科學家也許是錯的D卷

內(nèi)容概要

　　《科學家也許是錯的（D卷）》為喜愛探索未知世界的朋友們集中展示了人類科學史上等待回答的未解之謎，供大家研究與探索。謎一樣的世界，謎一樣的生活，這些有趣而難解的謎，豐富了我們的生活情趣，拓展了我們的視野。人類對于客觀世界的認識是不斷深入的，因此科學家們已經(jīng)做出的結(jié)論很可能是錯的，而正確的結(jié)論有待于立志科學者不懈的探索和追求。

書籍目錄

第一輯  物理之謎構(gòu)成物質(zhì)的最小單元是什么？怎樣才能解開夸克之謎？原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)究竟是什么樣的？μ子為什么特別神秘？怎樣才能揭開輕子之謎？低溫核聚變能實現(xiàn)嗎？質(zhì)子也會“死亡”嗎？有沒有反物質(zhì)呢？孤立子是什么東西？能夠找到希格斯粒子嗎？到底存在不存在磁單極子？存在分數(shù)電荷嗎？快子是不是真的存在呢？光速能不能被超過呢？光到底是什么東西？運動物體的溫度會發(fā)生怎樣的改變？摩擦力的本質(zhì)是什么？引力波存在嗎？雞毛和石塊哪個下落得更快？人類能在多大程度上接近絕對零度？為什么會出現(xiàn)超導現(xiàn)象？物質(zhì)的顏色是怎樣來的？湍流是怎樣形成的？金屬為什么會“疲勞”呢？為什么有的合金會有“記憶力”？硼錳合金為什么不會熱脹冷縮？閃電是怎樣產(chǎn)生的？球狀閃電為什么會爆炸？第二輯  化學之謎自然界中的各種元素是從哪里來的？鋰、鈹、硼這些元素是怎樣形成的？世界上還會發(fā)現(xiàn)新的元素嗎？超重元素存在嗎？放射性元素為什么能放出射線？天然輻射的危險閾值是多少？物質(zhì)有多少形態(tài)？水就是H2O嗎？便宜的金屬能變成貴重的金子嗎？化學振蕩是怎么回事兒？“鬼火”的形成原因徹底查清了嗎？“?；稹笔窃鯓赢a(chǎn)生的？錳結(jié)核是怎樣形成的？海底為什么會有可燃冰？“笑氣”為什么會有麻醉作用？二氧化碳能再生嗎？地球上為什么到處都有碘？黏合劑為什么能把東西黏合到一起？第三輯  數(shù)學之謎數(shù)論中為什么會產(chǎn)生“等冪和”問題？“費爾馬數(shù)”是不是只有五個？孿生素數(shù)有無窮多對嗎？哥德巴赫猜想能夠最終得到證明嗎？是誰最早證明了勾股定理？最大的素數(shù)是多少？這些素數(shù)問題能夠得到解決嗎？數(shù)學里的“黑洞”是怎么回事？怎樣解釋無量綱數(shù)和大數(shù)之謎？無窮大到底有多大？第四輯  科學假說之謎達爾文的進化論錯了嗎？生態(tài)平衡存在嗎？“時空隧道”是怎么一回事兒？空間到底是幾維的？時間是怎樣產(chǎn)生和發(fā)展的？以太究竟是否真的存在？第五種力存在嗎？海森堡關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識正確嗎？第五輯  生活常識之謎什么形狀的避雷針導電作用更好？下小雨時人們?yōu)槭裁磿械角逍?？自行車為什么能保持平衡？熱牛奶為什么先結(jié)冰？春分這天雞蛋為什么容易豎起來？乙烯為什么能使水果由生變熟？黃金分割律為什么會使人產(chǎn)生美感？吃糖過多對人有什么害處？飲咖啡有益還是有害？吃味精有益還是有害？喝牛奶對人有好處嗎？喝啤酒對人有好處嗎？“啤酒肚”是喝出來的嗎？啤酒為什么會大量冒沫？喝茶能治癌還是能致癌？第六輯  醫(yī)藥之謎人為什么會得癌癥？癌癥會遺傳嗎？蔬菜為什么具有抗癌作用？高血壓是怎樣引起的？高血壓與吃鹽有關(guān)系嗎？糖尿病的發(fā)病原因是什么？頭痛是怎么回事兒？感冒病毒是怎樣傳播的？流行性感冒是怎樣流行開來的？想象為什么能治??？為什么病能克??？阿司匹林究竟有多少用途？“大脖子”病是缺碘造成的嗎？酒糟鼻是怎么回事兒？為什么青年人臉上會長“青春痘”？第七輯  植物之謎植物的根和莖為什么各有所向？植物真的有“語言”嗎？植物之間也能傳遞信息嗎？植物能不能進行“自衛(wèi)”？植物也喜歡聽音樂嗎？植物也喜歡聽動聽的話嗎？植物為什么愛聽超聲波？植物也有“眼睛”嗎？植物也有“感情”嗎？植物是怎樣占領(lǐng)地盤的？植物為什么也需要“睡眠”？為什么有些植物也要“午睡”？植物為什么總是在春天生長？植物為什么會落葉？花兒為什么會開放？花兒的香氣是怎么來的？花是由葉子變來的嗎？高山地區(qū)的花兒為什么特別美？攀緣植物為什么能爬藤？向日葵為什么跟著太陽轉(zhuǎn)？為什么柳樹的生命力特別強？電信草為什么會“跳舞”？王蓮花朵內(nèi)部的溫度為什么特別高？大王花為什么會成為寄生植物？為什么有的植物能“指南”？

章節(jié)摘錄

插圖：科學未解之謎：有沒有反物質(zhì)呢？我們知道，普通物質(zhì)的質(zhì)量都是正的，人們把它們叫做正物質(zhì)。既然有正物質(zhì)，那么會不會有質(zhì)量為負的負物質(zhì)或反物質(zhì)呢？最早提出反物質(zhì)這個概念的人，是奧地利出生的英國科學家兼宇宙學家邦迪。納粹德國占領(lǐng)奧地利后。邦迪遭到了迫害，被迫遷往英國。他定居英國后，在劍橋大學獲得了碩士學位。邦迪熱衷于研究宇宙的結(jié)構(gòu)，他相信宇宙里既然有正物質(zhì)，就一定會有負物質(zhì)。邦迪的想法提出后，引起了許多科學家的興趣，積極地投入到尋找反物質(zhì)的研究中來。他們首先想到，原子可以分解成原子核和圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子，原子核的內(nèi)部還有質(zhì)子和中子。在這些小粒子中，除了中子不帶電外，電子帶有負電，質(zhì)子帶有正電，它們的質(zhì)量和性質(zhì)差別極大。那么，會不會有一些粒子，它們的質(zhì)量及各種性質(zhì)和質(zhì)子或是電子完全相同，僅僅是電性相反，即電子帶有正電，質(zhì)子帶負電。由此科學家們進一步想到，既然質(zhì)子、電子和中子能夠組成原子，那么由反質(zhì)子和正電子是不是也可以構(gòu)成反原子呢？更進一步設(shè)想，由反原子是不是可以構(gòu)成反物質(zhì)呢？物理學上有一個不成文的規(guī)定。凡是與現(xiàn)有的物理規(guī)律都不發(fā)生矛盾的，就有可能存在，或者可以先假定它的存在。按照這種假定，物理學家們滿懷信心地踏上了通往反物質(zhì)世界的道路。1928年，英國物理學家狄拉克從理論上首次論證了正電子的存在，這種正電子除了電子電性和電子相反外，一切性質(zhì)都和電子相同。1932年，美國物理學家安德遜在實驗室里發(fā)現(xiàn)了狄拉克預言的正電子。1955年。美國物理學家西格雷等人又用人工的方法獲得了反質(zhì)子。此后，人們逐漸認識到，所有的微觀粒子都有自己的反粒子。粒子與反粒子好像一對孿生姐妹，卻不能共處，只要它們一碰面，就會化成一道光消逝而去，不留下一丁點兒灰燼。人們把這種現(xiàn)象叫做正反粒子的湮沒。這個現(xiàn)象還表明，正反粒子的湮沒，能把全部質(zhì)量都轉(zhuǎn)化為能量。有些科學家估計，如果一個負粒子與太陽上的一個正粒子相遇，就會把能量交給太陽，使太陽的溫度升高。于是有人認為，是負粒子把太陽加熱的。如果真是這樣的話，就解決了一個存在已久的難題：為什么天文學家觀測到的中微子數(shù)目只有理論值的1／3。另外，如果上述說法能夠成立的話，就可以通過研究太陽發(fā)熱的規(guī)律。反過來證實反物質(zhì)的存在。正反物質(zhì)相撞能夠轉(zhuǎn)化出巨大的能量，而且不會有任何廢物產(chǎn)生，這對于千方百計尋找新能源的人類來說，無疑有著誘人的前景。可是，到哪里才能找到反物質(zhì)呢？如果說果真有反物質(zhì)的話，那么地球上是很難找到的。因為地球上到處都是普通物質(zhì)，反物質(zhì)一出現(xiàn)，就會像冰塊遇上火球一樣，或者一起消失，或者轉(zhuǎn)化為別的東西。有人從理論上推測，在廣漠無垠的宇宙空間里，可能存在由反物質(zhì)構(gòu)成的天體，甚至很可能存在著反物質(zhì)世界。但是，哪些天體是由反物質(zhì)構(gòu)成的。哪些天體是由普通物質(zhì)構(gòu)成的呢？如果有一天由正物質(zhì)組成的“正星系”與由反物質(zhì)組成的“反星系”不期而遇，會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果呢？那時會造成兩個星系同時化為烏有，還是會產(chǎn)生出震撼整個宇宙的巨大能量呢？這些問題至今都無法斷定。雖然反物質(zhì)還處在虛無縹緲之中，但科學家們一直沒有停止過尋找。早在20世紀50年代，美國的布魯克海文實驗室就建成了質(zhì)子與反質(zhì)子對撞的加速器。到了1965年，美國物理學家萊德曼和他的同伴們又找到了一個由反質(zhì)子和反中子組成的復合物，實際上它是一個反氘核。1979年，美國科學家把一個有60多層大樓那么高的巨大氣球放到離地面35千米的高空，氣球上載有一批十分靈敏的探測儀器。結(jié)果，它在高空獵取到了28個反質(zhì)子。這是在地球以外第一次發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)。此外，還在星際空間發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)流。盡管如此，很多科學家們?nèi)匀徽J為，反物質(zhì)究竟存在與否，現(xiàn)在還不能匆忙下結(jié)論。不過，宇宙中存在著反物質(zhì)世界的這種想法，卻深深地吸引了眾多的天文學家，天文學領(lǐng)域還因此而誕生了一種新的宇宙學說——對稱宇宙學?？茖W家預言。如果真的存在著反物質(zhì)世界的話，不僅許多宇宙之謎，如宇宙起源之謎、類星體之謎等能夠得到解釋，人類還有可能從正反物質(zhì)相撞中獲得巨大的能量。1834年，英國著名科學家斯各特·羅素偶然觀察到了一種奇妙的水波。1844年，他在《英國科學家促進協(xié)會第14屆會議報告》這份材料上發(fā)表了“論波動”一文，對這種水波做了生動的描述：  “我正在觀察一條船的運動，這條船被兩匹馬拉著，沿著狹窄的河道迅速前進著。突然，船停了下來，河道內(nèi)被船體帶動的水團并不停止，它們積聚在船頭周圍激烈地擾動著，然后水浪呈現(xiàn)出一個滾圓而平滑、輪廓分明的巨大孤立波峰，它以巨大的速度向前滾動著，急速地離開了船頭，，在行進中它的形狀和速度并沒有明顯的改變。我騎在馬上緊跟著觀察。它以每小時約八九英里的迅速滾滾向前，并保持長約30英尺、高約一至一英尺半的原始形狀。漸漸地，它的高度下降了，當我跟蹤了一兩英里之后，它終于消失在逶迤的河道之中?！绷_素認為，他觀察到的這個奇特現(xiàn)象是流體運動的一個穩(wěn)定解，并稱它為“孤立波”。當時，羅素未能成功地使人們相信他的論斷。此后，有關(guān)孤立波的問題在許多物理學家中引起了廣泛的爭論。直到1895年，才有人從理論上證實了孤立波的存在，但是有很多人認為這種波不穩(wěn)定，因而研究它沒有什么物理意義。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，人們對孤立波的認識日益深入，并測量到它有固定的能量、動量和質(zhì)量，具有類似粒子碰撞后不變的性質(zhì)，因而孤立波又被稱為孤立子。20世紀70年代，在一些物理學家的努力下，人們終于在水箱實驗中人為地再現(xiàn)了羅素當年親眼看到的淺水孤立波。隨著理論與實驗相結(jié)合研究的展開，科學家們在流體物理、固體物理、凝聚態(tài)物理、超導物理、激光物理、生物物理等領(lǐng)域中，相繼發(fā)現(xiàn)了孤立子的存在。比如，固體中熱脈沖的傳播，超導體中的磁力線沿著約瑟夫超導結(jié)構(gòu)的傳播，等離子體中磁流體的波運動，離子聲波運動，鐵磁體中布洛赫運動，電子線路中低頻道波網(wǎng)絡(luò)上電流一電壓的傳輸以及生物神經(jīng)細胞軸上傳導的沖動等等，都屬于孤立子運動。在激光打靶中，人們也觀察到由于坍塌出現(xiàn)的渦旋型孤立波的傳播以及激光光束在非線性介質(zhì)中自聚焦產(chǎn)生的孤立子。利用孤立子理論，可以成功地解釋激光打靶中產(chǎn)生的密度坑以及紅外線的紅移等問題，而這些問題多年來用經(jīng)典理論一直不能給予滿意的解釋。當然，并不是所有的物質(zhì)都存在孤立子，它的出現(xiàn)離不開一定的條件。物理學家認為，只有處在擴散型的介質(zhì)中，物質(zhì)受到非線性的作用，并且后面的作用剛好抵消了前面的作用時才能產(chǎn)生孤立子的運動形態(tài)。目前，對孤立子的研究已經(jīng)不再局限于實驗室內(nèi)。美國新澤西州荷爾姆代貝爾實驗室的科學家們在石英蕊光纖材料中觀察到了光脈沖型孤立子的傳播，接著就開始使用孤立波來改進信號傳輸系統(tǒng)，提高其傳輸率，即在傳播中具有不損失波形，不改變速度，保真度高，保密性好等優(yōu)點。盡管如此，科學家對于孤立子的真實面貌還是沒有認識得十分清楚，對孤立子的研究能夠怎樣應(yīng)用到實際生活中去，目前也還不十分清楚。

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