科學(xué)家也許是錯(cuò)的D卷

內(nèi)容概要

　　《科學(xué)家也許是錯(cuò)的（D卷）》為喜愛(ài)探索未知世界的朋友們集中展示了人類(lèi)科學(xué)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(lèi)對(duì)于客觀世界的認(rèn)識(shí)是不斷深入的，因此科學(xué)家們已經(jīng)做出的結(jié)論很可能是錯(cuò)的，而正確的結(jié)論有待于立志科學(xué)者不懈的探索和追求。

書(shū)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(kāi)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(kāi)輕子之謎？低溫核聚變能實(shí)現(xiàn)嗎？質(zhì)子也會(huì)“死亡”嗎？有沒(méi)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?jǐn)?shù)電荷嗎？快子是不是真的存在呢？光速能不能被超過(guò)呢？光到底是什么東西？運(yùn)動(dòng)物體的溫度會(huì)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(gè)下落得更快？人類(lèi)能在多大程度上接近絕對(duì)零度？為什么會(huì)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象？物質(zhì)的顏色是怎樣來(lái)的？湍流是怎樣形成的？金屬為什么會(huì)“疲勞”呢？為什么有的合金會(huì)有“記憶力”？硼錳合金為什么不會(huì)熱脹冷縮？閃電是怎樣產(chǎn)生的？球狀閃電為什么會(huì)爆炸？第二輯  化學(xué)之謎自然界中的各種元素是從哪里來(lái)的？鋰、鈹、硼這些元素是怎樣形成的？世界上還會(huì)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(xiǎn)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(xué)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(huì)有可燃冰？“笑氣”為什么會(huì)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(xué)之謎數(shù)論中為什么會(huì)產(chǎn)生“等冪和”問(wèn)題？“費(fèi)爾馬數(shù)”是不是只有五個(gè)？孿生素?cái)?shù)有無(wú)窮多對(duì)嗎？哥德巴赫猜想能夠最終得到證明嗎？是誰(shuí)最早證明了勾股定理？最大的素?cái)?shù)是多少？這些素?cái)?shù)問(wèn)題能夠得到解決嗎？數(shù)學(xué)里的“黑洞”是怎么回事？怎樣解釋無(wú)量綱數(shù)和大數(shù)之謎？無(wú)窮大到底有多大？第四輯  科學(xué)假說(shuō)之謎達(dá)爾文的進(jìn)化論錯(cuò)了嗎？生態(tài)平衡存在嗎？“時(shí)空隧道”是怎么一回事兒？空間到底是幾維的？時(shí)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(rèn)識(shí)正確嗎？第五輯  生活常識(shí)之謎什么形狀的避雷針導(dǎo)電作用更好？下小雨時(shí)人們?yōu)槭裁磿?huì)感到清新？自行車(chē)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(lái)？乙烯為什么能使水果由生變熟？黃金分割律為什么會(huì)使人產(chǎn)生美感？吃糖過(guò)多對(duì)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(duì)人有好處嗎？喝啤酒對(duì)人有好處嗎？“啤酒肚”是喝出來(lái)的嗎？啤酒為什么會(huì)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(huì)得癌癥？癌癥會(huì)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(kāi)來(lái)的？想象為什么能治?。繛槭裁床∧芸瞬。堪⑺酒チ志烤褂卸嗌儆猛?？“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(huì)長(zhǎng)“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(yǔ)言”嗎？植物之間也能傳遞信息嗎？植物能不能進(jìn)行“自衛(wèi)”？植物也喜歡聽(tīng)音樂(lè)嗎？植物也喜歡聽(tīng)動(dòng)聽(tīng)的話嗎？植物為什么愛(ài)聽(tīng)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(pán)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(zhǎng)？植物為什么會(huì)落葉？花兒為什么會(huì)開(kāi)放？花兒的香氣是怎么來(lái)的？花是由葉子變來(lái)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(yáng)轉(zhuǎn)？為什么柳樹(shù)的生命力特別強(qiáng)？電信草為什么會(huì)“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(huì)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(xué)未解之謎：有沒(méi)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(huì)不會(huì)有質(zhì)量為負(fù)的負(fù)物質(zhì)或反物質(zhì)呢？最早提出反物質(zhì)這個(gè)概念的人，是奧地利出生的英國(guó)科學(xué)家兼宇宙學(xué)家邦迪。納粹德國(guó)占領(lǐng)奧地利后。邦迪遭到了迫害，被迫遷往英國(guó)。他定居英國(guó)后，在劍橋大學(xué)獲得了碩士學(xué)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(huì)有負(fù)物質(zhì)。邦迪的想法提出后，引起了許多科學(xué)家的興趣，積極地投入到尋找反物質(zhì)的研究中來(lái)。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(fù)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(huì)不會(huì)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(fù)電。由此科學(xué)家們進(jìn)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(jìn)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(xué)上有一個(gè)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(xué)家們滿(mǎn)懷信心地踏上了通往反物質(zhì)世界的道路。1928年，英國(guó)物理學(xué)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(guó)物理學(xué)家安德遜在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了狄拉克預(yù)言的正電子。1955年。美國(guó)物理學(xué)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(rèn)識(shí)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(duì)孿生姐妹，卻不能共處，只要它們一碰面，就會(huì)化成一道光消逝而去，不留下一丁點(diǎn)兒灰燼。人們把這種現(xiàn)象叫做正反粒子的湮沒(méi)。這個(gè)現(xiàn)象還表明，正反粒子的湮沒(méi)，能把全部質(zhì)量都轉(zhuǎn)化為能量。有些科學(xué)家估計(jì)，如果一個(gè)負(fù)粒子與太陽(yáng)上的一個(gè)正粒子相遇，就會(huì)把能量交給太陽(yáng)，使太陽(yáng)的溫度升高。于是有人認(rèn)為，是負(fù)粒子把太陽(yáng)加熱的。如果真是這樣的話，就解決了一個(gè)存在已久的難題：為什么天文學(xué)家觀測(cè)到的中微子數(shù)目只有理論值的1／3。另外，如果上述說(shuō)法能夠成立的話，就可以通過(guò)研究太陽(yáng)發(fā)熱的規(guī)律。反過(guò)來(lái)證實(shí)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(huì)有任何廢物產(chǎn)生，這對(duì)于千方百計(jì)尋找新能源的人類(lèi)來(lái)說(shuō)，無(wú)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(shuō)果真有反物質(zhì)的話，那么地球上是很難找到的。因?yàn)榈厍蛏系教幎际瞧胀ㄎ镔|(zhì)，反物質(zhì)一出現(xiàn)，就會(huì)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(cè)，在廣漠無(wú)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(huì)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果呢？那時(shí)會(huì)造成兩個(gè)星系同時(shí)化為烏有，還是會(huì)產(chǎn)生出震撼整個(gè)宇宙的巨大能量呢？這些問(wèn)題至今都無(wú)法斷定。雖然反物質(zhì)還處在虛無(wú)縹緲之中，但科學(xué)家們一直沒(méi)有停止過(guò)尋找。早在20世紀(jì)50年代，美國(guó)的布魯克海文實(shí)驗(yàn)室就建成了質(zhì)子與反質(zhì)子對(duì)撞的加速器。到了1965年，美國(guó)物理學(xué)家萊德曼和他的同伴們又找到了一個(gè)由反質(zhì)子和反中子組成的復(fù)合物，實(shí)際上它是一個(gè)反氘核。1979年，美國(guó)科學(xué)家把一個(gè)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(cè)儀器。結(jié)果，它在高空獵取到了28個(gè)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(xué)家們?nèi)匀徽J(rèn)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(guò)，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(xué)家，天文學(xué)領(lǐng)域還因此而誕生了一種新的宇宙學(xué)說(shuō)——對(duì)稱(chēng)宇宙學(xué)?？茖W(xué)家預(yù)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(lèi)星體之謎等能夠得到解釋?zhuān)祟?lèi)還有可能從正反物質(zhì)相撞中獲得巨大的能量。1834年，英國(guó)著名科學(xué)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(guó)科學(xué)家促進(jìn)協(xié)會(huì)第14屆會(huì)議報(bào)告》這份材料上發(fā)表了“論波動(dòng)”一文，對(duì)這種水波做了生動(dòng)的描述：  “我正在觀察一條船的運(yùn)動(dòng)，這條船被兩匹馬拉著，沿著狹窄的河道迅速前進(jìn)著。突然，船停了下來(lái)，河道內(nèi)被船體帶動(dòng)的水團(tuán)并不停止，它們積聚在船頭周?chē)ち业財(cái)_動(dòng)著，然后水浪呈現(xiàn)出一個(gè)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(dòng)著，急速地離開(kāi)了船頭，，在行進(jìn)中它的形狀和速度并沒(méi)有明顯的改變。我騎在馬上緊跟著觀察。它以每小時(shí)約八九英里的迅速滾滾向前，并保持長(zhǎng)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(dāng)我跟蹤了一兩英里之后，它終于消失在逶迤的河道之中。”羅素認(rèn)為，他觀察到的這個(gè)奇特現(xiàn)象是流體運(yùn)動(dòng)的一個(gè)穩(wěn)定解，并稱(chēng)它為“孤立波”。當(dāng)時(shí)，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(wèn)題在許多物理學(xué)家中引起了廣泛的爭(zhēng)論。直到1895年，才有人從理論上證實(shí)了孤立波的存在，但是有很多人認(rèn)為這種波不穩(wěn)定，因而研究它沒(méi)有什么物理意義。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)孤立波的認(rèn)識(shí)日益深入，并測(cè)量到它有固定的能量、動(dòng)量和質(zhì)量，具有類(lèi)似粒子碰撞后不變的性質(zhì)，因而孤立波又被稱(chēng)為孤立子。20世紀(jì)70年代，在一些物理學(xué)家的努力下，人們終于在水箱實(shí)驗(yàn)中人為地再現(xiàn)了羅素當(dāng)年親眼看到的淺水孤立波。隨著理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合研究的展開(kāi)，科學(xué)家們?cè)诹黧w物理、固體物理、凝聚態(tài)物理、超導(dǎo)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(dǎo)體中的磁力線沿著約瑟夫超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳播，等離子體中磁流體的波運(yùn)動(dòng)，離子聲波運(yùn)動(dòng)，鐵磁體中布洛赫運(yùn)動(dòng)，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(xì)胞軸上傳導(dǎo)的沖動(dòng)等等，都屬于孤立子運(yùn)動(dòng)。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(wèn)題，而這些問(wèn)題多年來(lái)用經(jīng)典理論一直不能給予滿(mǎn)意的解釋。當(dāng)然，并不是所有的物質(zhì)都存在孤立子，它的出現(xiàn)離不開(kāi)一定的條件。物理學(xué)家認(rèn)為，只有處在擴(kuò)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(shí)才能產(chǎn)生孤立子的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。目前，對(duì)孤立子的研究已經(jīng)不再局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。美國(guó)新澤西州荷爾姆代貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)谑⑷锕饫w材料中觀察到了光脈沖型孤立子的傳播，接著就開(kāi)始使用孤立波來(lái)改進(jìn)信號(hào)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(diǎn)。盡管如此，科學(xué)家對(duì)于孤立子的真實(shí)面貌還是沒(méi)有認(rèn)識(shí)得十分清楚，對(duì)孤立子的研究能夠怎樣應(yīng)用到實(shí)際生活中去，目前也還不十分清楚。

編輯推薦

構(gòu)成物質(zhì)的最小單元是什么？光到底是什么東西？閃電是怎樣產(chǎn)生的？物質(zhì)有多少形態(tài)？空間到底是幾維的？《科學(xué)家也許是錯(cuò)的(D卷)》為喜愛(ài)探索未知世界的朋友們集中展示了人類(lèi)科學(xué)史上等待回答的未解之謎，供大家研究與探索。生動(dòng)流暢的敘述語(yǔ)言，邏輯嚴(yán)密的分析推理，圖文互注的編排形式，新穎獨(dú)到的版式設(shè)計(jì)，為讀者全力打造一個(gè)舒適、愉悅的閱讀空間。

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