作者：（美）西奥多·格雷（Theodore Gray） 著
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
疯狂科学2试读：
其他
本书所涉及的许多实验和活动可能是危险甚至威胁生命的。出版者声明不承担这本书中指示或描述的任何实验所导致的任何损失、伤害和损伤的所有责任。任何情况下，禁止所有18岁以下的孩子尝试本书中描述的任一实验或活动。
致谢
尽管我很想作为一个天才，独自地实现这些疯狂的实验，并享有因此获得的好评，但这本书却是众多人共同努力的结果。首先，我得感谢美国《大众科学》（Popular Science）杂志的专栏编辑Mark Jannot、Mike Haney、Doug Cantor、Trevor Thieme、Dave Mosher和本书的设计者Matthew Cokeley的巨大贡献。在专栏的最初写作、编辑和在本书的整合过程中，如果没有他们的辛勤努力，我只不过是另一个在自己的博客里贴文章的、心情不佳的疯狂科学家而已。
整件事尽心尽力的启动全仗Mark Jannot，他首先给我发电子邮件，问我是否愿意每月为《大众科学》杂志写专栏文章，看看我的网站periodictable.com，你觉得我会说“不”吗？Mark确定了专栏基调，并且耐心地训练我怎样把4000字的内容用400字写成。
几年来和我一起工作的杰出的摄影师应该分享本书大部分的荣誉，这本书比任何其他作品更像美丽的摄影作品。Mike Walker的作品比其他人的多，他开始习惯于每个月为那些冒烟的、可能爆炸的事物摄影。Jeff Sciortino、Rory Earnshaw和Chuck Shotwell都是很好的工作伙伴，希望这些工作在他们的记忆中不是噩梦。尽管我没有机会和《大众科学》的摄影师John Carnett一起工作，但他的建议和支持是很有帮助的。我的助手Nick Mann（原先受聘时是助手，后来被提升了）录制了大部分实验的视频。
不少科学家为我提供了有价值的、甚至是可能救命的建议。这些人包括Triggvi Emilsson以及他的同事Tim Brumleve和Sherwin Gooch，Triggvi给我出了为我的首个专栏用液氮做冰激凌的主意。Ethan Currens、Blake Ferris、Simon Field、Bert Hickman、Gert Meyers、Jason Stainer、Bassam Z.Shakhashiri、Hal Sasabowski和Nick Younes也提供了有价值的建议。专栏的主意都出自以上人员以及Chris Carlson、Niels Carlson和Oliver Sacks。
我要感谢Marcus Wynne，因为他从agentresearch.com找到了Beverly Martin。Martin为我找到了我的经纪人James Fitzgerald。我感谢我的经纪人James为我找到了出版公司Black Dog＆Leventhal。感谢编辑Becky Koh，即使她意识到一大帮人都认为他们能做她做的工作，她仍然相信这本书。
最后，我感谢Jane Billman、Nina Paley和我的孩子们，Connor Gray、Addie Gray和Emma Gray（按身高排序）和我一起出谋策划，并且在一些实验中帮助了我（我要保证我的权威，仅仅当他们是完全安全的时候）。如果你注意到并把本书的致谢与本书的第1版《疯狂科学》的致谢相比的话，你会发现孩子们的排序变了，那是因为Connor长得很快。
导言
2002年美国《大众科学》（Popular Science）杂志让我给他们撰写一个月度专栏时，我的第一反应是觉得他们糊涂了。让我写一篇文章或许可以，但尝试定期专栏这种我从来没沾过边的东西，那会很奇怪的。
在我给他们写完第二篇文章时，我算了一下要坚持多久才能积累足够多的专栏文章来凑齐一本书。我发现50篇专栏文章会比较合适，这意味着大概4到5年。于是我开始告诉别人说，我计划有规律地大约每5年出一本新书。切合实际从来不是我的强项。
不过现在10年过去了。我儿子身高跟我相差不到1厘米，我最大的女儿刚满16岁，我的小宝宝打算一到法律许可的时候就搬到法国去，我的第二本由《大众科学》专栏文章编集而成的书完成了。生活是一段旅程，能在其中走得够久，久到可以看见一些疯狂的打算得以完成，而你本没有权利抱有这样的期待，这就是一种殊荣。
我不知道会不会有《疯狂科学》系列的第3本、第4本或第5本书，但迄今为止我已经两战两胜了。同时，我觉得你会喜欢这一本。拍摄子弹激发的剖面图照片，在我看来是我平生做过的最棒的事情之一。火鸡火球看上去几乎跟它发出的气味一样好。当然，还有咸肉热喷枪，它已成了一个经典演示实验：我甚至凭它上了一次潘恩与泰勒（Penn &Teller）秀！（译注：Penn & Teller是一个美国双人魔术师组合，在舞台和电视节目上表演，一些内容涉及科普和揭穿骗局。）
如果你读过《疯狂科学》系列的第一本，就知道会有怎样的体验。请放心，这本书里的演示实验是全新的：两本书的内容没有重复，导言后面的安全说明部分除外。（为这部分内容拍照相当危险，我实在不想再做一次类似的实验。要是我在为安全说明拍照的时候受了伤，那就太讽刺了。）
请负责任地享受阅读，看得开心，5年后（或者下个月在杂志上）再见！西奥多·格雷2012年12月
真实的警告和律师强制避责的警告
当我用小苏打做实验时，要戴手套和安全眼镜的警告让我退缩。这叫作空喊“狼来了”，那是很不负责的，因为这使得人们更加无法判断什么是真正的危险。
所以我不打算那样做。如果你愿意听，我就会告诉你真正的危险在哪里。
书中有些实验，我会让我10岁的孩子自己去做（如果不是怕他会弄得史无前例地一团糟的话）。如果你把冷的醋酸钠溶液倒入碗里，你不会受到任何伤害，至少不会因为醋酸钠而受伤害，它实际上比食盐还安全。所以，除非你神经到把家里的盐锁起来，或者戴副安全眼镜吃早餐，否则你不必对醋酸钠有所担忧。
然而，有些化学药品不是你的朋友。氯气会致命，而且致人死亡的过程很痛苦。将磷和氯酸盐混合起来的做法是错误的，混合的时候就会爆炸。（我的一个朋友在犯了那个特殊错误20年之后，至今仍保存着从他手中取出的玻璃碎片。）
每种化学药品、每个步骤、每个实验都有其特有的一系列危险，多年来人们通过惨痛的教训懂得了处理它们的正确方法。在很多情况下，最安全的方法是得到一个有经验的人的帮助。这不是靠书本学习能做到的事情。这关乎你的生命。从你的角度着想，你需要有人在你身边，他们知道正在做什么事情。从第一个死里逃生的人开始有一个不间断的传承链，你将成为链上的一环。
我在做一个看起来疯狂的实验的时候，要么有一个曾经做过这个实验的人在旁边，要么是我曾经做过这个实验，只是会更加小心谨慎。我建立了安全等级，确认当所有措施都失败时，我还有个明确的逃生之路（当然我全程都戴着安全眼镜）。
所以，我从来没有因化学药品而受到严重的伤害并不是因为我的运气好。为你的安全着想，请不要靠运气！
你应该亲自尝试一下这些实验吗
“不要在家里做这些事，孩子！”这句话是警告还是邀请，取决于你的个性。我憎恨这句话，因为它让人相信他们不够聪明，不够有能力，或者不够执着地去做“专家”们做的东西，这无疑是告诉你，你是无助的。同时，我也很害怕有人偶然看到这本书后，因为我写的内容或因没有写的警告而失去性命、被烧伤或失明。若去尝试有些实验，你确实是傻子，实实在在的傻子。
为什么对你就傻，而对我就不傻呢？因为你我具有不同的天赋、经验、朋友和设备。我只做我知道能安全地完成的事情。那些我认为我无法安全地完成的东西不在这本书里，因为我没做过。
举个例子吧，我看到一个视频中有些人会只穿件很轻便的飞行服就从悬崖上往下跳。他们飞冲下山，在离地咫尺之遥的地方，可能是最后几秒才拉动他们的降落伞。他们傻吗？实际上不是，虽然他们的方式近乎疯狂，但从事这项运动的人（很多失败了）实际上都很小心翼翼。他们开始时总是尝试尽可能地远离悬崖底部，直到厌倦为止。
本书中有些实验属于这一类型：你可以慢慢地接近它们，同时从别人的错误中不断学习，最后可以安全地把握。它们不是初学者的实验，就如同穿轻便飞行服跳悬崖不是跳伞运动初学者的项目一样。
这是我做的一个很重要的启示：这本书没有告诉你足够的信息，使得你可以安全地做全部实验!
有些实验，你应该能够根据本书里的说明，并结合常识，再加上一些努力安全地实现。但是在许多情况下，实验步骤不够详细，你不能够照着做。它出现在这里主要是展示一个如何做实验的总则，你还需要有大量的经验去填补中间的空白。
在确实想尝试任何实验前，在评估是否确实掌握了那些知识和所需的经验时，请对你自己保持诚实。你的安全取决于它，正如我的安全取决于我的知识一样。虽然跳崖看起来是件很有趣的事，但我绝不会马上就穿件轻便飞行服去跳。
如果你没有读过任何警告，那请读一下这句话：戴上安全眼镜！
本书几乎每一个实验都有可能致盲。你只有一双眼睛，它们相距很近，一旦被溅入酸液，你就只好去买拐棍了。
我很幸运，因为我是个近视眼，我任何时候都佩戴着眼镜。如果你不近视，就需要去配一副好的、戴着舒服的安全眼镜。不是便宜的、极差的那种，是比较好的、不易有划痕、不易起雾的那种，在好一点的仓储市场或五金店大约花10美元就可买到。最好多买几副，以便你随时都能够找到一副，戴上它！看在我的面子上，请戴上眼镜，因为我真的、真的不想接到某个孩子的母亲的信，说她的孩子再也看不见她了。第1章展现光明光的秘密我们早就见过发光二极管，却未必知道它为什么发光光二极管(LED)最早于1962年上市，你可以买到你想要的任何发型号，但是那个时候LED只能发出暗淡的红光。绿色、黄色和橙色LED随后出现，而蓝色LED直到1989年才进入市场。因此以下事实可能会让你感到惊讶：1907年问市的第一批LED中有蓝光LED，而且是用砂纸做的。
当然，严格地说它不是用砂纸做的，而是用与许多砂纸相同的原料—合成碳化硅做的。用两根针接触碳化硅晶体，通上电，有时能看到非常暗淡的彩色光芒。碳化硅是一种半导体，与针形成二极管（使电流只朝一个方向流动的元件），所以这实实在在就是一个发光二极管。
无线电先驱亨利·约瑟夫·朗德（Henry Joseph Round）于1907年注意到这种光芒，他发表了一篇短文问谁曾见过这种现象并能给出解释，但没人知道。
半导体的量子力学模型使工程师小尼克·霍洛尼亚克（Nick Holonyak Jr.）得以设计出具有合适的电特性的LED，从而发出有实用价值的光，这时才促生了第一种在商业上有实用价值的LED。
科学中充满了人们能亲眼看到、但直到今天也无法给出满意解释的东西。例如，罗盘的针总是指向北方。你也许知道这是由于地球磁场大致沿地球自转轴方向分布，但地球为什么有磁场，它为什么指向北方，没人知道。我们能观察它、描述它、测量它，却无法解释它。“科学中充满了人们能亲眼看到、但直到今天也无法给出满意解释的东西。”蓝光特效一节9伏电池使碳化硅晶体发出一团微小的蓝色光芒。这不是电火花现象，而是驱动着所有LED的那种电致发光效应。如何制造蓝光LED
让碳化硅晶体发出肉眼可见的光芒不算特别困难，但非常费事。我用两根尖针在晶体不同的位置反复尝试，最后也只能让它发出一团非常小的光，勉强能看见。eBay上有很多碳化硅晶体出售，我试了其中的几种，没发现哪一种表现特别优越。为了把针固定住，我用了一种辅助定位装置（从Radio Shack上可以买到），它有两个鳄嘴夹，装在可调节的底座上。电池开始发热时，我才发现应该用胶带使针和鳄嘴夹绝缘，不然定位装置会造成短路！水晶之光像图中这样的大块碳化硅晶体（eBay上偶尔有售）是在高炉中生长出来的，由炉壁材料中的硅和高炉燃料用煤中的碳化合形成。古老的火焰碳化钙反应可以使房间里充满光亮—或者充满噪声自己制造的光亮击退黑夜是人类最早、最伟大的成就之一。用当人们发现日落不再意味着黑暗和恐惧时会是何等激动啊！自点燃第一堆篝火以来，我们已经走过了漫长的历程，但技术超越最先进类型的明火灯还是不久以前的事。作为便携光源，只有发光二极管手电筒比矿用电石灯更好用，后者从20世纪初开始就因明亮、轻便、稳定而成为标准矿灯。
电石灯上层的罐子里装满水，下层装满像石头一样的碳化钙2（CaC）（译注：即电石）。在阀门的调节下，水以恒定速度滴到碳化钙上。水与碳化钙反应产生乙炔气体，乙炔被引向一个抛物面反射镜上的喷嘴，人工点燃。燃烧的乙炔非常明亮，洞穴探险者只要用一点水、一袋看着像普通石头的东西，就能让灯亮好几天。
乙炔与空气混合点燃还会发出很大的响声，正是这种效果让小时候的我对一种玩具加农炮十分着迷。这种加农炮用“爆响”（玩具制造商给碳化钙起的名字）当火药，采用后膛装填的方式把火药倒进固定的水箱里，撞针用燧石把气体点燃。
小时候我没得到过这种玩具。我为了写《大众科学》这个专栏弄来了一个，拿给爸爸看时，他说他也一直想要一个！孩子们，听好了：当你缠着父母买什么又吵又危险的玩具时，要想办法让他们把这当成一个实现自己童年愿望的机会！“矿用电石灯更像喷灯而非蜡烛，它的火焰几乎不会熄灭。”长明灯电石灯从20世纪初开始就因明亮、轻便、稳定而成为标准矿灯。如何用碳化钙点火
碳化钙“爆响”炮以及用来点炮的电石颗粒在eBay有售。它们的效果非常好，不过一定要做好听力保护，而且绝对不要把炮筒堵上或者用它来发射炮弹。问题不在于炮弹会造成什么损害，而是因为这些玩意儿的炮筒不够牢固，除非一头开口，否则根本经不起爆炸的力量。要是炮筒炸了，你就有麻烦了。
块状的碳化钙也能从eBay上买到，只需放在一杯水里或一块冰上，就能产生可点燃的乙炔，我就是这么做的。只要你有足够多的碳化钙来产生稳定的气泡流，就能让火焰一直燃烧。把这些气体收集起来可不是好主意：乙炔太容易爆炸，会把事情搞砸的。
另外，古董矿用电石灯也很容易从eBay上买到，但我不赞成你去买。我有几盏这样的灯，它们用来混合水和电石的罐子全都有密封问题，结果是灯身上喷火，灯嘴那里反而没有。由于乙炔是持续慢慢产生的，不会储存在罐子里，所以一般不会造成严重后果，但还是很吓人。在点燃这种灯之前，一定要仔细重新密封。爆响“爆响”玩具炮发射时使乙炔气体与空气混合，发出很响的声音。真实的危险警告
网上买来的老旧电石灯或“爆响”玩具炮上的密封瑕疵会使乙炔逸出，导致不该着火的地方出现火焰。另外，玩具炮如果使用不当，会损害听力。火与冰冰块上的碳化钙能产生足够的乙炔，使火焰持续燃烧，直到冰块完全融化。第2章实用的知识致命的吸引力磁铁不必很大就能产生致命的力量前，磁铁没什么可怕的。长期以来用于贴在冰箱上的小小陶以瓷贴只有压住一张纸的力量。如今同样大小的磁铁足以杀死你。
物质里的每个电子都有自旋，会在其周围产生一个小小的磁场。正常情况下这些电子自旋的方向是随机的，磁力互相抵消。但在永磁铁里，有些电子被锁定成直线排列，在总体上形成一个磁场。锁定得越强，磁力就越强。
钕铁硼强磁铁广泛应用于从珠宝到发动机的多个领域。随着新型合金和加工方法的使用，磁铁的吸引力越来越强，达到了很小的磁铁也会很危险的地步。如果你分别吞下两块，它们会互相吸引，可能穿透肠壁，造成致命的感染。
大一些的磁铁，就像我在这个演示实验中用的那些5厘米×5厘米×2.5厘米的“怪物”，即便是从一个房间拿到另一个房间时也需要极其小心地计划。如果让一块磁铁过于靠近钢制门框，它可能会夹烂你的手。我所用的两块磁铁以约236千克的力量互相吸引。“两块钕铁硼磁铁以约236千克的力量互相吸引。”自制番茄酱这两块磁铁并没有直接撞到一起—番茄稍微阻碍了它们一会儿。但它们互相靠得越近，吸力就越强，一旦彼此相距不足1.25厘米，番茄立刻就会被夹烂。事后把两块磁铁分开需要用到无磁性的橇杆。被夹烂的番茄高速摄像机拍下了这“鲜血淋漓”的场景。如何用磁铁夹烂番茄
不过，钕铁硼磁铁确实有一个弱点：加热到79摄氏度以上，电子自旋的方向就不再相同了，从而永久消除了磁性。如果有两块这样的磁铁夹在你的手指上，你可以把手在沸水里放几分钟。不过首先还是找一个橇杆吧。
买到大型超强磁铁很容易，这多少有些让人惊恐。我的建议是：别买。就算是很小的磁铁也可能对你造成伤害，像我用的那么大的磁铁是非常、非常危险的。实际上我正在考虑把我的磁铁加热从而破坏其磁性，原因就是把它们放在身边太可怕了。
为了做这个演示实验，我要让两头这样的“怪兽”互相冲撞，再把它们分开：当总的吸引力超过227千克时，这可不是一件容易的事。我用5厘米×7.6厘米的厚壁铝制方管（没有磁性）做了一个非常牢固的方框（像相框那样的），然后给每块磁铁做了一个铝笼子，每个笼子上装一根（没有磁性的）不锈钢棒。一根钢棒固定拧在方框的一边，另一根穿过方框另一边上一个稍大的孔，使第二块装在笼中的磁铁能上下滑动。第二根钢棒外侧装有螺帽和垫圈，使我能在磁铁相撞后拉动钢棒，用一根（没有磁性的）铜橇杆来橇动磁铁。（顺便说一下，如果你像我一样需要在伦敦买一根铜橇杆，那我要祝你好运。在美国找这类东西要容易得多，那里是货源充足的五金商店之国。）
客观地说，铝笼子使磁铁相距足够远，分开它们所需的力量可能更接近90千克而不是227千克，但要把它们分开来进行下一次拍摄，还是非常费劲的。我在准备实验装置时，总是在磁铁周围放上几英寸（1英寸=2.54厘米）厚的泡沫塑料。你可能会问，泡沫塑料够结实吗？够的，因为只有磁铁互相靠得很近时，磁力才会很强。隔开15厘米，它们的吸力足以把它们相互吸住，但分开并不费力。
我们用每秒1200帧的高速摄影机记录下了实验过程，考虑到磁铁相撞的速度是何等的快、力量是何等的大，这是绝对有必要的。那天番茄溅得到处都是。猕猴桃、香蕉和葡萄，以及东阿克顿（East Acton）（译注：伦敦西部的一个区域）街边商贩那里能买到的所有其他种类的水果都可以用于此实验，不过，番茄是我的首选，因为它被夹烂的样子太像鲜血和内脏了。（是的，番茄是水果，不信的话去查查。）真实的危险警告
强力钕铁硼磁铁不是玩具。即使是很小的磁铁也能把人的手指夹烂。还有，千万不要真的把被磁铁夹住的手泡在沸水里来使磁铁消磁。难以忍受的热对百丽耐热玻璃的一项改变有着影响深远、未曾预料的效果多数人可能不会把康宁公司（Corning）（译注：美国一家特大殊玻璃和陶瓷材料厂商）当成一家反犯罪企业，但它在1998年把百丽（Pyrex）耐热玻璃品牌卖给美国康宁餐具公司（World Kitchen）时，意外地让非法制造快克可卡因（译注：精炼可卡因的一种，纯度较高）变得更困难—这是意外收获的一个绝佳例证。
如果受热太快，普通玻璃会破裂。往普通的无色平底玻璃杯里倒开水，几秒钟后它可能就会碎裂。内层的玻璃受热膨胀，对温度较低的外层玻璃形成应力。当应力足够大时，杯子就裂了。
百丽耐热玻璃（最初都是硼硅酸盐玻璃）通过往所有玻璃的主要原料—硅酸盐（石英）里添加硼解决了这个问题。硼改变了玻璃的结构，使玻璃的体积基本不随温度而改变。受热几乎不会膨胀意味着几乎不产生应力。这类硼硅酸盐玻璃能够耐热并不是因为它们更结实，而是因为它们没必要造得那么结实。
美国康宁餐具公司接手百丽品牌后，开始用预应力碱石灰玻璃而不是硼硅酸盐来制造更多产品。经过预应力处理即热处理后，玻璃表面受到玻璃内部力量的压迫。它比硼硅酸盐玻璃更结实，但受热时依然会像普通玻璃那样膨胀。它不会马上碎裂，因为膨胀实际上可以释放一些内在的应力，但也只能支撑到一定程度。
百丽耐热玻璃一个倒霉的用途是制造快克可卡因：当快克可卡因从粉末形态转换而来时，盛水的容器会经过一个急剧的温度变化过程。这个过程产生的压力超过了碱石灰玻璃能够承受的限度，结果整个地下产业不得不从使用从沃尔玛购买的量杯转向使用从实验室里偷来的试管和烧杯。这说明，你以为清楚自己今天的决策可能带来的所有后果，你可能错了。惊爆如今百丽耐热量杯用碱石灰玻璃制造，所以在温度突然剧烈改变时量杯会爆炸。“硼改变了玻璃的结构，使玻璃的体积基本不随温度而改变。”如何通过加热让玻璃杯碎裂
不是所有的量杯都能用来做这个实验，因为有些量杯仍然是用真正的硼硅酸盐玻璃做的，而硅酸盐玻璃受热并不会碎裂。有小写字母
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]