便于挤出、使用。加入甜味剂，如蔗糖、糖精、蜂蜜等，为了使牙膏甜丝丝的，特别是儿童就更甜一些。至于加入防腐剂，如水杨酸钠、安息香酸钠等，则是为了防止被细菌侵入而腐败。
　　
　　牙膏中的摩擦剂具有洁齿的作用，最常用的有caco3细粉末或ca（hco3）2细粉末等。洗涤泡沫剂最常用的是c12h23oso3na（十二烷基硫酸钠），也有用十二烷基苯碘酸钠的。保湿剂可保持膏体水分，防止膏体干燥变硬，常用的保湿剂有甘油、山梨醇［ch2oh（choh）ch2oh］和α-丙二醇（ch3chohch2oh）等。
　　
　　牙齿分齿头（又称牙冠，指露在口腔的部分）、齿颈及齿根（埋在齿槽内的部分）三部分。牙釉质与牙骨质分别覆盖于牙冠和齿根的表面，其内层为牙本质，它们构成牙体的硬组织。组成牙体主体的无机物是羟基磷灰石ca10（oh）2（po4）6，牙釉质中的主要成分羟基磷灰石是和少量氟磷灰石ca10f2（po4）6、氯磷灰石ca10（oh）2（po4）6等，呈乳白色，有一定的透明度。还有骨胶原等有机物以联结牙体和牙周组织。
　　组成牙釉质的羟基磷灰石是一种不溶物，使它从牙齿上溶解下来称为去矿化，而形成时称为再矿化。在口腔中存在着去矿化与再矿化的平衡：
　　ca5（po4）3oh→5ca2++3po43-+oh-
　　健康的牙齿也同样存在这样的平衡，然而，当糖吸附在牙齿上并且发酵时，产生的h+与oh-结合成h2o而扰乱平衡，会使更多的ca10（oh）2（po4）6溶解，结果腐蚀牙齿。氟化物通过取代羟基磷灰石中的oh-有助于防止牙齿腐蚀，由此产生的ca10f2（po4）6能抗酸腐蚀。
 



第27章 奇怪的文体用品(1)


　　水不结冰是因为温度没有达到、铁锅用的材料主要是铁……总之，在我们的印象中物质的名称将和它的用材密切结合，状态与性质有关等。在日常的文体用品中，却有着无数令人奇怪的现象：自行车车轮上变黄却不是生锈、铅笔用的居然不是铅、牛皮纸也不是用牛皮……承载着人类文明的文体用品为什么如此奇怪，它究竟掩藏着什么呢？本章将让你眼界大开。
　　1.清晰的印章
　　智慧思索
　　有一批古画，变得灰黄而没有光泽，但它上面的印章仍然鲜红，像新盖上去的一样，这是什么原因呢？
　　有一年，我国几个考古学家在南方某省发掘出一些古代珍贵的字画。这些字画只要一接触空气，马上变得单薄、脆弱，好像风吹一下就能把纸吹坏似的，尤其是那些画面，变得非常模糊。可是，这些字画的落款上那印章仍然清晰可辨，好像根本没有经风历雨。这一现象引起了考古专家的注意。
　　后来，他们经过认真的研究和科学地测定，发现绘画的颜料大多使用了铅白，随着时间的推移，极易发生化学反应，生成新的氧化物，而古代印章使用的印泥是用朱砂和麻油搅拌而成，在空气中不容易发生化学反应，所以保持了原有红润鲜艳的颜色。
　　
　　朱砂的化学成分是硫化汞，硫化汞的化学性质非常稳定，在日光下长期暴晒也不变色，而且能耐酸、耐碱，正因为这样，被用作颜料。我国古代官吏们用的“朱笔”所蘸的颜料便是“朱砂”——硫化汞，因为它永不退色。人们用它做印泥，也是这个缘故。
　　硫化汞是红色的粉末，俗称辰砂、朱砂。我国早在三千年以前，便开始用它作为红色的颜料。古埃及的坟墓里，人们也发现了这种红色的颜料。
　　硫化汞是天然的汞矿。正因为在大自然中就存在着这种矿物，而它的颜色又是那么鲜艳、醒目，因此人们很早就与它打交道，是很易理解的。世界上辰砂最大的产地是西班牙。我国也有很多地方产辰砂。现在，辰砂是制汞的重要原料。
　　
　　有些纸张时间放得久了就会变成黄色，这是因为纸张内部还有一部分杂质没有清除掉，日子久了，受到空气和日光的作用，就会发生化学变化，使纸张渐渐变黄，并且容易破裂。如果在制造纸张时能用氯气或漂白粉漂白纸浆，那就可以防止这种现象的发生。为了使纸张容易吸收墨汁，防止书写或印刷时墨汁化开，可以加入适当的胶汁，如动物胶、明矾、松香等。如果要使制造的纸张表面光滑，能两面写字，那就要加入一些填料如淀粉、碳酸钙、滑石粉、白陶土等，使纤维素之间的空隙填满，从而可防止墨汁化开。
　　2.保存久远的蓝黑墨水
　　智慧思索
　　过节了，为了迎接新的一年，家家户户都开始打扫卫生，平平家也不例外。
　　妈妈让平平收拾自己的东西，把东西都整理一下。当平平收拾到自己小学五年级的作业本时，他顺手翻开一看，“啊，字迹怎么模模糊糊的，也没弄湿过啊。”平平自言自语道。再翻看一本，这本却清清楚楚，这就更奇怪了，这些都是那时候写的啊，没隔几天，怎么它们的差别会这么大呢？
　　正当他纳闷时，表哥来了。表哥告诉他：“这种字迹不清的是用纯蓝墨水写的，日子长了，会被氧化，颜色渐渐变浅，甚至完全消失；这种清楚的是用蓝黑墨水写的，蓝黑墨水被氧化后，能逐渐生成一种永不褪色的化学物质——黑色的鞣酸铁。所以，字迹比较清楚。”
　　平平拿过作业本一看，果真是用两种笔写的。平平在佩服表哥做事仔细的同时，也为他的博学而折服。
　　
　　蓝黑墨水书写后变成黑色的原因，是由于蓝墨水中的鞣酸跟硫酸亚铁发生了化学变化，生成了一种新物质叫鞣酸亚铁，这种鞣酸亚铁在日光照射下或空气作用下又发生化学变化，生成了鞣酸铁。鞣酸铁是一种黑色不溶于水的沉淀物，它能牢牢地黏附在纸上。
　　
　　一般，蓝黑墨水里还加入了可溶性蓝色有机染料、硫酸、苯酚、甘油和香料。加入硫酸，是使墨水保持酸性，防止墨水沉淀；苯酚的俗名叫苯酚，是著名的防腐剂，能杀菌，使墨水不至于腐化发臭；甘油的化学成分是丙三醇，是常用的防冻剂，加入甘油后，就可以大大降低水的冰点，使墨水在冬天不易结冰；至于加入香料，则是使墨水芳香宜人。
　　3.坚硬的牛皮纸
　　智慧思索
　　铅笔用的不是铅，而是石墨，那么牛皮纸用的是牛皮吗？如果不是，那又用的是什么？
　　阳阳是个爱惜书的好学生。有一次学校发了新书，看见别的同学都买塑料皮把书给包起来，阳阳也回家跟爸爸要钱要买书皮。爸爸对阳阳说：“那种塑料皮不结实，来，我给你找一个更耐用的。”
　　爸爸找出了一种灰色的纸，帮阳阳把书包了起来。果然，爸爸说得很对，没多久，别的同学的书皮都坏了，而阳阳的却依然如初。
　　原来这种“牛皮纸”，工人在蒸煮木材时特意加进去一些化学药品来处理，把木材的纤维组织拉得紧紧的，所以制造出来的纸就特别硬、特别结实。
　　
　　牛皮纸之所以比普通纸牢固，是因为制牛皮纸所用的木材纤维比较长，而且在蒸煮木材时，是用烧碱和硫化碱化学药品来处理的，这样它们所起的化学作用比较缓和，木材纤维原有的强度所受到的损伤就比较小，因此用这种纸浆做出来的纸，纤维与纤维之间是紧紧相依的，所以牛皮纸都非常牢固。
　　
　　纸的发明结束了古代简牍繁复的历史，大大地促进了文化的传播与发展。
　　在上古时代，祖先主要依靠结绳记事，以后渐渐发明了文字，开始用甲骨来作为书写材料。后来又发现和利用竹片和木片（即简牍）以及缣帛作为书写材料。由于缣帛太昂贵，竹木太笨重，于是便导致了纸的发明。据考证，我国西汉时已开始了纸的制作。1957年陕西省博物馆在西安东郊灞桥附近的一座西汉墓中，发掘出了一批称之为“灞桥纸”的实物，其制作年代当不晚于西汉武帝时代。之后在新疆的罗布淖尔和甘肃的居延等地都发掘出了汉代的纸的残片，它们的年代大约比东汉建初至元兴年间的宦官蔡伦所造的纸要早150年至200年。我们也应该看到，纸的发明虽很早，但一开始并没有得到广泛应用，政府文书仍是用简牍、缣帛书写的。至献帝时，东莱人左伯又对以往的造纸方法作了改进，进一步提高了纸张质量。
　　魏晋南北朝时期造纸技术进一步提高，造纸区域也由晋以前集中在河南洛阳一带而逐渐扩散到越、蜀、韶、扬及皖、赣等地，产量、质量与日俱增。造纸原料也多样化，纸的名目繁多。如竹帘纸，纸面有明显的纹路，其纸紧薄而匀细。剡溪有以藤皮为原料的藤纸，纸质匀细光滑，洁白如玉，不留墨。东阳有鱼卵纸，又称鱼笺，柔软、光滑。江南以稻草、麦秆纤维造纸，呈黄色，质地粗糙，难以书写。北方以桑树茎皮纤维造纸，质地优良，色泽洁白，轻薄软绵，拉力强，纸纹扯断如棉丝，所以称棉纸。蔡伦造纸的原料广泛，以烂渔网造的纸叫网纸，破布造的纸叫布纸，因当时把渔网、破布划为麻类纤维，所以统称麻纸。
　　4.圆珠笔的神秘面纱
　　智慧思索
　　我们通常用的笔有钢笔、铅笔还有圆珠笔，关于前两种笔的称谓大家都无异议，可对于圆珠笔，有人却说它应该叫原子笔，争吵不休，那么到底是圆珠笔还是原子笔呢？
　　晶晶班里刚来了一位新同学叫军军，军军的父母都是大学老师，受他父母影响，他知道的东西也很多，同学们总是一下课就围着他问东问西，而军军也“慷慨解囊”。
　　有一次，同学们又问了很多问题，军军说：“太多了，拿个圆珠笔来我记一下，一一回答你们。”晶晶说：“那不叫圆珠笔，那是原子笔。”同学们也都站在晶晶这边。军军急了，和晶晶争吵起来，正当二人都面红耳赤的时候，老师走过来，笑着说：“你们说得都对。那是第二次世界大战刚结束后不久，美国人还沉醉在原子弹摧毁日本的得意之中，一位商人借机推销一种圆珠笔，说这种笔里装的是珍贵的‘原子油墨’，买一支回去足够用一辈子的。由于人们对原子弹有着神秘感，渴望对其了解，便争相购买这种新奇的笔。于是人们把圆珠笔都叫原子笔。
　　“后来，人们发现笔里装的不是什么原子油墨，而是普通的染料和蓖麻油制成的墨汁。这种笔的笔杆里装油墨，笔芯顶端装着一粒小钢珠，油墨随着钢珠的转动在纸上留下了字迹。揭开这层神秘面纱以后，人们才把原子笔叫圆珠笔。”
　　晶晶和军军听了都恍然大悟，原来是这么回事。
　　
　　圆珠笔的笔芯是一只又细又圆的塑料管，是用聚苯乙烯塑料或聚乙烯塑料制造的。在笔芯里装着油墨。铜头是用加了镍、锡等的黄铜合金制成的，非常坚硬，而且耐腐蚀。在铜头的前端，有一粒比芝麻还小的圆珠。圆珠笔这名字，便是从这来的。
　　圆珠笔用的时间长，是因为油墨黏性比较大，不易大量流出，加之圆珠笔头顶端与钢珠之间的缝隙要比自来水笔笔尖上的出水缝细得多，写字时圆珠笔的油墨流量远比自来水笔水流量小，因此用的时间比较长。
　　
　　圆珠笔以前叫“原子笔”。那时，美国的“原子笔”像从麻袋里倒出来似的，充斥了中国的市场。在1948年，我国才开始自己生产圆珠笔，但产量极少。新中国成立后成立后，我国圆珠笔的年产量逐年激增。由于圆珠笔小巧、耐用、价廉，很受人们欢迎。现在，我国圆珠笔比铅笔还普遍，而且还向其他国家输出。
　　5.年轻的创始人
　　智慧思索
　　邮票上经常有各种各样的图画，或人物，或花卉，或古迹，都有一定的意义。有一张邮票上画着一个黑球、一个红球、两个蓝球、四个小灰球。这是什么意思呢？
　　其实，这是一种分子模球，黑球代表c原子，红球表示o原子，蓝球表示n原子，小灰球代表h原子，而这正好是尿素的组成元素。
　　关于尿素还有一个小故事：
　　那是在1824年，维勒才24岁，刚从瑞典回到德国，正忙于研究氰酸铵，他想把溶液慢慢蒸干，得到结晶体。可是，蒸发过程实在太慢。他一边加热，一边把从瑞典带回来的化学文献译成德文。出乎意料，他竟得到一种无色针状结晶体——它显然不是氰酸铵。后来研究这种晶体，仔细一分析，发现是尿素。
　　维勒深知这一发现的重要性，因为他知道尿素属于有机化合物，而按照当时的化学理论，则认为人工无法制造有机化合物。维勒立即给他的教师、著名瑞典化学家柏齐利阿斯写信，说道：“我要告诉您，我可以不借助于人或狗的肾脏而制造尿素。可不可以把尿素的人工合成看做人工制造有机物的先例呢？”
　　没想到，柏齐利阿斯对他的发现非常冷淡。柏齐利阿斯认为，只有在一种极为神秘的“生命力”的作用下，才能在生物体中生成有机物，人工是无法用无机物制造有机物的。有人附和这位权威的论调，说尿素是动物和人排出去的废物，不能算是“真正的有机物”。
　　维勒没有向权威屈服。
　　后来，人们又多次合成了有机物，终于摧垮了柏齐利阿斯的“生命力论”。维勒成为人工合成有机物的始创者。
　　
　　氰酸铵受热后会分解为氨和氰酸。氰酸又会变成异氰酸。当异氰酸与氨重新化合，就变成了尿素。
　　
　　尿素的化学名称是碳酰二胺，分子式为con2h4或〔co（nh2）2〕，是一种白色结晶。含氮量46%左右，是目前固体氮肥含氮量最高的一种。尿素，为中性速效高含氮量化肥，缩二脲含量低，具有无色、无味、无臭、易溶于水、易施用等特点，颗粒均匀，饱满圆润，粉尘少。按含氮量计算：1公斤尿素相当于1.35公斤硝酸铵、2.2公斤硫酸铵、90～100公斤新鲜人尿。尿素是一种中性肥料，对土壤无影响，适用于各种土壤和植物，是一种优质高效的氮肥。长期使用不会使土壤变硬和板结。
　　尿素有吸湿性，吸湿后还能结块，因此储存时也应该防潮，放在干燥的地方。
　　6.铅笔的诞生
　　智慧思索
　　我们每天学习时经常用到铅笔，但铅笔却不是用铅做的，那么你知道它是用什么材料做的吗？
　　铅笔用的是石墨，而不是铅。关于铅笔的发明还有一个有趣的故事：
　　几百年前的一天，一场灾难性的飓风袭击英格兰岛，许多房屋、大树都被刮倒了，受灾较重的是昆布兰地区。
　　暴风雨过后，一位牧羊人外出放羊时在树根下发现了一种乌黑的石头，他顺手捡了一块，发现比泥土硬，比石头软。他轻轻地在羊身上划了一下，结果留下了一道黑印。于是牧羊人就用它在羊身上画记号，以便于辨认。后来牧羊人把它制成棒形，卖给商人用在包装上画记号。这就是最早的“铅笔”了。这种黑矿石不是“铅”，而是“石墨”。
　　
　　石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构，属六方晶系，具完整的层状解理。解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。
　　石墨质软，黑灰色，有油腻感，可污染纸张。在隔绝氧气条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐温的矿物之一。
　　自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有sio2、al2o3、feo、cao、p2o5、cuo等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外，还有水、沥青、co2、h2、ch4、n2等气体部分。
　　
　　1781年，德国化学家法伯经过多次实验，将石墨粉与硫黄、锑、松香混合在一起，制成糊状再挤压成条形，这就是铅笔的雏形。这种铅笔有一定的硬度，书写起来比石墨棒好用多了。
　　19世纪初，美国的一名木工和补锅匠精心研制成一台机器，它能把较大的木块切成小木条，并在上面刻出槽。他们把许多次改制的纤细的“铅”——石墨芯嵌在内，做成了世界上第一支真正的铅笔。
　　7.融化奖章的王水
　　智慧思索
　　金、铂的化学性质不活泼，不易被硫酸、硝酸等溶液氧化，但有一种溶液却可以氧化它，你知道这是什么溶液吗？
　　化学课上，老师讲了一个非常有意思的故事：
　　第二次世界大战中，德国法西斯占领了丹麦，下达了逮捕著名科学家、诺贝尔奖获得者玻尔的命令。玻尔被迫离开自己的祖国，为了表示他一定要返回祖国的决心和防止诺贝尔金质奖章落入法西斯手中，他机智地将金质奖章溶解在一种特殊的液体中，在纳粹分子的眼皮底下巧妙地珍藏了好几年，直至战争结束，玻尔重返家园，从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。
　　突然，老师停住了，问同学们：“你们知道这是什么溶液吗？”只见有的同学摇头，有的同学思索，这时酷爱化学的丰丰站起来说：“是王水。”“嗯，回答得非常正确。”原来，丰丰以前从表哥那里听说过王水的“威力”。
　　
　　金的化学性质不活泼，它不受空气和水的作用，也不溶于一般的化学溶剂中，但能溶解于王水中（王水，即1体积的浓硝酸和3体积的浓盐酸的混合酸），反应方程式如下：
　　au+4hcl+hno3=haucl4+no↑+2h2o，
　　au+6hcl+hno3=3hcl+aucl3+no↑+2h2o
　　
 



第28章 奇怪的文体用品(2)


　　王水是浓hno3与浓hcl的混合物。实验室用浓hno3与浓盐酸体积比为1∶3配制王水。王水的氧化能力极强，称之为酸中之王。一些不溶于硝酸的金属都可以被王水溶解。尽管在配制王水时取用了两种浓酸，然而在其混合酸中，硝酸的浓度显然仅为原浓度的1\/4（即已成为稀硝酸）。为什么王水的氧化能力却比浓硝酸要强得多呢？这是因为在王水中存在如下反应：hno3+3hcl=2h2o+cl2+nocl，因而在王水中含有硝酸、氯分子和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂，同时还有高浓度的氯离子。
　　王水的氧化能力比硝酸强，金和铂等惰性金属不溶于单独的浓硝酸，而能溶解于王水，其原因主要是在王水中的氯化亚硝酰（nocl）等具有比浓硝酸更强的氧化能力，可使金和铂等惰性金属失去电子而被氧化：
　　au+cl2+nocl=aucl3+no↑
　　3pt+4cl2+4nocl=3ptcl4+4no↑
　　同时高浓度的氯离子与其金属离子可形成稳定的络离子，如〔aucl4〕－或〔ptcl6〕2－：
　　aucl3+hcl=h〔aucl4〕
　　ptcl4+2hcl=h2〔ptcl6〕
　　从而使金或铂的标准电极电位减小，有利于反应向金属溶解的方向进行。总反应的化学方程式可表示为：
　　au+hno3+4hcl=h〔aucl4〕+no↑+2h2o
　　3pt+4hno3+18hcl=3h2〔ptcl6〕+4no+8h2o
　　8.元素周期表的诞生
　　智慧思索
　　元素周期表是按照一定的规律排列起来的，共分为16族，那么元素周期表是怎么发现的呢？
　　在19世纪中叶，人们已经发现了63种化学元素。法国、英国、德国等国的科学家们都在探索这些元素的内在联系，这个时候，门捷列夫也在俄国为寻找元素之间的规律而艰苦地探索着。
　　有一天，家里几个仆人在一起玩扑克牌。扑克有黑桃、红桃、方块、草花四个花色，它们可以按照2、3、4……10、j、q、k、a的序列进行排列，也可以分别进行组合。门捷列夫似乎从扑克牌上得到了启发。“化学元素能不能像扑克牌一样进行排列组合，然后对它们的性质进行研究呢？”
　　想到这儿，门捷列夫似乎茅塞顿开。他用厚纸做了许多小卡片，上面写出元素名称、符号、质子量、化学反应式及其主要性质。这类似于一副扑克牌。以后的几个月中，不论走到哪儿，门捷列夫都随身携带这副扑克牌，有空的时候就玩起扑克牌来，不断地进行各种排列组合，寻找它们可能存在的内在规律。
　　一天晚上，门捷列夫一直工作到了凌晨，而早上他还要到外地去办事。“先生，来接你的马车已经等候在门口了。”大约六点半的时候，仆人安乐走进了书房对他说。“把我的行李整理好，搬到车上去。”门捷列夫一边应答着，一边还在摆弄他的扑克牌，这时他似乎已经有点眉目了，但又不能准确地排列起来。他还想试试看。过了片刻，安东又走了进来：“先生，得赶快走了，否则要误点了。”
　　在安东的催促声中，门捷列夫突然来了灵感，他拿起一张白纸，在上面画了起来，并迅速排列出各种元素的位置。几分钟之后，一个伟大的发现——世界上第一张元素周期表产生了。
　　
　　化学元素周期表是1869年俄国科学家门捷列夫首创的，他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列，把有相似化学性质的元素放在同一行，就是元素周期表的雏形。在周期表中，元素是以元素的原子序排列，最小的排行最先。表中一横行称为一个周期，一列称为一个族。
　　
　　门捷列夫是俄国最伟大的化学家，1834年2月9日生于西伯利亚托博利克市。
　　门捷列夫23岁时在彼德堡大学担任副教授，31岁为教授。门捷列夫最大的贡献是发现了元素周期律，在世界上留下了不朽的光荣，人们给他以很高的评价。恩格斯在《自然辩证法》一书中曾经指出：“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学上的一个勋业，这个勋业可以和勒维耶计算尚未知道海王星的轨道的勋业居于同等地位。”
　　9.自行车的“皮肤病”
　　智慧思索
　　许多自行车旧了，钢圈上就会出现一块块的黄斑，像得了皮肤病。有人以为那是生锈了，其实事实并非如此，那究竟是何缘故呢？
　　小明缠着爸爸买了一辆赛车，为了炫耀，小明经常骑车和同学们去野外比赛。
　　由于赛车来之不易，小明对它是倍加爱护，每次骑车回来都擦一遍。有一次，小明像往常一样擦车时，看到自行车的钢圈上出现一块块斑点，像得了皮肤病似的。于是小明就去问爸爸：
　　“是不是使用的时候，没有保管好，让钢圈溅上了污水？”“这倒也不是。”爸爸笑着告诉他，“钢圈外面还有两层外套，第一层是金黄色的铜锡合金，最外面的那一层才是银光闪闪的金属铬。有了这两层保护外套，钢圈可以有效地防止酸碱的损害，延长使用寿命。”
　　“那黄斑到底是怎么一回事儿？”小明迫不及待地追问。
　　“自行车在转动时，难免会遇到一些砂石的撞击，一旦撞到钢圈上，最外面的那一层金属铬便被撞掉，露出黄色的铜锡合金。于是，便显出了难看的黄斑。”
　　“哦，原来是这么回事！”小明摸摸脑袋恍然大悟。
　　
　　铜锡合金的含锡量是14%左右的，色黄，质坚而韧，音色也比较好，所以宜于制作钟和鼎。铜锡合金含锡量是17%～25%的，强度、硬度都比较高，所以宜于制作斧斤、戈戟、大刃和削杀矢。斧斤是工具，既要锋利，又要承受比较大的冲击载荷，所以含锡量不宜太高，否则太脆。戈戟、大刃、削杀矢都是兵器，都需要锋利。戈戟受力比较复杂，对韧性要求比较高，所以在兵刃中含锡量最低。大刃（刀剑）既需要锋利，也要求一定的韧性以防折断，所以含锡量比较高而又不太高。削杀矢比较短小，主要考虑锐利，所以在兵器中它的含锡量最高，铜锡合金含锡量是30%～36%的，颜色最洁白，硬度也比较高。色洁白，就宜于映照；硬度高，研磨时就不容易留下道痕，所以这种铜锡合金宜于制作铜镜和阳燧。
　　
　　锡分子式为sn，熔点低于232℃，在空气中稳定，不易被氧化，常用于制造合金（青铜、铜锡合金、焊锡）。锡是无毒金属，用于电镀在铁件，可起防腐作用，还用于制造铁锡合金——马口铁。
　　10.玻璃上雕花
　　智慧思索
　　在玻璃厂，我们会看见工人用玻璃刀割玻璃，因为刀尖上嵌了金刚石（硬度比较大），所以轻轻一划，玻璃就断了。我们还会发现有些玻璃或玻璃器皿上有很多花纹，这也是用玻璃刀雕刻的吗？
　　有一学校组织参观玻璃厂，由于第一次来，同学们都觉得好玩，向厂里的工人问东问西。
　　这时，一位同学看见一堆玻璃，上面有美丽的花纹和图案，这位同学随口问道：“这是用玻璃刀刻的吗？”
　　带他们参观的工人笑着说：“当然不是，玻璃刀在玻璃上一划就能把玻璃划断，根本无法刻出图案，这是用一种叫氢氟酸的物质刻的。”
　　原来，氢氟酸的腐蚀性较强，能轻而易举地“吃”掉玻璃，是玻璃的“天敌”。
　　于是，人们利用氢氟酸这一些特性，在玻璃上刻花纹图案。具体操作过程是先在玻璃上均匀地涂好一层致密的石蜡，然后用工具在石蜡上写字、作画、标刻度，使要雕刻的部分露出玻璃来，再用适量的氢氟酸涂在上面，让它把玻璃啃去一层。氢氟酸涂得多，玻璃就啃得深，涂得少，就啃得浅，这样玻璃器皿上就出现人们想要的花纹和图案了。
　　
　　玻璃的主要成分是二氧化硅（sio2），它能与氢氟酸（hf）发生化学反应，化学反应方程式如下：
　　sio2+4hf=sif4+2h2o
　　氢氟酸能腐蚀玻璃，所以盛放氢氟酸溶液就不能用玻璃制品的器皿。
　　
　　氢氟酸是氟化氢的水溶液，其沸点为19.5℃，在室温下为液态，为无色略带刺激味的无机酸，无水的或低浓度的氢氟酸为强酸，然而低浓度的氢氟酸其解离常数约为盐酸的千分之一，为弱酸。
　　氢氟酸中的氢离子对人体组织有脱水和腐蚀作用，而氟是最活泼的非金属元素之一，与氢离子结合较牢。皮肤与氢氟酸接触后，非离子状态的hf不断解离而渗透到深层组织，溶解细胞膜，造成表皮、真皮、皮下组织乃至肌层液化坏死。氟离子与组织中的钙和镁离子结合形成难溶性盐。钙离子的减少使细胞膜对钾离子的通透性增加，钾离子从细胞内到细胞外，导致神经细胞的去极化而引起剧痛。
　　11.古都“闹鬼”
　　智慧思索
　　我们都知道世界上没有鬼，所谓的鬼故事都是自己吓唬自己，可有人的的确确在故宫附近看见了以前的宫女，你知道这是什么原因吗？
　　某个夏天的夜晚，电闪雷鸣，有一个人从故宫附近的夹墙走过，突然发现远处有一对打着宫灯的人，后面还跟着一个宫女。这下可把他吓坏了，腿都不听使唤了，瘫坐在地上，直到灯光看不见了，才从另一条道一步一步地挪回家了。
　　后来他和别人讲起这事，老人都说是因为那人的阴气大，找个道士好好念叨一下可能就好了。
　　其实在故宫能看见宫女是有科学依据的，因为宫墙是红色的，含有四氧化三铁，而闪电可能将电能传导下来，如果碰巧有宫女经过，那么这时候宫墙就相当于录像带的功能，如果以后再有闪电巧合出现，可能就会像录像放映一样再出现一遍。
　　
　　四氧化三铁fe3o4，黑色铁磁性固体，常温下比较稳定，加热分解生成三氧化二铁fe2o3和氧气o2。由铁丝在纯氧中燃烧得到，或直接利用自然界的磁铁矿。溶于强酸生成铁盐和亚铁盐，加热时能被氢气或一氧化碳还原成铁或氧化亚铁。
　　
 



第29章 奇怪的文体用品(3)


　　铁的氧化物有氧化亚铁feo、三氧化二铁fe2o3，四氧化三铁fe3o4。氧化亚铁又称一氧化铁，黑色粉末，溶于酸，不溶于水和碱溶液。极不稳定，易被氧化成三氧化二铁；在空气中加热会迅速被氧化成四氧化三铁。在隔绝空气的条件下，由草酸亚铁加热来制取，主要用来制造玻璃色料。三氧化二铁是棕红（红）色或黑色粉末，俗称铁红。在自然界以赤铁矿形式存在，在强碱介质中有一定的还原性，可被强氧化剂所氧化。三氧化二铁不溶于水，也不与水起作用。灼烧硫酸亚铁、草酸铁、氧氧化铁都可制得，它也可通过在空气中煅烧硫铁矿来制取。它常用作颜料、抛光剂、催化剂和红粉等。四氧化三铁为黑色晶体，加热至熔点（1594±5℃）同时分解，相对密度为5.18，具有很好的磁性，故又称为“磁性氧化铁”。它是天然产磁铁矿的主要成分，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。不溶于水，溶于酸。
　　12.国球——我们的骄傲
　　智慧思索
　　奥运会上，我国运动员几乎包揽所有乒乓球单打、双打冠军，并曾经包揽四届世乒赛的全部金牌，不愧为我国的国球，是我国的一大骄傲。就是这个为中国人民带来荣誉的小球，竟然是用棉花制成的。那么，人们是如何知道用棉花来制造乒乓球的呢？
　　乒乓球在桌面上来回地跳动着，人们在乒乓球比赛中想尽办法让乒乓球以足够快的速度、以足够快的角度进入对手的球台，在这种一来一往的交战中，人们锻炼了自己的身体各部分的协调与反应速度。这真是一项其乐无穷的运动。
　　给人们无限乐趣的乒乓球是怎么被制成的呢？
　　1845年的一天，瑞士化学家克里斯蒂安·舍恩拜在实验室里聚精会神地做着试验。由于太专注了，克里斯蒂安·舍恩拜忘记了身后桌子上放着的药品，一挥胳膊把硫酸与硝酸给碰倒了，他急忙拿起布围裙来擦拭桌上的混合液。事过之后，他将那围裙挂到炉子边上去烤干。令克里斯蒂安·舍恩拜奇怪的是，这布围裙很快就烧起来，还发出了“嘭”的爆裂声！
　　原来，棉布的主要成分是纤维素，它与浓硫酸及浓硝酸的混合液会发生反应生成一种叫低度硝棉的物质。
　　后来人们利用低度硝棉制成了一种特殊材料——赛璐珞，人们就用它来制作乒乓球。
　　
　　棉布的主要成分是纤维素，它与浓硫酸及浓硝酸的混合液接触，发生化学反应生成纤维素硝酸酯，其中含氮量在13％以上的称做“火棉”；含氮量在10％左右的叫做“低度硝棉”。
　　
　　1868年，印刷工约分韦斯利同帕克斯一起做实验。他们将低度硝棉溶解在有机溶剂乙醇中，加上樟脑，糅合均匀，再经过干燥，就得到一种特殊的材料——赛璐珞，意思是“从纤维素而来的塑料”。
　　赛璐珞是第一个以天然原料加工的人造的塑料，它受到了人们的普遍欢迎。它质轻，有良好的弹性、韧性和机械强度，可制成透明与不透明的制品，又容易染成任何一种颜色。它的缺点是热到80℃时便开始软化变形，碰到火种会引起激烈的燃烧。
　　在历史上，赛璐珞曾被用来制造摄影胶卷、电影胶片，为发展摄影及电影艺术作出过杰出贡献。因为它容易燃烧，如今已“退休”，“让位”给其他塑料去做摄影胶卷。
　　由于赛璐珞具有优异的弹性，而且强度高、不易碎裂，因此人们用它来制作乒乓球。
　　直到今天，赛璐珞依然是制乒乓球的最好材料，没有第二种材料能够胜过它。
　　赛璐珞受热后容易加工，人们用它做眼镜架。如果眼镜架断了，还可以自行修补：只需在断裂口处滴1～2滴丙酮后将断裂处压紧，待丙酮蒸发后就修补好了。
　　13.制冷好帮手
　　智慧思索
　　夏季，我们经常用风扇、空调来抵挡酷暑，而电影院里却没有空调、风扇，却依然凉爽宜人，它用的是什么呢？
　　原来电影院用冷气机来制冷。这冷气是一种化学物质，俗称叫“氟利昂”，经过压缩、液化、冷冻等处理后，从冷气机里吹出来，像汗水蒸发一样，可以带走大量的热量，从而使周围温度大大降低。
　　在夏天，要是我们满头大汗，坐在电风扇前吹一吹，凉风能迅速地把我们身上的热汗吹走，让我们感到凉爽。这是因为汗水蒸发，带走了热量，人体才感到凉爽。电影院里冷气机用冷气来制冷，也是这个道理。
　　
　　氟利昂又称“氟氯烷”或“氟氯烃”，是氟氯化甲烷和氟氯代乙烷的总称。氟利昂包括20多种化合物，其中最常用的是氟利昂-12，化学式是ccl12f2。氟利昂是一种性能优良的冷冻剂，在家用电冰箱和空调机中广泛使用。美国化学家密得烈经过长期的研究，终于制成了ccl12f2，即氟利昂-12。它的性能优于二氧化硫和氨，其可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得。
　　用氟利昂作冷冻剂，容易液化，如氟利昂-12，沸点－29℃，氟利昂-11，沸点－23.8℃；没有气味，没有毒性；不腐蚀金属，这一点也优于二氧化硫和氨；跟大多数有机物不同，氟利昂不能燃烧，因而避免了发生火灾和爆炸的危险。
　　氟利昂有许多重要应用，除在冷冻装置中作冷冻剂外，还常用作喷雾装置中气溶胶推进剂、电子器件清洗剂以及泡沫塑料的发泡剂等。
　　
　　臭氧层存在于大气平流层中，平流层中的气体90％由臭氧o3组成，它可以有效地吸收对生物有害的太阳紫外线。如果没有臭氧层这把地球的“保护伞”，强烈的紫外线辐射不仅会使人死亡，而且会消灭地球上绝大多数物种。臭氧层是人类及地表生态系统的一道不可或缺的天然屏障，犹如给地球戴上一副无形的“太阳防护镜”，而氟利昂却是臭氧层的“罪恶杀手”。
　　氟利昂在大气中可以存在60～130年，虽然氟利昂释放量相对较少，但一个氯原子可破坏十万余个臭氧分子，从而导致平流层臭氧受到破坏，并逐渐减少。
　　臭氧层被破坏以后，将会产生巨大的社会危害：对人类免疫系统造成损害，使得免疫机制减退；导致白内障眼疾和皮肤癌发病率上升；破坏生态系统，减慢农作物的生长速度，减低农作物的质量和产量，甚至会造成绝收；减少海洋生物数量，大量鱼类死亡，同时可能导致生物物种变异；造成全球气候变暖与温室效应。同时，它还会引起新的环境问题，过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。
　　为保持臭氧层，使人类免受太阳紫外线的辐射及维护地球生态系统的平衡，联合国制订《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。我国已加入了上述两个公约。1993年，国务院正式批准了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》。发达国家已于1996年1月1日，全部停止氟利昂的生产和使用，1999年7月1日发展中国家开始进入履约期。
　　14.闪光灯成像
　　智慧思索
　　有一农民进城做生意，晚上出来闲逛，突然几百米外有一灯光一闪一闪的，“难不成遇上了鬼？”他这样想着，不但没跑反而好奇地凑了过去。
　　“这哪里是鬼，原来有人在拍照。”农民舒了一口气，但他还是很迷惑，闪光灯一闪就能拍出照片来，那么闪光灯里装着什么东西，是汽油还是酒精呢？都不是，它里面装的是金属——镁或铝。可是，镁或铝都是金属，尤其是铝，我们最为熟悉，家里铝锅、铝盆，甚至铝碗，多得是，为什么不燃烧？其实，铝或镁只要研磨成极细的粉末，即铝粉或镁粉，极容易燃烧，能释放出大量的热，可以把铁熔化。
　　在闪光灯里装上极细的铝粉或镁粉，使用时只要轻轻地按一下快门，在百分之几秒内就能燃烧完毕，发出耀眼的光芒来，一瞬间完成胶片感光这一“使命”。
　　有了闪光灯，不论天多么黑，光线多么暗，都能拍摄出美好的照片。
　　
　　镁粉、铝粉燃烧时，发出耀眼的白光，并释放大量的热量，化学反应方程式如下：
　　2mg+o2=2mgo
　　4al+3o2=2al2o3
　　
　　1887年，美国发明家爱迪生成立了研究所，致力于电影的研究。可是，由于他始终无法解决电影胶片传送需要“一动一停”的问题，研究工作夭折了。
　　1894年起，法国科学家路易·卢米埃尔继续研究。
　　1894年的一个夜晚，卢米埃尔在设计电影胶片传送的模拟图案时，突然想到：在缝纫机缝制衣服时，跟电影胶片所需要的传送方式很像，都是一停一动地向前移动。于是，卢米埃尔异常兴奋地重新修改电影胶片传送的设计方案。
　　经过多次试验，卢米埃尔设计的电影胶片传送方式果然可行。
　　1895年12月28日，在巴黎，许多社会名流应卢米埃尔的邀请，来到了普辛大街14号大咖啡馆的地下室，观看电影。观众在黑暗中，看到银幕上的画面十分逼真。当屏幕上出现一辆马车被飞跑着的马拉着迎面跑来的时候，许多女士尖叫着站了起来，准备躲避马车。卢米埃尔完成了爱迪生尚未完成的电影发明的事业，在全世界成功研制出第一部电影。电影的诞生，为人类显示自身的活动、开展科学研究、丰富文化生活等产生了极为重要的影响。因此，人们把1895年12月28日定为电影诞生日，将卢米埃尔称为“现代电影之父”。
　　15.女孩的“照妖镜”
　　智慧思索
　　在夏天烈日当空之下，阳光非常刺眼，为了保护眼睛不受刺激，我们特别喜欢戴上太阳镜，这样可以把损害眼睛的紫外线过滤。这种眼镜在室内和普通镜子没什么区别，在阳光或强光下会变黑，镜子会变色，这是为什么呢？
　　有一位乡下老太太，第一次进城，觉得什么都新鲜。
　　这时，有一位打扮时髦的女孩从她身边经过，老太太看见女孩戴的变色镜，大吃一惊，指着女孩的眼镜说：“照妖镜。”女孩瞥了老太太一眼走开了。
　　原来，太阳镜有一种特殊的功能，当四周光线太强，刺得人眼睛睁不开的时候，镜片就自动变暗；当四周光线较弱，镜片又能变成无色透明的。
　　究其原因，只是因为这种特殊的镜片在熔化了的玻璃中加入氯化银和氯化铜而已。原理在于氯化银在阳光的照射下进行了氧化还原反应：氯离子被氧化为氯原子，而银离子则被还原为银原子。这样，银原子便会把镜片变黑，遮挡阳光。
　　
　　氧化：在化学反应中，化合物的含氧量增加或失去了电子的数量。
　　还原：在化学反应中，化合物的含氧量减少或增加了电子的数量。
　　还原剂：能提供电子，使元素或化合物的正价减少的物质。
　　
　　变色镜可以随光线的暗弱自动调整，当光线太强时，镜片会变暗，光线变弱时，镜片会变成无色透明的，这是因为在制造变色镜的镜片时，加入了一种特殊的感光剂——硫化银。它是一种化学物质，能够以微小的晶体状态均匀地分布在镜片中。一旦强光照射，这些颗粒状的晶体对光线立即形成反射或散射，使镜片变黑、变暗；光线变暗时，镜片又能自行恢复成原有的透明状态。
 



第30章 植物王国(1)


　　大自然因植物而变得多姿多彩，遍布整个地球的植物组成了天然的氧吧——森林，铺展成绿色的地毯——草原。从茂密的热带雨林，到冰天雪地的南北极，从蔚蓝的海洋湖泊，到干旱的沙漠戈壁，到处都有植物奇迹般生长的身影。
　　到现在为止，科学家还很难给植物下一个准确的定义。有人或许会说，有叶绿素能通过光合作用自己制造营养物质就该算是植物的最大特征。但是，腐生植物、寄生植物还有某些菌类植物却是例外。
　　有人或许又会说，植物的细胞壁富含纤维素，质地坚韧，没有运动器官，所以只能固定在一个地方生活，而且植物没有感觉器官，但是本章中也会向你展示这样的一些意外：比如能动的风滚草，靠独特的武器吞食小动物的猪笼草，还有一些似乎具备感觉和神经系统的神奇植物，甚至还会告诉你植物也如同人类一样具备不同的血型。
　　目前，植物学家沿用的分类系统将植物分成低等植物和高等植物两大类，也有的生物学家正准备建立新的分类系统，将菌类归于微生物界。如果按目前的分类法，低等植物包括藻类、菌类和地衣三大类型，因为它们在形态方面都没有根、茎、叶的分化，所以又名原植体植物。高等植物主要包括苔藓、蕨类和种子植物三大类，有根、茎、叶的分化，所以又称为茎叶植物。
　　植物除了提供给人重要的粮食外，还通过光合作用为人类制造氧气；它还能调节气候，防止水土流失等自然灾害的发生。除此之外，我们吃的水果、蔬菜，喝的饮料，用的工业原料，穿的衣服，甚至欣赏的花朵，这些都是植物的杰作。
　　1.第一粒种子的妈妈
　　我们脑中经常会有这样的疑问：我是从哪儿来的？从妈妈肚子里来的。妈妈是从哪儿来的？从姥姥肚子里来的。那姥姥是从哪里来的？从……有一天，一棵小黄豆苗也问了路边的马尾草同样的问题。
　　马尾草告诉小黄豆苗，它曾听研究组的同志说过这个问题。研究组的同志说：经过科学家的大量研究发现，种子是由非生命物质氮、氢、氧、碳四大元素演化而来的。那是距今60亿年前，当时地球上没有任何生命现象，只是被含上述四种元素的气体所包围，伴随着环境的变化，这四种元素不断地进行着化合、分解等各种化学变化。到了30多亿年前，地球上出现了细胞，但那时的细胞没有细胞核，又经历了大约20亿年，细胞才具有完整的细胞核。大约在三四亿年前，地球出现陆地，随着陆地植物的不断进化，有些植物开始用孢子繁殖。孢子植物开始时不分雌雄，后来，植物中出现了大小不同、雌雄有别的两种孢子，雌孢子和雄孢子结合，就发育成种子，世界上的第一粒种子就这样诞生了。
　　听完马尾草的叙述后，小黄豆苗高兴极了，它终于弄明白了自己最早最早的祖先是谁。
　　
　　种子植物的种子由种皮、胚和胚乳3部分组成。种皮由珠被发育而成，主要功能是保护胚和胚乳；胚由受精卵发育而成，发育完全的胚由胚根、胚轴、胚芽和子叶组成，将来会发育成植株的各个部分；胚乳则负责为种子生长提供营养。
　　
　　1．在安第斯高原上，长着一种多年生凤梨科草本植物。据说，这种花100年只开放1次，开花后便枯萎而死。这种奇特的植物名叫“普雅·雷蒙达”，它的花穗约有8000朵花，芳香扑鼻，可结650万粒种子。
　　2．成熟而有生命力的种子，如果没遇到适宜的条件，便会保持一种“沉睡”状态，暂时不发芽，这种现象被称作休眠。在休眠期间，种子新陈代谢缓慢，处于相对静止状态，但是仍然保持生命力。莲的种子是植物界的“寿星”，它可以休眠上千年而生命依旧鲜活。
　　2.大树底下开花早
　　丽丽的家门前有条小河，在小河的南岸是一片小树林，那儿就是丽丽和小伙伴们的乐园。几场春雨过后，树下面的草地上开出了各种各样的小花，远远看去就像点缀在草地上的小星星，煞是可爱。
　　有一天下午放学后，丽丽和小伙伴们又来到小树林玩耍，不知是谁无意中问道：“为什么花儿都开了，树的叶子却还没有长出来呢？太懒了！”小伙伴们抬头看了看，光秃秃的树干上只有一些黄色的芽。小伙伴们看了一会儿后又低头嬉戏去了，不久就把这件事抛在脑后了。
　　傍晚，小伙伴们都回家了。吃饭的时候，丽丽突然想起了这个问题，于是就去问当老师的妈妈。妈妈听后笑了，她告诉丽丽，花儿之所以这么早开花，就是要吸引昆虫来给它们传粉。如果树木冒出新芽，长满枝叶后就会遮蔽大部分光线，这样无论花朵再怎么争奇斗艳都无法吸引昆虫来传粉。妈妈还告诉丽丽，生长在沙漠地区的植物，由于白天干热，精致脆弱的花儿就容易被灼伤，而且负责传粉的昆虫也很少在烈日下活动，所以这些花儿就选择在夜里开花，花儿大多是白色的，并且带有很浓烈的香味。在生物密度不是很大的沙漠中，很多昆虫会因此聚集过来，为花儿传粉。
　　第二天一大早，丽丽就把这些告诉了伙伴们，大家都高兴极了。
　　
　　摘一朵桃花来进行观察。花的下面有形似短柄的花柄。花柄的上面杯状的是花托。花托最外面五个绿色的小瓣片叫做萼片，组成花萼，包着未开的花蕾。花蕾里面有五片粉红色的花瓣组成的花冠。花萼和花冠合称花被。在里面有很多一条一条棒状的东西叫雄蕊，线状的叫花丝，顶端带黄色的小球叫花药。花中央那个长颈瓶状的东西是雌蕊，下面膨大的部分在植物学上叫做子房。子房顶上有棒状的花柱和膨大的柱头。
　　
　　1．在印度尼西亚的爪哇岛和苏门答腊岛等地，有一种世界上最大的花——大王花，它的花直径可达1.4米，重6～7公斤，最大的花重50多公斤。它的红色花瓣有30～40厘米长，厚20厘米。在5片又肥又厚的花瓣中央有一个圆口大蜜槽，高约30厘米，直径约33厘米，可盛5～6公斤蜜汁。
　　2．大王花是单朵花中最大的，但由许多花组成的花序中，最大者却是巨魔芋。巨魔芋的肉穗花序长达2米，比一个人还高。
　　3.花儿的红娘
　　在明媚的阳光下，万紫千红的花丛中，我们常常会看到许多蝴蝶在翩翩起舞，小蜜蜂和许多小甲虫也会在花丛中忙忙碌碌。原来，这是花儿在请昆虫们帮忙传播花粉呢。
　　一天冬冬问兰兰是否知道花儿是怎样吸引昆虫的，兰兰摇头说不知道，冬冬就煞有介事地告诉兰兰：“花儿吸引昆虫也有很多方法。”然后他就给兰兰举了好多例子。
　　冬冬说有的花是鲜艳的颜色。当花瓣在微风里摇摆时，就吸引了昆虫们的注意。昆虫对颜色的爱好是不一样的，蝴蝶偏爱红色和橙色的花儿；小蜜蜂则喜欢黄色、蓝色和白色的花儿。
　　有的花儿有着浓烈的香味，就像一道菜肴的美味一样，也能召唤很多昆虫。特别是一些夜晚开花的植物，因为在黑暗中，颜色很难辨认，所以它们通过花香来吸引昆虫，让昆虫为它们传粉。
　　还有的花儿能产生花蜜，花蜜中富含葡萄糖和其他营养物质，昆虫们喜欢吸食花蜜来补充营养，特别是蜜蜂，它们能采集花蜜，酿造成甜美的蜂蜜，供给蜂王和刚出生的蜂宝宝们吃。它们在采集花蜜的时候，不知不觉也为花儿充当了“红娘”。
　　听完后，兰兰夸奖冬冬博学，冬冬谦虚地说他也是刚从爸爸那儿得知的。
　　
　　大王花的花朵十分美丽，在刚开花时还有点香味，后来便臭不可闻了。这种臭味引来了逐臭的苍蝇和昆虫为其传粉。大王花的种子非常小，它们常粘在大象的脚下，让大象带它们到各地去安家落户。
　　巨魔芋开花时，也会发出臭味，引来苍蝇和甲虫传粉，它的花开一天便凋谢了。
　　
　　现在对于一些不容易受粉的植物，通常要采用人工的方法，进行人工授粉，把植物花朵雄蕊的花粉传授到雌蕊上去，使它结果。
　　4.不安分的树
　　森林里有一棵特别不安分的大树，它常常想变得与众不同。每当它环顾四周，发现自己和别的大树长得都一样时，它就会唉声叹气。它也不时地自言自语或是把自己的想法告诉同伴，因此同伴们都管它叫“梦想家”。
　　这位“梦想家”每天晚上都会做梦，梦到各种稀奇古怪的事情，比如它梦见自己长着翅膀能飞啦，或是背着行囊去旅行啦，等等。一天晚上它像往常一样进入了梦乡，它又开始做梦了，这次它梦见自己变成了棱角分明的立方体。它高兴极了，因为发现自己终于可以同周围的伙伴分开了，自己真是与众不同了。正当它扭动腰肢、自我欣赏之际，狂风大作，这时候它发现任凭自己怎么努力也站不稳脚。不多会儿，它就被连根拔起。风停了，太阳出来了，它却再也站不起来了。大树呜呜地哭着从梦中醒来，同伴们都纷纷来安慰它，问它究竟发生了什么事情。大树抽泣着把自己的梦告诉了同伴们。
　　听完它的话，一棵年龄比较大的树爷爷说话了，他说：“孩子们，你们知道树干为什么都是圆柱形的，而不是三角形、四边形、五角形吗？这样自然是有它的道理的。首先，圆柱形的结构具有最大的支撑力，因为所有的形状中，圆柱形的支撑力最强；其次，圆柱形的树干不存在棱角，也就不容易受到摩擦，而且它还能避免动物大肆啃食；另外，由于树干是圆柱形的，无论哪个方向来的风，都能一视同仁地让它们绕过去，所以圆柱形树干的抗风能力也最强。
　　“所以，我们的祖先就选择了这个形状。此外，我们能防风固沙、防止水土流失，还能制造氧气、消除噪音等，保护地球环境……”
　　树爷爷说完之后，大家都沉默了，那位“梦想家”也静静地沉思起来。
　　
　　1．世界上最轻的树木是轻木，干燥的轻木每立方米仅重115公斤，只及普通木材的1\/10，10米长的树一人就可挪走，密度比做软木塞的栓皮栎还要小一半，是世界上最轻的树木。轻木属于棉科轻木属，常绿乔木，原产南美洲及西印度半岛，当地人称为“巴尔沙木”，其意为“筏子”。用轻木做筏子，浮力特别大，装载的东西特别多。
　　2．蚬木是世界上最重的树之一，将其放入水中，它会立即沉入水底，因为它的密度比水大。蚬木产于我国广西南部、云南东南部和越南北部，属椴树科植物，材质优良，色泽红润，不弯曲，不开裂，耐水耐腐。蚬木的年轮很特殊，一边宽一边窄，酷似蚬壳上的纹理，蚬木因此得名。
　　
　　寿命最长的植物是在美国加利福尼亚发现的“纯系之王”，估计它的年龄为1.17万年，它是已知的木馏油植物中最古老的植物。
　　5.洋葱的外套
　　亲爱的读者，你喜欢吃蔬菜沙拉，还有比萨饼、汉堡牛排吗？是不是经常会去享受一番这样的美味呢？哈哈，让我猜对了吧？那你一定记得里面的小洋葱片吧，它可以使这些美味的诱惑力变得更大。洋葱还可以用于烤、炸、熏、蒸或生吃。除此之外，洋葱对我们的身体是有益无害的，因为它含有钙、铁、蛋白质和维生素。不过，你不觉得洋葱的模样实在是有些奇怪吗？总是“穿”着一层又一层的“衣服”。
　　很多人都以为我们吃的洋葱头是洋葱的根，其实洋葱并不是块根植物，而是一种鳞茎植物。它有500多个亲属，与石蒜和百合科属有着密切的关系，那些紧裹的“衣裳”是它的茎与叶基。洋葱头在生长的过程中，茎变得非常短，呈扁圆盘状，外面包有多片变化了的叶，这种变态的茎在植物学中称为鳞茎。因为鳞茎的缘故，所以形成了洋葱的一层层套叠的肉质鳞片，把扁平状高度压缩的茎紧紧地围起来，外侧有几片薄膜干枯的鳞片，是地上叶的叶基。地上叶枯死后，叶片基部干枯呈膜质，包在整个鳞茎的外面。所以，洋葱宝宝有层层叠叠的衣服。
　　
　　洋葱又名葱头。科学测定，每百克葱头含钙40毫克、磷50毫克、铁1.8毫克、维生素c 8毫克，还含胡萝卜素、维生素b1和尼克酸。洋葱几乎不含脂肪，却含有前列腺素a、二烯丙基二硫化物及硫氨基酸等成分。其中，前列腺素a是一种较强的血管扩张剂，可以降低人体外周血管和心脏冠状动脉的阻力，具有降低血脂和预防血栓形成的作用。此外，洋葱还含有一种天然的抗癌物质——栎皮黄素，经常吃洋葱的人，胃癌的发病率比少吃或不吃洋葱的人减少25％。
　　
　　1．在古罗马，尼禄皇帝曾赞扬洋葱滋润了他的嗓子。到了中世纪的欧洲，洋葱被认为是价值最昂贵之物，常被用来比做租金付款和作为结婚礼物。
　　2．古代埃及陵墓上的石刻画把洋葱奉为神圣的物品。古代埃及人把右手放在洋葱上起誓，因为洋葱有一层层的圆形体，这使他们相信洋葱是永恒的象征。
　　6.人参的身材
　　很久很久以前，长白山的森林中生长着许多人参，这些人参是长白山人的骄傲。其中有一株多年人参已经长成人形，变为一个身着红兜肚的小娃娃。参娃娃常常和人间的小孩子玩耍，帮助人们做了好多的事，但是山下有一个贪心的人设计用线拴住了参娃娃，后来善良的小孩子巧妙地救出了参娃娃。参娃娃报答了那个小孩子，并且惩罚了那个贪心的人。
　　故事中的“参娃娃”主要产于我国吉林长白山地区，是十分珍贵的中药材，有中药之王的美称。人参是五加皮科多年生草本植物，地下有纺锤形的主根及须根，形似婴儿，被当地人称为“人参娃娃”。人参为何在地下长成人形呢？
　　在长白山茂密的森林中，人参的根在石块儿多的硬土地上顽强地向下生长。当人参的主根向下生长遇到阻力时，生长就很困难，被迫分叉，向下长出两条腿来。人参的头则是主根的上端与茎相连部分在特殊的生长条件下形成的。
　　人参的茎叶每年秋末枯萎，第二年春天再在根的上部发出新芽，长出新枝，这样，就在人参根的上部留下一道类似年轮的凹痕，凹痕上有一个眉眼和嘴巴形的凹。年复一年，每年留下一个凹痕，便形成了人参根像人头的突起的“芦头”。有头有腿，人参娃娃便有模有样了。人们还根据“芦头”凹痕的多少，来确定人参的年龄。
　　
　　我国著名的医药学家李时珍在《本草纲目》中谈及人参根的药效，说可治男女一切虚症，发热自汗，眩晕头痛，反胃吐食，渭泻久痢，小便频数淋沥，劳倦内伤，中风中暑，痿痹，吐血嗽血下血，血淋血崩，胎前产后诸病。药效大得很。
　　
　　据报道，2006年3月9日，烟台市民范先生曾经从一男子手中以600元价格买了一株神奇的植物。这株植物的根部是一男一女的造型：耳朵、鼻子、四肢全部非常逼真，整个造型高约30厘米，所缠绕的藤蔓约有4米长。专家们对此也拿不准，有的说是千年人参，有的说是何首乌，还有位老中医说这可能是一种藤科植物。无论如何，长得这般酷似人形的植物的确从未有过。
　　7.胡杨的眼泪
　　树木怎么会流眼泪呢？你大概觉得很奇怪吧，但自然界中就是有这么神奇的事情。暑假里明明随爸爸去沙漠参观。在塔克拉玛干大沙漠的边缘，他看到一种十分珍贵的树，爸爸告诉他这叫胡杨。这种树十分高大，树干上流出好多“眼泪”，弯曲的树干像一个弓着背的老人，无论天气多干旱，风沙多么猛烈，它始终坚定地站在那里。它虽然其貌不扬，却有着极强的生命力。
 



第31章 植物王国(2)


　　爸爸告诉明明胡杨耐干旱，耐盐碱，抗风沙，能在年降水量只有十几毫米的恶劣自然条件下生长。当地维吾尔族农民说：“胡杨三千年，长着不死一千年，死后不倒一千年，倒地不烂一千年。”正是由于这种干旱的生活环境，使它不得不在体内贮存较多的水分。如果用锯子将树干锯断，就会从伐根处喷射出一米多高的黄水。如果有什么东西划破了树皮，胡杨体内的水分就会从“伤口”渗出，看上去就像伤心得流泪一样，因此当地人称胡杨是“会流泪的树”。不过，它所流的“泪”很快就变成一种结晶体，叫做胡杨碱，可以食用、洗衣，还可以制肥皂呢！
　　新学期开始后，明明就告诉他的同学们关于胡杨的故事。看来，明明的收获还真不小。
　　
　　1．胡杨是杨树家族中最古老的成员，早在六千多万年前便诞生在我们这个古老的星球上。
　　2．胡杨生命力极强，当地下水位不低于5米时即可正常生长。成年的胡杨根多可扎根土壤几十米。胡杨能在40℃的烈日中存活，也能在零下40℃的严寒中挺拔而立，不怕侵入骨髓的斑斑盐碱，不怕铺天盖地的层层风沙，被誉为“不死的树”。
　　
　　1．柽柳是一种植根沙漠的植物，它耐干旱与盐碱，原产于欧亚大陆，到了18世纪末作为遮阳、木料和防洪的树种被引进中国。柽柳属植物有许多种，是改造沙漠、固定流沙的良好树种。它的枝条被沙埋后，能够产生不定根，既能提高吸收水分和养分的能力，又能起到一定的固沙作用。
　　2．沙拐枣为灌木或半灌木，广布于中国新疆。常生于沙漠或沙漠边缘，抗旱、抗风沙，可耐轻、中度盐碱环境，是新疆沙漠植被中的重要群种之一，是防风固沙的优良树种，目前已用于沙漠公路道路绿化。它的花果美丽，可供观赏，当年生干，鲜幼枝还是骆驼和羊的良好饲料。
　　8.光棍树的生命力
　　植物国中有几棵光棍树，这些树无论春夏秋冬总是光秃秃的，全身上下没有一片绿叶，只有许多圆棍状肉质枝条，也因此，人们称它们为“光棍树”。
　　春夏时节，正是绿色植物枝繁叶茂的时候，其中有一棵顶小的光棍树非常渴望有一天自己也能长满绿叶，但它就是不知道自己为什么无论多努力吸收养分都无法长出绿叶。小光棍树很苦恼，它想解开这个谜团，于是有一天它就向一位植物学家询问这件事的原因。
　　听完小光棍树的问话后，植物学家笑了，他说：“你们的故乡在东非和南非，那里气候炎热，干旱缺雨，蒸发量非常大。在这种严酷的自然条件下，叶子越来越小，最后逐渐消失，就变成今天这副模样了。你们没有了叶子，就可以减少体内水分的蒸发，避免了被旱死的危险。不过你们虽然没有绿叶，但你们的枝条完全可以代替叶子进行光合作用，制造出供植物生长的养分，这样你们就能长大了。”
　　
　　光棍树属大戟科植物，含有很多高级碳氢化合物，可以为人们提供“绿色石油”。
　　
　　1．可配巴
　　一种柴油树，为高大乔木，高达30多米，只要在它的树干上凿一个窟窿，晶莹的“柴油”就可流出，这种油可以直接用来发动柴油机。
　　2．续随子
　　这是一种生长在半干旱荒漠地区的多年生灌木，也称美洲香槐。它能耐瘠薄土壤。将它齐地面割下，泡在水中，能得到一种碳氢化合物和水的乳浊液，经简单加工，可以得到类似石油的燃料油。
　　9.胜过火箭的“花粉喷射器”
　　兰兰和冬冬的家很近，而且他们两个在同一个班读书，因此就成了非常好的朋友。有时好朋友也会为了一点事情而争吵，这不他们又吵得不可开交了。这次又是为了什么呢？
　　原来，他们在争吵的是火箭与御膳橘谁才是发射速度冠军的问题。对此，两个小伙伴意见不合：冬冬说御膳橘是冠军，而兰兰却偏偏说火箭才是冠军。最后，他们找到了学校的植物老师王老师来评理。听完他们的述说后，王老师告诉他们冬冬是对的。御膳橘喷射花粉的速度比火箭发射速度还要快几百倍呢！
　　王老师接着告诉兰兰和冬冬，这种御膳橘生长在加拿大，是山茱萸的一种，最高的只有20厘米。对于如此“矮小”的身材，传播花粉成了它的一大难题。为了解决这一难题，御膳橘巧妙地运用了瞬间爆发力，就和我们利用弹弓弹射石子同一个道理，只不过它喷射出去的是花粉而已。科学家们用高速摄像机捕捉了御膳橘弹射花粉的瞬间，发现它喷射花粉的全过程仅有0.5毫秒！而在最初的0.3毫秒中，御膳橘的雄蕊能加速到2400g的重力加速度，相当于宇航员在起飞时承受重力的800倍！这样的爆发力能将花粉喷射到2.5厘米范围的空气中，再借助风吹送至1米开外的地方，从而大大提高了花粉繁殖的概率。毫无疑问，御膳橘花粉的“闪电喷射”是已知植物界中的最快速度！所以御膳橘是理所当然的冠军。
　　
　　以风为媒的植物在形态上有共同的特点。它们的花小，花被不美观或者退化，没有芳香的气味，也没有蜜腺，但是它们都拥有大量的花，并产生惊人数量的粉状花粉。它们的花粉粒小而干燥，重量也极轻。有些植物，每一粒花粉上都具备一个气囊，这种气囊能借助风的力，飘游到各地。它们能被风带到2000米以上的高空，几十里甚至几百里之外。
　　
　　一株玉米平均可产生5亿粒花粉，各种香蒲的花粉更多，在印度竟拿香蒲的花粉来烤制面包和点心。
　　松树的花粉也不少，每当风吹过松林，林间立即升起一阵阵黄烟，有如轻雾。1963年，风曾把大量的红松粉吹起，弥漫在东北小兴安岭五营林区的林海上空，结果造成了一场罕见的“黄雨”。
　　10.五千岁的“世界树公公”
　　你能说出世界上体积最大的树是什么吗？告诉你吧，在美国加利福尼亚州内华达山脉西坡上，生长着一小片巨杉林，这就是世界上的树中“巨人”。巨杉树干粗大笔直，高耸入云。最高的一株巨杉高142米，直径达12米，下部没有枝丫，像一个高高的树标耸立在公路旁。这株巨杉已有五千多岁，被称为“世界树公公”。
　　也就是说，世界上所有的树木和它们相比，在个头上都只能算是孙子辈儿呢！树干周长为37米，需要20多个成年人才能抱住它！人们从它的树干下面开了一个洞，洞中可以让四个骑马的人并排走过。即使把树锯倒以后，人们也要用长梯子才能爬到树干上去。它的树桩大得可以做个小型舞台。巨杉的历史悠久，7000万年前曾遍布北半球。后来，经过第四纪冰川的浩劫，只有内华达山脉上保留了一小片杉树林。所以巨杉是世界上体积最大的树。
　　
　　世界上最稀有的植物莫过于中国的普陀鹅耳枥了，因为全世界仅存一株普陀鹅耳枥树。这株树生长在浙江省近海舟山群岛的普陀岛上。
　　这株稀有的植物是1930年我国著名的植物学家钟观光教授发现的。1932年，我国另一名植物学家郑万钧教授正式将这棵珍稀宝树定名为普陀鹅耳枥，现为国家重点保护植物。
　　普陀鹅耳枥高约14米，胸径60厘米，树冠宽12米，树皮灰色，属桦木科鹅耳枥属植物。
　　
　　1．最粗的树是意大利西西里岛上的一棵栗树，树身周长为56米。
　　2．最硬的树是在朝鲜和中国东北地区生长的铁桦树，树干比普通钢板还要硬一倍，即使是步枪，在短射程内也奈何不了它。
　　11.神奇的面包树
　　一只小型的黑猩猩独自走在森林里，它不时停下来东张西望，像是在寻找什么东西。突然，树上跳下来一只猴子，它问黑猩猩在找什么。黑猩猩说：“我的妈妈病了，我要出来摘些面包给她吃，可是我从来都不知道该去哪儿找。”
　　“是这样啊，你跟我来，我带你去找。”猴子拍拍胸脯说，“我知道在哪里。”
　　于是黑猩猩跟着猴子找到了那片面包树林，它高兴地摘着树上的面包。
　　嘿嘿……你是不是觉得这是在做梦？但这对有些人来说是轻而易举的。
　　在南太平洋的马达加斯加岛上，当地居民吃的“面包”就是从树上摘下来的，这种树叫“面包树”。面包树的枝条、树干直到根部都能结果。果实的大小不一，大的如同足球，小的形似柑橘，最重可达20千克。面包果的营养很丰富，含有大量的淀粉，还有丰富的维生素a和维生素b及少量的蛋白质和脂肪。人们从树上摘下成熟的面包果，放在火上烘烤至黄色，就可食用。这种烤制的面包果松软可口，酸中带甜，口感和面包差不多。面包果还可用来酿酒和制作果酱，是当地居民不可缺少的木本粮食呢，所以家家户户都种植。
　　大千世界，真是无奇不有啊！
　　
　　面包树的结果期很长，从当年11月一直延续到次年7月，一年可以收获三次，每棵树可以结面包果六七十年。绿色的面包果直径有20多厘米，却可以有很多烹调方法。当地人摘下成熟的面包果，放在火上烘烤到黄色，就可以食用，这种烤制的面包果松软可口。除此之外，还可以煎、煮、炸、蒸。
　　
　　猴面包树的树枝千奇百怪，酷似树根。据说这同一个古老的马尔加什传说有关。
　　有一次，凶神恶煞般的魔王喝醉了酒，在撒哈拉大沙漠边撒野逞威，横冲直撞。他一不小心，脑袋狠狠地撞在面包树粗壮坚硬的树干上。魔王气得咬牙切齿，七窍生烟，他一怒之下将这种树全都连根拔起，倒插在地上，并且命令掌管植物的地魔：“永远让它头脚颠倒！”
 



第32章 植物王国(3)


　　这只是个传说，其实猴面包树之所以长成这种奇异的外形，是由于对沙漠生活很强的适应性造成的，这样的体形可以使它如海绵般迅速吸收并贮存水分。
　　12.红藻的家
　　红藻的家在大海的最深处，那它是怎样生活的呢？一般的植物都是靠叶绿素，以二氧化碳和水为原料产生光合作用，由此生长、发育、繁殖的。
　　小螃蟹对此也很纳闷。一天，小螃蟹同往常一样在海边散步，突然它发现了远处有一条红色的带子飘在浅水里，很像红藻。它快步走过去打了声招呼：“嗨，你是谁？你的家在哪里呀？”
　　“我叫红藻，住在大海的最深处，中午我正睡得迷迷糊糊，不知是什么东西把我拖到这里。”那条红色带子说。
　　“是这样啊，那你们在海底怎么生活啊？”小螃蟹又问，“看起来，你没有叶绿素，那该怎样进行光合作用呢？”
　　“嘻嘻……实际上，我们海里生长的植物也是有叶绿素的，不过含量不多。海里和海面的情况不大一样，蔚蓝色的海水那么深，海面有很多生物在活动，海水里又有大量的各种盐类，都对太阳光里各种颜色的光线进入海水起了一定的阻挡作用。红光只能透入海水的表层，橙黄色光能透入较深一点，绿、蓝、紫色光能透入得更深一些。所以，绿藻吸收红光，生活在最浅的地方；蓝藻吸收橙黄色光，生活在较深的地方；褐藻吸收黄绿色光，生活在更深一些的地方；我们红藻是吸收绿光的，所以生活在最深层。一般离海面近的植物，叶绿素的含量多一点，越是深海里的植物，叶绿素的含量越少。就像我们，叶绿素的含量比绿藻少得多。”
　　小螃蟹听完后点了点头说：“原来是这样啊！太神奇了，那你在这里怎么生活啊？”
　　红藻听后叹了口气说：“明天太阳出来后，我就会被晒死，所以我要想办法回去。”
　　小螃蟹说：“我回去找我的伙伴们帮忙，送你回去。”
　　“那太谢谢你了。”红藻高兴地说。
　　后来，小螃蟹和它的伙伴们帮红藻回到了海底的家。
　　
　　红藻是藻类植物的一门。除少数是单细胞或群体外，绝大多数为多细胞体。藻体含有叶绿素a、叶绿素d、叶黄素和胡萝卜素，以及大量的藻红蛋白和藻蓝蛋白，常因各类色素的含量不同，使藻体出现不同的颜色，如鲜红或粉红、紫、紫红或暗紫红色等。已知的约有760属，4410种，绝大多数生长在海水中，少数生于淡水；分布于世界各地，包括极地。中国已知的有127属，300种，分布于南北各海区。淡水种类极少。
　　
　　1．蓝藻门
　　蓝藻门植物是最简单的植物，也是历史上最古老的植物。蓝藻在地球上的历史可以追溯到34～35亿年前。蓝藻进行光合作用释放氧气。在蓝藻出现在地球上的几十亿年间，大气中的氧气含量不断增加，这为其他生物的出现创造了条件。
　　2．螺旋藻
　　螺旋藻被誉为“21世纪人类最理想的食品”。它的藻体为单一的藻丝，呈有规律的螺旋状弯曲，整个藻丝为一个圆柱状的单细胞。在中国，几种螺旋藻分布在不同的淡水水体中。
　　3．海藻的大小从几毫米至几米不等，最长的可以超过60米。
　　13.灰熊的木房子
　　冬天就要到了，胖胖的大灰熊急着找一个过冬的地方。最终，它找到了一个大树洞，藏在里面美美地睡了一整个冬天。
　　当春天来临的时候，大灰熊钻出了树洞，他伸了个懒腰，却突然发现这个大树虽然空心了，却仍然像往常一样发出了很多嫩芽。
　　大灰熊想了半天也没弄明白，于是就问站在树枝上的灰喜鹊这究竟是怎么回事，灰喜鹊告诉它：植物体内有两条运输营养物质的运输线，一条是位于树皮里面韧皮部中的筛管，它把叶片通过光合作用制造出来的有机物，向下输送到根部以及植物的全身，只要树皮在，这条运输线就是畅通的；另一条是导管，能把根从土壤中吸收来的水分和盐，向上运输到叶片及植物的全身，它位于树皮以内的木质部里。空心的树干只是损失了一部分木质部和髓，靠近树皮的新生木质部仍然还保留着，所以导管这条运输线仍然是通畅的。可是，如果树干掉了大片树皮，第一运输线也就全部或大部分被切断了，树根得不到足够的有机物，树就有被“饿死”的危险了。不久以后，上面的枝叶也会因没有了水分和盐，而枯萎死亡。
　　这就是人们常说的“树怕伤皮不怕空心”的道理，但是有些树的树皮有很高的经济价值，比如杜仲等的树皮可制作中药，红豆杉的树皮还可提取稀有的抗癌药物，所以有很多不法分子为利益所驱，大量地剥树皮，造成众多树木死亡。
　　当我们遇到这样的人时，就要尽量劝阻他们不要伤害树木。
　　
　　每到冬天，我们常常看到树干的下部被刷成白色，植物刷白能够预防寒害、冻害和病虫害。因为冬季天气寒冷，但是当白天有太阳出来，植物晒太阳并不像人们晒太阳那般舒服。我们晒完太阳后，没有太阳的晚上可以钻进被窝里，但是植物无论多冷，都是在原来的地方，这样白天热、晚上冷，而且冷热差异很大，植物受害的地方，比我们生冻疮还严重。植物经过刷白，可以反射白天的太阳光以及各种光辐射，及时避免植物体内温度过高，从而减弱了白天与晚上的温差，避免植物受到突然变温的伤害。而且，刷白剂具有隔热效果，仿佛我们的手和脸涂的防冻霜以及护肤霜。此外，秋后初冬，许多昆虫喜欢在老树皮的裂缝中产卵过冬，将树刷白对许多害虫有杀灭作用。
　　
　　梁希（1883—1958），著名林学家、林业教育家和社会活动家，近代林学和林业杰出的开拓者之一。他一生大部分时间从事林业教育和林产化学研究，晚年担任一些领导职务。他的主要业绩是培养了大批林业科技人才，在中国首创了林产制造化学，传播了新的林业科学理论，并提出了全面发展林业、绿化全中国的林业建设方向，把中国林业建设推向了一个新的阶段。
　　14.柳树“闹鬼”
　　很多年前，江苏某地的一些人在夜晚发现了几株会发光的柳树。当时他们感到又奇怪又害怕，以为是“闹鬼”了。白天，这些树桩毫不起眼，可是到了夜间，它们却闪烁着神秘的浅蓝色的光。
　　后来的很长一段时间里，始终没有人知道，这究竟是为什么。后来，人们经过研究发现，发光的不是柳树，而是寄生在它身上的真菌——假蜜环菌的菌丝体。因为这种菌会发光，人们便给它取名为“亮菌”。这种菌长得像棉絮一样，专找一些树桩安身，吮吸植物养料，吃饱了就得意地闪光。
　　还有一些植物也会发光，但它们发光却不是这种“亮菌”引起的，而是因为这些植物体内有一种特殊的发光物质——荧光素和荧光酶。植物在进行生命活动的过程中要进行生物氧化，荧光素在酶的作用下氧化，同时放出能量，这种能量以光的形式表现出来，就是我们看到的生物光。
　　生物光是一种冷光，它的光色柔和、舒适。科学家受冷光的启示，模拟生物发光的原理，制造出了许多新的高效光源来。
　　
　　烛光鱼其腹部和腹侧有多行发光器，深海的光头鱼头部背面扁平，被一对很大的发光器所覆盖，因此它们都能够发光，鱼类的发光是由一种特殊酶的催化作用而引起的生化反应。鱼体内的荧光素受到荧光酶的催化作用，吸收能量，变成氧化荧光素，并释放出光子，因而就会发光了。
　　
　　我国古典神话小说《封神榜》中描绘的神仙，头上有三圈奇妙的光环。其实，我们这些“凡夫俗子”也会发光。人们把人体发出的这种光称为人体辉光。不过，人体辉光非常微弱，人的肉眼是看不见的，只有用特殊的仪器才能观测到。因而，千百年来，人们对自身发出的这一神奇光芒，一直茫然不知。
　　15.超级净化器——向日葵
　　放学后，兰兰对涛涛说：“你知道吗？我们平时看到的向日葵还是一种‘超级净化器’呢！”
　　涛涛听完后不可思议地摇摇头，兰兰笑了笑接着告诉涛涛，向日葵又名“朝阳花”，它总是从早到晚围着太阳转。向日葵还是自然界鼎鼎大名的“超级净化器”，它是吸收放射性物质的大功臣。
　　向日葵的众多根系在土壤中可吸收和清除有害的放射性物质铯和锶，被称为抗核垃圾的神奇植物。1986年4月，乌克兰的诺贝尔核电厂发生爆炸，辐射外泄后，人们在附近种植向日葵，用以清除地下水中的核辐射，有9.5%的放射性锶都被向日葵吸收了。所以，对于“超级净化器”的名声，向日葵可是受之无愧啊！
　　自然界中，除了向日葵之外，还有许许多多的植物在为人类无私地奉献着。它们不仅可以吸收人们呼出的二氧化碳，释放出人们需要的氧气，而且还可以吸收自然界中对人体有害的物质。几百万年来，无论风吹雨打，它们始终坚守在自己的岗位上。
　　
　　1．空气中的氟浓度仅亿万分之四十时，剑兰的叶子就会在3小时内出现伤斑；另有一种鸭跖草，若受到哪怕是很低浓度的辐射，花色即由蓝变成粉红。
　　2．胡萝卜、菠菜能监测二氧化硫，菖兰、郁金香、杏、梅、葡萄能监测氟气，苹果、桃、玉米、洋葱等可以监测氯气。
　　
　　1．科学家们发现，木槿能将有毒物质在体内分解转化为无毒物质，被誉为“天然解毒机”。木槿是锦葵科落叶灌木，又名朱槿、槿树条。木槿对有毒的二氧化硫有很强的抗性，二氧化硫很难危害木槿的叶肉细胞。
　　2．榆树对空气中的尘埃有过滤作用。据测定，它的叶片滞尘量为每平方米12.27克，名列各种抗污能力较强植物之首，有“粉尘过滤器”之称。同时，对大气中的二氧化硫等有毒气体也有一定的抗性。
 



第33章 动物世界(1)


　　伟大的哲学家费尔巴哈曾说过：“这些帮助人的东西，这些保护人的精灵，大抵就是动物。只有凭借动物，人才能超乎动物之上；只有在动物的保护之下，人类文明的种子才能发芽滋长……动物是不可缺少的东西，必要的东西。人之所以为人，要依靠动物；而人的生命存在所依靠的东西，对于人类来说就是神。”
　　每当春暖花开之后，勤劳的蜜蜂在花丛间穿梭忙碌，漂亮的蝴蝶也在翩翩起舞。可怜的无花果雄小蜂终生不能踏出无花果的隐头花序，它只能默默地祝福离去的雌小蜂能够找到新的无花果花序产下它们的后代。也正因为有了它，我们才能吃到无花果鲜美的果肉。
　　蔚蓝色的大海深处，一只小海参正在优雅地散步，但危险正在向它逼近。面对凶恶残暴的敌人，小海参不得不舍弃自己的内脏，以保全性命。所幸的是小海参经过50天左右又可以长出一副新的内脏。这是多么神奇的事情。
　　动物的多样性给大自然增添了勃勃生机。据统计，全球目前生存的动物有120多万种，每一种动物都有它特有的生活方式，甚至有的动物的生活方式会让你我大吃一惊。如果没有各种各样的动物活动，只有人类孤零零地生活在这个世界上，听不到虫鸣鸟叫，看不到动物嬉戏，那简直是无法想象的。
　　1.消失的三叶虫
　　明朝末年的一个春天，一位名叫张华东的人到泰山去游览，他东瞧瞧西看看，完全沉醉于大自然的鬼斧神工之中，忽然他瞧见河水里有一块大石头上嵌着两只“蝙蝠”。他感到很奇怪，把那块石头捞起来仔细一看。啊，可了不得！石块背面竟有上百只同样的“蝙蝠”。他意识到这不是真正的蝙蝠，而是一种陌生的长得像蝙蝠的小动物。他把这块石头拿回家并取名叫做“蝙蝠石”，后来他又用这块石头制作了一个砚台，整天爱不释手，喜爱得不得了。
　　这种“蝙蝠”的真实名字叫三叶虫。三叶虫和现代的蝎子、蜘蛛一样，是一种节肢动物。它的几丁质外壳上有两条深深的背沟，把整个身体纵分成中间的轴叶和两个侧叶，又横分为头、胸、尾三部分。不管横看还是竖看，都是三片，所以古生物学家给它们取名叫做三叶虫。
　　三叶虫的头上有眼睛和活动颊，有的还有一对尖尖的颊刺。胸部是由许多体节组成的，这样一来就有利于它们蜷曲起来保护肚腹。三叶虫的尾部有大有小，有的有尖锐的尾刺，呈半圆形、新月形或燕尾形等。根据体形不同，古生物学家又把三叶虫分为许多种类，每一种都有特殊的名字。例如头部有许多瘤状突起的王冠虫，眼睛长在头部后端的斜视虫，大头小尾胸节多的莱得利基虫，脑袋像蛤蟆、尾巴像蝙蝠的蝙蝠虫等。
　　三叶虫的成长也很奇特，它们是靠一次又一次的蜕壳长大的，个儿变化很大。一般只有几厘米长。最大的“巨人”可以达到70厘米，最小的不过几毫米，在放大镜下才能看清楚它的尊容。
　　别看它们只是一只只微不足道的虫，却是5亿年前寒武纪时期大海的主人。它们绝大多数生活在暗沉沉的海底，把扁平的身体贴在泥地上缓慢爬行，也有一些种类在海面顺水漂流，或是在松软的泥沙里钻来钻去，生活各不相同。
　　奥陶纪后，随着凶猛的肉食性动物的出现，弱小的三叶虫慢慢退出了丰富多彩的生物界。
　　
　　三叶虫属节肢动物门，三叶虫纲。生活于寒武纪至二叠纪，奥陶纪以后，随着一些凶猛的肉食性动物的出现，逐渐灭亡了。三叶虫的身体可分为头部、胸部和尾部三个部分，身体外部覆盖着一层坚硬的几丁质背甲。
　　
　　1947年，一位名叫斯普里格的科学家在澳大利亚南方的埃迪卡拉山区发现了许多古代海生动物化石。后来经过许多科学家的研究考证，于1969年第22届国际地质会议上正式把这个古老的动物群命名为埃迪卡拉动物群，算是现在所知道的最早的古动物群了。
　　2.大海活化石
　　3亿多年前的一天，在一片干涸的河滩上，有一条怪模怪样的鱼儿在奋力挣扎着。这种鱼儿有两个背鳍，身后拖着一条长长的尾巴，它费尽气力撑起它的胸鳍和腹鳍，在泥地上慢慢爬行着。每移动一步，都要张开嘴巴不住地喘气，真是困难极了。
　　为了生存，它不得不拼命往前爬啊！它原来生活的小河干涸了，河滩上没有一滴水，如果不赶快爬上陆地，找到一个新的溪流和水池，它就要被太阳无情地晒死了。鱼如果没有水，就只有死路一条了。
　　许多总鳍鱼在爬行过程中干渴死了，但有一些最终取得了胜利，把种族延续下去。就这样，一代又一代的总鳍鱼上岸爬行，渐渐生长出适合在陆地上生活的器官。它们的腹鳍里长出了强壮的肢骨，可以像脚一样爬行；头上长了鼻孔，可以呼吸空气，使自己不会很快窒息而死。顽强的总鳍鱼，终于战胜了死亡，在不断的进化中适应了陆地上的生活环境。以后逐渐产生了各种各样的陆地动物，使生命的种子传播到广阔的陆地上。说起来，它可以算是陆地上所有脊椎动物的祖先！
　　古生物学家原来以为总鳍鱼在7000多万年前的白垩纪就灭绝了。想不到后来在非洲南部的印度洋里，捞起了一条活蹦乱跳的总鳍鱼，把人们吓了一跳。原来，它还是一种大海里的“活化石”呢！
　　
　　总鳍鱼属鱼形动物纲，肉鳍亚纲，总鳍鱼目。从泥盆纪一直生活至今，被认为是后来爬行动物的祖先。
　　
　　《海底两万里》中尼摩船长驾驶的鹦鹉螺号游遍了整个海底世界。你知道吗？在广阔的大海中，有一种神秘的海底动物——鹦鹉螺，它属于软体动物门，头足纲、鹦鹉螺亚纲。从奥陶纪至现代，它一直都生活在海洋中。它像真正的潜艇一样，极富攻击性，是大海里一种凶猛的食肉动物。
　　3.天空的首位征服者
　　远古时期的天空是寂静的，蓝天白云中似乎缺少了一抹鲜活的影子。当海洋中充满了各种各样的动物，当一些动物从水中爬到陆地上时，辽阔的天空仍旧是静悄悄的，没有一丁点儿生命的气息。
　　1．4亿年前，侏罗纪晚期的时候，在今天的德国南部巴伐利亚地区，忽然有一个黑影掠过了低空。所有海里的、地上的动物们都很惊奇，它们以为那只是个幻觉。仔细看后，它们才清楚地发现那不是云，也不是风沙和雾气，而是一只动作非常笨拙的鸟儿。动物们惊讶得半天都合不拢嘴，它们从来没想过鸟儿能飞上蓝天。那一刻，它们确信：生命终于征服了天空，打破了亿万年漫漫长空的沉寂，大自然又一次创造了一个了不起的奇迹。
　　那位征服天空的英雄，就是始祖鸟。
　　它飞起的地方，当时是一个海湾。海上波涛汹涌，浮游着许多鱼儿。岸边长满了高大的苏铁树和灌木丛，凶猛的恐龙在林间散步。有谁比得上它，能够扇着翅膀飞到湛蓝的空中，成为新的天空的主人呢？虽然翼龙也能飞，但那只是猎捕食物的猛然一冲，那又怎么能称得上是真正的飞行呢？况且这种笨拙的飞龙依靠前肢上的皮膜飞行，动作不如始祖鸟灵活，并且很快就随着恐龙家族灭绝了，把天空舞台让给了始祖鸟和后来的各种各样的鸟儿。
　　始祖鸟的个儿不大，和现在的野鸡、乌鸦差不多大小，但是它有一对大翅膀，一个长尾巴。有趣的是，它在翅膀上还有两只前爪，可以用来攀住树枝和捕捉食物，这也就证明了它是从爬行动物逐渐演变而成的。刚开始，它的飞行技术并不高明，不能像老鹰似的在高空自由盘旋，也没法像燕子那样掠地疾飞。它只能在森林的树枝间或是草地上短距离滑翔，是一个本领很差的飞行家。
　　始祖鸟并没有气馁，为了觅食和躲避敌害，它一次次鼓起翅膀在林间笨拙地飞翔着。慢慢地，它进化成了后来能自由自在飞翔的鸟儿。
　　
　　最先飞上蔚蓝色天空的是原始蜻蜓。这种蜻蜓属于节肢动物门，昆虫纲，有翅亚纲，它们生活在石炭纪晚期至二叠纪早期。比始祖鸟和翼龙早5000万年，是名副其实的最早的天空征服者。
　　
　　始祖鸟是鸟类的亲戚，并生活于侏罗纪的启莫里阶，距今约1亿5千5百万到1亿5千万年前，因此也被人评为世界上最早的鸟（现在已经发现了更早的，但大部分书本还没有改变）。这些标本大多只在德国境内发现。
　　始祖鸟约为现今鸟类的中型大小，有着阔及于末端圆形的翅膀，并有体型较长的尾巴。整体而言，始祖鸟可以成长至1.2米长。它的羽毛与现今鸟类羽毛在结构及设计上相似。但是，除了一些与鸟类相似之处外，还有很多兽脚亚目恐龙的特征：它有细小的牙齿可以用来捕猎昆虫及其他细小的无脊椎生物。始祖鸟亦有长及骨质的尾巴，及它的脚有三趾长爪，其中一个趾类似盗龙的第二趾。这些不像现今鸟类有的特征，却与恐龙极为相似。
　　4.无法返乡的古驼
　　一天，小红随爸爸出去散步时，看到公园里有群骆驼正在吃草，小红就问爸爸骆驼的祖先是什么样子的，爸爸想了想告诉她古骆驼原来是生活在北美洲的，它们身高不过1米，像羚羊一样善于奔跑；有高达3米以上，像长颈鹿般伸长了脖子，专门摘食树叶的高骆驼。它们都丝毫没有沙漠生活的习性。
　　由于当时的食物丰盛，古骆驼根本用不着在背上长出累赘的驼峰，来贮藏缺食期间维持生命的脂肪。所以，古时候的骆驼，是没有驼峰的骆驼。骆驼就这样无忧无虑地在新大陆的老家，过了几千万年的舒适生活。
　　到了第三纪末期，北美洲的气候变冷了，森林不断缩小，出现了一大片、一大片的干旱草原。古骆驼过不惯这种艰苦日子，只好成群结队穿过连接美洲和亚洲的“白令陆桥”，进入陌生的亚洲大陆寻找新的生活环境。谁知，这儿的干旱草原面积更大，许多地方还有寸草不生的沙漠分布，比美洲的老家更糟糕。
　　紧接着，寒冷的第四纪冰期开始了，北方大地上布满了银色的冰川。古骆驼再也没法沿着来时的道路返回美洲老家，只好十分委屈地留在新的地方过日子。
　　在干旱草原和沙漠里生活，首先就要学会忍受干渴的煎熬。于是骆驼的血液也发生变化了。和别的动物相比，在沙漠烈日的暴晒下，它身体内血液里失去的水分很少，而且血液循环仍然畅通无阻，可以正常生活。为了克服缺少食物的障碍，骆驼背上就长出了贮藏脂肪的驼峰了。
　　
　　古驼属哺乳纲、偶蹄目的骆驼类，生活在第三纪。古驼是没有驼峰的，后来随着环境的不断恶化，为了适应干旱的草原和沙漠生活才逐渐进化出驼峰的。
　　
　　铁路运输系统中也有一种叫做“驼峰”的设备，所谓“驼峰”，就是在地面上修筑的犹如骆驼峰背形状的小山丘，设计成适当的坡度，上面铺设铁路，利用车辆的重力和驼峰的坡度所产生的位能，辅以机车推力来解体列车的一种调车设备，是编组站解体车列的一种主要方法。在进行驼峰调车作业时，先由调车机将车列推向驼峰，当最前面的车组（或车辆）接近峰顶时，提开车钩，这时就可以利用车辆自身的重力，顺坡自动溜放到编组场的预定线路上，从而可以大大提高调车作业的效率。
　　5.马的演化
　　赤兔马因恋旧主关羽宁死也不从新主，这是我们耳熟能详的故事。有一天小刚的爷爷正给小刚讲赤兔马的故事。
　　爸爸从外面进来了，他对小刚他们说，马的祖先远没有这样神气，单单个头就比现在小很多。
　　最早的始祖马只有狐狸那样大。如果号称“五虎大将”之首的关羽拿着青龙偃月刀骑在上面，会把它压得连腰也撑不起来的。
　　然后爸爸拿来一副始祖马的图片给小刚和爷爷看。从图上，小刚又发现始祖马的趾头和现代马也不一样。它的前脚有四根脚趾，后脚有三根脚趾，不仅没有大蹄子，还长着十分柔软的脚掌，根本就不适宜在坚硬的土地上奔跑。它的牙齿又低又小，这就说明它只能吃鲜嫩的软草和树叶，不能嚼食较硬的草类，和现代马大不相同。
　　爸爸又告诉他们，始祖马所生活的第三纪初期，气候非常湿热，到处生长着茂密的森林和碧绿如茵的软草地。马儿的个子如果太大，根本就甭想钻进密林里。再说，林下的土地上是落叶层和柔软的草地，也用不着有一个又硬又沉重的大蹄子。
　　只是后来，气候一天天变得干旱，大片的森林消失了。随后，出现了干燥的荒漠和草原。为了适应环境的变化，始祖马们也逐渐进化，到了距今3500万年前，出现了奔跑更方便、咀嚼能力更强的三趾马。
　　大概300万年前，为了躲避凶猛的野兽，三趾马不得不跑得更快。于是个儿变大了，长得更强壮了，中趾慢慢变成了适于长途奔跑的蹄子。在粗糙的食物研磨下，牙齿也发生了变化，终于进化成了我们所熟悉的马的样子了。
　　就是这样艰苦的环境造就了今日的千里马。
　　
　　马属哺乳纲、奇蹄目，出现于第四纪。它是由始祖马经过千万年进化而来的。
　　
　　在老第三纪至第四纪初期，生活着一种叫爪兽的动物。它的外形很像马：长方形的马脑袋，竖着两只圆筒形的耳朵，脖子上披着长长的鬃毛。它虽像马却不属于马，因为它没有蹄子，每只脚上都有三只锋利的爪子。
　　6.昆虫与虫子
　　有一天放学后，小刚对明明说：“像满身都是毛的毒蜘蛛那样的昆虫，真是长得极可怕又恶心。”
　　或许有很多同学都会有小刚这样的想法，但是如果把蜘蛛叫做昆虫的话，想必蜘蛛听了后心情可能会很糟，甚至还会发火，咬牙切齿地说：“我也十分讨厌猴子。”
　　我们当然都知道，虽然猴子和人的样子有点像，但毕竟不是人，同样蜘蛛和昆虫长得很像，但蜘蛛并不是昆虫。因为只有具备了一定的条件才可以称得上是昆虫。
　　首先它的身体应该可以被分为头部、胸部、腹部三部分；其次它必须要有三对脚和两双翅膀；然后呢，它们的头部必须要有一对触角和复眼。
　　如果满足了这个标准的虫子就可以被称为昆虫了。那么蜘蛛为什么不是昆虫呢？
　　因为蜘蛛并不拥有昆虫的特征，它有四对脚，没有翅膀，而且身体也只能分为头部和胖胖的如圆口袋般的腹部两部分。
　　像蜘蛛这样因为模样很像昆虫而很容易被误认为昆虫的还有很多，比较具有代表性的就是蜈蚣和马陆。
　　蜈蚣和马陆都是有很多条腿、在地上缓慢地爬行的虫子，只要数一下它们脚的数目就可以很快知道它们不是昆虫了。蜈蚣一般有30条腿，而马陆的腿则多达200条，因种类的不同，腿的数目也不尽相同，所以它们就更不能算是昆虫了。
　　
　　危害粮食作物的大害虫飞蝗把卵产在土壤里，让它们过冬。在深秋时节，雌蝗将腹部末端弯入土壤里产卵，在产卵的同时分泌胶液，把一排排卵包裹在一起。产卵后，还要用后足刨土，把土里的卵块严严实实地覆盖起来。有些昆虫则是以幼虫越冬的，像玉米钻心虫就是以幼虫钻进茎秆里过冬。如果剖开受虫害的玉米秸，就能发现里面有一条条隧道，隧道里充满了虫粪和植物组织的碎屑，包在幼虫身体的四周。
　　
 



第34章 动物世界(2)


　　法布尔（1823—1915），是法国著名昆虫学家、科普作家，他以特有的细致观察和严谨实验，长期研究昆虫的形态、行为和生活习性，出版了10卷《昆虫记》，首次向世人全面系统地展示了一个奇妙的“昆虫世界”。
　　7.教授的恶作剧
　　有一次，威尔考克斯教授在澳大利亚的一个池塘边发现，一只雄水黾停留在水面上，用它的两只前足有节奏地叩击水面。这时候，平静的水面泛起粼粼微波，微波慢慢向四周扩散，形成一个又一个的同心圆。过了一会儿，有一只雌水黾就向这边游来，游一段，停下来，也叩几下水面，然后再游一段。这个不寻常的现象，立即引起了威尔考克斯教授的注意。经过认真研究，秘密揭开了：水黾是在利用它们特有的语言进行“对话”。那些通过振动水面产生的微波，就是水黾的“语言”。
　　然后又经过长期的观察和研究，威尔考克斯教授成功地翻译出水黾的“电报密码”。后来，威尔考克斯教授还利用他的研究成果，对这些水面“电报”的“收发员”们搞了一次恶作剧。他制作了一只小巧的电子仪器，把它安装在池塘里，通过岸上的无线电遥控器遥控，用这只电子仪器模拟水黾“发报”。电子仪器发出的假“电报”和真“电报”一模一样，简直能够以假乱真。威尔考克斯教授用电子仪器模仿雄水黾发出一段求偶“电报”，结果竟使得不少雌水黾匆匆赶来。它们做梦也没有想到，这原来是我们的大生物学家给它们设下的一场骗局，最后这群雌水黾们只得乘兴而来，败兴而归。
　　
　　同样是生活在水中，蜉蝣的成虫却只能“朝生暮死”，生命只有几个小时。蜉蝣成虫身披绿色沙衣，在水面上追逐嬉戏，在此过程中完成交配，之后它们就会死去。蜉蝣成虫之所以命短，主要是因为它的嘴已经退化，不能再吃东西了。
　　
　　水黾通过“电报”来求偶，动物中还有许多独特的求偶方式。在澳大利亚东部海岸狭长地带的山地丛林中，有一种能歌善舞的鸟儿，人们给他取了个好听的名字，叫琴鸟。琴鸟不仅有自己独特的歌声，还会模仿20多种鸟儿的歌声、马嘶声、羊咩声、狗吠声、人声、锯树伐木声、汽车的喇叭声等。
　　雄琴鸟的尾巴有60～70厘米长，平时拖在背后，只有当求爱时这才将尾巴竖立伸展，14根镶有黑边的栗色尾羽仿佛是纤细的琴弦，还有外侧的一对尾羽长约70厘米，宽约3.5厘米，色彩斑斓，在顶部弯曲。16根尾羽犹如一把古希腊七弦竖琴。琴鸟也便因此得名。
　　琴鸟大都在冬季繁殖。琴鸟将它能歌善舞的才能，在求爱时发挥得淋漓尽致。
　　8.草地蟋蟀
　　小华曾在乡下的奶奶家住了一段时间。每当炎热的夏夜，经过了一天紧张的工作和学习，人们喜欢三五成群地闲坐在庭院或路边，一边纳凉，一边天南海北地侃大山。小华更喜欢静坐在僻静的草地旁，纳凉之际，聆听蟋蟀的虫鸣，他感到很快乐。
　　每次，他都听到栖身于草丛的这些鸣虫，轮番登场，此呼彼应，有时还会同时引吭高歌，仿佛是自然界的合唱团。在这些虫声之中，纺织娘的曲调洪大高亢，犹如千军万马之奔驰；蟋蟀的乐章清韵幽越，犹如高山流水之妙曲；还有一些不知名的鸣虫，也不甘寂寞，时不时给别的虫子伴奏一曲。
　　后来，小华回到位于城里的家中，他和爸爸谈起那些草地上的歌唱家。
　　爸爸听完后告诉他，蟋蟀不仅好斗，而且善鸣。蟋蟀的鸣声清脆优美，婉转动听。蟋蟀并没有动人的歌喉，这“歌声”完全是靠翅膀的摩擦发出的。
　　在雄蟋蟀前翅腹面基部有一条弯曲而突起的棱，叫做翅脉。翅脉上密密地长着许多三角形的齿突，叫做音锉，右前翅的音锉比左前翅的音锉发达得多。音锉很像一把梳子，上面的三角形小齿数量不一。音锉上齿的数量排列密度，以及翅膀的厚薄和振动速度等，都能影响蟋蟀鸣声节奏和高低。
　　听了爸爸这么一说，小华才明白了蟋蟀唱歌的秘密所在。
　　
　　在草地歌唱家中，还有一位名角叫蝈蝈。蝈蝈属鸣叫类虫类，又名纺织娘。蝈蝈的鸣唱婉转悠扬，似一曲甜润的情歌，婉转动听。入秋后，蝈蝈在花鸟鱼虫市场是一种俏货。要提醒喜爱养蝈蝈的朋友们注意：蝈蝈以体型大，色泽淡绿发亮，后腿紧靠，鳞翅贴身，尖端舒张者为佳。
　　
　　如果想让蟋蟀参加打斗比赛，需要认真挑选体质好的蟋蟀。有一种铜头、铁颈、金花翅的蟋蟀，被爱好者誉为“蟋蟀王”和“铁甲将军”。它头颈相配，气壮力猛，身体匀称，先天充盛；挺胸收腹，腰圆背厚，打斗灵活；肚如莲子，富有挫力；色泽纯正，腹节紧密，腿壮节长，重心稳定；金翅蝉纱，阔长适中；鸣声洪亮，如若鸡啼，故又称为“鸡蟋蟀”。据说《聊斋志异·促织篇》中，那个斗败大公鸡的就是这种蟋蟀。
　　9.萤火虫之光
　　相传我国晋朝有位非常用功的读书人，名字叫车胤，小的时候，他的家里很穷，穷得连灯油都买不起。有一天他看到萤火虫能发光，于是就抓了许多萤火虫，装在透明的纱布口袋里，晚上借着萤火虫的光照明读书，经过勤读苦练，终于成名。囊萤夜读的故事为后世树立了刻苦读书的好榜样。
　　现在的研究证明：萤火虫的光是由身体中特殊的发光器发出来的。成虫的发光器位于萤火虫腹部的第六节和第七节内，那里有一部分表皮特别薄，薄得几乎是透明的。这层薄膜里面，便是萤火虫的“小灯”——发光器。萤火虫的发光器官，实际上是由许多能发光的细胞组成的淡黄色的发光层。在这些发光细胞之间和周围，分布着数以万计大大小小、粗细不一的气管和许多小神经，这些气管一再细分，布满整个发光层，氧气就可以被畅行无阻地输送到每一个细胞。在发光层的内面，是乳白色的反射层，能将发光细胞发出的荧光反射到体外。发光器外面的那层薄得透明的表皮，既能透光，又能对发光器起保护作用，就像平时我们所见的灯罩一样，那就是萤火虫小“灯”的“灯罩”了。
　　萤火虫的发光细胞为什么能发出光呢？从前，人们认为荧光是一种磷光，细胞内有磷物质存在，但是随着研究的进一步深入，大家公认荧光不是磷光，而是呼吸作用的一种产物。发光细胞中含有一种奇妙的物质——荧光素。萤火虫呼吸的时候，氧气通过小气管进入发光细胞，与荧光素结合，在另一种物质——荧光酶——的作用下，产生化学反应，发出光来。整个发光过程可以写成下面这个简单的公式：
　　荧光素+氧气（荧光酶作用）=发光
　　萤火虫的呼吸器官可以任意调节氧气流入身体的多少，氧气的多少又可决定荧光的明亮程度。因此，这些活灯笼在呼吸作用的控制下，就会出现平时我们见到的忽明忽暗的小灯笼。
　　萤火虫的虫卵和幼虫也是可以放光的。产在水边青苔上的虫卵和在水中生活的幼虫，甚至钻在土里的虫蛹都会发光，这都是为了保护自己。
　　
　　科学家经大量试验，已初步揭示出鱼类发光的奥秘。他们发现，在这些鱼类的体内，分布着发光器。
　　大多数鱼类的发光器，分布在身体的两侧，埋在皮肤里，可是有些却分布在头部或其他地方。如日本松球鱼的发光器在下颔前端下方；蟾鱼有840个发光器，成行排列在皮肤里，构成一定的图案；前肛天竺鲷的发光器，在肛门附近。
　　
　　萤火虫等动物发光是荧光素、荧光酶经过氧的催化作用而发光。水母是一种叫埃奎林的蛋白质，蛋白质遇到钙离子就能发出较强的蓝色光来。所以，当栉水母在海里游动时，身体显现出球形的蓝光，后面的几条长长的触手，随着它的身体摆动，十分优美动人。
　　10.白蚁非蚁
　　一次，小芳去叔叔的实验室里参观，发现有几只白色的“蚂蚁”被放在一个大瓶子里。小芳就问叔叔：“蚂蚁还有那样的颜色？”
　　叔叔笑了笑就告诉小芳，那并不是蚂蚁，而是白蚁。白蚁生活在深山中，靠啃食树木为食，特别是较为潮湿，而且已经腐朽的松树是它最喜欢的食物，所以像海印寺这样古老的寺院的柱子就全都被白蚁损坏了，被虫蛀的柱子的外表完好无损，可是如果用手敲的话，内部已经空荡荡的柱子就会发出“嗵嗵”的声音，因为白蚁已经把里面的木头吃光了。所以很久以前我们的祖先就已经知道，竖立柱子之前先在下面放一些盐和木炭以防止木料被白蚁蛀蚀，因为这两样东西是白蚁最害怕的。
　　白蚁和蚂蚁有着本质的区别。
　　白蚁的真正祖先是蟑螂，要说这么小而可爱的白蚁是蟑螂的后代会让许多人都大吃一惊的，也就是说很久很久以前白蚁就是从蟑螂中分化出来的……与蚂蚁和蜜蜂是亲戚相比，这个事实可以更加让人吃惊100倍，而且白蚁和蚂蚁的外部形态也不太一样。
　　蚂蚁的触角是弯曲的，而白蚁的触角则是直的；虽然蚂蚁的下颚也很有力，但是和白蚁的下颚相比简直就是小巫见大巫了。白蚁的下颚的咬合力量很大，被它咬过的人相信一辈子都不会忘记，而且普通蚂蚁胸部和腹部之间有很细的“腰”，而白蚁却生得像大大的油桶一样圆滚滚的。
　　最有趣的是，白蚁是靠吃木头生活的。不幸的是，白蚁自己并没有消化木头的能力，所以就只能在体内培养有助于消化的原生物，这种原生物是小白蚁一出生就可以从成年白蚁那里得到的东西。
　　在蟑螂中也有像白蚁一样通过在体内培育原生物啃食木头的种类，那就是甲壳蟑螂。它们体内的原生物就是白蚁和蟑螂同宗同族的最好证据。
　　
　　一开始科学家们发现，一只蚂蚁死了，无论身边有没有别的蚂蚁，其余的蚂蚁都会找到它的尸体，并为它举行葬礼。
　　后来经过不断地研究，他们发现蚂蚁不仅能释放具有特殊气味的化学物质，更主要的是它们还能辨认气味，根据气味的不同接受信息，进行工作。
　　例如，蚂蚁死亡之后，会发出一种特殊的气味，好像是发布一则讣告，告诉伙伴们，它已经死了。伙伴们闻到这种气味，立刻把它拉到蚂蚁的“公墓”去埋葬。这样，尸体就不会在巢里腐烂了。科学家把释放这种气味的物质提取出来，并把它涂抹在活蚂蚁身上，结果这只蚂蚁也被同伴们不分青红皂白地抬出去，活埋掉了。原来，蚂蚁是认味而不认“人”的。
　　
　　蚂蚁能搬动比它自身重几十倍的东西，是有名的“大力士”。原来，蚂蚁的腿部肌肉非常奇特。当它走动的时候，它的腿部肌肉会产生一种酸性物质，使肌肉在刹那间迅速收缩起来，产生巨大的力气，从而能将比它身体重几十倍的东西举起来。这在动物界是很少见又很了不起的事情。
　　11.甲虫将军
　　有一天上课时，老师提问小翠：“地球上数量最多的昆虫是什么？”
　　“甲虫。”
　　“那你知道甲虫中最强大的是什么吗？”
　　这一次，小翠告诉老师说她不知道。老师接着就告诉同学们，世界上数量最多的昆虫就是甲虫，甲虫的总数大概占全体动物的40%，不管你走到世界的哪个角落，都会见到它们的踪迹。
　　比如说当你打开家里的米袋子时，或许会看到小小的象鼻虫正在偷吃大米呢，还有在树叶上经常可以见到飞来飞去的瓢虫，它也是甲虫的一种。可是不管怎么说，甲虫当中最强的还要数“将帅甲虫（中文名字为独角仙）”了。
　　独角仙在所有甲虫当中是体型最大而且力气最大的一种。只见它穿着黑色的盔甲，戴着巨大的长角头盔，远远看去，还真像是一个威风的将军呢，怪不得人们叫它“将帅甲虫”了。
 



第35章 动物世界(3)


　　独角仙力大体壮，自然拥有首先享用食物的特权。漆黑的夜晚，为了去品尝栎树甜美的树汁，独角仙慢吞吞地在树干上爬行着，勤快的深山鹿角甲虫和飞蛾等早就赶到了“用餐地点”并占据了有利的位置，可是我们的独角仙似乎一点也不为这担心。因为当它到达时，它就会大喝一声：“喂，你们都给我靠边站，听见没有？”
　　独角仙话一出口，众虫就如潮水般退下，谁也不想因为一时冒失而不自量力地和独角仙较量，万一吃它一角，小命都会难保的。栎树到处都有的是，还是找个太平点的地方吧。
　　看来，这将帅甲虫还果真名不虚传啊。
　　
　　瓢虫虽然身体很小，可是它三对细脚的关节上都能分泌一种难闻的黄色液体，敌人一旦闻到便立即逃之夭夭。同时，它遇到强敌还能够将三对细脚收缩到肚子底下，从树叶或花茎上飘落下来——“装死”。
　　
　　比起其他昆虫的饲育，独角仙算是好看好玩又好养的昆虫，成虫力大无穷，可拉动比身体重数十倍的物品，看它狂而有力的振翅，竟能推动其坚硬而笨重的装甲飞上天空，除了心里充满震撼之外，也是照顾独角仙的一大享受。
　　独角仙的饲育十分简单，只要准备好适合大小的宠物箱，将一对独角仙放入具有腐叶有机质的腐植土，再加上一根让独角仙栖息交配的朽木，喂它水果或果冻，很快就有独角仙宝宝诞生了。一般而言，鞘翅目的昆虫之生活史过程必须经历卵、幼虫期、蛹期及成虫期四个阶段，每年为一个世代。独角仙幼虫以土中的有机质维生，随着龄期的增加，幼虫的食量也愈来愈大，终龄幼虫几乎跟成人的姆指一样粗。
　　12.最佳建筑师
　　昆虫家族召开了一次“最佳建筑师评选大会”。
　　下面就是大会的参赛选手，它们就是用泥巴建造坚固巢穴的“细腰蜂”，在树洞里筑巢的“月季切叶蜂”，还有就是自己动手制作结实口袋的“袋蛾”。
　　首先是细腰蜂选手上场。一说到蜂巢，相信大家都会想起密密麻麻排列在一起的六角形蜂房吧！但是细腰蜂（也称泥蜂）很特别，它们是用泥巴来筑巢的，细腰蜂妈妈会用嘴衔起泥土在植物的枝干或者岩石的缝隙中设计建造未来的新家。它先把泥土揉成团，含在口中，然后在其灵活的前脚的配合下一点一点地把蜂巢建起来。首先是制作坛子形状的蜂巢底部，等到蜂巢底部晾干变硬之后，它会继续制作如同细细瓶颈的蜂巢入口。工程完工之后，细腰蜂会把尾部伸入细细的巢穴入口进行产卵，而且还会把捕获的许多食物一起放在巢穴当中给将来的蜂宝宝们作食物。
　　接着，就是月季切叶蜂上场比赛了。月季切叶蜂选择建巢洞穴的首要标准就是洞穴入口必须和自己身体大小一致。所以，它先找合适的洞穴。
　　等找到了合适的洞穴之后，月季切叶蜂就开始用自己细长锋利的前颚切割树叶“装修”自己的家了，玫瑰、山茱萸、栎树等常见的树叶都是理想的“家装材料”。月季切叶蜂经常把树叶切割成圆形或卵形搬运到自己的洞穴之中，然后用这些树叶盛放花粉和蜂蜜。
　　现在轮到我们的布袋虫选手上场了，布袋虫也是一种可以有效利用身边现有材料的“建屋能手”，因为它的巢穴外形就像是一个口袋，所以这种昆虫也因此得名“布袋虫”，成虫也被叫做“袋蛾”或者“布袋蛾”。
　　布袋虫利用自己吐出的细丝黏合其他的材料制作成结实坚固的“房子”，身边如果有树叶的话就用树叶做材料，甚至如果有彩纸的话布袋虫也会把它撕碎粘在一起的……有破布条就用破布条，有羽毛就用羽毛，总之不管是什么材料都难不倒这位优秀的建筑师。布袋虫不断地长大，原来的袋子里的空间就会变得越来越小，这时它就会找来树叶粘在原来布袋的顶端，自己动手来扩大原有房间的面积。
　　到底谁是最优秀的建筑师，还是你来评评吧！
　　
　　动物中不仅有“建筑师”，也有“嫁接专家”。南美洲的秘鲁，有一种鸟长得很像乌鸦，但叫声却比乌鸦好听，当地人给它取了个好听的名字“卡西亚”。卡西亚喜欢吃甜柳树叶子，但它的吃法很特别：它先是咬断树枝衔到一边，然后用嘴在地上啄个洞，再将树枝插进去慢慢吃树叶。
　　卡西亚平时喜欢成群活动，所以它们一插树枝就是一片，而且整齐有序。经过春天的阳光雨露滋润，新插的小树枝成活了。几个月后，一片新的小树林就出现了。
　　
　　动物对大自然的理解可以说毫不逊色于人类。我们都知道温泉浴是一种物理疗法。有趣的是，熊和獾也会用这种办法来治病。美洲灰熊有种习惯，一到老年，就喜欢跑到含有硫黄的温泉中去洗澡，浸泡在里面，仿佛在治疗老年关节炎似的。母獾常常把长疮的小獾带到温泉中去沐浴，治疗疮疾，一直到病愈为止。
　　13.因材施教
　　龙虱向来都是直接用尾部在水里进行呼吸，如果遇到需要长时间潜水的情况，它就会把空气储藏在背部或者翅膀的缝隙中，然后返回水中，游泳时无法施展的翅膀反倒成了“氧气瓶”。
　　“咳咳，氧气就要没有了。”
　　这是龙虱经常会遇到的情况，如果氧气耗尽了，龙虱就只好返回水面重新补充，在水面的水草上停留了几秒后，又重新潜入水下。有些昆虫的水下工夫了得，可是龙虱一般只能在水下潜水3～10分钟，如果为了捕捉猎物更加卖力地运动的话，氧气的消耗速度会更快。
　　龙虱有办法直接呼吸到在水中含量很低的氧气，在水下畅游的龙虱尾部总是连着一个气泡，这是因为储藏在龙虱背部的空气会从尾部的气孔进入，随着龙虱的呼吸过程就会在尾部产生气泡。
　　气泡的表面是由二氧化碳包围着的，其中也含有一些氧气，溶解在水中的氧气也会逐渐地进入到气泡当中，当龙虱储备的氧气用光时，依靠气泡当中的少量氧气也还是可以坚持一段时间的。随着龙虱的呼吸，气泡也会逐渐减小至最后消失，这时龙虱就必须返回水面呼吸。
　　龙虱的这一次次的劳碌，都被蜻蜓的儿子（此处特指蜻蜓的幼虫）看在眼里。因为蜻蜓的儿子可以自由地在水里呼吸（蜻蜓幼虫以鳃呼吸），所以当它看到龙虱的“忙碌”后感到很心急，于是决定教龙虱水下呼吸方法。
　　蜻蜓的儿子因为不明白自己和龙虱的差别，所以强行让龙虱在水中，按照它的方式吸气、呼气。这下龙虱可惨了，最后差点就淹死了。
　　最后，蜻蜓的儿子也没弄明白自己的“徒弟”怎么就不上进呢？而龙虱也认为是自己太笨，所以才学不会。
　　
　　蜻蜓不仅是长距离飞行的佼佼者，还是飞行最快的昆虫呢！它的飞行速度可达到10米\/秒，能与男子百米奥运冠军相媲美了。
　　
　　蜻蜓能在快速飞行中捕食，全靠它的眼睛。蜻蜓有两只非常大的复眼，蜻蜓的复眼有2000～28000个小眼，小眼越多，视敏度越高，它的小眼是其他昆虫的数倍甚至几十倍，而且它们的小眼排列也很奇怪，上半部分看远处物体，下半部分看近处物体。上下配合得天衣无缝，远近都能看到。
　　14.气味语言
　　下午放学后，冬冬打开电视看他喜欢看的《动物世界》栏目。在我国东北的大森林中，有一种叫貂熊的动物，一旦发现了小动物，它就会在小动物四周用尿撒成一个大圆圈。接下来奇怪的事情就发生了，被困在圆圈中的小动物就如同着了魔一般，拼尽全力也冲不出尿的包围圈。更令人惊奇的是，当貂熊在圈中捕食猎物时，就是狼、豹、虎等凶猛大野兽也不敢踏入这一禁圈。看到貂熊神奇的魔力，冬冬不禁想起了孙悟空用金箍棒画出的圆圈。
　　与貂熊很相似的是在非洲的莫桑比克有一种动物叫奇鼠，它碰到猫后就绕着猫跑一圈，猫便全身发抖，瘫倒在地，奇鼠趁机蹿上去，咬断猫的喉管。
　　经科学家研究，发现貂熊和奇鼠的“魔力圈”是由特殊的“气味语言”构成的。在动物世界中，许多动物都能使用“气味语言”。不同的动物会产生不同的激素和不同的气味功能。目前，人们发现动物有100多种信息“语言”是用气味传递的。
　　
　　生物学家做过一个试验，将一种船舸鱼钓起来后，再放回到河里，结果河里所有的鱼都逃离了。经过进一步研究发现，船舸鱼的皮肤能发出一种特殊的气味，构成这种气味的物质是一种警戒激素。船舸鱼上钩被钓起来的过程中皮肤受了伤，警戒激素便会释放出来。其他船舸鱼嗅到这条鱼发出的气味后，就知道附近有危险，因此会赶快夺路逃命。
　　
　　物界中，狗鼻子是非常灵敏的，据生物学家研究，狗的嗅觉灵敏度是人的一百万倍，它能闻出上千种物质的气味。军犬凭嗅觉能识别路途，判断敌情，跟踪追击。猎犬闻到野兽气味时，会屏住呼吸停下来，用鼻子判断野兽的方位，协助猎人捕获。1976年唐山地震前，当地至少发生了十几起这样的事情：狗向天狂吠乱叫，不听主人指挥；嗅地扒坑，头也不抬；叼着狗崽乱窜，刨门撞窗，一刻也不停止。地震当晚，有个社员家的一只狼犬，狂吠不止，影响主人睡觉，主人把它打跑，刚躺下，犬又来乱吠，他再起身追打，刚出大门，地震就发生了。地震前，空气中会产生一种带电粒子，在地下的化学元素也会发生变化，产生一种“地气味”，犬凭着灵敏的嗅觉闻到这种特殊气味以后，就会产生异常反应，无意中挽救了人的生命。
　　15.尽职的“保姆”
　　在巴西的热带森林里，生长着一种花斑大蟒，它们常常倒挂悬在大树上，不停地吐着紫红色的信子，瞪着一双大眼盯着树下行人。这种大蟒样子看起来很凶猛很可怕，但实际上，它性情温和，并不伤人，是一种可以驯养的动物。当地巴西人知道了它的这一习性后，不但不怕它，还对它很亲热。
　　大家都知道热带森林中毒蛇猛兽很多，而花斑大蟒却是这种毒蛇猛兽的克星。村落里的人们，为了自家孩子的安全，会让自家驯养的大蟒去照看孩子。大蟒对人温和，但在蛇类和其他野兽面前它可威风了，毒蛇猛兽一见它，都吓得远远避开。大蟒照看孩子寸步不离，忠于职守，担负起保护的任务，真是个好“保姆”。如果孩子想睡觉了，它就用自己的身体围成一个圆圈，让小孩子在里面睡。
　　英国伦敦的一个医生约翰·姆尔格希，家里也饲养了一条蟒，用来看守家门。白天，约翰夫妇去上班，这条蟒独自留在屋内，来回游动，四处“巡视”。晚上，约翰夫妇睡觉前，大蟒便爬上床来同他俩嬉戏玩耍。约翰夫妇入睡后，大蟒便守候在旁，室内什么地方一有响声，便爬去察看。看看花斑大蟒们算得上是顶级“保姆”了吧！
　　人们饲养大蟒，也很方便、省事。大蟒一次吃得很多，但它吃一次东西后，隔好久才再次进食，而且食物也不必很高级，比养只小猫的经济支出还少。
　　蟒蛇不但能照看孩子能守家，还能当苦力呢！在非洲一条大河的毕索渡口，有一种方形的像木筏船的渡架，由一条经过训练的巨蟒拖着来回“摆渡”。蟒蛇力大灵活，能够轻而易举地拖运一吨重的货物或人，速度比人力渡船还快，乘客们坐在渡架上，既平稳又安全。
　　
　　有时候一些人遇到蛇之后，就会把蛇的尾巴挂起来，将它头朝下在空中抖几下，蛇就死了。原来蛇脊椎骨的关节极为灵活，能一圈圈盘起来。如果将它们倒挂起来抖动几下，它的脊椎骨就脱开了，而且蛇的各肋骨之间本来就是分开的，这样一来就促使脊椎关节脱臼，就把脊椎骨中的脊髓拉开了，甚至被拉断。最后，蛇就一命呜呼了。
　　
　　美洲有一种响尾蛇，具有极灵敏的红外线感受能力。人们曾做过这样一个实验：将一条蒙住双眼的响尾蛇放在两只灯泡的下面，灯泡不亮时，响尾蛇毫无反应；当开亮灯泡时，响尾蛇立即昂首张口朝着它，显得异常兴奋。原来是灯泡发出的红外线吸引了它。这种现象给人以极大的启迪，后来人们根据响尾蛇已经制造出“响尾蛇”导弹。这种导弹就是将红外探测器配备在歼击机的弹头上，它可以追踪敌机发动机所发出的红外线，从而准确地击中敌机。
 



第36章 人体故事(1)


　　吃饭、走路、思考、说话、呼吸……
　　我们的身体每一刻都在不断地工作着，不只是在我们清醒的时候，即使我们都进入了甜美的梦乡，它也始终如一：心跳、呼吸、做梦……
　　因为是我们自己的身体，所以觉得这些事情都无所谓，对此漠然视之。实际上，“无所谓”的事情却经历着非常复杂的变化。为了能说出一句完整的话，为了能展现给别人一个美好的微笑，都需要几十块肌肉的密切配合；为了让手能准确地抓到一个物体，也需要经过一系列的神经反应过程；甚至于每天必须进行的排泄活动，也要经历无数次的生理反应过程。
　　所以说，这些无所谓的、我们每天都要经历的事情并不是随随便便就能完成的。
　　说到这里，我们就感觉到自己想要知道的事情太多了，我们对自己的身体其实并不了解。那么，就请你多关心一下我们的身体吧！
　　1.你从哪里来
　　以前妈妈总是会笑着说：“兰兰是妈妈从林子里捡回来的。”
　　那时的兰兰总是信以为真，直到有一天老师告诉她和同学们，他们并不是妈妈从林子里捡起的，也不是从河边抱来的，而是妈妈的卵子和爸爸的精子相结合的产物，而且我们来到这个世上可是要经过千辛万苦的过程的。
　　爸爸的身体当中一般一次可以排出3～5亿个精子，但是在这些精子当中，最终可以同妈妈的卵子相结合的精子只有一个。
　　当精子寻找卵子时，要经过一个漫长艰难的过程。首先有大部分的精子被妈妈体内分泌的酸性物质所杀死，只有安全通过这一关的精子才能够进入到子宫当中，但进入了子宫后又被守护子宫的卫士白细胞大量捕杀。
　　即使逃过了白细胞的捕杀，精子们还要通过叫做“输卵管”的管道，才能在千辛万苦之后到达卵子的住所。怎么样？精子要走的路程，够漫长，够危险吧？就这样到达卵子的住所时，剩下来的精子最多也就只有100～200个了。
　　接下来，精子们为了穿透卵子的细胞壁，全都紧贴着卵子，但是卵子的细胞壁相当厚，最终能进入的精子也只有一个。
　　即使有再多的精子围绕在卵子周围，一旦哪一个“幸运儿”成功进入了卵子，其他的精子都要吃“闭门羹”，而且绝对无法再敲开卵子的大门了。所以到最后，3～5亿个精子中，只有一个精子与卵子结合形成受精卵，其余的将全都死掉。
　　这样唯一的一颗受精卵就将造就日后世上独一无二的我们，所以我们每一个来到这个世界上的人都是了不起的。
　　
　　英国医生帕特里克·斯特普托发明了试管婴儿技术。1978年7月25日，世界上第一个试管婴儿在英国诞生。通过这项技术，现在如果女性不能正常排卵，以致卵细胞无法与精子结合成受精卵，医生就通过手术将患者的成熟卵子取出，然后与患者丈夫的精子放在试管中受精，培养几天后又送回女性的子宫里，最后发育成胎儿。这就是试管婴儿。目前，全世界已诞生100多万名试管婴儿了。
　　
　　1971年7月22日，意大利一位35岁的妇女产下10女5男共15个胎儿，打破了一胎生育最多的世界纪录。但是，由于胎儿的体重太轻，全部没有存活。
　　巴西一名农妇，于1964年4月20日生下8男2女共10个胎儿。胎儿全部成活，并且现在全成家立业，成为世界上多胎存活的最高纪录。
　　2.胎儿的成长
　　常看见幸福的爸爸贴在妈妈的肚子上倾听小宝宝的动静，也常听到满脸笑容的妈妈说：“小宝贝又踢了我一下。”宝宝在妈妈的肚子里面有些什么“娱乐”活动呢？现在，医学家可以通过超声波扫描观察子宫中的胎儿，在电视屏幕上看清胎儿的一举一动。
　　胎儿是可以看见东西的。他的眼睛在他睡觉或换姿势时会移动。小胎儿还能感觉到一束照在母亲的肚皮上的强光，通过子宫壁和羊水的强光就像穿过指缝的淡淡的手电光一样。每当这个时候，胎儿就会把小脸朝向光亮的地方，并睁大眼睛。
　　胎儿还能听音乐。据观察得知，他喜欢每分钟60拍左右，与母亲的心跳速度十分接近的慢节奏音乐。当妈妈放音乐时，他会转过头来，用耳朵收听外界的声响。
　　胎儿长到4个月大的时候，舌头上就开始发育出味蕾了。挑食的小宝宝特别喜欢甜味，而讨厌苦味。
　　小宝宝还具有触觉反应的能力。如果他的小脚丫被碰到，他会把脚丫张开，像把小扇子；如果小手被碰到，则会握起小拳头。
　　胎儿三四个月大时已经具有排尿功能，有尿液积在他的小膀胱里。现在研究得知，7个月大的胎儿每小时大约排尿10毫升，出生前夕，每小时可增加到27毫升。这些尿液和其他代谢废物一样，通过母亲的胎盘排出体外。
　　胎儿长到8个月大，已十分“能干”了。在无意识中，他打呵欠、抓东西、吮吸手指。伸胳膊、蹬腿和伸懒腰，他还微笑、皱眉头，甚至向母亲做鬼脸呢！
　　看看，人类是不是很能干啊，从胎儿时期就开始了探索的历程。
　　
　　胎儿在母亲子宫里的生长发育速度是最快的，出生后的头两年，生长速度也比较快，然后逐渐变慢。
　　
　　2000多年前的木乃伊可以复活吗？柏林古博物馆里存放着一具死于约2430年前的埃及王子。科学家们从王子尸体上提取了一些细胞进行研究试验，没想到，经过一段时间，这些细胞竟然神奇地复活了。科学家设想，如果把一些细胞的遗传物质取出来经过一系列处理，就可以孕育一个2430年前的婴儿了。
　　3.神奇的大脑
　　一天，一只狮子、一只小鸟和一个护林员相遇了。狮子开口说：“喂，我说你这个人有我这样的利爪吗？瞧，我能立刻让前面的那只兔子变成美味。”说完狮子真的就扑了上去，好一会儿，它叼着兔子回来了。护林员对着远处树上的一只鸟儿，“砰”的一枪，鸟儿被打落了。
　　狮子不做声了。这时小鸟说：“你看我，能在蓝天自由飞翔，你能吗？”护林员指着远处天空中的一架飞机说：“你瞧那个，我们人类可以坐着那个飞天啊！”
　　小鸟望着飞机点点头也不说话了……
　　是啊，我们人类没有雄狮猛虎般的尖牙利爪，所以和狮子老虎硬碰硬地搏斗，失败的总是我们。我们也没有鸟儿翱翔蓝天的翅膀，可人类却可以统治百兽。因为我们拥有一个强大的脑。
　　脑的工作是记忆我们看到、听过的东西，同时进行不断地思考。
　　除此之外，脑还支配着我们的全身。
　　就拿从书架上取下一本书这么简单的事情说吧：首先，大脑给眼睛下命令“找到书架上的书”；其次，眼睛找到书的同时，大脑命令手伸出去，把书从书架上取下来。
　　在接到大脑命令以前，身体是不会做出任何动作的。脑调节了我们身体所有的机能，没有脑的身体将会是无法想象的。
　　脑一般可被分成三部分，第一部分就是位于大脑后部的“后脑”，这部分主要负责调节我们身体的站立等运动机能，还有简单的记忆机能，如果没有后脑，上体育课时我们就无法掌握身体的平衡，奔跑当然也是不可能的事。
　　第二部分位于后脑的上方，叫做中脑（脑的中间部分）。第三部分叫做前脑（脑的前部），也是所占面积最大的部分，人们把这部分的大脑分成左右两部分，分别叫做“大脑左半球”和“大脑右半球”。
　　大脑相当于我们身体的“司令官”，也是给身体各部分下达命令的场所。因为有了大脑，我们的世界从此与众不同了。
　　
　　世界上总有一些人在某一方面特别聪明，而这些天才的数量是极少的。美国加利福尼亚大学的布鲁斯·米勒博士成功地发现人类大脑内有“天才按钮”。据说，人的大脑有个特别区域，它被一些神经所压迫，如果能解开这些压迫，使被压抑的天分释放出来，人的创造才能就会得到尽情发挥。
　　
　　经过科学家研究发现，人的大脑能存储的信息容量非常大，能比得上一个大型图书馆的容量了，或者可以说我们的大脑能存下千百万部dvd大片。
　　4.我们的“包装”——皮肤
　　上课后，老师首先问了一个既简单又复杂的问题，那就是：“皮肤有什么作用？”可不是吗？皮肤是我们最常见的东西，但也往往最容易被我们忽略。相反，大脑、心脏等这些我们看不见的东西，我们的了解倒是比较多。
　　听完老师的问题后，同学们还是积极回答。小明说：“皮肤也在做着许多工作，皮肤阻止细菌、病毒等病原体进入到我们身体。”小兰说：“皮肤上的汗腺把身体里老化的废物通过汗液排出体外，并且在身体感到热的时候，汗腺可以通过分泌汗液调节保持我们身体的温度。”
　　老师听完后，接着问：“手碰到热的东西会感觉到烫，被别的小朋友掐到会感觉到疼，这是不是皮肤的功劳啊？”
　　皮肤当中还有一种感受器叫做“触觉感受器（简称触点）”，感受接触到的物体是柔软还是坚硬，就是由这些“触点”完成的。正是因为有了它们，我们即使闭上眼睛用双手触摸，也可以大概辨别出触摸对象是什么。这种“触点”在手指尖端分布最多，这大概是我们勤于动手的缘故吧！
　　更让人称奇的是，视觉有障碍的人和一般人相比，手指尖端分布的“触点”更多。因为盲人的“触点”比普通人多，所以用拐杖敲打地面就可以清楚地感知到前方路上的障碍，这也就是盲人走路时用拐杖探路的原因。
　　除此以外，皮肤还有一项非常重要的功能。那就是我们的皮肤可以在接受阳光照射的情况下，在我们体内合成维生素d，维生素d可是供给骨骼营养的重要营养素，如果人们少了它，就会得一种叫做“佝偻病”的骨骼疾病。
　　怎么样，我们的皮肤作用大吧？
　　
　　人类皮肤颜色不同，并不是因为含有不同色素造成的，而是与黑色素在皮肤中的含量分布状态（颗粒状或分散状）有关。肤色深的人种多集中在阳光充足的地方，像非洲的黑人；而阳光愈弱的地方，人体的肤色也越浅越淡，比如欧洲的白人。
　　
　　我们看书的时候，有时会发现书中有一些关于人身上会散发香味的记载。我国历史上四大美人中的西施和杨贵妃身上就带有香气，还有清朝的香妃也因香气而闻名。即使是现代也不乏生来自带体香的人。这些人的香气是哪儿来的呢？科学家们猜测，那是由于皮脂腺分泌异常所造成的。
　　5.比钢铁还硬的骨骼
　　骨骼不仅构成了我们身体的框架，它还肩负着保护我们身体器官的重任。这不，一大早的，头骨就对人体说：“如果没有我头骨的保护，哪怕是轻微的撞击或是被什么东西碰到，都会使脑受到伤害，脑是我们的司令官，而且又是脆弱而敏感的器官，哪怕是一点小伤害也会出现很严重的后果的。所以我的功劳大。”
　　听头骨这么一说，肋骨不高兴了，它阴沉着脸大声说：“是我们肋骨把心脏、肺脏、肝脏等都包围起来，假如没有了我们，走路时哪怕是和别人轻轻地撞到一起，也会把我们的心脏撞坏或者把肺脏撞扁，我们也会因为无法呼吸，血液流动受阻而死去。还是我们的功劳大。”肋骨说完后，其他的骨骼也争先恐后地说起自己的功劳，彼此争执起来，各不相让。后来大脑说话了，它说：“你们的功劳都很大，正是有了你们，人才真正称为人。我还要告诉你们一个让你们自豪的事，那就是我们神奇的骨骼据说比钢铁还坚硬呢！而且还比钢铁的重量轻许多。”骨骼们听大脑这么一说，脸上都露出骄傲的微笑。
　　此外，大脑还告诉骨骼们，骨头有时也会折断，可是不必担心，因为骨折之后，骨骼具备自我修复的能力，只要把折断的骨头按原来的位置固定好，折断的位置就会产生新的骨细胞，折断的骨头也就被重新连接起来了，这么看来，我们的骨头可比钢铁好得多了吧？
　　最后大脑郑重地告诉骨骼们要经常锻炼，否则它们就会变得脆弱，容易折断或破碎，骨骼中的钙也就会溶解到血液中，随尿液排出体外，从而影响它们的成长。即使是宇航员在太空中也坚持在狭小的太空舱内做运动，就是为了防止骨骼因缺乏锻炼变得虚弱。如果不做运动，等到他们重返地球走下航天飞机时，骨头可能无法承受身体的重量而折断。
　　骨骼们听完大脑的话后，都暗下决心好好锻炼。
　　
　　骨骼小档案
　　中文名：骨骼
　　英文名：skeleton
　　骨组织是由细胞、纤维和基质三种成分组成。其最大特点是细胞间质有大量钙盐沉积，结构坚硬。骨的细胞主要有三类：骨细胞、骨母细胞和破骨细胞。在松质骨内还含有大量未分化定型的间充质细胞和造血细胞。间充质细胞具有分化能力，受到刺激（如骨折）时分裂、增殖，可分化成骨母细胞、破骨细胞和软骨母细胞。骨母细胞又可转化为骨细胞和破骨细胞。就这样，骨骼才能不断地健康成长。
　　
　　拇指不同于其他四指，它只有两节。拇指的这一结构，让它可以发挥其最大的力学作用，来完成按、持、捏、夹、钳等很多动作。
　　若拇指仍然保持3节长，活动便不可以兼备灵活和稳健两个优点。拇指3节的人，偶尔也可见到，这属于返祖现象，是一种先天性的畸形。
　　6.神经系统的密码
　　“爸爸，我们的神经系统是怎样下达指令的啊？”小飞问爸爸。
　　爸爸想了想说：“那我们就以打蚊子这个动作来分析一下神经系统的指令吧。”
　　然后爸爸告诉小飞，在蚊子叮咬人们的时候，人们用手驱打蚊子的一瞬间，神经系统就在默默地为人们效劳。
　　比如说正当你神志蒙眬地似睡非睡，或者在聚精会神地看电视时，蚊子神不知鬼不觉地飞抵你裸露的某处皮肤上。当蚊子狠命地叮咬时，隐藏在皮肤中的感觉神经末梢立即产生神经冲动，它念叨着：“嘿嘿，小样，你以为我不知道呢！”然后神经末梢就把信号通过神经系统传入你的大脑，使你产生痒的感觉。收到命令后，大脑马上发出寻找、驱打蚊子的命令，通过冲动神经一方面传到眼睛，眼睛随即开始搜寻肌体何处皮肤发痒，而这种痒的原因是否来自蚊子；另一方面传到手的肌肉群，导致肌肉有的收缩，有的舒张，手开始动作向发痒的部位移动。然后，眼睛发现了贴在你腿上的蚊子，随之手“啪”的一声拍向那只“吸血鬼”——蚊子。
　　我们可能感觉这一过程不就是个“手起蚊子落”的简单过程吗？其实不然，它也是一个很复杂的过程，因为大脑虽然接收到了痒的感觉信息，但一时无法准确地判断到底身体的哪个部位发痒，除此之外也要证实发痒的原因是不是真的为蚊子所为。这样就需要不断地得到来自眼睛的信息。眼睛根据大脑的指令起初也只能是进行大概范围内的搜寻工作，扫描发痒皮肤上微微隆起、红肿的痕迹。这时，皮肤表面类似蚊子大小的黑点或上下晃动的黑影都将成为眼睛注视的焦点。逐渐地眼睛扫描的范围不断集中，视线越来越集中于蚊子这一目标上，并持续不断地把有关发痒部位和对蚊子踪迹的信息传向大脑。大脑经过分析综合，一次比一次更加准确地指挥手的肌肉群的收缩舒张，拍打蚊子的手于是从较盲目地移动转变为准确地逼近蚊子。
 



第37章 人体故事(2)


　　在以上过程中还有听觉信息的参与，蚊子嗡嗡振动翅膀的声音信息同时也会传到大脑。所以，经过皮肤、眼睛、耳朵、大脑和手之间多次反复的感觉传入，大脑综合调整手驱打蚊子的运动，并最终准确地打中蚊子。
　　这就是神经系统复杂而高级的指令。
　　
　　神经系统小档案
　　中文名：神经系统
　　英文名：nervous system
　　神经系统是由神经细胞（神经元）和神经胶质以及突触等所组成，分为中枢神经系统和周围神经系统，是人体的重要调节机构。它与内分泌系统、感觉器官一起完成对人体各系统和器官机能的调节和控制，从而使人体成为完整的统一体并保持内外环境的平衡。神经系统的机能可以概括为三点：适应、协调和思维。
　　
　　巴甫洛夫（1849—1936年）是俄国著名生理学家，他通过自己所独创的科学实验，在消化生理学方面有突出贡献，于1904年荣获诺贝尔医学和生理学奖。后来他致力于研究大脑生理，第一次对高级神经活动做了准确客观的描述，并由此开启了研究人类大脑皮层等一系列复杂的高级神经活动的一扇“窗户”。他荣膺“生理学无冕之王”的称号。
　　7.体内的处理工厂——肝脏
　　星期天，小红跑到爸爸的书房问：“爸爸，我们身体内有那么多的内脏器官，哪一个最大啊？”
　　“你是说个头、重量吗？”爸爸放下手中的笔问道。
　　“嗯。”
　　“要是论个头最大、重量最重，那就非肝脏莫属了。对于像爸爸这样的成年人来讲，肝的重量相当于体重的1\/50，大概1.5千克左右吧。”
　　小红点了点头，爸爸又告诉她肝脏个头大、又重，但它也确实是我们身体当中最为忙碌的器官。至于它究竟有多少功能也没有完全被世人所知。就目前所知道的，肝所做的最重要的工作就是吸收营养成分，并把无用的废物排出体外，这被称为“物质代谢”。许多我们身体所必需的物质都是由肝制造或者转换的，因此我们也可以把肝看做是一个大工厂。
　　首先，这个大工厂制造了我们身体所必需的葡萄糖。肝中储存着葡萄糖，并在适当的时候把它释放到血液中。如果肝中葡萄糖的储存量不足，肝将把一种叫做“糖原”的物质转化为葡萄糖，并释放到血液当中。
　　除了把葡萄糖转化成糖原加以储存外，肝脏还负责把蛋白质分解成氨基酸并根据身体各器官的需要，将氨基酸重组成所需蛋白质。
　　肝脏还负责消除我们身体当中的毒素，分解蛋白质的过程中会产生一种有毒物质——“氨”，氨在肝脏中经过复杂的处理，转化成尿素，以尿液的形式被排出体外。
　　成年人所吸香烟及饮用的含酒精的饮料当中的有毒物质也是通过肝脏被分解掉的，我们生病时吃的药也在肝中分解，如果这些药片没有被分解直接留在体内的话，可会有大麻烦的。
　　除了以上的功能，肝还可以起到调节体内激素的作用等。
　　小红听完后，点了点头说：“肝脏原来有这么大的功能，真是块头大，功能也大啊！”
　　
　　肝脏小档案
　　中文名：肝脏
　　英文名：liver
　　人的肝脏位于腹腔，大部分在腹腔的右上部，小部分在左上部，是人体最大的实质性腺体器官，正常肝脏外观呈红褐色，质软而脆。肝脏形态呈一个不规则楔形，右侧钝厚而左侧偏窄，上面突起浑圆，与膈肌接触，下面较扁平，与胃、十二指肠、胆囊和结肠相邻。肝上界与膈肌的位置一致，约在右侧第五肋间，肝脏可随体位的改变和呼吸而上下移动。
　　
　　1965年9月17日，中国科学家人工合成了具有全部生物活力的结晶牛胰岛素，是第一个在实验室中用人工方法合成的蛋白质。稍后美国和联邦德国的科学家也完成了类似的工作。20世纪70年代初期，英国和中国的科学家又成功地用x射线衍射方法测定了猪胰岛素的立体结构。这些工作为深入研究胰岛素分子结构与功能关系奠定了基础。人们用化学全合成和半合成方法制备类似物，研究其结构改变对生物功能的影响；进行不同种属胰岛素的比较研究；研究异常胰岛素分子病，即由于胰岛素基因的突变使胰岛素分子中个别氨基酸改变而产生的一种分子病。这些研究对于阐明某些糖尿病的病因也具有重要的实际意义。
　　8.小肾脏大作用
　　小玉的爸爸是位医生，他还是位著名的内科专家，尤其擅长泌尿系统疾病的治疗。这一天小玉回家后就问爸爸糖尿病是怎么回事，她同学的奶奶被诊断出得了这种病。爸爸听完后问小玉是否知道肾脏这一器官，小玉说知道，老师曾经提到过。
　　爸爸想了想，然后告诉小玉说，肾脏的大小和小一点的拳头相仿，重量也不过120～160克，它除了制造尿液以外，还负责调节身体中血液的浓度和水分的多少。因为我们身体中血液和体液的浓度如果不能保持一定的话，生命就会遇到危险，因此肾脏就如同心脏和大脑一样重要。
　　别看肾脏那么小，但每天却有超过1000千克的血液流经肾脏。肾脏中有许多叫做“肾单位”的小工厂，在这些小工厂里，血液当中的代谢废物就被过滤出来，并被制成尿液排出体外。
　　这么重要的肾脏当中，如果有了异常，可是要生病的。例如，我们平时所知道的糖尿病就是由于肾脏工作异常引起的。当然它还与胰岛素的分泌不足有关。
　　
　　肾脏小档案
　　中文名：肾脏
　　英文名：kidney
　　肾脏是成对的实质性器官，红褐色，呈扁豆状，位于腹膜后脊柱两旁浅窝中，可分为内、外侧两缘，前、后两面和上、下两端。长约10～20厘米、宽5～6厘米、厚3～4厘米、重120～150克；左肾较右肾稍大，肾纵轴上端向内、下端向外，因此两肾上极相距较近，下极较远，肾纵轴与脊柱所成角度为30度左右。
　　
　　各种慢性肾脏疾病如果发展到尿毒症期，药物治疗无效，只有透析治疗或肾移植手术才能挽救生命。透析仅能清除体内产生的部分毒素，长期透析可引起一系列并发症，且长期不能脱离医院，生活质量较常人差之甚远。肾移植是为病人植入一个健康的肾脏，术后可以彻底纠正尿毒症和终末期肾病的全身并发症，可以重返社会，生活质量与常人无异，这是每一位尿毒症病人所向往的，而且长期费用要比透析少。
　　成功的肾移植可以使患者免除透析的必要，而且比腹膜透析或血液透析更能有效地治疗肾衰。成功移植一只肾能够提供比透析多10倍的功能。移植患者与透析患者相比，所受的限制更少，生活的质量更高。大多数患者比透析时感觉更好，更有体力。
　　找到合适的移植肾的过程是复杂的，确定移植的肾与受者在血型和组织型上是否良好匹配，需要进行各种各样的检查。即使是良好匹配的患者也不总是合适的受者。供者和患者需要都没有感染和其他医学问题，不会使患者的康复复杂化。移植患者必须使用免疫抑制药物预防移植肾被排斥。这些药物具有副作用，会增加获得一些感染、病毒和某种类型的肿瘤的风险。移植患者需要一生服药，或者至少在移植物还在继续工作的时候服用。
　　9.美味的归宿——胃
　　一天，一粒西瓜籽与一粒玉米相遇了，玉米粒高兴地同西瓜籽打过招呼后问：“老兄，听说人类的胃把吃过的食物集中起来进行消化，食物一般要在胃中停留3～4个小时。在这期间，胃每隔20秒就蠕动一次，把食物和胃液搅拌在一起，使食物被充分消化。老兄，你说这胃怎么就不把自己给消化掉了呢。唉，我就纳闷了。”
　　西瓜籽想了想说：“我曾到胃里游览过，幸亏靠着我这个特殊的外壳才没被消化掉。我给你讲讲我的所见所闻吧。”
　　西瓜籽到胃后发现，胃里有好多黏液，经过打听，西瓜籽知道了那些液体叫做胃液，它是由很多种物质混合而成的。胃液中含有可以消化蛋白质的胃蛋白酶。胃蛋白酶的作用就是把食物中含有的蛋白质，分解成为块头较小的一个个小块，人们把它们叫“多肽”。
　　胃液中还含有盐酸，那可是种很厉害危险的东西，能够灼伤皮肤。盐酸在胃中主要是为了杀死食物中的细菌的。
　　说到这里，玉米粒就开始替胃担心了：“那么厉害的盐酸在胃里，胃哪儿能受得了啊？”
　　西瓜籽瞪了玉米粒一眼，玉米粒吐了吐舌头，赶紧闭上了嘴巴听西瓜籽说。原来，胃中有一种可以保护胃不受盐酸和胃蛋白酶损伤的物质，叫做胃黏液。胃黏液紧紧覆盖在胃的内壁上，使胃酸和胃蛋白酶所消化的食物都无法和胃壁直接接触，这样就阻止了胃酸及胃中消化液对胃的腐蚀了。
　　神奇的是胃液在一般情况下是没有的，只有在有食物进入到胃中之后，胃才开始分泌胃液，然后把已经消化过的食物一点一点慢慢地送到小肠里去。
　　玉米粒吃惊地张大了嘴巴，半天都合不拢，它实在是太佩服胃了。
　　
　　胃的小档案
　　中文名：胃
　　英文名：stomach
　　胃，居于膈下，腹腔上部，在我国的中医理论中将其分为上、中、下三部。胃的上部称上脘，包括贲门；中部称中脘，即胃体部位；下部称下脘，包括幽门。胃的主要生理功能是接纳并对食物进行消化。
　　
　　打嗝，又叫打呃或者是呃逆，是一种很常见的消化道因为刺激而发生的症状。人之所以打嗝是因为在人体的胸腔与腹腔之间，有一层横膈，就是由肌肉组成的膈肌。它不仅起到了分隔胸腔和腹腔的作用，它还有辅助呼吸的作用。可是当这块膈肌产生不正常的强烈收缩时，就会导致空气突然地被吸进气管，因为同时还有声带的关闭，所以就会发出一种呃声，即打嗝。
　　10.不易察觉的生命节奏——心脏
　　龙龙发烧住进了附近的医院，他发现医生每天都拿着那个叫“听诊器”的仪器放在自己胸前听。一次医生又来给他看病，他请求医生让自己也听一下，医生笑了，过了一会儿把听诊器放在了龙龙耳朵上。
　　“扑通，扑通，”龙龙说，“那是什么，是我的心脏在跳动吗？”
　　医生笑着摸了摸龙龙的头说：“是啊，这就是你的心脏在跳动。如果不戴听诊器跳动的声音不是很大，跳动的感觉也只有你自己才能感觉到。不信，你用手摸摸自己的胸口看。”
　　龙龙摸了摸说：“叔叔，我感觉到了。”
　　医生又告诉龙龙说：“心脏的长度大约12厘米，重量也只有250～300克，实在算不上大块头，大小和我们的拳头差不多吧。心脏全部的职能就是让血液在我们全身不停地流动。块头不算大，职能不算多，但心脏确实是我们身体当中最重要的器官之一。如果心脏停止跳动，生命也就停止了。”
　　医生还告诉龙龙心脏虽然只有拳头般大小，但它的力气可大得很。如果把心脏一天的工作量加在一起的话，一颗小小心脏的力气可以与把一辆小汽车拉到20米的高处的力量相当。如果把一颗心脏一生的工作量加在一起，据说就和把一个重30吨的物体运到世界最高的喜马拉雅山上的工作量一样。
　　
　　心脏小档案
　　中文名：心脏
　　英文名：heart
 



第38章 人体故事(3)


　　心脏位于胸腔内，膈肌的上方，二肺之间，约三分之二在中线左侧。心脏如一倒置的、前后略扁的圆锥体。心尖钝圆，朝向左前下方，与胸前壁邻近，其体表投影在左胸前壁第五肋间隙锁骨中线内侧1～2cm处，故在此处可看到或摸到心尖冲动。心底较宽，有大血管由此出入，朝向右后上方，与食管等后纵隔的器官相邻。心脏可以分为左右心房和左右心室。心脏的主要作用是推动血液流动，向器官、组织提供充足的血流量，以供应氧和各种营养物质，并带走代谢的终产物（如二氧化碳、尿素和尿酸等），使细胞维持正常的代谢和功能。
　　
　　人体的大循环作用指的是：心脏就像一只血泵，日夜不停地工作着，通过动脉运送供应组织器官的氧气和营养物质，然后经过静脉把人体的代谢产物和二氧化碳送到排泄器官，从而保证了机体的新陈代谢，维持了机体内环境的稳定。
　　11.氧气的处理站——肺
　　晚上，小雷的妈妈端上晚餐对小雷说：“看看妈妈给你做的木耳炒肉，多吃点，润肺。”
　　“润肺？为什么要润肺？”小雷不解地问妈妈。
　　妈妈告诉他说，肺可是我们人体呼吸的大功臣啊。当空气从我们的鼻孔进入鼻腔后，鼻腔里的鼻毛阻挡住空气中的灰尘，初步净化后的空气通过咽喉进入气管。气管上的纤毛朝上摆动，把空气中剩余的灰尘颗粒扫出去，干净的空气就通过支气管进入肺。肺中的支气管反复分支成无数细支气管，它们的末端膨大成囊，囊的四周有许多突起的小囊泡，这些就是肺泡，吸进来的氧气就保存在肺泡中。当血液流经肺脏后，肺泡就把氧气给红细胞，让它把氧气带到身体各处的组织细胞。
　　如果组织缺氧的话，就会死亡，所以说肺是呼吸作用的大功臣，又是身体与外界联系的通道。既然是这样，我们当然要好保护它了。大量的研究也表明，有很多病菌都会顺着呼吸系统进入人体，对肺乃至整个身体都造成伤害。
　　然后妈妈又告诉小雷，中医讲究食疗、食补。从时令上看，秋天是五谷飘香的收获季节，也是人们调养身心的大好时节。秋季养生不仅能防治秋季常见病、多发病，还能增强人体对秋季之后寒冷气候的适应能力，改善体质。“燥”是秋季气候的特点。秋燥消耗津液，并从口鼻先行入肺。如果不及时化解，会出现口干口渴、食欲不振、尿少便秘、体重下降、皮肤干燥等现象。因此，秋季的养生主要应从养肺、润肺、补肺入手。养肺滋补的食物很多，比如木耳、荸荠、梨等。
　　小雷听完妈妈的话之后说自己还不知道秋天进食还有这么大讲究呢，看来要好好注意着点，保护好肺。
　　
　　肺的小档案
　　中文名：肺
　　英文名：lungs
　　肺是进行气体交换的器官，位于胸腔内纵隔的两侧，左右各一。肺的主要结构是由肺内导管部（支气管树）和无数肺泡所组成。肺上端钝圆叫肺尖，向上经胸廓上口突入颈根部，底位于膈上面，对向肋和肋间隙的面叫肋面，朝向纵隔的面叫内侧面，该面中央的支气管、血管、淋巴管和神经出入处叫肺门，这些出入肺门的结构，被结缔组织包裹在一起叫肺根。左肺由斜裂分为上、下二个肺叶，右肺除斜裂外，还有一水平裂将其分为上、中、下三个肺叶。
　　
　　小循环又叫肺循环，是一个气体交换的过程。空气中的氧气通过肺泡壁渗透到毛细血管中，再由毛细血管进入肺静脉回到心脏，二氧化碳来到肺的毛细血管通过肺泡壁排到肺泡中，然后呼出体外。血液经过肺循环后变成了含新鲜氧气的血液再去供应身体的需要。
　　12.痰是怎样产生的
　　上生物课的时候，老师讲完课后就要在教室里四处转转，看看同学们有些什么要问的问题。当老师走到小刚身边时，小刚举起了手。老师问小刚有什么问题，小刚就把心中的疑惑说了出来，原来他是想问老师喉咙里的痰是怎么产生的。
　　老师告诉小刚，在气管当中有许多的士兵和清洁工，虽然鼻腔当中的鼻毛可以阻挡灰尘的进入，鼻涕也可以杀死一部分细菌，但毕竟还是有一部分幸免于难的细菌和灰尘通过了鼻腔这一道防线。然后这部分细菌又随气流往里进，当它们到达气管时，气管壁上有一层黏黏的液体，这些像胶水一样的液体会把进来的细菌全都抓住，并分泌出一种叫做“溶菌酶”的物质，把它们一网打尽。
　　气管当中也有许多清洁卫士，我们吸入体内的不只有空气，还有许多灰尘，清洁卫士就是负责清理这些没有被鼻毛挡在外面的灰尘，它们为了气管的清洁勤奋地工作，据说平均下来，它们每分钟要运动200多次呢。
　　清理出来的这些垃圾该如何处理呢？在日常生活中我们都知道是垃圾就应该收集扔掉。在我们的气管内，收集这些垃圾的重任就落到了“痰”身上，痰所做的工作就是把清洁卫生清理的灰尘和被杀死的细菌收集汇合到一起，所以在空气不太好的地方，我们就会感到喉咙里的痰很多。
　　讲完这些后，老师问了一句：“现在明白了吗？”
　　“嗯，谢谢老师。我要回家把它告诉奶奶。”小刚说。
　　老师笑着继续走向另一位同学。
　　
　　溶菌酶小档案
　　中文名：溶菌酶
　　英文名：lysozyme
　　溶菌酶是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶，又称细胞壁溶解酶。人们对溶菌酶的研究始于20世纪初，英国细菌学家弗莱明在发现青霉素的前6年（1922年）发现人的唾液、眼泪中存在有溶解细菌细胞壁的酶，因其具有溶菌作用，故命名为溶菌酶。此后人们在人和动物的多种组织、分泌液及某些植物、微生物中也发现了溶菌酶的存在。随着研究不断深入，发现溶菌酶不仅有溶解细菌细胞壁的种类，还有作用于真菌细胞壁的种类，因此溶菌酶按其所作用的微生物不同分两大类，即细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。
　　
　　我们的唾液是一种无色无味的液体，里面含有淀粉酶，能把淀粉消化成麦芽糖。此外，它还含有一种叫做“溶菌酶”的物质，大部分细菌聚到溶菌酶都会被很快杀死。所以有的人在受到小伤时，会把唾液涂在伤口，保护伤口不被感染。另外，唾液中还含有生长因子，能促进伤口愈合并减轻疼痛。
　　13.眼睛能显示你的健康状况
　　小红去医院做检查时，医生让她张开口给她查看口腔健康，又让她歪一下头，查看了她的耳朵。然后，医生又撑开她的眼睛检查了一番。小红对医生看眼睛很不理解，她大声说：“我眼睛没毛病啊。”
　　医生笑了笑说：“我要看看你的眼睛，才可以知道你的健康状况是怎么样的啊。眼睛没有异常的话就可以知道一个人的脑部没有受到损伤，因为眼球是大脑的一部分。从眼睛中就能反映出一个人的健康状况来。”
　　听医生这么一说，小红觉得挺有意思的，趁着没有别的病人等着看病，小红就问医生人为什么眨眼睛。医生告诉她眨眼睛是为了把泪腺分泌出来的泪水均匀地涂在眼球表面，保持眼球的湿润。另外，泪水并不是只有在哭泣的时候才流出来的，一般情况下我们眼中也存在少量的泪水，有了泪水的润滑，眼球的转动才会更加自如。万一眼泪没了，眼睛就会干枯，眼球的转动也会很吃力的。
　　泪水还有一个重要的作用就是洗去眼中的灰尘，并杀死进入到眼睛当中的细菌。正是为了把这么重要的泪水均匀地涂在眼球表面，眼睛才总是会不停眨呀眨的。
　　最后，医生还告诉小红，眼睛是由泪水来保持清洁的，所以平时我们大可不必用水来洗，弄不好就会诱发眼病或损伤眼球，眼睛一定要小心保养，随便触摸或揉搓都是不可以的！
　　
　　近视是因为我们看书、写字时姿势不正确，或长时间近距离看电视、打游戏机、玩电脑，或家族遗传等原因，造成了眼球前后径拉长，物体不能倒映在视网膜上形成清晰的影像，所以感觉远处的物体变得很模糊。远视则是眼球的前后径过短，使影像落在视网膜之后，或者是先天因素导致角膜、晶状体的弯曲度变小等原因引起的。这种情况下，常常是看不清楚近处的物体。
　　14.死掉的细胞——指甲
　　一天中午，手指甲对脚趾甲说自己刚与手指头吵了一架，但没分出胜负。没想到脚趾甲也刚和脚指头吵了一架，结果也没分出胜负。最后，手指甲与脚趾甲决定组成联盟，先收拾手指头，再教训脚指头。
　　于是它们气势汹汹地找到了手指头大骂出口，它们俩你一句我一句的，把手指头给说哭了。手指甲还扬言要脱离手指头的怀抱。它们骂了手指头后，又要如法炮制，去找脚指头算账。这时，大脑开口了。
　　大脑告诉它们因为人总是在使用手和脚，所以它们就总有受伤的危险，手指在制作东西时或者搬运重物时都容易受伤，而在走路时脚趾也会踢到石块，或者被别人踩到，当然就需要坚硬的手指甲和脚趾甲的保护了。
　　如果没有手指甲和脚趾甲，人们将无法紧握东西，也不能长时间行走，皮鞋或者其他的鞋子对人们也将没有什么用处了。所以，没了手指甲和脚趾甲的包容呵护，人们的手脚一定会变得伤痕累累、满是伤口。
　　大脑还告诉手指甲和脚趾甲一个一直困惑他们的身世之谜：手指甲和脚趾甲是由一种叫做“角蛋白”（也叫做角质）的蛋白质构成的，因为质地强韧，所以不容易折断或碎裂。马蹄、鸟爪、牛角虽然形状各不相同，但都是和人的手指甲、脚趾甲一样，是由“角蛋白”构成的。神奇的角蛋白可以不断地被人类的身体制造出来，这样手指甲和脚趾甲就可以一直生长下去了。大脑说完这些后又说了一句：“手指甲与脚趾甲应通力合作，而不能破坏团结。”
　　
　　手指甲和脚趾甲只有根部是活的组织，我们用眼睛可以看到的部分已经是没有生命的了。正如在澡堂洗澡时清除掉的身体上的污垢，死掉的手指甲和脚趾甲也是要不断长出来的，我们剪指甲时不觉得疼，就是因为它们已经是没有生命的了。
　　
　　1998年，一个印度人创造了世界上最长的指甲的纪录，他左手指甲总长度为6.15米，五只手指的指甲长度分别是1.42米、1.09米、1.17米、1.26米、1.21米。这一纪录已被列入《世界吉尼斯纪录大全》。
　　15.身体的各部分都很重要
　　一天早晨爸爸正在洗脸，小菲走过去说：“爸爸的胡子好长了。”
　　“是啊，去把爸爸的剃须刀拿过来吧？”爸爸说。
　　“爸爸，你脸上的胡子好像没有什么用啊。整天还得理，多麻烦啊！”
　　“哎哟，你可别小看我的胡须啊。这胡须就像我们身上的汗毛一样，可以保护我们的身体，而且能调节身体的温度呢。”
　　小菲等爸爸刮完胡须后，又说：“爸爸，你说我们的身体中有没用的东西吗？”
　　“当然没有。”爸爸回答说。
　　“我看指甲好像没有什么用，而且总是需要剪。”小菲又说。
　　爸爸摇了摇头说小菲的想法是不正确的。如果没有了指甲问题可就大了。因为我们的双手每天要做许多事情，所以随时都有受到损伤的危险，如果有了指甲的保护就不受伤害了。并且，在手指紧握住东西和用手向下用力按时，指甲还可以防止手指折断。因为有了指甲，我们才可以握住东西，才能够用手去挤或者按别的东西。
　　所以，人体中没有用的部分是不存在的，哪怕是再细小的汗毛，它的存在也是有理由的。就连我们看做是污浊不洁之物的鼻涕、口水也都在尽职尽责地工作着。所以说人体所有的器官都是宝贝，我们一定要保护好。
　　
　　印度主持斑达拉桑迪的头发长达7.9米，他也因此成为世界上头发最长的人。不过他的头发是缠结在一起的，据专家所说，这很可能是一种纠发病。
　　
　　现代医学认为，男性体内的雄性激素使得男子长出胡须，因为男子上唇以及两腮部的毛囊里含有一种雄激素的受体，对雄激素的作用相当敏感，这是促使胡子生长的主要原因。在女人体内，这种雄激素十分少而占绝对优势的是雌激素，它不会促使毛发的生长。
　　假如男女出现了反常现象：男人不长胡子，而女人长胡子，那极有可能就是雄激素的分泌出了问题。
 



第39章 微生物世界(1)


　　20世纪50年代以前，由病原引起的传染病和各种炎症是人类健康的最大威胁。其实从19世纪后半叶以来，随着微生物学的发展，人们已经陆续发现了寄生虫、细菌。进入20世纪后，人们又进一步认识了螺旋体和病毒等病原微生物，为人类的健康打开了一扇窗子。
　　随着对微生物认识进一步加深，人们逐渐认识到有一些微生物可以为人所用，比如人们从青霉中提取出抗炎类药青霉素，可以利用微生物清理环境，甚至于利用微生物勘探石油。
　　现在生命科学已成为前沿学科之一。基因、dna、基因工程、生物技术等，不仅仅是科学家们关心的主题，它们也日益成为普通百姓谈论的话题。对于dna的理解将使我们在21世纪经受一次人类自身进化的风暴。
　　1.走进微观世界
　　1665年，列文虎克终于自己研制出了第一台显微镜，这是世界上第一台显微镜，也是列文虎克的一张走向微观世界的通行证。列文虎克用显微镜观察一些肉眼很难看清楚的东西，比如，苍蝇的翅膀、蜘蛛的脚爪等。他不停地观察，不停地记录。
　　1675年的一天，忽然下起了滂沱大雨，狭小的实验室又黑又闷，列文虎克无法再在显微镜下观察了，便站在屋檐下，眺望从天飞落的雨水。忽然，他萌生了一个念头：想看一看雨水里面是不是还有什么东西？
　　于是，他用吸管在水塘里取了一管雨水，滴了一滴在显微镜下，进行观察。
　　“雨水怎么会活？”列文虎克不禁大叫起来。原来，他看到雨水里有无数奇形怪状的小东西在蠕动。起初他十分惊骇，就连忙大声呼唤自己的女儿，女儿听到父亲的喊叫声，以为实验室里发生了什么意外的事，于是直奔实验室。女儿也看到了这种奇观。
　　列文虎克并没有放弃对这个问题的探索，他叫女儿用干净的杯子到外面接了半杯雨水，然后取出一滴，放在显微镜下，结果没有看到什么东西。可是，过几天再观察，杯子里的雨水又有“小居民”了。因此，列文虎克得出结论：这些“小居民”不是来自天上的。
　　自从在雨水里发现“小居民”后，列文虎克又转向研究其他东西，他想其他东西中是否也存这样的“小居民”呢？他将别人的牙垢取下来观察，又将泥土取来，稀释后观察，结果也看到了“小居民”。列文虎克将这些实验记录，写成实验报告，寄给了英国皇家学会。
　　最初绝大多数的科学家对列文虎克的报告持怀疑的态度，所幸英国皇家学会组织了由12名学术权威组成的考察团乘船渡过北海，来到列文虎克的家乡——荷兰的德尔夫特。
　　在列文虎克家，科学家们在列文虎克自制的显微镜下，观察到了水中的“小居民”。他们激动万分，纷纷称赞列文虎克的发现“具有里程碑的意义”。考察结束后，他们向英国皇家学会提交了书面报告，报告称：“列文虎克在他的小实验室里创造了奇迹！”
　　列文虎克发现的“小居民”就是后来人们所说的细菌。他的这一发现，打开了微观世界的一扇窗口，开创了微生物学这一全新的领域。透过这扇窗口，人们就可以看到一个神奇的微观世界。
　　1680年，列文虎克被选为英国皇家学会会员。这是对他20年来刻苦钻研的最好褒奖。
　　
　　细菌小档案
　　中文名：细菌
　　英文名：bacterium
　　细菌是属于原核型细胞的一种单胞生物，形体微小，结构简单。没有成形细胞核，也无核仁和核膜，除核蛋白体外无其他细胞器。在适宜的条件下其保持相对稳定的形态与结构。一般将细菌染色后用光学显微镜观察，可识别各种细菌的形态特点，但是它内部的超微结构须用电子显微镜才能看到。研究细菌的形态对诊断和防治疾病以及研究细菌等方面的工作，具有重要的理论和实践意义。
　　
　　1931年，德国科学家卢斯卡和诺尔根据磁场可以会聚电子束这一原理发明了世界上第一台电子显微镜。在电子显微镜下我们可以看见比细菌小得多的病毒。
　　2.酱油上的白花
　　入夏的一天傍晚，妈妈让文文去买瓶酱油，酱油买回来了，妈妈打开一看，上面浮着一层白花。于是妈妈说酱油有问题，文文想不明白：这酱油是今年5月份产的，肯定没过期；酱油瓶密封得也挺好的。晚上他去书房问爸爸。
　　爸爸从他们家的书架上找出一本书，看过后，他告诉文文，这是一种很常见的现象。尤其是在初夏到深秋之间，在酱油的表面，常常可以看见一朵朵白色的“花”——白浮。这些白浮最初只不过是一个个白色的小圆点，但是这些小圆点一天天变大，成了有皱纹的被膜，日子久了，颜色渐渐转为黄褐色。这一现象，叫做酱油发霉或酱油生花。
　　酱油的生花，主要是一种产膜性酵母菌寄生、繁殖而成的。据研究，这种酵母菌大约有七八种之多。这些酵母菌大都是杆状的或球状的，用孢子进行繁殖，这些孢子轻而小，在空中到处飞扬，落到酱油中便生子生孙，大量繁殖起来。
　　虽然产膜性酵母菌是酱油生花的祸首，但这与外界条件也有关系：
　　首先是气温。产膜性酵母菌最适宜的繁殖温度是30℃左右。因此在一年之中，夏、秋繁殖很盛，寒冬则繁殖较难。
　　其次与卫生环境的不洁有关。酱油厂灰尘多或工具不洁，使产膜性酵母菌混进了酱油。
　　再者，它还与酱油成分有关。酱油盐量高，不易生花；含糖量高，则易生花。
　　酱油生花，会使酱油变质、变味。为了防止酱油生花，人们也想出了许多办法：例如，把酱油加热或暴晒，进行杀菌；把酱油瓶盖紧盖子；在酱油上倒一滴菜油或麻油，使酱油与空气隔绝；盛酱油的容器，事先要煮沸过。另外，切忌在酱油中掺入生水。
　　
　　中文名：酵母菌
　　英文名：saccharomycete
　　酵母菌属单细胞真菌。一般呈卵圆形、圆形、圆柱形或柠檬形。菌落形态与细菌相似，但较大较厚，呈乳白色或红色，表面湿润、黏稠，易被挑起。生殖方式分无性繁殖和有性繁殖。酵母菌分布很广，在含糖较多的蔬菜、水果表面分布较多，在空气土壤中较少。
　　
　　酵母菌在酿造、食品、医药等工业上占有重要的地位。早在4000多年前的殷商时代，中国就用酵母菌酿酒。
　　3.有益的霉菌
　　当我们感冒发烧需要输液时，医生会在输液前在我们手臂上做皮肤试验，以此确定我们是否对青霉素过敏。别小看瓶子里的那一小簇白色的粉末，它的功劳可不小呢。青霉素的发现也是一个很长的过程。
　　青霉素，按英文译音叫盘尼西林。其拉丁文原意非常古怪：毛笔。原来，人们是从毛笔一样毛茸茸的霉菌里，提取盘尼西林的，所以就给它取名“毛笔”。
　　我们伟大的祖国在2500年以前，就有人用豆腐上的霉来医治痈、疖等疾患。在欧洲的希腊、塞尔维亚，古代也曾把发了霉的面包放在化脓的创口上，用来消炎。可见，在古代人们就知道用青霉素消炎了。
　　1640年，英国伦敦的医生巴尔金森曾经这样写过：“古墓里死人脑盖所产生的霉具有奇异性能，可以医治伤口而不用贴膏药。”19世纪70年代，俄罗斯医生伏·阿·马纳辛和阿·格·柏洛切勃夫，也曾用青霉放在伤口上，用来给病人治病。
　　许许多多国家的医生们早就知道了青霉能够杀菌，但对青霉素为什么能够杀菌却一直都不明白，直到1929年，这个问题才第一次被弄清楚。那么，青霉素究竟为什么能够杀菌呢？英国的细菌学家亚历山大·佛来明从青霉中提取出白色的结晶体，证明它具有极强的杀菌能力，并把这种物质叫做“青霉素”。不过，佛来明最初制的青霉素质地不纯，性质也很不稳定。1940年，人们才制得了较纯净的青霉素，并开始大规模地生产。
　　青霉素是青霉菌分泌的一种抗生素，能够杀死链球菌、葡萄球菌、肺炎球菌、淋球菌、脑膜炎球菌等，医疗范围有点和磺胺类药相近。青霉素的杀菌本领非常强，把它用水冲稀30万倍，也能有效地阻止葡萄球菌的生长，杀菌效力远远超过磺胺类药物。
　　除了青霉素以外，青霉素的姐妹们——链霉素、氯霉素、金霉素等，也都是从各种霉菌分泌液中提取出来的抗生素，它们的杀菌能力也非常强，是现代著名的药物。
　　
　　青霉素小档案
　　中文名：青霉素（盘尼西林）
　　英文名：penicillin
　　青霉素是抗生素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药物，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。
　　
　　小朋友们都知道在输液时，如果药品中有青霉素的话，要事先进行皮肤测试，看一下是否对青霉素过敏。但是你知道吗？在口服青霉素制剂时也要进行皮肤测试。因为所有抗生素类药物都可以引起过敏反应，而在药店买一些像阿莫西林等的药品时，工作人员很少提醒顾客做皮肤测试。即便如此，你也应该先做皮肤测试。
　　4.狂犬病研究室与病毒发现
　　19世纪80年代，巴斯德开始研究征服狂犬病的方法，经过反复实验后，他制成了一种疫苗。
　　随后，他牵了两只狗，先让疯狗把这两只狗咬伤，然后对其中一只用特殊的方法注射疫苗，另一只不采取任何措施。结果，那只没采取措施的狗得了狂犬病死了，而注射疫苗的狗却躲过了鬼门关。巴斯德由此得出了结论，免疫注射法对已被疯狗咬伤的狗同样有效。1885年，巴斯德在狗身上进行的狂犬病免疫治疗的报告受到广泛的好评，但由于治疗过程中要用到有毒性的脊髓，考虑到人命关天，巴斯德一直不敢在人身上做试验。但是，终于有一天，形势迫使他不得不下决心把这种疫苗用到人身上。
　　1885年7月的一天，巴斯德的实验室来了一位可怜的远方小客人墨斯特，他是在上学途中被疯狗咬伤的。他的父母急得晕头转向，四处求医都没有结果。他们怀着最后一线希望，来到巴斯德处治疗。巴斯德通过检查后确认墨斯特已感染狂犬病原。假如对他进行注射疫苗的治疗，他就有死里逃生的可能，否则他就只能等死。
　　当晚，巴斯德决定给墨斯特注射用干燥了14天的脊髓制作的疫苗，第二天注射13天的，然后是12天的、11天的，共注射了14次。巴斯德详细观察和记录了墨斯特的病情。治疗终于获得了成功，墨斯特战胜了死神，又回到了学校。墨斯特长大以后，为了报答巴斯德的救命之恩，主动要求到巴斯德研究所做一名看门人，而他的名字也随这段故事被载入科技史。
　　在研究狂犬病的过程中，巴斯德还有一项意外的发现。因为他想尽了办法都无法用显微镜找到引起这种狂犬病的病原微生物，也无法用一般培养细菌的培养基来培养它，这激起了他刨根问底的决心。通过仔细研究，他发现这是一种比细菌更小，能通过细菌过滤器的微小生命。这种生命后来被称作病毒。巴斯德也因此成为第一个发现病毒的人。
　　
　　病毒小档案
　　中文名：病毒
　　英文名：virus
　　一个世纪前，科学家们相信，传播疾病的微生物是细菌。直到1939年，人们才终于看见了体积一般只有细菌百分之一大小的病毒。现在我们知道，病毒的形状和大小千差万别。体积最大的病毒，像天花一类的疹类病毒直径约0.003毫米。在病毒的蛋白壳体内含有病毒的dna，能使被感染细胞对病毒进行复制。体积最小的是小核糖核酸病毒，直径只有几千个原子叠加起来的长度，但这么小的病毒仍能使人严重感冒好几天。
　　
　　巴斯德（louis pasteur，1822—1895年），法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。他一生进行了多项探索性的研究，取得了重大成果，他的理论和免疫法引起了医学实践的重大变革。他还成功地挽救了处于困境中的法国酿酒业、养蚕业和畜牧业。他的对饮料加热灭菌的方法，被后人称为巴氏消毒法。直到今天，许多企业还在运用巴氏消毒法进行食品消毒处理。
　　5.抗生素功臣——放线菌
　　一天爸爸问乐乐：“医生常常用头孢霉素、螺旋霉素、庆大霉素、利福霉素、链霉素等抗生素为病人治病，使许多病人转危为安。你可知道生产抗生素的主角是谁吗？”乐乐查了很多资料后，告诉爸爸说：“生产抗生素的主角就是一种被称作放线菌的细菌。目前已经发现的抗生素有近60000种，其中4000多种是由放线菌产生的。”
　　爸爸很高兴乐乐已经养成勤于动手动脑的好习惯，接着爸爸又让乐乐介绍一下放线菌。于是乐乐又向爸爸做了仔细地介绍，原来放线菌是一种原核生物，细胞构造和细胞壁的化学组成都与细菌十分相似，因菌落呈放射状而得名。实际上，它们是细菌家庭中一个独立的大家庭，如果按照革兰氏染色法进行分类，放线菌是一类革兰氏阳性细菌。然而，放线菌又有许多真菌家族的特点，例如菌体呈纤细的丝状，而且有分支，所以从生物进化的角度看，它是介于细菌与真菌之间的过渡类型。放线菌有许多交织在一起的纤细菌体，叫菌丝。当放线菌在固体营养物质上生长时，不同的菌丝分工不同，有的扎根于它们的食物中“埋头大吃”，不用说这肯定是专管吸收营养的营养菌丝，又因为这些菌丝是生长在培养基内的，因而也称为基内菌丝；有的菌丝朝天猛长，这是由营养菌丝发育后形成的气生菌丝。放线菌长到一定阶段，便开始“生儿育女”了。它们先在气生菌丝的顶端长出孢子丝，成熟之后，就形成各种各样形态各异的孢子。孢子的外形有的像球，有的像秆子，还有的像瓜子。它们可以随风飘散，遇到适宜的环境，就会在那里“安家落户”，开始吸收水分和营养，萌生成新的放线菌。
　　放线菌平时最乐意住的地方就是有机质丰富的微碱性土壤，这种土壤所特有的“泥腥味”就是由放线菌产生的。放线菌中绝大多数是腐生菌，能将动植物的尸体腐烂、“吃”光，然后转化成有利于植物生长的营养物质，在自然界物质循环中立下了不朽的功勋。科学家根据不同的放线菌的特点制成抗生素，帮助人类抵抗病菌的骚扰。除了生产抗生素外，放线菌在工业上还有大贡献呢。例如，利用放线菌还可以生产维生素b12、β胡萝卜素等维生素，生产蛋白酶、溶菌酶，以及用于生产高果糖浆的葡萄糖异构酶等酶制剂。另外，放线菌在石油工业和污水处理等方面也可发挥一技之长。为了使自己的说法生动形象，乐乐还拿出书中的图片给爸爸看。
　　
　　抗生素小档案
　　中文名：抗生素
　　英文名：antibiotic
　　抗生素也叫抗菌素，它是从微生物及动物、植物代谢产物中提取或人工合成的化学物质，能抑制或杀灭一种或多种微生物，广泛应用于医疗、畜牧、农林和食品工业上。
　　
　　瓦克斯曼为了寻找制服结核病的抗生素，鉴定了泥土中的细菌种数达8000种，从土壤中成功地培养出了一种药物后，又经过一万多次实验，才发现了理想的新药物——一种灰色放线菌，并几经努力才制成新药链霉素。可见，完成一项造福人类的伟大发明发现，不仅需要韧性，还需要严谨的治学态度。
　　6.美味的真菌
　　什么样的微生物最美味可口？
 


第40章 微生物世界(2)


　　很多人可能会反问，微生物也可以吃吗？
　　不过，相信我们中的每个人都吃过蘑菇。
　　所以答案是肯定的。我们日常食用的美味可口的蘑菇等都属于微生物中的真菌，它们是可食用菌，大部分属于担子菌——这是一类最高级的真菌。
　　有统计数字表明，在已知的550种左右食用菌中，担子菌占95％以上。可食用和有医用价值的常见担子菌有香菇、凤尾菇、金针菇、草菇、竹荪、牛肝菌、木耳、银耳、猴头菌、口蘑、松茸、灵芝、茯苓、马勃等。
　　常有人把这些食用菌误认为是植物。这不，兰兰和冬冬又为此事而吵起来了。最后，他们两个闹到了博士爷爷家中。冬冬大声嚷着：“爷爷，爷爷，您说蘑菇是植物吧？”兰兰马上喊：“是微生物中的真菌。”
　　“不对……”
　　“你才不对……”
　　爷爷明白是怎么回事了，他说：“孩子们，别吵了，我来告诉你们吧。”冬冬他们这才静下来，仔细听博士爷爷讲解。
　　爷爷告诉他们，蘑菇等食用菌与植物有本质的区别。担子菌不含叶绿素，不能靠进行光合作用获得能量。无论它们的细胞结构还是繁殖方式都与其他真菌类似，只是更复杂一些。它们往往形成较大的个体，称为子实体。
　　食用菌营养丰富，首先它含有丰富的蛋白质。这些蛋白质中所含的氨基酸的种类齐全，尤其是人体所需的氨基酸全部可以供给，例如，在蘑菇、草菇和金针菇中含有丰富的一般谷物中缺乏的赖氨酸，因此最适于用来补充人体所需的赖氨酸。另外，食用菌中所含的维生素十分丰富，有b族维生素，维生素k、维生素d、维生素c、维生素pp、泛酸、烟酸、叶酸、维生素h等。爷爷最后问：“现在你们明白了吧？”
　　冬冬和兰兰点点头，高高兴兴地出去玩了。
　　
　　真菌小档案
　　中文名：真菌
　　英文名：fungus
　　菌体由菌丝组成，无根、茎、叶的分化，无叶绿素，不能自己制造养料，是以寄生或腐生方式生活的低等生物。真菌的种类很多，分鞭毛菌、接合菌、子囊菌、撮子菌和半知菌五类。真菌菌丝呈管状，多数菌丝有隔膜，此类菌丝为多细胞，隔膜中央有小孔，使细胞质、细胞核得以通过。有些真菌的菌丝无隔膜，为多核细胞。真菌以无性生殖和有性生殖两种方式进行繁殖，广泛地分布在自然界中，与人类关系十分密切。
　　
　　银耳，又称白木耳，含蛋白质、磷脂、钾、钙、磷、铁、镁等矿物质和多种微量元素，以及多糖、粗纤维等。据报道，银耳多糖有抑制肿瘤生长的作用，银耳的其他成分如粗纤维和钙也有预防癌症的作用。有人证实，银耳制剂可提高机体的免疫功能，增强巨噬细胞的吞噬作用，增加免疫球蛋白含量，从而抑制癌细胞的生长。银耳作为一种抗癌食品，正在备受重视。
　　7.环境小卫士
　　明明是一名很爱动脑筋的小学生，遇事总喜欢刨根问底，也因此他懂得了许多知识。有一天的生物课上，老师告诉同学们这样一件事。
　　重金属和放射性元素等污染物，一般在土壤和水体中的浓度不会太高，但许多生物体具有摄取和积累重金属的能力，例如某些水生生物体内富集的重金属浓度可达周围环境中浓度的数百至数万倍。这些被低等生物摄入的重金属沿食物链逐渐转移，而且在被高等动物和人体吸收后，会在内脏中长期积累，达到一定的浓度后而呈现毒性。因此，环境中即便只存在极少量的重金属和放射性金属元素，就有可能造成严重的危害。明明听完老师的话后就想，现在科学家们研究出解决的办法了吗？
　　放学后，明明去了学校的图书馆，他查阅了许多资料，虽然有些字他都还不认识，但在图书馆管理员的帮助下，他终于发现目前防止这种危害的最有效的途径之一，就是对受污染的土壤或水体进行突击性的处理，以去除其中的大部分重金属元素。美国科学家利用重组dna技术，构建了具有超强的吸附重金属能力的大肠杆菌，采用它可以有效去除重金属。
　　那么，是什么样的改变让大肠杆菌具有非同一般的吸附重金属的能力呢？明明又找到了答案：原来，在此之前已经有科学家发现，某些植物、酵母和藻类会合成一类称为“植物整合素”的短肽，它们与这些生物细胞内的重金属解毒有关，解毒的机理就是利用这些短肽上的流基将重金属离子整合。美国环保署的几个科学家甚至将一系列与“植物螯合素”产生有关的基因，克隆并重组到大肠杆菌中，通过适当的遗传改造，让这些大肠杆菌能产生若干种不同分子量的“植物螯合素”，并且让产生的这些多肽都集中固定到细胞的表面。为了便于应用，他们还通过类似的操作方式，让细胞表面同时还带上具有结合纤维素能力的称为“纤维素结合结构域”（cellulosebindingdomain）的肽链，这样细胞就可以牢固地结合在纸张或木屑的纤维素上，成为固定化细胞。用这种固定化细胞做吸附剂，可以非常有效地清除镉、汞、铅等重金属。
　　
　　大肠杆菌小档案
　　中文名：大肠杆菌
　　英文名：colonbacillus
　　大肠杆菌是生活在人和动物肠道中的埃希氏属细菌。外形呈杆状，周身有鞭毛，能运动，往往在初生儿或动物出生数小时后即进入肠道。除某些菌株能产生肠毒素，使人得肠胃炎外，一般不致病。大肠杆菌能合成对人体有益的维生素b和维生素k，但当人或动物机体的抵抗力下降或大肠杆菌侵入人机体其他部位时，可引起腹膜炎、败血症、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。
　　
　　2006年9月，科学家表示在澳大利亚的一个污染场地发现的微生物细菌，不仅可以忍受废油和氯污染的致命性土壤和污水，而且可以将这些污染物分解，使它们不再对人类构成威胁。
　　科学家发现，有的细菌能“吃”掉镁、锰、铁、铜等金属元素，于是把细菌吹入低品质的铜矿石中，让细菌把铜矿石中的一些其他盐吃掉，便剩下纯净的铜了。这样，不需要动力消耗，就能够得到大量的铜。
　　8.沼气能源
　　又是一个寒假，文娟高高兴兴地回到农村的奶奶家过春节。这一次让她感到奇怪的是村里那一堆堆的猪、牛粪不见了，家家都用一种奇怪的气做饭，而且生活用电也是自己村里解决。后来，舅舅告诉她，这是沼气发电，那些猪、牛粪都用来制沼气了。接着舅舅带她四处看了看，并告诉她许多新鲜的东西。
　　听舅舅解释后，文娟知道了炎炎的夏日，在沼泽地、污水池和粪池里经常可以看到许多大大小小的气泡从里面冒出来，那就是沼气。如果用玻璃瓶把这些气体收集起来，点燃后，瓶口会出现淡蓝色的火焰。
　　沼气是微生物在缺少氧气时，通过发酵将秸秆、杂草、人畜粪便等有机物质分解而产生的一种可燃性气体。城市污水处理厂产生的活性污泥，也可以在密闭的消化池中经发酵生产出沼气。在合适的温度、湿度和酸碱度下，微生物产生沼气的速度很快。产生出的沼气是多种气体的混合物，有甲烷、二氧化碳、氮气、氧气、氢气、硫化氢、一氧化碳、水蒸气和极少量除甲烷之外的碳氢化合物，其中甲烷占大部分，平均含量约为60％，二氧化碳平均含量为35％。1立方米的沼气完全燃烧，可释放出5203～6622千卡的热量。沼气可作为能源，用于发电、照明及家庭和工业燃料。微生物是沼气发酵过程的关键因素。沼气发酵过程大致分为以下两个阶段：
　　第一阶段是多种细菌分泌的酶，将复杂的有机物质逐步分解成一些低分子量的简单有机物及二氧化碳、氢气、硫化氢等无机物，这一阶段叫酸发酵阶段。这一阶段起作用的微生物有纤维素分解细菌、蛋白质分解细菌、果胶分解细菌、脂肪分解细菌、丁酸细菌和醋酸细菌。
　　第二阶段是由甲烷细菌分泌的酶，将酸发酵阶段分解出来的简单有机物分解成甲烷和二氧化碳；甲烷细菌分泌的某些酶还可利用酸发酵阶段产生的氢气，将二氧化碳还原成为甲烷。这一阶段是产生甲烷的阶段，因此叫做气体发酵阶段。
　　产甲烷的细菌种类很多，根据它们的细胞形态、大小、有无鞭毛、有无孢子等特性，可分为杆菌类、球菌类、八叠球菌类和螺旋菌四类。甲烷细菌分布广泛。在土壤、湖泊、沼泽中，在池塘污泥中，在牛、羊的肠胃道中，在牛、马粪和垃圾堆中，都有大量的甲烷细菌存在。
　　此外通过沼气发酵还可获得优质肥料。因此，越来越多的人认识到综合利用沼气的广阔前景，并且采取各种措施支持沼气利用。
　　
　　沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其他燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明，现在随着沼气产量的不断增加，科学家们正在研究如何更高效地利用沼气。
　　
　　山东昌乐酒厂安装2台120千瓦的沼气发电机组，一年节约能源开支29万元，工程运行一年即收回全部成本。杭州天子岭填埋场发电工程在运行过程中，在平均电价为0.438元\/千瓦时的条件下，投资回报率可达14.8％。
　　9.制服天花恶魔
　　法国著名的医生琴纳从小就刻苦学习，大学毕业后回到家乡开始行医。有一年他的家乡天花肆虐，夺去了无数的生命，琴纳很伤心，于是他一边行医，一边研究治疗天花病的方法。
　　琴纳通过学习知道，中国人已发明了往人的鼻孔里种牛痘预防天花的方法，只是这种方法并不安全，轻的留下大块疤痕，重的还会死亡。
　　有一次，乡村里有检察官让琴纳统计一下几年来村里因天花而死亡或变成麻脸的人数。他挨家挨户了解，几乎家家都有天花的受害者。奇怪的是，养牛场挤奶女工中间，却没有人死于天花或脸上留麻子。细心的琴纳没有放过这个奇怪的现象，他挨个问挤奶女工生过天花没有以及奶牛生过天花没有，挤奶女工告诉他，牛也会生天花，只是在牛的皮肤上出现一些小脓疱，叫牛痘。挤奶女工给患牛痘的牛挤奶，也会传染而起小脓疱，但很轻微，一旦恢复正常，挤奶女工就不再得天花病了。
　　琴纳由这一线索入手，开始研究用牛痘来预防天花。
　　1796年5月的一天，琴纳从一位挤奶姑娘的手上取出微量牛痘疫苗，接种到自己儿子的胳膊上。不久，种痘的地方长出痘疱，接着痘疱结痂脱落。一个月后，他又在儿子胳臂上再接种人类的天花痘浆。尽管这样做非常危险，但是为了验证种痘的效果，为了制服天花这个恶魔，琴纳还是咬着牙将针扎进了儿子的肩膀。最后，奇迹出现了，儿子没有出现任何天花病症。
　　1798年，琴纳宣布自己的试验成果，可是英国皇家学会一些科学家根本不相信一个乡村医生能制服天花，有的还说接种牛痘会像牛一样长出牛尾巴，甚至像公牛一样眼睛斜起来看人……
　　面对无情的诽谤和攻击，琴纳不但没有动摇，反而更加坚信不疑。真理终究会被人们所接受，1801年，接种牛痘的技术逐渐被欧洲人所认同。这时英国政府终于承认琴纳的发现有重要价值，在伦敦建立新的研究机构——皇家琴纳学会，由琴纳担任主席。在这里，琴纳将全部精力投入研究工作，直到1823年逝世。世界因为琴纳而永远地脱离了天花的魔掌。
　　1977年10月26日，联合国卫生组织在索马里发现最后一例天花后，这些年在世界各地从没有发现一例天花病人。
　　这个肆虐几千年的恶魔终于从人类的视野里消失了。
　　
　　天花病毒小档案
　　中文名：天花（牛痘）
　　英文名：smaupox
　　天花病毒属于牛痘病毒科，是一类最大、结构最复杂的病毒。病毒由中心的双链dna和包裹在外面的一层含有蛋白质的膜组成。同属于这一科的病毒还有牛痘病毒、猴痘病毒等。
　　
　　人类学会接种牛痘后，又相继研制出了各种预防疾病的疫苗：1891年，研制出白喉和破伤风疫苗；1922年，法国研制出结核疫苗；1954年，第一种有效的脊髓灰质炎疫苗问世；1960年，美国一位病毒学家安德斯制成麻疹疫苗。现在，科学家又研制出狂犬病疫苗、甲肝疫苗、乙肝疫苗等，而且接种方法也不只限于注射，还可以把疫苗制成糖丸给幼儿口服。
　　10.噬菌体的独特食谱
　　1915年，英国微生物学家特沃特做了一个实验：在固体培养基上培养一批细菌。在细菌生长的过程中，他一直观察着细菌的生长变化，有一天，他意外地发现：在细菌的菌落上有些部分慢慢地形成一种透明的胶体状。
　　特沃为了弄清楚这个问题，首先检查了那些形成透明胶体的部分，发现胶体里面的细菌不见了，接着他粘了一小部分的胶体东西放到生长正常的细菌群落上，过一段时间之后，发现与胶体接触到的细菌也形成一种透明的胶体状。
　　经过几次的重复实验之后，特沃特判断：“胶体中一定存在某一种因子。”
　　到了1917年，法国医官埃雷尔发表了一篇实验报告，内容和特沃特的发现类似。他认为有一种光学显微镜所看不到的微生物存在着，这种微生物可以寄生在细菌体内，最后将整个细菌破坏掉。埃雷尔的实验是这样的：
　　他把细菌培养在培养液中，等到细菌增殖到浑浊状时，就把他所认为的微小生物加进去，数小时之后，细菌培养液就会变成一种透明的澄清液。
　　然后，他再将这种液体用一种特殊的“过滤器”（一种由陶土烧成的，有极微小的孔隙，普通的细菌滤不过去，但是比细菌微小的粒子是可以被滤过去的）进行过滤。将过滤液滴到生长于固体培养基的细菌群落上，则在细菌群落上出现了与特沃特所看到的相同现象。
　　埃雷尔心想：那种能够使细菌分解掉的因子，是一种微生物，而不是化学物质。
　　事实虽然被埃雷尔言中了，但在当时他并没有用充足的实验来证明，直到20年以后，世界上出现了电子显微镜，人们才得到最后的答案，并将它命名为噬菌体。
 



第41章 微生物世界(3)


　　随着时间的推移，人们对噬菌体又有了新认识：1922年，荷兰的拜耶林克根据当时计算出的噬菌体数量级，认为噬菌体和蛋白质分子的大小相当；1925年，法国巴斯德研究所的沃尔曼夫妇提出噬菌体最活跃的要素是含有一种有稳定遗传性的物质；20世纪40年代中期，科学家已测出噬菌体的大小和含有以蛋白质为外壳和以dna为核心的化学本质。
　　至此，人们对噬菌体的认识逐渐清晰、完整。
　　
　　噬菌体小档案
　　中文名：噬菌体
　　英文名：bacteriophage
　　噬菌体也叫细菌的病毒。噬菌体是能溶解细菌的微生物，体积极小，比细菌小得多，大多数形似蝌蚪，由头尾两部分组成，需要侵入细菌体内才能够生长、繁殖，引起细菌溶解。这种病毒与动物病毒、植物病毒不同，它们只对细菌的细胞发生作用，所以是一种很小的但非常有用的病毒，凡是有细菌存在的地方，都有它们的行踪。因此，我们也可以把它们看做是细菌的天敌。某一种噬菌体只对相应的细菌起作用，因此可用以诊断和防治细菌性疾病。如：痢疾噬菌体仅对痢疾杆菌有作用，可用以防治细菌性疾病。
　　
　　人体的环保小卫士——白细胞。白细胞中的中性粒细胞和单核细胞的吞噬作用很强，它可以通过毛细血管的肉皮间隙，从血管内渗出，在组织间隙中游走。人体内的白细胞会吞噬侵入的细菌、病毒、寄生虫等病原体和一些坏死的组织碎片。
　　11.微生物肥料——根瘤菌
　　一个星期六的上午，小云到郊区的外婆家玩。恰巧舅舅在地里干活。小云就蹦蹦跳跳地跟着去了。舅舅他们都在地里干活，小云就在田地边上玩耍，不小心，她把一颗快要成熟的黄豆给拔出来了。小云惊奇地发现，黄豆根部长了一些小“肿瘤”。她心想黄豆可能“病了”，于是赶紧告诉舅舅他们。舅舅告诉小云这些小疙瘩是由于植物根部被根瘤菌侵入后形成的“肿瘤”。不过，这些“肿瘤”的存在不仅不会使植物生病，反而会不断地为植物提供营养。听舅舅这么一说，小云反而不明白了，她对舅舅说，细菌不是能让植物生病吗？现在怎么又说它不会让黄豆生病呢？舅舅告诉小云说，根瘤菌侵入豆科植物根部形成“肿瘤”后，虽然在根瘤中它们是依靠植物提供的营养来生活的，但同时它们也把空气中游离的氮气固定下来，转变成植物可以吸收利用的氨。这样，一个个小疙瘩就像是建在植物根部的一个个“小化肥厂”，因此也可以说根瘤菌与植物的关系是“相依为命”的，它们之间是“共生的关系”。根瘤菌固氮的最大优点是由于它们与植物的根系的“亲密接触”，使得固定下来的氮几乎能百分之百地被植物吸收，而不会跑到土壤中造成环境污染。
　　现在，因为使用化肥存在着某些严重的缺点，因此人们都在大力研究和推广新型的“绿色”肥料——微生物肥料。简单地说，微生物肥料就是利用特定微生物来增加土壤肥力的微生物品，就如同黄豆根部的根瘤菌一样。微生物肥料又称细菌肥料或菌肥，这是因为其中涉及的微生物大部分都是细菌之故。
　　
　　除了根瘤菌这类与植物共生的固氮微生物外，在土壤中还存在如自生固氮菌、氮单孢菌、贝氏固氮菌、固氮螺菌等固氮细菌。不过，这些固氮微生物往往只固定仅够自身用的氮，比起根瘤菌来，就差远了。
　　
　　有的微生物能把土壤中难以溶解的含磷化合物分解成植物容易吸收的营养形式，还有的微生物分解土壤中的含钾矿石并富集钾元素，分解土壤中的动植物残体并为植物和其他微生物提供养分，分泌刺激和调控植物生长的物质，还有减轻植物病虫害等许多其他作用。
　　12.微生物的药用价值
　　1909年，德国苏云金的一家面粉加工厂中发生了一件怪事，本来一种叫地中海粉螟的幼虫每天都在仓库中到处飞舞，但后来不知什么原因，这种幼虫突然大量死亡。面粉厂的人觉得很奇怪，就把这些害病的地中海粉螟幼虫的尸体寄给生物学家贝尔林内。贝尔林内对此很感兴趣，他决定揭开粉螟幼虫死亡的秘密，以此造福人类。
　　经过无数次努力，贝尔林内终于在1911年从虫尸中分离出来一种杆状细菌。他把这种菌涂在叶子上，将粉螟幼虫放到这些叶子上，等粉螟幼虫吃下这些叶子后，粉螟幼虫先是惶惶不安，过了两天后纷纷死去。这种细菌却生长旺盛，一天后，就可在细胞一端长成一个芽孢。芽孢就像一个结实的“蛋”，不仅可以“孵化”出下一代，而且还有一层厚厚的壁，能更好地抵抗像高温、干旱等一些不利的外界环境。4年以后，贝尔林内详细描述了这种微生物的特性，并给它命名为苏云金杆菌。他后来还发现，在细菌的芽孢形成后不久，会形成一些正方形或菱形的晶体，称为伴孢晶体。
　　苏云金杆菌的发现，使人们自然想到利用它来给害虫制造“流行病”以杀灭害虫。由于化学农药的价格优势，苏云金杆菌长期未获得产业界的足够重视。
　　直到今天，随着大量使用化学农药造成的严重环境污染日益突出，人们才重新认识用细菌防治害虫的生物防治方法的意义，苏云金杆菌重新走进了人们的视野。
　　
　　苏云金杆菌小档案
　　中文名：苏云金杆菌
　　英文名：bacillusthuringiensis
　　苏云金杆菌产生的对昆虫有致病作用的毒素有7种，即α-外毒素、β-外毒素、γ-外毒素、δ-内毒素、不稳定外毒素、水溶性毒素、鼠因子外毒素。苏云金杆菌杀死昆虫可由菌体本身的活动而引起，但是使害虫死亡的更主要的原因是菌体产生的毒素。这种毒素不仅能帮助细菌入侵，而且可使害虫在短时间内中毒身亡。
　　
　　科赫（1843—1910），德国细菌学家。1873—1881年，他经过研究发现了炭疽杆菌、伤寒杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌等传染病菌，发明了细菌的固体培养技术、细菌染色法、用于诊断结核病的结核菌素和预防炭疽病、霍乱病的免疫接种法。因为他的杰出贡献，1905年，他被授予诺贝尔生理学和医学奖。
　　13.巴氏灭菌法
　　1864年，作为法国经济命脉的酿酒业正面临严峻的形势，很多葡萄酒、啤酒常常因变酸而被倒掉，造成了巨大的损失。酒商们叫苦不迭，有的甚至因此而破产。在这种危急时刻，拿破仑三世皇帝再也不能眼睁睁地看着这种巨大的损失继续发生下去了。他决定让著名的生物学家巴斯德想办法挽救这一损失，于是就要求巴斯德对这种威胁酿酒业的“疾病”开展调查和研究。为此，巴斯德到阿波斯的一个葡萄种植园去研究这个问题。
　　根据在里尔研究时积累的经验，他很快找出了使葡萄酒变酸的罪魁祸首——杆菌。接下来的问题就是要想办法消灭这些杆菌，同时必须保证不破坏葡萄酒的风味。于是，他开始了实验。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里，泡入水中加热到不同的温度，试图既杀死杆菌，又保持酒的口味。就这样，经过反复多次的试验，巴斯德终于找到了一个简便有效的方法：只要把酒放在60℃左右的环境里，保持半个小时，就可杀死酒中的杆菌。后来，巴斯德还把这种方法应用到防止其他酒类和牛奶变酸等领域，也取得了成功。
　　这就是著名的“巴氏灭菌法”。这个方法至今仍在世界上被广泛使用。
　　
　　培养基的灭菌最常用的方法，是采用高压水蒸气对培养基进行加温，从而杀死其中的微生物，这称为蒸气灭菌或湿热灭菌。最常见的方式是在培养基配制好后，直接向发酵罐中通入高压水蒸气，将培养基加热到120℃左右，保持这一温度20分钟到半个小时，然后冷却。这样的灭菌方法称为间歇灭菌或实罐灭菌。
　　
　　自然界中有许多嗜热微生物生活在高温环境下，如在俄罗斯的堪察加的温泉里（水温57℃～90℃）存在着一种嗜热细菌——红色栖热菌（thermustuber）；在美国怀俄明州黄石国家公园内的热泉中，一种叫热容芽孢杆菌（bacilluscaldolyticus）的细菌可在92℃～93℃的温度下生长，另外该细菌在试验室条件下还可在100℃～105℃下生长；1985年，生物学家在太平洋底部甚至还发现了可生长在250℃～300℃高温高压下的嗜热菌。
　　14.霉菌有好有坏
　　这天从早晨开始，小璐就不停地跑厕所，没办法，闹肚子。妈妈带她去医院检查。在仔细询问了昨天的饮食后，医生认为小璐是因为吃了发霉的食物而引起闹肚子的。
　　小璐听医生这么一说，就问：“叔叔，那是不是细菌引起的？”
　　医生笑着说：“对啊，那是一种霉菌。”
　　“真讨厌。”小璐撅着嘴说。
　　“可不能轻易下结论哟，霉菌不光有讨厌的一面，它也有好的一面呀。”医生笑了。
　　看到小璐奇怪的样子，医生又告诉了小璐一些关于霉菌方面的知识。
　　原来，霉菌对于人类有功也有过。诚然，有些霉菌会引起衣服、食物和物品的霉烂，使人和动植物得病。比如，小麦赤霉、水稻恶苗赤霉会引起小麦、水稻病害，毛霉引起养鳖场最怕的白斑病，黑根霉引起甘薯得软腐病，青霉引起柑橘得青霉病，等等。大家都有这样的经历：买来的橘子，时间放长了，橘子皮就烂了一块，周围还有绿色的一圈，上面竖立着许许多多绿绒毛，这是青霉在作怪。人们吃了这种腐烂的橘子以后，带苦味的毒素就会在消化道里引起不同程度的肠炎或胃炎。还有一种黄曲霉素，人、畜吃了后会引起肝癌等疾病。这种毒素要在摄氏280～300度才会被破坏，一般的煮或炒，是达不到这个温度的，因此发霉的花生和玉米一定不能吃。在这方面，历史上有一个鲜明的例子：很多年前，在英国的一个养殖场里有10万多只火鸡突然患病，几天内就死光了。一开始人们找不出病因。经过一年多的仔细调查才发现，原来罪魁祸首就是在这些火鸡的饲料——发霉的花生粉里找到的黄曲霉毒素。
　　另一方面，如果我们能很好地利用霉菌，它也能给我们带来意想不到的好处。早在周代，有种专职的官员，就负责专门从黄色曲霉中取得一种黄色的液体，来染制皇后穿的黄色袍服。
　　现在，霉菌被广泛运用于食品加工企业。例如，我们平时喜欢吃的豆腐乳就是在豆腐上接种了鲁氏毛霉而制成的。
　　此外，霉菌还是发酵工业、医药工业的重要菌种。
　　
　　黄曲霉菌小档案
　　中文名：黄曲霉
　　英文名：aspergillusflavuslink
　　黄曲霉属半知菌亚门真菌，分生孢子梗直立粗糙，顶囊近球形至烧瓶状，它适宜在温度30℃、相对湿度85％的环境中生长。黄曲霉菌能产生黄曲霉毒素，黄曲霉及其毒素的产生受湿度、温度、籽粒状况、空气成分、微生物区系等多种因素影响。一般来说，相对湿度高于85％时毒素增加，常见于玉米中，如果玉米籽粒含水量低于16％时该霉菌不生长，17％时生长缓慢，18％～19％生长迅速。刚收获的玉米含水量20％～28％，气温处于20℃～30℃时，在48小时内即可产生毒素。
　　
　　很多人都喜欢吃花生，但在吃花生时也要注意安全。据研究，花生是最容易感染黄曲霉菌的农作物，而世界各国的科学家公认，黄曲霉菌毒素是迄今为止所发现的最强的致癌物，它的理化性质相当稳定，在人体内不能降解，只能沉积在肝细胞中。当黄曲霉菌毒素沉积量超过人体的耐受力，便会引起肝脏的损伤，甚至诱发肝癌。
　　15.细菌也会“挑食”
　　小强的爸爸是位微生物学家，平时小强总喜欢听爸爸讲一些关于微生物的知识。今天是周末，爸爸带小强出去玩了一上午，在路上，小强无意中从一张纸上发现什么“葡萄糖”之类的字样。
　　爸爸灵机一动，就告诉小强说：“你平时就挑食，你可知道，细菌也喜欢‘挑食’啊？”
　　“细菌‘挑食’？新鲜，爸爸你快说说是怎么回事？”小强迫不急待地问。爸爸笑笑，牵着小强到一处树荫下坐了下来，然后就告诉小强细菌是怎样“挑食”的。
　　小强的爸爸是以大肠杆菌为例的。他讲道，大肠杆菌会“吃”葡萄糖，也会“吃”乳糖，但它有“挑食”的毛病。如果让它在同时含有这两种糖的培养基中生长，开始时它只“吃”葡萄糖，当葡萄糖吃完后它才“吃”乳糖。而且，这种习性还是代代相传的。
　　大肠杆菌会有这种遗传性的“挑食”习惯，是因为它的特定的基因在作怪。
　　大肠杆菌细胞中，与吸收、利用葡萄糖有关的酶类是与生俱来的，我们称这些与生俱来的酶为组成型酶；而与乳糖吸收、利用相关的酶却只有在培养基中有乳糖的情况下才会产生，所以称这一类酶为诱导酶。但是，如果培养基中同时含有葡萄糖和乳糖，大肠杆菌开始时还是不会产生与吸收、利用乳糖相关的酶，只有在吃完葡萄糖后，只剩下乳糖的情况下，这些酶才会产生。当然，这两类酶的基因在细胞中的存在，是不因培养基的组成而改变的。诱导酶是否产生的关键，在于环境条件是否适合这些基因的表达，或者说处在某种环境下的细胞是否需要这些酶的产生。
　　听爸爸这么一讲，小强感到微生物世界真是太神奇了。他真希望自己长大后也能做个微生物学家，也能解决好多好多的问题。
　　
　　地下生物圈不只是大，而且还是与现今的生物观念完全不同的“另一个新世界”。与地表不同的特殊环境中生存的微生物，或许有具备现在尚不知道的特殊功能的微生物。现在已发现能分解原油及一部分农药的微生物、分解二氧化碳的微生物以及具有各式各样特殊功能的微生物。探索这些具有特殊功能的微生物，也是地下生物圈研究的目的之一。
　　
　　世界上最耐盐的植物是盐角草，它能耐0.5％～6.5％的盐度，而某些嗜盐菌远远超过这一极限。例如，著名的死海，盐度高达23％～26％，那里几乎没有动植物生长，却有少数几种细菌和藻类能很好地生存。另外，现在发现的某些嗜盐菌还可在饱和盐水中生长。
 



第42章 生物界未解之谜(1)


　　科学家们始终不停地在探索生物界的奥秘，即使这样，神奇的自然界中还是存在许多未解之谜。仿佛是大自然在跟我们开了个巨大的玩笑：让我们不停地探索、不停地发现。我们至今不能完全理解这个多姿多彩的生物世界，例如：野生油菜千年不绝、跳舞草的跳舞之谜、奇怪的群蛙大聚会、恐龙缘何灭绝、鲨鱼防癌的法宝、“计划”生育的兔子、可以哺乳的鸟、噬人鲨“口下留情”之谜等。
　　这些谜底的揭开有待于我们进一步的研究和试验。
　　1.“不劳而获”的油菜
　　不用播种就能收获油菜子，这是不是天大的好事呢？
　　你们也许不相信，但在长江西陵峡王昭君的故里，也就是湖北省兴山县香溪口附近，就有这么一块神奇的土地。昨天下午，当小明他们又去闹着那位博士爷爷讲故事时，爷爷先吊吊他们的胃口，然后沉默了好长一段时间才继续说。小明他们早就等得不耐烦了。
　　爷爷摸了摸小明的脑袋说：“就你急！听我慢慢给你们说……”
　　爷爷告诉小明他们那块油菜地面积约200平方千米。当地人每年冬天只需将山坡上的杂草灌木砍倒，用火将草木烧掉，第二年就可以坐等收获油菜了。等到第二年，只要几场春雨，那里就会长出绿油油的油菜。1935年，当地发生了一次洪水，当时就连坡上的树根都被拔走了，可第二年春天，野生油菜照样遍地都是。当地人实在想不出到底是怎么回事，便传说当年昭君姑娘出塞前曾在此采药，种下菜子，并嘱咐“连发连发连年发”，所以野生油菜才“野火烧不尽，春风吹又生”。这毕竟是个美丽的传说，野生油菜为何千年生而不绝，目前还是一个未解之谜，有待于人们进一步去研究。
　　听爷爷讲完后，小明他们都说：“如果找到原因，农民伯伯们就不用像现在这么忙碌了。”
　　
　　这片油菜地周围的20多个村庄的人家，每户每年可收野生油菜60多千克，基本上能解决生活用油。
　　
　　1．湖南省洞口县有一块有奇特香味的香地。面积50平方米左右，但奇怪的是只要超出香地范围一步，香味就闻不到了。
　　2．在海拔1200多米高的四川省石柱土家族自治县，有一块能使普通水稻变成香稻的神奇水田，至今仍没有人能解开此中奥秘。
　　2.跳舞草为何会跳舞
　　一天上课前，小帅带着一个大盒子来到教室，他向同学们说自己刚学了一种魔术，能让植物跳舞。他刚说完，教室里就像炸了锅似的，大家七嘴八舌地议论开了。
　　“植物会跳舞，搞没搞错？”
　　“谁信。”
　　“小帅又吹牛了。”
　　……
　　“不信，下课后我们到操场上，我给你们表演。”小帅急了。终于下课了，伙伴们全涌上了操场，只见小帅从盒子里端出一盆绿色植物，然后用手指着它，过了一会儿，奇迹出现了。那株植物的叶子绕着叶柄跳了起来……
　　“世界上真有这么一种植物可以跳舞，而且它就生长在我国的南方，人们给它起了一个非常好听的名字叫‘跳舞草’。”闻讯赶来的老师告诉同学们。
　　接着，老师告诉同学们跳舞草枝干上每个叶柄的顶端有一片大叶子，大叶子后面对称长着两片小叶。这些叶子对阳光特别敏感，一旦受到阳光照射，后面的两片小叶就会迎着太阳一刻不停地绕着叶柄翩翩起舞，从旭日东升一直舞到晚霞遍地，它才疲倦地顺着枝干倒垂下来开始休息。可是第二天太阳一出来，它就又开始跳舞。更有趣的是，一天中阳光愈烈的时候，它旋转的速度也愈快，一分钟里能重复跳好几次呢！
　　当同学们问起跳舞草为什么会跳舞时，老师告诉他们这个问题目前还存在很多疑问，不过植物学家普遍认为与太阳有关，就像向日葵总是冲着太阳转动一样。至于究竟是什么原因，还有待于进一步研究。
　　
　　跳舞草不但舞姿曼妙，它还是一味药材，有接骨、镇静、抗风湿的功效。
　　
　　在南美洲的安第斯山麓，有一种会吹笛子的树，当地人叫它“蒲甘笛树”。这种树的叶子末端有小孔，叶子大小不一，叶孔就有大有小。风一吹，每片叶子都会奏乐，而且曲词和节奏都会随风变化。在巴西的丛林中也有一种会“吹笛子”的树，当地人叫它“莫尔纳尔蒂”。
　　3.群蛙大聚会
　　平时，我们只会在河边、湖边看见大大小小的青蛙，好像它们都是“分散行动”的，平时并不喜欢一大群地聚集在一起。但是，我国南岳衡山广济寺的一个丘田上，曾出现过群蛙聚会的奇观。参加聚会的是一种石蛙，颜色灰黄或褐色，成蛙有碗口大小，憨态可掬。每年3月惊蛰时节，便有成千上万只石蛙来到这块丘田聚会。
　　后来人们才发现，原来刚从冬眠中醒来的石蛙是到这里来幽会的。成千上万只石蛙有时一对对叠堆而起，形成一个近1米高的蛙塔。如果人们想把成双成对的石蛙分开，可没那么容易。你抓住上面的雄蛙，下面的雌蛙不放“手”，于是就一同被提起来，看来它们打算“誓死不分离”了。这种石蛙聚会可持续几天到十几天，然后一夜之间消失得无影无踪。
　　另外，人们在广东鹤山县沙坪镇也发现过另一次群蛙聚会。这次群蛙聚会不是为了幽会，而是为了打仗。当时刚下了一场大雨，奇怪的是雨后沙坪镇的一块大菜田里聚集了上千只青蛙，开始打一场世所罕见的青蛙大战。你看吧：有的单兵对战，彼此先怒目相视，然后猛扑跃起，缠住对方连咬带撞；有的几只围成一团，互相乱咬。战场外还有上千只青蛙在助阵，叫声鼎沸。这些助阵的青蛙还当起了“救护员”，它们不时到战场上拖出精疲力竭的“伤兵”，不知是为了“救护”，还是收容“俘虏”。群蛙聚会为哪般？只有天知道！
　　
　　石蛙小档案
　　中文名：石蛙
　　英文名：ventral-spinedfrog
　　石蛙俗名坑鸡，又称棘蛙、石蛤蟆、石鸡，属两栖纲蛙科。主要分布在我国南方诸省的深山密林的山涧溪流中。石蛙主要食物为蚯蚓、昆虫、蝇蛆类动物和藻类等绿色植物。其食用价值远远高于牛蛙，被国内外美食家誉为“白蛙之王”。石蛙肉可供药用，有滋补强壮的功效。石蛙药性平，味甘。有滋阴降火、清心调肺、健肝肾的功效，对治疗癌症、病后虚弱、心烦口渴等有一定辅助疗效。
　　
　　在我国安徽省的一个小镇，一天早晨8点左右，几只大蟾蜍率领几十万只小蟾蜍排着队爬上街道。这支队伍井然有序地由西向东移动，因为这天镇上有集市，所以许多车辆、行人都无法通过。这次游行持续了4个多小时，至于为什么，人们都不得而知。
　　4.恐龙是怎样灭绝的
　　小春是个“恐龙迷”，凡是书上、报上、电视上有关恐龙的信息，他绝对不会放过。不仅如此，他还把自己知道的关于恐龙的一些信息告诉同学们。一天放学后，他又手舞足蹈地告诉兰兰有关恐龙灭绝的一些事情。
　　他说2亿年前的中生代，大型爬行动物恐龙是地球的主宰，它们自由自在地生活在辽阔的地球上，没有什么东西敢与它们为敌，但是厄运还是在6500万年前的某一天降临了。这天恐龙们正在悠闲地散步，天空还像往常一样湛蓝，微风轻轻吹来。突然，灾难降临了，这些恐龙没有任何准备，有的在悠闲地吃着草，有的还在为争夺食物而大打出手……所有的一切只在瞬间就被彻底毁灭了。数量众多的地球主宰者们突然在地球上灭绝了，以至于今天我们要想看看它们也只有从古化石中去领略了。
　　对于恐龙的灭绝，人们曾有过种种猜测和探索。有人认为，7000万年前，比恐龙更高等的哺乳动物已大量存在，它们对外界环境的适应能力及生活能力都比恐龙强，尤其是这些哺乳动物常以恐龙蛋为食，在相互的生存竞争中，其他的哺乳动物占了上风，于是恐龙逐渐走向消亡。
　　还有人从大陆漂移学说出发，提出恐龙生存的时代，地球上的大陆还只有一块，气候温和，四季常青。到了侏罗纪，大陆开始发生漂移，导致造山运动、地壳变化和气候的变化，裸子植物逐渐消亡，春华秋实的被子植物成为主导，食物的短缺及气候变冷，使恐龙迅速走向消亡。
　　也有人提出，在6500万年前，曾有一颗小行星坠落地球，引起大爆炸，使大量的尘埃抛入大气层，形成了遮天蔽日的尘雾，地球上的生态系统遭到破坏，恐龙也随之消失了。
　　关于恐龙灭绝的原因，说法可以说是多种多样，而且从某个角度看，似乎都有一些道理，但每一个说法经严格推敲起来，又都有许多漏洞，都属于假说，因此恐龙的灭绝原因还有待于进一步去研究。
　　
　　恐龙小档案
　　恐龙的种类很多，科学家们根据它们骨骼化石的形状，把它们分成两大类，一类叫做鸟龙类，一类叫做蜥龙类。根据它们的牙齿化石，还可以推断出是食肉类还是食草类。这只是大概的分类，根据恐龙骨胳化石的复原情况，我们发现，其实恐龙不仅种类很多，它们的形状更是无奇不有。这些恐龙有在天上飞的，有在水里游的，有在陆上爬的。
　　
　　1822年，英国医生曼特尔在英格兰采集到禽龙化石，拉开了恐龙科学研究的序幕。1841年，英国解剖学家欧文第一次提出了恐龙这一科学词语，并将它归入爬行类。至今世界记述的恐龙属四百多个。
　　1938年，杨钟健、卞美年、王存义等在云南省禄丰盆地发现了举世闻名的中国早期禄丰蜥龙动物群，这一发现奠定了中国恐龙研究的基础。禄丰龙成为国内第一具装架展示的恐龙。
　　5.鲨鱼防癌的法宝
　　一天放学后，兰兰兴冲冲地跑进厨房，大声问正做饭的妈妈：“妈妈，你知道什么动物不得癌症吗？”
　　“癌症是人类健康的大敌，也是人类至今没有攻克的绝症之一。许多动物也能患上癌症。谁能逃过它的魔掌啊？”妈妈说道。
　　“哈哈，这你就不知道了吧。有一种动物，不仅自身不会得癌，而且即使在实验中向其注射大剂量的化学致癌物质，也不会让它形成肿瘤。”兰兰说。
　　妈妈疑惑地看了看兰兰，于是兰兰接着说：“是鲨鱼。”
　　兰兰说的没错，鲨鱼即使被注射大剂量化学致癌物，其体内也不会形成肿瘤。对此科学家们十分不解，不明白其中的奥秘。有些科学家猜测，可能是鲨鱼体内大量的维生素a对防癌有巨大的保护作用；也有科学家认为，鲨鱼不得癌的原因在于它们的体内含有一种特殊的活性酶，而其他动物体内的这种活性酶已在进化过程中消失了。
　　鲨鱼为什么不得癌的这个问题，实际上是一个很重要的科研课题，一旦找到这个问题的答案，将使人类受益无穷。
　　实际上，就像对所有未知事物的认识一样，人们对鲨鱼的认识也是一个循序渐进的过程。比如，过去人们一直把鲨鱼看做是一种性情很凶狠残暴的动物，但经研究发现，体形最大的鲸鲨和居其次的姥鲨性情都极温顺，居然以细小的浮游生物为食，口中连牙齿都没有。过去人们认为鲨鱼视力很差的看法被逐步证明是错误的，实际上鲨鱼对光线的敏感度超过人类10倍。
　　因此，我们满怀信心地期待着人们最终弄清鲨鱼不得癌的真正奥秘所在，为人类的健康作出贡献。
　　
　　苍蝇身体上携带着数不清的病菌，却从来不会生病。科学家们通过研究发现，这是因为苍蝇在幼虫时就合成一种特殊的蛋白质，称为抗菌活性蛋白，是苍蝇身上各种病菌的克星，所以苍蝇自由出入各种场所却不会“引祸上身”。
　　
　　2002年9月的一天，美国水族馆的一条雌性鲨鱼产下3条幼崽。奇怪的是，这条鲨鱼至少6年没有接触过雄性鲨鱼了。
　　6.阿洛沙鱼的精确洄游
　　明明正在看一些鱼类的图片时，爸爸突然指着一张图片问明明是否了解图片上那种鱼的生活习性及特征，明明告诉爸爸自己不知道。随后爸爸就给他讲了一些关于阿洛沙鱼的一些情况。
　　阿洛沙鱼是鲱鱼科中最大的鱼类，它们一般体长50厘米，体重达两公斤。阿洛沙鱼诞生在淡水河中，以后转移到海里，在性成熟以前的6年间生活在海洋里。最后，它们返回河川中产卵。阿洛沙鱼成群地栖身在美国的大西洋沿岸，每年返回河川，它们年复一年地遵照相差不到几天的日程游出和游入河川，这一现象曾令科学家们十分迷惑。后来，科学家想出了一个办法，他们在鱼背上安上水声发生器，用于了解它们的游踪，结果发现，阿洛沙成鱼是按照一定的路线和夏季时刻表游入诞生地——产卵的故乡河川的。不管是在海洋中还是在江河中，阿洛沙鱼总是在相当狭窄的一定温度范围水域中活动，即13℃～19℃，为了满足这个温度，阿洛沙鱼在春季成群结队地北上，秋季则南下，因为沿途的水温是随季节而变化的。由于这样的移动，当其出生地故乡河川的水温达到产卵和孵卵的最适宜温度时，阿洛沙鱼们就会返乡产卵。
　　在阿洛沙鱼洄游的过程中，至今有一些让人难以理解的谜。首先，沿岸溯流而上的阿洛沙鱼是怎样知道已经到达自己的出生地的？其次，当阿洛沙鱼离开海水进入淡水区时，一定要用两三天的时间往来于海水与淡水之间，若贸然进入淡水区则必死无疑，这又是为什么？另外，阿洛沙鱼还能识破河川中布下的渔网，在完全黑暗的情况下仍能经常机灵地躲过去，靠的又是什么为它们导航呢？
　　
　　欧洲鳗鱼为了产卵而离开栖息的淡水区，游向大海。研究表明，欧洲鳗鱼的产卵地在大西洋马尾藻海的深海区，而孵化出的幼鱼都能经过数千里的远游，找到出生后就从未去过的淡水区。
　　
　　1943年的夏天，美国的一对夫妇带着爱犬波比，驾车前往东部观光旅行。波比是一只雄性牧羊犬。一天波比在与狗群混战中失踪了，夫妇俩多日寻找未果，于是黯然回到西部的家。半年后，波比神奇地回到了主人家中。一般情况，狗能依靠嗅觉追踪两天前留下的足迹，但波比横跨美国东西4600多公里行程，又是依靠什么找回家的呢？
　　7.猛犸象突然蒸发
　　看过《冰河世纪》的人们，都还记得电影中那只善良、勇敢而且执著的长毛大象吧？它就是猛犸象。娟子和爷爷也看过这部大片，但娟子对猛犸象知之甚少，于是就不断地问爷爷一些关于猛犸象的事。
　　爷爷告诉她，猛犸象是生活在距今一万年前的长鼻目动物，后来因冰川的消退而灭绝，现在大多数已成为化石，而且绝大部分被封存在北极圈外永久冻结的土壤中。在西伯利亚，人们发现的猛犸象化石遗骸约有25000多具。
 



第43章 生物界未解之谜(2)


　　然后爷爷问娟子，象应该生活在热带丛林之中，为什么有这么多的猛犸象来到西伯利亚呢？娟子摇头说不知道，爷爷接着说，曾经有许多人对此做出过各种各样的猜想，排除那些早期荒唐的猜想以外有两种设想：一是由于地极迁移的缘故，猛犸象原先生活的地方并非十分寒冷，位移即地轴变动才使它们来到了西伯利亚，但古地磁资料无法证明地轴在猛犸象生存的前后直到今天有过突变；第二种设想来自大陆漂移假说，认为猛犸象并非生活在冰天雪地，而是活跃在比现在的极圈更南的地方，只是由于大陆漂移将它们的埋葬地移至极圈附近了。可是，目前海底扩张和大陆漂移的速度每年约为5厘米，甚至更为缓慢，这样在几万年之内根本不能移动那么长的距离。
　　古生物学家则从猛犸象本身特点考虑，认为它们是在冻土苔原上生长的，并就地被埋葬。1972年发现于苏联雅库次克东北方向的山德林河中游右岸的猛犸象，从冻结的内脏解剖情况看，这些猛犸象是死于盛夏季节，为什么在气温和食物都对猛犸象的生存有利的时候，猛犸象却被饿死了，而且是速冻致死的？科学家们的初步解释是，在北极地区夏末常有气温骤降，导致速冻的情况发生，因而猛犸象可能是在类似速冻的天气里，碰巧沉陷于溶洞或泥潭中，导致了瞬间的丧生。仔细推敲，这也是有漏洞的。
　　当然，这些还停留在科学推测的阶段，既然是推测，就有待于进一步去证实。
　　
　　猛犸象小档案
　　中文名：猛犸象
　　英文名：mammuthus
　　猛犸象属长鼻目真象科，狭义的猛犸象又名毛象，身上披着黑色细密的长毛，生活在北半球的第四纪大冰川时期。它身高体壮，有粗壮的腿，脚生四趾，头特别大，嘴部长出一对弯曲的大门牙。一头成熟的猛犸象，身长达5米，体高约3米，门齿长1.5米左右，体重可达4～5吨。
　　
　　1．大约在1.1万年前的冰河时代末期，人类来到了美洲大陆，而与此同时，美洲的许多大型动物在短短几百年间被消灭了，其中也包括猛犸象。科学家认为这是首次人为性的绝灭事件。
　　2．阿拉斯加的爱斯基摩人用象牙化石做屋门。
　　3．苏联生物学家在西伯利亚永久冻土层中发现了一头基本完整的猛犸象，它的皮、毛和肉俱全，嘴里还有青草。
　　8.海龟自埋
　　1984年2月，一位美国潜水员在佛罗里达州20多米深处的海底潜水，突然他发现距离自己不远处一只海龟把自己的整个身体都埋到於泥中，只露出一小块背甲，这位潜水员以为小海龟会被憋死，于是就试图把海龟挖出来，这个时候它却慢慢地醒来，抖掉身上的淤泥，游了起来。潜水员惊讶极了，他告诉别人这件奇怪的事情，但所有的人都不知道这究竟是怎么回事。此后，又有许多人多次在水下发现把自己埋起来的海龟。
　　随着人们的述说，这一现象终于引起了海洋生物学家的关注，并纷纷加以推测。
　　他们当中有人认为，海龟把自己埋起来是为了冬眠，但据发现者观察，海龟自埋不过是一个短暂的现象，因此冬眠之说不够充分；有的科学家通过观察发现，在一些个体较大的雄海龟身上常常寄生着大量的藤壶，因此他们推测海龟把自己埋起来，是为了使身上的藤壶在淤泥中因缺氧而死去，但据观察发现海龟在埋起来的时候，常常露出背部和尾部，寄生在这两个部位上的藤壶依然存活。而且还有大量雌海龟自埋的实例，也无法解释。
　　还有人又猜测，海龟埋自己是为了取暖，然而在海龟自埋的27米水深处，测定的水温高于21℃，不存在海水寒冷的问题。究竟是什么原因使海龟要自埋一段时间呢？目前科学家们正在努力寻找这一奇异现象的答案。
　　
　　海龟小档案
　　中文名：海龟
　　英文名：turtle，thalasslan
　　海龟是海洋龟类的总称，是现今海洋世界中躯体最大的爬行动物。在这些海龟中个体最大的要算是棱皮龟了，它最大体长可达2.5米，体重约1000公斤，堪称海龟之王。海龟的祖先远在2亿多年以前就出现在地球上，后来虽历经变迁却顽强地生存了下来。在我们中国海域中有记录的海龟有棱皮龟、海龟、蠵龟、玳瑁和丽龟等5种，这些都是国家级保护动物。
　　
　　奇异的双头海龟——曾经有一只罕见的24厘米长的双头海龟在曼谷的泰国政府渔业部被展出，这只海龟属于有半坚硬壳的两栖类爬行动物。
　　9.毒蛇为何朝圣
　　在希腊的西法罗尼亚岛上，每年的8月6日到15日，都有成百上千的毒蛇从悬崖峭壁和山林洞穴中纷纷涌出，向坐落在岛上的两座教堂爬去。到达教堂之后，它们就盘踞在教堂的圣像下面，大约10天左右才纷纷离开。这期间，恰逢希腊的两个重要的宗教节日：8月6日是希腊人纪念上帝的日子，8月15日是纪念圣女的日子。奇怪的是，在这期间这些毒蛇从不伤人。更令人迷惑的是，这些毒蛇的头上，都有一个类似十字架形状的记号，而且这一奇异景观已存在120多年了。
　　关于毒蛇朝圣盛景，人们众说纷纭。在当地还有一个美丽的传说，传说许多年以前，一群海盗洗劫了西法罗尼亚岛，并把岛上的24名修女捉去，图谋不轨，天上的圣母得知这一情况后，为使这些纯洁的修女免受玷污，就使用神术把这些修女变成了毒蛇，从而摆脱了海盗的魔爪。这些变成毒蛇的修女们为了报答圣母的恩情，于是约定每逢8月6日到15日，便到教堂朝拜感恩。
　　传说固然美丽，但终究不能解除人们对这一奇观的迷惑。有人甚至对这一奇观本身产生了怀疑。
　　不过，随着传播媒介的日益现代化，越来越多的人知道了这个小岛上有毒蛇朝圣的奇观，很多旅游者就慕名涌向西法罗尼亚岛，希望亲眼目睹毒蛇朝圣的奇迹。到了这个小岛后，人们真切地看到，岛上的居民确实与毒蛇和平相处，有些人甚至认为毒蛇有祛邪治病的神力，而有意触摸它们，或将其缠绕在身上，毒蛇也任凭人们逗引，温顺异常，从不伤人。
　　提起毒蛇，人们往往谈蛇色变，更不要说去和它们亲近了。西法罗尼亚岛上的毒蛇，却让人们对毒蛇有了新的认识。不过这里的毒蛇毕竟是个特例，如果你真的在其他地方遇到了毒蛇，要千万小心哟！
　　
　　在希腊的北斯波拉提群岛上，有一种叫“夫加”的吐丝蛇。在这种蛇的头部有一个鼓起的囊包，这种蛇能不断地射出一种洁白的半透明液汁，这种汁液遇到空气就会立即干涸成丝。因为这种蛇吐出的汁液能像蜘蛛结网那样织成六角形的网，所以当地渔民就把这种网割下来，然后在网的两边稍做加工，再穿条拉网绳，一张蛇丝渔网就做成了。
　　
　　在中美洲的洪都拉斯北部一名农夫曾咬死一条攻击他的毒蛇，当时这名农夫正向自家的耕地走去，忽然一条有剧毒的毒蛇从草丛中窜出来，咬了他的右脚。他马上抓住这条毒蛇，不断地咬这条蛇，直至它死亡。这名农夫随后用自己的砍刀砍下了蛇头。后来经过治疗，这名农夫脱险。
　　10.鲸鱼歌唱
　　新学期又开始了，今天是这个学期的第一堂生物课，同学们都很兴奋，不知道王老师又会带给他们什么样的惊喜。以往的生物课，王老师总能让同学们充满好奇与兴奋。
　　上课铃声终于响了，等同学们都坐好之后，王老师突然说：“我先问大家一个问题：鲸鱼能唱歌吗？”同学们交头接耳，窃窃私语，有的说能，有的说不能，很显然都是在猜测。最后大家慢慢静了下来，都看着王老师在黑板上写下一个大大的“能”字。然后王老师接着告诉同学们，美国动物学家罗杰·佩恩夫妇经过12年的研究，用仪器记录下大量鲸鱼在水中的叫声，然后用电子计算机加以比较分析，结果发现鲸鱼确实能唱出美妙动听的歌曲，这种歌曲一般长6分钟到30分钟，如果将其加快14倍的速度，声音就像婉转的鸟鸣。
　　王老师停了一会儿接着往下讲：“众所周知，鲸鱼是没有声带的，它的发声原理是什么呢？”同学们都想不出答案，所以都摇摇头，还是看着王老师。接着老师告诉大家，其实科学家们也对这种奇特的现象百思而不得其解，在已经研究的成果中发现，鲸鱼无论在海里单独游或成群地游，唱的都是同样的歌，但节奏有所不同，科学家们将鲸鱼历年唱的歌加以比较后发现同一年内所有的鲸鱼都唱同样的歌，但不是齐唱，第二年又都换唱新歌，这些歌逐年演变，相近两年的歌相似处多些，相隔年代久的则变化很大。十分神奇的是，即使是原理上相隔很远的鲸鱼，如大西洋百慕大群岛的鲸鱼和太平洋夏威夷群岛的鲸鱼，所唱的歌初听起来是两样，但经过认真分析，歌声的结构和变化规律都是相同的。这又该怎样解释呢？
　　为了弄清楚这个问题，科学家们曾对座头鲸跟踪观察了6个月，作了大量的水下录音和摄影，发现鲸每年洄游之后返回原地时，先是唱去年的歌，然后才逐渐变化，只是在繁殖期间的歌曲没有变化。这说明，鲸的智力能记忆一首歌中所有复杂的声音和顺序，并储存这些记忆达半年之久，然后再加上新的变化。
　　讲完这些，王老师郑重地说：“同学们，生物世界是神奇而美妙的，有许多的谜还要靠你们去解开。将来有一天，你们中间的一些人就将揭开鲸鱼唱歌的秘密。”
　　
　　1977年夏季，美国向银河系发射了探索其他星系的宇宙飞船，里面装有一张能保存10亿年的唱片，唱片里除了有古典和现代音乐，以及联合国成员国的55种语言的问候语外，还特意录制了一段鲸鱼的歌声，希望在茫茫的宇宙中，能找到会识别这神秘歌声的知音。
　　
　　许多人都说蚯蚓会唱歌，后来人们发现蚯蚓习惯于在地下钻来钻去，于是就留下很多的小隧道。蝼蛄却常常借住在蚯蚓的隧道里振翅而鸣，所以人们就“张冠李戴”，送给蚯蚓一个“歌唱家”的美名。
　　11.神秘的大象墓地
　　自古以来就有一种传说：年老的大象在预知自己将要死去的时候，就会主动离开象群，独自跑到密林深处一个神秘的处所，静静地等待着死亡。可以想象一下，如果这个传说是真的，那么在密林深处的大象墓地里，肯定遗存下了许多象牙象骨。因为象牙是用来制造高级工艺品的珍贵原料，售价昂贵，所以在偷猎大象成风的非洲，许多人幻想着，按照这个传说，终有一天能够找到大象的墓地，发一笔意外之财。
 



第44章 生物界未解之谜(3)


　　这不，苏联探险家布加莱夫斯基兄弟就追寻这个传说，前往非洲的肯尼亚寻觅象牙。一天，他们在一座高高的山顶上，望见了对面山上有无数白森森的动物尸骨。正当他们感到奇怪的时候，一头大象走进了他们的视野。只见这只大象摇摇晃晃地走到尸骨旁边，无力地哀叫了一声，然后就倒地不起了。兄弟俩人非常高兴，他们断定那里就是大象的墓地。于是兄弟俩立刻奔向那个他们梦寐以求的地方，但是他们在中途遭到了野兽的袭击，接着又被深不可测的沼泽地拦住了去路，只好无功而返，但他们仍然坚信那就是大象的墓地。
　　是否存在大象的墓地，还是个悬案，但大象临死之前行动确实反常，往往要离开象群，步履艰难地在某个地方销声匿迹。即使人们在动物保护区内可以偶尔看到大象的尸体，但与大象自然死亡的数量相比，是微乎其微的。其余死亡大象的尸骨哪里去了呢？
　　
　　非洲象中是陆地上最大的动物，最大的非洲象，其肩高的纪录为3.96米，体重的纪录为11.75吨，牙长的纪录为3.5米，107公斤。相比之下，亚洲象要小得多。
　　
　　大象一直被认为是智商较高的动物。2005年2月19日，在泰国清迈府的一个大象园中，8只大象在2.4米高、6米长的帆布上创作了一幅丙烯画，这幅画最后以大约3.95万美元的价格售出，打破了大象绘画出售的吉尼斯世界纪录。
　　12.动物也会做梦
　　动物能否做梦呢？这是一个非常有趣的问题。长久以来吸引了科学家们的注意和研究。
　　有一次，一位动物学家正在非洲跟踪考察长颈鹿的生活。这一天，他发现一只长颈鹿正在“呼呼”大睡，于是他就饶有兴致地在一旁观察。突然，这位动物学家发现这只正在睡觉的长颈鹿一下子高高跳起，脸上明显露出一副非常惊恐的表情。
　　这位动物学家对这种不可思议的行为感到十分惊讶。起初他还以为是周围有什么东西惊动了它，但是经过四处查看后，他发现，周围的一切都很平静。同行的科学家们对这一现象都感到迷惑不解。后来经过反复分析才想到，原来这只长颈鹿白天曾经受到过狮子的袭击，差一点丧命狮爪，因此他们大胆地做了个推测，这只长颈鹿是“日有所思，夜有所梦”，做了一个和狮子有关的噩梦。
　　动物为什么能做梦呢？科学家们用科学仪器检测得知，原来动物在睡眠时，大脑也能像人脑那样发出电波，也会做梦，而且有的动物做梦多一些，时间长一些；有的则梦少一些，时间短一些。例如，松鼠、蝙蝠经常做梦，而鸟类则梦较少，爬行动物几乎不做梦。科学家认为，这可能与它们必须随时对天敌保持警觉，以便能够及时逃脱有关。至于究竟是什么原因，还有待于进一步证实。
　　
　　美国科学家为了研究动物的做梦问题，曾对猴子进行了这样的实验：他们在一只猴子面前放了一个屏幕，而这个屏幕上反复出现的都是同一个画面；每当屏幕上映出这一画面时，科研人员就强迫猴子推动身边的一根杠杆。如果猴子不推，科研人员就用电棍击它。过了一些日子，猴子就形成了一种条件反射：每当它看见那画面，它就主动去推杠杆。后来，科学家发现，这只猴子在睡眠中也会不时地去推那杠杆。这表明猴子在睡梦中“看见”了那幅画面。
　　
　　做梦是人的正常生理活动，科学家们曾做过一些阻断人做梦的实验。结果发现，时间一长，就会导致人体一系列生理异常，如血压、脉搏、体温以及皮肤的电反应能力均有增高的趋势，自主神经系统机能有所减弱，同时还会引起人的一系列不良心理反应，如出现焦虑不安、紧张、易怒、感知幻觉、记忆障碍、定向障碍等。显而易见，正常的梦境活动，是保证机体正常活力的重要因素之一。
　　13.人类的好朋友海豚
　　1898年，新西兰北岛和南岛间的库克海峡里，出现了一条海豚。这条海豚生性活泼，更奇怪的是它一见轮船驶来，就在船前欢跃地跳动。海员们知道，在海豚跳跃的地方，水一定很深，不会触礁。所以轮船就在海豚的指引下顺利地渡过了海峡。从那以后，这条海豚在别洛鲁斯海湾迎送着往来的船只，每次都很负责地把轮船引进港内。海员们都非常喜爱这只海豚，也都很感激它。他们还把这条海豚命名为“别洛鲁斯·杰克”。
　　由于这只海豚的特殊贡献，1909年9月26日，新西兰政府特地颁布了保护海豚杰克的法令：严禁伤害在库克海峡护送船只的灰海豚。人们第一次见到它时，它长约4米，随着年龄的增长，杰克的灰色愈来愈浅，个儿也大了。24年来，它始终做着义务“领航员”。
　　1912年4月22日，这条海豚不幸被挪威捕鲸船杀死了。人们得知这个消息后伤心极了，决心找到杰克的尸体，终于有人在水底岩石缝里找到了它的尸体。为了表彰它的功勋，人们特地为它举行了一个隆重的葬礼，而且在惠灵顿市还为它建造了一座纪念碑。
　　
　　海豚分喙吻海豚与钝吻海豚两大类。喙吻海豚通常有喙状吻部，而且身体比粗壮的钝吻海豚细长。喙吻海豚大多长250厘米，而钝吻海豚则很少超过2米。此外，海豚很喜欢亲近人类。
　　
　　20世纪初，毛里塔尼亚濒临大西洋的地方有一个渔村艾尔玛哈拉，这个村子里的人们生活很贫困。生活在大西洋上的海豚似乎知道人们在受饥馑煎熬之苦，常常从公海上把大量的鱼群赶进港湾，协助渔民撒网捕鱼。
　　14.放牧者若拉
　　20世纪80年代，在苏联的一个村庄，有一只鹤，名叫“若拉”。这可不是一只普通的鹤。说它不普通，是因为它能帮助人们牧羊。相信人们都听说过犬牧羊，却没听说过鹤也能牧羊吧？可是若拉却能，它每天从早到晚一刻也不离开自己放牧的羊群，要是有一只羊跑远了，“若拉”立即就会张开双翅扑过去，使这只羊乖乖地回到羊群。
　　其实若拉来到这个村庄也是一次偶然。
　　有一年春天，切霍维奇在一块草地上发现了一只鹤，当时它躺在草地上，翅膀受了伤。切霍维奇想救治这只鹤，于是就把鹤带回家，给它熬药治伤，并同孩子们一起仔细地照料它，并给它取了个好听的名字——若拉。
　　孩子们都很喜欢若拉，每当去放牧时，常常把若拉带去，孩子们或许由于好玩，就指挥若拉去赶回跑散的羊群，若拉很聪明，很快学会了这一切。
　　很快秋天到了，鹤群飞经这个村子上空。若拉一冲而起，向鹤群飞去，但在空中盘旋了3圈以后，又回到地面。它没有跟鹤群走。冬天，它就同切霍维奇的家禽栖居在一起，同家禽友好相处。第二年春天，鹤群再次飞过村庄上空，可是若拉再也不想回到鹤群中去了。它与这一家人建立起了深厚的感情，每天早晨飞到草地羊群中，执行自己的放牧任务。
　　当地人也都很喜欢它，亲切地叫它“放牧者若拉”。
　　这只鹤为什么甘愿告别鹤群而选择在村子里帮助人放牧呢？至今没有人能准确回答上来。
　　
　　鹤是一种少见的长寿飞禽，它一般能活60年以上。因为它身姿秀丽，举止优雅，所以多为画家所瞩目、诗人所赞颂。仙鹤通常都是雌雄成对的，一对仙鹤一旦在一起就绝不轻易分离。如果一方死亡，另一方将终生不配，而且时常哀鸣，声调凄惨。
　　
　　人类根据鹤的动作创立了鹤拳，后来它成为南少林武术的一大流派，可分为飞鹤、鸣鹤、宿鹤、食鹤、纵鹤等五大类。
　　15.科摩多岛的巨龙
　　传说中，在印尼的科摩多岛上有一种神奇的“巨龙”。这种龙力大无穷，尾巴一摆能将一头牛击倒；而且它的胃口很大，能将一头100多斤的野猪一口吞下。最让人奇怪的是它的口中能够喷火。
　　1912年，一位荷兰飞行员因飞机故障，最后只好将飞机降落在科摩多岛。他在岛上见到了那种传说中的动物。返回驻地后他写了一份关于发现一种怪兽的报告。他的这份报告激起了许多人的兴趣。后来就有一位名叫安尼尤宁的荷兰军官登上了科摩多岛，在岛上，他打死了两头怪兽，并将这两头怪兽的兽皮运到了爪哇。其中一张兽皮长达3米。科学家们对其进行鉴定后，确定是一种巨型蜥蜴的皮，于是他们为这种巨型蜥蜴取名为“科摩多龙”。
　　凑巧的是，第一次世界大战结束不久，古生物学家就在澳大利亚发现了科摩多龙的化石，经测定，他们发现这是6000万年前的史前生物。同时，地质学家又发现，科摩多岛形成时间不到100年，它是一座由海底火山喷发形成的海岛。
　　这两个发现使人们彻底掉进了迷惑的旋涡：澳大利亚的这种龙早在科摩多岛诞生之前就已经灭绝，那科摩多岛上的巨蜥又来自何处？它们几千万年以来是如何生存的？这在当时成了不解之谜。
　　1962年，苏联学者马赖埃夫率领的探险队为了解开科摩多龙之谜，在科摩多岛实地考察了几个月。根据后来发表的考察报告可能看出，科摩多龙体长可达3米，它们长着令人恐怖的巨头，两只灼灼逼人的大眼，颈上垂着厚厚的皮肤皱褶，四肢粗壮，尾巴很大，嘴里长着26颗长达4厘米的利齿。从远处看，它们口中像是在不停喷火，但走近细看，那口中喷出的“火”原来是它们的舌头，因为它们的舌头颜色鲜红，裂成长长的两片，经常吐出口外，猛一看，确实像火焰。科摩多龙以猎取海岛上的野鹿、鸟、蛇、猴子、老鼠和昆虫为生。由于它们会游泳，所以也会到海边捕食一些海洋生物。
　　现在对于科摩多龙仍有不少未解之谜。例如，人们走遍整个海岛，只看见活的科摩多龙，却是无论如何也找不到它们的尸体，甚至连一根骨头都找不到。另外，科摩多龙的祖先是在澳大利亚发现的，它们是如何来到科摩多岛的呢？这些谜仍然有待于那些有兴趣的科学家去探索研究。
　　
　　蜥蜴原产于热带和亚热带，所以喜热怕冷，需要经常晒太阳，也需要经常洗澡和饮水。它一般生活于平原、山地、树上或水中，需要温度较高的环境。因为适当的温度变化可以刺激它的消化和对营养的吸收，增强它的免疫能力，抵抗感染。蜥蜴们大多数以昆虫作为主要食物，也有一些蜥蜴喜欢吃其他各种肉类，像石龙子等品种，还有的喜爱吃蔬菜、南瓜和水果等植物饲料。
　　
　　中国古代传说中的龙，最初是指某些罕见的爬行动物，后来这些爬行动物逐渐被神化了，还被别人赋予很多不同的传说。后来的艺术家，则根据这些传说以及不同种类的爬行动物的特点，加以艺术创造。这才有了今天腾云驾雾、雄姿英发的龙。
 



第45章 地理奇观(1)


　　大自然是美丽的，更是神秘的，甚至是莫测的。如果你是一个充满好奇，并且求知欲很强的人，你一定很想知道许多平时很少见到的光怪陆离的地理奇观，并且也非常想弄明白它们究竟是怎么回事。例如，神秘的“狗死洞”、奇妙的闪电摄影、救死扶伤的“圣泉”、神秘的球形闪电、人体自焚的火炬岛、色鬼般的“魔洞”、美丽的极光、海市蜃楼、神奇的天文蛋、五彩的雪花、施展“迷魂阵”的村庄等。
　　本章所写的都是你在课本中读不到的，并且令你十分感兴趣的地理奇观，从而能启迪你的心智，帮助你丰富课外学习生活，享受博学多才、陶冶性情的乐趣，同时又能满足你求知的欲望，培养你好学的精神。
　　1.从山谷飘起来的帽子
　　夏日的一天，一群游客正在重庆市缙云山舍身崖上欣赏着美景，导游对他们说：“如果有人问你，‘当你站在山崖上往山谷扔东西时，你的东西会掉下山崖吗？’我想你肯定会回答：‘当然会的！’通常而言，这个答案是正确的。但是，也有个例外，你知道吗？在有的地方，你扔的东西反倒会飘上山崖。”
　　“不会吧？竟有这样的事！”游客们都大惑不解。
　　“是的，有这样的事，现在你们所处的地方有时就会这样。”导游说道。
　　“真的吗？”
　　“当然是真的。曾经有一天，大约也就是这样的天气，一位女游客情不自禁地挥舞着草帽，并向山下大声呼喊，却不慎将草帽‘挥’下了山崖。草帽下坠约十余米后，突然出现了令人惊异的景象。在没有一丝风的情况下，缓缓坠落的草帽忽然改变运动方向，晃晃悠悠地向上飘了起来。帽身轻旋着，不知过了多久，在满崖游客不敢置信的目光中，它飘升到悬崖上，正好被回过神来的主人伸手抓住了。”
　　“啊！真是不可思议，那这是什么原因呢？”游客不解地问。
　　导游答道：“据说，每年夏秋两季天气晴朗时，在崖边特定的地方，向下丢重量轻的东西都会出现这种令人惊叹的场景，但一出了特定的地域，这种奇景便会消失。”
　　“舍身崖是一座海拔1000米的凹形悬崖，而飘物奇观只发生在悬崖的凹陷处。有关专家认为，形成这一现象的原因估计与山中的气流抬升及地形有很大关系。”
　　“哦，原来是这样！”游客们恍然大悟。
　　
　　舍身崖位于日观峰南，又名爱身崖，三面都十分陡峭，下边就是深渊。古时常常有人祈求神灵，显其诚心，跳崖献身，以求神灵祛父母病灾。明万历初年巡抚何起鸣为防这种无谓之死，便在崖侧筑墙阻拦，又把这里更名为爱身崖。清康熙年间又有泰安州知事张奇逢重修围墙，而且派更夫守护。1965年在围墙南端开了一个圆门并顺崖畔建了凭眺石栏。崖上有一块巨石，高约3.3米，石旁大书“瞻鲁台”，又称幡杆石。石上有1983年赵朴初题的“造化钟神秀”、周而复题“烟横云倚”等题刻。石东北有平坦巨石在悬崖边上，称为可止台，上边有宋代政和年间题名。崖南壁半腰有石龛造像，内雕文殊骑狮，粗犷凝重，疑为北宋造像。左侧3米处有“元二年（1087年）禹城县、应王府、雍丘县、郓城衡政”等题刻；右侧5米处有题刻“入内内侍省内侍高品皇甫继明、入内内侍省内两头供奉官周德政、右司谏直史李迪”等。
　　
　　贵州省三都县有一座登赶山。这座山特别奇怪，满山都长满了绿树杂草，而唯独山腰上裸露出一块崖壁。更奇怪的是，这块崖壁每隔30年就会自动掉落出一些石蛋，因此当地人都习惯把它叫做产蛋崖。产蛋崖，长20多米，高6米，表面极不平整，在高处，几块巨大而尖利的岩石横亘着，极为险峻。石蛋就在相对凹进去的崖壁上安静地孕育着，有的刚刚露头；有的已经生出了一半；有的已经发育成熟，眼看就要与山体分离。
　　2.“听话”的巨石
　　在印度马哈拉施特拉邦一个村庄里，有一座神奇的祠庙，卡玛·阿利·达尔凡老人的遗体就埋葬在这座祠庙里。在祠庙门口有两块岩石，让人不可思议的是，一天，一个人经过此地，并叫喊着卡玛·阿利·达尔凡的名字时，这两块岩石居然随着叫喊声飘然而起，他不停地叫着那名字，这两块石头就不停地飘起。他的发现引起了当地人的注意。之后，大家还发现这两块贴得很近的岩石，只许男人靠近，女人是不能接近它们的。两块岩石中，最大的一块约重70公斤，另一块稍轻一些。倘若想让石头升空，需要很多人用右手的手指指着岩石，同时异口同声不间断地呼喊着“卡玛·阿利·达尔凡”。这时，岩石便会腾空而起，甚至可上升至约2米的高度，悬在空中，直到喊声停止才会落回地面。如果大家不遵循这个步骤，那岩石只会飘起，而不会升起来。
　　
　　据记载，这巨石的升空方法是达尔凡生前透露给人们的。800年前，圣祠所在地原是一座健身房，那两块巨石是供摔跤手练习使用的。儿时的达尔凡经常光顾这里，他常常显示出自己非凡的生命机能和超人的力气。过了许多年，健身房拆除后，达尔凡对周围的人说出了这样的秘密：“那两块巨石任你们使出全身力气也未必能举起，除非你们重复叫我的名字。”他还告诉人们，用1根右手手指就可使那块大的巨石升空，而那块小的岩石只需用9根手指头同样也能使它升起。至于更多的秘密，达尔凡只字未提。
　　
　　湖南省新宁县万峰山脚下，有一个一喊便出水、不喊水断流的岩洞。洞高8米，宽4米，洞口稍向内倾斜。洞内10米处有一石台，高约1.5米，石台连着洞壁。当人们在石台前大喊几声，或者是用物敲击石壁时，约两分钟的时间，洞壁缝隙中便有碗口粗的清泉缓缓流出，持续5分钟后渐小，然后断流，如果再喊，泉流复出。这被人们称为“喊泉”。
　　3.神秘的“狗死洞”
　　一天，一位来自异国他乡的旅游者来到那不勒斯城附近的郊区。当他在山坡上准备休息时，发现前面有一个山洞，看样子好像没有人来过。在好奇心的驱使下，他顾不得休息，便牵着狗进了山洞。
　　在昏暗的光线中，这个旅游者看到洞内怪石林立，洞顶倒悬着大大小小的钟乳石，地上石笋峥嵘，岩石裂缝中还不断地冒着气泡。真是个美妙的仙境啊！他情不自禁地发出这样的感叹。同时，他又想：有这么好的地方，当地人为什么不把它开辟成新的旅游点呢？
　　当他正在兴致勃勃地观察时，手中牵着的狗却突然狂吠不止，而且拼命挣扎，想挣脱绳子往外跑。他以为是狗发现了什么东西，便划燃火柴，低头弯腰仔细察看地面，但刚一弯腰火柴就熄灭了，一连划了几根都是如此。与此同时，他也感到胸闷、呼吸困难，吓得他赶紧牵着狗跑出山洞。
　　难道洞内有什么怪物吗？还是有什么毒气呢？为了弄个明白，他就到离这个山洞最近的村庄去打听。村民们告诉他这个山洞他们早就知道，以前有人进去过，但后来就没有人敢进去了。因为他们养的狗进了这个洞，很少有生还的。后来人们大着胆子进去寻找，发现狗僵死在地上，身上却毫无伤痕。于是，请人来调查，结果也不了了之。因此他们便称这个洞为“狗死洞”。尽管里面怪石林立，但大家都不愿再进去玩。
　　这个旅游者听后觉得不甚满意，但村民的这些话却引起了他的思索：狗死无伤，可以肯定不是被什么怪物咬死的。为什么他牵的狗要挣扎着往外跑呢？这其间的原因究竟在哪里呢？他实在是困惑不解。
　　后来，他想起洞内有钟乳石和石笋，从而就可以肯定这是个石灰岩的溶洞。石灰岩（主要成分是碳酸钙）遇到地下水，会分解出二氧化碳，从山洞的岩石缝中冒出来的气泡，就是二氧化碳气体。二氧化碳比空气重，聚集在山洞底部，狗比人矮，就处于二氧化碳气体的包围之中，时间一长当然会窒息而死。人弯腰低头也会感到呼吸困难，火柴会自行熄灭。
　　
　　山洞是有冷又有热的，为什么会这样呢？原因就在于冷、暖空气密度不同的缘故。冷空气较重而下沉，暖空气较轻而上升。洞口向下的山洞里，较轻的暖空气充塞其中，不能流出，因而格外显得温暖，成为“暖洞”；洞口朝上的山洞里，冷空气钻入洞内，越积越多，好像天然的冷空气库，这样的山洞就成了“冷洞”。
　　
　　意大利那不勒斯和瓦维尔诺附近有个死亡谷，它专夺取动物的生命，对人体却无损，被称为“动物的墓场”。据统计，每年在此死于非命的动物多达3万多头。
　　印尼爪洼岛上也有个奇异的死亡谷，它由6个巨大的山洞组成，只要人和动物靠近山洞，就会被一股无形的力量吸入洞口，眼睁睁丢掉性命。远远望去，洞里尸骨如山。
　　4.沙漠哭声
　　1887年的一天，有一支探险队进入撒哈拉沙漠探险。当他们正在行进之时，队员们忽然听到一种如泣似诉的哀婉声音。可待他们举目望去，广漠的空间中除了他们自己外并没有其他人。一阵风吹过，那哀婉的声音似乎更加悠长，无限凄凉，这神秘的声音让人毛骨悚然。当时探险队员还以为遇上了妖魔鬼怪，心惊胆战地撤出了沙漠。几年后，科学家拉尔夫·巴格诺尔德也进入沙漠进行考察。他也听到一种低哑的声音忽然在黑夜里响起，但他环视四周，却没见到任何动静。几分钟后，这种奇异的声音逐渐变大，由低哑渐渐变成尖锐，以致淹没了人们正常的说话声，让人听了寒毛直竖。就在他所待的那一个月中，这种声音出现多达6次，尤其在白天多风之后的平静夜晚更是容易出现。
　　后来，他们才知道，原来发出声响的并不是沙漠的魔鬼，而是移动的沙子，它们在移动的过程中能够发出神奇的声音，因此它们也被称为“鸣沙”。
　　鸣沙，就是会发出声响的沙子。鸣沙是世界上普遍存在的一种自然现象。美国的长岛、马塞诸塞湾、威力斯河两岸，英国的诺森伯兰海岸，丹麦的波恩贺尔姆岛，波兰的科尔堡，还有蒙古戈壁滩，智利阿塔卡玛沙漠，沙特阿拉伯的一些沙滩和沙漠，都会发出奇特的声响。据说，世界上已经发现了100多种类似的沙滩和沙漠。
　　鸣沙这种自然现象在世界上不仅分布广，而且沙子发出的声音也是多种多样的。比如说，在美国夏威夷群岛的高阿夷岛上的沙子，会发出一阵阵好像狗叫一样的声音，所以人们称它是“犬吠沙”。苏格兰爱格岛上的沙子，却能发出一种尖锐响亮的声音，就好像食指在拉紧的丝弦上弹了一下。从中国的鸣沙山上滚下来，那沙子就会像竺可桢描述的那样“发出轰隆的巨响，像打雷一样”。
　　这样，有了这些了解后，探险队员们以后到沙漠中探险再也不会感到害怕了。
　　
　　鸣沙发出声响，有三个条件：
　　第一个条件是沙丘又高大又陡峭。
　　第二个条件是背风向阳，背风坡沙面还必须是月牙形状的。
　　第三个条件是沙丘底下一定要有水渗出，形成泉和潭，或者有大的干河槽。
　　由于空气湿度、温度和风的速度经常在变化，不断影响着沙粒响声的频率和“共鸣箱”的结构，再加上策动力和沙子本身带有的频率的变化，鸣沙的响声也会经常变化。人们有时候在下雨天去看鸣沙，发现鸣沙不会发出声响，正是由于温度和湿度的改变，把鸣沙的“共鸣箱”结构破坏了。
　　
　　关于鸣沙现象，历史上还有一个美妙的传说。古时候有一位大将军，率领军队出征时，来到现在甘肃的鸣沙山，并在那里宿营。当天晚上，天气突然发生变化，刮起了狂风，卷起了漫天的黄沙。这时，全营的官兵们都被埋在厚厚的黄沙下，于是形成了一座沙山。后来，每当人们听到那山上的沙子传来的一阵阵鼓角声，人们就说，我们古代的大将军又在领兵行军打仗啦！
　　5.天降动物
　　一个星期天的午饭后，玲玲正准备出门和爸爸到图书城买书，可不巧的是，天突然下起了大雨。这令玲玲十分不高兴，她对爸爸说：“我讨厌死雨了！”听她这么一说，爸爸就知道她肯定心情很不好了。于是他对玲玲说：“玲玲，你知道吗？天上还会下动物雨呢！你有没有兴趣了解一下呢？”
　　“怎么可能呢？我怎么没见到过呢？”玲玲对爸爸的话十分怀疑。
　　“不相信，我们一起来上网看看！”
　　说完，爸爸就和玲玲走进书房打开电脑上网查阅。果然，在网页上玲玲看到了这样的内容：1687年，在巴尔蒂克海东岸的麦默尔城下起了一场奇怪的雨，大片大片的黑色的纤维状物质落在刚落满白雪的地上。它们的气味像潮湿腐烂的海藻，撕起来就像撕纸一样，待它们干透以后，就没有气味儿了。一部分絮片被保留了150年，后来经过化验发现其中含有部分蔬菜一样的物质，主要是绿色丝状海藻，还含有29种纤毛虫。
　　1794年，法国的一个小村庄突然下起一场大暴雨，令人吃惊的是，接着开始有大量的蟾蜍从天而降，它们的个头儿很小，只有榛子那么大，蹦得满地都是。人们都不相信这无数的蟾蜍是随着雨水降下来的。他们展开手帕，撑起举过头顶，果然接到了许多小蟾蜍，许多还带着小尾巴，像蝌蚪一样。在半小时的暴雨当中，人们明显感觉到一股由蟾蜍带来的风吹向他们的帽子和衣服。
　　在我国也发生过类似的现象。1988年5月1日下午，河南省桐柏县彭庄村忽然刮起7级大风，半小时后，发现在一个小山坳里随雨落下许多黑褐色的小蟾蜍。最稠密的地方每平方米有90只至110只，雨后这些小动物纷纷向附近池塘蹦去。
　　除了这令人吃惊的蟾蜍雨外，天空还下过青蛙雨。1814年8月的一个星期天，在经过长时间的干旱和炎热之后，离阿门斯1.6千米远的弗雷蒙村于下午3点30分下起了暴雨。暴雨过后刮起的大风使附近的教堂都摇晃了，吓坏了教堂里的信徒。在横穿教堂与神父宅邸间的广场时，信徒们浑身上下都被雨打湿了，更令人惊讶的是，他们的身上、衣服上都爬满了小青蛙，地面上也有许多的小青蛙到处乱跳。
　　除此之外，天空也还下过鱼雨。如1859年2月9日11时，英国格拉摩根郡下了一阵大雨，雨中夹杂着许多小鱼。1861年2月16日，新加坡岛发生了一场地震，地震过后连续下了3天暴雨。过了3天，地面上的雨水都干了，却发现在干裂的水洼中有大量的死鱼。生物学家将这些小动物拿来检验，辨别出是鲇鱼。这种鱼生活在新加坡岛淡水湖泊、河流中，在马来半岛苏门答腊等地也会见到。1949年10月20日早晨，在美国路易斯安那州马克斯维也下过一次鱼雨，生物学家巴伊科夫还亲自收集了一大瓶标本。
　　“啊！真是不可思议呀！”看完后，玲玲深深感叹道。
　　
　　自然界中除下动物雨外，还会下许多稀奇古怪的雨，如红雨、黄雨、绿雨、蓝雨，还有“钱币雨”“苹果雨”“报时雨”“计时雨”等，粗略统计有180多种之多。
　　
　　天空会下这么多奇奇怪怪的雨，这充分说明了自然界的无比神奇。这都会吸引着我们去更深刻地探索自然的各种奥秘。
 



第46章 地理奇观(2)


　　6.海之路
　　一次，小伟听地理老师说：“韩国有个珍岛，是韩国的第三大岛，面积446平方千米。每到春季，珍岛就会出现两次因潮汐涨落而形成的海水退位、道路出现的奇观。”听老师这么一说后，小伟对那儿真是神往不已。于是，他极力要求爸爸妈妈在春天带他去看看。爸爸妈妈答应了他的要求，他们一同去了那儿，并看到他神往已久的情景：那天，珍岛海水水面渐渐下降，直到第二天下午5时左右，夕阳灿烂，滔滔海水完全退尽，竟出现了一条宽约40米、长约3000米的平坦大道，这条大道把珍岛同邻近的莫杜岛连接了起来。见此情形，两个岛的居民纷纷沿着海底的平坦大道，来到对岸，互相问候。孩子们也奔跑嬉戏，在路上的小水洼中拾海鲜。
　　20分钟后，海水返回，波涛一浪高过一浪，海底大道越来越窄。最后海水从两侧完全合拢，海峡茫茫一片，一切如旧。
　　这片海水从退去到复原，全过程约持续31小时10分钟，当地居民因此而大享其乐。
　　后来，小伟才知道，这种海上奇观的出现是由于独特的潮汐作用引起的。
　　
　　1975年，法国驻韩国大使皮埃尔·兰德来岛上考察，刚好遇到“海路”出现，他目睹奇观，感叹说：“这真是韩国版的‘摩西奇迹’！”
　　原来，在《圣经》中有这样一段关于摩西的记载：摩西遭遇了凶险，在前有红海阻挡、后有追兵逼近的生死关头，上帝吩咐摩西向大海挥动神杖，结果海水分开，摩西化险为夷。
　　回国后，法国大使皮埃尔·兰德在报上发表了观感，于是韩国版“摩西奇迹”的名声便远播世界，为珍岛带来了越来越多的游客。
　　
　　与潮汐关系最密切的，莫过于航海了。在浅水海湾，稍大一些的船在涨潮时才能进进出出。顺着潮流航行时，船只在顺水中行走，变得快速轻捷，消耗的能量也极少。逆着潮流航行时，船的速度就要缓慢得多，能源也耗费得多。难怪在港口码头定期发运的船只开船的时间，不能像火车一样规定得死死板板的，而是每天要推迟一些时间，因为涨潮的时间每天在推迟。
　　7.和太阳打招呼的石像
　　课堂上，老师让同学们分别来介绍一下他们所了解的埃及文明。同学们都纷纷发言，你一言我一语地介绍了许许多多有关埃及的神奇之事。其中，有埃及金字塔、狮身人面像、埃及法老的诅咒等。同学们觉得也许埃及文明差不多就止于此了。可老师说：“其实埃及的神奇远远不止于此。这里还有一尊能和太阳打招呼的石像——古埃及王阿门赫替普三世的石像。
　　“这尊石像的奇特之处就在于它具有一种神力。一个早上，太阳刚刚升起，有个人正好路经此地，却惊讶地听到这石像用类似古埃及的语言向太阳喊道：‘喂！埃及王的石像，向尊贵的太阳神打个招呼！’
　　“这个人听到后当场吓了一跳。之后，他就将这件怪事告诉了其他的人。于是，人们都开始关注这块神奇的石像。后来，人们总结，每当旭日东升之时，石像就会有规律地向太阳喊出那人当初听到的那句话，且一字都不差。”
　　听完老师的介绍之后，同学们感到十分有趣又受益匪浅。
　　
　　古埃及王阿门赫替普三世的石像，位于古埃及尼罗河畔。它是一尊巨型石像，高2米，建于1400年。
　　经科学家调查发现，这个石像的内部是空的。因此，有的科学家认为：当太阳升起时，石像里的空气因吸收阳光的热能而自行膨胀，然后空气不断地从石像的裂缝中向外渗出，于是就发出了如同现代的汽笛一样的吼声。但是，石像为何能发出如人一般的喊声，并喊出如此神秘而清晰的一句话？这其中的奥秘至今还无人知晓。
　　
　　埃及是个有着七千年历史的文明古国，与黄河流域的中国、恒河流域的印度、两河流域的巴比伦同为世界四大文明古国。埃及地跨亚、非两大洲，大部分国土位于非洲东北部，苏伊士运河以东的西奈半岛位于亚洲西南部。北濒地中海，南接苏丹，东临红海并与巴勒斯坦、以色列接壤，西临利比亚。海岸线长2700公里左右，全国面积1002.3万平方公里。首都开罗，人口有1500万，是非洲最大的城市。埃及旅游资源丰富，旅游事业发达，除了著名的金字塔、尼罗河、狮身人面像等，它独特的阿拉伯风土人情也是独具特色的。
　　8.发光的土地
　　一天，爷爷对祥祥说：“湖北神农架林区老君山山脚下的戴家山上有块神奇的土地。这块土地，会突然发出一束强烈的白光，直刺得人睁不开眼睛，且这束光照在对面相隔200多米的山上，竟比太阳光还要明亮。白光不定时地照射过来，每次大约持续两三分钟。
　　“就在这块土地上，有位农民还曾经挖出一个奇怪的洞，洞里有一堆鸡蛋形的土蛋。每个土蛋均有3个鸡蛋合起来那么大，砸开土蛋，里面全是土。更令人感到奇怪的是，如你前一天挖开一个洞，过一夜这个洞会被神秘地堵上。现在人们在山上修了梯田，但这块地有时仍能发出白光来。”
　　“爷爷，你知道这土地为什么会发光吗？”祥祥好奇问道。
　　爷爷说：“这个目前还没有人能解释，不过据当地的人们反映，这块土地发光一般在每年的2月或8月的晴天的中午。其他时候几乎没有这种可能。”
　　听爷爷这么一说，祥祥更感到好奇了。
　　
　　土壤的组成包括矿物质、有机质、水分和空气四种物质。土壤的主要特征是具有不断地供给和调节植物生活中所需要的水分、养分、空气和热量的能力，即土壤肥力。肥沃的土壤能够使水、肥、气、热条件达到稳、均、足、适的程度，并且能在一定程度上抵抗恶劣自然条件的影响，适应植物生长的需要。自人类开创农业以来，土壤即是农业生产的基本生产资料之一。
　　
　　神农架有野人，这在三千年以前的古籍中早有记载。在神农架山区，目击野人的达数百人之多，人们看见的以红毛野人为最多，也有麻色和棕色毛的，有少数目击者甚至撞见过白毛野人。从目击者讲述的情况中，有的看见被打死的野人，有的挨过打，有的看见野人被活捉，有的被野人抓后又逃了回来，还有人看见野人在流泪，也有野人向野人拍手表示友好。
　　9.火山喷冰怪事
　　一天，小钟和爸爸在看新闻，里面有个报道说有某某火山爆发了。于是，爸爸趁机想考考小钟。
　　“小钟，你知道火山爆发时喷发出来的是什么吗？”
　　“当然知道，书上说是炽热的岩浆和气体。”小钟不以为然地答道。
　　“真是，都是这样吗？告诉你吧，一般情况下，火山喷射的本应是炽热的岩浆和气体，可是，在冰岛南部的格里斯维特的一座火山不这样，它喷出来的居然是冰。”
　　“是吗？我可不相信，除非你有事实证明。”
　　“事实就在网上，你自己去查查看，明天把你查的资料拿给爸爸看。”
　　第二天，小钟到图书馆终于查到了有关这个火山喷冰的介绍。书上是这样写的：“1982年的一天，当地的很多人有幸目睹了格里斯维特火山喷射的壮观景象。”
　　“那天，火山喷发时，他们不仅没有看到腾空而起的气雾和烟尘，也没有看到滚烫的岩浆喷涌而出，而是看到一块块冰块被抛向高空，而且那冰块以平均每秒钟420立方米的速度喷射而出。喷出冰块最猛烈时，每秒钟喷冰竟可达2000立方米。这一次火山爆发，共喷出了13立方千米的冰块，真是壮观无比。”
　　
　　冰岛是个多冰川、多火山的国家，冰川、雪峰簇拥在火山口附近。有时，一边是火山爆发，火山灰与岩浆喷涌而出；一边却仍是冰天雪地。有时，火山在冰川下突然爆发，如果冰层立即融化，就形成飞泉瀑布，甚至引起山洪暴发；如果冰层来不及融化，就会被抛向高空，形成火山喷冰的壮观景象。
　　
　　意大利西西里岛的埃特纳火山是一座喷金的火山。这座火山每天的喷出物中约有2.4千克的金子和9千克的银子，它们和其他一些喷发物以气体状态喷入五六十米的高空，在空中冷却后再以粉末状降到地面和地中海，但是现有的技术水平还难以回收。
　　在拉丁美洲巴巴多斯岛东部5000米的深海处，有一座喷泥的火山，在宽约1000米的椭圆形火山口内，人们看到的不是沸腾的岩浆，而是翻滚着的泥浆。整个火山口由一层密密麻麻的黄色细菌所覆盖。
　　在哈萨克斯坦的缅布拉克山谷，有一座奇特的火山，它的火山口直径有1000多米，喷出来的不是岩浆，也不是火与灰，而是水，所以火山口周围长满了各种各样的植物。
　　10.球形闪电
　　一天，小磊在一本科学百科书上看到几段有趣的文字：1981年的一天，一架“伊尔-18”客机从黑海之滨的索契市出发。当时天气很好，雷雨云远离飞行线40公里。当飞机升到1200米高空时，一个直径约为10厘米的大火球——球形闪电，突然闯入飞机驾驶舱，在发生了震耳欲聋的爆炸后随即消失。可是几秒钟后，闪电却令人难以置信地通过密封金属舱壁，在乘客座舱内重新出现。它从乱作一团的乘客头上缓慢地飘过，到达后舱时，又猛地裂成两个光亮的半月形，随后又合并在一起，发出不大的声响后离开了飞机。
　　驾驶员立即让飞机着陆作安全检查，结果发现在球形闪电进入和离开的地方——飞机头外壳板和尾部各有一个大窟窿，但飞机内壁没有任何损伤，乘客也没有受到任何伤害。
　　19世纪法国著名的学者弗拉马里翁，有一次，见到一个球状闪电闯进了他家一个房间的壁炉里，随后又滚到地板上，它好像一只蜷伏成团的闪光“小猫”滚到屋主人的脚边，似乎要和他玩耍一般。惊慌失措的他，害怕得往后退缩，火球却如玩魔术般地跟着他走，并升到他脸部附近的空间。他竭尽可能地把头侧向一旁，火球便发出噼啪声飞上了天花板，进而转向房屋的烟筒口飞去。这洞当时是用纸糊着的，火球从容地穿过了纸层，钻进了烟囱。突然，响起了震耳欲聋的爆炸声，之后便消失了，烟囱也随即倒塌，屋子里到处都是散落的烟囱的碎片。
　　某一天，在苏联的某农庄，有两个孩子在牛棚的屋檐下避雨。这时雷鸣电闪，忽然天空中飘下了一个橘红色的火球，首先在一棵大树顶上跳来跳去，最后落到地面，滚向牛棚。火球好像烧红了的钢水似的，不断冒着火星。两个小孩吓得一动也不敢动。当火球滚到他们脚前时，年纪较小的一个，还很不懂事，他忍不住用力猛踢了火球一脚，轰隆一声，奇怪的火球爆炸了，两个小孩当即被震倒在地，但两人都没有受伤，牛棚里的12头牛则仅有1头幸存，且并未受伤。
　　“啊！原来闪电还有球形的，并且这么神奇，真是太不可思议了！”小磊不禁感叹道。
　　于是，他再接着从别的书上查看有关这球形闪电的介绍。从一些书的介绍中，他得知，这种闪电出现得十分少，但半个世纪以来，人们共记录了4000多次这种闪电现象。
　　
　　球状闪电通常都在雷暴之下发生，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是20～50cm。通常它只会维持数秒，但也有维持了1～2分钟的纪录。更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动。有少数目击者说它会随着金属物品走，例如电话线，但多数人都说它的路径不定。绝大部分目击者都说它是横向移动的。在它短短几秒的生命中，它的光度、形状和大小都保持不变。
　　
　　自然界中还存在着比球形闪电更奇特的树形闪电。1989年8月27日凌晨4点，四川南川县金佛山水电厂的总指挥胡德厚发现，离他不远的一个山坳异常明亮，光亮呈扇形，顶部仿佛一瓣一瓣的，特别像莲花，估计高约四五丈；颜色白中略带红色，下部明亮，顶部较淡；光亮度比汽车前灯还要强得多，但光亮朝天空散射，照射不开，四周依然黑暗。随着一声巨大的雷响，闪电中，只见光亮中间好似一株伞形的树，青枝绿叶，奇美异常。
　　11.人体自燃的火炬岛
　　听说在加拿大北部的帕尔斯奇湖北边，有一个仅1平方千米的小岛，当地人视之为火炬岛。人只要踏上小岛，就会无缘无故自焚起来。于是，1984年的一天，加拿大普森量理工大学的伊尔福德组织了一个考察组，在火炬岛附近进行调查。之前，他们进行了分析，认为火炬岛上的人体焚烧之谜，是一种电学或光学现象。这一观点立即遭到考察组的另一位专家——哈皮瓦利教授的反对：既然如此，小岛上为什么会生长着青葱的树木？并且，在探测中还发现有飞禽走兽。哈皮瓦利认为：可能是岛上某些地段存在某种易燃物质，当人进入该地段后，便会着火燃烧。
　　正因为他们都认为这种自焚现象是由某种外部因素引起的，为了安全起见，他们就都穿上了用特别的绝缘耐高温材料做成的服装，来到了火炬岛上。上岛之后，他们并没有发现什么怪异的地方。然而，就在两个小时的考察即将结束时，考察组成员莱克夫人突然说她心里发热，一会儿又嚷腹部发烧。听她这么一说，全组的人都有几分惊慌。伊尔福德立即叫大家迅速从原路撤回。
　　队伍刚刚往后撤，可走在最前面的莱克夫人却忽然惊叫起来。他们寻声望去，只见阵阵烟雾从莱克夫人的口鼻中喷出来，接着闻到一股烧焦的肉味。待焚烧结束后，那套耐火服装居然完好无损，而莱克夫人的躯体已化为焦炭。
　　后来，伊尔福德教授回忆此事说：“莱克夫人一开始就走在队伍的最前面，我们并没有发现任何异常，那时的燃烧是渐渐发生的。当时，那套耐高温衣服完好无损，而莱克夫人却化为灰烬。”
　　
　　加拿大物理学院的布鲁斯特教授认为，当时的自燃现象是由于人体内部的原因造成的。伊尔福德则还是持反对意见，他坚持认为这应是外部原因所致。
　　自1984年到1992年，共有6个考察队前往火炬岛，每次都有人丧生。于是，当地政府就严禁任何人再次踏入火炬岛。虽然人们对这个神秘而又恐怖的小岛充满着无限的好奇，但谁也不能解开其间的谜团。
　　
 



第47章 地理奇观(3)


　　一个好端端的人，竟会无缘无故由体内燃起大火，顷刻间即化为灰烬，这种奇异的“人体自焚”现象，至今仍是未解之谜。据说全世界有记载的人体自焚现象已达220多例，男女均有，年龄最小的4个月，最大的114岁。是什么原因造成人体自焚？科学界对此众说纷纭，莫衷一是。有的认为是虚假报道；有的认为是某种天然的“电流体”造成了体内可燃物质燃烧，而“电流体”为何物，不得而知；也有人认为是这些人体内磷质积累过多的结果；还有一种理解是“球形闪电”作恶等。
　　12.瞬间消失的积雪
　　听说罗布泊是一个充满死亡的沙漠，这令一个科考队十分神往，他们决定要对罗布泊进行一次彻底的探究。
　　2001年1月4日凌晨3时左右，罗布泊沙漠开始下雪。直到第二天中午12时，这个科考队到达小河墓地前200米左右时，雪突然停了，沙丘上均匀地覆盖着约5～10厘米的积雪，且茫茫无涯。
　　然而，过了20分钟左右，奇怪的事情发生了：就在科考队手忙脚乱地从沙漠车上卸下器材设备，开始向小河墓地靠近的时候，却发现脚下踩的不再是雪地，而是干爽的沙地，再远望四周，一眼望不到边的沙漠中没有半点雪的影子。
　　当时的科考队队长、中国科学院新疆生态与地理研究所的夏训诚研究员也不能解释这种现象。雪转眼间到哪儿去了？
　　当地气温可一直在零下十四五摄氏度左右，且那时天气阴沉，不见阳光，不可能融化这茫茫无涯的积雪，就算是雪化了，沙土也至少应该是湿的，可抓一把土，手感依然干爽疏松，没有半点湿度可言。真是太奇怪了，这令科考队的任何一个人都感到十分的惊讶。另外，还令他们感到惊讶的是：罗布沙漠是中国最干旱的地区。据有关调查测定，这里的年阵水量平均为每年13毫米，蒸发量高达4000毫米，沙漠中出现降雪天气已属罕见，而且还是这种长时间的降雪。
　　
　　罗布泊地区是我国最干旱的地方之一，全年降水量不到10毫米，不少地方终年滴水不降，而蒸发量却高达3000毫米以上。偶尔也仅有几分钟的阵雨，这种阵雨点大如黄豆粒，却很稀疏，雨量极少。这里空气的相对湿度为零的天数并不罕见。
　　
　　科考队员们在罗布泊曾发生过一些有趣的事：他们吃剩的酸黄瓜放在地面上仅半天工夫，水分就被蒸发殆尽，成了黄瓜干；汗水湿透的衣服很快就被吹干而成为硬邦邦的盔甲；每天晚上脱下的皮鞋第二天清晨就变形穿不上了，使队员们难以忍受。皮革变形是由于皮革中的一点点水分也被极端干旱的空气“掠夺”光了。
　　13.石怪公园
　　听说在意大利的罗马市北部有一条极为神秘的恐怖山谷，去过那条山谷的人，一进入谷中，便觉得阴风凄凄。四周的砂岩经过长期的风化，形成千奇百怪的模样，有些像地底下钟乳石洞里的钟乳石，但它的缝隙窟窿却非常多。尖利的风钻入石窟窿中，发出令人毛骨悚然的怪叫声，鬼哭狼嚎一般。进去的人常常会被吓得失魂落魄。
　　这引起了许多人的兴趣，意大利一个民间组织就牵头组成了一个大型考察队，决定对这个神秘山谷进行一次全面考察。这支考察队深入山谷腹地，终于在一处草木茂盛的荒滩上发现了一群奇怪的巨石。这些千姿百态的巨石怪物遍布整个荒滩，宛如一座怪石公园。
　　当他们踏入这个石怪“公园”时，惊奇地发现：迎面便是一个似人非人、似怪非怪的庞然大物，满脸堆笑，宛如石怪们的“迎客使者”。在它后面是片丛林，只见昂立着一个头如牛、眼如铃的神态狰狞的“巨无霸”。尤为有趣的是，“巨无霸”口中有一张精巧的小石桌，可供游人休息歇足。再往前走，是块碧绿如茵的草地，一头雄壮的母狮为了保护自己的幼狮，正全力与一条猛龙拼搏。这组“龙狮大战图”极富动感，神态逼真，此外还有端庄秀丽的人鱼公主、美丽慈祥的狮身天使等一大批赏心悦目的“石怪”。这里所有的一切景象都让考察队员们大吃一惊。
　　当时，考察队员们为这个新奇的发现而兴奋无比，他们极想弄清这些怪石的来源。根据当地的情况判断，这些千奇百怪的石头绝不是自然形成的，因为周围尽是砂岩，这是一种极易风化剥蚀的岩石，而这些奇形怪状的石头却是坚硬的花岗石。可是当地方圆几百里内几乎没有花岗石岩，那么它们来自何处呢？并且从这些怪石的造型来看，极像人们现在做的假山，但比人工假山更精巧、险峻，显得千奇百怪。这更让考察队员们感到大惑不解。
　　后来，这支探险队将这个“石怪公园”公之于世，许多旅行家和探险家都趋之若鹜，争着目睹这个神秘公园的风采。
　　但是，这个“石怪公园”建于何时？为何人所建？它是像现代假山一样用来供人欣赏还是另有别的特殊用途？这些问题至今困惑着我们。
　　
　　“唐山过台湾”石雕园是世界上最大的主题石雕公园之一。这个石雕园规模宏大，水光山色，风景宜人，分为四个区及闽台民俗馆、丹岩景区、天女潭等人文与自然景区。石雕园以花岗岩为主要材料，采用圆雕、浮雕、刻线雕等各种手法，表达两岸同根同源、一脉相承的史实。标志性雕塑为“拓荒”，高18米、重600多吨。浮雕1200平方米，雕刻人物500多个。这些雕塑分布于6座山头，形成完整的故事，既有艺术观赏性，又有深刻思想内涵。
　　
　　在泰山脚下有一个石文化陈列馆，馆内陈列着一块自然奇石。
　　这块石头高约30到40厘米，形状好像昂着头的海豹，石头表面有鼓出的密密麻麻的白色的“花蕾”。这些“花蕾”过不几天便依次开出一朵朵褐红色的小花，花朵直径0.5～2厘米不等。花开败后，花花相连，便形成一层新的石头。
　　14.救命的死海
　　公元70年，罗马军统帅狄杜带军队包围了巴勒斯坦的耶路撒冷城，经过紧张激烈的战斗，罗马军取得了胜利，抓了大批俘虏。如何处置这些俘虏，狄杜为此而大伤脑筋。
　　经过一番思索，他终于想出了一个奇绝的办法，那就是把俘虏捆绑起来押送到东部的死海去处决。因为他想，洪水把约旦河中的鱼冲进死海后，很快就会全部死亡，整个死海没有生物，鸟儿也不去，那里毫无生气，大概死海的水有毒吧！
　　于是，狄杜把死海作为刑场，命令士兵把俘虏捆绑起来，运送到死海上并投入海中。但是，出乎意料的是，战俘们不但没有被毒死沉入海底，反而平静地躺在海上，没多久便被波涛送回岸边。狄杜大怒，命令士兵再次将俘虏投入死海，可战俘仍然被某种神秘的力量托起，不一会儿又送回岸边。连投几次都是如此，见此情景，狄杜由大怒转为大惊。他想：在河中生活的鱼不慎冲入此海都不免一死，这些在大陆生活的人抛入此海竟能浮起生还，这一定是神灵在保佑他们。虽然，狄杜当时叱咤风云，但还是不敢与神灵作对。于是，他赶紧把这些俘虏全部释放了。
　　
　　死海是个咸水湖，所含盐分比一般海水所含盐分高七八倍，水中的鱼虫海贝都不能生存，湖岸两旁的草木也不能生存，所以叫做“死海”。其南北长75千米，东西最宽16千米，面积1000平方千米，每天由河流注入死海的水量只有400～600万立方米。因为这里气候炎热干燥，蒸发量巨大，每年夏季，蒸发量都大于降水量，所以死海虽没有出口，但水面也没有上升。死海盐度高达25%，湖水密度为1.172～1.227，比人体密度（1.021～1.097）要大，因而人在死海中不会沉下。正是这特殊的地理因素，才救了俘虏们的性命。
　　死海是由于断裂陷落而形成的，湖面海拔为-392米，是世界陆地表面的最低点，也是世界上盐度最高的湖泊。它是一个大盐库，有科学家分析认为，它其间盐的蕴藏量可供人类食用2000年。
　　
　　世界上最大的海是在太平洋的一个边缘海——珊瑚海，它的南部与太平洋另一边缘海斯曼海邻接，北缘和东缘为新不列颠岛、伊里安岛、所罗门群岛、新布里底群岛等包围，西缘紧靠澳大利亚大陆东北岸，比世界上第二个大海阿拉伯海还要大四分之一。珊瑚海又称所罗门海。珊瑚海不仅以大著称，还以海中发达的珊瑚礁构造闻名于世。所以，珊瑚海因此得名。它的海底大致由西向东倾斜，交错于海盆、浅滩和海底山脉，有不少地方海深约3000～4500米。海水总体积达1147万立方公里，比阿拉伯多9％，也比我国东海体积大43倍。
　　15.船员的发现
　　一天，小雯在网上看到这么一个奇怪的事件：1960年12月4日，著名的“马尔模”号在地中海海域顺利航行。突然，前方一幅奇特的景象冲击了船长和船员们的视线，但一转眼它又消失得无影无踪。一个奇异的、好像白色积云的柱状体从海面垂直升起。几秒钟后，它又再次出现。见此情景，船员们慌忙拿出望远镜来进行仔细观察。他们发现它是一个有着很规则的周期间隔升入空中的水柱，每次喷射的时间约持续7秒钟左右，然后就消失殆尽，大约2分20秒后它又重新出现。当时，他们还用六分仪来测量这个水柱的高度，测得它居然高达150.6米。
　　啊！竟有这样怪的事情，这究竟是什么原因呢？充满好奇的小雯很想马上就知道答案。于是，她紧接着在网上查找她想要的答案。后来，她从一些网站上得知，对于这段奇异的水柱是如何形成的，科学界一直都争论不休。有人认为它是“海龙卷”。威力巨大的龙卷风经过海面上空时，会从海洋中吸起一股水柱，形成所谓的“海龙卷”，但“海龙卷”应成漏斗状，这与船员们观察到的情况不同。从有关的气象资料来看，当时似乎无形成“海龙卷”的条件。于是，又有人提出，水柱的产生是火山喷气作用的结果。理由是，地中海是一个有着众多的现代活火山的地区，但在水柱产生的海域却又没有发现火山活动的记录。而且，“马尔模”号的船员们在看到水柱时，也没听到任何爆炸的声音。再者，如果确是水下火山喷发，周围的海域也不会如此平静。因此，有人推测，这是一次人为的水下爆炸所造成的，但水柱周期性间歇喷发的特征和当时没有爆炸声，也似乎排除了这种可能。
　　“唉！‘马尔模’船员的这个发现，着实难倒了科学界中的不少人。”小雯不禁叹息道。
　　
　　地球上已知的活火山共约518座，它们集中在以下4个地带：
　　1．环太平洋火山带。从南北美洲、阿拉斯加、阿留申群岛，经堪察加半岛、日本群岛、菲律宾群岛直至新西兰。这一带的活火山有300多座，约占全球的60%。环太平洋带上的火山主要喷发中、酸性岩浆，尤以喷发安山质岩浆为特征。
　　2．红海沿岸和东非带。此带共有活火山22座。
　　3．地中海—印度尼西亚火山带。这一带共有活火山70多座。其中地中海沿线有13座，印度尼西亚有60多座。这一火山带喷发的岩浆从基性到酸性均有，性质多变。
　　4．洋底火山带。分布于大西洋（22座）、太平洋（15座）、印度洋（4座）、冰岛及詹迈扬岛（15座）。有的火山在水下喷发，有的已露出水面，成为火山岛屿。
　　
　　地中海是指介于亚、非、欧三洲之间的广阔水域，这是世界上最大的陆间海。最早犹太人和古希腊人简称之为“海”或“大海”。因古代人们仅知此海位于三大洲之间，故称之为“地中海”。英、法、西、葡、意等语拼写来自拉丁文mare mediterraneum，其中“medi”意为“在……之间”，“terra”意为“陆地”，全名意为“陆地中间之海”。该名称始见于公元3世纪的古籍。公元7世纪时，西班牙作家伊西尔首次将地中海作为地理名称。
　　16.五彩雪花趣事
　　美美是一个爱雪的女孩子，只要一下雪她就会在雪地上玩得不亦乐乎。哪怕是自己一个人，她也能在雪地上自娱自乐。这不，天又下雪了，她又像以前那样，蹦蹦跳跳地来到屋外。
　　屋外简直是热闹极了，很多小朋友都在堆雪人。美美走到他们那儿，只见他们正用红墨水在点雪人的鼻子。于是美美想：“要是雪有五颜六色的那该有多好啊！那我们可以堆出一个个颜色不同的雪人了。”
　　回到家后，她把自己的想法告诉了爸爸。爸爸笑了一笑说：“你完全有机会堆出这样的雪人。你知道吗？世界上除了白色的雪外，还有别的不同颜色的雪。不信你来看看。”
　　紧接着，爸爸就打开一本书给美美看。看后，美美不禁感叹道：“哇！真是太有趣了！”因为书上这样写着：
　　1969年12月24日，北欧斯堪的纳维亚半岛上的瓦腾湖附近下起了雪。到了傍晚，雪越下越稠，颜色也不像白的了。因为是晚上，没有引起人们的注意。可是当地居民们早上起床后向外一望，不由得吃惊地吐出舌头，他们看到的竟是一片黑雪。那种油腻的好像糖炒栗子锅里炒黑了的沙子似的黑雪，粘在衣服上，把衣服都染脏了。瑞典首都斯德哥尔摩生态中心的科学家们闻讯后赶到现场调查，发现雪里包含有许多工业污染物质，其中有大量杀虫剂。
　　除黑色的雪外，天空还下过其他颜色的雪。
　　100多年前，北冰洋上的斯匹次卑尔根岛上曾下过绿雪。两位科学家看到该岛像披上了绿装，远远望去，就像一块绿地毯盖在了上面，浓绿欲滴，美丽异常。据科学家分析，这是海水里的绿色藻类被风吹到天空后与雪片混合在一起降到地面而形成的。
　　1980年5月2日晚，蒙古肯特巴省境内降了一场红色的雪。经化验表明：每立升红雪雪水中含有矿物质148种，其中有未被溶解的锰、钛、锌、铬和银等化学元素。原来这是由于红色的矿物质微粒被狂风卷到高空，成了雪花的凝结核所引起的。
　　在欧洲阿尔卑斯山，不但下过红雪、绿雪，还下过罕见的紫色雪。当时紫色霞光映照蓝天，美丽的山峰更增添了迷人的魅力。据说那是生长在池塘、水沼的死水中的一种紫色细菌被龙卷风连水一起卷入空中，黏附在雪片上然后降落下来所致。
　　我国天山东段和阿尔泰山上，有时飘落下来的雪花是带着黄颜色的。雪花之所以变成黄色，是因为它们身上夹杂着从沙漠里卷扬起来的黄色沙尘的缘故。欧洲阿尔卑斯山上，也下过黄雪。撒哈拉大沙漠的黄尘，从空中越过地中海，把那里的雪花染黄了。
　　
　　雪花大都是六角形的，这是因为雪花属于六方晶系。云中雪花“胚胎”的小冰晶，主要有两种形状：一种呈六棱体状，长而细，叫柱晶，但有时它的两端是尖的，样子像一根针，叫针晶。另一种则呈六角形的薄片状，就像从六棱铅笔上切下来的薄片那样，叫片晶。
　　
　　世界上一年中下雪最多的地方是美国首都华盛顿，年降雪量达1870厘米。为什么华盛顿能下这么多的雪呢？下雪要有两个条件：一是温度要下降到摄氏零度以下，二是要有充足的水汽。华盛顿离大西洋、五大湖都不远，水汽来源十分充沛；同时，来自格兰岛的冷空气常常经过这里，因而使它成了世界上年降雪量最多的地方。
 


第48章 地理知识(1)


　　自从地球上有了人类，知识便萌芽在人类的智慧中，从茹毛饮血的远古到高度文明的当代，每一次社会的进步，无不显示出知识的巨大作用。知识的进步，推动了历史的发展，促进了人类的文明。知识在不断给人类以智慧启迪，知识就是无穷的力量。地理知识就是如此，人们在了解和学习它后，从中受到启发，增长智慧，并将它应用到实际生活中解决一些问题，甚至是关乎大局的重大问题。
　　本章主要讲述了一些地理知识给人的智慧启迪的故事，以及人们在生活现象中领悟到的地理知识的故事。本章的目的就在于要告诉大家，学习地理知识的目的就在于应用，而且只有通过应用地理知识，才能真正体会到它的正确性与重要性。同时希望大家能在平常生活中，多多加强地理知识的学习，从而在增长知识和智慧的同时，不断提高应用知识的能力。
　　1.地图与战争
　　小强从在军校读书的表哥那里得知：地图不但与自然科学有关，而且与军事科学也有密切的联系，关键的时候，它还决定着战争的胜负。小强起初对此感到疑惑，后来他终于明白了。因为表哥向他提供了事实证据：
　　1943年，美、英联军准备在意大利的西西里岛登陆，而当时英国皇家海军水文局资料室里正好保存了西西里岛水文图。这个水文图较详细地介绍了沿海海岸和水深的情况，从而使登陆舰和士兵顺利地登上了岛屿，并很快攻占了该岛。
　　同一年，美、英联军在法国沿海开辟新战场，由于事前掌握了法国西北部沿海地形、水文和气象等情报资料，于是便加快了登陆的速度。当时，德军将领把注意力集中在加来海峡沿岸，大部分步兵师和装甲师仍留在塞纳河以北。美、英联军故意在这一带举行了一系列虚张声势的军事演习行动，使德军将领更相信自己的判断。6月3日凌晨1时，两个美国空运师和一个英国空运师在诺曼底半岛突然着陆，接着一支庞大舰队在猛烈炮火掩护下，登陆成功。到了下午，他们已经在3个海滩取得了据点，并还向纵深推进了4～10千米，这让德军感到胆战心惊起来。
　　1942年8月，美、日两国在太平洋所罗门群岛爆发了一场激烈的战斗，那里有一个不受人们注意的名叫瓜达尔卡纳尔的小岛。战斗前夕，美军对于这个小岛的地理、地形资料所知少得可怜，关于所罗门群岛的书也只有两本，且都只是泛泛而谈，印象多于纪实，还十分陈旧。正在此时，美国战略情报局传来了7张照片，这是一个旅行者游览该岛时拍摄的。第二次世界大战爆发时，情报局曾要求美国公民把那些在国外拍摄的照片，送一份给情报局。美国第一海军陆战师就根据这7张照片所记录的地形特征，并结合澳大利亚情报局派往该岛的人收集到的情报，终于弄清该岛的地形以及岛上日军兵力部署的情况。美军由此顺利登上该岛，穿过热带丛林，奇袭日军机场，最终取得辉煌的胜利。
　　但是，不幸的是，在另一次战争中，由于使用了过时的地图，美军却付出了沉重的代价。1943年10月，美军准备在日本占领的吉尔伯特群岛的塔拉瓦岛上登陆，当时使用的是100多年前的水文图。这张图早过时了，由于珊瑚礁的堆高，周围水域的情况已经变化很大。结果，美军的登陆艇不能靠近海岸，海军陆战队的士兵只得涉水登陆。这样一来，他们不仅失去了宝贵的时间，而且暴露在日军面前，成了日军炮火的目标，导致最后共伤亡3000多名士兵，损失可谓大矣！
　　
　　地图在战争中有着极其重要的作用，世界各国的军事指挥部门都有一支专门队伍，从事地图的测绘工作。这包括陆军使用的地图或地形图，海军的海图或水文图，还有空军的航空图。
　　
　　1973年，湖南长沙马王堆三号汉墓出土了3幅西汉地图，均为稀世之宝。这3幅地图均绘在丝帛上，没有标写图名，一般简称为《地形图》《驻军图》《城邑图》。3幅地图中，两幅已基本复原，另一幅由于破损严重，还没有修复。经学者研究，这些地图被断定为西汉初年的作品，距今已有2100多年。
　　2.雨林区轰炸无效
　　奎奎一向都是个军事迷，看过不少军事类的书。书中许多的军事故事让他很感兴趣，并且他都能理解，但是最近看的两个故事中存在的问题一直令他困惑不解。这个问题是：
　　1991年1月海湾战争爆发。以美国为首的多国部队，向伊拉克全境轮番用b52战斗机作“地毯式”轰炸，并用卫星、电子监听等高科技手段来确定轰炸目标，使伊拉克的军用和民用目标顷刻遭到了毁灭性的破坏。这场战争伊军的战斗力严重损伤，美国最终获胜。然而，1964年8月，美军在越南战争中也同样采用这种作战方法，却历时长达10年，最后以失败而告终。
　　那么美军采用同样的作战方法怎么会取得了截然相反的结果呢？奎奎反复地问自己这个问题，可他还是找不到答案。于是，他决定向老师们请教。
　　后来，地理老师告诉了他一个满意的答案。原因就在于两个作战地的自然条件存在着很大的区别。越南地处亚热带季雨林，全国有一半面积被森林覆盖，再加上地形崎岖，即使用电子监听等高科技手段也难以确定地面的轰炸目标，所以美军使用空中力量难以取胜。伊拉克气候干燥，属热带沙漠气候，地面平坦，植被极少，轰炸目标显而易见，结果当然就与越南战争大不相同了。
　　
　　热带雨林气候是赤道南北常年高温、潮湿和多雨的气候。主要分布在南美洲亚马逊河流域、非洲刚果河流域、亚洲和大洋洲从苏门答腊岛至新几内亚岛一带。热带雨林气候的主要特点是常年高温，气温变化小。太阳一年两次直射地面，辐射强烈，昼夜长短差别很小。一年内各月的平均气温在24℃～28℃之间，最冷月平均气温不低于18℃，绝对最高气温很少超过35℃。气温年较差一般不超过5℃，而日较差可达10℃～15℃。全年多雨。南北两个半球的信风气流在赤道地区会合上升，地面风力较弱，湿润气流上升容易成云致雨。终年潮湿，相对湿度大。年降水量一般为1500～3000毫米。气候变化单调。在赤道气团控制之下，全年都是夏天。一般早晨晴朗，午前炎热，午后下雨，黄昏雨歇，天气稍凉。
　　
　　伊拉克位于亚洲西南部。面积44.18万平方千米。人口1894.9万（1992年统计），阿拉伯人占73.5％。官方语言为阿拉伯语，通用英语。居民96％信奉伊斯兰教，首都巴格达。资源有石油和天然气。国民收入主要靠石油。
　　3.诺曼底神兵
　　第二次世界大战之时，德国法西斯以其闪电战迅速控制了欧洲14个国家，并企图吞并欧洲进而称霸世界。但是，从法西斯产生之日起，世界人民的反法西斯斗争就一直顽强地进行着。在东线，以斯大林为首的苏联人民顽强地抵抗德军侵略，誓死保卫祖国。在西线，以艾森豪威尔为总司令的盟国军队，决定开辟第二战场，彻底粉碎法西斯的美梦。
　　1944年6月6日凌晨2时，诺曼底登陆战正式开始。首先盟军以3个伞兵师在德军后方空降，接着空军猛烈轰炸，而就在此时，海军装载登陆部队的潜艇，突然出现在诺曼底半岛地区。登陆艇的突然出现，令德军大吃一惊，他们怎么也没想到登陆部队来得这么快。清晨6时半，第一批部队已登上滩头，接着约有15.6万人在当天登陆，一举击溃了希特勒坚固的诺曼底防线。
　　这些潜艇之所以能避开德军舰艇的海上巡逻和水下寻热系统的严密监视而突然出现，是因为英美盟军在这里利用了一个重要的地理现象。
　　因为1944年6月6日那天正是大西洋出现大潮的时候。这时，表层海水向大洋中心流动，到大洋中心海水就必然下沉，从而形成下沉海流；下沉海流至深层又向岸边流动，呈现为向岸海流；向岸海流在底层触岸后又形成上升流。盟军摸清了大西洋西岸英吉利海峡这一海水运动规律，用潜艇装载军队，从英国开始下沉入海，然后关闭发动机，利用深层向岸海流为动力，避开了海上德军军舰和海下寻热系统，顺利到达法国西北部的诺曼底半岛地区。这时伞兵、空军突然对德军发动进攻，潜艇悄然浮出水面。当德军的军舰还在巡逻，暗堡中的哨兵正密切注视海上动静的时候，盟军登陆艇黑压压地迎面而来，继而风卷残云一般，占领了滩头阵地，取得了登陆战役的胜利。
　　
　　洋流是地球上热量转运的一个重要动力。据卫星观测资料，在北纬20°地带，洋流由低纬向高纬传输的热量约占地—气系统总热量传输的74％，在北纬30°～35°间，洋流传输的热量约占总传输量的47％。洋流调节了南北气温差别，在沿海地带等温线往往与海岸线平行就是这个缘故。
　　
　　英吉利海峡是大西洋的一部分，位于英格兰与法国之间，西南最宽达240公里；东北最窄处直线距离33.8公里，即从英国的多佛尔到达法国的加来。多佛尔到加来这部分海峡是英国海峡协会认可的横渡区域。英吉利海峡和多佛尔海峡是世界上最繁忙的海峡，战略地位重要。国际航运量很大，目前每年通过该海峡的船舶达12万艘之多，居世界各海峡之冠。历史上由于它对西、北欧各国的经济发展曾起过巨大的作用，人们把这两个海峡的水道称为“银色的航道”。
　　4.拿破仑征服阿尔卑斯山
　　1796年，法国统帅拿破仑准备入侵意大利，他打算采取出奇制胜之策，出其不意地翻越阿尔卑斯山，如神兵天降，迅速占领意大利平原。要翻越阿尔卑斯山，简直就是天方夜谭。
　　翻越之前，拿破仑已了解到：阿尔卑斯山，有千年不化的积雪，有万条崎岖的冰川，群峰陡峭、沟壑纵横，主峰勃朗峰，海拔4800米，冰光雪影，冷气扑面。但是，拿破仑似乎不太相信。于是他派探子上山去侦察道路。
　　探子回来战战兢兢地说：“也许可能通过，但是……”
　　“只要可能，便没有但是。马上向意大利进发！”
　　拿破仑立即阻止探子说下去。于是，他亲自率领4万人的军队排成30千米的长蛇队形，浩浩荡荡，从西北向东南横越白雪皑皑的阿尔卑斯山。
　　后来，他终于翻越成功了，并且如愿以偿地达到了入侵意大利的目的。
　　欧洲的历史学家一直把拿破仑这次翻越阿尔卑斯山侵略意大利的故事传为佳话，并对他此次成功的翻越行动大为吃惊，于是他们将此称为“历史上的奇迹”。
　　
　　阿尔卑斯山脉是第三纪渐新世至中新世期间由于非洲板块向北边的亚欧板块移动挤压隆升而形成的。它的主脉向东延伸是喀尔巴纤山脉，向南延伸是亚平宁山脉，向西南延伸是比利牛斯山脉。它是欧洲最高大的山脉，从热那亚湾附近的图尔奇诺山口沿法国、意大利边境北上，经瑞士进入奥地利境内，绵延1200千米，平均海拔约3000米。
　　
　　拿破仑一世皇帝（1804—1815年），法兰西帝国缔造者，卓越的军事家、野心勃勃的政治家。先后多次打垮了欧洲各个封建君主国组织的“反法同盟”，保卫了由法国资产阶级进行的法国大革命胜利果实，并在欧、非、北美各战场上，进行了对欧洲各封建国家的战争，削弱了欧洲大陆的封建势力。重要功绩还有他颁布了《拿破仑法典》，确立了资本主义社会的立法规范，至今还发挥着重要作用。
　　5.诸葛亮草船借箭
　　三国时期，刘备与孙权联合攻打曹操。当时东吴都督周瑜非常嫉妒诸葛亮的才能，他决定用计谋置诸葛亮于死地。
　　一天，周瑜对诸葛亮说：“不久我们就要和曹军交战，水路交兵弓箭是最好的武器。请您在十天之内监管制造10万枝箭。”周瑜认为这样就可难倒诸葛亮，可令他感到十分诧异的是，诸葛亮却说：“10天时间太长了，会误了大事，我可在3天之内完成任务。”于是，周瑜以为他在说大话，便暗自高兴，并趁此让诸葛亮立下军令状。然后周瑜一面命令造箭的工匠到时候故意拖延时间，材料也不给准备充分，一面又让他手下人鲁肃去探听诸葛亮的情况。
　　见到鲁肃，诸葛亮就马上对他说：“3天之内要造出10万枝箭啊！请您救救我吧！”鲁肃说：“您自己说的呀，我怎么救您？”诸葛亮乘机说：“请您借给我20只船，每只船上要士兵30人，船上都用青布罩着，每船扎满草人，分立两边。我自有安排，包管第三天有10万枝箭。不过您不能让周瑜知道这事，否则我的计谋就失败了。”鲁肃答应了诸葛亮的要求，却猜不透他的用意。在回报周瑜时，他信守诺言没提借船之事，只是说诸葛亮不用箭竹、瓴毛、胶漆这些东西。听鲁肃这么一说，周瑜大惑不解。
　　紧接着，鲁肃私下准备了快船20只，并按诸葛亮的要求在船上扎了草人，等候调用。可第一天不见诸葛亮有什么动静，第二天也没动静，到第三天四更时分他突然被诸葛亮请去乘船取箭。
　　那一夜大雾漫天，长江之中雾气更重，面对面看不清人，那扎满草人的20只船已用长绳索连在一起，径直向北岸曹操军营进发。到五更时候已离曹军水寨不远。诸葛亮命令船队头西尾东一字排开，让士兵擂鼓呐喊。诸葛亮笑着安慰鲁肃说：“雾这么大，我料定曹操不敢出兵。我们只管喝酒就是了，待雾散了就回去。”
　　果然，曹操接到报信后说：“大雾迷江，敌军突然来临，一定有埋伏，千万不要轻举妄动，马上让弓箭手用乱箭射退敌人。”于是曹军1万多名弓箭手一齐向江中放箭，箭如雨下。
　　诸葛亮看草人一侧已扎满箭支，便命令船队掉头，头东尾西，逼近曹军，让船的另一侧接受箭射，同时继续擂鼓呐喊。待到日高雾散，20只船两边的草人上扎满了箭支。诸葛亮命令赶紧收船回营，并让士兵齐声高喊：“感谢曹丞相送箭！”等曹操发觉上当，欲发兵时已经追赶不上诸葛亮了。
　　就这样，诸葛亮乘着大雾用草船“借”来了10万多枝箭，这令鲁肃佩服得五体投地，也使周瑜对他更加嫉恨。
　　原来，诸葛亮接受命令时，正处在晴朗少云的深秋季节。这时，昼夜温差大，夜间气温下降很多，空气极易达到饱和而使多余水汽凝结。同时，长江又为大气提供了充足的水汽。诸葛亮见那几天天气单调，少有变化，风力微弱，凭着他对天气变化的规律性认识，他料定三日之后会出现大雾。
　　
　　雾是一种由于大量水滴或冰晶悬浮于近地面的空气中，从而使空气水平能见度变小的物理现象。雾的形成过程就是近地面大气中水汽凝结的过程。形成雾的基本条件是近地面空气中水汽充沛，同时要求风力微弱，大气层较稳定。
　　
　　诸葛亮，生于公元181年，死于公元234年。三国时蜀国政治家、军事家，天下奇才。字孔明，琅琊郡（今山东省沂南）人，号“卧龙”先生。
　　6.火烧葫芦峪
　　三国后期，蜀国的丞相诸葛亮北伐曹魏，驻军岐山五丈原，设计让司马懿进入眉县第五村一带的葫芦峪，想利用该峪河深谷长的特点实施火攻。顿时，葫芦峪中方圆好几里开外干柴燃烧，浓烟滚滚，因此魏军伤亡惨重。
 



第49章 地理知识(2)


　　此时，司马懿及其他两个儿子司马师和司马昭都被困在谷中。他们都自觉难逃此劫，只得抱头痛哭等死。可出乎意料的是，就在这个万分紧急的时刻，突然天降大雨，熄灭了这熊熊大火。司马父子也因此而得以死里逃生。
　　见到这种情况后，诸葛亮在五丈原大营无奈地对天长叹道：“谋事在人，成事在天，不可强也。”
　　这场雨其实不是什么“天意”，恰恰是诸葛亮自己制造的。熊熊的大火使此山区的近地面空气受热上升，气压降低。低气压区形成气旋，其中心因空气上升冷却凝结而降雨。这就是说，当时葫芦峪里下了一场气旋雨。诸葛亮虽然通晓天文地理，但毕竟缺乏现代科学知识，不识“气旋”是怎么回事，否则他也不可能采取如此失败的战术让司马懿侥幸逃脱。
　　
　　气旋雨是气旋中空气辐合上升所造成的动力性大范围降雨现象。它历时长，雨区广，而且降雨区域随气旋的移动而移动。气旋雨包括锋面雨，如为锋面气旋则其前部的雨多为连绵性雨，降水较为均匀，降雨面积也大。有时夹杂有对流性雨，属暖锋雨。其后部的雨多为对流性雨，这些对流性雨常排列成带。海洋上的降水绝大多数是气旋雨，在冬季特别丰富。在温带大陆西岸，气旋雨也很多，尤其是在冬季。
　　
　　司马懿，生于公元179年，死于公元251年，三国时魏国大将。字仲达，河内温（今河南省温县）人。熟悉兵法，多智谋，善于玩弄权术。曾多次出师与诸葛亮斗兵法。曹芳任皇帝时，他和曹爽同受曹睿遗诏辅政，后乘曹爽出城游猎时，发动政变，杀了曹爽，代为丞相，封晋王，执掌国政。死后被孙子司马炎追尊为晋宣帝。
　　7.周瑜借东风
　　赤壁之战前夕，周瑜为火烧曹军而进行了精心的准备。首先，他用苦肉计斥责黄盖，以使黄盖诈降曹操。然后，他又让庞统向曹操献连环计，使曹操的战船自行钉锁，这样就给东吴火攻曹军创造了机会。
　　当这个火攻计划似乎已成功在望之时，周瑜却突然想起自己疏忽了一件十分重大的事情，并一下子急出病来。
　　聪明的诸葛亮一下就看出了周瑜的心病。于是，他借探病之机，挑明了周瑜的病根就在于“只欠东风”，并且应允愿意借东风相助。
　　紧接着，诸葛亮就走南屏山借东风，帮助周瑜火烧了曹营的战船，取得了赤壁大战的胜利。
　　周瑜之所以“欠”东风，是因为赤壁古战场在我国东部季风区。当时正值隆冬，盛行西北风，极少刮东南风。曹营在江北，东吴在江南，用火攻反会烧了自家。周瑜焦急是有道理的，它符合气候规律性。所谓“借”东风，其实是诸葛亮预测到冬至前后短时间内天气会有反常现象，故弄玄虚而已。
　　
　　季风是大范围盛行的、风向有明显季节变化的风系。随着风向的季节变化，天气和气候也发生明显的季节变化。“季风”一词来源于阿拉伯语“mawsim”，意为季节。中国古称信风，意为这种风的方向总是随着季节而改变。世界上季风明显的地区主要有南亚、东亚、非洲中部、北美东南部、南美巴西东部以及澳大利亚北部，其中以印度季风和东亚季风最著名。有季风的地区都可出现雨季和旱季等季风气候。夏季时，吹向大陆的风将湿润的海洋空气输进内陆，往往在那里被迫上升成云致雨，形成雨季；冬季时，风自大陆吹向海洋，空气干燥，伴以下沉，天气晴好，形成旱季。
　　
　　周瑜，生于公元175年，死于公元210年，东吴大将。字公瑾，庐江舒（今安徽省庐江东南）人。出身官宦之家，仪表英俊，聪颖过人，多谋略，人称周郎。孙策死后与张昭共同辅佐孙权，任大都督。建安十三年（公元208年）在诸葛亮的帮助下，吴蜀联合，火烧赤壁，大破曹军，名传华夏。后进取南郡时，被曹仁的伏兵射伤。为人器量狭小，阴狠歹毒，见诸葛亮比自己高明，便处处加以暗算。后被诸葛亮三次激怒，箭疮发作而死。
　　8.秃龙洞前擒孟获
　　在《三国演义》一书中，第八十九回讲述孟获被诸葛亮四擒四纵，无奈之下，落魄的他只好来投奔秃龙洞洞主，想方设法打败诸葛亮。
　　当时洞主朵思大王对孟获说：“附近有四个毒泉，要是蜀兵到来，这一路上并没有水，见到这泉水必定要饮用它。这样，他们虽然有百万之师，也只会有来无回。”
　　孟获听见大喜，便忙问是哪四泉。
　　朵思大王说：“这四处泉水，第一个是哑泉，水质十分的甜，人要是饮用了它，就不能说话，并且不过几天就会死。第二个是灭泉，它的水与热水没有什么区别，人要是在里面沐浴，就会全身皮肤腐烂，皮肤烂后见骨就会死亡。第三个是黑泉，它的水稍微有点清，人要是将这里的水溅到身上，手和脚就会变黑而死亡。第四个是柔泉，它的水就像冰一样，人要是饮用了它，咽喉就会没有暖气，身体也会软弱无力以致死亡。”
　　果然汉军先锋几百名将士，由于天气炎热，人马争饮哑泉水后，都张口结舌，说不出话来。幸亏有人指教，他们找到了山林深处的“万安隐者”，饮了草庵后的安乐泉，才吐出恶涎，恢复了言语。他告诉他们另外三处毒泉千万不要饮用，只能挖掘地下的泉水，才能饮用而不致发生上面的事情。这样汉军才安然到达秃龙洞，五擒了孟获。
　　你知道吗，我国泉眼很多，仅温泉就有2000多处，而且名泉近百，奇泉数十。云南是我国温泉最多的省份。提到的四个毒泉，可能确有其事。泉水在地下流动途中，势必会掺进一些岩石矿物的化学成分。有人推测，上面提到的哑泉、安乐泉和柔泉现象，就与泉水化学成分有关。哑泉可能是含铜盐的泉水，因为云南地处“三江多金属成矿带”，境内遍布大小铜矿；至于安乐泉，可能是碱性泉，汉军饮用后与含铜盐的水发生化学反应，产生不溶性沉淀物，能洗胃解毒；柔泉可能是含毒气的冷泉。显然，如果汉军在类似的毒气冷泉旁久停，就定会“咽喉无暖气，身躯软弱如绵而死”。
　　四泉中的灭泉，与汤无异，当然就是水温很高的热泉。云南地处板块交接地带，地热富积。如滇西的腾冲在地质史上就是个火山活动强烈的地区，至今仍是有名的“温泉之乡”，仅在南北长115千米、东西宽55千米的范围内，就有79处热泉群。可以说每一个老的火山口，现在就是一个温泉眼，如硫黄塘大滚锅喷泉，是一个直径3米、深1米的圆形水池，冒气喷水，温度高达96℃。可想而知，人如果跌进去，必然“皮肉皆烂，见骨而死”。
　　
　　自然界的泉水是在含水层里流动的地下水，遇到适当的地形、地质条件时，自动流出地表的水，即地下水的天然露头。按动力特征可分为上升泉、下降泉；按泉水温度可分为冷泉、温泉和热泉；按泉水化学成分可分为淡水泉、矿泉。
　　
　　我国江西省永丰县有一奇泉，泉水具有天然的麻、辣、酸、甜、苦5种味道。这是因为水中含有大量的碳酸气，以及铁、铜、硅、锌、锰等10多种有益于人体健康的微量元素。该泉水虽有5味，但水质清澈，可以饮用。
　　9.夸父追日的故事
　　传说中，“夸父”本是一个巨人族的名称。从世系上看，夸父族人原本是大神后土传下的子孙，住在遥远北方一座名叫“成都载天”的大山上。他们个个都是身材高大、力大无比的巨人，耳朵上挂着两条黄蛇，手中握着两条黄蛇。看上去他们的样子很可怕，但实际上他们的性情温顺而善良，都为创建美好的生活而勤奋努力。
　　北方天气寒冷，冬季漫长，夏季虽暖却很短。每天太阳从东方升起，山头的积雪还没有溶化，又匆匆从西边落下去了。夸父族的人想，要是能把太阳追回来，让它永久高悬在北方的天空，不断地给大地光和热，那该多好啊！于是决定他们从本族中推选出一名英雄，去追赶太阳，这个人的名字就叫“夸父”。
　　夸父被推选出来，心中十分高兴，他决心不辜负全族父老的希望，跟太阳赛跑，把它追回来，让寒冷的北方和江南一样温暖。于是他跨出大步，风驰电掣般朝西方追去，转眼就是几千几万里。他一直追到禺谷，那儿是太阳落山的地方，那一轮又红又大的火球就展现在夸父的眼前。这一刻他万分的激动和兴奋，想立刻伸出自己的一双巨臂，把太阳捉住带回去。可是他已经奔跑一天了，火辣辣的太阳晒得他口渴难忍。于是他便俯下身去喝那黄河、渭河里的水。顷刻间，两条河的河水都让他喝干了，但他还没有解渴。他只得又向北方跑去，去喝北方大泽里的水。不幸的是，他还没到达目的地，就在中途渴死了。
　　夸父追日的目的真的能够达到吗？
　　答案是否定的。因为他违背了客观规律。大家应该都知道，地球是太阳系中唯一有生命的行星，本身是不能发光的，必须借助于太阳的光和热来哺育其上的生命。地球被太阳照亮的半球，就是白天，背离太阳的一面就是黑夜，加上地球自西向东自转，这就使白天和夜里不断更替，因此也就会看到太阳总是从东方升起，西边落下。夸父看到的太阳西行，实际上是地球自转的结果。
　　另外，地球在自转的同时，又在绕太阳公转，并且地轴和公转轨道之间存在着66.5°的夹角，且北极总是指向北极星不变，这样就使太阳直射点只能在南、北纬23.5°之间移动，结果使地球表面的太阳高度和昼夜长短出现差别。所以，在地球表面，纬度越高，气温越低，也就是说北方要比江南寒冷。因此，即使夸父跑得再快，再力大无比，也无法改变这个事实。
　　
　　地球的自转周期与公转周期是不等的，前者为23时56分4秒（恒星日），后者为365日6时9分9.5秒（恒星年），这意味着地球公转一圈的同时还绕地轴旋转了365圈多。与此不同的是，月球自转周期与公转周期则是完全相同的，即都是27.32166日（27日7时43分11秒），这个周期叫恒星月。两个周期相同，说明月球公转一圈的同时只自转了一圈，这样的结果是使月球总是以正面对着地球。
　　
　　夸父的故事虽然纯属虚构，但夸父那种勇敢无畏、坚韧不拔的精神很值得我们敬重与学习。
　　10.宇宙最后三分钟
　　一次，小楚从一本科普刊物中读到了世界著名物理学家保尔·戴维斯的《宇宙最后三分钟》，书中是这样写的：
　　日期：公元2126年8月21日，世界末日。
　　地点：地球。
 



第50章 地理知识(3)


　　绝望的人们在整个星球上四处寻觅藏身之处，数以十亿计的人已走投无路。一些人绝望地在寻找废弃的矿井、洞穴，甚至潜水艇；恐慌之中想在地下深外找到逃生之地。但另一批人却毫不在意，他们横冲直撞，杀气腾腾。然而，大多数的人只是痴呆而静静地坐着，等待死神的降临。世界末日来临了。
　　高空中，一道巨大的闪电印在天幕上。初时，一条轻絮般细管形辐射状星云逐渐膨胀，形成一股气旋，翻滚着向空寂的天宇涌去。长条形气旋的顶部是一个外形狰狞、令人恐惧的黑团，这是一颗彗星，虽然头部不大，却带着与其很不相称的、具有毁灭性的大能量。它夹带着1万吨冰块和岩石，以每小时6.4万千米，即每秒近18千米的惊人速度逼近地球。
　　人类唯一能做的就是坐以待毙。面对着已注定了的命运，科学家们早就抛弃了他们的望远镜，悄悄地关上计算机。对灾难无休止的模拟，结果仍然模棱两可，而他们的结论又使人惊恐万分，无法公之于世。一些科学家利用普通老百姓所没有的尖端技术的优势，精心准备好了逃生计划。另一些科学家则打算尽他们的所能来仔细观察这世界末日，并把观察数据传至深埋于地球内部的时代信息密封器。他们在最后一刻，仍然起到一个真正的科学家应起的作用。撞击时刻临近了。全世界成千上万的人都在紧张不安地看着手表。这正是宇宙的最后三分钟。
　　爆心投影点正上方的天空被劈开了，掀起几千立方公里的气浪。一条比城市还宽的灼热火焰沿弧线冲来，15分钟之后急速击中地球。一万次地震才具有的能量使地球不停地震颤。空气被挤压而产生的冲击波横扫地球表面，沿途所有建筑被夷为平地，一切的一切都被碾成粉末。撞击点周围的平地升起一个几公里高的液态环形山，在100多千米直径的撞击坑穴中，地球内层暴露无遗。熔岩壁波浪式地向外涌出，地面颠簸起伏，犹如一条因受拍打而缓慢蠕动的毛毯。
　　坑穴内部数以万亿吨计的岩石被气化，而数量比这多得多的物质则被高高抛起，其中一部分直接抛入太空，更多的则被扔过半个大陆，暴雨般地撒落在数百乃至数千公里以外。受害之地万物尽遭严重毁坏。急射而出的熔岩一部分落入大洋，激起巨大的海啸，从而加剧了悲剧的蔓延。大量的尘埃碎屑在地球大气中飘散，导致全球遮天蔽日。不过，当抛入太空的物质返回大气层时，照射地面的将不是阳光，而是由数以十亿计流星所发出的眩目不祥之光，这种强光所带来的无情的酷热将使大地变为焦土。
　　“啊！实在是太恐怖了！”小楚感觉有些不寒而栗了。
　　从此以后，他一直都在想象着文章中那些情形，并且也在思考着“世界末日”这个问题。
　　
　　你相信世界末日的说法吗？如果真有那么一天，我们能够拯救自己吗？不管这种说法是否正确，但这充分说明了我们人类应该担忧自己的生存发展，应该开始思索人以后如何拯救自己的问题。
　　
　　现在科学家们对宇宙的成因，得出了宇宙大爆炸假说、宇宙永恒假说、宇宙层次假说三种假说。
　　11.郑和下西洋的故事
　　历史课上，灿灿了解到了关于郑和下西洋的一些知识：公元1405年，郑和受明成祖朱棣之命第一次出使西洋。那时所谓的西洋指的是现在文莱以西的东南亚和印度洋沿岸一带。当时，他一共率领2.7万人，分乘坐200多艘大小船只，从江苏太仓刘家港出发，浩浩荡荡南下，先后到达越南南部、爪哇、苏门答腊、马六甲、印度西南海岸、斯里兰卡等国家和地区。1407年10月顺利返航。之后，一直到1433年的28年时间里，郑和先后七次下西洋，经过了亚非30多个国家和地区。其中第五次下西洋即1417年5月到1419年8月，到达的地方最远。从刘家港出发，经东海、南海，抵达越南南部、印度尼西亚，穿过马六甲海峡，到达孟加拉湾、印度西南海岸、波斯湾、红海沿岸和非洲东海岸，往返行程近2.2万千米。郑和船队所到之处大都受到当地人的热烈欢迎，各国使者因此竞相访问中国。郑和的这七次远航，促进了我国和亚非各国的经济交流和友谊，成为世界航海史上的伟大壮举。
　　“啊！当时这么巨大的船只，航程那么远，那里又没有机械动力，它们是靠什么作为动力的呢？”当灿灿了解到这些知识的同时，她又产生了疑问。
　　后来，经过请教有关人士她得到了答案，那就是：凭借着自然动力——季风和洋流。我们知道亚欧大陆是世界最大的大陆，东临太平洋，海陆热力差异大，因而亚洲南部、东南部和东部，季风气候显著。季风随着季节的变化风向相反，又由于表层海水在风的吹拂下会沿着一定方向流动，这种现象称之为风海流，特别是在北印度洋，受热带季风的影响，夏季吹西南季风，海水按逆时针方向流动；冬季则相反。郑和就是巧妙地利用了不同时间的风向和洋流流向，完成了此一伟大的壮举。
　　
　　郑和航海比欧洲航海家的远航要早半个多世纪。就算从1433年第七次也是最后一次下西洋返航来计算，就比1492年哥伦布到达美洲早59年，比1498年达·伽马绕好望角早65年，比1519年麦哲伦环球航行早86年。就航海规模来说也是欧洲远航规模无法比拟的。它不仅船数多（每次大小船只均在200多艘）、人数多（每次2.7～2.8万人）、设备先进（有航海图、罗盘针）、次数多（前后七次）、到达范围广（30多个亚非国家和地区），而且船只排水量大，其中最大的船只总长130米，宽50米，排水量为2.5万吨。
　　
　　郑和本来姓“马”而不姓“郑”，“郑”姓是他入宫后明成祖朱棣所赐，小名三宝，人称“三保太监”。郑和祖籍云南昆明市晋宁县，回族。他受父辈的熏陶，小时就知道一些外洋的情况，《郑和家谱》称他“才负经纬，文通虔诚的孔孟”，具有丰富的地理知识，办事谨密，有谋略，懂兵法，这为他七下西洋打下了基础。
　　12.徐霞客岩洞探险
　　我国明代有位地理学家，叫徐霞客。他从小就对山川地理十分感兴趣，且地理知识丰富，十分喜欢游览和探险。1637年正月，徐霞客来到了湖南衡阳，并准备游览湖南茶陵麻叶洞，于是他就向当地的老百姓打听一下这个麻叶洞的有关情况。一位老百姓告诉他：“麻叶洞里有神龙虎怪，从来没人敢进去。”说完，他还奉劝徐霞客千万不要去那儿冒险。但出乎意料的是，徐霞客不但没有被吓住，反而显得非常高兴，因为他向来喜欢搜寻奇险美景。
　　之后，他就和仆人一道举着火把进洞探险。进去之后，他仔细查看了洞穴的结构，并没有发现什么妖魔鬼怪，而是发现了千姿百态的石灰岩地形，有石钟乳、石笋、石柱等。
　　当他安全返回洞口之后，他就把他在洞中所见的一切告诉了当地的老百姓，并一再告诉他们洞中绝对没有妖魔。
　　
　　南方气候潮湿，石灰岩接触或渗进了含有二氧化碳的水，就会发生化学反应，引起石灰岩溶解。经过漫长的地质年代，石灰岩被塑造成千姿百态的峰林、洞穴、洼地等。地理学上对此有个统一名称，叫喀斯特地貌（旧称岩溶地貌）。
　　
　　徐霞客经过30多年旅行，写有天台山、雁荡山、黄山、庐山等名山游记17篇和《浙游日记》《江右游日记》《楚游日记》《粤西游日记》《黔游日记》《滇游日记》等著作，除佚散者外，遗有60多万字游记资料。死后由他人整理成《徐霞客游记》。世传本有10卷、12卷、20卷等数种。主要按日记记述作者1613～1639年间旅行观察所得，对地理、水文、地质、植物等现象，都做出了详细记录，在地理学和文学上卓有成就。
　　13.神秘丢失的一天
　　在麦哲伦第一次环球航行时，有一只船中途溜走，三只船葬身海底，麦哲伦本人在1521年4月27日的一次战斗中牺牲，剩下唯一的小船——维多利亚号，在埃里·卡诺的指挥下，依然顽强地向西挺进。
　　经过3年的艰苦奋斗，维多利亚号上的船员们克服了难以想象的困难，终于绕过非洲，胜利到达佛德角群岛。这时船员们异常兴奋，因为用不了多久，他们就要回到西班牙了。这时，埃里·卡诺拿出航海日记，在上面写道：“1522年7月9日抵达佛德角群岛。”
　　就在这时，岸上意外地发生了一场争吵，船员们和岛上居民交谈时说出了今天是星期四，结果岛上的居民们纠正说：“不，今天是星期五。”
　　船员们感到奇怪，异口同声地对岛上的居民们说：“要知道，今天是9日。”
　　“不，今天是10日！”居民们更是斩钉截铁地一口咬定。
　　然而，船员们并不认错，他们赌咒发誓说：“日子没有记错。”
　　于是，埃里·卡诺把航海日记摊开来看，的确每天都记了日记，没有错过一天。那么，这一天之差是怎样造成的呢？
　　这一天之差包含着一种当时很少为人所知的科学原理。因为地球是自西向东自转的，它的这种有规律的自转，造成地球上任何一个地点每天24小时的时间循环。这种循环只适用于相对于地球不动或小范围运动的对象，而对那些绕地球纬线方向作长距离运动的人来说，一天不再是24小时，而稍长于或稍短于24小时。航海家们自西向东航行，地球亦不停地自西向东旋转，他们好像一直在追逐着下沉的太阳。因此，夜晚总是比前天迟一点来临，这就等于延长了船上的时间。如果逆着地球自转的方向航行，航船上的时间就相应的短些。
　　据当时计算，在维多利亚号船上每天要比24小时长两分钟左右，这两分钟与24小时相比微不足道，况且当时又无准确的计时仪器，一般人都觉察不出来。但是，他们在船上都航行了三年多，这数以千计的两分钟的积累足以凑成一天，于是船员们就不知不觉地将这一天丢失了。
　　
　　“国际日期变更线”在人烟稀少的180°经线附近，处于亚美两大洲之间。它从北极开始，经过白令海峡，穿过太平洋，直到南极为止。当轮船或飞机越过这条线时，就需要严守以下规定：从西向东穿越这条线，要把同一天计算两次。也就是说，如果某天你自西向东越过这条线，第二天还是这天。你如果要从东向西跨越这条线，就要把日子跳过一天。
　　
　　世界时区的划分以本初子午线为标准。从西经7.5°到东经7.5°（经度间隔为15°）为零地区。由零时区的两个边界分别向东和向西，每隔经度15°划一个时区，东、西各划出12个时区，东十二时区与西十二时区相重合；全球共划分成24个时区。
 



第51章 历史遗迹(1)


　　在那神奇的远古文明遗址中隐藏着太多令人费解的秘密：刻有飞行器、宇航员的古老岩画，奇异的纳斯卡荒原巨画、神秘的胡夫大金字塔、瞬间消失的庞贝古城，谜一样的吴哥窟，等等。这些人类远古时代遗留下来的智慧碎片，似乎打破了生命由低级向高级进化的有序进程。它们究竟是史前文明的产物，还是地球之外外星人的馈赠呢？这中间的太多太多的秘密什么时候才能被科学家与人类解读呢？什么时候，我们对这个世界进行确认和判断而不是想象与猜测呢？……
　　本章就是要带你穿越历史的时空，去解读古老废墟中的文明密码，从而激发你在科学的海洋里，努力追寻历史的文明和探索其间的秘密。
　　1.纳斯卡荒原上的线画
　　20世纪30年代，一位美国的飞行员，在秘鲁西南部沿海伊卡省东南角的一个小镇与安第斯山之间的荒原上空飞过时，他看到地面上有非常醒目的纵横交错的“线条”。起初他还以为那是印第安人的古运河。
　　这位飞行员回去后把他在空中的所见告诉了别人，许多人听到这件事后疑窦丛生，极为干燥少雨的纳斯卡地区怎么会有运河呢？但如果不是运河那又是什么呢？
　　听到这件事的美国考古学家科逊克决定进行实地考察，弄明事情的真相。1940年，科逊克率领一个考察队开进了纳斯卡荒原。
　　开始，他们确实在这片布满沙石的荒地上发现了一条条或直或弯像沟槽似的东西，它们是做什么用的呢？怎么又浅又窄？很明显，那根本不是什么运河。
　　为了弄清这些沟槽所构成的图案，考察队员们想出了一个办法：他们各自手拿指南针，分别沿着“沟”行走，同时在地图上画下自己所走过的“沟”的方位和形状，当他们最后把各人所画的图形汇总到一张地图上时，出现了奇迹：出现在地图上的分明是一只喙部突出的巨鹰！这只鹰的翅膀长90米，尾巴长40米，而它的嘴足足有100米长，并且还与一条1700米长的笔直的沟相连接，好像它正伸嘴到沟里饮水似的。这使考察队员们大受振奋，他们认为这可是发现了世界上的又一大奇观。于是他们请求秘鲁政府帮助，用直升机来观察这片荒原上的巨画。当飞机飞到一定的高度，从某个适当的角度向下看去，展现在人们眼中的情景，竟如同一张巨大的画布，上面描绘着一幅幅各式各样的图案！这些巨大图画由许多深0.9米、宽15厘米至数米的人工沟组成，这些画一般都有几百平方米大，图案中有由南向北纵贯各地、精确到误差不超过一度的直线；也有如三角形、圆形、矩形等几何状的图案；但最多的还是各种动物和一些植物的画像，如蜥蜴、蜘蛛、逆戟鲸、骆驼、鹰、蜂鸟、猴子、仙人掌、海草等。此外，还有一些人形图案，他们身躯高大，情态各异，其中有一个巨人高达620米，身体挺得直直的，两手叉腰，气势威严，还有些巨人头上似乎戴着王冠。
　　更加令考察队员们感到惊奇的是：荒原上的图案隔一段距离竟会重复出现，完全符合现代二方连续画法。在不同地方重复出现的图画如出一辙，仿佛是用复印机复制出来的一般，真是让人叹为观止。
　　
　　现在科学家们已对巨画进行了碳14测定，推算出它们已有1500年以上的历史。
　　有人认为纳斯卡线画大概创作于公元前500年至公元500年，可能是印加王朝兴起前，由居于秘鲁的土著人完成，图像和线条代表一部“世界最大的天文学书籍”。莱契博士也赞同这一观点，他认为这些图像和线条用于测定星宿在一年中不同时间的位置，以决定播种和收割的时间，例如有些鸟形图案的喙跟夏至的日出位置连成直线。
　　这些图案只能从高空俯瞰才能看得清楚，所以有人认为纳斯卡人会飞，至少在刻直线时能够离地盘旋。一些出土陶器上的绘画，显示有些类似纸鸢和热气球的物体。虽然上述说法并非全无可能，但未能解释当初为何要刻这些线条。
　　
　　秘鲁，位于南美洲西北部，为古印加文化的发祥地。秘鲁在印第安语中是“玉米之仓”的意思。
　　2.巨石浮雕的神秘面纱
　　20世纪初，一个墨西哥小考察队在离南美洲委内瑞拉的阿亚库乔港约18千米的一处崇山峻岭中寻找古城遗址时，在茂密的森林中迷路了。他们胡乱四转的时候，无意间来到了一个森林比较稀疏的地方，正当他们想坐下来休息一下时，一个眼明手快的考察队员发现了静卧在草丛中的一大块巨石。这一块巨石的面积非常大，石头表面有许多不太明显的奇怪图案。这个考察队员高兴得欢呼雀跃，以为他找到了所谓的黄金宝库。
　　当他把这个发现告诉给那些正在小溪边喝水的同伴后，大家的情绪马上就激动起来，都立刻沿着巨石向四面搜索，想找到梦寐以求的“财宝之门”。
　　可令他们很失望的是，考察队员们搜寻了很长时间，却没有发现任何新的有价值的东西。迷路、劳累加上天色已晚，考察队员们只好在巨石旁野营。
　　第二天清晨，当太阳升起，阳光以特定的角度照射到巨石上时，奇迹出现了：这块大巨石上出现了许多光怪陆离的美妙图像，让人眼花缭乱，目不暇接。当阳光转移而偏离了这个角度时，图像也随之消失了。
　　考察队的这一发现在当时引起了轰动，许多探险家、考古学家决定前往这个神秘的地方去欣赏那些神秘的图像。
　　通过考古学家们的观察发现，这块大石上的浮雕图像共有7幅。中间一幅是一条巨蛇，近蛇头处刻着几个大钟；还有一幅图像是一个穿着奇怪装束、头戴盔甲的武士，还有一幅极像人但又不是人的“怪物”。
　　
　　这块巨石的美妙图像不是自然形成的，而是经过人工雕刻的。图像和石块表面的刻痕以及阳光照射的角度有着某种关系。究竟是怎样的一种关系，目前人们也说不清楚，但是有一点是可以肯定的，雕刻者对光学原理有一定的研究。通过对光学原理的研究，巧妙而准确地把握住了雕刻的角度和刀口深度，因而只有阳光射到某一角度时才能清楚地看到浮雕的图案。
　　
　　我国的浮雕作品中最有名的是人民英雄纪念碑。纪念碑呈方形。纪念碑分碑身、须弥座和台座三部分，共高37.94米。台座分两层，四周环绕汉白玉栏杆，均有台阶。下层座为海棠形，东西宽50.44米，南北长61.5米。上层座呈方形。台座上是大小两层须弥座。下层大须弥座束腰部四面镶嵌着八幅汉白玉大型浮雕，分别以虎门销烟、金田起义、武昌起义、“五四”运动、五卅运动、南昌起义、抗日游击战争、渡江战役为主题。在渡江战役的浮雕两侧，另有两幅装饰性浮雕，主题分别为支援前线和欢迎人民解放军。
　　3.阿尔塔米拉山洞中的奇异壁画
　　1879年的一天，业余考古学家马塞利洛·德·索图勒带着他9岁的女儿玛利亚，来到了北西班牙的阿尔塔米拉进行考古发掘工作。
　　马塞利洛很快地投入到了自己的工作中，他几乎忘记了身边的女儿。小玛利亚则好奇地东瞧瞧西看看。不一会儿，她发现在不远处有一个山洞，于是就手拿提灯信步走了进去。突然，马塞利洛听到了女儿的尖叫：“公牛，公牛，爸爸，快来啊！”他急忙扔掉手中的工具，顺着玛利亚的声音向洞内跑去。
　　马塞利洛顺着女儿的手指望去，不禁被眼前的景象惊呆了：在约60英尺长、30英尺宽的洞顶上，画着十几只形态各异的野牛、野猪、马、羊等动物，画面上的野牛有的在用前蹄刨地，有的在仰脖吼叫，还有的中了长矛奄奄一息……栩栩如生。更令人惊叹的是，这些动物竟然分别是用褐色、黄色、黑色和红色的颜料涂画成的。随后，在洞内的其他地方，马塞利洛又发现了一些类似的绘画。凭着自己深厚的专业知识，马塞利洛判断：这些画距今至少有1万年的历史。但是，这究竟出自何人之手，又是如何创作的，这些原始绘画究竟又有何功用，都让马塞利洛感到疑惑重重。
　　阿尔塔米拉山洞的绘画，引起了科学家们的浓厚兴趣，他们首先要弄清楚的是，如此精湛的艺术，是什么人创作完成的呢？
　　一些考古学家推断，生活于公元前3.2万年至1万年间的克罗马尼翁人是这些壁画的作者。当时，他们用尖锐的石头在石壁上刻出了这些作品的轮廓，然后再用手指或羽毛、兽毛等制成的刷子，蘸上铁矿石和动物血、脂肪以及植物汁液制成的颜料进行上色，有的颜料可能还是用空心的芦秆吹上去的。
　　可是，在这黑漆漆的洞内，克罗马尼翁人是用什么方法进行照明的呢？他们又是依靠什么工具在距地面几米高的地方作画的呢？这些画为什么不画在离地面近的洞壁上？
　　关于这些原始绘画的功用，也有多种说法。有人说这些画是原始宗教的产物，是供原始的先民们顶礼膜拜的；也有人说它是教育年轻人如何狩猎的教材；还有人说它是人类早期的审美活动，具有娱乐的作用。
　　但是，究竟哪种说法更科学更具权威性，考古学家们都很难说明白。
　　
　　自小玛利亚发现阿尔塔米拉山洞壁画之后，人们又陆续在欧洲的其他地方，发现了100多处饰有石器时代绘画和雕刻作品的洞穴。据科学家考证，这些绘画作品的制作时间至少有1.5万多年，有的甚至已有两三万年的历史。由于洞内良好的通风和经久不变的温度、湿度，阿尔塔米拉山洞的绘画是保存得最完好的。今天，它被公认为原始艺术的典范。
　　
　　中国也有很多著名的壁画作品，甘肃敦煌莫高窟壁画被誉为丝绸之路上的“沙漠美术馆”，它的内容主要包括佛像、佛经故事、神怪传说、帝王生活、装饰图案、对佛教教义的宣扬等。大量的民俗、民风画，更是古代敦煌民俗、民风的百科全书。这些壁画历经千百年风沙的磨蚀，依然色彩鲜艳，金碧辉煌。洞窟的四周画满了菩萨、仙女、飞天。尤其是飞天，造型生动，线条刻画细腻，衣带的纹路轻盈流畅，就像要飞起来一样，号称“天衣飞扬，满墙风动”。
　　4.重见天日的吴哥窟
　　1861年，为寻找珍奇蝴蝶，法国生物学家亨利·墨奥特来到了东南亚地区。当时，他和4个当地的土著人深入到浓密的丛林中，沿着湄公河逆行而上。一路上的奇花异草和珍奇昆虫令墨奥特感到欣喜若狂。这一切对土著人来说，根本不足为奇。几天后，当他们5个人来到一片阴森的密林前时，土著人却停了下来对墨奥特说：“主人，就到这里为止吧，不能再往前去了。”
　　“这是为什么呢？”意犹未尽的墨奥特不解地问道。
　　“前面的密林里有幽灵，进去的人从来都是有去无回。”4个当地的土著人异口同声地说。
　　“哪儿来的幽灵？要真的有幽灵，我们就更要往前去，把它捉回来。”听了土著人的话，墨奥特不禁感到有些可笑。
　　“真的不是开玩笑，主人，幽灵就在林中的大城堡里。”土著人边说边用手比划着。
　　“丛林有个大城堡？”墨奥特感到奇怪，好奇心驱使着他一定要进去看个究竟。
　　于是，他再三劝说那4个土著人，请他们继续前行，土著人终于动了心，又带着他小心翼翼地走向密林深处。可是，一连走了几天几夜，也没见到城堡的影子，墨奥特感到非常失望，并决定返回。
　　“前面那是什么？好像是塔尖。”走在前面的一个土著人，突然说道。
　　听后，他们情不自禁地抬头望去，只见前方不远处，有宝塔的塔尖在夕阳的映照下熠熠生辉。
　　顿时，他们精神大振，格外兴奋，忘记了连日来的饥饿和疲劳，尤其是墨奥特高兴得手舞足蹈，他恨不得插上翅膀，立即飞到宝塔的身边……
　　在那儿，他们发现，5座宝塔，就像5朵盛开的莲花，高高地矗立在他们的面前，这就是在热带丛林中隐身400多年的吴哥窟。
　　
　　吴哥窟占地长1.5千米、宽1.3千米，因为比吴哥城小得多，所以人们又叫它“小吴哥”。吴哥窟的主体建筑在一个石基上，共为3层，约有20层楼那么高。4座小宝塔分布在二层的四角。底层有大型的精美浮雕组画长廊，题材为印度的两大史诗《罗摩衍娜》和《摩诃婆罗多》，以及苏利亚拔摩二世的生平事迹。二层有4个供国王沐浴的水池，三层则供国王朝拜之用。
　　远看吴哥窟，它是一座平直的，仿佛径直走就能到达中心的庞大建筑。然而，事实并非人们想象的那样。走近后，就会发现，这是一座多层回廊环绕、浮雕精美神秘、逐层上升的高塔群，错落有致，中心突出。吴哥窟的装饰浮雕丰富多彩，遍布于回廊的墙壁及廊柱、窗楣、基石、栏杆之上，铺天盖地而来，令人目不暇接。当你来到这个四壁皆画的世界里，就会深深地感到——真实、虚幻、喜悦、苦楚，这八个字所描述的境界尽在其中。
　　
　　甘肃敦煌莫高窟、麦积山石窟、山西大同云冈石窟和河南龙门石窟被称为“中国的四大石窟”。敦煌莫高窟位于甘肃敦煌市东南的鸣沙山东麓；云冈石窟位于山西大同城西的武周山麓；龙门石窟位于河南洛阳南郊伊河岸边；麦积山石窟位于甘肃天水东南。
　　5.马丘比丘古城之谜
　　美国耶鲁大学教授希南·宾诺姆被这个传说所吸引：公元前9世纪初，印加人在安第斯山脉海拔2000多米的山顶上，用花岗岩建起了一座美丽的古城，人们称它为“云中之城”。
　　同时，他还了解到，为了寻找这个“云中之城”，15世纪末，欧洲殖民者踏上美洲大陆。他们对印加人进行了疯狂的烧杀抢掠，许多城市变成废墟。为了掠夺更多的金钱财宝，侵略者们到处寻找这座传说中的美丽古城，但他们找遍了安第斯山脉的大山丛林，却一无所获。
　　于是，20世纪初，他就来到安第斯山脉寻找这座古城的遗迹，不幸的是，最终也是空手而回。但是，1911年，宾诺姆带着两名助手再次来到了安第斯山脉。这一次他从一家小旅馆的店主口中得知，在不远处的马丘比丘山上有一片废墟。第二天，他便冒雨爬上这座海拔2000多米的马丘比丘山的悬崖顶端。十分幸运的是，他就在这儿找到了这座传说中的古城。
　　在这里，宾诺姆惊奇地发现，城中的建筑保存得非常完整，房屋大多依山而建，城的周围有高大整齐的石墙环绕，城内有高大雄伟的神庙、华丽的王宫、坚固的堡垒，还有整齐的庭院、街道、广场、祭坛。建筑物之间用纵横交错的石阶小路相连，从1000米外引来的山泉通过滴水管道被送到主要的建筑物前。就像传说中的一样，城堡中的所有建筑都是用花岗岩砌成的，每一块石头都至少有1000千克重。石块像小孩玩的拼图一样被巧妙地组合起来，没有使用任何黏合用的灰浆之类的东西，但它们之间连一片薄薄的刀片也插不进去。
　　但是，令宾诺姆大惑不解的是，在没有文字，也不知道用车轮和牲畜来运送物品的古代，完全靠手工用的铁凿子等工具进行加工，印加人是怎样把这些几吨重，甚至几十吨重的石头从30千米外的采石场运到2000米高的山顶来的？他们又是怎样对这些石头进行切割，并巧妙地将它们拼合在一起，建成这座规模宏大的建筑群的？
　　
 



第52章 历史遗迹(2)


　　印加帝国是古代印第安人在15世纪中叶建立起来的强大的奴隶制国家。16世纪时，印加帝国达到全盛时期，其领土包括今天的秘鲁全境，哥伦比亚、厄瓜多尔、智利、玻利维亚、阿根廷及巴西的部分地区。它和玛雅文明、阿兹克文明并称为古代美洲三大文明。
　　
　　你能解开故事最后一段中宾诺姆的疑惑吗？或者你能为解开这些疑惑提出一些相关的信息吗？
　　6.揭秘米诺斯王宫废墟
　　一天，英国考古学家伊文思看到了这样的一个传说：“古代克里特岛上米诺斯国王的一个儿子在雅典被杀害了，暴怒的国王便借此向雅典兴师问罪，最后还强迫雅典国王埃古斯签订了一项毛骨悚然的条约：每年必须向克里特进贡7对童男童女，作为一个牛头人身怪物的食物。据说这个怪物是王后与一头公牛所生，国王为了遮丑，令人建造了一座结构复杂、规模庞大的双斧宫，让牛头人身怪物藏在深宫中。雅典国王惧怕克里特的强大，只能按时纳贡，使得老百姓民不聊生。到了第三次纳贡时，王子忒修斯为民除妖，决定充当童男去克里特。英俊年少的忒修斯与米诺斯国王女儿倾心相爱，她帮助忒修斯杀死了怪物，而且还营救出被作为贡品的孩子们，帮助他们逃出克里特岛。”
　　这个传说以及古希腊的神话和其他传说深深地吸引了许多西方考古学家，其中就包括伊文思。他们认为这些优美的故事很可能是古人根据一定的历史事件，经过艺术加工而创造出来的。
　　于是，1900年，伊文思开始对克里特岛进行考古研究。幸运的是，他们在那发掘出了一座王宫的废墟。刚开掘1个月，伊文思发现这些遗址并不是孤立的建筑物。它们是一个庞大建筑物的组成部分，就是后来所称的“宫殿群”。头三个月里，在宫殿群的遗址上，伊文思发掘到1400多个房间。有各种层次的庭院、住房、通道、楼梯、阳台和地窖，宫殿群的确像一座迷宫，一不小心，就会迷路。伊文思断定，这一定是迷宫传奇的出处。他甚至相信，他找到了王宫的正殿——西面装饰精美的正厅里，靠墙放着长长的石凳，有一张石椅比其他的要高。
　　王宫的墙壁上有艳丽如初的壁画，仓库中还储备着大量粮食、橄榄油、酒及战车和兵器。还有国王无数的宝石、黄金和包了铅皮的小屋。其中最有价值的是那数万张刻有文字的泥板，其中一块上赫然写着：“雅典贡来妇女7人，童子及幼女各1名。”伊文思猜测这可能就是米诺斯国王把雅典进贡的童男童女作为祭品给迈诺陶洛斯——牛头人身怪物的记录。
　　伊文思他们对克里特岛上的米诺斯王宫的发现将欧洲文明的起源提早了整整一千年。然而，这个米诺斯文明从何而来，又是怎样销声匿迹的？对于克里特王朝的兴亡谁又能侦破这桩历史的悬案？直到1967年美国考古学家们才慢慢解开这些谜团。
　　
　　20世纪中期，考古学家们在一个叫职克诺堤锐的地方发现了一座被掩埋的城市，里面堆满了工艺品和壁画，与米诺斯遗迹非常类似。据地质学的证据显示，这座城市与其他居住区大约在公元前1600年前一次巨大火山喷发中被毁灭。这里的火山爆发有可能为亚特兰蒂斯岛的古希腊传奇提供了资料。一些专家还认为，这也可以解释米诺斯人的瓦解崩溃。他们推测，这次大地震的火山灰可能湮没了克里特岛，或以它巨大的气浪吞没了海岸的居住区。
　　
　　克里特岛是地中海文明的发祥地之一，有着“海上花园”之称。它位于希腊东南的地中海域，距希腊本土130千米。它是希腊最大的岛屿、古老文化中心，地中海著名旅游地。
　　7.瞬间消失的庞贝古城
　　1594年的一天，人们在萨尔诺河畔修建饮水渠时发现了一块上面刻有“庞贝”字样的石头；后来，一名建筑工人在维苏威山脚下的一座花园里打井时，又有了重要发现：
　　“瞧，这是多么美丽的雕像。”这个发现让这名工人惊讶不已。
　　“嘿，想不到还有两件。”几乎在同一时间，他又挖掘出两尊衣饰华丽的女性雕像。
　　遗憾的是，这个建筑工人和其他的几个同事并没把它当回事儿，当地的文物部门也认为这些不过是那不勒斯海湾沿岸古代遗址中的文物而已。一个轰动世界的伟大发现就这样与他们擦肩而过。
　　1748年，人们挖掘出了被火山灰包裹着的人体遗骸，一下成了惊天动地的特大新闻：
　　“一定是有着‘空中花园’之称的庞贝古城被埋在地下！一定是！”专家们都十分肯定地认为。
　　于是，他们和新闻记者都赶到了现场。这密封在地下千年、占地近65公顷的古城再次牵动了人类的神经。
　　1860年，人们开始正式发掘庞贝城遗址。发掘工作遇到了许多想象不到的困难，工作时断时续。考古学家好不容易一层一层地挖开了火山岩，深埋地下的庞贝古城渐渐呈现在人们的眼前了。
　　人们看到古城市场的角落里还有成堆的鱼鳞，酒吧的墙壁上仍写有“店主，你要为你的鬼把戏付出代价，你卖给我们水喝，却把好酒留下”，一户居民的后花园里种满了夹竹桃，厨房的铁炉上架着平底锅，餐桌上的鸡蛋旁放着一个小人玩偶，在一些别墅的地面上，用马赛克拼出狗的图案，旁边提醒人们注意狗咬的字样仍然清晰可辨……
　　这个古城直到100多年之后才得到全面地开掘。人们看到它就像一座巨大的博物馆，展现出近2000年前的古罗马城市风貌和当时人们的生产生活情景。它是一个约有25000多名居民的城市，有罗马皇帝的大型行宫，有许多贵族巨商的豪华别墅，还有一座规模宏大的巨型体育场，100多家酒吧，容纳5000人的剧院。更让我们惊叹的是城里有3座大型公共浴场，管道齐全，而且一般居民家都铺设了水管，建有浴室，城内马路宽敞整齐，马路旁还有人行道。从挖掘现场还发现，庞贝古城当时的商业非常发达，仅面包作坊就有40多家，灾难降临前不久烤好的面包经历千年的“珍藏”，依然完好地放置在烤箱中。
　　
　　公元79年8月24日下午1时，维苏威火山突然爆发，喷出了大量的火山灰、火山碎屑和炽热的岩浆，把方圆数十千米之内的土地、河流、建筑等全部覆盖了，致使这有着“人间花园”之美誉的庞贝瞬间消失。在这场浩劫中许多生命都化为乌有，只有少数在外地的居民得以幸存。不久以后，有些幸存者在维苏威山脚下又建起了新的城镇。
　　
　　现代城市中，有很多在经济发展和环境保护、文化建设方面都做得不错的代表，例如新加坡。新加坡有“花园城市”的美称，它几乎是一个没有农村的国家，城市面积占总面积的绝大部分，新加坡人又注重城市建筑，境内道路两旁绿树成荫，街头到处是花圃、草坪，草茂花繁、整洁美丽，所以有这样的美称。新加坡的初名为“海城”，是苏门答腊古帝国斯里佛室王朝的贸易中心，后来新加坡又被命名为“新加坡（狮子城）”，沿用至今。
　　8.秦始皇陵兵马俑
　　1974年3月，距秦始皇陵大约1.5千米的西杨村的十几个村民，在一块不长庄稼的柿林之上开始了抗旱打井的工程。当井挖到2米深的时候，杨志发等人发现了一种奇怪的现象——地下有一些烧红的土块。他们非常好奇接着往下打。当井打到3米深的时候，又发现了更为奇怪的现象——有一些陶俑的残断身体。
　　“这是怎么回事呢？难道这地底下有什么稀世之宝？”带着疑问他们又继续往下打。
　　当井打到4～5米深的时候，眼前的情景把他们惊呆了——地下有砖铺的地面、铜镞、铜弩机以及8个残破的陶俑。
　　这下，他们感觉这不是一件简单的事情，必须要向上级报告了。
　　于是，他们立即停工，派人把这情况向当地主管部门汇报。
　　当时，一位名叫赵康民的考古专家第一个进入了现场。他一到那里就赶忙收集那些散失的文物，然后又做初步的清理。
　　事情也凑巧，新华社记者蔺安稳正好回到家乡临潼探亲，听到这个消息后，便径直赶到现场，进行采访，回去后，立即将秦始皇陵发现大型陶俑的消息在《人民日报》的内参上发表出来。
　　当时，看到报道材料的中央领导立即指示：“建议请文物局与陕西省委一起，迅速采取措施，妥善保护好这一重点文物。”
　　于是，国家文物事业管理局随即派有关专家来现场考察。
　　1974年7月19日，省文物局派出了秦俑考古队开赴发掘现场。随后，西北大学考古专业的师生知道这个消息后，也前来支援。于是，秦始皇的这支“神秘军队”，在尘封两千年之后，终于破土而出，渐渐浮出了水面。
　　经过专业考古者们的辛勤劳动，他们在965平方米的试掘坑内清理出与真人真马相仿的陶俑500多件，陶马24匹，木质战车6乘和大批青铜的兵器、车马器。通过试掘和钻探，一号兵马俑坑总面积14260平方米，内含陶俑、陶马约6000件。
　　1975年8月，国务院决定在一号兵马俑坑遗址上建立展览大厅。就在展览大厅基建工程进行时，1976年4月23日，在一号兵马俑坑的东端北侧，又发现了二号兵马俑坑。接着，在一号兵马俑坑的西端北侧，又发现了三号兵马俑坑。
　　兵马俑1、2、3号坑出土的文物达到8000多件，仅1号坑就有6000多件，真是大气磅礴。据有关专家说，我国还存在着兵马俑的部分遗址，这等待着我们去努力发掘。
　　
　　在兵马俑发现之前，一般的中国通史书上都没有把秦作为一个单独朝代来介绍，由于秦朝只存在了十几年时间，所以专家都把秦和汉归在一起，统称秦汉史。自从兵马俑被发现后，便彻底改变了这一现状。
　　
 



第53章 历史遗迹(3)


　　秦始皇（公元前250—公元前210年），姓嬴，名政，中国第一个多民族统一的封建帝国——秦王朝的创始人。公元前246年至公元前210年在位，公元前238年亲政。从公元前230年灭朝、韩开始，到公元前221年灭齐，统一六国，结束了长期以来诸侯割据混战的局面，建立了我国历史上第一个封建王朝。
　　9.马王堆汉墓的发掘
　　1972年1月16日，考古工作者开始着手发掘马王堆汉墓。他们首先发掘了马王堆汉墓一号墓，只见这座墓的内中棺椁的边箱中塞满大量的随葬品。这座墓从墓顶至椁室深达20米。椁室构筑在墓坑底部，由三椁（外椁、中椁、内椁）、三棺（外棺、中棺、内棺），以及垫木所组成。木棺四周及其上部填塞木炭，厚30～40厘米，约1万余斤。木炭外面又用白膏泥填塞封固，厚度达60～130厘米。随葬物品非常丰富，达3000余件，有丝织品、帛书、帛画、漆器、陶器、竹简、竹木器、木桶、农畜产品、中草药等。其中覆盖在内棺上的一幅彩绘帛画，花纹鲜艳，色彩绚丽，画面内容想象丰富，是中国现存2100多年前的丝织品中的珍品。根据漆器款式、封泥、印章等推断，此墓是西汉长沙国丞相利苍夫人辛追墓。
　　考古人员又在4月28日打开了内棺棺盖，令人感到惊讶的是，呈现在人们面前的是一具沉睡了两千多年却显得十分新鲜的女尸。
　　“天啊，全身柔软而有弹性，外形竟然完整无缺，这实在是一个奇迹！”在场的专家学者发出一阵轻轻的惊叹。
　　尽管当时天气寒冷，但是人们都为这一重大发现兴奋得全身热血沸腾。
　　当时，在场的人发现，辛追尸体除了眼球有些突出、舌头外吐等明显的变化外，其他的部位都完好如初。当防腐专家给她注射防腐剂时，皮、肉、血管等软组织，随着药水所到而鼓起，然后通过微血管扩散。这些特征完全像一具刚死的鲜尸。这是世界上首次发现的历史悠久的湿尸，出土后立即震惊了世界。
　　之后，考古工作者们又再接再厉，在1973年11月18日和12月18日，考古人员分别发掘了三号墓和二号墓，并且确定了三号墓主为利苍之子，二号墓主即为利苍，但遗憾的是，工作人员在有序的挖掘中发现，利苍墓因多次被盗遗失了很多随葬品。
　　1974年，考古工作者们才结束了对整个墓地的发掘工作。
　　
　　辛追尸体之所以经历2000多年而不腐烂，是与墓葬的严密结构密切相关。她的尸体由三层椁和三层棺装殓，这已经够严密的了。在椁的四周以及上部又填塞了一尺厚的木炭，用来吸水防渗。木炭外面还包着一层透水性极小的二三尺厚的白膏泥，形成密封状态。这样就造成了一个恒温、恒湿、缺氧、无菌的环境，对尸体防腐起了关键作用。
　　
　　1981年4月中旬，中国社会科学院考古研究所宣布，在我国新疆罗布泊地区所发现的楼兰少女古尸，死亡时距今2000年左右。干尸是盛放在由两块掏空的树干制成的棺木中，外面用羊皮包裹着。打开棺木，死者仿佛是在安睡中，头戴尖顶毡帽，身裹毛线毡毯，脚穿补过的皮靴。外露的面容可以看出死者年龄比较年轻，脸庞娇小，鼻子高高，大大的双眼，长长的眼睫毛，历历可数，浓密的金发，略呈卷曲，散垂在肩后。毡帽的尖顶两旁，插着色彩斑斓的翎羽，帽边饰红色彩绒。颈部围着毛茸茸的皮裘，既美观又保暖。直观她的形象，仿佛和现今的塔吉克族少女相类似。
　　10.三星堆遗址之秘
　　1929年春天，川西平原有个叫燕道诚的农民和他的父亲及儿子正在地里挖井。突然，“砰”的一声，燕道诚手中的铁锨挖到了一块坚硬的石头上。可当他继续往下挖的时候，露出来的石头令他大吃一惊。
　　“嘿，这不是普通的石头，是玉石。”读过几年书的父亲激动不已，小声地说，“这是宝贝啊，快把它埋起来，等天黑了，你们再带回家。”
　　祖孙三人窃窃私语一番后，把那个刚挖开的坑又埋了起来，并暗暗做了记号，怀着万分激动的惊喜往回走。
　　好不容易等到夜幕降临，祖孙三人才悄悄地走出村子，来到当初挖出的那个坑。这一次他们从坑里挖出了许多宝贝，可把他们乐坏了。
　　他们得到这批宝物后，没有拿到市场上去卖。只把这些玉钏、玉璧、玉琮等作为礼物在逢年过节的时候送给亲朋好友。因此，一些稀世珍宝渐渐流落民间。
　　后来，当地政府在这里兴建砖厂，组织工人挖土时，再次发现了一批价值连城的玉器、金器。至此，神秘的三星堆文明走进了人们的视线。
　　经过两次挖掘，三星堆出土了大量的珍贵文物，好像一座神秘的地下宝藏被突然打开。这里出土的几十件青铜器、一百多件金器都造型独特，巧夺天工，还有70多枚象牙。在一个地方发现这么多的象牙实属罕见。
　　在这些出土的珍贵文物当中有一个“与众不同”的高大青铜人像。它飘逸、超脱，充满神奇的想象力。这个高大的青铜人，不仅鼻子大大的，嘴巴也很大，嘴上好像涂着朱砂，眼睛像个三角形。这样极富夸张的人像，在我国考古史上是仅有的发现。为什么要用青铜雕塑这个高大的人像？他是谁，代表什么？人们还一直没有弄清。
　　另外，文物中还有一棵奇特的神树。它高达4米，由底座、树身和龙3个部分组成。这棵树长在一座小山上，分上中下三层，每一层的树枝都是3根。古人用金子做树叶，用白玉做果实。在这棵小树上，共有9只小鸟和27颗“果实”。树干上还有一条小龙正在蜿蜒而下。想一想，爬行的龙，嘤嘤啼叫的小鸟，随风摇动的树叶……这是一幅多么动人的田园风景画啊！可是，这是一棵什么树呢？有的说是古代的摇钱树，有的说是传说中东海的扶桑树。
　　更让人不解的是，三星堆这些宝物的主人是谁？它是怎么来的？当时的四川没有很多的金矿和铜矿，那么这些金器、玉器、铜器的原料是从哪里来的？有的说，它属于外来文明；有的说，当时的中原夏王室发生动乱，王室里的人把这些宝物偷偷运到了蜀地埋藏起来。但是，这些都仅仅是猜测而已。
　　
　　有人推断三星堆中的文物是为了躲避战火或者意外的浩劫才不得不埋在地下的。文物出土后，文物专家发现，许多器物上有火烧的痕迹，还留有火烧的骨渣，许多铜器被火烧得面目全非，雪白的象牙，也被熏成了黄色。青铜神树也被人为地破坏过，折断成了好几段，经过考古学家们精心修复才形成目前的这个样子。
　　
　　三星堆遗址位于四川省广汉市城西南兴镇，遗址分布范围达12平方千米，是四川境内目前所知一处范围最广、延续时间最长、文化内涵最为丰富的古蜀文化遗址。
　　11.大津巴布韦之谜
　　1868年的一天，一个名叫亚当·伦斯的葡萄牙猎人在搜索猎物时，来到一片茂密的原始森林。当他走进这个人迹罕至的森林不久，忽然眼前一亮，一座用花岗岩砌成的巍峨的古堡出现在他的面前，他不禁惊呆了。
　　亚当小心翼翼地走进古堡，发现这是一个古城遗址，已经被废弃很长时间了。遗址主要由内城、卫城和谷地残垣三部分组成，东、西、南三面环山，北面临湖，在茂密的树林和荒草的掩映中，规模宏大的石头建筑群与周围环境浑然一体。
　　内城是一座依山而建的椭圆形城寨。城墙分为两层，外层由6～9米高、240米长的城墙围成，内层则是90米长的半圆形城墙。城墙内还有蜿蜒曲折的矮墙，将内城分割成好几块大小不等的围场，人在里面如同进入迷宫一般。城中还有一座高15米的圆锥形实心塔，另外还有神庙、石碑、宫殿、官员和随从的居室以及仓库等。所有这些建筑都是用当地产的花岗岩建造的，石头与石头之间虽然没有使用胶泥、石灰等黏和物，却异常牢固。
　　离内城不远的一座地势险峻的山上矗立着卫城，它和内城之间只有两条羊肠小道相通。卫城的城门十分狭小，人侧着身子才能通过。城内的道路错综复杂，像一个迷宫。同内城一样，卫城的墙上也雕着精美的图案。
　　在内城和卫城之间有一片谷地残垣地。这里留下了不少房屋、梯田、水渠、水井、铁矿坑和炼铁工具，还有来自中国的瓷器和来自阿拉伯、波斯的玻璃器皿及金器，还有来自印度的佛教串珠。于是，亚当想，这里当年一定商业发达，经济繁荣。
　　发现了这个古堡遗址后，亚当立即将它公之于世。之后，许多人都纷纷来到这里进行考察。有位地质学家从这里搜刮了不少文物后，居然编造了不少这里有宝藏的谣言，使得其后的100多年中，遗址遭到了很大的破坏，给考古工作也带来了很大的困难。这个古堡的遗址被后人称之为大津巴布韦。
　　现在，关于这个古堡遗址考古界还存在着一些分歧，主要有如下两点：
　　一是在对遗址的认定上，考古界分歧很大。一些考古学家认为，古堡遗址可能是来自地中海的腓尼基人在公元前2000年时修建的。
　　也有考古学家，认为是印度或者阿拉伯商人修建了这个城堡；还有一些考古学家认为它可能是犹太人建造的。后来，越来越多的学者认为，古堡的确是当地的“土产”。
　　二是关于遗址建造的年代，说法不一致。有些考古学家认为，古堡建造的年代在公元6～8世纪，有的则不赞同。
　　
　　在这块土地上生活的非洲人民一直把这个古堡当成祖先留下的遗产而引以为豪。1980年，当地的黑人独立后，把遗址中发现的古代居民的图腾“津巴布韦鸟”印在了自己的国旗和国徽上，并用津巴布韦这个祖先的名字给自己的国家命名。
　　
　　津巴布韦一词，在当地肖纳语中是“石头城”或“石屋”的意思。津巴布韦有“阳光城”“花园城”“花树城”、南部非洲的“粮仓”之称。又因其河流中多有鳄鱼出没，以出产优质鳄鱼皮而闻名全球，故又称为“鳄鱼之乡”。
 



第54章 世界不解之谜(1)


　　今天，人们已经不再质疑世界最高山峰——珠穆朗玛峰曾是深幽的海底，不再困惑撒哈拉沙漠曾经是鸟语花香的花园，甚至对悸动在巨大冰川下的火山，人们也能一眼望穿。但是，由于高科技手段的不断完善与创新，人们对自然环境的分析与观察更为细微、更为拓展，从而又让人们挖掘、发现了地球更多、更玄奥的谜团和疑问。例如，撒哈拉沙漠中为什么会出现如此丰富多彩的古代艺术品？图坦卡蒙墓中的死亡诅咒到底是什么原因？狮身人面像的鼻子为什么会不翼而飞？……
　　本章就科学、严谨、客观地介绍了一些这样的谜团。它所要告诉大家的是：地球的奥秘跟她的广袤一样无际无涯；一个谜团在破译的同时，另一个疑问又在产生。本章也很具有科学性和趣味性，不仅能丰富大家的学识，还能激发敢于提问、勇于探索的求知欲望。
　　1.神秘的百慕大三角
　　有着在空中飞行2599小时飞行记录的美国第十九飞行队的队长泰勒上尉，在1945年12月的一天，带领14名飞行员，驾驶着5架复仇者式鱼雷轰炸机，从佛罗里达州的一个机场起飞，进行飞行训练。当飞行的机群越过巴哈马群岛上空时，基地突然收到了泰勒上尉的呼叫：“我的罗盘失灵了！”“我在不连接的陆地上空！”以后两个小时无线电通信系统断断续续，但是还能显示出他们大致是向北和向东飞。下午4点，指挥部收到泰勒上尉的呼叫：“我弄不清自己的位置，我不知在什么地方。”接着电波讯号越来越微弱，直至一片沉寂。指挥部感到这事不大对头，立即派一架水上飞机起飞搜索。半小时后，一艘油轮上的人看见一团火焰，那架水上飞机坠落了。
　　在短短的6个小时，6架飞机和15位飞行员一下子都不见了。他们消失得莫名其妙。这件事使美国当局受到极大的震动，军方决心查个水落石出。第二天，美国军方在广达600万平方千米的海面上，出动了300架飞机和包括航空母舰在内的21艘舰艇，进行了最大规模的搜索。搜索范围从百慕大到墨西哥湾的每一处海面，时间达5天之久，可仍没能找到那6架飞机的踪影。
　　其实，像这样无法解释的船只或飞机失踪事件，早在19世纪中叶就早已发生过。
　　1840年，一艘名叫“洛查理”的法国货船航行到百慕大海面时，人们就发现船上食物新鲜如初，货物整齐无损，而船员却全神秘地失踪了。
　　1918年3月，一艘装载着锰矿的美国海军辅助船“独眼神”号神秘失踪。这艘巨型货轮拥有309名水手，并有着当时良好的无线电设备，竟没有发出任何呼救讯号就无影无踪。
　　1951年，巴西一架水上飞机在搜寻他们一艘在这片海域失踪的军舰时，发现百慕大海域的水面下有一个庞大的黑色物体，正以惊人的速度掠过。
　　据说，自1945年以来，在百慕大三角已有数以百计的飞机和船只神秘失踪。如此之多的失踪事件，让人们再也无法相信其出自偶然。
　　1979年，美国和法国科学家组织的联合考察组，在百慕大海域的海底发现一个巨大的水下金字塔。根据美国迈阿密博物馆名誉馆长查尔斯·柏里兹派人拍下的照片，可以看到这个水下金字塔比埃及大金字塔还要巨大。塔身上有两个黑洞，海水高速从洞中穿过。
　　
　　百慕大三角发生的事件，引起了各国科学家和有关方面的注意。人们对此提出了种种不同的看法。
　　有人认为百慕大海底有巨大的磁场，因此会造成罗盘失灵。有人认为百慕大区域有着类似宇宙黑洞的现象，但“黑洞”是在太空中的一种状态，在地球上是否有黑洞，还有待于证明。有人认为百慕大海域海底有一股潜流与海面潮流发生冲突时，就会造成海上事故，但这股海底的潜流又是怎样形成的呢？到现在也没有一个较为合理的解释。
　　
　　你认为埃及金字塔与百慕大海域水下金字塔会有什么联系吗？它们会不会是同一个时期同一群创作者的杰作呢？
　　2.从天而降的芝加哥大火
　　1871年10月8日，是个星期天，美国芝加哥街上挤满了欢乐的人群。忽然，城东北的天气渐渐昏暗，一幢房子起火。消防队接到警报，还来不及抬出装备，第二个火警接踵而来：离第一个火警三公里外的圣巴维尔教堂也起火了。立即分拨一半人去教堂。随后，火警从四面八方传来，消防队东奔西突，不知救哪处为好。
　　这号称“风城”的芝加哥城内突然间四下起火，火借着风势，越烧越旺，就在第一个火警发出90分钟后，全城便陷入了一片火海之中……
　　惊慌失措的市民争相奔逃，在街上东跑西撞。全城被惊马踏死的和烧死的有上千人，还有几百个火中逃生的人，会聚在郊区公路上，却集体倒毙在那里。
　　大火一直烧到次日上午，中心闹市区因此而化为瓦砾。
　　当时报纸上报道说，是一头母牛碰翻了煤油灯，点燃了牛棚而引起这场大火的。就这样道听途说，一传十，十传百，传得沸沸扬扬的，市民们也深信不疑。
　　究竟是什么原因引起了这场大火呢？当时的人们都感到很不解。
　　为了探讨这从天而降的大火原因，美国学者维·姆别林研究了许多天文档案后，在比较大气和火灾之间的关系后，提出了“流星雨引火”的假设。
　　1871年10月8日，比拉彗星分裂的一个慧核擦过地球，交会点正在美国。于是流星雨撒落下来，大部分在大气层中摩擦烧完，只有残余的陨石落到地面，温度特别高，能使金属、石头熔融，芝加哥被这场“天火”烧毁了，它周围各州的一些森林、草原都同时起火。由于陨落物里含有大量致命的物质——氧化碳和氰，这些物质可以形成能使人致命的小区域——“死亡区”，人一旦进入这个死亡区就莫名其妙地死亡。所以，当几百个死里逃生的人来到郊区公路上时，他们正好撞入这个禁区内，一个个倒地而亡。
　　但是，当今科学界对维·姆别林这个“流星雨引火说”并不赞同。原因是，到目前为止并没有任何实物来对此加以证明。即使是彗星物质与地球相遇，也不会造成灾难性的事件，因为不等陨石坠地，早就在高空被焚烧殆尽了。就是有个别落到地表的陨石，也不可能酿成火灾，因为陨石擦过大气层产生的温度只限于表层，内部仍旧是冰凉的，到达地面后是不会引起火灾的。
　　有关这场从天而降的大火，尽管有不少科学家都提出了各自的看法，但都没有足够的证据来支撑。因此，这场意外之火，至今还是一个令人难解之谜。
　　
　　彗星是制造流星雨的来源之一。捷克天文学家维·比拉1826年曾发现过一颗，被命名为“比拉彗星”。比拉彗星6.6年绕太阳一周。1846年擦过地球时，彗核分裂成两半。1852年，分裂后的两半核相隔240万千米，不久失踪了。
　　
　　芝加哥被称为“风城”，是因为芝加哥城区紧靠密歇根湖的曲线型湖岸，10月以后，由密歇根湖北部所产生的大量冷空气会从北部森林中升起，并扫过密歇根湖湖面直接吹向城区，加之城区内街道和河道的尺度宽敞，冷风会顺着这些河道吹到城区的大部分地区。
　　3.亚洲“魔鬼三角”之谜
　　一天，晓晓在地理学习网站上了解到，在中国台湾省东北部的太平洋上，有一个与百慕大“魔鬼三角”齐名的三角区，也就是东亚的“龙三角”。在这里，飞机和船只经常会出现罗盘失灵、无线电通讯故障或中断等现象。也会碰到“三角浪”从三个方向向船只猛然袭来。这同百慕大“魔鬼三角”所处海区相差无几，同样隐匿着未知的神秘性，造成了众多船舰及飞机的神秘失踪。
　　于是，她就把这些告诉了班上在地理知识方面有专家之称的小柯。可小柯不以为然地说：“这个我早就知道了，我还知道得相当详细呢！明天我把我爸的那本科普杂志带给你们看看。”
　　果然，第二天，小柯把他的那本书带来了。他找到有关内容并大声向周围人宣读道：
　　1957年4月19日，日本轮船“吉川丸”沿“龙三角”航线由南太平洋归国途中，船长和水手们突然清楚地看到两个闪着银光、没有机翼、直径10多米长、呈圆盘形的金属飞行物从天而降，一下子钻入了离轮船不远的水中，随后海面上掀起了奔腾的涌浪。
　　1980年5月中旬的一天，马尼拉南港海岸自卫队无线电控制室突然接到一艘叫“海松”号货轮的求救信号，说它在吕宋岛北方、台湾南方的海面遇难，但在毫无预兆的情况下，它的简短、急促的呼救信号突然中断。据说，当天这个海域天气晴朗，海面平若明镜。那么，究竟是什么原因使这艘货轮突然失踪呢？
　　1981年4月17日，“多喜丸”航行在日本东海岸外海。忽然间，一个闪着蓝光的圆盘状物体从海中冒出来，掀起一阵大浪，它的直径约在200米左右。在它出现时，船上无线电失灵，船上信表的指针也乱成一团，疯狂地快速旋转。后来，它重新飞回海中，又造成大浪，把“多喜丸”的外壳打坏了。船长臼田计算了一下时间，来自海中的发光飞行物从出现至隐没共约15分钟；然而就在它钻回水后，船长发现船上的时钟奇异地慢了15分钟。
　　更令人不安的事实是带有核武器的潜艇及飞机的失踪。美国著名学者查·伯尔兹指出：“截至目前，可能至少有126枚核弹头在‘龙三角’神秘失踪。”
　　小柯一口气宣读了这么多的神秘事件，周围的同学都目瞪口呆了。
　　
　　英国研究者琼·查瓦德曾进行过16年的详尽调查，认定南太平洋在万年前存在过一块辽阔的“姆大陆”；“姆”意乃“太阳国度”。大陆上的人们共同创造了灿烂的文化。他们的航海业和建筑业都相当发达，并去大洋诸岛传播了文明。由于一场史无前例的大地震和火山喷发，给“姆大陆”带来了毁于一旦的灭顶之灾，文明的创造者连同他们的故土一同沉入蓝色海洋的深处。
　　“姆大陆”上的祖先们会不会因某种突如其来的灾变而躲避到“龙三角”所在的大洋底部了呢？正如查·伯尔兹在提到核弹瞬间失踪时所大胆猜想的那样：“‘龙三角’海底是不是隐藏着某种文明？是否是保留有史前文明留下来的核防卫系统。”这还待以后科学的解释。
　　
　　你能猜想一下在“龙三角”造成众多船舰及飞机神秘失踪的原因吗？
　　4.大海上的无人船
　　小威的叔公是一位退了休的老船长。小威十分敬佩他，这不只是因为叔公有几十年的漂洋过海的经历，令他很向往，还因为叔公装着满满一肚子有关大海的故事。小威从他那里听到了许多这样的故事，但还是不满足。这不，他又请求叔公给他讲一些关于大海上的无人船的故事。
　　叔公对他说：“到目前为止，人们在茫茫大海上已发现过好几十艘无人船，这些船孤独、奇异而神秘，就像在跟我们诉说着一桩桩离奇故事，但似乎又无从说起。例如，1855年2月28日，英国三桅帆船马拉顿号在北大西洋遇到一艘美国无人船图瑞姆斯·切斯捷尔号。该船风帆垂落，空无一人，而船只完好，货物依然如故，食物淡水充足，也无任何搏斗和暴力的迹象，只是不见一人，也找不到航海日记和罗盘。
　　“1880年，人们在美国罗德艾兰州纽波特市伊斯顿斯·比奇镇附近的海面上发现一艘名叫西拜尔德的无人船，船长室的早餐尚在，而全体船员却不知去向了。
　　“1881年12月12日，美国快速机帆炮舰爱伦·奥斯汀号在北大西洋上巡游时，发现一艘无人帆船。该船内除无人外，一切正常，水果、瓶装酒、淡水、食物完好无缺。奥斯汀号舰长格里福芬命令几个水兵留在这条帆船上，由他的军舰拖着这条船航行。不幸的是，离海岸还有三天路程时，突然海上狂风大作，拖帆船用的缆绳断裂，黑夜茫茫，两船失去了联系，呼叫无音。第二天，当爱伦·奥斯汀号找到该帆船时，舰长派出的水兵都不见了！离纽约只有300公里，眼看就要到家了。格里福芬舰长只得用重金买动了几个人到那艘帆船上去。这一天能见度很好，微风习习。黎明前，爱伦·奥斯汀号舵手发现船偏离了航线，当他回头再看拖着的帆船时，不禁大吃一惊：帆船不见了！就这样，这艘帆船神秘失踪就成了世界航海史上的一个不解之谜。”
　　
　　有科学家认为这种海洋上的无人船有可能是受到海洋次声波的作用而造成的。
　　海洋次声波一般在风暴和强风下出现，其频率低于20赫兹。以波浪表面波峰部波流断裂的程度，决定次声波的能量。如果是大风暴，次声波的功率可达数十千瓦。次声波的能量属于弱衰减型能量，因而可以传得很远。当海船遇到这种强能量的次声波时，次声波对生物体会造成辐射现象。某些频率的次声波，可引起人和动物的疲劳、痛苦，甚至导致失明。同时，过强的次声波常使人和动物产生惊恐情绪，导致船上的人员跳海自杀而失踪。
　　
　　次声波是指频率低于20赫兹的声波，人耳收听不到。通常人耳所能接受到的声波频率范围是在20～20000赫兹内。在不损失强度的前提下，频率越低的声波传播越远。次声波频率较低，能量消耗极小。所以，在空气中，次声波与声波、光波、无线电波相比，传播距离远且不衰减。例如，一门大炮发射时所产生的次声波，在百里以外仍能探测到；氢弹爆炸产生的次声波，能绕地球跑上几圈。
　　5.撒哈拉壁画之谜
　　1933年，法国殖民军的两个军官科尔提埃大尉和布雷南中尉，在阿尔及利亚南部地区巡查的时候，偶然在撒哈拉沙漠中部的塔西里高原上发现了精美奇异的壁画。刻在岩石上的壁画，有猎人、车夫、大象、牛群以及宗教仪式和家庭生活场面。于是，布雷南中尉用速写的方法描下了一些壁画上的场景。回国后，他把这些图画公布于世，立即引起了极大的反响，特别是强烈吸引了世界探险家们的眼球。
　　法国人亨利·洛特也被此深深吸引了。他是一个孤儿，是在一个艰苦的环境下长大的，后来，他当了飞行员，又因一次偶然的事故，失去了听力，不得已才结束飞行生涯。但是，他对撒哈拉沙漠的向往却始终没有改变。特别是布雷南中尉带来的速写壁画，更加让他对那里向往不已。他一直渴望组织一支考察队到塔西里去，把沙漠中的壁画按原来的大小和色彩临摹下来。
　　可是，亨利·洛特十分清楚地意识到，就他当时的状况，特别是自己连一张中学文凭都没有，是没有人会响应他的号召的。
　　于是，他发愤学习，用半工半读的方法，获得了巴黎大学博士学位。可倒霉的是，正当他踌躇满志，准备到沙漠里临摹壁画的时候，第二次世界大战爆发了，不幸再次降临到他的身上——由于脊椎受伤，只好卧床休息十年，到沙漠探险、临摹壁画的希望又成了泡影。在这之后的日子里，虽然他痛苦彷徨，但他没有消沉，心中的那股热情依然如旧。
　　当他身体恢复后，就立即请示政府和科研机构支持，组成一支考察队，决定向撒哈拉沙漠进军。
　　当时身边的人都对他说：“沙漠里条件恶劣，白天狂风呼啸，沙石飞扬，临摹壁画不是件容易的事情。”
 



第55章 世界不解之谜(2)


　　“那些壁画有的是刻在弯曲悬空的岩石上，有的是在岩裂处，临摹它要冒很大风险。”
　　可是，意志坚强的洛特根本听不进朋友的劝告，还是带着四名画家、一名摄影师，来到了撒哈拉大沙漠深处的塔西里高原上，寻找壁画。
　　很幸运，他们找到了。之后，他们忍受着严寒和酷暑，缺水和孤寂，足足用两年多时间，终于临摹了1500平方米的壁画。
　　回到巴黎后，他把临摹抄本在卢浮宫展出，立即引起了强烈的轰动。人们看到了远古时代人类祭神的场面、狩猎的情景，举办宴会的盛况，还看到了栩栩如生的田园风光。
　　在今天极端干燥的撒哈拉沙漠中，为什么会出现如此丰富多彩的古代艺术品呢？说来也巧，美国宇航局对日本陶古的研究结果，竟然意外地披露了一点撒哈拉壁画的天机。
　　日本陶古，是在日本发现的一种陶制小人雕像。经过美国宇航局科研人员鉴定，认为这些陶古是一些穿着宇航服的宇航员。它们与撒哈拉壁画上的画像有着相似的服饰，因此他们认为壁画可能就是天外来客的另一遗迹。
　　
　　在撒哈拉漫漫黄沙下，几百米至几千米的深处，藏有30万立方千米地下水。这些水从何而来？撒哈拉是不是海洋演化生成的？是不是撒哈拉经历了“海洋—绿洲—沙漠”这奇特的“三部曲”？
　　
　　“沙漠化”指的就是土地上的生物，其生产力衰退甚至丧失。造成这种结果的原因，主要还是来自人类对自然环境的破坏。
　　6.神秘失踪的大西洲
　　传说中，在地中海出口对面的大西洋上，有个名叫大西洲的岛屿，它的面积有几十万平方千米。这是一个景色优美、物产丰富、气候宜人的国家。岛上森林茂密，鸟语花香，瓜果丰盛，资源丰富，人民非常富足。
　　岛国的首都建在一个开阔的平原中间，首都的建筑物鳞次栉比，富丽堂皇。都城的四周用五彩斑斓的石头筑起了城墙，让人目不暇接。高耸的宫殿外面包裹着黄金白银，看起来金碧辉煌，流光溢彩。
　　所有的人都过着安逸自在的生活，他们随时可享用冷水或热水喷泉，喷泉的水质甘美而纯净，女人们饮用了这种水后，一个个都变得美丽无比。
　　岛上的人口估计有几千万，国王在他统治的城市中享有至高无上的权威。所有的人都谦恭仁和，因此所有的人都过着一种幸福而安逸的生活。
　　后来，这个岛国的统治者受到的崇拜和颂扬太多，骄纵之心日益膨胀。他们身上优秀的品行逐渐丧失殆尽，暴露出了卑鄙、贪婪、残忍的丑恶面目，于是穷兵黩武，疯狂地向外扩张。他们侵占了欧洲、亚洲、非洲，甚至美洲的许多国家。这种野蛮而粗暴的行为最终在希腊和雅典人那里遭到强烈的抵抗，他们大败而归。
　　众神之首宙斯看到大西洲统治者们的堕落与颓废感到十分愤怒，于是决定对他们进行惩罚，使他们受到磨炼而更新自己。就在距今11400多年前的一天，在没有任何预兆的情况下，宙斯引发地震和洪水，使整个大西洲遭受了一次毁灭性的灾难。一夜之间岛上山崩海啸，洪水暴发，这个曾经盛权一时的大西洲便从地球上消失殆尽了。
　　这就是科学家们一度猜想过的、地球上曾经神秘失踪的一个大洲——大西洲。在古希腊伟大的哲学家柏拉图的一本书中就讲到了这个神秘的传说。
　　
　　收集一下有关“大西洲”的资料，根据资料的介绍，在地球仪或者地图上找到“大西洲”的大致位置。你认为地球上真的存在过“大西洲”吗？
　　
　　地球上有七大洲、四大洋。
　　七大洲：亚洲（asia），非洲（africa），欧洲（europe），北美洲（north amercia），南美洲（south amercia），大洋洲（oceania），南极洲（antarctica）。
　　四大洋：北冰洋（the arctic ocean），印度洋（the indian ocean），太平洋（the pacific），大西洋（atlantic）。
　　7.图坦卡蒙墓中的死亡诅咒
　　1915年，英国考古学家卡塔和富豪卡那蓬公爵率领一些人，对埃及第十八朝法老图坦卡蒙的陵墓进行发掘。当他们挖到金字塔第二道门时，见到门边泥塑板上有一段恫吓盗墓者的话：“死亡将张大翅膀扼杀敢于扰乱法老安宁的任何人。”
　　7年之后，发掘工作终于取得了成功。当打开墓室的时候，人们惊讶得目瞪口呆，法老的棺材、木乃伊、黄金面罩和一大批价值连城的珠宝都原封未动地保存着，他们没想到墓室里有这么丰富的东西。
　　然而，谁也没有料想到，死亡之神正在悄悄地降临到他们身上，仿佛图坦卡蒙的诅咒应验了一样。
　　第一个受难的便是卡那蓬公爵。1923年2月的一天，他在被蚊子叮了以后，突然死去。死前，他在高烧中，连连呼喊图坦卡蒙的名字，叫着：“我听见了他呼唤我的声音，我要随他去了。”
　　第二个遭殃的是曾帮着推倒墓墙的莫瑟，他由于染上了神经错乱症而毙命。
　　参观过这个王陵的威尔夫·尤埃尔，乘船在附近的尼罗河上行驶，竟莫名其妙地掉进河里淹死了。
　　正准备用x射线透视图坦卡蒙的木乃伊的道格拉斯·里德博士的助手，年富力强的麦克，病因不明地死去；卡塔博士的一名助手皮切尔睡觉时，突然断了气。
　　皮切尔的父亲不知为什么从8层楼上跳下自杀。送葬那天，殡葬车又撞死了一个8岁男孩。
　　卡那蓬公爵的母亲也被一种虫子叮咬后，一命呜呼；连护理过她的护士也无缘无故地命丧黄泉。
　　从1922年到1925年，凡是与陵墓有关的人中，有22人先后神秘地死亡，这让许多人都感到惶惶不安。
　　
　　有关专家通过各种各样的研究试图解开这些人的死亡之谜。埃及开罗大学的教授塔豪解释说，墓穴内有一种生命力非常顽强又极其危险的病毒，能在木乃伊身上生存长达4000年。进入墓穴的人，由于感染上这种病毒，就会很快窒息而死。可是，运用电子显微镜对这类尸体进行观察和化验，却找不到这种病菌。
　　也有人试图从心理学角度进行解释，认为是“心理暗示”作用引起的恐惧症……
　　到底是什么原因呢？目前仍然没有定论。
　　
　　胡夫金字塔是埃及现存规模最大的金字塔，被喻为“世界古代七大奇观之一”。这个金字塔建于第四王朝第二位法老胡夫统治时期（约公元前2670年），塔的4个斜面正对东南西北四个方向，塔基呈正方形。塔原高146.59米，因顶端剥落，现高136.5米，占地5.29万平方米。塔身由230万块巨石组成，每块平均重约2.5吨。
　　8.不翼而飞的狮身人面像
　　古希腊神话中说狮身人面像是巨人和蛇妖所生的怪物。它美丽的人头、狮子身体、带着翅膀，名字叫斯芬克斯。有一天，他从智慧女神缪斯那儿学会了许多谜语，并用它来作为吃人的借口。只要不能答出他的谜语，就把这个人撕得粉碎后吞食，就连国王的儿子也没有放过，成了他口中的“美食”。对此，国王心中万分悲愤，发出告示，谁要能除掉这个恶魔，就把王位让给他。
　　有一天，一位名叫俄狄浦斯的青年人勇敢地站了出来爬上斯芬克斯蹲踞的悬崖，等待着怪物的提问。
　　“什么生物早上是4只脚走路，中午是2只脚走路，晚上用3只脚走路？”斯芬克斯凶恶地问。
　　“这种生物是人。因为小孩刚走路时，手脚并用，要爬行，这是人生的早晨；长大了，才用2只脚走路，这是人生的中午；人老了，体力衰退，需要使用拐杖，变成了3只脚走路，这是人生的晚上。”俄狄浦斯稍作思考便答了出来。
　　斯芬克斯见自己没有难倒俄狄浦斯，羞愧得无地自容，便立刻从悬崖上纵身跳下，将自己摔得粉身碎骨。
　　公元前2250年，埃及国王哈夫拉来到吉萨，察看金字塔的修建情况，当他看见采石场的一块巨大的石头时，便命令石匠按照传说中的斯芬克斯形象，雕刻一尊狮身人面像安放在自己的陵寝旁边。心灵手巧的石匠们按照国王的要求，终于把狮身人面像雕刻完毕。它双目炯炯有神，威严地注视着前方，直面东部，静静地卧在金字塔的旁边，两只巨大的前爪轻轻地搭在地上。整个雕像构造非常精巧，人与狮子浑然一体，真可谓巧夺天工。
　　狮身人面像建成后的几千年间，曾几度神秘失踪，都又奇迹地重新出现。这已不再是谜团，科学界已推论出它只不过是一次次被没在沙土里而已。
　　让人感到不解的是，不知过了多少年以后，狮身人面像的鼻子失踪了。这是什么原因呢？人们做出了如下三种猜测：
　　一是，这是拿破仑一世在侵略埃及时，命令用大炮把这一“国宝”的鼻子炸飞的。因为，拿破仑一世本来以为狮身人面像的鼻子里暗含着通往金字塔的秘密通道。
　　二是，500年前，埃及中世纪时的禁卫兵在演习时，不小心把狮身人面像的鼻子炸掉了。可是，埃及历代国王和臣民都对狮身人面像敬重有加，怎么敢在这里操练兵马呢？这让人难以理解。
　　三是，鼻子失踪不是人为的因素，而是大自然风化的“恶果”。一些专家认为，鼻子在脸部高高凸起，容易遭受风吹雨打，年复一年，鼻子就在不知不觉中消失了。
　　狮身人面像曾经还有“发声之谜”。现在，科学家经长期研究观察后发现，雕像内部有许多小孔，受风会发出隐隐约约的声音，由于风力的大小不同、快慢有别以及方向的变化，使狮身人面像有时会发出像唱歌一样的婉转声音，有时又发出了好像低低的啜泣声。
　　
　　传说中的斯芬克斯是一个恶魔，可哈夫拉为什么要这么做呢？
　　难道他反其道而行之，欣赏它的智慧、凶悍？用狮子的威严、人类的智慧来镇守自己的陵墓？这一切永远是个谜团。
　　
　　关于狮身人面像鼻子的失踪，你赞成那种猜测呢？为什么？
　　9.海底洞穴巨著之谜
　　1998年7月的一天，法国职业潜水员亨利·库斯奎同三位潜水学会的会员，一起潜入地中海摩休奥湾40米深的海底。
　　“咦！前面是什么？”库斯奎突然发现前面有一个奇怪的黑乎乎的东西。
　　于是，他们三个一起朝那奇怪东西的所在处游去，原来是一个黑乎乎的洞，洞口四周还布满了珊瑚。
　　他们小心翼翼地潜入洞穴，发现这竟然是一条1米宽的水下隧道。充满着好奇的他们开始试着在这狭窄的隧道中左右探索。
　　他们来到了一个拱形洞窟，这里的水深仅及腰际，宽约60米，高2～5米不等。洞壁颜色白、蓝交杂，钟乳、石笋如林，景象十分奇特。
　　他们手持电筒，沿着滑溜溜的洞底，一步步地向前挪动。
　　他们意外地发现了一个新的缺口。从缺口望进去，那里还有一个洞室，30米高的洞顶俯瞰着一个被岩壁包围着的小湖。这又是一处绝妙的洞窟。
　　库斯奎把电筒放在一块大石上。灯光照在了洞壁上，在黑暗中他赫然看到了一只手的图案，他赶紧把洞内的奇妙图案一一拍了下来。
　　两天后，库斯奎到照相馆去取洗好的照片，才发现图案上的手不止一只，而是三只。他想这很可能是古人留下的杰作，可是他查考了所有能找到的考古资料，却一无所获。
　　并不甘心同时更加对此充满好奇的他们再次回到海底。这次，他们惊奇地看到洞窟的西壁有一横排小马，是用像炭一样的黑颜料画的，画面上蒙着一层半透明的方解石。洞顶上有一幅巨角黑山羊图，还有一幅雄鹿图。东壁上画着两头大野牛和更多手印般的手掌，有的五指不全。还有一个猫头和三个企鹅图。有些图显然是部分或者完全重叠在一起，甚至还有怪异的几何符号。库斯奎决实把他们的发现向外界公开。于是他们向法国的考古研究部门作了报告。起初一些专家对此表示怀疑，因为证据只是一些照片，况且法国东南部从未发现过什么洞窟壁画。于是，9月19日，库尔丹等专家随库斯奎潜入隧道。待洞窟中的壁画呈现在库尔丹的眼前时，他顿时惊叹不已：“这是欧洲考古史上最重大的发现之一！我从未见到过这样的景象！”壁画不仅完全像库斯奎先前所描述的那样精美，而且这次使用的强力泛光灯还照出先前没有发现的壁画。
　　经过几天紧张的鉴定之后，再也没有人对此表示怀疑了。克罗德完全相信从洞中带回的资料。后来经碳测年法测定，这批画已有18000多年的历史了，比著名的拉斯科洞的画还要早。后来，人们为了纪念库斯奎，法国考古研究所就将该洞用他的名字来命名——“库斯奎洞”。
　　
 


第56章 世界不解之谜(3)


　　目前已经发现的最早的史前壁画可以追溯到距今3.1万年前。它是3名洞穴探险者1994年12月在法国阿尔代什地区发现的，被命名为“萧维（chauvet）洞穴壁画”。这批画中绘有怀孕的妇女、狮子、熊、犀牛等各种动物，而且已经灵活运用了透视法，具有优美的线条和细微的明暗变化。
　　
　　查找有关拉斯科洞画和库斯奎洞的壁画的资料，将两者加以对照。你也会认为库斯奎洞壁画要比拉斯科洞画出现得早吗？
　　10.复活节岛上的巨型雕像
　　1722年的一天，荷兰的一个舰队司令罗格文率领三艘军舰在南太平洋航行，突然在他的前方闪烁着一个亮点。
　　“难道是一座岛屿？”他想，“为什么航海图上没有标出呀？”
　　当他们慢慢靠近小岛的时候，发现岛上四周似乎站满了黑压压的人群，他们高大魁梧，那身高和自己相比，自己简直就成了巨人之下可怜的侏儒，并且那巨人还岿然不动，当场就把他们吓得胆战心惊，不寒而栗。
　　待他们壮着胆量，下船走上岛时，他们发现原来这是一批巨石雕像。
　　这些石像的造型非常奇特，高高的鼻子翘起，薄薄的嘴唇闭着，像是表示轻蔑，又像是表示嘲笑。没有眼珠，只是在斜面的前额下凹陷着两个轮廓分明的眼窝。眉弓宽大，耳廓偏长，双手按着肚皮，神情严肃，似乎在望空怀想，又像在对海沉思。
　　他们肩并肩站在一起，气势磅礴，雄伟壮观。他们大小不一，最高的22米，相当于5层楼房的高度，脑袋长7米，直径3米，鼻长3.4米，躯干13米，最重的达400吨以上，最轻的也有几吨，平均重量60吨左右。
　　他们的头上，有的还戴着红色岩石雕刻的发髻。发髻直径1.8～2.5米，高约1.5米，重的有30吨。
　　之后，罗格文带领着同行的人在岛上环游了一周又意外发现，这些石像大部分站在岛屿的四周，也有的还躺在采石场里，刚刚完工或尚未完工，也有的弃置在搬运的路上，倒伏在荒野草丛之中，总计有1000多尊。
　　“是谁雕制了这些人像？又用什么方法把它们运送到海边的？它们长年累月站在岛边的崖岸上，期待着什么？”他们的头脑中打下了一连串的问号。
　　因为，这一天是复活节，所以他们把这个小岛称作复活节岛。
　　你知道吗？从当初罗格文他们发现此岛到如今，在这200多年间，所有的来访者都对这些石雕像疑惑重重。人既无运输机械，又无吊装设备，是怎样把几十吨的巨石人像从好几公里外的采石场搬运到海边呢？又怎样把这些庞然大物安放在4米多高的石台上面呢？他们是怎样把这么笨重的帽子安放在石像头上的？又是什么样的力量驱使他们去建造这些巨大的艺术品和建筑物？复活节岛地处偏僻的一角，又是位于浩瀚的太平洋之上，与世隔绝。岛上只有少量的土著居民，又没有高大的树木作运输工具，仅凭简陋的工具，要完成如此浩大的工程简直令人不可思议。
　　
　　复活节岛上的巨人像，让世界着迷，也让世界惊叹：人类的智慧是无穷的，找不到答案并不是没有答案，而是需要我们去探索去研究。你能为以后的探索与研究提出一点看法吗？
　　
　　在欧美各国，复活节是仅次于圣诞节的重大节日。按《圣经·马太福音》的说法，耶稣基督在十字架上受刑死后三天复活，因而设立此节。根据西方教会的传统，在春分节（3月21日）当日见到满月或过了春分见到第一个满月之后，遇到的第一个星期日即为复活节。东方教会则规定，如果满月恰好出现在这第一个星期日，则复活节再推迟一周。因此，节期大致在3月22日至4月25日之间。
　　11.珠穆朗玛峰的崛起
　　一天，玲玲听奶奶讲了这么一个传说：“传说很久以前，现在喜马拉雅山所在地是一望无际的大海，岸边长着茂密的森林，一些动物在这里自由自在地生活着。突然有一天，从海里来了一条长着五个头的毒龙，毒龙将整个森林都糟蹋了，森林里的动物们忽然间失去了自己的家园，个个都处于绝望之中。这时，五个仙女从天而降，她们施展法力，降服了五头毒龙。动物们感恩不尽，它们哀求五仙女留下来共享太平之日，五仙女欣然同意，只听五仙女向大海大喝一声，大海不见了。于是，东边成了茂密的森林，西边成了万顷良田，南边成了花草茂盛的花园，北边成了无边无际的牧场。最后，五仙女则变成了喜马拉雅山的五个主峰，屹立在西南部边缘之上，守卫着这幸福的乐园。住在最高峰上的是名叫珠穆朗桑玛的三姐，因而，这座山峰就叫‘珠穆朗玛峰’或‘第三女神’，当地人也叫它‘神女峰’。”
　　于是，第二天，她就把这个故事讲给同学们听，同学们听后都感到很惊讶，并且又感到很怀疑：“难道珠穆朗玛峰就是这么崛起的吗？这也未免太不科学了吧！”于是，他们决定在地理课上向老师请教这个问题。课堂上老师向他们解释说：“这种神秘的传说并不足信，地质学家们大都认为，从阿尔卑斯山脉到东南亚各大山脉的欧亚大陆山系，包括喜马拉雅山脉，都是在过去6500万年间达到最高点的一种力量所造成的。这条山系的各山脉，都是地壳强烈隆起的产物。地壳隆起时，把一个被称为‘古地中海’的古代深海海沟里极厚的沉积岩层推出海面而形成的。这一观点已经被大部分科学家所认同。
　　“那么，是什么原始力量造成了如此庞大的隆起呢？大多数的地质学家都同意‘力量来自大陆漂移’的说法。这种说法认为，印度次大陆从非洲南部分裂出来之后，向北漂移，与欧亚大陆板块发生了大碰撞，从而造成了这种结果。另外，关于喜马拉雅山的隆起，也还有不同的说法。
　　“1950年，瑞士地质学家海根曾经测量过尼泊尔。他认为喜马拉雅山脉庞大的结晶岩石主脉不断升高，是由于印度板块的不断挤压，逼使此核心区的岩石向上升。
　　“还有的地质学家认为，结晶岩石山峰惊人上升，是地球不停走向‘地壳均衡’的反映：如果地壳某处下降，另一处就会上升。
　　“至于哪种说法更合理、更科学，科学界还正在研讨与争论。”
　　“啊！原来是这样呀！”同学们对老师的解释都感到惊讶。
　　玲玲也决定要把这个解释讲给奶奶听，让她也了解一下地质学家们的分析。
　　
　　关于喜马拉雅山的隆起的分析，你赞成哪个说法呢？为什么呢？
　　
　　大喜马拉雅山脉通常被分为三段：阿里普兰以西到印度南迦帕尔巴特峰为西喜马拉雅山；普兰以东那木尼那峰到亚东绰莫拉利峰之间为中喜马拉雅山；亚东以东到雅鲁藏布江大拐弯处南迦巴瓦峰为东喜马拉雅山。大喜马拉雅山脉平均海拔在6000米以上，高峰林立，超过7000米的高峰有50多座，8000米以上的山峰有16座，世界第一高峰珠穆朗玛峰就是其中一座。
　　12.神秘莫测的鄱阳湖
　　1945年4月16日这一天，一艘名叫“神户丸”的日军运输船飞快地行驶在鄱阳湖湖面。这是一艘2000吨的运输船，船上有286个日本侵略军官兵，船上装满了搜刮抢掠来的金银珠宝和价值连城的古董文物。
　　正当“神户丸”号运输船来到离老爷庙2千米的地方时，一件奇怪的事情突然发生了。只见“神户丸”号运输船行到这里忽然不动了，紧接着它就开始悄然无声地沉下去。船上的那些日本侵略军们吓得惊慌失措，一个劲儿地“哇啦、哇啦”乱叫。不过，转眼之间，286个日本侵略军官兵就不再乱喊乱叫了，随着“神户丸”号运输船和那些金银珠宝、古董文物一起沉入湖底。鄱阳湖的湖面上，又恢复了往日的平静……
　　驻扎在江西省九江市的日本侵略军听到这个消息，立刻命令一个叫山下提昭的军官带领一支优秀的潜水队，前去鄱阳湖打捞“神户丸”号运输船和船上的金银珠宝、古董文物。
　　老爷庙一带的水深有30多米。山下提昭带着潜水队赶到这里以后，先命令一个潜水队员到水下去看一看情况。
　　时间一分一秒地过去了。等了半天，那个潜水员也没有露出湖面。接着，山下提昭又指着一个潜水队员说道：“你再下去，看看到底发生了什么事情！”没想到，这个潜水队员同样再也没有露出湖面。山下提昭看到这种情况，顿时不寒而栗。
　　就这样，山下提昭手下的那些潜水队员一个一个地跳了下去，但都没有上来。最后，只剩下山下提昭一个人了，他深深地吸了几口气，低着脑袋看了看湖面，一咬牙，猛地一下朝着湖水跳了下去。幸运的是，他露出了湖面但两手空空，什么也没有找到。他精神恍惚地返回岸上，紧接着就张着大嘴一个劲儿地“哇啦、哇啦”乱叫，精神错乱而失常了。
　　从那以后，日本侵略军再也不敢到鄱阳湖去打捞“神户丸”号运输船，再也不敢打捞那些本来就不属于他们的金银珠宝和价值连城的古董文物了。
　　抗日战争胜利以后，有一个著名潜水打捞专家——爱德华·波尔——曾对这些财宝进行过打捞，也没有成功，并险些丧生。之后，在他的回忆录中他谈道，他看见一道长长的白光，在湖底翻卷游动。他的几个潜水伙伴随着白光的吸力翻滚而去，从此下落不明……最后，爱德华·波尔拼命地挣扎，这才脱离了危险，回到了湖岸。那么，他看到的那道白光，到底是什么呢？他碰到的吸引力又是什么呢？谁也不知道。
　　
　　考察队经过测量发现，老爷庙和埃及金字塔狮身人面像、美洲的百慕大三角海区都处在同一条纬线上。另外，老爷庙的设计位置更是让人感到惊叹，它三角形庙宇的三个角和平面锥度相等，不差一分一毫，形成了一个很强的立体视角，不管人们站在哪个角度，始终和老爷庙面面相对。
　　
　　鄱阳湖古称彭泽，面积达3914平方千米，是我国的第一大淡水湖。它上承赣、抚、信、饶、修五江之水，下通长江，南宽北窄，像一个巨大的葫芦系在长江的腰上。它每年流入长江的水超过了黄河、淮河和海河三河的总流量，是长江水流的调节器。
　　13.马尾藻海中的绿色“陷阱”
　　1926年7月，英国航海爱好者亨利·巴可索特和五个伙伴，决定利用暑假驾帆船“布罗·斯嘎依”号横渡大西洋，前往美国。
　　起程这一天，风平浪静，航行十分顺利。到了第五天，天气突然变得恶劣起来。海面上激浪滔天，疾风暴雨铺天盖地朝帆船压来，连续三天的暴风雨袭击，使小船受到了毁灭性的破坏，桅杆被拦腰折断，舵失踪了，甲板上所有的东西都被海浪洗劫一空。
　　“这下完了！”
　　“船不能驾驶，只能听天由命，任其漂流了。”
　　“这样下去，弄不好得葬身马尾藻海！”
　　人们惊慌失措地议论着，连立志要征服大海的亨利也吓得脸色煞白。
　　可怕的事情终于发生了！
　　晚上，亨利独自在甲板上徘徊，忽然他发现二三条白蛇般的物体弯曲着躯体，悄然无声地爬上了甲板。
　　“啊！什么玩意儿！真叫人恶心。”亨利操起身旁的棍子，竭尽全力对准“白蛇”的头部打去……
　　天亮以后，人们仔细一看，昨晚看到的“白蛇”竟是一种带有章鱼脚上的吸盘似的海草，看了使人浑身起鸡皮疙瘩。
　　“这样下去我们准得成为马尾藻海的牺牲品，赶快弃船，乘小艇离开！”亨利果断地对伙伴们说。
　　于是，6个人跳上小艇，挥动柴刀，像在森林中开拓道路似的一边劈除挡住小艇去路的海草，一边驱艇前进。
　　待到船行半日后，他们回望遗弃的大船，只见那“白蛇”样的海草，已将它牢牢绑住。
　　到了第三天，海草渐渐少了，海面显得开阔起来。但是，大伙不敢怠慢，拼命地往前划，到了黄昏时分，木桨突然变得轻了。
　　终于得救了！他们来到了渴望已久的外海。
　　不久，一艘正好通过附近的美国货船帮助他们彻底脱离了大海的坟墓——马尾藻海。
　　后来人们得知，马尾藻海有着众多的谜团需要我们去探究：
　　一是马尾藻海里的马尾藻究竟是怎么产生的。
　　有的科学家认为，马尾藻海里的马尾藻是从其他的海域里漂浮而来。有的科学家则认为，这些马尾藻原来就生长在这片海域的海底，后来在海浪的作用下，或者是海底岩石的运动撞击，漂浮出海面的。
　　二是马尾藻海里的马尾藻为什么会“神秘失踪”。
　　一些经常到这片海域考察的科学家也感到十分奇怪：他们有时会看到一大片绿色的马尾藻，可是过了一段时间后，又不见了它们的踪影。
　　三是马尾藻海里的鳗鱼。20世纪初时，人们发现来自欧洲和美洲的鳗鱼不断到这里来产卵，最后还要回到这片奇特的海域死亡。
　　
　　马尾藻海里的浮游生物非常少，仅仅是其他海域的三分之一，以浮游生物为食的大型鱼类或海兽几乎绝迹。可见，大自然之间有一条奇妙的“食物链”。在大自然的“食物链”上，缺少哪一环，或者多出一环，都会造成损伤，都会影响生态的平衡。因此，我们人类不要有意去破坏这种天然的“食物链”了。
　　
　　马尾藻海是位于大西洋上一个没有海岸的海，它在大西洋北部百慕大群岛附近，位置在北纬23°～35°，西经30°～68°之间，东西长达4500千米，南北约1500千米，面积在700万平方千米以上，差不多有3个地中海大。
 



第57章 地理大发现(1)


　　从人类祖先在地球上诞生的那一天起，人类就在不断地探索与发现，用勤劳的双手创造辉煌，用明亮的眼睛寻找光明，用智慧的头脑发现一串串惊人的世界奥秘。可以这么说，人类文明不断前进的过程，也就是不断发现、不断寻找属于我们人类自己“宝藏”的过程。几千年来的地理大发现，对人类文明发展与进步的推动作用就是一个很好的证明。
　　本章比较丰富而详细地讲述了一些地理上的重大发现过程，它所要告诉大家的是，每一个发现就是一个隐藏在世界上的奥妙，就是一个奇迹，就是人类不懈努力的脚印。它既闪烁着人类杰出的智慧，又折射出人类美好的愿景。因此，本着这样的愿望，希望大家能从中有所启发，有所受益，并立志也像一位伟大的发现家一样，不断发现世界的奥妙，为人类的文明进程作出伟大贡献。
　　1.承诺下的发现——白令海峡
　　1725年1月，有着丰富航海经验的俄罗斯探险家白令奉彼得大帝之命，带领着25名队员，离开彼得堡，开始了对西伯利亚北岸的考察之旅。
　　根据彼得一世的指令，他必须带领船队“沿着堪察加的海岸线向北航行……以期寻找到与美洲接壤的那块陆地……而且要亲自登陆……并把那条陆岸线标在地图上，然后才能返回”。
　　他们横穿俄罗斯，航行了8000多千米，克服重重困难，终于到达太平洋海岸，然后从这里登陆。
　　1728年，白令的首次旅行证明了美洲和亚洲是两块分离的大陆，发现了著名的“白令海峡”。白令海峡，位于亚洲的东北端、北美洲的西北端，它把北冰洋和太平洋连在一起，成了联结两个大洋的“桥梁”，把亚洲的西伯利亚和北美洲的阿拉斯加分割开来，又成了北美洲和亚洲大陆间最短的海上通道。
　　彼得大帝未等到捷报就撒手归去，而信守诺言的白令，在13年后的1741年，再次踏上探险的征途。在这一次航行中，他在北极地区发现了几个岛屿，绘制了堪察加半岛的海图，并且顺利地通过了阿拉斯加和西伯利亚之间的航道，也就是现在的白令海峡。
　　不幸的是，白令的船队被暴风雨冲散，漂泊到科曼多尔群岛的一个荒无人烟的小岛上。在这个小岛上，白令和他船上的其他28名水手病死了。船员们将他的尸体绑在厚厚的木板上，并盖上松软的沙土，然后缓缓地推入海中，让他慢慢地沉没。就这样，白令最终长眠在以自己名字命名的大海中。他船上仅剩的46名船员历尽千辛万苦，终于回到了他们当初起程的地方。
　　之后，世人为了纪念他，就用他的名字来为他所发现的海峡命名，名为“白令海峡”。此外，人们又用他的名字命名了白令海、白令岛和白令地峡。
　　
　　白令海峡的发现，使得俄国对阿拉斯加的领土要求得到了承认。但是，这一领域的管辖权也引发了日后美国与俄罗斯的多次争议。1990年，苏联外长谢瓦尔德纳泽才与美国国务卿贝克在华盛顿就如何解决两国在白令海峡地区边界的争端签署了协议。可见，白令海峡的发现有着多么重要的影响力。
　　
　　维他斯·白令，1681年出生在丹麦的一个普通人家。成年后，他参加了荷兰海军，进入当时被称为世界上最好的阿姆斯特丹海军学校学习。在穿越达伽马航线远渡印度的航行中，白令充分显示出超凡的能力与坚韧不拔的毅力。1703年，22岁的白令来到了俄国，在海军服役。此时，俄国人已经到达了堪察加半岛，整个西伯利亚尽入俄罗斯版图。领土扩张欲望十分强烈的彼得大帝很想知道，欧亚大陆延伸到什么地方，是否与美洲大陆相连。1724年，即将退役的白令突然接到了海军部探险的命令。白令此时正值中年，因他的勇敢精神和航海技术无人可比，毫无争议地成了这支探险队的指挥官，并擢升为上校。
　　2.哥伦布的“东方探险”与美洲新大陆
　　1492年8月3日清晨，哥伦布携带西班牙王室致中国皇帝的国书，带领87名水手，率领“圣玛丽亚号”“平塔号”和“尼尼亚号”3艘帆船，从西班牙南海岸的巴罗斯港出发，向西航行，开始了人类历史上第一次横渡大西洋的壮举。
　　谁也无法意料，在这陌生而又茫茫无际的大西洋上，等待着他们的究竟都是些什么。
　　海上的航行生活枯燥无味。他们就这样在海上漂泊了一天又一天，一周又一周。一个多月过去了，除了浩瀚的大海，追逐船只的海鸥，丝毫也不见陆地的影子。于是，水手们都纷纷要求返航。
　　当时，由于大多数人都认为地球是一个扁平的大盘子，再往前航行，就会到达地球的边缘，帆船就会坠入深渊。但是，哥伦布是一个意志坚定的人，他顶住了船员们的巨大压力，在惊涛骇浪的侵袭中继续向西航行。
　　他的坚持终于赢来了奇迹。在茫茫大海上苦熬两个多月之后，情况终于有了好转。10月11日，哥伦布看见海上漂来了一根芦苇，他和水手们高兴得跳了起来！
　　“有芦苇，就说明附近有陆地。”他们都这样断言着。
　　果然如此，11日夜间，哥伦布发现前面有隐隐约约的火光。12日凌晨，水手们终于看见一片黑压压的陆地。黎明时分，船队登上一座岛屿。在海上航行了两个多月，他们第一次遇到了陆地。水手们一个个高兴得手舞足蹈。
　　这个岛屿是巴哈马群岛的一个小岛——华特林岛。哥伦布高举西班牙国王的旗帜，宣布此地为西班牙国王所有，并把这小岛命名为“圣萨尔瓦多”，也就是“救世主”的意思。
　　船队绕岛一周后，发现这里并不是理想中的黄金产地，于是他们继续向南航行。几天后，他们到达巴哈马群岛中最大的古巴岛，哥伦布认为，这就是中国。按照已有的地图，它的东方应该是日本了。于是，船队转而向东寻找富饶的日本。
　　后来，他们登上了海地岛，看见岛上树木郁郁葱葱，山川秀丽多姿，貌似西班牙，便将其命名为“小西班牙”。由于航行不慎，最大的一只船——“圣玛丽亚号”触礁沉没，哥伦布只好无奈地停止前行。
　　1493年3月15日，哥伦布率领剩下的两只船从海地岛返回了西班牙的巴罗斯港。
　　后来，哥伦布在西班牙国王的资助下，又3次向西航行，先后到达过中美洲和南美洲的一些海岸，终于发现了美洲大陆全貌，即美洲新大陆。这都不得不得益于他们之前“东方探险”经历。
　　
　　在哥伦布4次横渡大西洋，发现美洲大陆之前，早在公元元年前后，希腊航海家就开始航行于爱琴海。8世纪到11世纪中叶，精于航海的北欧诺曼海盗曾肆虐整个欧洲。9世纪下半叶，挪威海盗登上冰岛。10世纪，诺曼人到达格陵兰。11世纪初，丹麦海盗几乎征服了英格兰全境。
　　
　　哥伦布，意大利航海家。生于意大利热那亚，卒于西班牙巴利亚多利德。一生从事航海活动。先后移居葡萄牙和西班牙。他相信大地球形说，认为从欧洲西航可达东方的印度和中国。在西班牙国王支持下，先后4次出海远航（1492—1493年，1493—1496年，1498—1500年，1502—1504年），开辟了横渡大西洋到美洲的航路。
　　3.达·伽马的壮举——印度航线的开辟
　　1497年7月8日，达·伽马率领140名远航船员，驾驶着四艘探险船，踏上了艰险的远征之路——探索通往印度的航程。
　　达·伽马率领船队，循着10年前迪亚士发现好望角的航路，迂回曲折地驶向东方。在大西洋上航行了4个月，终于抵达了好望角。
　　好望角就像一个死亡角，使人望而生畏。向前将遭遇到不间断的可怕的风暴袭击。然而，这些困难并没有吓倒这支远航的探险队。在遭受3天3夜狂风巨浪的袭击后，船队终于绕过这个“死亡角”，进入了印度洋。之后，船队沿着非洲东海岸缓慢地向北航行。
　　1498年4月14日，达·伽马的船队停泊在今天的肯尼亚的马林迪。在这马林迪酋长为他们派出一名理想的领航员—— 一位阿拉伯的航海家，在他的悉心指引下，船队顺利地横越印度洋，并在不到4个月的时间内，就到达了印度的卡利卡特港。在这里，达·伽马和船员们都非常兴奋，因为他们终于看到了印度的富庶，就像马可·波罗在《马可·波罗游记》中所描述的一模一样。
　　在这里他们惹来了很多麻烦，因此1498年8月，达·伽马只得匆匆返航了。不过，在离开那里时，他在当地购买了大批的香料、丝绸、宝石和其他许多东方特产。
　　1499年9月9日，达·伽马的船队运载着印度的香料和非洲的黄金回到了里斯本，还带回了6个被强掳来的土著欣德斯人，他们受到了葡萄牙全国上下的隆重欢迎。在欢迎仪式上，葡萄牙国王高兴地欢呼：“我们有了香料和珠宝，从此再也不受别人的控制了！”
　　据说，达·伽马从印度换来的香料和珠宝是全部航行费用的60倍以上。他因此被誉为“葡萄牙的哥伦布”。
　　但是，船员们回到本国时仅剩下55个人。
　　就这样，达·伽马率领船队沿着非洲西海岸南下，经过非洲南端的好望角后，沿着非洲东海岸北上，穿过阿拉伯海，最终到达了印度，开辟了从西方直达东方印度的海上新航线——印度航线。达·伽马成为第一位发现和完成从西欧经过非洲南端到印度航线的欧洲人。
　　达·伽马的这次里程碑式的航行为东西方在政治、经济、文化、商贸诸领域中的交流作出了卓越的贡献。印度航线的开辟，使欧洲殖民者开始了对亚、非、美洲的殖民活动，给殖民地人民带来了无尽的灾难。更重要的是，它打破了长期以来世界上各个国家、地区和民族之间相对隔绝的状态，促进了西欧封建制度的解体和资本主义的成长。同时，它的开辟，也对欧、亚两洲商业和航运业的发展，起到了巨大的促进作用。
　　
　　后世对于达·伽马与郑和，是谁最先到达非洲东岸曾有相当大的争议，一般西方史上认为是达·伽马，但在中国郑和下西洋时即记载了非洲东岸风土人情，其时间早于达·伽马70多年。史家认为郑和基于中国精神没有强迫殖民和奴役当地居民，与达·伽马完全不同。
　　
　　新航线的发现、开辟，需要的是无畏的探险精神。达·伽马发现的新航线，就是一次生死之旅，尽管他当时怀着的是一种掠夺、征服的心理。但是，他对人类的贡献、社会的进步，还是有着不可磨灭的功绩。
　　4.麦哲伦的环球航行
　　1519年8月1日，麦哲伦率领他的船队开始了环球远洋探航。
　　这次航行，他们并没有另辟新路，而是沿着当年哥伦布开辟的航线向南美洲进发。
　　经过两个多月的海洋漂泊，船队越过大西洋来到巴西海岸。船队沿海岸向南继续航行，在1520年1月来到了一个宽阔的大海湾。大家认为到达了美洲的南端，可以进入新的大洋了。
　　于是，船队继续向南前进。南半球与北半球的季节恰恰相反，南美洲的3月已风雪交加，给航行带来了很大的困难。当船队来到圣胡利安港时，已到了月底，船只只有在这里抛锚过冬。
　　1520年10月21日，麦哲伦率领的船队，在南纬52°附近发现了一个海口。这个海口弯弯曲曲的，而且忽宽忽窄，波涛汹涌，并且两岸都是高耸入云的山峰，有的可达1000米，水流湍急，随时都有船翻人亡的可能。如果他们能够闯过去，也许就能闯出一条当年哥伦布没有发现的航道，那将是另一个新天地。
　　于是，麦哲伦以坚强的意志率领船队，就像钻迷宫似的在海峡中摸索着前进。1520年11月28日，麦哲伦的船队在经历了千辛万苦以后，终于看见了一片广阔的海面。
　　麦哲伦望着一望无际的大海，激动万分。因为，不仅是他们摆脱了死亡的威胁，更重要的是实现了哥伦布没有实现的梦想，找到了从大西洋通向太平洋的航道！
　　后人为了纪念麦哲伦这次航海功绩，就把这个海峡叫做“麦哲伦海峡”。
　　麦哲伦船队在这片海洋中航行了3个多月，海面一直风平浪静。
　　此时，大家已经筋疲力尽，船上几乎是水尽粮绝，可是坚强的信念支撑着他们无所畏惧地向前航行。当时的他们饮污水，吃木屑，甚至吃船上的老鼠，船员们一个个患上坏血病而相继死去，但麦哲伦仍然坚持在海上航行了3个月，最终来到了菲律宾群岛。
　　遗憾的是，麦哲伦来到菲律宾群岛以后，与岛上的居民发生了冲突，不幸被杀死。所幸的是剩下的船员并没有被困境所吓倒，他们经印度洋，绕过好望角，沿着非洲大陆西海岸继续航行。终于，这支只剩下18名船员的船队在1522年9月回到了西班牙，完成了第一次环绕地球的航行。他们的这次环球航行，充分证实了柏拉图所提出的“地球是圆的”的学说。
　　
　　麦哲伦的首次环球航行历时3年、行程8万千米、航迹面积达4.22亿平方千米，在当时创造了航程最长、历时最久、航迹面积最广的记录，并且首次证明了“地圆说”的正确性，并且把业已开始的地理大发现推到了最高潮。
　　
　　费尔南德·麦哲伦（1480～1510年）是葡萄牙著名的航海家和探险家。他出生于葡萄牙北部的一个破落的骑士家庭。10岁左右进入王宫服役，充当王后的侍从。16岁时进入葡萄牙国家航海事务厅，因而熟悉了航海事务的各项工作。1505年，他参加了海外远征队，开始了远洋探航的生涯。他被认为是第一个环球航行的人。
　　5.邂逅风暴下的发现——好望角
　　1487年8月的一个风和日丽的日子，葡萄牙航海家迪亚士奉国王之命率领两艘快船和一艘满载食物的货船，从里斯本出发，沿非洲西海岸南行，去寻找绕过非洲南端进入印度洋的航路。
　　刚开始，航行非常顺利，没用多长时间他们就到达了西南非洲海岸中部的瓦维斯湾。
　　可是，不久他们就发现，在继续向南的航线中，海岸线变得越来越模糊。
　　这时，探险心切的迪亚士一心想加快速度，但是装食物的货船速度太慢了。为了加快行速，迪亚士命令食物船先行返航。
　　这样，他们的航速果然大大加快了。
　　然而，正当他们为航行顺利而庆幸的时候，没料到，船队遇上了一场大风暴。海浪如排山倒海之势向船队扑来。帆船驶离海岸在茫茫大海上随风漂流了12个昼夜。
　　风暴总算是停息了，咆哮的大海又恢复了往日的平静。
　　迪亚士根据以往的航海经验，知道沿非洲大陆南行时，只要向东航行就必然会停靠在海岸边。于是，他立即下令他的船队调转方向，向东前进。
　　可是，船队向东航行了好几天，并没有看到他们预料中会出现的非洲海岸线，相反，似乎还越来越远了。
　　“这是怎么回事呢？”迪亚士感到很诧异。
　　“怎么办呢？”船员们也一筹莫展，于是航速也随之减慢了。
　　“啊！我们很可能已绕过了非洲的最南端，如果一直向东航行就只会离大陆越来越远。”迪亚士突然恍然大悟。
　　于是，为了再次接近海岸，迪亚士决定先东行后北折，他又下令：“立即调转方向，向北前进。”
　　几天后，他们果然看到了陆地的影子，很快就抵达了现在的莫塞尔湾了。
 



第58章 地理大发现(2)


　　迪亚士发现，海岸线缓缓地转向东北，向印度的方向延伸。至此，他确信：船队已绕过非洲最南端，来到了印度洋。只要再继续向东航行，就一定能够到达一个神秘的东方。
　　可是，船上所带的粮食和日用品都所剩无几，船员们个个都疲惫不堪，根本无法前进，只有尽快返航。
　　在归途中，迎接他们的是狂风巨浪，急流险滩。原来，迪亚士又经过上次遇到风暴的地方——非洲大陆最南端。于是，他便将这个地方命名为“风暴角”。
　　1488年12月，迪亚士率领他的船队返回了里斯本，他一五一十地向国王讲述了历经的磨难，以及发现“风暴角”的经过。国王对他的此次远航十分满意，认为“风暴角”的发现是个很好的征兆，只要绕过它就能通往富庶的东方。于是，他就将这个“风暴角”改名为“好望角”。迪亚士也就被世人称之为“好望角之父”。
　　
　　巴托罗缪·迪亚士的船队两次经过都遇到了意想不到的风暴，好望角的风暴让他刻骨铭心，也给他送来了一份贵重的“礼物”——完成了一个史无前例的伟大发现。
　　
　　巴托罗缪·迪亚士（1450—1500年），出生于葡萄牙一个贵族世家。他在年轻的时候，就特别喜欢探险，曾经随船到过非洲的一些国家，因此他有着丰富的航海经验。一直以来，他都希望自己能够成为第一个开辟东方贸易的航海家。可是，1500年，当迪亚士又一次率领大型船队绕好望角航行时，不幸遇到了大风暴，好望角最终成了他的葬身之地，但是他的探险精神及发现好望角的功绩将永载史册。
　　6.哈雷的杰出贡献——哈雷彗星
　　1680年，哈雷在法国旅游时看到了有史以来最亮的一颗大彗星。他想，这是什么彗星？为什么会这么亮？两年后，也就是1682年，他又看到了另一颗大彗星。这两颗大彗星在他心中留下了极为深刻的印象，并激发了他探索彗星奥秘的强烈热情。
　　1695年，哈雷开始专心致志地研究彗星。他从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星，用一年时间计算了它们的轨道。
　　1704年，哈雷在计算彗星运行轨迹中，发现了三颗奇特的彗星，对此感到十分不解：“奇怪，为什么1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道那么相似？难道是木星或土星的引力造成的？”
　　“天哪，会不会是同一颗彗星呢？”
　　突然间，这一个念头在他的心里迅速闪过，让他着实吃惊不已。因此，他不敢轻易立即下此结论，而是不厌其烦地向前搜索：
　　“嘿，这真是一颗非常奇特的彗星，竟然从1456年、1378年、1301年、1245年，一直到1066年，历史上都有它的记录。”
　　想到这儿，哈雷大胆地预测，这颗奇特的彗星还会出现。1705年，哈雷发表了《彗星天文学论说》，宣布1682年曾引起世人极大恐慌的大彗星将于1758年再次出现于天空（后来他估计到木星可能影响到它的运动时，把回归的日期推迟到1759年）。当时哈雷已年过50岁，知道有生之年不能再见到这颗大彗星了，便在书中充满自信地写上了这样一段话：
　　“如果彗星最终根据我们的预言，大约在1758年再现的时候，公正的后代将不会忘记这首先是由一个英国人发现的……”
　　1758年初，梅西叶就动手观测了，他希望自己能成为第一个证实彗星回归的人。1759年1月21日，他终于找到了这颗彗星，这令他欣喜不已，但又令他想不到的是，在1758年圣诞之夜，德国德雷斯登附近的一位农民天文爱好者已捷足先登，发现了回归的彗星。
　　1759年3月14日，哈雷彗星过近日点，正是哈雷预告时间的一个月前。此时，哈雷已长眠地下十几年了。可是，人们没有忘记他的杰出贡献，于是就把这颗彗星命名为“哈雷彗星”。
　　
　　300多年前（1697—1705年），英国科学家埃德蒙·哈雷发表了《彗星天文学论说》一书，分析阐述从1337年到1698年观测到的24颗彗星轨道，他发现1531年、1607年、1682年出现的3颗大彗星，每隔七十五六年回归一次，并预言这颗彗星将于1758年底或1759年初再度回归。至此，人类才知道彗星也是太阳系的成员之一。
　　
　　哈雷在研究彗星轨迹时，无意间发现有三颗彗星的轨迹非常相似，从而推测这是同一颗彗星。但是，如果他没有丰富的天文学知识，特别是精深的数学知识，根本无法计算出彗星的轨迹。应该说，他能够发现哈雷彗星，数学的作用不可低估。可见，运用数学方法进行精确计算、科学推演，也是完成一项重大发明或发现的一种有效方法。
　　7.赫歇尔的重大发现——天王星
　　1781年3月13日深夜，天空繁星点点，是个观察星空的好时机。于是赫歇尔将自制的望远镜架在楼顶平台上，指向他观察已久的双子星座，他是那么的投入，以致他的心完全沉浸在天空中星星的海洋里。
　　突然，镜头里出现了一个略显暗绿色的光点，那可是他从未见过的一颗新星。
　　在他确定自己没有看错后，又换上倍数更大的望远镜进行观察，结果发现这个圆点又大了不少。
　　换镜头后，星体如果增大，则是行星或彗星。如果星体不变，则是恒星。
　　第二天深夜，他又把望远镜对准了这个目标，这个圆面的位置已经稍稍变动了一些。
　　经过数日的观测后，赫歇尔毫不犹豫地判定：这是一颗彗星。
　　但是，通过270倍的望远镜头进一步观察发现，这颗彗星周围没有雾状云以及彗星尾，而天文学常识告诉我们，一般的彗星多数都有彗星尾，即使没有彗星尾，周围也要有雾状云。
　　“这恐怕不是一颗普通的彗星！”赫歇尔又重新做出一个判断。
　　为了慎重起见，4月26日，他还是先把它比做彗星，写了一份《一颗彗星的报告》呈给英国皇家学院。他在报告中指出，这颗闯入镜头的“新客”是一颗没有尾巴的彗星。
　　赫歇尔发现新彗星的消息传开后，许多天文学家的望远镜都瞄准了这颗新星进行追踪观测，最后天文学界达成共识：这不是彗星，是一颗行星。
　　于是，赫歇尔的发现，使太阳系增加了一位新成员，成了第七大行星。
　　赫歇尔的这个重大发现引起了强烈的轰动。因为，长期以来，人们公认土星是太阳系的边缘，而现在却要打破这一边界，让这个新发现的行星来代替土星，确实很难让人接受。
　　那么，该给这颗行星来命个什么样的名字呢？赫歇尔建议把这颗行星命名为乔治星。波德提出把它称为乌拉诺斯，即“天王星”，因为神话中天王是土星的父亲。这样一来，木星、土星和天王星，即子、父、祖父三代并列于太阳系中。不过这种提法一直没有被采纳，直到1850年才开始广泛使用。但是，一些科学家为了纪念它的发现者，仍然叫这颗行星为赫歇尔。天王星和赫歇尔这两个名字在很长一段时间内被人们所并用。
　　
　　天王星在太阳系内排行第七，距太阳约29亿千米。它的体积很大，是地球的65倍，仅次于木星和土星；它的直径为5万多千米，是地球的4倍，质量约为地球的14.5倍。它的赤道面与公转轨道面的倾角为97°55′，就好像天王星是在公转轨道面上“躺着转”。看上去它是一颗蓝绿色的星球。1977年，天文学家还发现它有光环。
　　
　　人们对事物的认识是一个由表及里，甚至是由假象到本质的过程。最初，赫歇尔把天王星当成彗星，然后经过认真地观察研究，才确定了天王星的真实身份。
　　8.数学家“笔尖上的发现”——海王星
　　为了确定天王星轨道，天文学家对其位置作了数年之久的观测，以确定其瞬时位置和运动速度。牛顿的万有引力定律，准确地描述了行星沿特定的运行轨道绕太阳公转。因此，用它便可预报行星和彗星的位置。然而，天王星的运动却出乎意料。
　　天王星的这一反常行为，给天文学界带来了许多疑问。于是他们开始怀疑万有引力是不是有问题，或者在天王星之外，是否还存在一颗未知名的行星。验证它们所怀疑的第二个问题的唯一办法，就是运用天体力学将造成天王星异动的新行星算出来。
　　在此之前，英国剑桥大学数学系的学生亚当斯，得知天王星的轨道之谜后，就开始研究天王星的运行问题。他综合当时天文学家对天王星的轨道计算的一些情况，认为一定还有一颗未发现的行星存在，是这颗行星的引力影响了天王星的轨道，而不是万有引力定律或观测资料有错。
　　亚当斯借来天文台的全部观测资料，利用课余时间进行了大量计算。
　　经过两年的努力，亚当斯终于在1843年10月21日完成了计算。他把结果送给了皇家天文台台长艾利，希望他能帮助确认这颗新的行星。
　　令人遗憾的是，艾利对这位年轻大学生的研究成果不屑一顾，顺手把这份资料塞进了抽屉。然而，就在亚当斯计算新行星轨道的同时，法国天文学家勒维耶也在进行同样的工作。
　　1846年8月31日，勒维耶发表了他的研究成果，并写出了“论使天王星运行失常的行星，它的质量、轨道和现在位置的决定”。
　　1846年9月23日，柏林天文台的天文学家卡勒，接到了勒维耶的一封来信和论文，当天晚上就将望远镜对准了勒维耶所说的天区，他仔细地记下了他所观察到的每一颗星，然后将新纪录的诸星与不久前刚得到的一张详细的星图进行比较，发现在勒维耶所说的位置附近有一颗新的行星。
　　柏林天文台发现新行星的消息传到了英国，皇家天文台台长艾利深感震惊，他立即找出了勒维耶的论文摘要，这下让他大吃一惊，亚当斯早就给出了同样准确的预言。他连忙发表了这份一年前就交给他的论文摘要，好让这件事在科学界真相大白。
　　于是，卡勒与法国的勒维耶和英国的亚当斯一道，被世人公认为这颗新行星的发现者。
　　当时，在这颗行星的发现权问题上，英法两国还发生过争吵。同时，在给新的行星命名问题上也存有分歧。发现之一的勒维耶主张沿袭神话神名命名行星的做法，用海洋之神耐普顿命名，这一不带民族主义特色的主张马上得到了广泛的认同。于是，就有了现在我们所熟知的“海王星”这个名字。
　　
　　海王星的发现过程，实际上是牛顿万有引力定律的一次巨大胜利。万有引力定律能使天文学家根据已知行星所受到的引力来预见未知的行星，并且还能够测出它们的位置。
　　
　　在科学界，科学家们承认海王星的发现权拥有者是卡勒、勒维耶和亚当斯。它充分说明了，在不同的国度，用不同的方法，都能够完成同一个伟大的发现。
　　9.外空中神秘信号的降临——脉冲星
　　1976年夏天，在剑桥研究组工作的24岁的乔斯林·贝尔肩负着一项艰苦而又繁重的观测任务——观察太阳系行星际空间的闪烁现象。
　　望远镜对整个天空扫视一遍需4天时间，因此每隔4天贝尔就要详细分析一遍记录纸带。由于望远镜的整个装置不能移动，所以只能依靠各天区的周日运动进入望远镜的视场进行逐条扫描。贝尔必须用双眼，仔细审视记录纸带。既要从纸带上分离出各种人为的无线电信号，又要把真正射电体发出的射电信号标示出来。可想而知，这是一项枯燥而又艰苦的工作，它不仅需要观测者极度的细心，而且还要有惊人的耐心。
　　她是一个尽职尽责的工作者，无论是白天还是黑夜都在努力进行她的观察与分析。
　　一天上午，正当贝尔全神贯注地整理一个月以来的纪录时，纸带上有一段不同寻常的记录，立刻引起了贝尔的注意。她顿生疑问：“奇怪，这既不像行星闪烁的现象，也不像地球上人为的干扰，是怎么回事呢？”
　　贝尔是个非常细心的人，这种不太明显的现象，一般人是不会在意的，但贝尔却对它给予了高度的重视。她又请教了她的老师，在老师的指导下，半个月后，她终于得到了一个清晰的脉冲图像。这种来自太空的神秘信号，从所记录到的曲线看上去似乎毫无规律，但仔细观测，就会发现这中间其实掩藏着一组极有规律的脉冲信号——脉冲周期只有1.337秒，周期特别短，稍纵即逝。尽管它虽然短，却非常稳定。
　　“这难道是外星人从遥远的星球上，向地球发射来的联络信号？”贝尔突发奇想。
　　经过贝尔之后几年的观察结果表明，原来那并非是什么外星人发来的信号，而是一个新的天体。
　　“那么，这到底是一个什么天体呢？”贝尔百思不得其解。
　　就在她愁眉不展的时候，一位科学家曾经说过的话，突然在她的耳边响起。
　　“宇宙间可能存在着一种由中子组成的恒星，它的直径特别小。”
　　贝尔一下恍然大悟。
　　“莫非这就是几十年前科学家所说的星体？”她欣喜若狂。
　　1968年2月，贝尔和她的老师休伊什等人，在英国《自然》杂志上发表了题为《对一个快速脉动射电源的观测》的报道，文中称他们的剑桥研究组收到了来自宇宙空间的无线电信号。
　　后来，经过系统观测，这类天体被贝尔等人正式命名为“脉冲星”。
　　
　　20世纪60年代天文学四大发现——宇宙背景辐射、星际分子、类星体、中子星（脉冲星）。其中，脉冲星是具有强磁场，并能快速运转的中子星。中子星主要是由中子组成的。脉冲星的自转速度非常快，它能在极短的周期内规律地发出射电波脉冲信号。所以，地球上的观测者，有时能看见，有时看不见。
　　
　　贝尔之所以能够发现脉冲星就在于：一是她借助休伊什制造的射电望远镜，没有这样高性能的望远镜，就根本无法发现神秘的脉冲星；二是她善于捕捉天文现象中的“蛛丝马迹”，能够一丝不苟，捕获一些微妙的信息，最终揭开观测事物的神秘面纱。
　　10.药剂师的伟大发现——太阳黑子周期
　　施瓦布最初只是德国的一个职业药剂师，但他却十分爱好天文，是一个狂热而又异常勤奋的天文迷。他从1826年开始对太阳进行观测，想利用“火神星”凌日的机会发现它。只要天气晴朗，他的观测从不间断。施瓦布为了把太阳黑子与“火神星”区别开来，每天都坚持把日面上的黑子画下来，坚持了整整17年的时间。可是，直到1843年，施瓦布始终没有找到“火神星”的踪影。
　　有一天，施瓦布把17年来积累了几柜子的黑子图，全部翻出来进行比较，想从中寻觅到“火神星”的蛛丝马迹。
　　可是，万万没有想到的是，他朝思暮想的“火神星”始终没有露面，却意外地发现了另外一种现象——太阳黑子的11年周期变化。
　　这顿时令他高兴异常，于是他马上将自己的发现写成论文，寄到天文期刊编辑部。
　　原来，编辑们看他只不过是一个普通药剂师，对他的论文根本不屑一顾，也无瑕理睬他。
　　然而，施瓦布并没有因此而气馁，愈是有这般遭遇，他就愈是不甘于失败。于是，他仍然继续坚持每天的观测工作。
　　时间就这么一天天地过去了。16年后，也就是1859年，施瓦布已年近古稀，成了头发斑白的老人。他始终没有见到“火神星”的踪影，而太阳黑子变化的规律却更加明显了。
 


第59章 地理大发现(3)


　　于是，他把自己的观测成果告诉了一位天文学家，这位天文学家立即把施瓦布这一重大发现整理成论文公之于世。
　　“这次会不会再像上次那样，仍石沉大海呢？”施瓦布开始担心起来。
　　出乎意料的是，这篇论文公布不久，就收到了回音。他的发现，立即受到了天文学家的极大重视，并很快得到了证实。
　　现在，太阳活动的11年周期变化已成为大家公认的太阳活动的基本规律。
　　
　　1904年，英国的一位名叫爱德华·蒙德的天文学家，发现了一幅奇异的景象，记录太阳黑子周期变化的图表，竟是一只只翩翩起舞的“蝴蝶”。
　　蒙德以纬度为纵坐标，以时间（年份）为横坐标，绘出太阳黑子的分布图后，发现渐渐靠近赤道的太阳黑子就像蝴蝶的两只翅膀。如果把几个太阳黑子周期的图案绘制在一起，就组成了一连串翩翩起舞的“蝴蝶”。
　　科学家们正致力于研究这个神奇的太阳黑子“蝴蝶图”，试图揭开这幅太阳黑子“蝴蝶图”的秘密。这样就可以让科学工作者更好地预测太阳风暴何时来临。因为太阳风暴爆发时，会给人类带来很多影响，如影响通讯、威胁卫星、破坏臭氧层等，这些都与人们的生活息息相关。因此，对太阳黑子“蝴蝶图”的研究，具有十分重要的意义。
　　
　　太阳黑子的出现，有的年份多，有的年份少，有时甚至几天、几十天日面上都没有黑子。天文学家们早已注意到，太阳黑子从最多（或最少）的年份到下一次最多（或最少）的年份，大约相隔11年。也就是说，太阳黑子有平均11年的活动周期，这也是整个太阳的活动周期。天文学家把太阳黑子最多的年份称为“太阳活动峰年”，把太阳黑子最少的年份称为“太阳活动宁静年”。
　　11.哥白尼的伟大贡献——“日心说”
　　当哥白尼18岁的时候，他的舅父把他送进了克拉科夫大学，在那时，思想敏锐的他对天文学和数学产生了极大的兴趣。他广泛涉猎古代天文学书籍，潜心研究“地心说”，做了大量的笔记和计算，并开始用仪器观测天象。
　　之后，他在意大利帕多瓦大学留学，留学期间他得知该校的天文学教授诺法拉对“地心说”表示怀疑，认为宇宙结构可以通过更简单的图表现出来。
　　就是在诺法拉的这种思想的影响下，哥白尼萌发了关于地球自转和地球及行星围绕太阳公转的见解。
　　后来，他回到波兰继续进行长期的天象观测和研究，更进一步认定太阳是宇宙的中心。因为行星的顺行逆行，是地球和其他行星绕太阳公转的周期不同造成的假象，表面上看来是太阳绕着地球转，但实际上，是地球和其他行星一起，在绕太阳旋转。
　　为了避免教会的迫害，他把自己的观点写成一篇《浅说》，抄赠给他的一些朋友。
　　然而，哥白尼曾经说过这样一句话：“人的天职在于探索真理。”经过一番激烈的思想斗争后，在探索真理的强烈冲动下，他决心将自己的心血公布于众。于是，他开始了《天体运行论》一书的写作。但是，这本书写成以后，由于受到教会的压制，一直没能得到出版发行。
　　直到1543年5月24日，这部举世瞩目的著作才终于面世。当人们把这本科学巨著送到哥白尼的面前时，此时此刻，哥白尼的生命已走到了尽头，但他永远也不会感到遗憾的是，就在他临终前的一小时，他如愿以偿地看到了他刚刚问世的伟大著作。
　　在这本书中，哥白尼明确地提出了所有的行星都是以太阳为中心，并绕着太阳进行圆周运动。他以毕生的精力去进行天文研究，创立了《天体运行论》这一“自然科学的独立宣言”。《天体运行论》虽然也存在着缺点，但它在人类历史上第一次描绘出了太阳系结构的真实图景。
　　
　　为了捍卫太阳中心说，意大利著名思想家布鲁诺于1600年2月17日，被宗教裁判所烧死在罗马广场上。公元1616年，罗马教廷将哥白尼的《天体运动论》列为禁书。1757年，罗马教皇解除了对《天体运动论》的禁令，但直到1882年才承认太阳中心说。
　　12.康德—拉普拉斯星云假说的提出
　　一次，张老师带领地理兴趣小组的同学们去参加一个地理科普知识展，当他们看到一个有关太阳系介绍的内容时，张老师趁机向同学们提问了：“很久以来，人们就对太阳系的来源进行了多方探索。现在科学界普遍认为：太阳系起源包含两个基本问题：一是太阳系中形成行星的物质从何而来，二是行星是怎样形成的。围绕这两个问题，也产生了各种各样的学说。但是，最有影响的是康德—拉普拉斯的星云假说。你们知道，这个假说是怎么提出来的吗？内容又是什么呢？”
　　同学们都哑口无言，于是张老师向同学们介绍：
　　“1755年，德国哲学家康德首先提出了太阳系起源的星云假说。他认为：
　　“‘太阳系是由原始星云按照万有引力定律演化而成。在这个原始星云中，大小不等的固体微粒在万有引力的作用下相互接近，大微粒吸引小微粒形成较大的团块，团块又陆续把周围的最强的中心部分吸引的物质最多，先形成太阳。外面的微粒在太阳吸引下向其下落时，与其他微粒碰撞而改变方向，变成绕太阳做圆周运动；运动中的微粒又逐渐形成引力中心，最后凝聚成朝同一方向转动的行星。’
　　“然而，康德的星球假说提出后，并没有立即引起人们的注意。
　　“1796年，法国著名的数学家和天文学家拉普拉斯也独立提出了与康德类似的另外一个星云假说，使得太阳系起源与演化的研究受到了更多的重视。拉普拉斯的星云说的主要观点是：
　　“‘太阳系是由炽热气体组成的星云形成的。气体由于冷却而收缩，因此自转加快，离心力也随之增大，于是星云变得十分扁了。在星云外缘，离心力超过引力的时候便分离出一个圆环，这样反复分离成许多环。圆环由于物质分布不均匀而进一步收缩，形成行星，中心部分形成太阳。’
　　“可见，拉普拉斯与康德的观点基本一致，只是拉普拉斯的假说在细节上做了很多动力学方面的解释，与康德的假说相比，论证更严密、更合理、更完善。
　　“所以，人们把康德和拉普拉斯两个人的假说，合称为康德—拉普拉斯星云假说。”
　　张老师的详细讲解，让同学们学到了不少知识，他们对地理知识也越来越感兴趣。
　　
　　对于地球是怎样起源的，我国古代有盘古开天地的神话，在国外，流行着上帝创造太阳、地球的说法。直到18世纪，人们才开始科学地探索地球、太阳的起源，产生了星云假说，甚至不同门派、不同见解。这些见解和假说，绝不是无中生有，而是通过观察和研究后，在有所发现的基础上建立起来的理论体系。
　　
　　伊曼努耶尔·康德（1724—1804），是德国古典哲学创始人。他的一生主要分两个阶段，前期主要研究自然科学，主要成果是1755年发表的《自然通史和天体论》，提出了太阳系起源的星云假说；后期是从1781年开始的9年里，写出了一系列有独到见解的伟大著作，建立了康德哲学体系。
　　13.进军“万宝之地”——南极大陆
　　1772年12月，英国最伟大的航海家和探险家库克受英国海军部的委托，率领两艘独桅帆船“决心”号和“冒险”号从南非出发，开始了在南太平洋环绕南极大陆的伟大航行。这一次，他没有发现南极大陆，却成为南极圈内第一次出现人类航行的拓荒者。
　　于是，1768年到1779年，库克又3次探索南极大陆，最南到达南纬71度的边缘，这是人类历史上第一次航行到地球最南端的记录，但是最终因为冰山阻挠而无法前进。在南极洲虽然没有留下以库克命名的地名，但他此前穿过的新西兰岛与北岛间的海峡，以及太平洋中的一处群岛，已被命名为库克海峡和库克群岛。
　　此后的34年时间里，没有一个国家为寻找南方大陆做出过努力。
 


第60章 地理大发现(4)


　　1819年，库克的探险报告终于引起了美国康涅狄格州的撒尼尔·帕尔默克船长的注意。库克在他的探险报告中说，南极圈附近水域存在着大量的海豹和鲸，这使帕尔默克产生了浓厚的兴趣。他找来一张地图，开始研究如何到达地图上的未知的南方大陆。经过一段时间的精心筹备，帕尔默克船长终于率领单桅帆船“英雄”号驶向了南方。
　　他在茫茫大海上航行了几个月，却连海豹的影子都没见着，但帕尔默克坚信，一定会找到那个地方的。然而，越是向南，天气越是寒冷，气候也越恶劣。船只还不时地会遇到或大或小的漂流的冰山。船员们开始泄气了，纷纷要求返航，但帕尔默克却有一股不找到海豹誓不返航的决心。于是，他好好安抚了一下他的船员，使“英雄号”在绿色的海水中继续向南航行。
　　忽然，帕尔默克发现在淡淡的晨雾中，有一片模糊的黑影，他命令船只快速向前靠近。
　　“哇！是一块无比荒凉的陆地。”帕尔默克惊喜万分，立即下船登岸。当他们爬上一座高峰时，帕尔默克拿出单筒望远镜，向南极眺望，不禁大叫起来：“快来看呀，快来看呀！那是什么？”
　　船员们纷纷跑过来，对着望远镜向南方望去。那是一片连绵逶迤的山岳地带，远远看上去，上面好像覆盖着一层厚厚的冰层，只有高处显露出棕色的山峰……
　　帕尔默克清醒地意识到：这就是传说中的“澳斯特拉利斯地”，地球最南端的那块大陆，也就是当年库克船长没能发现的大陆！
　　于是，地球上最后一块被人类征服的大陆——南极大陆，被帕尔默克船长幸运地发现了。
　　后来，随着科学探索的不断深入，人类在揭开南极神秘面纱之后，发现这儿竟然是一块“万宝之地”。因为，在它厚厚的冰层下埋藏着对科学探索有着巨大意义的未知奥秘和丰富的自然资源。
　　
　　我国参加横跨南极的探险活动，是在1989年7月14日开始的。1990年3月3日，一支由中、美、苏、法、英、日等6国6名南极考察队员组成的国际探险队，到达了终点站——和平站，历时7个月，行程6400千米，又一次在南极考察史上写下了光辉的一页。
　　
　　烈风、酷寒、暴雪是南极气候的三大特征，尤其是烈风。南极常年刮大风，最大风速每秒可达百米左右，比每秒33米的12级大风还高出近3倍。因此，南极成了名副其实的“风暴王国”。
　　14.病床上的意外发现——大陆漂移假说
　　1910年的一天，德国科学家阿尔弗雷德·魏格纳因牙痛而在医院住院养病。他躺在病床上，无意间把目光移到了墙上的世界地图上。突然，他眼睛一亮，意外地发现：
　　大西洋两岸的轮廓竟是如此的相互对应，巴西东端的突出部分与非洲的几内亚湾就像从一张纸上剪开来一样，十分吻合。再仔细看下去，巴西海岸的每一个突出部分，都可以在非洲西岸找到相应的海湾……
　　魏格纳就像哥伦布发现新大陆似的，他的脑海里就像翻腾的波涛再也无法平静下来：非洲大陆和南美洲大陆，以前会不会是连在一起的呢？也就是说，它们之间原来并没有大西洋，只是后来因为受到某种力的作用才破裂分离，大陆会不会是移动的呢？
　　想到这，他兴奋得竟然忘记了自己的病痛，马上办理离院手续回家，并决心把这个问题搞清楚。
　　回家以后，魏格纳展开了调查研究。他把一块块陆地都进行了比较分析，又对海岸线的形状进行观察，结果发现，地球上所有的陆地都能连在一起。
　　这时，他脑海里掠过一个惊人的想法：在古生代石炭纪以前，各大陆曾经是连在一起的。
　　为了证明这一观点，他开始搜集资料了，包括海岸线的形状、地层、构造、岩相、古生物等多方面的资料，并认真地进行了分析探索。当他掌握了大量的证据之后，终于在1912年完成了科学巨著——《海陆的起源》，正式提出了“大陆漂移说”。
　　在这本书里，他提出了著名的大陆漂移理论。他指出，在2亿5千万年前，目前分成各个洲的古代大陆是连在一起的，并且是唯一的，称为泛大陆，那时还没有大洋。以后，完整的泛大陆开始四分五裂，分裂的大陆之间出现了海洋，逐渐形成了现在的七大洲。
　　魏格纳的大陆漂移学说，动摇了传统地质学的理论基础，由此演化成了板块构造的理论。可惜的是，当时他的这个见解并没有得到人们的认同，直到20世纪60年代，这一理论才被科学家们的许多科技成果所证实，并得到应有的重视。
　　
　　目前魏格纳的观点已被许多人所接受，但它还只能算是科学假说，因为还有一个关键问题没有解决：重达1000亿亿吨的6块大陆，究竟是如何漂移的，是什么力量驱使它们漂移？这个关键性的问题至今还无人能做出回答。
　　
　　魏格纳大陆漂移说的主要论点是：现在的美洲、非洲、亚洲、欧洲、澳洲及南极地区，在古生代是一个单一的大陆——泛大陆。花岗岩质大陆像冰山在海洋中一样，漂浮在玄武岩质基底上。由于潮汐力和地球自转离心力的作用，泛大陆在中生代分裂成几大块，最先是美洲和欧洲、非洲分离，中间形成大西洋，接着澳大利亚南极和亚洲分离，中间形成印度洋，移动大陆的前沿遇到玄武岩质基底的阻挡，便发生挤压和褶皱隆起为山，而移动过程中脱落下来的大陆“碎片”，便成了岛屿。这个漂移过程很缓慢，直到第四纪初期才形成现今地球上海陆分布的轮廓。
　　15.李四光的伟大发现——中国第四纪冰川
　　20世纪20年代，一批外国地质学家对中国冰川进行了一番考察。
　　他们认为，中国所处的纬度太低，即使在第四纪时全球温度下降，在中国也不可能演变成冰川横流。
　　因此，考察后他们断言说：“中国没有第四纪冰川。我们没有发现，你们中国人也不可能找到。”
　　于是，信奉西方权威的一些中国地质学家也就默认了他们的说法，认为“中国第四纪时期没有冰川存在”。
　　“古老的华夏大地，难道真的不存在第四纪冰川吗？”年轻的中国地质工作者李四光，根本不相信洋权威们的论断，“就让事实来说话吧！”
　　当时年仅30岁的李四光，情不自禁地说出了自己埋藏已久的心声。
　　同时，他十分清楚地认识到这个问题非常重要。因为，中国有无第四纪冰川，是关系到亚洲大陆是不是早期人类的起源地之一的问题，进而也关系到中国文化是本土文化还是外来文化的问题。
　　因此，当他听到外国地质学家这么一句话时马上就义愤填膺，并在心里暗暗发誓：“哪怕踏遍祖国的万水千山，也要寻找第四纪冰川的遗迹。”
　　于是，李四光开始了他漫长的“寻找”生涯。
　　1921年，李四光首先到达太行山东麓沙河县、大同盆地一带进行地质考察。为了获得第一手资料，他跋山涉水，常常出没于险象环生的悬崖密林中……经过他不断地寻找和艰苦地探索，终于发现了第四纪冰川流行的遗迹，并且采集到带有冰擦条痕的漂砾。
　　这一发现，让李四光更加信心倍增，使他对冰川的研究工作，倾注了更多的时间和精力。
　　1936年，他又在黄山等地发现了不可否认的冰川痕迹。
　　就这样，那些西方权威们的谬论，在这些事实面前不摧自毁。李四光为我们中国人争了一口气，也向世人证实：“外国人能办到的事情，中国人也能办到；外国人办不到的事情，中国人照样能办到。”
　　
　　李四光毕生从事地质科学研究工作，创立了地质力学，为探索解决地壳构造与地壳运动问题开辟了新的途径。他能够在我国发现别人断言不可能有的第四纪冰川的遗迹，最大的动力就来自于他对祖国所怀有的那份强烈的热爱之情。
　　
　　我国的冰川面积为59406平方千米，位于加拿大、俄罗斯和美国之后，居世界第4位。我国的冰川最西到帕米尔高原，最东到贡嘎山，最北到阿尔泰山，最南到云南丽江的玉龙雪山。
 



第61章 运算的故事(1)


　　1.小熊被算计
　　小熊一向以憨厚老实著称。最近，鱼比较多，于是小熊买了一筐鱼，带到市场来卖。狡猾的狐狸走过来问：“今天的鱼好新鲜啊，不买点怪可惜的。这么新鲜的鱼，多少钱1斤？”小熊乐呵呵地说：“很便宜，4块钱一斤。”狐狸摇摇头：“价格合理，可是我只想买点鱼身。”这可把小熊难住了。“鱼都是整条卖的，没有分开卖过。如果你把鱼身买走了，鱼头卖给谁呢？”小狼崽突然蹦了出来，大声叫道：“我来买，我正想买点鱼头磨磨牙。”小熊一想，仍有点迟疑：“好是好，可价钱怎么定？”小狼崽和老狐狸一齐答道：“鱼身3元1斤，鱼头1元1斤，不正好是4元1斤吗？”小熊一拍大腿：“好，就这么办！”三人一齐动手，不一会儿就把鱼头、鱼身分好了：所有鱼身共40斤，正好120元；所有鱼头共10斤，正好10元。老狐狸和小狼崽提着鱼，飞快地跑到林子里，把鱼头鱼身配好，重新平分了。
　　小熊在回家的路上，边走边想：“我50斤鱼按4元1斤应卖200元，可怎么现在只卖了130元……”
　　小熊错在哪里呢？其实，鱼头和鱼身都是鱼的一部分，全都应该按4元钱1斤卖。
　　小熊被骗以后，决定不卖鱼了，于是小熊开了一个水果店。他在店门口放了两筐梨子，各30千克。小猴经过这里，问道：“梨怎么卖呀？”
　　“第一筐里6元3斤，第二筐里6元2斤。”小熊说。
　　小猴抓抓脑袋说：“如果我从两筐拿5斤，就要付你12元。既然5斤12元，那我把两筐梨全买下，一共60斤，就是12乘以12，一共144元，是不是？”
　　小熊算了算，回答道：“对，对。”于是小猴买了所有的梨，付了钱，高兴地走了。
　　到了晚上，小熊结账，算来算去不对，怎么没赚到钱还反而亏了本呢？又没有其他人来买东西，就小猴一个呀。
　　山羊老师知道这件事后，摸着小熊的头说：“你数学没学好，才上了小猴的当。”小熊惭愧地低下了头，山羊老师又把上当的原因告诉了小熊。
　　小熊应该补补数学知识了，以免下次再上当受骗。
　　
　　许多人都喜欢喝果汁，蓓蓓的爸爸也和蓓蓓一样非常喜欢喝果汁。他们经常从超市买回大盒的果汁。
　　如果只是蓓蓓爸爸喝的话，要喝完整盒的果汁，需要15天。如果蓓蓓爸爸和蓓蓓一起喝的话，10天就可以喝完。
　　那么，这一盒果汁如果让蓓蓓每天自己喝，要几天才可以喝完呢？
　　
　　我们可以把这瓶果汁看做单位“1”，这样的假设在数学学习中非常重要。
　　如果把整瓶果汁看成是1，那么每天喝的量就是1\/完成时间，这是最基本的除法运算。
　　2.+、-、×、÷的由来
　　阿凡提非常喜欢数学，在他的影响下，阿凡提邻居的小孩军军、乐乐、彤彤也迷上了数学。他们经常聚在一起学习，可是最近，他们遇到了一个难题。
　　他们不会使用“+、-、×、÷”，不明白为什么会有这几个符号。于是他们几个来请教无所不知的阿凡提。
　　阿凡提告诉大家，“+、-、×、÷”符号是为了简化数学问题才创造使用的。
　　“+、-”符号是1849年德国的数学家维德曼首先创造出来的，维德曼当时的工作是帮助政府和商人进行数字计算。
　　由于政府和商人业务繁忙，维德曼经常因为繁琐的运算而身心疲惫。于是他决心找到一种简单点儿的方法。
　　怀揣着这样的想法，维德曼最后终于找到了理想的解决方案，他决定用“+、-”符号代替加、减运算的语言叙述，其他人在使用了这些符号之后也都感到了运算的便利和快捷。从此以后，“+、-”符号就开始被广泛应用了。
　　“×、÷”符号是在“+、-”出现很长时间以后才被创造的。“×”的创造者是英国数学家奥特雷德。奥特雷德十分喜欢发明符号，他在17世纪初所著的《数学之钥》中造出了150多个数学符号，可是使用到现在被承认的符号只有“×”等3个符号。
　　17世纪的瑞士人拉恩是第一个使用“÷”的人，可在当时并未被大家接受。开始时的使用范围并不广泛。又过了一段时间，英国的约翰·贝尔在其数学著作中使用了此符号之后，“÷”才逐渐被大家所接受。
　　“=”号的发明比“×、÷”靠前。1557年英国数学家雷科德的著作就已经使用了“=”号。他说，世界上没有任何东西像平行线一样相同，用两条平行线表示相等再合适不过了。
　　
　　一个画家靠卖画为生，每天他都在大街口为别人临场作画出售。有一个老板很坏，他给了画家一张50厘米的白纸，却要求画家画一幅一米高的人物图像。画家想了想，马上就画出来了。老板不得不出高价买下了那幅画。
　　你知道画家是怎么画的吗？
　　3.老师的年龄
　　涛涛和梦梦是两个调皮的学生。他俩在一起就会想些调皮捣蛋的事。
　　今天是新学期开学的第一天。上课铃声响过之后，一位英俊的新老师走进教室。他俩又开始在下边嘀咕起老师的年龄来。
　　涛涛说：“老师最多也就二十七八岁。”梦梦说：“我看老师有三十多岁了。”由于两人意见不统一，他们又争执起来了。这引起了新老师的注意。
　　老师知道他们争吵的原因后，笑着说：“想知道我的年龄并不难，涛涛，你把年龄写在这个本子上。”涛涛把自己的年龄如实写在纸上交给老师。
　　老师对梦梦说：“梦梦到我现在这么大时，我已经39岁了。当我是梦梦现在这么大时，梦梦刚3岁。涛涛你算一下，梦梦和我的年龄各是多少？”涛涛低头算起来。不一会儿，涛涛说：“你今年27岁，梦梦15岁。”老师点了点头，涛涛接着说：“我是这么算的：梦梦（39-3）÷3+3=15；老师：39-（39-3）÷3=27岁。”
　　新老师满意地点点头，告诉他们，以后要注意课堂秩序，有问题课下来提。涛涛和梦梦都惭愧地低下头。
　　
　　娜娜：“7+3=10，你怎么写成7+3=1呢？”
　　乐乐：“只是末尾的0没有写而已嘛！”
　　娜娜：“那就错了！”
　　乐乐说：“0不就是没有的意思吗！”
　　
　　为了储备过冬的粮食，小松鼠要采许多的松子。天气晴朗时，它每天可以采20个。如果天下雨，那它就只能采12个。有一天，小松鼠算了一下自己采的松子，发现一共有112个松子。如果它平均每天采14个，你能算出这段时期中有几个雨天吗？
　　4.母鸡被骗
　　老母鸡想孵一窝小鸡，可是它下的蛋不知被谁偷走了。它哭哭啼啼十分伤心。这被狡猾的狐狸看到了，它赶忙从养鸡场买了几筐鸡蛋，故意摆在老母鸡家门口叫卖。
　　“新鲜鸡蛋！又新鲜又好的鸡蛋啦！”正躲在家里伤心的老母鸡一听到狐狸的叫卖，忍不住走出来看看。
　　看到老母鸡哭得稀里哗啦，狡猾的狐狸充满同情地说：“你不要哭嘛！你不是丢了鸡蛋吗，我这儿有的是鸡蛋，你买几个回去孵，保证你子孙满堂。”
　　听狐狸这么一说，母鸡立即破涕为笑，当即买了10个鸡蛋，欢天喜地地回窝孵蛋。
　　母鸡刚走，狐狸“扑哧”一声笑了，说：“我这些鸡蛋都是从母鸡场买来的，这母鸡场一只公鸡都没有，这鸡蛋根本就孵不出小鸡！”
　　母鸡回去孵蛋，一连孵了许多天，鸡蛋连一点动静也没有。又过了几天，鸡蛋开始出臭味了，母鸡才知道上了狐狸的当。于是公鸡和母鸡一起去找狐狸算账！
　　狐狸死不承认，可是公鸡和母鸡就是不走。狐狸眉头一皱，计上心来。狐狸说：“这样吧！我愿意把这1000个鸡蛋都给你，作为赔偿。只是有个条件。”
　　公鸡问：“什么条件？”
　　狐狸说：“这1000个鸡蛋，你们要分5次拿走。每次拿走的鸡蛋数都是一个由8组成的数。‘8’多吉利，‘8’就是‘发’嘛！‘发财’呀！”
　　公鸡和母鸡你看看我，我看看你，谁也不会算。突然，“叭”一响，从树上扔下一个小纸团，聪明的小松鼠把答案扔给公鸡和母鸡，在树上一闪就没了。
　　公鸡拾起纸团一看，立即高叫一声，对狐狸说：“你先给我8个鸡蛋。”狐狸照办。“你再给我88个鸡蛋。”狐狸照办。“你再给我888个鸡蛋，几次啦？”
　　狐狸说：“3次啦！”
　　母鸡过来说：“剩下两次，该我啦！你给我8个鸡蛋，再给我8个鸡蛋。”
　　狐狸听到这里，立马就晕了。原来，小松鼠算出了8+88+888+8+8正好等于1000，这次狡猾的狐狸赔光了。
　　
　　儿子问爸爸：“1和20，哪一个数大？”
　　爸爸道：“自然是20大。”
　　儿子道：“那么，我考试列20名，不是比第一名好么？”
　　
　　（1）三个1，不另加任何数学运算符号，能写成的最大的数是什么？能写成的最小的数是什么？
　　（2）四个1，不另加任何数学运算符号，能写成的最大的数和最小的数是什么？
　　（3）三个2，不另加任何数学运算符号，能写成的最大的数和最小的数是什么？
　　（4）三个4，不另加任何数学运算符号，能写成的最大的数和最小的数是什么？
　　你在回答这些问题时会发现，它们都是需要仔细想一想才能正确回答的问题。
　　5.蜡笔小新看超人
　　蜡笔小新非常喜欢看动画片《动感超人》，他一般从不放过任何一集电视节目。
　　今天晚上的节目预告说，今天的节目是超人智斗三角怪。从早上开始，小新就盼着下午快点到。可是节目快开始时，小新还有一道数学题没做。
　　这道题目是：4.85×0.17+0.485×8.3。
　　小新见两个因式有些相似可是却不能提出公因式，原来后一个0.485比4.85少了10倍，这可怎么办呢？不能提公因式，就只能按平常方法计算了，那可要用多长时间啊？小新抬头一看时间，《动感超人》马上要开始了，要抓紧啊，他连忙低下头，又思考起来。“有了，借一个10不就可以了吗？”小新兴奋地叫起来。他忙写道：
　　4.85×0.17+0.485×8.3=4.85×（0.17+0.83）=4.85×1=4.85。
　　这样，小新很快就做完题，去看《动感超人》去了。
　　小朋友，你能做出来吗？
　　
　　数学中经常有求时间和速度的题。路程问题一般都跟时间和速度联系在一块，问多长时间它们才能完全错过，也要考虑到火车的长度影响。此外还要利用一些常用过桥问题的基本公式：
　　路程=桥长+车长
　　车速=（桥长+车长）÷通过时间
　　通过时间=（桥长+车长）÷车速
　　桥长=车速×通过时间-车长
　　车长=车速×通过时间-桥长
　　（桥长、隧道长是一样的。）
　　
　　豆豆和爸爸去爬泰山。火车上两父子都很高兴，这时火车经过一个隧道，又遇到对面有火车过来，于是爸爸想出题考考豆豆。
　　“咱们乘坐的列车通过342米的隧道用了23秒，接着通过234米的隧道用了17秒，这列火车与另一列长88米、速度为每秒22米的列车错车而过，问需要几秒钟？”
　　聪明的豆豆很快就算出了答案。小朋友，你能算出来吗？
　　6.棋盘上的麦粒
　　古时候，印度有个国王很爱玩。一天，他对大臣们说，谁能贡献给他好玩的东西，谁就将得到重赏。
　　不久，有个聪明的大臣向他献上一种棋子，棋盘上有64个格子，棋子上刻着“皇帝”“皇后”“车”“马”“炮”等字。下这种棋子，是玩一种变化无穷的游戏，确实让人百玩不厌。国王就对那个聪明的大臣说：“我要重赏你。说吧，你要什么，我都能满足你。”那个大臣说：“我只要些麦粒。”
　　“麦粒？哈，你要多少呢？”
　　“国王陛下，你在第一格棋盘上放1粒。第二格上放2粒，第三格上放4粒，第四格上放8粒……照这样放下去，把64格棋盘都放满就行了。”
　　国王想：这能要多少呢？最多几百斤吧，小意思。就对管粮食的大臣说：“你去拿几麻袋的麦子赏给他吧。”
　　管粮食的大臣计算了一下，忽然大惊失色，忙向国王报告道：“照这样的计算，把我们全国所有的粮食全给他，还差得远呢！”
　　说完把计算题列给国王看——
　　1＋2＋22＋23＋……＋263＝18446774073709551615（颗）
　　1立方米麦粒大约有1500万粒，那么照这样计算，得给那位大臣12000亿立方米，这些麦子比全世界2000年生产的麦子的总和还多。
　　国王脸色铁青，忙问管粮食的大臣：“那怎么办？要是给他吧，我将永远欠他的债；要是不给他吧，我不就成了说话不算数的小人了吗？请你给想想办法吧。”
　　管粮食的大臣想了想说：“办法只有一个，您应该说话算话，才能让全国人民相信您是位好国王。”
　　“可是我没有那么多的麦子呀。”
　　“请您下令打开粮仓，然后请献棋的大臣自己一粒一粒地数出那些麦子就行了。”
　　“那么要数多长时间呢？”
　　管粮食的大臣计算了一下说：“假设每秒钟能数2粒麦子的话，每天他数上12小时，是43200多秒，数上10年才能数出20立方米，要数完那个数目将需要2900亿年呢。他能活多少年呢？再说枯燥的生活能折磨人，他这样下去岂不要短寿？因此我想，他的本意并不是想要得到那些不可能得到的麦粒，他只是试试我国有没有比他更聪明的人罢了。”
　　国王听到后非常高兴，连连夸奖聪明的大臣。爱才的国王最后让这两个聪明人都做了王国的宰相。
　　
　　数学老师在课上问罗罗：“一半和十六分之八有何区别？”
　　罗罗没有回答。
　　老师说：“想一想，如果要你选择半个橙和八块十六分之一的橙子，你要哪一样？”
　　罗罗：“我一定要一半。”
　　“为什么？”
　　“橙子在分成十六分之一时已流去很多橙汁了，老师你说是不是？”
　　
　　同学们，你听过数学家裴波纳奇有关兔子数目的题吗？
　　他的问题是这样的：
　　每产一对兔必须一雌一雄，在所有的兔子都可生殖并且没有死亡的情况下，假设有一对兔子，每一个月可以生下一对小兔子，而且假定小兔子在出生的第二个月便有了生殖能力。这样过了一年，问共有多少兔子？
　　7.墓碑上的数学题
　　公元前3世纪，古希腊诞生了一位伟大的数学家——丢番图。他在数学领域取得了很多成就。
　　丢番图对数学的研究在古希腊数学史上独树一帜，同时也达到了希腊代数学的顶峰。
　　但是，人们对丢番图的生平却知之甚少。他唯一的简历是从《希腊诗文集》中找到的，这是由麦特罗尔写的丢番图的“墓志铭”。“墓志铭”是用诗歌形式写成的：
　　“过路的人！这儿埋葬着丢番图。
　　请计算下列数目，便可知他一生经过了多少寒暑。
　　他一生的六分之一是幸福的童年，
　　再活十二分之一是无忧无虑的青年。
　　再过去七分之一的年程，
　　他建立了幸福的家庭。
　　五年后儿子出生，
　　不料儿子竟先其父四年而终，
　　只活到父亲岁数的一半。
　　晚年丧子老人真可怜，
　　悲痛之中度过了风烛残年。
　　请你算一算，丢番图活到多大，才和死神见面？”
　　这块奇特的碑文，数千年来一直引起人们极大的兴趣。它真实地记载了丢番图生命中的重大问题。根据这个碑文，人们已经把这位伟大的数学家的年龄、家庭经历都一一推算出来了。
　　他一生的六分之一是童年，则我们可以得知丢番图的年龄是6的倍数；同样十二之一是青年，所以年龄也是12的倍数；同理也是7的倍数、2的倍数。
　　所以丢番图的年龄必须是2、6、7、12的公倍数，而这四个级的最小公倍数为84，所以我们可以认为丢番图的年龄为84岁。由此可知，丢番图的生活经历是：
　　童年：84×1\/6=14（岁）；
　　青年：14＋84×1\/12=21（岁）；
　　没有孩子的夫妻生活：84×1\/7=12（年）；
　　生孩子时候的年龄：21＋12＋5＝38（岁）；
　　儿子的年龄：84×1\/2=42（岁）；
　　儿子去世的时候丢番图的年龄：38＋42＝80（岁）；
　　丢番图与死神见面的年龄：80＋4＝84（岁）。
　　伟大的数学家用这样的形式留下了他的简明自传，从他的墓碑上我们也可以看出他对数学的热爱。数学是一门很奇妙的科学，要求我们每个人去用心领会。
 



第62章 运算的故事(2)


　　
　　对大数学家丢番图的生平事迹，人们知道得很少。丢番图对代数学的发展起了极其重要的作用，对后来的数论学者有很深的影响。丢番图的《算术》是讲数论的，它讨论了一次、二次以及个别的三次方程，还有大量的不定方程。现在对于具有整数系数的不定方程，如果只考虑其整数解，这类方程就叫做丢番图方程，它是数论的一个分支。
　　代数学区别于其他学科的最大特点是引入了未知数，并对未知数加以运算。就引入未知数，创设未知数的符号，以及建立方程的思想这几方面来看，丢番图的《算术》完全可以算得上是代数。希腊数学自毕达哥拉斯学派后，兴趣中心在几何，他们认为只有经过几何论证的命题才是可靠的。为了逻辑的严密性，代数也披上了几何的外衣。一切代数问题，甚至简单的一次方程的求解，也都纳入了几何的模式之中。直到丢番图，才把代数解放出来，摆脱了几何的羁绊。他认为代数方法比几何的演绎陈述更适宜于解决问题，而在解题的过程中显示出的高度的巧思和独创性，在希腊数学中独树一帜。他被后人称为“代数学之父”不无道理。
　　
　　羊妈妈给小羊买回来一筐胡萝卜，她把这些胡萝卜的一半加一枚分给了第一只小羊，又取其余的胡萝卜的一半又两枚分给了第二只小羊，最后把剩余胡萝卜的一半又三枚分给了第三只小羊。这时，篮子里的胡萝卜刚好分完了。羊妈妈有些糊涂了，她到底买了多少胡萝卜呢？你能帮她算一下吗？
　　8.狡猾的老虎
　　老虎和23只小动物搭乘一艘大船旅行，刚起航时风平浪静，不久一场风暴席卷而来。
　　巨浪猛烈地敲打着船舱，片刻以后，船舱已经被打得破烂不堪。船上的小动物们把所有的行李物品都抛入大海，以减轻船的重量，但是仍然无济于事，船载不起那么多的乘客。船的存亡、大家的安危迫在眉睫。
　　大家要么同归于尽，要么就需要一些人自我牺牲。
　　经过一番紧张激烈的商议，大家一致同意第二种意见，即一部分动物跳海。可是要谁跳进大海呢？当然没有谁愿意主动放弃自己的生命。
　　乘客中有一只老虎和十五只老虎的狐朋狗友，它们也不愿主动跳海。
　　在这个船上，最有威望的就是老虎了，于是大家一致推选老虎来做决定。
　　老虎为难地皱着眉头，两手一摊，无可奈何地说：“生死由命，富贵在天，大家要是信任我，就要听从我的安排。咱们围坐成圆形，依次1、2、3循环报数，凡是报数‘3’的人，就只好被抛进大海。”
　　大家心想，不这么做肯定是同归于尽，这样说不定还有一线生机，所以大家都欣然同意了。
　　于是老虎把乘客们安排成一个圆圈坐好，指定老虎先报“1”，接下去2、3、1、2、3，一直排下去。就这样，凡报到“3”的，任凭怎么哭喊哀求，也无济于事，都被无情地抛进汹涌海浪之中。
　　直到最后只剩下16只动物，不曾料到的是，幸存者全部都是老虎的狐朋狗友们。
　　那些被海浪吞没的无知而又可怜的小动物，以为真是命里注定的。谁也不曾想到这一场性命的赌博，却是老虎用它的数学知识在安排座次位置上设下了诡计，把它的朋友都放在不能被3整除的位置，这样这些老虎的亲信们都幸存下来了。
　　学好数学太重要了，那些被扔进大海的小动物们因此而葬送了生命。
　　
　　同学们，你知道老虎是如何安排座位的吗？自己动手画一画，你就明白老虎的狡猾了。
　　
　　小欧阳从小喜欢用扑克牌玩游戏，今天他要用扑克牌游戏考考娜娜。“54张扑克牌，你按我说的方法拿53张，你准拿不着大王！”欧阳把牌一字排开，叫娜娜依次把奇数的牌（即第一张，第三张，第五张……）拿走；剩下来的，再依次把奇数的牌拿走，这样周而复始地拿，娜娜拿走了53张，确实没有拿到大王，而剩下的那一张就是大王。
　　娜娜不了解原因，同学们，你能帮助娜娜把大王的位置找出来吗？
　　9.维纳巧答年龄
　　维纳是20世纪的大数学家，他在数学领域取得了很大的成就。
　　维纳在数学方面有很高的天赋。他3岁就能读会写，7岁时就能阅读和理解著名诗人和科学家高深的著作。大学毕业的时候他才14岁，没过几年，他又获得了世界著名的美国哈佛大学的博士学位。
　　在博士毕业典礼上，年轻的维纳引起了一个与会者的好奇，他忍不住询问维纳的年龄。年轻的维纳很想展示一下自己的数学才华，于是，他说：“我今年的岁数，连续乘三次，是个四位数；连续乘四次，是个六位数；把两者结果的数字放在一起，它们正好是把0、1、2、3、4、5、6、7、8、9全部用上去，而且既没有重复，也没有遗漏。这意味着，全体数字都向我朝拜，预祝我将来在数学领域里干出一番大事业来！”
　　维纳这么一说，好像给所有在座的嘉宾出了一道智力题一样，大家纷纷议论，维纳到底有几岁。其实，这个题目说难也不难。只要多试几次，就可以了。当时维纳的年轻在20岁左右，那么我们可以把20上下的数字都来试一试，看看是不是符合这些条件。我们看到，22×22×22等于10648，已经是五位数，所以不合条件，可以排除。17×17×17×17等于83521，又小了，不符合乘四次是个六位数的条件。这样一来，答案就在18、19、20、21之间了。20×20×20=8000，19×19×19×19=130321，21×2l×21×21=194481，这几个结果里都有重复的数字，所以也不合题意，最后就剩下18了。用18来计算的话：
　　18×18×18=5832
　　18×18×18×18=104976
　　结果正符合维纳的条件。维纳获得博士学位的年龄应该是18岁。
　　
　　陈立言去应征一份工作。经理问他道：“你要求多少工资一年？”
　　“以我的工作能力，应值年薪18000元。”陈立言道。
　　经理注视了他一会儿才说：“值年薪18000元？你计算清楚没有？一年只有365天，你每天睡觉花了8小时，则一年共花去122天。365天减去121天。再者，你每天除工作外有8小时是休息及娱乐的，即一年共有122天。那么，243天减去121天了，只余下121天了。但是，一共有52个星期，星期天不用上班，因此121天减去52天便剩下69天。同时，逢星期六下午是放假的，则一年一共26天，所以69天减去26天余下43天。再减公司给予的两星期年假只剩下29天。别忘了每天有一小时午餐时间即一年是15天。用29减15余下14天。再除去新历年、旧历年、中秋节、复活节、感恩节以及圣诞节等等公众假期共10天，这就是说，一年只工作4天。你认为值18000元吗？”
　　请你说说，经理算得对不对？
　　10.吝啬富翁被算计
　　大军和小军是亲兄弟。他们从父亲那里继承了一笔很大的遗产。
　　大军用手中的钱帮助了很多穷人，而小军却惜钱如命，是远近闻名的铁公鸡。
　　今年大旱，颗粒无收，百姓们生活非常艰难。大军想和小军一起帮助百姓，经过认真思考，他想出了一个好方法。这天，大军见到小军，对小军说：“我可以每天给你一万元，只收回你一分钱。”
　　小军以为对方吹牛皮，便说：“你若真的每天给我一万元，别说我给你1分，就是再给你一千我也干！”
　　“不！”大军说，“条件只是第一天，你给我一分。”
　　“难道你第二天还要给我一万？”
　　“是的，”大军说，“只是你第二天收了我的一万，要给我二分。第三天……”
　　没等大军说完，小军急切地问：“第三天你再给我一万，我给你……”
　　“四分！就是说，我每天得到的钱都是前一天的两倍。”
　　小军心想：这家伙可能神经出了毛病。便问：“每天送我一万，这样下去，你的钱够送多少天呢？”
　　“我是人人都知道的百万富翁。”大军说，“我不打算都送给你，只拿出30万，先送你一个月足够了，但是你给我的钱可一分不能少！”
　　小军一听就高兴了，他没想到天下还有这样的好事。
　　小军说：“你敢签订协议吗？”
　　“不签协议算什么打赌？”大军说，“咱们还要找几个公证人呢！”
　　小军真是喜出望外。于是他们找来了几个公证人，签了协议。协议上写道：
　　甲方每天给乙方一万元，乙方每天给甲方的钱数从一分开始，以后每天都是前一天的两倍。双方持续时间为30天。
　　甲方：大军                                    乙方：小军
　　回到家，小军高兴得一夜没合眼。天刚亮，大军提着一万元送上门来，按约定小军给了大军一分钱。
　　第二天，大军仍然如约送来了一万元。小军暗自盘算着，这样下来一个月就有了30万元的进账，想到这里，他心花怒放。于是自己也如约给了大军2分钱。
　　大军高高兴兴地拿走了2分钱，还叮嘱：“别忘了，明天给我4分钱！”
　　就这样20多天以后，小军突然要求终止打赌。
　　大军以及一些证人当然不会同意，30天的时间已经过去大半了，任何一方都无权不执行协议。到最后，小军竟把全部家当都给了大军。
　　原来，小军在一个月内共得到300000元。
　　他需要付给对方的钱的总数是：
　　1+2+4+8+16+32……536870912=1073741823（分）=10737418.23（元）。
　　最后大军把自己的初衷告诉了小军，小军感到非常惭愧，迫不得已，他只能和大军一起拿出钱来帮助穷人。
　　
　　一名统计学家遇到一位数学家，统计学家调侃数学家道：
　　“你们不是说若x＝y且y=z，则x＝z吗？那么想必你若是喜欢一个女孩，那么那个女孩喜欢的男生你也会喜欢啰！？”
　　数学家想了一下反问道：
　　“那么你把左手放到一锅100摄氏度的开水中，右手放到一锅0摄氏度的冰水里，想来也没事吧！因为它们平均不过50摄氏度而已！”
　　
　　在运算时运用一些简单的方法可以更快地得出结果。看看下边两道题，你能用什么简便方法来做？
　　（1）24+62+56+34+13+45=？
　　（2）2+4+6+8+……22=？
　　11.李立分苹果
　　初三年级课程非常紧张，大家都在为中考冲刺，班主任林老师决定组织一次郊游，好让同学们休息一下。
　　今天天气非常炎热，孙雷和几个小朋友偷偷去路边买回几个苹果。大家刚要吃，孙雷赶忙阻止道：“苹果要先分一分再吃。”
　　“这堆苹果有多少个，我心里已经有数了，现在要按照一定的比例分开吃。王辉你得1\/5，谢飞得剩下的1\/4，李立得剩下的1\/3，再下面的1\/2是我的，最后还剩5个，我们带给其他同学吃。现在请大家算一算，这堆苹果有多少个？每个人各得多少？”
　　王辉没有思考怎么解题，但是却听清了他得1\/5，孙雷是1\/2，谢飞、李立各得1\/3、1\/4，他知道在1\/5、1\/4、1\/3和1\/2四个分数中，1\/5最小，于是他又嚷开了：“不行，不行，这种分法太不公平了。孙雷得1\/2，谢飞、李立分得的比我多，我不同意！”李立道：“你算了吗？孙雷这种分法是最公平的啦，我们每个人得到的苹果数一样多。”
　　“怎么会呢？1\/5、1\/4、1\/3、1\/2怎么会相等呢？”王辉还是嚷嚷。
　　李立说：“来，我把这道题解答一下。”李立在地上写着算式，一边向大家解释：
　　“设这批苹果的总数为1。王辉得1\/5；谢飞得剩下的1\/4，占总个数的（1-1\/5）×1\/4=1\/5；我得再剩下的1\/3，占总数的（1-2×1\/5）×1\/3=1\/5；孙雷得再剩下的1\/2，占总个数的（1-3×1\/5）×1\/2=1\/5；即我们四个都得总数的1\/5。最后还要剩下5个，占总数的（1-4×1\/5）=1\/5，5÷1\/5=25（个），也就是这堆苹果有25个，25×1\/5=5（个），我们每人各得5个。”
　　听到这里，王辉心服口服，不说话了。
 



第63章 运算的故事(3)


　　班长孙雷说：“王辉，你平常不好好学习数学，现在连这点算术都不会做。看来你真应该好好补习补习数学了。”王辉听了班长的话，惭愧地低下了头。他决定痛改前非，好好学习数学，下次出游绝不能再出这样的洋相了。
　　
　　聪聪非常喜欢数学。上学路上，他又和笑笑讨论起分数加法的问题。
　　笑笑说：“怎样进行分数的运算呢？比如说3\/4+1\/3。”
　　聪聪思索了一下说：“好办，看我的。3\/4+1\/3=4\/7。1\/3是平均分成3份取其中的1份，3\/4是平均分成4份取其中的3份，因此1\/3+3\/4是平均分成7份取其中的4份。”
　　笑笑笑着说：“对吗？我的答案可跟你的不一样呀！”
　　你能判断聪聪的答案是正确还是错误吗？
　　12.波沙智答埃杜斯
　　埃杜斯是一位伟大的数学家。他经常听人们提起一个叫波沙的小男孩非常聪明，数学难题一般都难不倒他，这引起了埃杜斯先生的兴趣。
　　一天埃杜斯来到波沙家，想考一考波沙。说明了来意以后，波沙的家人对这位数学家的来访感到非常高兴。埃杜斯给小波沙提了一个问题：“从1、2、3、4直到100，随便取出51个数，至少有两个数是互质的，你能说出其中的道理吗？”
　　什么是互质数呢？比如说3和5，它们之间没有公约数，在数学上就称它们为“互质数”。
　　聪明的小波沙一会儿就想出了答案。他对埃杜斯先生说：“我能借用一下你的杯子吗？”埃杜斯先生回答道：“当然可以啦！”只见小波沙把爸爸、妈妈和埃杜斯先生面前的杯子都拿到自己的跟前，接着说：“先生，比如说这里有50个杯子。我把1和2这两个数放进第一个杯子里面，把3和4这两个数放进第二个杯子里面，把5和6放进第三个杯子里面……这样两个两个数地往杯子里放，最后把99和100两个数放进第五十个杯子里，我这样放可以吧？”
　　埃杜斯先生会意地点了点头。
　　小波沙继续说：“因为你刚才说过，要从1、2、3、4……100里面挑出51个数，可以想到，至少有一个杯子里面的数全部被挑走，而同一个杯子里面的数是连续的两个自然数，它们当然是互质的了！你说对吗？”
　　听到这里，埃杜斯已经知道小波沙是一个数学天才了，但是他又接着问：“你怎么能证明两个连续的自然数一定互质呢？”
　　小波沙看出了埃杜斯先生有故意刁难的意思，不过他还是不慌不忙地说：“这个问题可以由反证法推出，假设两个相邻的自然数，一个是a，一个是b，如果它们不是互质的话，那么它们两个就必然有大于1的公约数c，那么c一定也是b-a的约数。可是b-a又等于1，所以不可能有大于1的约数。既然不可能，那就说明两个连续的自然数一定是互质的！”
　　埃杜斯先生非常惊奇，波沙的回答太完美了。
　　他不禁对波沙赞道：“你真是数学神童啊。”
　　
　　一队工程师在丈量一根旗杆的高度，他们只有一根皮尺，不好固定在旗杆上，因为皮尺总是落下来。
　　一位数学家经过，拔出旗杆，很容易就量出了数据。
　　他离开后，一位工程师对另一位说：“数学家总是这样，我们要的是高度，他却给我们长度！”
　　
　　周末，秋高气爽。陈伟和张文每人骑一辆自行车，从相距20千米的两个地方，开始沿直线相向骑行。在他们起步的那一瞬间，一辆自行车车把上的一只苍蝇，开始向另一辆自行车径直飞去。它一到达另一辆自行车车把，就立即掉头往回飞行。这只苍蝇如此往返，在两辆自行车的车把之间来回飞行，直到两辆自行车相遇为止。
　　如果每辆自行车都以每小时10千米匀速前进，苍蝇以每小时15千米匀速飞行，那么，苍蝇总共飞行了多少千米？
　　13.最早的数学题
　　数学课上，老师讲到了最早的数学题记载在古埃及人的《兰特纸草书》上。夏雯是个喜欢刨根问底的人，她特别想知道《兰特纸草书》记载的数学题是什么，于是她利用周末时间来到了图书馆。
　　在一本陈旧的书上，她终于发现了有关《兰特纸草书》的记载。《兰特纸草书》上用象形文字记载了许多有趣的数学题。
　　在7，7×7，7×7×7，7×7×7×7，7×7×7×7×7……这些数字上面有几个象形符号：房子、猫、老鼠、大麦、斗，翻译出来就是：
　　“有7座房子，每座房子里有7只猫，每只猫吃了7只老鼠，每只老鼠吃了7穗大麦，每穗大麦种子可以长出7斗大麦，请算出房子、猫、老鼠、大麦和斗的总数。”
　　奇怪的是古代俄罗斯民间也流传着类似的算术题：
　　“路上走着七个老头，
　　每个老头拿着七根手杖，
　　每根手杖上有七个树杈，
　　每个树杈上挂着七个竹篮，
　　每个竹篮里有七个竹笼，
　　每个竹笼里有七个麻雀，
　　总共有多少麻雀？”
　　古俄罗斯的题目比较简单，老头数是7，手杖数是7×7=49，树杈数是7×7×7=49×7=343，竹篮数是7×7×7×7=343×7=2401，竹笼数是7×7×7×7×7=2401×7=16807，麻雀数是7×7×7×7×7×7=117649。总共有11万多只麻雀遛弯儿，这好像不是特别现实，因为如果以每只麻雀近20克算，这些麻雀有2吨多重。
　　《兰特纸草书》上在猫吃老鼠、老鼠吃大麦的问题后面有解答，说是用2801乘以7。
　　求房子、猫、老鼠、大麦和斗的总数，就是求和7+7×7+7×7×7＋7×7×7×7＋7×7×7×7×7＝7＋49＋343＋2401+16807=19607。这同上面2801×7＝19607的答数一样，聪明的古代埃及人在4000多年前就掌握了这种特殊的求和方法。
　　类似的问题在一首古老的英国童谣中也出现过：
　　“我赴圣地爱弗西，
　　途遇妇子数有七，
　　一人七袋手中提，
　　一猫七子紧相依，
　　妇与布袋猫与子，
　　几何同时赴圣地？”
　　意大利数学家斐波那契在1202年出版的《算盘书》中也有类似问题：
　　“有7个老妇人在去罗马的路上，每个人有7匹骡子；每匹骡子驮7只口袋，每只口袋装7个面包，每个面包带7把小刀，每把小刀有七层鞘，在去罗马的路上，妇人、骡子、面包、小刀和刀鞘，一共有多少？”
　　同一类型的数学题，在不同时代都出现过，其中时间最早的，还是古埃及的《兰特纸草书》。
　　夏雯终于找到了最早的数学题。从此，她更深深地迷恋上了数学。
　　
　　数学的组成是：50％公式，50％证明，50％想象力。
　　拓扑学家不能区分咖啡杯与面包圈。
　　统计学家的头在烤炉、脚在寒冰时，会说：平均感觉是良好的。
　　
　　爱因斯坦小时候家里并不富裕。有一次他家里的桌椅坏了，但是家里请不起木匠师傅来修。于是爱因斯坦自己找来一根长254.5厘米的木料来修桌椅。他算了一下，如果每修一张桌子要用43厘米长的木料一段，修一把椅子要用37厘米长的木料一段，每截一段要损耗5毫米。他用了一个最节省木料的方法，那就是他把这根木料锯成修桌子和椅子所必需的木料根数。
　　请问爱因斯坦修桌子和椅子各锯了多少根？
　　14.年轻警察追查假货
　　公安局接到数起群众报案，在市百货公司买的商品中许多都是假货。公安局接到报案后，责成刚刚大学毕业的宋磊去处理这个案件。
　　宋磊赶到现场，发现百货公司仓库里的货物莫名其妙被假货掉包。现在的问题是要把假货挑出来，把被偷走的货物查清。
　　宋磊找到了百货公司的保管员朱二。
　　朱二打开仓库，只见那些被掺假的货物都编了号，井然有序地摆放在地上：
　　第一批：0、2、6、12、20、30、36、42；
　　第二批：1、3、4、7、11、18、29、47、50；
　　宋磊认真观察了各个编号，觉得这个编号里面大有文章。于是他反复分析，终于找到疑点：
　　第一批货物的编号，都是依照一定的规律排列的：
　　即：0=0×1，2=1×2，6=2×3，12=3×4，20=4×5……
　　都是相邻的两个整数的积！只有“36”例外。打开36的箱包，果然是假货！
　　第二批货物的编号：4=1＋3，7=3＋4，11=4＋7……后一个数都是前两个数的和，但是其中又有一个例外。打开“50”的箱包，果然也是假货。
　　朱二说：“为了保护现场，所进的货物都是按原来的顺序依次排放的，被盗走的就空着位置。”说着他把宋磊带到另一个保管室。
　　宋磊察看了现场，果然原封未动，依原包装编号整齐地摆放着：
　　第一批：64、32、□、8、4、2、1；第二批：7、15、31、63、□。
　　宋磊心想，首先应该弄清被盗走货箱的编号，而后才便于破案。可是被盗走的货箱编号是多少呢？
　　第一排被他很快破译了：前一个数都是它相邻的后一个数的2倍，可以断定，□的编号是16。
　　但是第二排宋磊反复推敲也没有解出来，只得抄下编号顺序带回局里。
　　宋磊迅速召开全体干警会议，整体研究，最后终于发现：从第二个数起，每一个后面的数都是它前面数的2倍+1，即：1×2＋1＝3，3×2＋1=7，7×2+1=15……可知，□=63×2+1=127。
　　年轻的宋磊轻松地找到了数字背后的玄机，他立即布置了一场激烈的打假战，更严峻的考验还在后面。
　　
　　一个学者有一天渡河，和船夫打趣：“数学，你懂不懂？”
　　船大：“先生！不懂！”
　　学者：“呀！那么，你已经失去你生命的四分之一了。”
　　学者：“哲学，你懂不懂？”
　　船夫：“我也不懂。”
　　学者：“那么你已经失去生命的一半了。”
　　忽然一阵大风刮来，船翻了。
　　船夫：“游泳，你懂不懂？”
　　学者：“不懂！”
　　船夫：“那么，你已经要丧失你的生命了。”
　　15.巧分美酒
　　很久以前的古埃及有一个开明的君主，叫福拉特。他非常重视人才，对臣子们爱护有加。有一年，国王的生日宴会邀请了很多大臣参加。国王非常高兴，决定把印度进贡的100公升美酒赏给最有功的10位大臣。
　　国王一一说出这10位有功之臣的名字，并且亲自把他们按照功劳大小排成一队。第一个人的功劳最小，第二个人比第一个人功劳大，第三个人又比第二个人功劳大……这样一直往后排，一个比一个功劳大，第十个人的功劳最大。
　　排好以后，国王便对这10位功臣说：“这100公升美酒，要看你们的表现，按照功劳大小来分。在队伍里，如果第一个人得到了1份，那么比他功劳大的第二个人，应该得到2份，第三个人要得到3份……第十个人要得到10份。按照这个办法，你们自己去把美酒分了吧！”
　　这10位大臣连忙向国王谢恩。但是，当他们去取酒的时候，却不知道自己应该取多少。商量了半天，他们也不知道怎样按照国王的办法来分配这100公升美酒。
　　正在他们为难的时候，有一个不出名的小官走到他们旁边，说：“各位大人，我能算出来你们每人应得多少酒。”
　　“你这年轻人，别不知道天高地厚了。要知道，这是国王陛下出的题目呀！我们都算不出来，你就能算出来？”功劳最大的大臣嚷嚷道。
　　有几位大臣不愿意伤脑筋，便说：“叫这年轻人说说他的算法吧，说错了再定他的罪也不晚！”
　　于是这个年轻人有条有理地说出了他的算法：
　　第一步，把1到10这十个数加起来，得1+2+3+4+……+10=55；
　　第二步，用100除以55，得：100÷55=20\/11（公升）。这说明第一个人应该得到20\/11公升酒；
　　第三步，其余的人，用他的名次去乘以20\/11，便是每个人应得的酒的公升数。就是：
　　第二个人应得：2×20\/11=40\/11（公升）；
　　第三个人应得：3×20\/11=60\/11（公升）；
　　……
　　第十个人应得：10×20\/11=200\/11（公升）。
　　这样，100公升的美酒便按照国王的意思分完了。
　　这个聪明的年轻人也得到了国王的奖赏。
　　
　　老师在黑板上出了一道题：8除2等于几？
　　随后，他对学生说：“大家好好想，8分为两半等于几？”
　　小华：“等于0。”
　　老师：“怎么会呢？”
　　小华：“上下分开。”
　　小芳：“不对，等于耳朵。”
　　老师：“这又怎么来的？”
　　小芳：“中间分开。”
　　
　　将24块水果糖分成三堆。第一堆11块，第二堆7块，第三堆6块。
　　现在要将三堆糖都变成每堆8块。如果：
　　1．只能移动三次（一次可移若干块）。
　　2．向某一堆中加入的糖块总数要等于原来该堆的糖块数。
　　请你试一试，几次能成功？
 



第64章 计量的故事(1)


　　1.没有规矩，不成方圆
　　经常听别人说，“没有规矩不成方圆”。方圆很好理解，是几何图形，可是你知道规矩是什么吗？
　　在我国古代，规和矩都是数学工具。“规”就是画圆的圆规，“矩”就是折成直角的曲尺。在几何制图中，圆规、直尺是最基本的两种工具。那么“规”和“矩”最早是谁发明的呢？
　　有人认为是鲁班发明了“规矩”。其实比鲁班生活的春秋战国时期早上几百年的商朝，就已经有关于“规矩”的记载了。之所以传说“规矩”是鲁班发明的，是因为它们也是木工使用的重要工具，所以人们就把发明它们的功劳归到了木匠的祖师爷鲁班身上了。可是这已经被考古学家推翻了。
　　还有一种说法，认为是大禹发明了规矩。大禹生活的时代，黄河经常发大水，当时的首领舜就命令大禹来治水。据说，为了规划出正确的治水方案，大禹翻山越岭，考察了山川的形势。他随身携带的测量工作，就是准绳和规矩。规和矩这两样工具，在治水过程中，起到了重大的作用。
　　两千多年前的周朝，有一位叫做商高的人，他是一位知识渊博的人，并且精通数学。他在和当时的政治家周公旦讨论数学的时候，对用“矩”的道理进行了一次总结。
　　他说：把矩平放在地上，可以定出绳子的垂直线；把矩竖立起来，可以测量高度；把矩倒立过来，可以测量深度；把矩平卧在地上，可以测量两地之间的距离。矩旋转一周，就画成圆；两个矩合拢来，就形成一个方形。一个简简单单的矩，使用起来竟然会有这么多的用途。
　　没有规矩，就不能制成正规的方与圆。规矩的发明，无论对数学的进步还是人们的生活生产，都起了非常重要的作用。
　　
　　老师：“我给同学们出两个题目，谁只要回答出第一个问题，就不要求他回答第二个问题了。现在我问第一个问题：谁知道自己有多少根头发？”
　　韩菲：“我知道，我有9999根头发。”
　　教师：“你是怎么知道的？”
　　韩菲：“老师，这是第二个问题了，你不能要求我回答了。”
　　2.一米是如何制定的
　　18世纪的法国之所以爆发大革命，有它深层次的原因。当时贵族王室抢占大片土地，生活骄奢淫逸；而普通百姓却食不果腹、难以度日。皇室贵族更是巧立名目对下层百姓苛以重税、横加盘剥，在聚敛税金的过程当中就出现了“尺”的问题，贵族们纷纷推出有利于自己的长度和重量测量工具，不放过一丝一毫压榨百姓的机会。当时的法国市面上使用的“尺”就超过了400种，人们被剥削得不能生活，忍无可忍，终于在1879年揭竿而起发动了法国大革命。
　　革命成功后，掌握权力的革命政府经过考虑，决定政府工作首先从修改长度开始。
　　于是在随后的国民会议上，新政府决定重新制定度量单位。会议提出了3个提案。
　　“采用摆动周期为1秒的钟摆长度作为长度单位。”
　　“不行，还是用永恒不变的地球赤道的长度来制定长度单位。”
　　“新的长度单位一定要选用永不改变的参照物来制定才可以，那我们就用地球的子午线（即经线）的四千万分之一来制定长度单位吧。”
　　3个提案当中，第一个在长度单位中引入了时间单位，很不方便；第二个由于直接测量地球赤道的长度难度较大，最终被放弃了；第三个提案采用地球子午线的四千万分之一作为长度的基本单位被采纳。
　　测量子午线的长度也不是一件简单的事情，为了可以在法国测量子午线的长度，法国政府选定了从西班牙加泰罗尼亚的巴萨罗那到法国北部敦刻尔克的区间，之后从1792年6月开始竟然用了6年的时间才测量出了子午线的长度。然后人们就把子午线四千万分之一的长度规定为一米，并用白金制造了两根长为1米的棒状物，之后选出更为精确的作为公制的标准。
　　可是，这在当时并未推行开。随着贸易的发展，国与国之间的物资和人员流通不断扩大，人们逐渐感觉到有必要在世界范围内实施统一的单位。于是世界上许多国家的代表在1872年聚首法国，商讨统一世界度量单位的事宜，可是出席的代表们都隐约表示希望用自己本国的单位作为世界通用的单位。
　　在比较了各国的长度单位之后，法国的“米制”被认为是最科学、最便利的，于是从那时起，29个国家决定按照法国的“米制”统一各国的长度单位。
　　虽然有了统一的公制，可是许多地方的人们仍然喜欢沿用旧制，如西方的英里、码等单位。不过有了公制以后，它们之间换算就很方便了。
　　可是法国人当时测量的子午线的长度并不准确，比以后精确测量的结果少1700米，而且加上地球的不断变化，因此子午线的长度也在不断变化中。
　　
　　期末考试后，小亮回家说：“这回两门考了100分。”
　　爸爸妈妈听后很高兴。小亮接着说：“是两门加起来100分。”
　　爸爸听了扬手就要打，妈妈劝住说：“语文就算得了40分，算术总该60分吧，总还有一门及格嘛！”
　　小亮委屈地说：“妈，不是那么算法！语文是10分，算术0分，加在一块儿不正好是100分吗？”
　　3.米大哥得奖
　　长度单位在一起融洽幸福地生活。一天，长度单位聚在一起开大会，想要给最重要的计量单位米颁奖，以鼓励它继续努力工作。主持会议的“千米”大叔首先发言：“我们这个长度家族人口众多，大家工作都很出色，但是今天我们要给功劳最大的成员颁奖，它就是‘米’。”长度单位的家族什么时候都很和谐，这时候，分米、厘米在台下说：“是啊。‘米’大哥不仅是‘千米’甚至是‘光年’老前辈的基础，而且还得照顾我们这些小辈。几乎所有的换算都以它为标准，1千米=1000米，1分米=1\/10米，1厘=1\/100米，1毫米=1\/1000米，人们无时无刻不在使用它，所以它得到这奖杯当之无愧。”台下响起了雷鸣般的掌声。
　　在众单位的簇拥中，“米”大哥走上了颁奖台，接过奖杯，感动地向所有的弟兄鞠躬，它说：“谢谢大家对我的工作的支持和肯定，没有你们，就没有我的成功。因为我们是一个大家庭，谁也不可缺少！修建铁路、公路时，千米大叔最重要，设计图纸的时候，厘米就派上了用场。我们大家都很重要。”听到“米”大哥的发言，台下响起了热烈的掌声。
　　
　　在大学负责军训的教官教自己3岁的儿子数数，已教了两天了，儿子还数不过10。教官训儿子说：“已数了两天，为什么还数不过10呢？”
　　3岁的儿子反驳说：“你每天早上上操，叫大学生数数，天天‘1、2、3、4’地数，都一个多月了，还没数过4呢。”
　　4.你知道人身上的尺子吗
　　许多人上了初中以后还没有长度概念，孟小雨就是如此，她常常搞不清楚20厘米到底有多长，她经常为此苦恼。
　　教数学的范老师知道这个情况后，让小雨先从了解自己身上的尺子入手，来对长度有一个基本的概念。
　　“假如你‘一揸’的长度是8厘米，你课桌的长是7揸，那么我们就知道，课桌的长大概为56厘米。如果你每步长65厘米，你上学时，数一数你走了多少步，就能算出从你家到学校大概有多远。”范老师语重心长地说。
　　“身高也是一把尺子。如果你的身高是150厘米，那么你抱住一棵大树，两手正好合拢，这棵树一周的长度大约是150厘米。因为每个人两臂平伸，两手指尖之间的长度和身高大致是一样的。要是你想量树的高，影子也可以帮助你。你只要量一量树的影子和自己的影子的长度就可以了。因为数的高度=树影长×身高÷人影长。为什么呢？等你学会比例以后就明白了。你若去游玩，要想知道前面的山距你有多远，可以请声音帮你量一量。声音每秒钟能传播331米，那么你对着山喊一声，再看几秒钟后可以听到回声，用331乘以听到回声的时间，再除以2就能算出来了。”范老师的话让小雨走出了困惑。
　　“学会用你身上这几把尺子，对你计算一些问题是很有好处的。同时，在日常生活中，它也会为你提供方便的。”小雨高高兴兴地点了点头，紧锁的眉头也舒展开了。
　　
　　老师：“从今天起，我给你补课，以后不要再把时间都放在玩扑克牌上了。”
　　学生：“是。”
　　老师：“10加3等于多少？”
　　学生：“老k！”
　　5.各月天数的由来
　　一年中有12个月，每个月的天数还都不同，你知道为什么吗？这个问题让于乐思考了很长时间，她决定上网搜索一下，一定要把这个问题弄明白。
　　原来在古罗马，有一位叫做儒略·恺撒的有名的统帅，他主持制定了历法。因为他自己是生于7月的，为了表示他的伟大，他就决定把7月改叫“儒略月”，而连同其他和7月一样的单月，都定为31天，双月就定为30天。如果这样算的话，一年就有366天了，和地球绕太阳一周的时间不一样，历法就不准确了。因为2月是古罗马处决犯人的月份，恺撒为了表示自己的“仁慈”，就下令把2月减少了一天，这样就能减少处死的人数了。这样，2月就有29天，而在闰年的时候则是30天。
　　恺撒死后，他的继承人叫奥古斯都，他在这上面也学着恺撒的样子。因为他自己是生在8月的，他就把8月叫“奥古斯都月”，还把原来8月的30天加了1天，又把10月、12月也都改成了31天，这样一来一年就又多出了3天，所以他又把9月和11月都改成了30天，又从2月里减了1天，这样一来2月又变成28天了，只有闰年的时候才有29天。
　　于乐终于知道了12个月份天数为什么不同了，她决定明天上学就把这个故事告诉同学们。
　　
　　数学老师问杨阳：“5减9是多少？”
　　杨阳道：“5怎么可以减9呢？”
　　老师道：“个位不够时，就当向十位去借1当10。”
　　杨阳道：“我不敢借。母亲昨天才说过：借债是件不好的事。”
　　6.六十秒一分钟的由来
　　小新总是分不清“我”“你”，这让妈妈美伢很是头疼。小新上学以后，让美伢更头疼的问题出现了，他总是分不清小时和分钟的关系。他总是说1小时等于100分钟。今天，美伢决定给小新好好地补一课。
　　她温柔地对小新说：“60秒为1分钟，60分钟为1小时，但1天不是60小时，而是24小时。知道了吗？”
　　“为什么秒和分只能数到60？又是谁想出来的概念？”小新好奇地问。美伢想了想说：“如果要深入剖析这些问题，我们还需要另外了解一些天文学的知识，在这里先把其中的数学小常识简单给你讲一下，好好听啊。”
　　美伢把刚从书本上查到的资料告诉小新：“60这个数字并不是制作手表的人随意捏造出来的。在很久以前的古巴比伦王国，人们使用的计数法就是60进制的，无论是数数还是计算，他们都把60作为一个基本计数单位。”
　　“数量达到60的时候，就向上进一位，在现在的时间单位中可以看到这种计数法的痕迹。以60为基本单位的时间计数法也起源于古巴比伦。在人们认为‘分数’是很复杂的问题的时代，60进制是一个很方便的计数工具。人们重视并使用60进制的原因是：对一年天数的计算有所帮助，据说在古代360天算作一年。”
　　“还有一个原因是一个圆周被其半径6等分，各中心角均为60°，圆形在任何一个时期都被认为是神圣的图形；最后，相对于100以内的其他数字，60可以被更多的自然数整除。”
　　“60进制主要用于角度和时间的计算。60可以被2、3、4、5、6、10、12、15、20、30整除，计算起来非常方便，被广泛采用。你明白了吗？”美伢讲了这么多，小新疑惑地点点头。看到小新这个样子，美伢意识到今天的课又白讲了。
　　
 



第65章 计量的故事(2)


　　老师：“今天我们来学减法。比方说，你哥哥有5个苹果，你拿走了3个，结果怎样？”
　　汤姆：“结果嘛，结果他肯定会揍我一顿！”
　　7.奇妙的石头城
　　一座由许多根高大石柱围成的石头建筑在英格兰东南部一个小村庄里被发现。
　　这个石头建筑非常奇特，它的石柱排成圆形，直径70多米，最高的有10米，平均重20多吨。有些石块放在两根竖直的石柱上。
　　1965年，一位叫霍金斯的天文学家来到这座石头城，对它进行了仔细的测量和计算。他发现了一个重要的事实：石头城的中间是一圈石柱，外围还有许多大大小小的石块，其中许多石头两两联结而成的直线，则对准着每个特定时刻的天体，主要是太阳和月亮的方向，而这种连线竟有2万多根。霍金斯把它们输入电脑，得出的结果令他惊奇和震惊：原来这个石头城是古代居民用来确定24个节气的“石头天文历”！其中有一组石头，共14块。它们的连线中有24根线分别在夏至、冬至和其他节气时，指向太阳和月亮升起或降落的方向。又比如，太阳光或月亮光穿过由石柱构成的“石门”或“石窗”时，也都标志着历法上的某个时刻。
　　石头城带给霍金斯的震惊还不止于此。霍金斯后来还从史书中发现了关于石头城的记载，上面说：“月亮神每隔19年要光临这个小岛一次。”这难道是指在当地能观测到的月食的周期吗？于是他又制订了新的计算方案，输入到电子计算机中，结果表明：石头城不但能确定季节，还可以用来计算日食和月食的日期。
　　在3000多年前，人类就能创造出这样的石头城，足以看出人类的伟大。它真算是一台计算天文历法的“巨石计算机”了。
　　
　　老李家装电话，老李不满意营业员给他的电话号码，嫌尾数的“3”不是双数，不吉利。营业员又给他一个号码，他一看尾数是“4”，更不高兴了。
　　营业员说：“那你是要不三不四的号码啰？”
　　8.巧治酒贩子
　　赵大良是一个酒贩子，他经常缺斤少两。可是方圆十里只此一家，大家虽然知道斤称不对，可也都认了，结果这赵大良越来越猖狂。一天，王小亮考上大学了，王爸爸很高兴，要请乡亲们喝酒。
　　王小亮从酒厂运了10箱好酒，每箱里都有10瓶酒。王小亮忙了足足半天，才把10箱酒运到请客的饭店。
　　王小亮的爸爸老王围着这10箱酒连转了两圈，摸着下巴说：“这个酒厂每10箱中，常有1箱每瓶酒只有9两（不包括酒瓶）重，你要量量才行。”
　　帮王小亮拉车的二虎子摸了摸后脑勺说：“那就一箱箱地取出来称吧！”
　　小亮爸爸摇晃着大脑袋说：“不行，不行，那要称多少次呀！”
　　二虎子问：“那可怎么办？”
　　跟着过来的酒厂老板赵大良狡猾的对二虎子说：“我只许你用秤称一次，把每瓶不足1斤的那箱酒找出来。如果找不出来，你要赔我1箱酒；如果找出来，我分文不取。”
　　二虎子气愤地说：“这不是讹人吗？”
　　这时王小亮从旁边走过来问：“谁讹人哪？”
　　赵大良想巴结大学生给他儿子补课，因此满脸赔笑地说：“别误会，他说这10箱酒有轻有重，俺赵大良一向诚实本分，怎么会干这缺斤短两的事？”
　　“噢。”王小亮拉长了声音说，“你要求这10箱共100瓶酒，瓶瓶酒都一样重，对吗？”
　　赵大良赶紧点头说：“对，对，但是只许称一次！”
　　“好说，好说。”王小亮把二虎子拉到一旁，说：“你先把10箱酒从0到9都编上号，然后按着箱子上写几号，你就从箱子里拿出几瓶酒。”
　　“好的。”二虎子拿起粉笔在10个酒箱上，从0到9编上号。写0号的箱子一瓶也不拿，写1号的箱子拿1瓶，依此类推，写9号的箱子拿9瓶。
　　二虎子对王小亮说：“一共取出了45瓶酒，往下怎么办？”
　　王小亮说：“把这些酒放到称上一块儿称一下。”
　　二虎子称了一下说：“共重44斤3两。”
　　王小亮指着7号箱子说：“我可以肯定，这箱子里每瓶酒只重9两。”
　　“这是什么道理？”二虎子有点糊涂。
　　“你想啊！”王小亮解释说，“45瓶酒如果都是1斤1瓶，应该是45斤才对。现在称出来是44斤3两，缺了7两，说明有7瓶酒只有9两。你刚才从7号箱中取出7瓶同样重量的酒，一定是这7号箱中的酒不够分量。”
　　“你说的对极啦！”赵大良不能再狡辩了，只能免了所有的酒钱，在众人的指责声中灰溜溜地逃走了。
　　
　　妈妈：“算算这道题得数是多少？”
　　儿子：“是5。”
　　妈妈：“真聪明，这么快就算出来了。给你5分钱去买冰棍。”
　　儿子：“妈妈，你再出一道得数是100的题吧！”
　　9.曹冲称象
　　曹操是三国时代的枭雄，他的儿子曹冲从小聪明过人。一次，外国送给曹操一头大象，他非常高兴。看着这么一个庞然大物，曹操很想知道大象的重量，于是命令大臣们想办法称一称。
　　官员们谁都想不出称象的办法，正在这个时候，曹操的小儿子曹冲跑过来，说：“父亲，可以让我试试看。”曹操高兴地点点头。
　　于是，曹冲叫人把大象牵到河边的大船上。大象上船后，曹冲说：“在船帮齐到水面的地方画一道记号。”仆人们照做了。曹冲又让人把大象牵上岸来，让人挑了石块，装到大船上去，当他看见船帮上的记号齐了水面，就命令：“停止吧！”然后，曹冲又叫人把石块挑下船来，最后仆人们把这些石头的重量称出来，石头的重量就是大象的重量了。
　　曹操非常高兴，大家都夸曹冲是个聪明的孩子。从此以后，曹操更喜欢这个聪明伶俐的小儿子了。
　　
　　某生上数学课时睡觉，被老师发现。
　　数学老师：“你为什么在上课时睡觉？”
　　某生：“我没睡觉哇！”
　　数学老师：“那你为什么闭上眼睛？”
　　某生：“我在闭目沉思！”
　　数学老师：“那你为什么直点头？”
　　某生：“您刚才讲得很有道理！”
　　数学老师：“那你为什么直流口水？”
　　某生：“老师您说得津津有味！”
　　10.僧一行测子午线
　　僧一行是唐朝的一个和尚。他非常喜欢钻研，而且对数学有十分精深的研究。
　　他早年在一家寺院当小和尚的时候，他的师父普寂举办了一次千人盛会，特别请来当时的一个有学问的叫做卢鸿的人写了一篇纪念文章。到了那一天，卢鸿把文章带来，对普寂说：“我这篇文章有数千字，而且写得很难懂，你从你的徒弟里挑一个聪明的来，我亲自教他朗读这篇文章吧。”一行一向勤奋好学，深得师父喜爱，于是普寂把自己的得意弟子招来朗读这篇文章。聪明好学的一行只看了一遍文章，就满不在乎地把书稿放回桌上，这引起了卢鸿的不满。当盛会开始后，一行竟在众人面前一字不漏地把卢鸿的文章背诵了出来，这让卢鸿大吃了一惊，他看出一行是一个非常有才华的人，于是忘记了刚才的不愉快，对普寂说：“他这个人这么聪明，不是你能教得了的，应当让他出外去游学。”
　　后来一行更加勤奋地学习，做出了很多成绩，他不但编制了历史上著名的《大衍历》，而且组织领导了对北极高度和日影长短的测量，在世界上第一次科学地测出了子午线的长度，在科学发展史上起了非常重要的作用。
　　
　　一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。
　　爱因斯坦厌烦了，便写了一个公式给他：a=x＋y＋z。爱因斯坦解释道：“a代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……”
　　“z代表什么？”青年迫不及待地问。
　　“代表少说废话。”爱因斯坦说。
　　11.拿破仑巧歼敌军
　　拿破仑精通数学，他常把数学知识应用到战争中去，从而能够扭转战局，取得胜利。
　　有一次，拿破仑遭遇敌军。一大早，他来到阵地的最前沿观察敌情，敌人的营地尽收眼底。拿破仑心想，如果能用大炮教训教训这些人该多好啊！但是他不知道距离敌人有多远。如何解决这个问题？怎样才能测量出和敌军的距离？突然，他有了一个很好的主意，想到这里，他正了正军帽，然后站直了正对着敌人的阵地，一步一步向后退去，直到军帽的帽檐恰好挡住他观察敌人阵地时的视线。拿破仑叫来部下，让他们把他刚才走过的距离量出来，结果很快出来了。他马上用数学公式计算出了这里到敌人阵地的大致距离，把结果告诉炮兵部队。过了几分钟，只听见几声巨响，敌人的工事在大炮的轰击下飞上了天。原来，他利用了视线角度的变化来估算敌军阵地的距离。如果没有数学知识，拿破仑就很难计算出与敌军大炮的准确距离，也就很难取得战争的胜利。
　　拿破仑不仅善于运用数学知识解决战争知识，而且他还十分珍惜数学人才，在他眼里，一个将军远没有一个数学家重要。
　　后来战事不利，欧洲反法联军快要攻到巴黎的时候，一些数学学院的学生找到拿破仑，要求上战场打击侵略者，拿破仑坚决地拒绝了他们的要求：“你们不能上战场，我不能为了一场战争的胜利而杀死生金蛋的母鸡。”
　　
　　数学教员：“桌上有三杯酒，我请你父亲喝一杯，还有几杯？”
　　小学生：“一杯也没有了。”
　　数学教员：“怎么？你没有听懂我的话吗？我再说一遍，桌上有三杯酒，我请你父亲喝一杯，还有几杯？”
　　小学生：“真的一杯也没有了。”
　　数学老师：“你懂得数学吗？”
　　小学生：“先生，你不懂我父亲的脾气，他看见桌上有酒，一杯也不肯放过的。”
　　12.巧断王冠真假
　　古希腊的一位国王很想拥有一顶黄金做的王冠，于是他找到一位能工巧匠，并给了他足够的黄金。
　　过了一段时间之后，工匠如期将王冠交来。王冠制作得精巧绝伦、光彩熠熠，国王为此十分高兴。国王的近臣中，凡是亲手拿过王冠的人，都有一种奇怪的感觉，似乎这顶王冠比当初的黄金要轻，但是大家都不敢贸然向国王挑明这件事。
　　世上没有不透风的墙，大臣们的背地议论终于被国王知道了。国王大发雷霆，立即召来工匠，责问这件事。工匠分辩说：“陛下所给的黄金，已全部用于王冠制作，不信把王冠称一称，一切便可清楚。”
　　王冠被精确地称量了，重量与国王所给的纯金分毫不差。
　　这下子国王的近臣们都慌了，因为如果工匠诚实，他们便有欺君之罪，这在当时是很重的一项罪名。于是大家纷纷参奏，说是难保工匠不会把一部分的金换成银的，而又把重量做成一样的。国王觉得这种说法不无道理，但仍疑信参半。于是限令大臣们在三天之内，在不损坏王冠的前提下，设法查明王冠里是否掺了银。
　　大臣们左思右想，计无所出。后来一个大臣想到了阿基米得，因为他的智慧是古希腊人的骄傲。
　　面对难题，阿基米得苦思冥想了两个昼夜，依旧一筹莫展。妻子望着他蓬乱的头发、熬红的眼睛，劝他洗个澡，解解乏。在妻子的催促下，阿基米得走进了浴室。当时，浴缸里的水放得很满，身子沉入浴缸时，水就溢出来了，同时他感到自己的身子轻飘飘的，像是有什么东西托住了他。忽然，他悟到了什么，猛地从浴缸里跳了出来，大声高呼：“有办法了，有办法了！”连衣服也没穿，就光着身子向王宫奔去，路上留下一条湿漉漉的足迹……
　　原来，阿基米得根据身体在浴缸中沉浮引起水位升降的道理，取了一只盛满水的容器，把溢出的水收集在另一个容器里。
　　接着他将一块与王冠同样重的纯金，也放进那个盛满水的容器中，再把溢出的水收集起来。
　　如果王冠是纯金制成的，那么两次溢出的水应该同样多，可是王冠排出的水，与纯金排出的水并不相同，说明王冠中掺进了密度与纯金不同的材料，从而断定金冠中掺了假。
　　阿基米得用事实证明了王冠的成分。狡猾的工匠受到了应有的惩罚，聪明的阿基米得成功地解决了难题。
　　
　　不同的物品密度不同。相同质量的塑料和铁块的体积一定不一样，密度越大，体积越小。找来相同质量的塑料和铁块，亲自比一下，你就会更深刻地理解这个问题。
 


第66章 代数的故事(1)


　　1.探究“代数学”
　　1400年前，花拉子模生活在波斯北部一个叫花拉子模的城市，他也因此而得名。他出生在商人家庭，从小就有机会跟随父亲的商队到处游历，先后到过印度、阿富汗等国，后来在巴格达定居。由于游历甚广，他对这些国家的科学非常了解，而且精通天文、地理、数学等，因此担任了阿拉伯王朝的官员。
　　花拉子模生活在阿拉伯王国最强大的时代。当时，阿拉伯正在不断对外扩张，它的版图横跨欧、亚、非三个大洲，中国的史书上把它叫做“大食国”。大食国吸收外国的文化，把希腊、波斯和印度的书籍都翻译成阿拉伯文。花拉子模就在这些条件下研究“代数学”。
　　花拉子模写了一本书，叫做《代数学》。在这本书里他讨论了方程的解法，第一次给出了二次方程的一般解法。还把方程的解叫做“根”，这个说法一直用到现在。
　　后来，这本书传到欧洲，有个叫罗伯特的科学家把它翻译为“还原与对消的科学”，也叫做“方程的科学”。这就是拉丁文里面的“代数学”。这样，欧洲的数学家们也了解了代数的知识，后来还有很多人不断地去研究它。
　　在中国，“代数学”这个名称最早出现在1859年，那个时候还是清朝。中国数学家李善兰和一个英国数学家一起，翻译了英国的代数学方面的一本书，当时就定名为《代数学》。还指出了，所谓代数学，就是用符号来代表数字的一种方法。
　　花拉子模为代数学的产生起了非常重要的作用。《代数学》不仅是一部非常伟大的作品，而且是世界人民共同的财富。
　　
　　一个无赖在街上逛了半天，感觉非常饿，于是就吃了一些东西，可又感觉特别渴，便走进了一家汤店。
　　他找了一个位子坐下，然后大声叫道：“小二，来碗鸡汤。”小二听了很快就端上了一碗香喷喷、热乎乎的鸡汤，并且对无赖说：“每碗十二文。”无赖冲着小二瞪大了眼睛说：“我有的是钱！”
　　然后他慢慢享用起鸡汤来。直到碗里还剩一点。这时小二走过来，说：“付钱。”无赖甩出了十文钱，小二一看急了，说：“我刚刚不说了，一碗汤十二文，你怎么给十文呢？”无赖又冲着他说：“我的汤都喝了吗？没有，我只喝了十二分之十，一碗汤十二文，所以我给你十文呀！”说着，无赖拍着屁股走出了汤店，小二还傻乎乎地站在那儿想呢！
　　2.诸葛亮点兵
　　诸葛亮机智过人，精通天文、地理、数学等各种科学。他被刘备重用，掌管大小事物。
　　一天，诸葛亮去校场清点兵马。士兵们整整齐齐排好队，鲜艳的旗帜迎风招展，等着诸葛亮到来。这时诸葛亮手持羽扇，好威风，昂首阔步登上点将台。随从们站在边上，听着诸葛亮发令。
　　诸葛亮胸有成竹，手执令旗，调遣军队。只见诸葛亮呼啦啦把旗一挥，发出信号。士兵们的队形马上发生了变化，排成3列横队，前后对得整整齐齐。诸葛亮默默记下了不足3人一排中余下的人数。接着，诸葛亮的令旗又一挥，士兵们排成5列横队，每五人一排也对齐。诸葛亮又记下最后一排不足5人的数。最后，诸葛亮再变一次队形，把整个军队变成7列横队，每七人一排也对齐。诸葛亮再数了不足7人一排中的人数。诸葛亮就根据这三个数，算出缺席士兵的人数，看上去很容易，很快就完成了。
　　不过随从心里有点纳闷，这样真行吗？有一位冒失者就问道：“大人，您已经点清了吗？”
　　这位随从把诸葛亮的答案拿来一对，确实不差，于是接着问：“请问您是怎样点兵的？”
　　“这不是我诸葛亮的发明，你去仔细读读《算经十书》这本书就知道了。”
　　这位随从后来发现，《算经十书》中的《孙子算经》中确实有一道题，与诸葛亮点兵的方法相同，大致意思是这样的：
　　有一堆东西，个数不知道。不过，三个三个一数，剩两个；五个五个一数，剩三个；七个七个一数，剩两个。请问一共有多少个？
　　这个问题的解法在书中也有详细的阐述。后来，欧洲人高斯也发现了类似的定理，但要晚一千多年。人们把这类问题称为“中国剩余定理”或“孙子定理”。中国古文明的火花闪烁出夺目的光辉。不仅如此，明朝数学家程大位还编出一首歌诀，通俗易懂：
　　三人同行七十稀，
　　五树梅花廿一枝，
　　七子团圆正半月，
　　除百零五便得知。
　　这首歌诀说的是：把除以3的余数乘70，把除以5的余数乘21，把除以7的余数乘15，然后全加起来减去105的倍数或加105的倍数。
　　这些问题应用到很多方面，看来在很早以前，人们就发现了这样的数学问题。
　　
　　老师讲完交集、并集的概念之后，提问学生：
　　（1）设a={x|x是参加百米赛跑的同学}，b={x|x是参加跳高比赛的同学}，求a∩b。
　　（2）设a={x|x是第三农场的汽车}，b={x|x是第三农场的拖拉机}，求a∪b。一学生答道：
　　（1）中a∩b={x|x是参加百米障碍赛的同学}。
　　（2）中a∪b={x|x是第三农场的联合收割机}。
　　3.三坏蛋偷鸡
　　为了节省空间，便于看护，人们喜欢把鸡和兔子放在一只笼子里。
　　由于人们对自家鸡兔严格看管，黄鼠狼、狐狸、野狼已经有很长时间没吃到东西了。为了找到食物，三个坏家伙又聚到一起了。
　　黄鼠狼说：“我都多日没吃过一顿饱饭了，再这么下去就要饿死了。村子里那么多的鸡和兔子，无论如何我都要偷一些出来，香喷喷的兔肉把我都馋死啦。”
　　这个提议得到狐狸和野狼的欢迎。它们决定偷偷地潜入村里，给自己的胃里增加点油水。
　　狐狸和黄鼠狼私交甚好，因此它俩一致推举野狼去执行这次的任务。这俩一个劲地恭维野狼的强壮、勇猛。
　　几句恭维话说得野狼美滋滋的，狼一甩尾巴说了句：“包在我身上了！”直奔村里去了。
　　村里静悄悄的，狼看到所有的笼子中间都钉有木板，看不到猎物的身子，只能看见晃动的头和立在地上的脚。
　　狼跑回来和两个伙伴商量说：“我看不清有多少只兔子和鸡，只能看到它们的头和脚，这可怎么办？”
　　狐狸想了一下说：“没关系，你只要数清楚有几个头和几只脚，我俩就能算出有几只兔子、几只鸡。”
　　不一会儿，狼就回来了，气喘吁吁地说：“我数出来了，在村北的一个大笼子里有22个头，72只脚。”
　　狐狸问：“数对了吗？”
　　野狼回答：“没错，我数了三遍。”
　　狐狸在地上用树枝算了算，说：“笼子里有14只兔子，8只鸡。”
　　黄鼠狼听说有14只兔子可高兴了，催促说：“咱们快去偷吧。对了，你是怎样算出兔子数的？”
　　“这个容易。”狐狸说，“一共有22个头，假定把兔子也算作两只脚，这样22只鸡和兔都长有两只脚，共有22×2＝44（只）脚。从72里减去44，剩下的就是每只兔子另外那两只脚的总数，再除以2呢，不就是兔子的数了吗？从总数减去兔子数就得鸡数。”
　　野狼佩服地点点头：“老弟真是老谋深算，难怪人家都叫你‘狡猾的狐狸’呢！”
　　三个黑影向村里奔去。打前锋的野狼早就饿红了眼，它走到笼子跟前，被早已埋好的夹子夹了个正着。它痛苦地嚎叫起来，狐狸和黄鼠狼见大事不妙，刚想往回跑，就被早已埋伏好的村民抓了个正着。三个坏家伙全部被抓到了，得到了它们应该有的惩罚。
　　
　　上午第四节课，小于肚子饿，无心听课，坐在位子上呆呆地想着牛肉、面包。
　　数学老师发现他走神，便提问他：“1.130小数点向右移动一位，将会怎么样？”
　　小于毫不犹豫地回答：“将会开午饭！”
　　4.不会说话的主人
　　很久以前，一个村庄里有一个远近闻名的财主。他从不思考自己的话，为此得罪了不少人。
　　有一天，他设宴请客，桌上摆满了鸡鸭鱼肉、山珍海味。客人来了不少，可是他希望能来的几个人物却没来，他非常失望，就不假思索，自言自语道：“该来的怎么还不来呢？”
　　在座的客人们一听，心里凉了一大截，大家以为他不欢迎他们的到来。一半的人饭都没吃就走了。
　　他一看，这么多人不辞而别，心里十分着急，又不假思索地说：“啊！不该走的倒走了！”
　　剩下的人听了，心里十分生气，“他这么说，是当着和尚骂秃贼。这么说，我们是该走的了！”于是，又有2\/3的人不告而别。
　　现在剩下的客人没几个了，财主更着急了：“这，这，我说的不是他们啊！”
　　剩下的3个客人听到主人这么说，还能坐得住吗？“不是说他们，那当然是说我们啦！”剩下的3个人也都气冲冲地打道回府了。
　　结果，宾客全部跑光了，只剩下主人一人干着急。
　　财主无意间气走了所有的客人，在他说第一句话以前，已经有几个客人到场？列个一元一次方程解一下答案就出来了。
　　设原有客人为x，则：
　　x\/2+2\/3×（x\/2）+3=x，
　　∴x=18。
　　所以，他曾有过18位客人。
　　
　　数学老师：“现在，我们可得出结论，x等于零。”
　　学生：“唉！算了这老半天，都白费工夫了！”
　　5.爱因斯坦解惑
　　爱因斯坦从小聪明好学，可是，他非常讨厌当时学校军事化的管理，逃学就成了他常有的事。一天，他又逃学了，跑到工程师雅谷布那儿去玩，工程师很喜欢这位聪明伶俐的少年。此时，爱因斯坦对数学有浓厚的兴趣。他很想请教雅谷布几个问题。
　　“叔叔，代数学了有什么用呢？”爱因斯坦面露愁容，突然发问。
　　看着爱因斯坦迷惑的目光，雅谷布不知如何给他讲才能让他理解。
　　想了一会儿，他找到一个很好的方法来解释。于是，他开始给爱因斯坦讲一个故事。
　　从前，有一个偏僻的山村。有段日子，村里闹狼，弄得鸡犬不宁。人们恨之入骨，几次进山搜捕，都没有找到狼的踪迹。
　　初冬，下了一场雪，一条贪婪凶残的大灰狼又闯进村子，被人们发现后仓皇逃跑。村里的猎手拿起猎枪，沿着狼的足迹，踏雪追踪。
　　“啊，有洞！”猎人警惕地握紧手中的猎枪，一步一步地逼近洞口。
　　“呜……”洞内发出阵阵吼声。这是大灰狼在向猎人示威。
　　“砰！”一枪射向洞内。
　　“嗖！”一声，大灰狼突然从洞中冲出，夺路而逃。
　　“砰！”又是一枪，正好击中大灰狼的后腿。
　　大灰狼倒下了，被猎人用绳子死死捆住，一点也动弹不得。
　　大灰狼被捉住了，大家非常感谢猎人，赞扬他为民除害，做了一件好事。
　　这个故事深深地吸引了小爱因斯坦的注意力，但是他并不知道这和代数有什么关系。
　　爱因斯坦感到工程师并没能回答他的问题。这时雅谷布继续说：“我们代数里也有‘大灰狼’，方程里的未知数x就是我们要逮的‘大灰狼’。”
　　“捉大灰狼不容易，解方程也不简单。去分母，脱括号，移项，合并同类项等等。可是当你经过一番努力，求出方程的解以后，你就会感到有一种说不出的满足和愉快，正好像猎人逮住大灰狼时的心情一样。”
　　爱因斯坦迷惑的眼睛突然放出了光，他不再迷惑了，他知道了什么是代数学，并且深深地喜欢上了它。如果没有数学的帮助，他不可能成为伟大的物理学家。
　　
　　数学老师问小汤米：“如何把5块土豆分给6个人呢？”
　　“这好办，做成土豆泥，再分！”
　　6.用数学计算星期几
　　古巴比伦人发明了星期的说法。他们把火星、水星、木星、金星、土星、太阳、月亮加在一起，制定出了月曜日（星期一）、火曜日（星期二）、水曜日（星期三）、木曜日（星期四）、金曜日（星期五）、土曜日（星期六）、日曜日（星期日）。
　　这种用周来划分月份的方法，为人们制订计划提供了更好的工具。
　　可是一个星期有7天，你能算出从今天开始100天以后是星期几吗？
　　如果一天天地数，中间十有八九会出错。这时如果能够找出日历当中隐藏的数学知识，这件事就会变得很简单了。
　　首先想一想今天是星期几，之后把“一周有七天”记在脑子里，不管是100天后、1000天后，还是345天后，想要知道那天是星期几，这个问题就会迎刃而解。
　　“今天是星期五，那么100天之后的那天是星期几呢？”
　　如果今天是星期五的话，14×7=98，98天后的那天还是星期五，100天后的那天就相当于星期五再过两天，那就是星期日。
　　1000天后的那天是星期几也可以利用同样的方法进行计算。1000÷7=142.85……虽然不能整除，但我们可以知道142×7的结果在1000之内；142×7=994吧？如果今天是星期日，那么994天后也是星期日，再向后数6天，1000天后的那天是星期六。
　　利用同样的方法，“1000天前的那天是星期几”这样的问题也可以不在话下了。如果今天是星期六，那么994天前就是星期六，那么1000天之前就应该是星期六之前的第六天，也就是星期日。
　　你看懂了吗？自己写一个数字测验一下，看看和日历上的星期是否相同。
　　
　　数学课上，老师说：“一座殿堂位于山的最高处。通向殿堂的路上有5个平台。平台与平台之间有20级台阶。孩子们若要到达殿堂需要登上多少级台阶呢？”
　　“要登上所有的！”小卡洛尔赶忙回答。
　　7.挑战出来的奇迹
　　一场激烈的数学竞赛，推动了一个伟大的发现——一元三次方程的求根公式。参加数学竞赛的两个人分别是塔塔利亚和菲俄。
 



第67章 代数的故事(2)


　　这个塔塔利亚本名叫尼克罗，他7岁时父亲就去世了，家境贫寒，但他十分好学，没有钱买纸笔，就在父亲的青石墓碑上写字计算。勤奋刻苦的他，不到30岁，就当上了威尼斯大学的数学教授。
　　在他教书的时候，许多人向他请教解三次方程的方法。但是，这在当时是一个大难题。塔塔利亚通过努力，发现了一种解特殊的三次方程的办法，但是他看到许多人来请教，便夸大其词，声称自己会解一般的三次方程。
　　这个消息被一个叫菲俄的大学教授知道了。他不相信这是真的，因为他觉得：“全世界只有我才会解三次方程，这可是大名鼎鼎的数学家费罗教授传授给我的独家秘方。塔塔利亚这个家伙怎么比我还厉害呢？不可能。”菲俄不服气地向塔塔利亚提出挑战。他们决定用当时流行的数学竞赛的办法来一决胜负。
　　塔塔利亚接到挑战也急了，因为他只会解特殊的三次方程，这可怎么办呢？他急得像热锅上的蚂蚁：“这下可糟了，牛已经吹出去了，到时候肯定有很多人看比赛，输了就太丢脸，怎么办？”
　　到了现在只有真正找到解三次方程的方法，才能解决眼前的燃眉之急。为了这个他常常彻夜难眠。一直到比赛前10天，他终于找到了一种比较好的解法。
　　比赛正式开始，菲俄出的题目果然就有三次方程。塔塔利亚早有准备，拿出笔来，“刷刷刷”，才两个小时，就把所有的题目解完了。比赛的结果，当然是塔塔利亚大获全胜。
　　后来，更多的人来向塔塔利亚请教三次方程的解法，可是他总是回避。有了上次的教训，他再也不敢夸大其词了。从此，他更专心地投入三次方程的研究，终于找到了比较完全的解一元三次方程的方法。
　　
　　塔塔利亚最后之所以成功，是因为他没有满足已经取得的成绩，而是继续寻找更完整的更科学的解决方法。塔塔利亚身上有什么闪光的东西值得你学习？
　　8.黑猫警长破案
　　张剑和胡明是两个初二的学生，他俩所在的学校前几天丢了一台教学用的电脑，怀疑是在校门口开小卖部的许三所为。因为自从学校出事后，他就不见了踪影。警察叔叔让同学们发现这个人以后立刻报案。
　　今天放学，张剑和胡明在一个偏僻的小胡同里发现有人在卖贺卡，他俩寻声望去，发现卖贺卡的人是许三。
　　张剑对身边的胡明说：“这个卖贺卡的人是犯罪嫌疑人，你去想办法把他稳住，我去打电话报告警察。”
　　胡明走上前，说：“你有多少贺卡？我叔叔最喜欢收集各种卡片了。”
　　许三上下打量了一下胡明，半信半疑地说：“我这儿有3大本贺卡。全部贺卡中，有1\/5在第一本上，有y\/7在第二本上，在第三本上有303张贺卡。你说我有多少贺卡？”
　　一个过路人说：“这个卖贺卡的，在这儿吹了半天牛了。你来算算，他究竟有多少贺卡。”
　　于是，胡明开始计算，：设他有x张，第一本里有x\/5张，第二本里有xy\/7张，第三本里有303张贺卡。可以列一个方程
　　x\/5+xy\/7+303=x
　　过路人说：“这一个方程里有两个未知数，可怎么办？”
　　胡明眼珠一转，对这个过路人说：“你看住这个卖贺卡的，别让他走了。我去趟厕所。”说完转身去找张剑。
　　胡明对张剑说：“这一个方程中有两个未知数，我不会。”
　　张剑拿着题目仔细琢磨，他说：“在解方程时，不妨先把y比做已知数，只把x看做未知数，这样就有
　　x\/5+xy\/7+303=x
　　x（1-1\/5-y\/7）=303
　　x=303×35\/28-5y”
　　胡明皱着眉头说：“这么解里面还是含有y呀！”
　　“你别着急，我还没有解完哪！”张剑说，“由于x代表的是贺卡的张数，y必然是正整数。我们看一下，y取什么值才能保证x一定是正整数。”
　　胡明说：“我说可以先把分子分解了303×35=3×101×5×7，然后看y取什么值时，28-5y是分子的一个因数。”
　　“说得对！”张剑说，“当y=5时，28-5y=28-5×5=3，3是分子的一个因数。这时x=303×35\/28-5×5=10605\/3=3535张。许三有3535张贺卡，嘿，还真不少！”
　　由于他俩稳住了许三，给警察叔叔赢得了时间，终于抓到了许三，而且在他的出租屋内发现了被盗的电脑。他俩这次立了大功。
　　
　　小学女老师讲课，头一节课教“1+1等于几”。
　　讲了很久，孩子们都没听懂。
　　她就叫一名男孩站上来，问：“一个山西加一个陕西等于几？”
　　男孩莫名其妙答不出来。
　　女教师操起教鞭狠敲讲台，提高声音：“1根教鞭加1张讲台等于几？”
　　男孩依旧答不出。此时女教师用教鞭敲了他的脑壳一下：“饭桶，我加你等于几啊？”
　　男孩立刻醒悟了，道：“两个饭桶。”
　　9.谁公布了伟大的发现
　　塔塔利亚发现了一元三次方程的解法，可是一元三次方程的求根公式却以卡当的名字命名，叫卡当公式，你知道这是为什么吗？
　　塔塔利亚在与菲俄的数学挑战中获胜以后，这个消息传遍了意大利全国，也传到了数学家卡当的耳朵里面。卡当正在编一本数学专著《大法》，他非常想把解三次方程的最新成果写到书里。
　　他就去找塔塔利亚，要求塔塔利亚把三次方程的解法告诉他。塔塔利亚当然不会轻易开口，可是卡当也不会轻易放弃。他用过了各种方法，对塔塔利亚软磨硬泡，还对天发誓一定不告诉别人。最后，塔塔利亚毫无办法了，只能把解法写成一首很难懂的诗，交给了卡当。
　　卡当回去以后，拿着塔塔利亚给他的诗，细心琢磨，仔细研究，终于弄清楚了诗的意思，还给出了证明。他就把这个解法写进了《大法》这本书里，书不久后就出版了。他在书里面写道：“这一解法来自一位最值得尊敬的朋友——布里西亚的塔塔利亚，塔塔利亚在我的恳求之下把这个方法告诉了我，但是他没有给出证明。我找到了几种证法，证法很难，我把它叙述如下。”
　　从此，人们为了纪念卡当，就把一元三次方程的求根公式称作“卡当公式”，而最先发现解法的塔塔利亚反倒湮没无闻了。
　　卡当违背了自己的誓言，不过他在公布的时候，并没有把这个功劳揽到自己身上，而是如实地说明了这是塔塔利亚发现的，而且他对这个公式做出了证明，对塔塔利亚的工作进行了补充，在数学史上也有不可替代的贡献。
　　从此，别的数学家都可以分享这个成果了，省去了很多人研究解法的时间，因此，卡当的贡献是不能磨灭的。
　　
　　下面的每一句话都是一个数学谜语，打一个数学名词，你能猜出谜底吗？
　　（1）全部消灭
　　（2）下完围棋
　　（3）彼此盘问
　　答案：（1）整除　（2）分子　（3）互质
　　10.冲破乌云的阿贝尔
　　一元三次方程解决以后，人们向更高的层次进发了。在解决一元五次方程的过程中，阿贝尔的功劳不可小视。
　　阿贝尔的一生是非常曲折的。他历尽艰辛，为了坚持自己的理想，付出了生命的代价。
　　阿贝尔出生于一个穷牧师的家庭。家里有7个兄弟姐妹。由于家里很穷，小时候上不起学，就由父亲教他识字，到了13岁才获得一点儿奖学金，到一所天主教的学校上学。由于家庭贫困，他长期处于营养不良的状态，身体非常虚弱，脸色苍白，加上穿衣服破破烂烂，同学们给他起了一个外号，叫“裁缝阿贝尔”。
　　在学校，阿贝尔的老师是一个头脑灵活、学识渊博的年轻人洪波义。在老师的教育下，阿贝尔深深地爱上了数学，并自学了很多数学著作。阿贝尔暗下决心，一定要攻克一元五次方程这个顽固的碉堡。
　　阿贝尔刻苦地研究前人的著作，深入发掘前辈的宝贵思想，终于创造出一套崭新的教学方法。运用这些方法，他证明了一般五次以上的代数方程，它们的根式解法是不存在的。也就是说，除了特殊情况以外，对于五次以上的方程，不可能用加、减、乘、除、开方和方程的系数来表示它的一般解。
　　这可是一个重大的突破。可是由于当时阿贝尔默默无闻，这个成果没有得到数学界的承认。阿贝尔把他的论文寄给很多著名的数学家看，都没有引起他们的重视。就这样，如此重要的一份论文被搁置在一边，被人们忘却在废纸堆里。
　　雪上加霜，这时阿贝尔的父亲也去世了，家里更加贫穷。他一边上学，还要一边照顾弟弟。虽然他没有放弃为了自己的成果四处奔波，可是依然一无所获。在贫困和疾病的折磨下，阿贝尔默默无闻地去世了，死的时候年仅27岁。
　　他死后，他的成果引起了人们的重视。为了纪念他，在挪威首都奥斯陆的皇家公园里，为他树立了一尊塑像，他取得的成就是挪威人民永远的骄傲。
　　
　　从前有一个老者，临死前写下一份遗嘱，要求三个儿子在他死后，按照遗嘱分家产。
　　遗嘱上写着：有一箱元宝，分给三个儿子，但不能平均分，大儿子分二分之一，次儿子分三分之一，三儿子分九分之一。
　　当他死后，三个儿子打开箱子后发现，里面仅有十七个元宝，这可怎么分呢？
　　一位年轻的后生想出一个法子：这位年轻的后生从自己兜里拿出一个元宝放入箱子中，此时箱子中有十八个元宝。老大拿走九个，老二拿走六个，老三拿走两个，最后剩下一个，还是后生的。到此，财产按要求分好了。
　　11.假老道的骗局
　　一个流浪汉为了骗点钱财，于是假扮成一个老道给人们算命。
　　这位假老道不断地吆喝：“看相喽！算卦啦！”
　　几个放学的小学生凑到卦摊前看热闹，其中一个小学生问旁边的同学：“也不知灵不灵？”
　　假老道拉住这个小学生，说：“灵不灵咱们当场试！”
　　小学生问：“怎么试法？”
　　假老道反问：“我先问你，你的数学成绩怎么样？”
　　小学生把头一扬，神气地说：“不错！”
　　假老道又问：“你的语文成绩怎么样？”
　　小学生把头又一扬，骄傲地说：“很好！”
　　假老道冷笑了一声，说：“你只要算几个数，我就立刻知道你的数学和语文的成绩。”
　　小学生把嘴一撇说：“你不用诈唬我！”
　　假老道说：“你把你的语文成绩用5乘，再加上6，然后乘以20，再加上你数学成绩，最后再减去365，你把最后的得数告诉我。”
　　小学生认真地算了一下，说：“得5203。”
　　“哈哈……”假老道一阵狂笑，说，“你可真是个好学生！你语文考了54分，而数学更惨，只考了个48分，全不及格！”
　　小学生立刻来了个大红脸掉头就跑。
　　假老道非常得意，他冲着大家拍着胸脯说：“我老道就是灵，一算一个准！”
　　周围的观众也纷纷点头称赞：“真厉害！”这时一个胖乎乎的小学生高林挤了进来，对假老道说：“你能把刚才你算分数的方法教给我吗？”
　　唯一的看家本领怎么能说出去？假老道怎么也不同意。
　　由于假老道算对了小学生的分数，围观的群众纷纷掏钱算卦。一会儿的工夫，假老道的钱袋就鼓起来了。
　　天黑下来了，假老道收拾卦摊，高兴地说：“嘿，今天赚了不少，回家喝它二两。”
　　高林躲在远处一直盯着假老道，心想：“我一定要把你的算法学到手！”
　　假老道回到家中，准备好菜开始喝酒，不一会儿躺到床上呼呼地睡着了。
　　为了解开心中的疑惑，高林悄悄地溜进了假老道的书房，看见书架上摆着好几本书。走近一看一本书叫做《骗人大全》，另一本书叫做《鬼话连篇》。高林摇摇头，心想：“这个假老道看的都是什么书啊！”
　　高林翻开《鬼话连篇》第一页，他看到下面一行字。
　　“如何计算语文和数学的分数？”
　　高林高兴地说：“我要找的就是这个！”
　　书上详细地介绍了解法：
　　“设语文分为x，数学分为y，则
　　（5x+6）×20+y-365
　　=5x×20+6×20+y-365
　　=100x+120+y-365
　　=100x+y-245
　　把计算的结果加上245，剩下的四位数中前两位就是语文的分数，后两位就是数学的分数。”
　　高林恍然大悟，准备明天就揭发这个假道士。
　　
　　下课铃响了，小朋友们都跑到教室外面，老师把丫丫留下来，教她做算术。
　　“告诉我，丫丫，5加1得多少？”
　　丫丫咬着嘴唇，偏着头使劲想啊想，还是什么也没想出来。老师提示说：“你这样想：假如我给你5块巧克力，然后呢，又给你1块，这样，你手里就有几块巧克力？”“7块！”丫丫不假思索地答道。
　　老师皱了皱眉头，说：“7块！你是怎么得到那一块的呢？”
　　“昨天妈妈刚给我买的！我还放在家里没舍得吃哩。”
　　12.有趣的遗嘱
　　一个富翁有很多财产，为了避免他死后亲人们因财产起纷争，临死前他列了这样一份遗嘱。在遗嘱里他要求把财产的1\/3分给儿子，2\/5分给女儿；剩余的钱中2500美元偿还债务，3000美元留给母亲。你知道这个富翁共有多少遗产吗？子女们各分了多少遗产？律师是这样算的，他把总遗产设为x美元。
　　则有1\/3x+2\/5x+2500+3000=x
　　解得x=20625。
　　儿子分20625×1\/3=6875（美元）
　　女儿分20625×2\/5=8250（美元）
　　结果是女儿分得最多，得8250美元，儿子次之，得6875美元，母亲分得最少，得3000美元，大家看到这个答案，都表示接受。一场遗产风波就这样解决了。
　　
　　根据给出的句子猜一个数学名词：
　　1．天平
　　2．最高峰
　　3．五角钱
　　4．考试作弊
　　答案：1．对称　2．顶点　3．半圆　4．假分数
 



第68章 几何的故事(1)


　　1.优秀的正方形
　　你知道哪个图形用处最多、功劳最大吗？为了找到答案，图形王国的伙伴们举办了一次大会。
　　参加比赛的有直角三角形、等腰三角形、平行四边形、长方形、菱形和正方形。大家轮流上台介绍自己的优点和用处，气氛十分热烈。
　　每位成员的演讲都很精彩，这让大家很难取舍，不知道谁是最有用的图形。
　　轮到正方形了，它走上台，说：“我结合了很多图形的优点。我属于平行四边形，对边平行且长度相等；我还属于长方形，四个内角都是90度；我还属于菱形，四条边的长度都相等。我吸收了它们的所有优点。我还是轴对称图形，也是中心对称图形。一般的平行四边形不是轴对称图形，长方形和菱形有2条对称轴。我有4条对称轴，比其他图形都多。我沿着两个相对的顶点的连线折叠，仍然会重合。”
　　听完正方形的演讲，大家一致认为它才是最合适的人选。它的优点最多，用处最大，由于它对称性非常好，因此看起来也非常好看。其实，正方形的优点还有很多，在以后学习中你还会学到它更多的优点。
　　
　　德国杰出的自然学家亚历山大·洪堡德在喀山拜访俄国非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基时，他问数学家：“为什么您只研究数学呢？据说您对矿物学造诣很深，对植物学也很精通。”
　　“是的，我很喜欢植物学，”罗巴切夫斯基回答说，“将来等我结了婚，我一定搞一个温室……”
　　“那您就赶快结婚吧！”
　　“可是恰恰与愿望相反，植物学和矿物学的业余爱好使我终身只能是单身汉了。”
　　2.神奇的长方形
　　在前边的故事中已介绍过花拉子模，他在数学方面造诣很深，解决了许多难题。因此，他被聘请进王宫当阿拉伯王子的老师。
　　老国王去世以后，王子继承了王位。年轻的国王并没有像人们想象的那样拯救国家，带领人民走出危机，而是整日带领侍从出外打猎。三年过去了，国家仍然处于水深火热之中，民不聊生，生活困苦。
　　一天，国王忽然召集了所有的大臣，大臣们都到了，只见国王一脸愁容地坐在那里。
　　众大臣都到达以后，国王忧心忡忡地说：“从前天开始，连续两晚，我梦见了去世的祖父，他老人家说，真主要降灾难给我们的国家了。我十分害怕，就问他老人家，有什么办法能祈求真主宽恕我们。他说，是有一个办法：用金子做成一种长方形，长和宽都是3尺的整数倍，而它的周长数恰恰等于它的面积，把所有大小不同的这样的长方形来供拜真主，才能免除灾祸。”
　　大臣们素来不喜欢这个不思上进的新国王，他们对新国王的提议都没怎么在意，只有丞相上前说：“请陛下放心，我们一定在三天之内把这种金子做的长方形供给真主。”
　　回去以后，丞相开始着手进行这件事情，他匆匆忙忙赶出了一个长方形。他做的是一个长为9尺，宽3尺的长方形，长和宽都是3的整数倍，他把这个黄金长方形献给国王，谁知国王一算，这个长方形的周长数是24，而面积却是27，两个数不相等，和要求并不符合。国王以为丞相没有认真去办，一怒之下重重罚了丞相。邮政大臣想，丞相所之以没有做出国王要求的长方形，是因为周长和面积数不相等，怎么使它们相等呢？于是邮政大臣就做了一个长和宽都等于4的正方形，这样，它的周长和面积数都是16，符合第二个要求。然而，自认为挺聪明的邮政大臣只注意了第二个条件，没有注意第一个条件，4怎么会是3的整数倍呢？邮政大臣又触怒了国王，家产都被查收了。这下，大臣们都惊慌起来。
　　国王看着这一切，大声叹息说：“难道我们的国家和人民没法拯救了吗？难道真主真的要降临灾祸给我们吗？”这时，他的老师花拉子模出现在众人面前，双手捧着一个盘子，里面放着一个金箔做成的长方形，走到国王面前，说道：“陛下，这就是真主所要的祭品。”
　　国王仔细观看这个长方形，它长6尺，宽3尺，都是3的整数倍，而周长数和面积数都是18，也正好相等，国王点点头，可又问：“真主要所有不同大小的这样的长方形，你怎么只献了一个？”花拉子模不慌不忙地回答：“陛下，我反复地算过了，真主所要的礼品就只是这么一个。”
　　国王看到花拉子模献上了符合要求的祭品，十分高兴。他举行隆重的祭礼，同时，新国王又接受了大臣们的建议，采取了一系列有效的政治措施，把国家和人民从水深火热之中解救出来。阿拉伯王国又走上了繁荣兴旺之路。
　　
　　老师在课堂上提问：“西班牙在15世纪发生了多少次战争？”
　　“6次。”一个学生很快就答出来了。
　　“哪6次？”老师又问。
　　“第一次、第二次、第三次、第四次、第五次和第六次。”
　　3.角是怎么诞生的
　　天空中最快乐的成员要属小圆点了，它每天都不老实，总是到处乱窜。可是突然有一天，它一不小心掉到了地面，在挣扎的过程中还扯了太阳公公两根头发。
　　就在调皮的小圆点不知道如何是好时，圆规大叔过来了，它对小圆点说：“不要紧，我来把你和两条射线连接起来，不过，连起来就不见得是一条直线了。”
　　“那是怎么回事呢？”小圆点问。“你看！”圆规大叔边说边拉起了两条射线，把它们连在了一起。“这是什么呀，怎么还有一个拐角啊？”小圆点惊叫一声。圆规大叔告诉它：“射线接头的地方叫做角的顶点，从角的顶点引出的两条射线叫做角的边。”调皮的小圆点，还不太适应这个新名字。
　　其实我们周围生活中的事物，存在各种各样的角。可以说，只要有直线的地方，就一定有角。我们的门、窗、桌、椅、板凳都有直角，我们尖尖的房顶是钝角，我们使用的三角板上边有锐角。
　　平常使用的钟表的指针，时针和分针在不停地转动，它们有时组成锐角，有时组成直角，有时组成钝角，还可以组成平角和周角。如果能仔细观察，就很容易理解角的知识了。
　　
　　老师公布成绩：
　　“小华30分、小明20分……”
　　小亮：“我考0分！”
　　小辉：“怎么办，我也是……”
　　小亮：“我们两个考同分，老师会不会以为我们作弊啊？”
　　4.有趣的莫比乌斯圈
　　数学王国中，莫比乌斯圈以神秘著称。万琨很想自己制作一个莫比乌斯圈，数学老师让她按照下面的方法自己制作一个。
　　一张纸条，把它一面涂成红色，一面涂成蓝色。
　　把纸条的两面用笔在中间各画一条中心线，然后把两端粘上，成为一个纸圈。用笔沿着外面的中心线画一圈，笔还在圈的外面；用笔沿着里面的中心线画一圈，笔还留在圈的里面。
　　先把纸拧一下，然后把两端粘上，用笔沿着外面的中心线画一圈，你会发现这条中心线特别长，而且是把红、蓝两面都画过一次，最后又到了原来的出发点。试试看，是不是感觉很神奇？
　　看来，这一先一后粘成的圈是不同的，前一个圈有里面外面之分，数学上叫双侧面；后一个圈没有里面外面的区别，叫做单侧面。
　　一个双侧面的纸圈，顺着中心线把它剪开，得到两个断开的纸圈；一个单侧面的纸圈，顺着中心线把它剪开，得到的仍是一个纸圈，这个纸圈变大了；中间拧了两次，由于它拧了两次，再沿中心线剪开就变成两个圈了，这两个纸圈还紧紧套在一起。
　　这种单侧面的神奇纸圈就叫“莫比乌斯圈”。数学老师还告诉万琨，莫比乌斯圈是德国数学家莫比乌斯首先发现的，玩“莫比乌斯圈”已经成了世界各国数学爱好者的游戏。在美国华盛顿一座博物馆门口，耸立着一座两米多高的莫比乌斯圈，它每天不停地旋转，向人们展示着数学的魔力。
　　万琨越听越着迷，她决定现在就着手自己做一个神奇的莫比乌斯圈。
　　
　　一对青年男女坐在沙滩上。男青年在地上画个圆圈说道：“我对你的爱，就像这圆圈一样，永远没有终点。”
　　女青年也用手指在地上画个圆，然后说：“我对你的爱，永远没有起点。”
　　5.车轮圆形的奥秘
　　帅帅和龙龙是形影不离的好朋友，突然有一天，龙龙开始对着车轮子发呆，好像有什么问题想不明白。帅帅问龙龙被什么问题难住了。龙龙神秘地说：“我发现一个秘密，车轮子都是圆的。”这下逗乐了帅帅。他笑着说：“你见过三角形、方形的轮胎吗？车轮本来就是圆的嘛。”龙龙对他这个回答不以为然，他特别想知道原因。于是他俩找到数学老师王老师来询问。
　　王老师问明了来意，拿出一张纸，用图钉在上边定一个点，拴一条细绳，然后在绳的另一端拴一支笔。绳子绕着钉子转一圈，笔就会在纸上画出一个圆。王老师笑着说：“我们把绳子的长度叫做半径。把车轮做成圆形，然后把车轴安在圆心上，车轴离开地面的距离就总是等于车轮的半径那么长了。这样当车轮在地面上滚动的时候，车子就可以平稳顺利地往前开。如果车轮做成三角形或正方形，车轮的边缘到车轴的距离不相等，那么车子走起来就会忽高忽低，很难前进了。你们想一想，是不是这个道理呢？”
　　王老师讲了之后，龙龙和帅帅明白了，他们深有感触地说：“看来，处处离不开数学啊！”
　　“对啊，生活中处处都有数学的影子，学好数学知识对每个人都非常重要。”王老师语重心长地说。
　　
　　有个从未管过自己孩子的统计学家，在一个星期六下午妻子要外出买东西时，勉强答应照看一下4个年幼好动的孩子。当妻子回家时，他交给妻子一张纸条，上写：“擦眼泪11次；系鞋带15次；给每个孩子吹玩具气球各5次，每个气球的平均寿命10秒钟；警告孩子不要横穿马路26次；孩子坚持要穿过马路26次；我还想再过这样的星期六0次。”
　　6.用拐杖测金字塔的高度
　　古埃及的金字塔流传至今，它的雄伟壮观折服了无数的游客。
　　关于金字塔的来历，有人怀疑是外星人建造的，也有人对它的高度产生疑问。
　　虽然没有经过直接的确认，但是根据许多著名历史学家的推测，金字塔绝对不可能是外星人的“作品”，它的确是在很久以前由数千名劳动者耗费了上百年的时间投入了巨大的人力物力建造而成的。
　　关于金字塔的高度，有人建议爬到塔顶去测量一下，可是很难找到合适的尺子。
　　可是这一切都不是很现实，有没有简便的方法来测量一下呢？其实，距今2500年前泰勒斯就找到了测量金字塔高度的科学的方法。他使用的工具仅仅是一根普通的拐杖。
　　泰勒斯是古希腊的数学家、哲学家和天文学家，在成为学者之前他曾经做过盐油生意，因为聪明过人最后成了一名学者。
　　放弃经商的泰勒斯曾经游历过许多国家，来到埃及后，泰勒斯就对见到的巨大金字塔产生了强烈的好奇心。
　　“那么庞大的金字塔到底有多高呢？”
　　冥思苦想的泰勒斯就用随身携带的一根拐杖计算出了金字塔的高度。
　　泰勒斯首先来到一块远离金字塔的空地上，把拐杖朝天空垂直插在地上，此时拐杖就会在地面上形成长长的影子。泰勒斯就开始在脑中想象出一个直角三角形，三角形的高就是拐杖的长度，它的底就是拐杖的影子，并对实际的拐杖长度和影子长度进行了测量。
　　金字塔的高度可以看做是从金字塔的尖顶到地面的垂直距离。泰勒斯同样把这个金字塔的高度看做是一个巨大直角三角形的高，而把金字塔的影子看做是这个三角形的底边，并在测量拐杖影子的同时测量出了金字塔影子的长度。
　　你能画出泰勒斯当时想象的三角形的形状吗？你能找到两个三角形相似的地方吗？两个相似的三角形虽然大小发生了变化，可是大小的比例并没有变化。所以，金字塔大三角形与拐杖小三角形的高度之比、长度之比都是完全一致的。
　　当拐杖的影子长度为2米，金字塔的影子长度为500米，拐杖的长度为1米时，
　　（金字塔的高度）∶500=1∶2
　　（金字塔的高度）=500×1\/2
　　即，金字塔的高度为250米。
　　泰勒斯就是用这个科学的方法测量出了金字塔的高度。这在泰勒斯生活的年代是一个伟大的创举。
　　
　　工程师、物理学家和数学家同时接到一个任务：将一颗钉子钉进一堵墙。
　　工程师造了一件万能打钉器，即能把任何一种可能的钉子打进任何一种可能的墙里的机器。
　　物理学家对于榔头、钉子和墙的强度做了一系列的测试，进而发展出一项革命性的科技——超低温下超音速打钉技术。
　　数学家将问题推广到n维空间，考虑一个1维带扭结的钉子穿透一个n-1维超墙的问题。很多基本定理被证明……当然啦，这个题目之深奥使得一个简单解的存在性都远非显然。
　　7.神秘的金字塔
　　宏伟的金字塔是世界上最古老的建筑之一，矗立几千年不倒，这里边一定有原因。许多科学家都被它别致的设计、精巧的建筑吸引。据对最大的胡夫金字塔的测算，发现它原高146.5米（现因损坏高137米），基底正方形每边长233米（现为227米）。但是，各底边长度的误差仅仅是1.6厘米，只是全长的1\/14600；基底直角的误差只有12″，仅为直角的1\/27000度。此外，金字塔的四个面正向着东南西北，底面正方形两边与正北的偏差，也分别只有2′30″和5′30″。
　　如此精确的建筑在今天也不多见，由此可以看出，古埃及人已掌握了丰富的几何知识。从流传下来的文献资料来看，他们已经可以计算长方形、三角形和梯形的面积，长方体、圆柱体、棱台的体积等，与现代计算值相近。
　　有了雄厚的数学知识支撑，古埃及人能建成如此雄伟、壮观的金字塔也就不足为奇了。它给世界历史留下了十分辉煌的一页。
　　
　　姐姐：“这次作文你得了多少分？”
　　弟弟：“130分。”
　　姐姐：“什么？满分才是100分，你咋能得130分？”
　　弟弟：“你不信？不信我就念给你听听：今天，蓝天十分蓝，青山十分青，绿树十分绿，红花十分红，街道十分宽，行人十分稠，车辆十分多，喇叭十分响，风景十分美，空气十分鲜，歌声十分亮，吃饭十分甜，睡觉十分香。这13个‘十分’，加起来不是130分吗？”
　　8.阿凡提智斗狡猾的地主
　　有一地主非常狡猾，他经常欺诈百姓，并以此为乐。有一年，他家窗户坏了。
　　修了3天，眼看窗户快要修好了，可是那个地主对工钱却只字不提。阿凡提忍无可忍，就问管家：“这修窗户的工钱怎么不给呢？”管家听了，冷笑了一下说：“我们家老爷吩咐了，还有一件小事儿要做，做完才能付工钱。”说完，他叫人拿出一块木板，指着木板说：“要是你能把这块木板锯成两块，合起来正好是个正方形，老爷说了不但给工钱，而且还有奖赏呢！要是你没有本事完成这件差事，那么，你的工钱分文不给。”
　　阿凡提听了，知道是老地主又要耍鬼点子赖工钱，心里很气愤。他对着那块木板仔细打量了一下，心里有了主意，就故意说：“你们故意生出这样的花样，不是存心想赖我的工钱吗？”
　　“胡说！谁想赖你的工钱呢？”那个老地主突然不知从哪里钻了出来。“没有本事怎么能出来赚钱？如果有本事你就把它锯拼成功，工钱一文不少给。”
　　阿凡提见老地主中了自己的圈套，便说：“好吧！一言为定！”
 


第69章 几何的故事(2)


　　“一言为定！”老地主咧开了嘴，他以为阿凡提上当了，得意洋洋地重复了一句。这时，阿凡提把木板量了一下，举起了锯子，就在木板上锯了起来，不一会儿，把木板锯成了两块，拼起来正好是个正方形。那个老地主和他的管家都惊得目瞪口呆，老地主不得不叫管家把工钱算给了阿凡提。
　　你知道其中的奥妙吗？
　　
　　“数字是不会骗人的，”老师说，“一座房子，如果一个人要花上12天盖好，12个人就只要一天。288人只要一小时就够了。”
　　一个学生接着说：“17280人只要一分钟，1036800人只要一秒钟。此外，如果一艘轮船横渡大西洋要6天，6艘轮船只要一天就够了。4杯25℃的水加在一起就变开水了！数字是不会骗人的！”
　　9.陈星出洋相
　　陈星最近学会了计算三角形面积的方法。平时就爱骄傲的陈星又翘起了尾巴，好像自己成了数学家，还常常嘲笑同学们笨。
　　消息传到了校长那里，校长决定好好地教育一下陈星。这天，校长请陈星、陶陶、欣宜和纪洁来家里面玩。校长在地下画了一个三角形，并且标出了三角形的高和底，他说要考考小朋友们，看谁先算出三角形的面积。
　　陈星一看是计算三角形的面积，非常高兴，心想，这样的问题哪能难倒我，三角形的面积公式我可是滚瓜烂熟呢！他眨眨眼睛，抓抓头皮，迅速报出了答案：“8×6÷2=24（平方米）。”
　　“仔细看看题目，看清楚了再答。”校长在旁边提醒道。
　　“没错，还有一种算法，8×7÷2=28（平方米），”陈星信心十足地说。话音未落，引来一阵哄堂大笑。陈星发觉有点不对，定眼一看，怎么同一个三角形，用两种算法计算面积，结果不一样呢？都是“底×高÷2”啊，难道有错吗？于是他有点不知所措了。
　　校长没有直接告诉他答案，而是请小朋友们仔细观察一下这个三角形的底和高，看看陈星闹笑话的原因到底在哪里。
　　大家看了一会，欣宜看出了原因，她说：“三角形面积公式‘底×高÷2’没有错，但是选择底和高要相互对应，高要是底边上的高，不能任意选择不相关的底和高来计算三角形的面积。你看，6和7都不是底边8上的高，所以答案既不是24也不是28。”校长微笑着点了点头。
　　陈星听了以后，大吃一惊，仔细一看，原来这个三角形的面积计算还缺少条件。有底但是无对应的高，有高但无对应的底。陈星明白自己出了个大洋相，不禁羞愧地低下了头。
　　从此，陈星再也不骄傲了，他更加努力学习，年终考试时获得了数学单科成绩第一名的好成绩。
　　10.聪明的欧拉智改羊圈
　　欧拉是一个数学天才，从小他就非常喜欢思考，他问的问题老师都经常答不上来。最后，他惹恼了一位老师，被赶出了校园。
　　欧拉回家后开始帮爸爸放羊，做了牧童的他一边帮爸爸放羊，一边自学。
　　爸爸的羊渐渐增多了，原来的羊圈有点小了，爸爸决定建造一个新的羊圈。他用尺量出了一块长为40米、宽为15米的长方形土地，正打算动工的时候，发现篱笆不够用，因为篱笆只有100米。这让父亲非常发愁。
　　小欧拉却向父亲说，不用缩小羊圈，也不用担心每头羊的领地会小于原来的计划。他有办法。父亲不相信，但还是同意让儿子试试看。
　　小欧拉以一个木桩为中心，将原来的长方形羊圈变成了一个四个边都为25米的正方形。然后，小欧拉很自信地对爸爸说：“现在，羊圈就能容下所有的羊了。”欧拉的父亲很诧异，他把羊赶进羊圈试了试，发现果然如欧拉所言，篱笆数目没变可是里边空间变大很多。年轻的欧拉就表现出了过人的天赋，难怪他能在以后的数学研究中取得巨大的成绩。
　　
　　一块草地，四周用30块长度相同的木块围成长方形，种了10棵玫瑰。现在要扩大花圃面积，但要保持长方形，又要节约木板，有一个园丁说：“再给我2块木板，我可以把花圃面积扩大1倍。”另一个园丁说：“我不用再增加木板，一样把面积扩大3倍。”请你动脑筋想一想，他们分别是怎么做到的？
　　11.勾股定理不平凡的经历
　　中国在很早的时候就有勾股定理的应用了。
　　公元前1100年左右的西周时期的一天，周公向数学家商高请教数学知识：“我听说您对数学非常精通，我想请教一下，天没有梯子无法上去，地也没法用尺子去一段一段丈量，那么怎样才能得到关于天地间的一些数据呢？”
　　“数的产生来源于对方和圆这些形体的认识，其中有一条原理——当直角三角形‘矩’得到的一条直角边‘勾’等于3，另一条直角边‘股’等于4的时候，那么它的斜边‘弦’就必定是5。这个原理是大禹在治水的时候就总结出来的啊！”这位世界上第一位数学家自信地告诉周公。
　　大约在公元50～100年间，祖冲之在他的著作《九章算术》中对勾股定理又有了更加规范的表达。书中的《勾股章》说：“把勾和股分别自乘，然后把它们的积加起来，再进行开方，便可以得到弦。”
　　中国古代的数学家们不仅很早发现并应用勾股定理，而且很早就尝试对勾股定理作理论的证明。最早对勾股定理进行证明的，是三国时期吴国的数学家赵爽。他创制了一幅“勾股圆方图”，用形数结合的方法，给出了勾股定理的详细证明。赵爽的证明方法非常巧妙，采用对几何图形的截、割、拼、补等方法，利用它们之间的恒等关系，把勾股定理证明得形象直观又科学严密，令人十分信服。这种方法被后人称为“形数统一法”。
　　希腊数学家欧几里得在他编著《几何原本》时，认为勾股定理是公元前550年的毕达哥拉斯最早发现的，并称它为“毕达哥拉斯定理”，因此在世界上广为流传。其实，毕达哥拉斯的发现比中国人晚得多。
　　
　　一位农夫请了工程师、物理学家和数学家来，想用最少的篱笆围出最大的面积。
　　工程师用篱笆围出一个圆，宣称这是最优设计。
　　物理学家将篱笆拉开成一条长长的直线，假设篱笆有无限长，认为围起半个地球总够大了。
　　数学家好好嘲笑了他们一番。然后他用很少的篱笆把自己围起来，然后说：“我现在是在这个面积的外面。”
　　12.最完美的比例——黄金分割
　　毕达哥拉斯是古希腊著名的数学家和哲学家。
　　有一天毕达哥拉斯外出时，经过了一家铁匠铺。“哐当，哐当……”他注意到铁匠师傅用铁锤敲击铁砧的声音非常奇妙。
　　这位细心的学者便停下脚步，仔细地听。
　　毕达哥拉斯对打铁声音非常熟悉，可是，这一次他听到声音好像“与众不同”，这叮叮当当的敲击声音是那么和谐，简直像音乐一样。
　　怀着好奇之心，循着叮当的打铁声音毕达哥拉斯走进了这家并不起眼的铁匠铺。望着熊熊炉火，望着满面红光的铁匠，这个“书呆子”不解地说：“师傅，你先停停，你打铁的声音怎么如此特别呢？”
　　铁匠放下铁锤，喘着粗气说：“有什么特别呢？难道打铁能打出音乐？”
　　“是啊，你的铁锤和铁砧之间敲击发出的声音，与别的铁匠铺里发出的声音不一样。这是一种很和谐的声音。”毕达哥拉斯认真地说，他被这个现象深深地吸引了。
　　毕达哥拉斯掏出了随身带着的一根尺子，用它绕铁锤量了一圈，又绕铁砧量了一圈，最后发现这铁锤和铁砧之间的比恰好是1∶0.618。
　　“难道这和谐的声音与铁锤、铁砧之间的大小有关？是不是每一个铁匠铺里的铁锤与铁砧之间都有这样的比例？”毕达哥拉斯迷惑不解地问道。
　　“我从没注意过这些。”铁匠对毕达哥拉斯的询问也非常迷惑。
　　“那好。我再到别的铁匠铺里看看。”说完，毕达哥拉斯离开了这家铁匠铺。
　　执著的毕达哥拉斯对大街小巷的铁匠铺多次走访，量了无数家铁匠铺的铁锤和铁砧，终于发现，只要两者之间的比是1∶0.618，敲击的声音都比较优美、悦耳。
　　这就是最早发现黄金分割定律的故事。
　　
　　作已知线段的黄金分割点
　　2000多年前，古希腊的柏拉图派学者欧多克斯，首先使用尺规作图做出已知线段的黄金分割点，他的做法如下：
　　1．设已知线段为ab，过点b作bc⊥ab，且bc=ab\/2；
　　2．连ac；
　　3．以c为圆心，cb为半径作弧，交ac于d；
　　4．以a为圆心，ad为半径作弧，交ab于p，则点p就是ab的黄金分割点。
　　13.怎样计算地球的周长
　　哥伦布和麦哲伦以自己的生命为代价，证明了地球是圆形的。在他们之前还有没有人证明地球的形状呢？其实距今约2000年前，埃拉托斯尼不仅已经发现地球是圆的，而且还计算出了地球的大小。
　　埃拉托斯尼不仅是世人皆知的发现素数的数学家，也是一位伟大的天文学家和地理学家。
　　他是用什么方法计算出地球大小的呢？那个时候根本没有当今这么多的仪器，那埃拉托斯尼只能是利用数学来完成他的工作的。
　　在埃及的尼罗河边有一座名为西因的城市。西因城中有一口古老的井。埃拉托斯尼发现，在6月21日12点的时候，阳光会垂直照到井底，与此同时，在北部距离西因约800公里的亚历山大的太阳光线有7.2°的倾斜。所以他利用了“圆弧的长度与中心角成正比”这一定理。图中弧ab的长已测量出是800千米，所以就有了这样一个等式：
　　（地球周长）：800千米=360°∶7.2°
　　埃拉托斯尼最后计算出地球的周长是40000千米，而今天《大英百科全书》记载的地球周长是40075千米，两者之间只有75千米的差距。
　　14.小姑娘智胜国王
　　从前，一个小女孩被封为是“最聪明的小姑娘”。这个小姑娘心地善良，头脑聪明，最重要的是她懂得非常多的数学知识。这个小姑娘的故事传到国王耳朵里。小心眼的国王非常想考考这个小姑娘，他冥思苦想了很长时间，终于想出了一道数学题，于是他立即下令让小姑娘来见他。
　　这个勇敢的小姑娘并不害怕，她走了很长时间的路终于来到了王宫。国王一看小姑娘满脸的稚气，心中暗想：就这么一个黄毛丫头，怎么可能那么聪明呢？我随便出个难题，准能难倒她。于是，国王慢吞吞地说：“听说你很聪明，不知是真是假。现在我给你一个任务，如果完成得好，我就封你为‘全国最聪明的人’，如果你干砸了，那么对不起，你要去坐大牢。”然后，他说出了早已经想好的题目：王宫前面有一个长50米、宽20米的长方形广场。广场中央立着一个大牌坊。广场需要改修一番，面积不变，牌坊也不许挪动，但改修以后，牌坊必须立在广场的前缘。
　　国王的问题说完以后，大臣们都不知道应该怎样回答，因此他们在心里都为这个小姑娘捏了把汗。心想：这小姑娘肯定要坐大牢了！一个小毛孩子，这样的工程肯定干不了。可小姑娘一点也不惊慌，从容不迫地说：“这好办，只要派给我100个工人就行了，一周之内，保证完成。完不成的话，我甘愿坐大牢。”
　　小姑娘迈着大步离开了。国王暗暗高兴：别看你现在大包大揽的，到时候就有好戏看了。想到这里，狡猾的国王笑了。
　　国王艰难地熬了一周，他很想看到小姑娘失败的样子。这天清晨，国王刚刚起床，侍从便急匆匆地跑过来报告，说是小姑娘已经把广场修好了。国王一听，半信半疑，走出宫门一看：他已经认不出来了，原来的广场完全变了模样。更神奇的是，那座大牌坊虽然未经挪动，却格外引人注目地耸立在广场的前缘。
　　小姑娘是怎样完成这次浩大的工程的呢？原来，小姑娘头脑中的数学知识发挥了作用。她想起了几何中的一个原理：在矩形中，面积一定的话，长和宽正好成反比例关系。也就是说，当宽大了一定的倍数时，要保持面积不变，只需要把长按同样的比例缩小就可以了。根据这一原理，她将广场的长设为40米，宽改为25米。这样，面积虽然仍然是1000平方米，但牌坊的位置却自然而然地从广场中央变到前缘去了。
　　小心眼的国王这次彻底服了，他没想到小姑娘小小年纪却这样厉害，他迫不得已，只能封小姑娘为“最聪明的人”。
　　
　　爸爸有一个测谎器，他问儿子：“你今天的数学成绩如何呢？”
　　儿子答道：“90分。”测谎器响了。
　　儿子又改说：“70分。”测谎器还是响了。
　　爸爸很生气地叫道：“我以前都是90分以上。”这时，测谎器没有响却翻倒了。
　　15.聪明的狄多公主
　　狄多是罗马帝国附近一个国家的公主。她非常聪明。可是在她十几岁的时候，国内发生叛乱，国王被杀死，狄多公主经过千辛万苦逃到了非洲。
　　狄多公主不仅失去了父亲，而且失去了国家。她希望能够为父亲报仇，夺回被叛乱者占领的国家。但是现在，她首先需要有一块栖身之地。于是，她去求见当地的酋长雅布王，乞求他给自己一些土地。
　　酋长非常同情狄多公主的遭遇，但是人都是有私心的，他又不愿意给狄多公主太多的土地。进退两难时，他的手下给他出了一个主意，酋长听了非常高兴，决定采用那种方法。
　　第二天，雅布王召见狄多公主，他令人拿出一张犍牛皮，指着它说：“亲爱的狄多公主，我决定赐给你一些土地。你看到这张犍牛皮没有？你用它围住多大的土地，我就把多大的土地赐给你。”
　　听了雅布王的话，狄多公主的手下都很气愤，一张小小的犍牛皮才能围住多少土地呢？这不是明摆着欺负人吗？有的人甚至要上前和雅布王评理。
　　狄多公主看了看那张犍牛皮，沉思了一下，然后走上前去，拿起犍牛皮，对雅布王鞠了一躬，说：“谢谢您的好意，我现在就去围地。”说完便带领着卫士们离开了。
 



第70章 几何的故事(3)


　　狄多走后，雅布王越想越得意，他认为自己这一招做得很漂亮，既表示了自己的善良和同情心，又不会让狄多拿去很多土地。一张犍牛皮最多也就围住巴掌大的一块地。他禁不住呵呵地笑起来。
　　不一会儿，一个仆人满头大汗地跑了进来，报告说狄多已经把地围好了，而且围住的面积差不多有王国的一半大。
　　正在得意的雅布王大吃一惊，简直不敢相信自己的耳朵。他急忙赶过去查看自己的土地。
　　原来，聪明的狄多拿到犍牛皮以后，并没有直接把它铺在地上，而是把它剪成了很细很细的皮条，把这些皮条连接成了一条很长的皮绳，她用这条皮绳靠着海岸，围出了一块很大的半圆形的土地。这下，自作聪明的雅布王傻眼了。可是他又不能违背自己的诺言，只能把土地赐给了狄多公主。
　　狄多为什么要围成半圆形的土地呢？原来，用一定长度的绳子，围出一块面积。其中，围成的圆的面积是最大的，而如果围成一个完全的圆形，那它的面积却是有限的。狄多利用了海岸线，把海岸线当成了这个圆的直径，这样围得的土地是最多的。
　　狄多公主获得了这块土地，在上面建立了拜萨城，逐渐兴旺繁荣起来，这就是后来的迦太基城。
　　16.哈米尔顿周游世界
　　哈米尔顿在100多年前生活在爱尔兰。他很喜欢思考问题，一天，他拿到了一个正十二面体的模型。这个模型有12个面，20个顶点，30条棱，每个面都是相同的正五边形。
　　哈米尔顿非常喜欢这个模型，他爱不释手，反复把玩。忽然灵光一闪，何不用它来做一个数学游戏呢？说做就做，他开始琢磨起来。假定这20个顶点是地球上的20个大城市，把30条棱比做连接这些大城市的道路，一个人从某个大城市出发，每个大城市都走过，而且只走一次，最后返回原来出发的城市。这种走法能实现吗？
　　这个问题怎么解决呢？拿着十二面体一个点一个点地去试吗？这似乎不是解决问题的好方法。如果把十二面体看做是一个橡皮膜的话，那么我们就可以把这个正十二面体压成一个平面图形。如果哈米尔顿所设想的走法能够实现的话，那么这20个顶点一定是一个封闭的20角形的周界。
　　把这个正十二面体压扁了，我们可以在上面看到11个五边形，底下还有一个拉大了的五边形，总共还是12个正五边形，而从这12个压扁的正五边形中，挑选出6个相互连接的五边形。再把这6个相互连接的五边形摊平，就成为一个20个顶点的封闭的20角形。
　　那这20个顶点，确实是正十二面体的20个顶点。这样一来，沿边界一次都可以走过来了，哈米尔顿的数学游戏在现实生活中是可以实现的，按照他的方法，我们是可以周游世界的。
　　
　　你想过周游世界吗？在科技飞速发展的今天，随着各种交通工具的出现，地球变得越来越小，以致人们称为地球村。设计自己的路线周游世界已经不是遥不可及的事情。为自己设计一个环球旅行的路线，也许在不久的将来你能实现梦想呢！
　　17.寻宝历险记
　　格雷船长突然在一个海滩被暗杀，这在当地引起了极大的轰动。因为格雷船长曾经当过海盗，据说他把许多珠宝埋藏在一个岛上，可是无人知道这个岛在哪里。许多人都想找到它，包括多伊尔。多伊尔开了一间旅馆，生活很贫困。
　　一个风雨交加的晚上，一个大汉闯入了他的旅馆。
　　大汉坐下，开始一个人喝酒。不一会儿他好像有点醉意，开始哼起歌来。
　　“王子的棺材上有15个人，
　　哎嗨！喝口朗姆酒，
　　把棺材的盖子折叠在一起，
　　15个人两两成伴，
　　没伙伴的人也不用担心，
　　因为他的伙伴就是宝贝……”
　　多伊尔在一旁边听边笑。这首歌是格雷船长写的，据说歌词跟宝藏岛的位置有关，所以几乎所有的人都会唱，但是谁也不知道歌词到底暗示了什么。
　　大汉看到多伊尔在偷笑，愤怒地说：“臭小子！你笑什么？你敢小看我！我有格雷船长的地图！”
　　大汉边说边从口袋里掏出几张纸来。多伊尔一看，真的是地图！
　　“你怎么会有地图的？”
　　“小伙子，你一定不知道我是谁吧。”
　　大汉坐下来开始介绍自己。原来他曾经是格雷船长最信任的部下，是船长出事那天最后一个见到船长的人。格雷船长觉得自己有被抓住的危险，就把地图交给大汉，自己中枪死亡。大汉就保护地图逃走了。
　　“地图里不是画了宝藏岛的位置吗？”多伊尔说。
　　“没用的，这么多张地图，谁知道哪张是真哪张是假。”
　　原来，为以防万一，船长还绘制了几幅假地图。这就不好找了。多伊尔开始琢磨，他想了一会儿，突然高兴地跳了起来。
　　“我想到了！大叔，也许我们可以找到真地图。”
　　“怎么找？”
　　“想想那首歌啊，第一句，王子的棺材！王子的棺材是什么？王子死后，他的尸体会和好多的金银宝贝埋在一起，所以这里的王子棺材一定指的就是地图？快找找看有没有像棺材模样的地图。”两人开始寻找棺材模样的地图。
　　吉姆抓起真地图说道：“这张地图可以作为棺材盖的部分上有15个岛。歌词中的15个人就是这15个岛了。你看，这些岛真的都是以人名命名的。”
　　大汉很是佩服多伊尔的推理能力。多伊尔接着说：“按照歌词把棺材盖折叠的话……看15个人两两配对了！”
　　两人开始研究地图上的棺材盖。那里有一层薄纸覆盖在上面，多伊尔打开薄纸，地图上的棺材盖成了正八角形。
　　“这该怎么折叠呢？”
　　“这叫轴对称图形……”
　　“轴对称图形？”
　　“是的。如果一个图形沿着一条直线对折，两侧的图形可以完全重合，这个图形就是轴对称图形。我现全明白了。按照轴对折就可以折叠在一起了！”
　　大汉还是不明白。
　　“你明白什么了？”
　　“折叠棺材盖，15变成8。把地图上的棺材盖按照轴对称折叠起来，就有14个人刚好两两成对。剩下的一个岛没有伴是吧？跟这个岛相连接的部分一定就是宝藏岛的位置所在了！我们试试用这种办法折叠地图！”
　　多伊尔开始折叠地图。
　　他们两人很快找到了宝藏岛的位置。
　　后来，多伊尔又和大汉合作，成功地找到了宝藏并且顺利地运了回来。他们从此过上了快乐幸福的生活。
　　
　　教完“长方形面积的计算”后，老师在黑板上出了一道求一张床板的面积的题目，让小马上台演算。小马很快就将答案算出，站在黑板旁边得意洋洋地等待老师表扬。不料老师却惊呼：“哇！可了不得，你晚上睡觉一定是睡在棍子上吧，好功夫哇！”原来，小马将单位“平方米”写成了“米”。
　　18.大胡子卖瓜
　　莹莹很想吃西瓜，放学回到家，妈妈让她去买个西瓜回来。她来到菜市场一看，市场上只有一个人在卖瓜，莹莹平时不喜欢这个人，因为这个人太狡猾了。可是今天莹莹实在太想吃西瓜了，她不情愿地向那个瓜摊走去。
　　大胡子向前走了两步，满脸堆笑地说：“嘿，莹莹，我的西瓜便宜呀！大个的2元1个，小个的1元1个，你随便挑。”
　　莹莹拣了一个最大的西瓜，用手拍了拍，说：“我就要这个了。”
　　大胡子一看，眉头一皱，心想：“坏了，她把我做广告的西瓜买走，我拿什么来招揽买主呀！”
　　“嘿……”大胡子干笑了几声说，“我说莹莹，这个西瓜个头虽大，可是不熟呀！生瓜！酸的！”
　　“真的？”莹莹有点犹豫。
　　大胡子赶紧抱起两个小西瓜递了过去，说：“这两个瓜是熟瓜，甜极啦！2元钱买这两个吧！”
　　莹莹看了看两个小西瓜，摇摇头说：“这两个小西瓜合起来也没有那个大西瓜大呀！”
　　“不对，不对。”大胡子掏出尺子把大西瓜和小西瓜都量了一下说：“你看，大瓜直径30厘米，两个小瓜直径都是15厘米，两个小瓜直径加在一起同样是30厘米，你一点也不吃亏呀！快拿走吧！”
　　莹莹把两个小西瓜抱回家。莹莹妈妈接过其中一个小西瓜，用刀一切，呀，白籽白瓤，一个地地道道的生瓜。
　　莹莹生气地说：“我原来挑了一个大西瓜，大胡子非叫我买这两个小的，真气人！”接着莹莹把事情的经过告诉了妈妈。
　　“你被大胡子骗啦！”妈妈说，“西瓜可以看成一个球，一个球体积等于1\/6×3.14×直径×直径×直径，你算算吧！”
　　莹莹写出：大西瓜体积=1\/6×3.14×30×30×30=14130（立方厘米）
　　小西瓜体积=1\/6×3.14×15×15×15=1766.25（立方厘米）
　　两个小西瓜体积=1766.25×2=3532.5（立方厘米）
　　14130÷3532.5=4
　　莹莹气极啦！她说：“好啊！大西瓜是两个小西瓜体积的4倍，找大胡子算账去！”
　　莹莹和妈妈拿着生瓜找到大胡子，大胡子退了买瓜的钱，又给莹莹一个大西瓜。
　　
　　根据语句猜数学名词。
　　（1）讨价还价
　　（2）我先走了
　　（3）不用再说
　　（4）搬来数一数
　　谜底：（1）商数　（2）不等　（3）已知　（4）运算
　　19.三等分角悬疑的由来
　　公元前4世纪的时候，埃及的亚历山大城是一座繁华的都城。
　　国王和他两个漂亮的公主在这里幸福地生活着。国王在城的近郊为公主建了一座圆形的别墅。圆形别墅的中间有一条河，公主的宫殿正好建在圆心处。别墅的南北墙各开了一扇门，河上建有一座桥。桥的位置和北门、南门恰好在一条直线上。国王每天赐给公主的物品，从北门送进，先放到位于南门的仓库，然后公主再派人从南门取回居室。从北门到公主的屋子，和从北门到桥，两段路恰好是一样长。
　　公主还有一个小妹妹，国王也要为她修建一座别墅。小公主提出，自己的别墅也要修得和姐姐的一模一样。小公主的别墅很快动工了，可是工匠们把南门建好后，要确定桥和北门的位置的时候，却发现了一个问题：怎样才能使北门到居室、北门到桥的距离一样远呢？
　　工匠们发现，最终是要解决把一个角三等分这个问题。只要这个问题解决了，就能确定出桥和北门的位置了。工匠们试图用直尺和圆规作图测定出桥的位置，可是很长的时间他们都没有解决。不得已，他们只好去请教当时最著名的数学家阿基米得。
　　阿基米得看到这个问题，想了很久，他在直尺上做了一点固定的标记，便轻松地解决了这一问题，大家都非常佩服他。不过阿基米得却说，这个问题没有被真正解决。因为一旦在直尺上做了标记，等于就是为它做了刻度，这在尺规作图法中是不允许的。
　　阿基米得虽然解决了当时工匠们的燃眉之急，可是却没有解决这个几何难题。后来2000年间，许多科学家都没能解决这个问题。100多年前，德国数学家克莱因才做出了一个证明：如果只用直尺和圆规，是不能解决这个问题的。
　　
　　儿子今年三岁，已懂得从一数到十，也知道五比一大。我也随时找机会教他，问他小狗小猫哪个大。
　　有一次，我左手拿一块巧克力，右手拿两块巧克力，问他：“哪一边比较多？”儿子不回答，我耐心地继续追问，儿子突然放声大哭，说：“两边都很少啊！”
　　20.太阳神留下来的数学悬疑
　　有这样一个传说，从前，古希腊的第罗斯岛上，爆发过一次大瘟疫。当时，无辜的人们一批批死去，原来繁荣的土地也逐渐荒芜，各种污物和死尸充斥着大地。
　　岛上人们非常信奉太阳神阿波罗，他们认为这场瘟疫是太阳神对人类的惩罚，因此惊恐万分。为此，人们修建了庞大的神殿，奉上大量贡品，希望神能赦免他们，解除惩罚。可是瘟疫并没有因此停止，反而越来越厉害。
　　这时候，年轻的女祭司毕菲亚告诉人们，她从太阳神那里得到了旨意：太阳神嫌神殿里面的立方体祭坛太小了，要求人们把祭坛的体积扩大1倍，而且形状要和原来的一模一样，这样才能结束瘟疫。
　　听到这个消息，人们赶忙赶往采石场，采集石头建造新的立方体祭坛。可是，怎么样才能把立方体的体积扩大1倍而又不改变形状呢？有人提出把立方体的每一条边都扩大1倍，人们觉得有道理，就这样便建造了一座新的祭坛。
　　然而，不幸的是，瘟疫更加严重了。没几天，毕菲亚又一次传来太阳神的话：新的立方体体积不是原来的2倍，而是8倍。太阳神发怒了，认为人们在捉弄他，要给第罗斯岛更大的惩罚。
　　人们没有办法，只好请教雅典的学者希波克拉底。希波克拉底建议他们先求出新的立方体的边长，这个边长应该是原来立方体边长的某个倍数，但绝不是2倍。人们后来求出了这个倍数，又造了一个新的立方体，这次的体积确实是原来的体积的2倍。人们满怀希望地等待太阳神的答复。
　　但是，太阳神这次这样说：虽然新的立方体的体积满足了要求，却是利用了不允许使用的工具制作的。太阳神命令说，做这样的立方体，只能用圆规和直尺，不允许用其他的任何工具，更不能先求出新的立方体的边长。只有圆规和直尺是神授予的，其他任何工具都不能被神所允许使用。
　　这个问题太难了，当时所有的人包括希腊最有智慧的人都没能解决这个问题。第罗斯岛因此又陷入了阴影中。
　　这个问题就是著名的立方体体积的问题，它是几何的三大难题之一。后来，人们发现，只用圆规和直尺根本不能解决这个问题。
　　
　　郭文是个大文人，但他嗜酒如命，每次喝酒，非整瓶不欢。一天，他又喝得半醉了。他太太埋怨他已足足喝掉整瓶酒。
　　郭文闻言，微睁醉眼，一手拿起空瓶，一面摇头摆脑地说：“半瓶美酒，悲观者视之为空了一半，但乐观者却视为满了一半。无论悲观也好，乐观亦好，总是……1\/2瓶满的酒=1\/2瓶空的酒。然而，代数法则有云，用同一常数乘以等式两边，其值不变。那么，以2乘上式便得……1瓶满的酒=1瓶空的酒。由此而得，刚才你说我喝足一瓶满的酒岂不是说我根本没有喝酒吗？”
 



第71章 统计与概率的故事(1)


　　1.妙算男女比例
　　你知道新生婴儿的男女比例吗？18世纪法国数学家拉普拉斯就曾经用统计的知识对伦敦、柏林、彼得堡等几个城市和法国全国婴儿的出生情况进行过调查。
　　经过持续10年的研究，拉普拉斯发现，男婴在所有婴儿中的比例为22\/43≈0.512。可是，在同时研究巴黎60年（1725—1784年）间类似的统计资料时，得出的数据却是25\/49≈0.510，为什么数据有差别呢？拉普拉斯对这个问题进行了研究，发现，总的数据里包含了一切的弃婴，因为当时弃婴现象比较严重，而弃婴中女婴较多，这样就使得巴黎统计数据不够准确了。当拉普拉斯从出生婴儿总数中减去这些弃婴的数字后，再进行计算，则男婴的出生率也就稳定在22\/43左右。这和法国其他地区以及外国所统计的数据是完全一致的。
　　拉普拉斯成功地统计了男女比例，对以后的一些研究提供了很大的帮助。你对什么东西感兴趣呢？看看用什么样的方法来求得你想到的结果呢？
　　
　　我去参观气象站，看到许多预测天气的最新仪器。
　　参观完毕，我问站长：“你说有75%的概率下雨时，是怎样计算出来的？”
　　站长不必多想便答道：“那就是说，我们这里有14个人，其中3个人认为会下。”
　　2.从赌博中得出的概率论
　　卡当是一个很有才华的人。他知识面非常广，不仅是一名医生，同时又是一位数学家。可是，他也有一个爱好——赌博，在业余时间经常和朋友们一起玩。一般的人仅仅把赌博看成一种游戏，而卡当却从赌博中发现了数学问题，并因此取得了巨大成就。
　　一次，卡当的一个贵族朋友和人家打赌掷骰子。可是他不知道把钱押在哪个数字上容易赢。为此头疼不已。贵族赢钱心切，他想到了聪明的卡当。于是他找来卡当帮忙。卡当对此也非常感兴趣，一向喜欢思考的他开始认真研究起来。
　　每个骰子有6个面，把两颗骰子扔出去，点数之和可能是从2到12的任意一个数字，可是哪个数字出现的可能性最大呢？
　　卡当拿出纸笔，计算了一下。发现了一个结果：两个骰子朝上1面一共有36种可能，从2到12这11个数字中，7是最容易出现的和数，它出现的可能性的是1\/6。
　　所以卡当预言，押7最容易赢。
　　贵族听了卡当的话，把大部分的钱押在7上，果然赢了很多钱。
　　这在现在看来很简单的方法在当时却是非常杰出的思想方法。
　　在那个时代，虽然概率的萌芽有些发展，但是还没有出现真正的概率论。
　　卡当并没有停留在对赌博的研究。为了弄清楚这个问题，他找到许多著名的数学家一起讨论。这样，就诞生了新的数学分支——概率论。卡当的发现对概率论的出现有非常重要的作用。
　　
　　英国诗人捷尼逊写过一首诗，其中几行是这样写的：“每分钟都有一个人在死亡，每分钟都有一个人在诞生……”
　　有个数学家读后去信质疑，信上说：“尊敬的阁下，读罢大作，令人一快，但有几行不合逻辑，实难苟同。根据您的算法，每分钟生死人数相抵，地球上的人数是永恒不变的。但您也知道，事实上地球上的人口是不断地在增长。确切地说，每分钟相对的有1.6749人在诞生，这与您在诗中提供的数字出入甚多。为了符合实际，如果您不反对，我建议您使用7\/6这个分数，即将诗句改为：‘每分钟都有一个人死亡，每分钟都有11\/6人在诞生……”
　　3.愚蠢的士兵
　　东西相邻两国发生战争。东西国家之间有一条大河。河上没有桥，而且因为战争，摆渡的船也都停止了做生意。西方的国家取胜心切，派了一名大将率领8000名士兵进攻东方的国家。
　　大军在河边集结以后，为了快速渡河，将军派兵查看水情。
　　“这条江的平均水深是多少？”将军问。
　　部队参谋回答道：“将军，平均水深是140厘米。”
　　“那我们士兵的平均身高呢？”
　　“士兵的平均身高是168厘米。”
　　“太好了，这样头正好可以露在水面上走过去。大家跟上，过江吧！”将军非常得意，他以为这样就能安全过河了。
　　士兵们一排接一排，向江水中走去。他们越走水越深，水先没过了腿，然后是腰，接着没过了脖子，差不多走到江的水中央时，将军和士兵们全部掉入水中淹死了。最后，东方的国家不战而胜，西部国家实力大损。
　　问题出在哪里呢？难道部队参谋错了吗？没有。一切问题的根源在“平均”二字上。说“平均”水深，并不意味着河水最深的地方是140厘米。
　　其实江水最浅的地方只有100厘米，但是江水中央最深的地方水深却是180厘米。
　　所谓140厘米，仅仅指的是平均值，身高不足180厘米的士兵们显然会掉入水中淹死。因此，西部的国家不战而败。
　　
　　在上数学课的时候老师问同学们：“如果10个人拆一座房子需要3天，那么由5个人来拆同一座房子需要多少时间呢？”
　　“这不可能，”一个男孩回答，“因为同一座房子不能拆两次，老师！”
　　4.大数学家判赌局
　　伟大的数学家、物理学家和哲学家帕斯卡有一次出外旅行。他偶遇贵族子弟梅累，为了打发无聊的旅途时光，两人闲聊起来。梅累嗜赌如命，他曾经遇到过的一个分赌金的问题，至今让他迷惑不解。这次和大数学家帕斯卡同行，他开始请教帕斯卡这个问题。
　　梅累说，一次他和赌友掷骰子，各用32个金币做赌注，约定，如果梅累先掷出三次“6点”，或赌友先掷出三次“4点”，就算赢了对方。两个人赌了一阵儿，梅累已经掷出了两次“6点”，赌友也掷出了一次“4点”。可就在即将分出输赢的时候，梅累得到命令，需要立刻觐见国王，所以这场赌局中断了。那么他们俩该怎样分这64个金币的赌金呢？梅累和赌友争起来。
　　赌友说，梅累要再掷一次“6点”才算赢，而他自己如果掷出两次“4点”也就赢了，这样一来，自己所得的应该是梅累的一半，就是说，梅累得到64个金币的2\/3，他自己得1\/3。可梅累说，即使是下一次赌友掷出个“4点”，自己没掷出“6点”，两人“6点”、“4点”各掷出两次，那金币也该平分，各自收回32个金币，更何况如果自己掷出个“6点”来，那就彻底赢了，64个金币就该全归他了。所以，他应该先分得一定能到手的32个金币，剩下的32个金币应该对半分，那么梅累自己该得到64×3\/4＝48个金币，而赌友只能得16个金币。
　　自己和赌友到底谁说得对呢？梅累迷惑地问帕斯卡。
　　就是这样一个看起来简单的问题，竟把帕斯卡这位大科学家给难住了。帕斯卡为此足足苦想了三年，才悟出了一些道理来。于是他又和自己的好朋友，当时的另外两位数学家费尔马和惠更斯展开了讨论。他们得出一致的意见：梅累的分法是对的。因为在赌博必须中断的时候，梅累赢得全局的可能性是3\/4，而赌友的可能性是1\/4。梅累一方的可能性更大。后来，三位数学家的讨论结果被惠更斯写进了《论赌博中的计算》一书，这本书被公认为世界上第一部有关概率论的著作。
　　
　　你明白概率是什么了吗？概率就是量化了的可能性，说得再明白点就是取胜的把握或者失败的可能性有多大。它是一个重要的数学分支，并且被广泛应用到现实生活中。
　　5.喝汤
　　每个人都有自己的口味，有人喜欢吃甜味食品，有人吃饭偏清淡，还有的人喜欢吃口味咸的东西。曹雪家里就是这样，这给掌勺的妈妈出了个大难题。
　　“妈妈！我喜欢吃咸的，把汤做得再咸一点儿吧！”
　　“别耍孩子脾气！汤怎么能做得太咸呢？”
　　妈妈准备晚饭的时候给曹雪舀了一勺汤让她尝尝味道。
　　“妈！太淡啦，一点儿盐都没放吗？”
　　于是妈妈又放了一勺盐，用汤勺在锅中搅拌了一下，又给曹雪尝了一勺。
　　“嗯……稍微咸一点了，爸爸一定喜欢喝，但是妈妈……”
　　“怎么了？”
　　“我只是喝了一小勺汤，您怎么就知道整锅汤的味道了呢？”
　　“哟！这么说来这一锅汤还都要给你喝了不成？”
　　“那倒不是这个意思……但是很奇怪呀，妈妈不是只从汤里面随便盛出一小部分吗，难道这也有道理？”
　　“当然了。妈妈只是运用了数学中‘抽样调查’的方法而已。不是有‘以一推十’这句话吗。”
　　“以一推十？”
　　曹雪不懂了。一向好学的曹雪缠着妈妈非要让妈妈讲，妈妈做好了汤开始给曹雪讲故事。
　　“所谓‘以一推十’的抽样调查就是要调查某一集体的情况，有全体调查和抽样调查两种方法。所谓全体调查，就是对群体中的每个个体都进行调查，得出最后的结果。从整体中只选择一部分进行的调查，就叫抽样调查。抽样调查就是把对一部分个体抽查的结果作为衡量整体水平的尺度。
　　“抽样调查在现实生活中应用广泛。比如它被应用在劳动力、时间、费用的节约、机械生产产品的检查、江湖海水和空气等的污染情况。
　　“把不可能通过所有个体的数据调查而得出结果的调查，变为可能的调查方法就是抽样调查。
　　“抽样调查中最重要的部分是选择合适的样本。要仔细选择可以代表整体水平的个体样本，随便选几个样本来做抽样调查是一点意义也没有的。整个数据群被称为全体，从中选出的一部分数据群被称为样本。全体和样本的关系就像‘一锅汤’和‘一勺汤’之间的关系一样。”
　　曹雪恍然大悟，她忙说：“那妈妈用汤勺在锅中搅拌后舀出一勺汤，只尝一口就能够判断出整锅汤味道的好坏。用汤勺搅拌汤，是保证随机选择样本的必要步骤。不同个体之间差距很大，或者个别个体很突出，都不利于抽样调查的进行，所以用汤勺搅拌汤是‘保持样本质量同一属性的过程’。对不对？”
　　妈妈高兴地点点头。曹雪终于明白其中的道理了。
　　
　　郭教授到银行取出100元钱，数到58时，他把钱放入袋中。
　　出纳问：“怎么不数完呢？”
　　郭教授说：“数了这么多都没有错，大概后面不会有错了！”
　　6.智断《红楼梦》
　　曹雪芹的《红楼梦》是中国古代四大名著之一。相传他只是写了《红楼梦》的前80回，后40回由高鹗续写。事情已经过了几百年，可是对此仍没有一个定论。
　　这个问题困扰了人们几百年，近年来，科学家试图用科学的方法来解开这个谜。
　　20年前，在美国举行的“《红楼梦》讨论会”上，有个叫陈炳藻的教授提出了一个惊人的发现：他断定，《红楼梦》是曹雪芹一个人写的，这个结论是计算机自己“算出来”的。
　　他把曹雪芹常用的句式、词语和搭配方法等，作为样本输入到计算机里面，然后把前80回和后40回做了一个比较，发现它们的联系程度有80％。由此他判断，红楼梦前后都是曹雪芹一个人写的。
 



第72章 统计与概率的故事(2)


　　他的这个办法是有一定依据的。因为每个作家的经历不同，文风不同，使用语言的习惯也就不同。比如说曹雪芹写“笑”，林黛玉对不同的人有不同的“笑”，对贾宝玉是“含情”地笑，对袭人是“冷淡”“讥讽”地笑，对紫鹃是“凄然”、“温存”地笑……这些词和林黛玉的性格是非常吻合的。我们可以想想看，如果林黛玉“龇牙咧嘴”地笑，那就不符合曹雪芹的风格。
　　陈炳藻的研究方法又为我们提供了一种新的研究方法。用计算机可以做许多我们原来都不能轻易完成的工作。
　　
　　深圳大学的科学家们，把330多万字的《全唐诗》贮存在电脑里。想知道“床前明月光”这句诗是谁写的？这首诗在书里面的哪一页呢？没问题！只要几秒钟，聪明的计算机就能告诉你答案。这些工作，如果是用人来完成，需要几天，甚至几个月的时间。
　　7.智胜狡诈的国王
　　从前，森林中生活着一只残暴而凶狠的老虎，它经常欺负弱小的小动物们。为了显示自己的霸道，它把森林中心的土地划为了自己的领地。它声称自己的领地神圣不可侵犯，任何动物都不能踏入半步。如果有谁误闯入禁宫，将受到严厉的惩罚。这个人必须说一句话，如果是真话，它将被老虎吃掉，如果是假话，老虎将把这个人送给自己的狐朋狗友——野狼享用。许多动物都被狡猾的老虎害死了，因为无论说什么话，都只有死路一条。
　　这天，小猴子由于迷路误闯入了禁区，被野狼抓住了。他被带到老虎面前。老虎轻蔑地看着他，说：“你现在自己选择吧，说真话的话你会成为我的午餐，说假话的话你就会被我的野狼兄弟享用。”
　　小猴子非常聪明，为了活命，他脑筋转了转，说道：“老虎陛下，这是我的那一句话：我不会是您的午餐。”
　　老虎听了以后，正要享用它的午餐，但是仔细一想，却不知道该怎么办好。原来，小猴子所说的这句话，既不是真话，也不是假话。因为如果不把他吃了，那么这句话就变成了真话。根据命令，说真话的要被老虎作为午餐吃掉；而如果把他吃掉的话，这句话又变成了假话，根据命令，它应当被野狼吃掉。无论如何，总是前后矛盾的。老虎想了半天，不知道该怎么办，只好把小猴子给放了。
　　
　　小明：“请给我理个大分头，头发从中间向两边梳，一边一半。”
　　理发师：“我无法办到。”
　　小明：“为什么？”
　　理发师：“你的头发总数是奇数！”
　　8.四封家书
　　陈宏在外地工作。中秋节快到了，他想给老父老母以及老婆和儿子每人写一封信。一日闲来无事，陈宏躲在家里终于把4封信都写好了。然后他贴上邮票，把4封信分别装进事先准备好的信封，给亲人们寄了回去。
　　几天以后，陈宏同时收到四封回信。
　　先看儿子的来信。
　　儿子在信里说：“老爸，你真幽默，在信里怎么称呼我是‘父亲大人’。”
　　完了。写给父亲大人的信，装错信封，寄到了儿子手里。
　　接着，他又颤颤巍巍打开父亲的来信，脾气火暴的父亲不知会怎样？
　　果然，父亲在信中大发雷霆：小子，是不是又想挨打了？“爸爸”怎么能拼成baobao呢？
　　原来给儿子的信，错装到寄给父亲的信封里面。
　　但愿另外两封信各得其所，没有搞错。看看爱妻的信。
　　妻子倒是没骂他，信中写道：“最近你有进步，懂得谦虚和礼貌了。以往来信开头总是说‘嗨，你好’，现在这封信里，竟称我为‘亲爱的妈妈’，真是不敢当。”
　　这下全都乱套了，看来写给妻子的信一定是寄给老妈了。
　　这四封信，分别装在四个对应的信封里，要能全部装对，只有一种方式；要能全部装错，方式可多了。可是怎么能都错了呢？这引起了陈宏的兴趣。
　　四封信分别装进四个写着不同地址的信封，全部装错的可能方式共有多少种？
　　可以用1、2、3、4分别表示四封信。将这四个数字排队，组成四位数，每个四位数表示一种装信封的方法，四位数的第k位表示第k个信封（k=1，2，3，4）。所以，唯一正确的装法是1234。
　　四封信全装错，表示为四位数，就是1不在第一位，2不在第二位，3不在第三位，4不在第4位。例如，老张装错信封的方式可表示为2143。
　　通过枚举，可以得出四封信全装错的所有可能方式：
　　“1”在第二位：2143，3142，4123；
　　“1”在第三位：2413，3412，4312；
　　“1”在第四位：2341，3421，4321；
　　共得9种全部装错信封的方式。
　　想了半天，陈宏终于想明白了。这次教训让他以后再也不敢马虎了。
　　
　　阿里巴巴买了12头驴子，当他骑在一头驴子上数数时，发现只有11头驴子；当他下来重数时，便有12头驴子。他自言自语地说：“步行赚一头驴子，骑驴赔一头驴子，看来还是步行好！”
　　9.圆周率π的另类研究
　　蒲丰非常好客，1777年的一天，他约了好多朋友来家里玩。
　　突然，蒲丰拿出一张大白纸来。他在白纸上画满了一条一条等距离的平行线。他又拿出很多一样长短的小针。每根小针的长度都是平行线间距的一半。
　　然后，蒲丰对朋友们说：“好了，请你们随意地把这些小针扔到白纸上。”客人都很纳闷，谁都不知道蒲丰想干什么。他们你看看我，我看看你，只好一根根地把小针往白纸上扔，扔完了把小针捡起来再继续扔。
　　客人们扔的同时，蒲丰在边上认真地计数。
　　等大家都扔完了。蒲丰发现，统计的结果是，大家一共扔了2212次，其中与直线相交了704次，用2212除以704，等于3.142。
　　“朋友们，你们发现了吗？这个结果正好和圆周率非常接近。”蒲丰这才对大家说明自己的意图。大家都很奇怪，这些随意扔出的结果怎么跟圆周率π扯上关系呢？
　　蒲丰接着说：“怎么？你们不相信吗？我们可以继续试验，每次得出的结果都是圆周率的近似值，而且扔的次数越多，结果越接近。”
　　客人们又扔了很多次。结果还是那样，每次都非常接近π。
　　这就是著名的“蒲丰试验”。
　　后来，到了1901年，又有一个意大利人做了这个试验，他扔了3000多次，最后得到的结果是3.1415929。
　　同学们，感兴趣的话你也可以试一试。
　　
　　张奶奶：“大妹子，听说你孙子国刚这次在部队立了大功。”
　　李奶奶：“你说的不假，功是立了一个，可跟你孙子家强一比就不行了，只有你孙子的一半。”
　　张奶奶：“大妹子，你这是哪儿的话呀？”
　　李奶奶：“你家的家强立的是二等功，我家的国刚立的才是个一等功呢！”
　　10.神奇的水怪
　　英国的尼斯湖曾经传言生活着被称为“尼斯湖水怪”的怪物，这件事情引起了很多人的遐想。有人甚至还公布了水怪的照片。照片中是一只像恐龙一样的长脖子的大家伙，但是科学家们并不相信这件事。许多人都相信存在尼斯湖水怪，对于这些人来说，尼斯湖水怪存在的概率是远大于1\/2的，而对于科学家们来说，这个怪物存在的可能性几乎为0。随着时间的推移，在人们得知照片中的水怪，是有人故意捏造出来的假模型的事实之后，关于尼斯湖水怪是否存在的争论自然就消失了。事实上，尼斯湖水怪事件是完全不需要用概率来计算的问题。
　　那么，到底什么样的事可以用概率是1\/2来计算呢？
　　即使一件事情有两种互相对立的情况，但如果二者都不是确定会发生的事情，那么是不能用概率来计算的。
　　概率是针对过去真正发生过的，或者未来一定会发生的事情的学问。像掷骰子的问题，无论怎样必定都会掷出奇数或者偶数，所以说出现这两种情况的概率各为1\/2就是正确的。
　　
　　数学课上，老师出了一道题：“如果银行的年息为1.15厘，你们每人往银行存50万元，存了两年，得多少利息？”让学生计算。
　　同学们都在计算，唯独小明坐着不动。
　　老师感到不解，问：“小明，你为什么不算呢？”
　　“利息太低了，我不感兴趣。”小明说。
　　11.路边的阴谋
　　城市马路下，乡村市集上，经常看到摸球中奖的小摊。其实，好多都是骗局。
　　小龙暑假来到姥姥家，集市上，他看到一个矮个子青年人在玩摸球中奖的游戏。
　　矮个子一边抖落着口袋，一边叫喊：“摸球啦！摸球中奖！”不一会儿，就围了一大圈人。
　　有人问：“怎么个摸法？”
　　矮个子说：“1元钱摸一次，每次摸3个球。我口袋里有红、白、黑3种球。如果你摸出的3个球中连1个红球也没有，你什么奖也得不到。”
　　观众问：“如果摸到1个红球呢？”
　　矮个子举起1支铅笔，说：“你将得到1支非常好用的铅笔。”
　　观众又问：“如果摸到两个红球呢？”
　　矮个子举起一支圆珠笔，说：“你将得到一支非常好用的圆珠笔。”
　　观众问：“如果摸到的3个都是红球呢？”
　　“嗬！”矮个子眼睛闪着亮光说，“那你可要发大财啦！你将得到1000元奖金！”
　　一听这话，围观的人中就有掏钱的了。一个小学生拿出2元钱说：“我摸两次。”一个小伙子拿出5元钱说：“我摸5次。”结果是小学生一个红球也没摸着，小伙子只摸到一个红球，得了1支铅笔。
　　小伙子举着一支铅笔，说：“嘿！5元钱买来一支铅笔！我就不信邪，我这次买它20元钱的，看能不能中大奖！”
　　矮个子接过钱笑眯眯地说：“好，好，摸的次数越多，中大奖的机会也就越大！”
　　这个小伙子最后得到了3支圆珠笔。
　　这时，挤进来一个老妈妈，她说：“我最近手气特别好，我买100元的，我把他的大奖全包下来！”
　　“慢着！”小龙拦住了老妈妈说，“大家不要上矮个子的当。”
　　小龙问：“你口袋里有多少个球？”
　　矮个子答：“23个。”
　　小龙又问：“都是什么颜色的？”
　　矮个子摇晃着脑袋说：“这颜色嘛，我早就给大家交代过了，有红、黑、白3种颜色。”
　　“你口袋里的红球有多少个？”小龙步步逼近。
　　“这可是个秘密！”矮个子眼珠一转，说：“不过，我可以给你透露一点信息。口袋里的红球和白球合在一起有16个，白球比黑球多7个，黑球比红球多5个。小子有能耐自己算去！”
　　一个观众说：“这可真够乱的！一会儿白球比黑球多，一会儿又黑球比红球多。”
　　小龙说：“由于白球比黑球多7个，黑球又比红球多5个，所以，白球比红球多7+5=12个。又由于白球和红球共有16个，可以知道白球有12个，红球只有2个。”
　　这时大家才明白过来。小伙子怒了，他揪着矮个子问：“好啊！你口袋里只有2个红球，你却说抓出3个红球才给大奖，你让我们到哪里抓去？”
　　小伙子抢过口袋把球倒了出来，一数红球，果然只有2个。
　　众人掀翻矮个子的摸奖摊，打了110，一会儿矮个子就被警察带走了。
　　
　　证明所有大于2的奇数都是质数，不同专业的人给出不同的证明：
　　数学家：3是质数，5是质数，7是质数，由数学归纳可知，所有大于2的奇数都是质数。
　　物理学家：3是质数，5是质数，7是质数，9是实验误差，11是质数……
　　工程师：3是质数，5是质数，7是质数，9是质数，11是质数……
　　计算机程序员：3是质数，5是质数，7是质数，7是质数，7是质数……
　　统计学家：让我们来试几个随机抽取的数：17是质数，23是质数，11是质数……



小说下载尽在http://www.bookben.cn - 手机访问 m.bookben.cn---书本网【gzbysh】整理 
附：【本作品来自互联网,本人不做任何负责】内容版权归作者所有!   !