第2章 趣味故事(2)
- 科技軼聞趣事(科學知識大課堂)
- 李楠 金昌海 崔今淑
- 5540字
- 2015-04-20 10:41:31
人們以前制造銅粉的方法是:用機械的方法將銅塊制成銅屑,再把銅碾成銅粉。但由于銅的可塑性很好,所以得到的往往不是銅粉,而是銅箔。于是人們利用銅的氫脆性,發明了一種新的制造銅粉的方法。這種方法的大致工藝如下:把銅絲放在氫氣流中加熱1至2小時,其溫度約500℃~600℃,這銅絲冷卻后就具有氫脆性了。再將它放入球磨機中研磨幾個小時,就制成了顆粒極小的銅粉。這種方法已用在生產中。
看來,“大自然把人們困在黑暗之中”的企圖又一次失敗了,人們又一次避害趨利取得了成功。
荒唐引出真理
我們知道,“永動機”是不可能被發明出來的,因為它違反了能量守恒定律。
能量守恒定律是大自然的基本規律之一,那它又是怎樣得來的呢?能量守恒定律是研究荒唐的“永動機”引出來的。這真是一件使人“哭笑不得”的趣事:荒唐的“永動機”好似“母親”,她生下“兒子”能量守恒定律后,“兒子”就將“母親”判處“死刑”。
原來,在“永動機”面前屢戰屢敗,屢敗屢戰,迫使人們重視研究“能”的本質和各種能的相互轉化和數量關系。這是非常自然的,“永動機”就是把一種能轉化為另一種能,并永遠不斷提供能的“機器”。
“永動機熱”冷于1775年巴黎科學院作出停審“永動機”論文決定之時。大多數人終于開始了冷靜地思考。
僅僅過了20多年,生于美國的本杰明·湯姆遜(1753~1814,他更廣為人知的名字是到英國去之后受封的倫福德伯爵)在1798年就發現,鉆削金屬時產生的熱能使水沸騰。第二年,英國戴維(1778~1829)也發現,在真空中用鐘表機件帶動兩塊冰互相摩擦可以使冰熔化為水。這把“‘熱質’和‘燃素’一起埋在同一個墳墓中”的實驗,顯然已經將熱能與機械能的轉化聯系在一起了。湯姆遜還由實驗第一次提出了粗略的熱功當量。接著在1800年意大利伏特發明電池后,人們又發現了電流的熱、磁效應和其他電磁現象。這樣,電、磁、熱三種能之間關系的研究也開始了。此外,生物界也證明了動物維持體溫和進行機械活動的能量與它攝取食物的化學能有關。這樣,到了19世紀上半葉,人們已經初步認識到力、熱、光、電、磁、化學能等各種能之間的轉化和關聯。
同時,這一時期小手工業向機械大工業過渡,各種動力設備的研究利用,促使人們從“永動機”不切合實際的幻想中擺脫出來,轉而腳踏實地研究機器做功的能量來源和轉換。
這樣,由于“永動機”失敗引出的教訓,由于生產的實際需求對各種能的研究得到的成果,便奏響了發現能量守恒定律的序曲,接著便是19世紀上半葉能量守恒定律的創立和19世紀下半葉該定律得到公認。
這種由于人們的某個失誤而導致另一成果誕生的現象,在科學史上并不鮮見。它給我們的有益啟示是:自然界充滿辯證法,我們不必為自己有時是難以避免的失誤耿耿于懷。
能量守恒定律已被公認為真理。然而,真理是相對的且并非一成不變的。一些人認為,它是由大量實驗得出的規律,而有些實驗不能確立一個真理,因為沒有嚴格的邏輯證明;特別是在微觀領域,還需要更多的實驗證實。因此,雖然至今人們尚未發現這一定律不成立或被修改的任何跡象,但如果有朝一日它被拓展、修改以致被推翻,我們絲毫也不應感到意外。1998年有人就宣稱已發現在接近絕對零度時光速可以變得很慢,接著1999年就測出了光速可慢至17米/秒。這等于動搖了愛因斯坦狹義相對論賴以生存的兩個原理之一——光速不變原理的基礎。此外,1962年前后中國數學家華羅庚對狹義相對論的數學基礎的研究、1960年馬修斯和桑德奇等發現類星體,及其后對類星體的子源向外膨脹速度可達10倍光速的研究,都認為超光速可能存在。連“光速不變”都可能被否定或修改,那又有什么不可能呢?
神奇的次聲殺手
1890年,新西蘭一艘名為“馬爾波羅”號的帆船駛往英國,兩地的人都在耐心地等待著帆船勝利抵達的消息。然而,等待的人們失望了,船既沒有到達目的地,也沒有返回始發地——它失蹤了。20年后,在遠離“馬爾波羅”號船航線的火地島岸邊,人們發現了它。船上的一切好像正向人們暗示,有一種神奇而又可怕的力量,使它在瞬間進入了死亡的黑暗:船上的航海日記仍依稀可辨;船員雖已死亡,但仍各就其位;一個船員守在輪舵跟前,10個值班員都在各自的工作崗位上,6個船員在艙下休息,遺骸上仍有襤褸的衣服;船上其他物品,如食物、淡水也完好如初。
這一使人目瞪口呆的景象,讓大家對該船遇難的一切猜測被一個個否定:既非死于火災、雷擊,也非死于海盜,更非死于饑餓干渴,那么,究竟誰是“兇手”呢?幾十年來,這一直是一個奇怪的謎。
無獨有偶。1948年2月,一艘荷蘭貨船在馬六甲海峽的海面上,也有過類似的遭遇。
后來,人們終于找到了這個神秘的兇手:次聲。
雖然人耳聽不到次聲,但它們仍然與聽得到的聲音一樣,具有機械能——聲音就是機械振動在介質中的傳播。這樣,如果次聲的頻率與人體某部分(例如內臟)的固有頻率相等時,它會使內臟產生劇烈的共振,使人出現煩躁、頭痛、惡心、心悸、肝胃功能失調等癥狀,甚至內臟立即被震壞,使人喪命。研究表明,人體一些內臟的固有頻率正好在次聲的頻率范圍內。
因此,人們認為,正是次聲波殺死了“馬爾波羅”號上的全體船員,其后,船隨波漂流,到了火地島岸邊。
那么,這個兇手次聲來自何處呢?來自海洋。海水翻波逐浪,其中就有包括次聲在內的各種頻率的振動,而當次聲能量足夠大時,它就成了殺人兇手了。
也正因為如此,軍事科學家們已開始了多年的次聲武器——次聲炸彈的研究了。這種炸彈只傷人,不傷物,據說成功后可使方圓幾十公里的人在瞬間死于非命,而建筑物等則完好如初。
1984年,曾有幾名法國“科學家”宣布他們發明了次聲武器的報道,說只要開動它,就會使10公里內的人死亡。他們曾不小心誤開動過它,結果毀滅了一個村莊。但奇怪的是,這幾名“科學家”卻安然無恙。這就使人懷疑報道的真實性了,因而有人則將這一消息列為“本世紀的十大科學騙局”之一。
1986年4月的一天,法國馬賽的一戶居民正在吃飯,突然,一家20多口全部無聲無息地悄然死去;與此同時,另一戶正在田間勞作的10口之家也全部命歸西天。據說,這是一家次聲研究所的工作人員疏忽造成的一起次聲事故,一位次聲專家也因此死于非命。
不過,次聲也是一把雙刃劍。大暴風雨來臨之前,就會產生很強的次聲,水母能感到這種次聲。1960年,蘇聯發明家諾文斯基就仿水母耳制成了一種利用次聲預報暴風雨的儀器,人們形象地把它稱為“水母耳”,這是次聲的“功勞”。
奇怪的偷銀賊
動物會吃金屬嗎?會的,清朝康熙年間(1662~1722)吳震方寫了一本叫《嶺南雜記》的書,書中就記載了一則昆蟲吃金屬的故事。
1684年,一個官方銀庫發現銀子少了幾千兩?!斑@還了得!”官員勃然大怒,以為是被盜賊偷走的,于是到處尋蹤覓跡,捉拿盜賊。但幾個月過去了,仍一無所獲。上級官員要追查,又不能及時破案,這個官員終日惶恐不安。
不過,沒過多久,“盜竊案”終于破了。原來,一個役吏在一堵墻壁下發現了一堆銀白色的細粉,他對此感到奇怪,就用手扒開細粉,?。≡瓉硎莻€白蟻窩。人們挖開白蟻窩,發現了許多白蟻??粗@數不清的白蟻和這些白色細粉,人們自然把它們與白銀失竊案聯系起來,懷疑白蟻就是偷銀竊賊。于是搜遍官府的每一個角落。把所有的白蟻“捉拿歸案”,并“繩之以法”——將它們投入爐中,處以火刑。白蟻被燒死以后,爐火將白蟻體內的白銀熔煉了出來。經過稱量,只比原來少了約1/10。案件終于被偵破了。
無獨有偶,在外國也曾發現過類似事件。在某國的王宮里,發現有150兩銀子被盜,掌管倉庫的司庫被懷疑。其他人又沒倉庫的鑰匙,于是司庫有口難辯,被處以死刑。雖然司庫被斬,但白銀仍照樣被盜——半個月后,又發現少了100兩銀子。這使國王更加怒不可遏,結果新司庫和全體保衛人員一起被斬。
人是斬了,但此事在王宮里引起了一片恐慌,因為盜賊是如此高明,以致嚴密把守和大門緊鎖也無濟于事。一個個司庫被殺之后,無人敢干這個差事。在這種情況下,國王只好以黃金千兩為賞,招賢捉拿盜賊。一位窮學士揭下招賢榜后,很快捉到了盜賊——不用說,讀者也知道它是誰。
那么,白蟻為什么能蠶食白銀呢?當然,清朝官吏和外國窮學士當時是不清楚的。后來科學研究表明,白蟻能分泌一種叫蟻酸的物質,白銀遇到蟻酸后會生成粉末狀的蟻酸銀,這就是白蟻能蠶食白銀的原因。蟻酸又名甲酸,是最簡單的脂肪酸,存在于蜂類、蟻類和一些毛蟲的分泌物中,是一種無色有刺激性氣味的液體。
動物界不但白蟻會蠶食金屬,其他許多動物都會蠶食金屬或嚙咬金屬。例如蝙蝠蛾的幼蟲就是很典型的一個。在20世紀60年代,日本通訊架空電線上的鉛質金屬保護層屢遭破壞,造成電話通訊故障達二三百次,占了全日本全年通訊故障的1/5。經過調查研究,發現破壞線路的就是這種蝙蝠蛾幼蟲。這種幼蟲僅米粒大小,但頭部有一對大牙,鋒利無比,它具有特殊的生理機能,以嚙食鉛為生,能在10~13天內咬穿15毫米厚的鉛質電線、電纜保護層,以致造成線路故障。
不但動物要“吃”金屬,植物也要“吃”金屬。1998年,英國科學家發現了一種能在富含鈾的巖石上生長的地衣(Trapelia involuta),這種地衣能將鈾“吃”進體內。雖然地衣能“吃”金屬已廣為人知,但靠吃“鈾”而繁茂生長的地衣則是第一次發現。倫敦歷史博物館和諾丁漢大學研究小組在英國康沃一座廢鈾礦土石堆上的這一發現,可能會弄清耐放射性的生物機制和誕生新一代的生物監測器與污染控制系統。
《浪子回頭》與“回頭浪子”
二十世紀五六十年代,在美國曾放映過一部名為《浪子回頭》的影片。這轟動一時的影片,是一個回頭浪子——美國的格拉齊亞諾(1921~1990)自己創作的,不但內容寫的是自己真實的經歷,而且自演其中的一個角色。這曾被傳為佳話。
下面要講的是另一位回頭浪子因發明格氏試劑等成就榮獲諾貝爾獎的故事。
提到維克多·阿尤古斯特·格林尼亞(1871~1935),可能知道的人并不多,但如提到格氏試劑,搞化學的人不知道的必定很少。
法國北部有一個風景如畫的海濱城市——瑟爾堡,格林尼亞就出生在此地一個很有名望的資本家家庭。由于他自幼在優裕的物質條件下生活,加之父母過分溺愛,更憑著有祖上雄厚的家業,他根本不把學業放在心上,更不知“創業”為何物,只知道整天到處游蕩,盛氣凌人,因此人們都說他是一個沒出息的“二流子”。
到了青年時期,格林尼亞仍一味吃喝玩樂,不努力學習,更不去工作,成了瑟爾堡有名的“繡花枕頭”。見到年輕、漂亮的女孩就要套近乎,甚至尾追不舍。生活奢侈到了近乎荒淫的地步。
一天,瑟爾堡上層人士舉辦了一次盛大的舞宴。格林尼亞在赴宴者中發現了一位初次在瑟爾堡露面的如花似玉的姑娘。他一見傾心,便仗著他的貴族家庭在瑟爾堡的“名氣”傲然走上去強行邀請她一起跳舞。但出乎他預料的是,她不但婉言謝絕,而且流露出不屑一顧的神態,使習慣于在當地“擺譜”的格林尼亞難堪極了。當他打聽到她是剛從巴黎來的波多麗女伯爵時,便覺察到自己的冒失和不恭,于是他鼓足勇氣走到波多麗面前表示歉意。可波多麗卻冷冷地說:“算了!請站遠點,我最討厭你這樣的花花公子擋住我的視線!”由此引來哄堂大笑和議論。
波多麗的回答,如同針一般刺痛了他的心。他從來沒有在大庭廣眾之下受過這種近乎奇恥大辱的嘲笑和議論,這使他震驚不已,以至夜不能寐。經過幾天的深刻反省,他終于“知恥而后勇”,幡然悔悟,決心走向新生,發憤學習,把過去浪費的時間奪回來!
人生終于出現了轉機。
他悄悄地離開了瑟爾堡。臨走時誰也沒告訴,只留下一封信,信中說:“請不要探詢我的下落,容我刻苦努力地學習,我相信自己將來會作出成績的?!?
不久,格林尼亞來到里昂。他想進里昂大學學習,但由于他在中小學時學業“欠債”太多,根本不夠入學資格。但他的強烈求知欲感動了路易·波韋爾這位老教授,便為他精心補課。
經過兩年刻苦努力,終于能夠在里昂大學插班就讀。
在大學期間,格林尼亞刻苦學習,得到了當時有名的有機化學權威菲利普·巴比爾教授的器重。在巴比爾的指導下,他把老師所有的著名化學實驗都重做了一遍,不但以科學的態度準確地糾正了巴比爾教授的一些錯誤和疏忽,而且還在這些大量而平凡的實驗過程中,發明了后人以他姓氏命名的試劑——格林尼亞試劑,并于1901年寫出有關論文,他也因此而成為著名有機化學家。此時,離他出走整整8年!
格氏試劑是一種有機化合物,通常稱為烷基鹵化鎂,由鹵代烷和鎂在無水乙醚介質中作用而得,是有機化學家所知道的最有用和最多能的試劑之一。在有機合成中,格氏試劑可以使人類大量地制造出自然界所沒有的、性能更好的多種化合物,在有機化學中占有重要地位。
格林尼亞一旦打開了科學的大門,他的科研成果就像泉水般涌了出來。從1901~1905年,他總共發表了約200篇關于金屬鎂有機化合物的論文。1902年,里昂大學破格授予他理學博士學位。這個消息轟動了法國,他的家鄉更沉浸在一片歡騰之中。1906年他被里昂大學聘為教授,1910年又擔任了南錫大學教授,1912年榮獲諾貝爾化學獎。據不完全統計,至1935年他逝世時一生的科學論文多達六千多篇!1972年,為紀念1912年他和另一位法國化學家薩巴蒂埃共享諾貝爾化學獎,瑞典還發行了一枚印有他二人頭像的郵票。
這里,我們還要提到這兩位同享1912年諾貝爾化學獎的人互相謙讓的佳話。當1912年格林尼亞得知只有自己一人將得獎時,主動說薩巴蒂埃的科學研究比自己貢獻大,理應獲獎,否則那將是不公平的。薩巴蒂埃則認為格林尼亞的貢獻比自己大,應該獲獎。在這種互相謙讓的情況下,瑞典皇家科學院最后決定,由他們二人共享當年諾貝爾化學獎。
當格林尼亞榮獲諾貝爾化學獎的消息傳出之后,他忽然接到一封來信,信里只有寥寥一語: