化学探谜(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：学习委员

出版社：吉林电子出版社

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化学探谜试读：

前 言

把兴趣引进课本,使爱好代替讲台,将学生的被动接受知识变为主动学习吸收,激发学生的阅读热情与探索精神,奠定良好的知识基础与创新素质,这就是本套全书的宗旨。

本套全书根据全国中小学教学大纲的要求,同时根据创新素质教育的要求,再结合全国中小学各科课本的同步内容编撰而成,是各学科的有益补充和知识范围的深层挖掘,是现代中小学生都必须掌握的知识内容。这些百科未解知识之谜,能够增长中小学生的知识,开拓他们的视野。

我们的学校教学都是一些已知的基础文化知识,其内容一般都比较简单和死板,都已有比较科学而清楚的定论,这些知识是前人创造的,也是比较容易掌握的,其实,教学的真正目的是在掌握已知知识的基础上,探索未知的知识,创造未知的领域,不断推动科学文化知识向前发展,使我们真正成为自然的主人。

目前,我们中小学生手中的薄薄课本的知识面显得单调而不足,事实上,我们生活在一个迷宫一样的地球上,已知的知识是很少的有形板块,而未知的领域才是很大的无形部分。人类社会和自然世界是那么丰富多彩,使我们对于那许许多多的难解之谜和科学现象,不得不密切关注和发出疑问。我们应不断地去认识它,勇敢地去探索它。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个谜团不断解开,推进了科学技术的大发展,但无数新的奇怪事物和难解之谜,又不得不使我们向新的问题发起挑战。科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。

作为中小学生,我们应该站在前人知识的终点上,接过前人手中的火炬,勇敢地探索未来知识的巅峰,跑到未来知识的最前沿,推动人类社会不断向前发展。

为此,我们在综合了国内外最新研究成果的基础上,根据全国中小学生学习和阅读的特点,编辑了这套《最佳课堂》。本套全书包括《数学探谜》、《物理探谜》、《化学探谜》、《语文探谜》、《政治探谜》、《历史探谜》、《文化探谜》、《文学探谜》、《文艺探谜》、《体育探谜》、《娱乐探谜》、《生物探谜》、《生理探谜》、《医学探谜》、《自然探谜》、《地理探谜》、《海洋探谜》、《军事探谜》、《文明探谜》、《考古探谜》、《科学探谜》、《天文探谜》、《宇宙探谜》、《侦破探谜》。

本套全书全面而系统地介绍了中小学生各科知识的难解之谜,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大中小学生在兴味盎然地领略百科知识难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,探索创新,并以此激发中小学生的求知欲望和探索精神,激发中小学生学习的兴趣和热爱科学、追求科学的热情,使我们全国的中小学生都能自觉学习、主动探索,真正达到创新素质教育的目的。

金属氢

氢在自然界100多种化学元素中可以称得上“老大哥”了,因为其原子序数为1,所以即使对化学知识了解很少的人,也会首先想到它。氢也正是由于其得天独厚的地位,因而引起了科学界的广泛瞩目。

氢作为化合物的形成存在于我们的周围,已被人们广泛认识,如我们饮用的水(HO),就是同氢和氧化合而成的物质,我们胃内的胃酸即盐2酸(HCL)也是一种氢的化合物。其实在我们机体的细胞组织中含有的氢离子(H+)则更多了,它们在我们生命的活动中,起到重要作用。氢以非化合物形式存在,我们也对此有些了解,如液态的氢是目前航天领域中独领风骚的动力燃料,其燃料所产生的热能远远超过了我们现已知的可用性燃料,并且其体积小、重量轻,已成为航天器中最为理想的动力来源。

在氢为我们创造了大量的不朽杰作的同时,人们不禁又突发奇想,氢在常态下是以气体的形式出现,能不能将其制成金属呢?这种想法不是没有科学道理的,因为与氢同属一族的其他元素都是金属,惟独氢是气体,这看起来似乎不应该,那么有没有什么办法将氢制成金属呢?

英国物理学家贝纳尔早在60多年前就曾做出一种预测,只要有足够的压力,任何非金属物质均能够变成金属。因为在极大的压力下,可以使原子之间的化学键受到破坏,使原子间距缩小,从而原子间的相互作用大大加强,将原来只能在一定分子轨道上运动的电子变成自由电子。这样,该自由电子就变成各个原子所共有,从而形成具有自由电子的金属了。按照贝纳尔的设想,科学家们便着手于这项巨大的工程研究,结果是令人惊奇的,科学家们在超高压的作用下,已成功地将非金属物质如磷、硒、硫等变成了金属,使之成为了既有金属光泽,又有良好导电性的金属物质。进入20世纪80年代,科学家们又成功地将氖气在32万大气压和32K的条件下变成了金属氖,随后又在100万大气压下成功地制成了具有金属光泽的氧。于是人们又开始向更高的尖端进发了,他们要制出金属的氢。

据科学家分析,金属氢将具有极为特殊的性质,如常温超导性、高导热性以及高储能密度。当然,这些仅仅是科学家们的推测,至于金属一旦制成,是否真的像人们所想象的那样,目前还一无所知。人们一次次的尝试均失败了,然而这更激发了科学家们的斗志和探求精神,终于人们在超高压压力机下得到了一线希望。当超高压压力机达到100万个大气压时,人们在两个压砧之间通入纯度极高的氢气,并且将温度降至4.4K时,奇迹发生了,人们终于在两个压砧之间得到了一种具有金属光泽,(其电阻率不足原来百分之一的金属氢)更值得欣慰的是,当人们将超高压力减少时,其仍能稳定地处于金属状态,这无疑为那些苦苦探寻金属氢的科学家们注入了一针强心剂,于是他们又开始向更新的阶梯攀登。但是,目前摆在我们面前的困难还很多,如超高压机的研制、开发,金属氢常温下能否稳定存在,以及将来能否大批量地生产与制造,这一切我们无法告诉人们。至于这个美好的构想能否实现,还有待于时间来回答。

金钢石的成因

金刚石是作为一种极为珍贵的修饰材料,被广泛应用于装饰品的制作上,如我们通常所见的钻石戒指、钻石项链等。其价格极为昂贵。由于金刚石被精心琢磨后,可以从多个角度反射光线而显得十分璀璨夺目,因而在首饰品中格外受到青睐。然而金刚石的硬度极高,一颗金刚石从原质而打磨成一个名贵的钻石,需要相当长的时间。也正是由于金刚石这种极高的硬度,在工业上被广泛地应用于一些坚硬物质的切割上,以及磨损程度较高或温度较高的部位、部件。

金刚石的化学成分为碳(C)等轴晶系,多呈八面体晶形。而与金刚石同为一族的石墨却是截然相反的,石墨的硬度为1,而金刚石的硬度则为10,金刚石坚硬无比,而石墨却只能作为工业上的润滑剂。那么,为什么金刚石会有如此坚硬的个性呢?这是因为金刚石虽然也是由碳元素构成的,但是其碳原子之间的结构极为紧密,各个原子作用力均相等,因而很难使其之间的化学键断裂。这种极为稳定的晶体结构,在化学界是极为少见的,因此说金刚石是化学界的骄子。

人们所获得的金刚石大多数都是天然的。关于金刚石是如何形成的,历来都存在着不同的看法和见解。有人认为是腐殖土和淤泥形成的,并且与炎热的气候有关;也有人认为,金刚石是由腐烂的沼泽在雷电的作用下形成的。在1982年召开的一次关于金刚石的国际会议上,有人提出金刚石是由地球深处的压力和温度较高而形成的,并且提出在陨石撞击地球的一瞬间也可以形成金刚石。尽管这种陨石学说也得到了证实,但是人们在陨石中发现的只是一些体积微小的金刚石颗粒,对于较大体积金刚石的成因无法解释,因而人们主要倾向于地球深处形成说。根据压力和温度的推算,金刚石的形成应在距地表100公里左右的地下。

在人们发现了金刚石的优良特点及可能形成的原因后,科学家们便根据金刚石可能的形成条件进行了实验。这种仿照自然条件通常需要一个900-1300℃的高温及5 -10万个大气压的压力环境。功夫不负有心人,早在二十几年前,科学家们就成功地在实验室中合成了金刚石,尽管合成的只是一些微小的颗粒,但这足以证明人工合成金刚石是有可能的。到了80年代,科学家已不用在超高压的条件下合成了,他们采用的新方法,是在常压下或低于一个大气压的低压下也能成功地合成金刚石,这对于人类是一个极为重大的贡献。

铜

人类可考证的应用铜来制造用品的最早年代,是青铜时代,距今已有4000多年了,在我国传说中大禹就用铜来制鼎。到了商代,铜器已在我国盛行。铜器作为生活用品及餐具,其历史也是极为悠久的,河南郑州、安阳等地,出土的商代青铜器表明,我国铜冶炼技术和制造工艺均有较高的水平,在出土文物中最为多见的要算餐具,如盆、碗、碟等以及酒具,如酒壶、酒杯等。由此可见,我国人民对于铜的认识远比其他国家要早。

然而到了19世纪,铜器制品作为餐具在餐桌上一夜之间消失了,原因在于一些化学家们发现,铜能与生物体内某些物质如氨基酸、蛋白质等起化学反应,生成蓝色的沉淀或结合物,这些沉淀物不能被生物同化,因而,他们认为铜对人体有害。对于这个说法人们始终持有不同的观点,因人类长期以来都用铜作为餐具如果铜有毒的话,应早就被古人所认识,另外,对从出土的木乃伊的研究中,也丝毫没有得到关于铜中毒的一点证据。尽管双方争执不下,但是铜作为极为普及的日常生活用品,却在逐步地消失,取而代之的是钢铁、铝及其合金制品。

也许铜被取代是一种必然,因为铜与这些钨比较起来要昂贵得多,而且同样大小的东西,铜制品则让人感到沉重。另外铜器如保管不当,往往生出令人讨厌的绿色氧化物。这一切都使得铜不得不放弃与人的密切接触,而转向了工业。

其实铜并非那么可怕,生理学家们研究发现,铜元素是生物体内不可缺少的微量元素生物体内蛋白质的合成,DNA的复制都必须有铜元素的参加才能完成。在植物中,叶绿素被植物制造的过程中,铜是不可缺少的催化剂。另外,铜对植物细胞膜的通透性有着直接的影响。没有铜,植物细胞就不能与外界正常地进行物质交换。在人类,铜是合成血红蛋白的重要物质之一,血红蛋白是人类赖以生存的机体物质,由于它的存在,人体细胞才能正常地利用氧,并且将代谢产生的二氧化碳由血红蛋白而运送到体外。此外,铜对人体的新陈代谢、生殖都有着重要的影响,铜的不足将使人体地新陈代谢停止,同样也会引起人的不能生育。但是铜如果摄入过多会导致肝硬化、精神分裂,以及植物神经功能紊乱等疾病。对于铜的每日摄入量多少应为合理,还不能像其他元素那样有着统一的标准。专家们指出,只要是正常饮食,人体的铜元素的量就可以完成其生理活动,但是长期慢性消化性疾病的患者,则有可能造成铜的不足,这要视具体情况而定。

总之,铜的用途已经人人皆知了,但是对于人的作用,我们只是有一个大致的了解。从文字中可以看出,铜并不是以前人们所想象的那样有毒,但是也并非无害。至于其对人体微观的影响机理,目前尚处于一种较低水平的研究阶段,希望在今后的研究中,能够为我们揭开铜作用于人体的机理之谜。

放射性元素从哪里来

在自然界或科学实验中,有一些原子是极不安分的,它们能够自发地产生变化,有高能粒子或Y射线光子从它们的原子核中逃掉。由于原子核中的粒子数的减少,因而这种原子就变成了另外一种原子,而属于同一种元素的原子可以称为这种元素的同位素,这种能够从原子核释放出高能粒子和Y射线的原子,我们一般称之为有放射性的原子,由这种原子构成,或由放射性同位素所组成的元素,就是放射性元素。

放射性元素一般分为两类:天然放射性元素如铀、钍、锕等;另外是人工合成的人工放射性元素,如钷、锔、锝等。化学元素周期表显示的情况表明,在已发现的107种化学元素中,排在靠后的基本上都是放射性元素,并且以人工合成的放射性元素居多。另外一些本身并无放射性的元素,其同位素却具有放射性,这类放射性同位素也占有相当大的比重。

放射性元素都具有一个相同的特点,那就是,其原子不断进行变化并释放高能粒子和Y射线,这种变化根据自身元素的不同,时间则长短不一,长者可达数亿年,短则仅仅为几千分之一秒。因而,我们对于这种放射性元素的寿命很难估测,在化学上通常采用一种称为“半衰期”的计算方法,就是一种元素其衰变为原一半所需的时间。这种半衰期的测定既复杂、又简单,说其复杂,包括对元素内部原子活动情况的测定,这种原子发生变化可能是瞬间完成的,也可能需要很长时间,所以其原子变化是较难观测的;说其简单,这是当原子发生变化后,则很容易计算出其整体变化。放射性元素的半衰期实际上就是对于该元素的稳定性的一种制定。如钍323这种同位素的半衰期为140亿年,那么无论从宏观还是从微观来讲,几乎与非放射元素一样,具有着较高的稳定性。而氦5这种同位素,其半衰期仅仅有一千亿分之一秒,因此人们是很难看到它的存在的。

放射性元素最早是法国物理学家亨利·贝尔勒尔在1896年发现的,从那时起,人们就开始探索放射性元素为什么会有放射性。目前研究结果,使人们对此有了大概的了解和认识,一般元素其原子核中有84个或多于84个质子的元素都是放射性元素。在原子核中,质子是带有正电荷的,根据库仑定律,“同种电荷相互排斥”理论,这种质子之间的相排斥力,使得原子核结构很不稳定。因而,只有放出带正电荷的质子才能保持稳定状态。当质子被释放后,其原子核中质子数目减少,因而就变成了另外一种元素。一种元素是否稳定,主要取决于原子核肉的中子与质子数值的比,即n∶p。这个比值太大或太小都是原子核不稳定的因素所在,通常认为在1.2∶1-1.5∶1的范围内,是元素稳定的条件。

放射性元素为什么可以通过释放质子或捕获电子来达到这种稳定状态,以及为什么n∶p在1.2∶1-1.5∶1之间,元素才具有稳定性这一现象,目前还无法准确地回答,还有待于科学家的努力。

海中寻铀

铀作为一种放射性化学元素在国防、工业、科研中,有着极其重要的地位。由于其核裂解时能释放巨大的能量,从而成为核武器的主要原料。随着人们对于铀的认识由过去的单一性向多元化转变,从而更加重视起了对铀的开发和利用。

目前,全世界拥有核武器的国家很少,而核工业国家却不断地发展,核能也由单纯的军事型转变为民用型,核电站就是这种转化的典型代表。目前世界上各国的核电站原料能源大都采用铀。因而人们从以往的淘金热,变成了淘铀热。

据科学家分析,全球陆地上的铀矿总和约可产铀250万吨,也就是说,如果全世界都采用铀为原料制造核武器、核电站以及航天、航海中应用核燃料的话,那么用不了多长时间,大陆上的铀矿就会被开采一空,而为之所建立的一切设施将变成一堆废钢铁。当然,这种想法确实有点悲观。

专家又宣称:铀在海水中的总量超过陆地总量的1500多倍。这无疑为有核武器、核工业的国家注人了一针强心剂,于是人们便开始了海中寻铀的艰难工作。

在人们头脑一阵发热之后才慢慢地发现,这是一场多么艰难的工作呀!铀在海水中的浓度仅为十亿分之三,也就是说,1000吨海水中仅含有3克铀,铀存在于海水中的三碳酸盐复合物中。人们在处理了大量海水之后才发现,从海水中提取的铀所能释放的能量,仅仅相当于或略高于将其从海水提取过程中所消耗的能量,这未免有些得不偿失了。于是科学家们又开始探讨新的方法,以减少耗能而获取更多的铀。

美国科学家们用有机树脂分离海水中的铀与几其他金属,在实验室研究中获得了成功,但是由于有机树脂的吸附率较低而大量生产成本较高,很难在实际工业中应用。后来,又经过长期的探索,终于发现了一种较为理想的新的铀吸附剂——水合二氧化钛,并且就此而研制出了一套以二氧化钛为基础的海水采铀的技术。

在这众多的研究大军中,我国科学家们为此做出了重大贡献。他们研究发现,氧化铝、氢、氢氧化铁和氧化锌的吸铀能力最强,并且已在实验中得到证实,如果在实际工业中能够得以应用的话,那么提取铀的成本将大大下降,这无疑为海水提铀工业做出了巨大的贡献。

另外,国外一些研究机构,也发现了较为经济方便的抽铀方法,他们研制开发了一种负离子交换剂,其吸附铀的效果也十分显著,在实验室中的表现上乘,但是在利用潮流的海水实验中,却令人失望。如想突破这个大关,尚需要另外研制一个与之完全不同的抽铀工艺流程。

总之,海水提铀的设想是伟大的,而完成这个设想是极为困难的。目前世界上有数以千计的科学家和研究小组,仍在不懈地努力。我们深信会有一天,海水提铀不再是一个神话,但现在我们只能将其列为一个尚未解开的谜。

“鬼火”的秘密

提起“鬼火”,人们就会想到荒郊野外的坟茔地:漆黑的夜,一团火球拖着闪光的尾巴,东游西荡,飘忽不定。

对于“鬼火”的解释,比较多见的是将它解释为磷火。磷是德国炼金家勃兰德发现的。按照希腊文的原意,磷就是“鬼火”的意思,而且在实验室里还可以制造出“鬼火”来。办法是先在烧瓶里加入白磷与浓的氢氧化钾溶液,加热后,玻璃管口就冒出气泡,实验室里弥漫着一股臭鱼味儿。这时迅速把窗户用黑布遮上,就会看到从玻璃管口冒出一个又一个浅蓝色的亮圈,在空中游荡。这便是人造的“鬼火”。

那么,“鬼火”是不是单单指磷火呢?

勃兰德曾收集了德国人看到的300多例“鬼火”事件,并整理成书出版。美国、前苏联也都有专门团体研究这种神秘的自然现象,并已收集到几百个“鬼火”事例。1986年,日本早稻田大学理工系的一位教授组织了“火球观测信息中心”,在半年的时间里,收到近千例目击者的报告。从以上大量的事例分析,这类“鬼火”不仅出现在野外的坟茔,而且在人口密集的乡镇和繁华都市的街道也有不少人目击。如果说荒野坟茔中人与动物遗体中含有很多磷,生成磷化氢即“鬼火”的话,那么城市中出现的“鬼火”就不好解释了。从整理日本人所目击的例子来看,“鬼火”大体可以分为火球形、鬼火形、焰火形、火柱形4种。其中前两种占90%,直径在50厘米以下,持续时间为8秒左右。颜色不尽相同,其中以白色、橙色最多,也有火红色的,而且有耀眼的光亮。出现时间大都在七八月份夜晚,睛朗无云或阴霾的天气。这些“鬼火”不包括雷雨天的球状闪电。

对于“鬼火”的成因,前苏联物理学家卡皮查是这样解释的:云、树、建筑物在某些特定环境下都会产生大量电荷。它会使地面产生极大的电场,从而导致发光。理论对有些实例可作出圆满的解释,比如有人发现,火球在离地面3米高处发生,先是固定不动,后骤然消失,接着又在离地面6米高处再度出现。这便是在驻波的第一波腹和第二波腹连续出现的“鬼火”。

此外,还有人认为,火球的产生是由于宇宙尘埃中的反物质所致。

总之,“鬼火”这一传闻已久的谜,还没有完全揭开,科学家们正在这方面不断努力。

恒星颜色的揭秘

读者可能会问,我们看到的夜空中那些闪烁的星星不都是一种颜色吗?其实,天上的星星不都是一个颜色。

细心的读者一眼就看出恒星的颜色不一样,有红色、黄色、蓝色和白色等,犹如五颜六色的明珠。恒星为什么有多种多样的诱人色彩呢?

你是否到炼钢厂去参观过:当钢水在钢炉里的时候,由于温度很高,它的颜色呈蓝白色钢水,出炉后随着温度的慢慢降低,它的颜色也变为白色,再变成黄色,再由黄变红,最后变成黑色。可见,物体的颜色受物体温度控制。天上的星星也是如此。它们的不同颜色代表星体表面温度的不同。天体的温度不同,它们发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光谱型我们已经知道,不同颜色代表不同的温度。一般说来,蓝色恒星表面温度在25000℃以上,如参宿七、水委一、腹一(甲星)、十字架二(甲星)和轩辕十四等。白色恒星表面温度在11500~7700℃,如天狼星、织女星、牛郎星、北落师门和天津四等。黄色恒星表面温度在6000~5000℃,如五车二和南门二等。红色恒星表面温度在3600~ 2600℃,如参宿四和心宿二等。

太阳的表面温度约6000℃,照理讲,太阳应是一颗黄色的恒星,为什么我们白天看见的太阳发出耀眼的白色呢?其实,这是因为太阳离我们较近的缘故。如果有机会乘宇宙飞船到离太阳较远的地方,你会发现,太阳将是一颗黄色的星星。而美丽的朝霞和晚霞绽放红光的原因是因为地球大气对太阳光七种颜色中的红光折射偏角最大的原因引起的。

水果剥皮后为何变色

水果剥皮后果肉同空气接触变成了褐色,时间越长颜色越深,这主要是由于大部分水果中含有一种叫“鞣酸”的植物酸导致的。这种酸一旦遇着铁质,就会引起化学反应,生成鞣酸亚铁。鞣酸亚铁的化学性质很不稳定,当它与空气中的氧分子化合时,就自然而然地生成一种性能稳定的鞣酸高铁盐,而这种鞣酸高铁盐通常是呈颗粒状态的,很容易使水果变成褐色。还有一个原因,那就是水果的肉质细胞内普遍含有活性较强的多酚氧化酶,像苹果、梨这类水果剥皮或碰伤后,就会变成棕褐色,这是多酚氧化酶作用的结果。

水果剥皮后变色出现的微量鞣酸亚铁,食用后对人体并无影响。如果你想防止变色,可把剥皮后的水果放在凉开水中浸泡一会儿,即可如愿。

金属陶瓷

当今时代是一个高科技飞速发展的时代,人们习惯了快节奏的生活,以至一些交通工具也在向着提高速度的方面发展。高速列车、气垫船、超音速飞机等,都是这些高科技发展的产物,为人类的生活提供了极为便利的条件。

目前,世界上最快的超音速客机为音速的3倍,而在军事上应用的超音速战斗机,最高速度可为音速的8倍。这些飞机速度的提高一是减少了阻力,二是增强了发动机的性能。我们知道,飞行器的高速运动均是由自身所携带的燃料燃烧产生的巨大热能,进而转化为动能的,因此该发动机的性能优劣,直接关系到飞行器的飞行性能。这在汽车、火车、轮船上也是同样的。

据专家们测定,当飞行器高速飞行时,其发动机喷出的热量高达5000℃以上,我们知道,太阳表面的温度也不过6000℃左右。什么物质能够在这种高温下不被融化呢?钢铁是远远达不到了,合金钢与之也有一定的距离,于是人们想到陶瓷,陶瓷在这些材料中,耐高温的能力是最强的了,但是陶瓷却有一个致命的弱点,就是太脆弱了,它能耐得起高温,却耐受不了高压。

科学家们在努力研究中终于发现,当在陶瓷中加入一些金属细粉,生产出的陶瓷不但具有极高的耐高温性能,而且大大提高了陶瓷的韧性。这种陶瓷与金属的混合物,就是当今在航空动力学研究中极为受宠的金属陶瓷。

金属陶瓷是由金属和陶瓷原料制成的,既有金属的优点,也有陶瓷的特性,由于其具有较高的韧性、高硬度、高抗氧化性,因而在火箭、高速飞行器中倍受推崇。最常用于制造金属陶瓷的金属原料为铁、镍、钴等最常用的陶瓷原料为氧化物,硅化物、硼化物、碳化物和氮化物等。金属陶瓷的生产也较为简单,烧制方法同陶瓷一样,只是将金属粉末物质混入陶瓷土中,根据要求制作出不同形状的东西。

我们有过这种感觉,当你将酒精涂在手上,不一会感到特别凉爽,如果有人发高烧而采用药物降温无效时,我们会想到用酒精来擦浴全身,其目的就是为了散热。金属陶瓷也是这个道理,在火箭的发动机达到最高转数时,产生大量的热,这种高温则使陶瓷中的金属物质挥发了,从而陶瓷的温度也随之下降。待陶瓷中的金属完全挥发掉后,这一部分的发动机则已完成了其工作使命,随着控制指令而脱离火箭,同时下一级火箭的发动机被点燃,新的工作程序又开始了。我们通常所说的多级火箭,就是根据这个原理制造的。

另外金属陶瓷具有极高的抗腐蚀性。因而在原子应堆中,能够抵抗液态金属钠的侵蚀,成为原子反应正常进行的保护神。

金属陶瓷虽然存在于世才30来年,但是由于其自身的极特殊的性能,格外受到人们的重视,尤其是在航空、航天领域,金属陶瓷真可谓少年老成。然而,科学家们更为感兴趣的不仅是它的优秀品质,而是它们这种优秀品质的来源。有人推测陶瓷中加入金属后表现出的特性,不能单单用金属在高温下挥发降温来解释,在金属陶瓷的制作中,其本身是否已经发生了使之变成具有这种特性的新物质,那么这种陶瓷与金属到底发生了哪些反应,我们尚无法判断。而对于那种单纯金属挥发的解释,也有一定的可疑之处,这些还有待于今后的研究方能证实。

死亡烛光

早在300多年前,纳撤尼尔·克劳奇在1685年出版的《英国皇帝在美洲》一书中就提到,他曾经看见印第安人临死前出现在他们的棚屋外的一种神秘亮光。

1656年,来自威尔士尔迪甘郡的牧师约翰·戴维斯也曾报告说,他和其他人曾经目睹过似乎预示着死亡的彩色亮火。这些亮火可能出现在任何地方:在空中、在门庭或是在屋子里面。小亮光标志着小孩子的死亡,较大的亮光意味着成人的死亡。同时出现多个亮光意味着许多人将会死去。戴维斯报告说,曾经有一个人在屋内看见了5处亮光,结果当晚他的5个仆人就异常地死于窒息。

1897年,麦克拉根根据苏格兰西高地的鬼火传说故事出版了一份长篇调查报告。当地许多人都说,如果岸边礁石附近出现了鬼火,则预示着那里将要发生触礁或沉船,而且事实证明那非常准。人们有时把这种亮光称为“死尸的烛光”。直到20世纪这一说法仍然很盛行。

一个韦尔什的目击者向民间传说作家埃文斯温茨提供了下面的描述:“死亡烛光是一种很亮的光;不管出现这种亮光的房子或地方原本多暗,在亮光下所有一切都如同白天一样清楚。这种光亮不是一团火焰,而是蓝莹莹的一片亮光。仿佛有一个看不见的人拿着它四处跃动,有时还滚来滚去。你如果想去靠近它,什么也摸不着,因为那是一种幽灵。”

1909年,在宾夕法尼亚州斯托克顿地区也出现了所谓的“死尸烛光”。这在当地居民中引起了不小的震动,许多报纸也都有报道。其中一则报道是这样的:“近年来,在一具两年前发现的被肢解的女尸的山头上,突然出现了一股火焰。每天晚上9点至午夜,那亮光都会准时出现并不停地在空中盘旋。但只要有人想靠近去探查个究竟,它将会立刻消失。”报道末尾还补充说道,有些迷信的村民相信那亮光是被害妇女的灵魂,为的是提醒人们记住那个罪犯还活着,最终将凶手捉拿归案。

有时在民间传说中的神仙的出现也与鬼火有关。1910年,一个同埃文斯温茨一道在牛津大学就读的爱尔兰人向他讲述了自己奇怪的经历。有一天,他和一个同伴一道骑马从利默里克回家。突然他们看见远处有一个亮光“上下跃动、忽远忽近,一会缩小成一个小火花、一会又变大成为一团明亮的黄色火焰”。后来他们又看见了两道类似的亮光,当亮光扩大成为“6英尺高、4英尺宽的”火焰时,“我们看见每个亮光中间似乎都有一个容光焕发的人”。那两团亮光相互靠近,当它们接触到一起的时候,他们看见亮光里的两个人开始并排行走,“他们的身体发出刺眼的亮光,如同烈日一样,比他们周围的黄光和头上的光环要亮得多”。由于他们头周围的光环过于耀眼,两个目击者根本无法看清他们的面容。

奇 烟

古典神话小说《西游记》的主人公——唐僧师徒四人,在往西天取经的途中,不知遇到过多少妖魔鬼怪。这些妖魔鬼怪常常是忽而出现、忽而隐没在奇烟怪雾之中。当唐僧师徒误入魔洞时,更是随着恐怖的隆隆巨响,妖烟四起……

那么,在自然界里,万山丛中是否有这种令人望而生畏的奇烟怪雾呢?看来,这并非《西游记》作者吴承恩的凭空想象和任意虚构,这种神秘莫测的自然现象虽然罕见,但还是有的。

美国阿拉斯加州是个多火山地区。奥古斯丁火山、卡特迈火山是该区的活火山,以常常喷发而著称于世。卡特迈火山1912年大爆发以后,科学家曾前往考察。他们在这座活火山西北约10千米处,发现一条宽8千米、长约16千米、面积约100多平方千米的地带,被火山灰所覆盖,满布着成千上万个喷气孔,有一排竟长达1000米以上。伴随着令人恐怖的隆隆巨响,喷气孔不断向上空喷出混杂着火山灰的炽热气体。气体在高压气流的带动下,以飓风般的速度,咆哮着向山谷下方推进,以雷霆万钧之力,把沿途的树木全部推倒。有如妖魔出动,令人胆战心惊,望而却步。在山谷上部,烟柱更为密集,致使谷地完全为浓烟所笼罩,所以地质学家称之为“万烟之谷”。

当然,奇烟怪雾并不都是由火山活动造成的。我国湖南省南丹矿务局铜坑锡矿采矿区,就有一股滚滚奇烟,从地下升腾而起,烟柱高达1000米以上,几乎与云脚相接,覆盖了近3平方千米的地区。这股奇烟究竟缘何而起?有关地质人员进行过考察,证明这是由于矿层自燃引起的。浓烟由三个直径10米、深约20米的“魔洞”吐出,烟色白里夹黄。

这个矿层自燃已延续了9年,冒烟处最高温度可达196℃,是目前我国矿山自燃温度最高的火区。人们曾采取封闭,灌水等措施,试图扑灭这场地下大火,但收效甚微,始终未能控制住火势。

最常见的山中奇烟是由山中的煤层自燃引起的。唐僧师徒四人,沿新疆古道西行,途经吐鲁番火焰山一带,这里山中因煤层自燃而产生的缕缕奇烟不时可见。煤层自燃常常数十年以至上百年不熄,致使某些地区终年烟云缭绕,真是名副其实的“地狱之火”。吴承恩写《西游记》时,可能从这种神秘莫测的自然现象中得到灵感,把它同妖魔鬼怪联系在一起,以增加魔怪出现时的神秘感,从而为那些世人传诵的不朽篇章平添了几分光彩。

岩石的形成之谜

地球上的岩石千姿百态,五彩缤纷,它们是怎样形成的呢?

自古以来,科学家们都在探索这一奥秘。科学界还有过一场激烈的争论,持不同观点的科学家互不相让,有人称这场争论为“水火之争”。

1775年德国的地质学家魏格纳,提出了这样的观点:花岗岩和各种金属矿物都是从原始海水中沉淀而成的。人们称他的观点为“水成派”。后来,以英国的地质学家詹姆士·赫顿为代表的一些科学家,针锋相对地提出相反意见。他们认为花岗岩等不可能是在水里产生的,而是岩浆冷却后形成的。人们称这种观点为“火成派”。“水成派”与“火成派”一直争论了几十年,两派之间的斗争十分激烈。现在看来,由于受当时科学水平的限制,这两派观点都带有不同程度的片面性。不过,他们的争论使地质学又向前推进了一步。

现在,科学家们借助于先进的设备,已摸清了岩石的来龙去脉。

如果按质量计算,在地壳中约有3/4的岩石是由地球内部的岩浆冷却后凝结而成的,人们称它为“岩浆岩”或者“火成岩”。花岗岩就是属于岩浆岩。在地球上,目前还可以看到火山爆发后喷出的温度高达1000℃以上的液态的岩浆,经过冷却后形成的坚硬岩石。岩浆岩在地下形成,因此,它分布于地表的不多,一般都埋藏在比较深的地下。

有少数的岩石是泥沙、矿物质和生物遗体等长期沉积在江湖和海洋底下,经过长期紧压胶结,以及在地球内部热力的作用下,变成了岩石,人们称它为“沉积岩”,如砂岩、页岩和石灰岩等。沉积岩尽管所占的比例不多,可它多数分布在地表面,因此,我们平时容易见到。

岩浆岩和沉积岩形成之后,受地壳内部的高温高压的作用,改变了性质和结构,就形成了另一种岩石——变质岩,如石英岩、大理石岩等。

岩浆岩、沉积岩、变质岩这3种岩石之间还可以互相转化,比如,埋在地下的变质岩可以被地壳运动推到地表面,在地表面再形成新的沉积岩。因此,著名生物学家林奈说过:“坚硬的岩石不是原始的,而是时间的女儿。”

的确,岩石正是经过长期的各种条件的作用,由其他物质转变而成的。

能杀人的湖

1984年8月16日的清晨,一位叫福勃赫·吉恩的年轻牧师和其他几个人正驾驶着一辆卡车经过喀麦隆共和国境内的莫努湖。这时,发现路边有个人正坐在摩托车上,仿佛睡着了一样。但当吉恩走近摩托车时,他发现那个人已经死了。而牧师转身朝汽车走去时,也觉得自己的身子也开始发软。吉恩的同伴也很快倒下了,而吉恩却设法逃到了附近的村子里。

到早上10点半,政府当局得知在这条路上丧失的生命已有37人,很明显这些人都是被一股神秘的化学气体所杀害。这股化学云状物体包围的一段路面足有200米长。虽然还没有进行尸体解剖,但对尸体进行检查的巴斯医生断定这些人都死于窒息,而且他们的皮肤都有因化学作用而留下的伤。

使这些人丧失生命的云状气体是从莫努湖中自然产生的。附近的村民报告说,在前一天晚上有轰隆轰隆的爆炸声传出。科学家注意到湖里的水呈棕红色,说明平静的湖水已经翻动过。引起这股云雾的原因是什么?火山学家西格德森认为在最深的水中,通过保持碳酸氢盐的浓度,微妙的化学平衡使莫努湖发生了强烈的分层。某种东西拨乱了这种分层,使深水中丰富的碳酸盐朝着水面上升。这种压力的突然变化,释放出二氧化碳,就像打开苏打瓶盖一样产生爆发,这一爆发形成了5米高的波浪,使岸边的植物都倒下了。这股合成的云状物就是密度很大的二氧化碳气体,这股气体被风带到路上,并一直停留在离地面很近的地方。西格德森说,很明显,在黎明前的这段时间里,由于天黑使村民看不见这一云状物,同时,他猜测到这股云雾中含硝酸,这就使人们天亮时能看见它,也能解释死者皮肤上的灼伤。

海底“浓烟”之谜

1979年3月,美国海洋学家巴勒带领一批科学家对墨西哥西面北纬ೲ21的太平洋进行了一次水下考察。当科学家们乘坐的深水潜艇“阿尔文”号渐渐接近海底时,透过潜艇的舷窗,他们看到了浓雾弥漫下的一根根高达六七米的粗大的烟囱般的石柱顶口喷发出滚滚浓烟。“阿尔文”号向“浓烟”靠近,并将温度探测器伸进“浓烟”中。一看测试结果,科学家们不禁吓了一跳:原来这里的温度竟高达近千摄氏度,经过仔细观察,他们发现“浓烟”原来是一种金属热液“喷泉”,当它遇到寒冷的海水时,便立刻凝结出铜、铁、锌等硫化物,并沉淀在“烟囱”的周围,堆成小丘。他们还注意到,在这些温度很高的喷口周围,竟形成了一种特殊的生存环境,这里就像是沙漠中的绿洲,生活着许多贝类、蠕虫类和其他的动物群落。

巴勒等人的发现引起了科学界的极大兴趣。美国密执安大学的奥温认为,这种海底“喷泉”可能与地球气候的变化有着密切的联系。

奥温在研究了从东太平洋海底获取的沉积物和岩样以后,发现在2000~5000万年前的沉积物中,铁的含量为现在的5~10倍,钙的含量则为现在的3倍。为什么沉积物中钙、铁等的含量这样高?奥温认为这可能与海底喷泉活动的增强有关。

据此,奥温又进一步认为,当海底喷泉活动增强时,所喷出的物质与海水中的硫酸氢钙发生反应,析出二氧化碳。已知现在的海底喷泉提供给大气的二氧化碳,占大气中二氧化碳自然来源的14%~22%。因此,当钙的析出量为现在的3倍时,大气中二氧化碳的含量必将大大增加,估计大约相当于现在的二倍左右。众所周知,二氧化碳含量的增加将会产生明显的温室效应,从而使全球的气温普遍升高,以至极地也出现温暖的气候。

在海底“浓烟”中还隐藏着什么秘密呢?对于科学家们新的发现,人们正拭目以待。

死亡谷里存在有毒气体吗

死亡谷是前苏联堪察加半岛上的峡谷,它位于基赫皮内奇火山脚下,长约2千米,宽100~300米不等。谷中地形极其复杂,沟壑纵横交错,到处是深坑。经常可以看到堆积在那里的蜡黄色天然硫磺,还有横七竖八地躺着的狗熊、狐狸、老鹰等野生动物尸体,它们是中毒而死的。

死亡谷中死去动物中了什么毒呢?科学家们认为动物的死亡与火山活动有密切的关系。很可能是在火山爆发时产生的一种有毒气体使动物丧亡的。有人分析这种有害气体有可能是硫化氢,或是二氧化碳。因为这两种气体是火山喷气中最常见的气体,并且浓度很高,造成人和动物死亡。持不同观点的人则认为,这两种气体虽然有害,但不是剧毒,它们的作用缓慢,因而动物在死前应该能逃出危险区。

由于科学家们没有取回有毒气体的样品,所以死亡谷中动物的死因至今还是个尚未解开的谜。

在美国加利福尼亚州与内华达州相连接地带的山中,也发现了一条很长很大的死亡谷。它长达225千米,宽为6~26千米不等,面积达1400多平方千米。峡谷两侧悬崖峭壁,地势十分险峻。1949年,美国有一支寻找金矿的地质勘探队伍,因迷失方向而走到这里,几乎全部死亡。只有几个爬出去,但不久也神秘地死去了。后来,有些前去探险的人员也都死在此谷中,至今未能查出死亡的原因。奇怪的是,飞禽走兽却能在这里大量繁衍。这里有鸟类200多种,蛇类19种,蜥蜴17种,并有1500多头野驴。至今,谁也弄不清人类为什么不能在这个死亡谷中生存,而动物却能。

意大利的那不勒斯和瓦维诺湖附近也有两处与前苏联和美国相类似的死亡谷。而这两个死亡谷只对飞禽走兽很凶残,对人类却很仁慈。据科学家统计,每年在这两个谷中死于非命的各种动物多达3.76多万头,所以意大利人又称这两个谷为“动物的墓场”。虽然意大利的科学家曾多次对死亡谷进行现场考察,然而至今没有大的发现。

印度爪哇岛上有个更为奇异的死亡谷。在谷中共分布有6个庞大的洞,每个洞对人体和动物的生命都有很大的威胁。只要人或动物靠近洞口六七米远,就会被一种神奇的吸引力吸进洞内,再也逃不出来,因此洞里堆满了野兽和人体残骸尸骨。科学家们至今还没找到这些人体和动物的真正死因。

“吃”人的森林

汤姆是美国加利福尼亚州的一名活泼可爱的小男孩,但是恶运之神却降落到他的头上。

1957年3月的一天,汤姆早早地就起床了,因为今天父亲告诉他将带着他去树林里捉小鸟,这正是他梦里所想的事情,所以他就早早起来准备好捉鸟的笼子,以备捉鸟时用。

吃过早饭,汤姆一手提着自己的鸟笼子,一手拉着爸爸的手,同妈妈说了一声再见,就在姐姐和哥哥的伴随下向郊区的一片小树林走去。

汤姆好久没出来玩了,所以跑得特别快,不一会儿就钻到小树林中。这时哥哥已经抓到一只麻雀,喊着汤姆过去拿。可是他喊了几声,都没有听到汤姆的回音。

刚开始他们以为汤姆在同他们捉迷藏,可是两个小时过去了,汤姆依然没有露面。这下父亲和哥哥姐姐急了,在树林中四处寻找小汤姆的影子,可是把整个树林都找遍了,依然找不到汤姆的下落。

父亲在情急之中报了案,声称自己的儿子不见了。警察带领几百名志愿者,对这个不足一平方公里的小树林进行了地毯式搜索,可仍然一无所获。

这片树林把汤姆给“吃”掉了。可是神秘的失踪案并没有在汤姆身上止住。就在汤姆失踪后的半年之内,又有两名小男孩在此失踪,而奇怪的是一同跟这两个小男孩玩耍的一个名叫珍妮的小女孩却安然无恙。这不禁引起了人们的疑问。

这三起失踪案并没有引起当地政府的注意,直到1960年,又一名小男孩在此失踪后,政府才认识到这片恐怖树林的可怕性。于是下令把这片树林给砍除了。

儿童在这片树林的神秘失踪令科学家们大伤脑筋,尤其让他们迷惑不解的是为什么一同在树林中玩的珍妮却一点事都没有,并且失踪的人大都是年龄在八九岁的儿童。他们在人们的面前悄无声息地消失,难道这儿真有一种超自然的力量,能够把人不知不觉地移走?难道上天就只喜欢八九岁的男儿童?人们实在找不出一个满意的答案。

彩色的雪花

人们通常见到的雪花都是白色的。其实,雪花除了白色的以外,还有其它颜色。1959年,南极下过一天的红色大雪。在珠穆朗玛峰也曾下过色彩鲜艳的红雪花。在奥地利也曾多次下过黄雪。在保加利亚还飞过绿色的雪花。苏联高加索地区还飘过青色的雪花。17世纪中叶,探险家们在南北极多次发现过红、黄、绿、褐、黑等彩色的雪花。

至于这些彩色雪花的形成原因,还未研究透彻。

雷电熔化金属

据古籍载,姑苏人徐简叔的祖父,在乡间居住的时候,有一天雷声交加,房子被震得摇摇晃晃。突然,一道电光闪过,顿时浓烟四起,遮天蔽日,房间里也是一片烟火,令人什么都看不清。大约过了一个小时烟雾才慢慢散去,徐简叔的祖父惊讶地发现,房间里的栋柱均已破裂,周围留下许多龙爪似的足迹。他又打开木匣子,里面的白金器皿,竟也都被熔成珠粒,散作一堆。再看木匣子上的锁,却完好无损,真不知这神奇的雷火是如何把木匣子里的金属熔蚀的。

圣泉为什么能治病

1858年,法国卢乐德地区有一名乡村妇女,在一个水泉洗完澡后,身上的病全好了。后来,又有64名垂危的病人用这泉水洗浴后,也神话般地痊愈了。从此以后,每年都有成千上万的患病者到这里来朝拜治病。人们称这里为“圣泉”。

圣泉的水能治百病这一事实,引起了许多医务工作者极大的兴趣,他们希望能借科学力量解开“圣泉”治病之谜。经过多年研究却一无所获,这些康复病例在科学范围内无法解释。现在仍有医学专家在研究“圣泉”之谜。老医师曼贾帕和几十名医生所组成的医学团体,对在卢尔德水泉洗浴后病愈的人进行了详细的化验和研究。在这些病人康复前,曼贾帕的医学团体为他们做X光透视及生化检验,证实病人的病情确实很严重。曼贾帕医生说:“痊愈的病人往往在很突然的情况下直接好转过来,根本没有经过该病康复所需要的康复时间,而且他们康复得非常彻底,最少在三四年内不会复发。”这些奇迹,使所有的医生都无法解释。

卢尔德圣泉究竟为什么能治病,患者为什么不经过一段时间而是直接康复了呢?迄今为止还是一个无法解开的谜。

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