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第2章 趣味故事(2)

人们以前制造铜粉的方法是:用机械的方法将铜块制成铜屑,再把铜碾成铜粉。但由于铜的可塑性很好,所以得到的往往不是铜粉,而是铜箔。于是人们利用铜的氢脆性,发明了一种新的制造铜粉的方法。这种方法的大致工艺如下:把铜丝放在氢气流中加热1至2小时,其温度约500℃~600℃,这铜丝冷却后就具有氢脆性了。再将它放入球磨机中研磨几个小时,就制成了颗粒极小的铜粉。这种方法已用在生产中。

看来,“大自然把人们困在黑暗之中”的企图又一次失败了,人们又一次避害趋利取得了成功。

荒唐引出真理

我们知道,“永动机”是不可能被发明出来的,因为它违反了能量守恒定律。

能量守恒定律是大自然的基本规律之一,那它又是怎样得来的呢?能量守恒定律是研究荒唐的“永动机”引出来的。这真是一件使人“哭笑不得”的趣事:荒唐的“永动机”好似“母亲”,她生下“儿子”能量守恒定律后,“儿子”就将“母亲”判处“死刑”。

原来,在“永动机”面前屡战屡败,屡败屡战,迫使人们重视研究“能”的本质和各种能的相互转化和数量关系。这是非常自然的,“永动机”就是把一种能转化为另一种能,并永远不断提供能的“机器”。

“永动机热”冷于1775年巴黎科学院作出停审“永动机”论文决定之时。大多数人终于开始了冷静地思考。

仅仅过了20多年,生于美国的本杰明·汤姆逊(1753~1814,他更广为人知的名字是到英国去之后受封的伦福德伯爵)在1798年就发现,钻削金属时产生的热能使水沸腾。第二年,英国戴维(1778~1829)也发现,在真空中用钟表机件带动两块冰互相摩擦可以使冰熔化为水。这把“‘热质’和‘燃素’一起埋在同一个坟墓中”的实验,显然已经将热能与机械能的转化联系在一起了。汤姆逊还由实验第一次提出了粗略的热功当量。接着在1800年意大利伏特发明电池后,人们又发现了电流的热、磁效应和其他电磁现象。这样,电、磁、热三种能之间关系的研究也开始了。此外,生物界也证明了动物维持体温和进行机械活动的能量与它摄取食物的化学能有关。这样,到了19世纪上半叶,人们已经初步认识到力、热、光、电、磁、化学能等各种能之间的转化和关联。

同时,这一时期小手工业向机械大工业过渡,各种动力设备的研究利用,促使人们从“永动机”不切合实际的幻想中摆脱出来,转而脚踏实地研究机器做功的能量来源和转换。

这样,由于“永动机”失败引出的教训,由于生产的实际需求对各种能的研究得到的成果,便奏响了发现能量守恒定律的序曲,接着便是19世纪上半叶能量守恒定律的创立和19世纪下半叶该定律得到公认。

这种由于人们的某个失误而导致另一成果诞生的现象,在科学史上并不鲜见。它给我们的有益启示是:自然界充满辩证法,我们不必为自己有时是难以避免的失误耿耿于怀。

能量守恒定律已被公认为真理。然而,真理是相对的且并非一成不变的。一些人认为,它是由大量实验得出的规律,而有些实验不能确立一个真理,因为没有严格的逻辑证明;特别是在微观领域,还需要更多的实验证实。因此,虽然至今人们尚未发现这一定律不成立或被修改的任何迹象,但如果有朝一日它被拓展、修改以致被推翻,我们丝毫也不应感到意外。1998年有人就宣称已发现在接近绝对零度时光速可以变得很慢,接着1999年就测出了光速可慢至17米/秒。这等于动摇了爱因斯坦狭义相对论赖以生存的两个原理之一——光速不变原理的基础。此外,1962年前后中国数学家华罗庚对狭义相对论的数学基础的研究、1960年马修斯和桑德奇等发现类星体,及其后对类星体的子源向外膨胀速度可达10倍光速的研究,都认为超光速可能存在。连“光速不变”都可能被否定或修改,那又有什么不可能呢?

神奇的次声杀手

1890年,新西兰一艘名为“马尔波罗”号的帆船驶往英国,两地的人都在耐心地等待着帆船胜利抵达的消息。然而,等待的人们失望了,船既没有到达目的地,也没有返回始发地——它失踪了。20年后,在远离“马尔波罗”号船航线的火地岛岸边,人们发现了它。船上的一切好像正向人们暗示,有一种神奇而又可怕的力量,使它在瞬间进入了死亡的黑暗:船上的航海日记仍依稀可辨;船员虽已死亡,但仍各就其位;一个船员守在轮舵跟前,10个值班员都在各自的工作岗位上,6个船员在舱下休息,遗骸上仍有褴褛的衣服;船上其他物品,如食物、淡水也完好如初。

这一使人目瞪口呆的景象,让大家对该船遇难的一切猜测被一个个否定:既非死于火灾、雷击,也非死于海盗,更非死于饥饿干渴,那么,究竟谁是“凶手”呢?几十年来,这一直是一个奇怪的谜。

无独有偶。1948年2月,一艘荷兰货船在马六甲海峡的海面上,也有过类似的遭遇。

后来,人们终于找到了这个神秘的凶手:次声。

虽然人耳听不到次声,但它们仍然与听得到的声音一样,具有机械能——声音就是机械振动在介质中的传播。这样,如果次声的频率与人体某部分(例如内脏)的固有频率相等时,它会使内脏产生剧烈的共振,使人出现烦躁、头痛、恶心、心悸、肝胃功能失调等症状,甚至内脏立即被震坏,使人丧命。研究表明,人体一些内脏的固有频率正好在次声的频率范围内。

因此,人们认为,正是次声波杀死了“马尔波罗”号上的全体船员,其后,船随波漂流,到了火地岛岸边。

那么,这个凶手次声来自何处呢?来自海洋。海水翻波逐浪,其中就有包括次声在内的各种频率的振动,而当次声能量足够大时,它就成了杀人凶手了。

也正因为如此,军事科学家们已开始了多年的次声武器——次声炸弹的研究了。这种炸弹只伤人,不伤物,据说成功后可使方圆几十公里的人在瞬间死于非命,而建筑物等则完好如初。

1984年,曾有几名法国“科学家”宣布他们发明了次声武器的报道,说只要开动它,就会使10公里内的人死亡。他们曾不小心误开动过它,结果毁灭了一个村庄。但奇怪的是,这几名“科学家”却安然无恙。这就使人怀疑报道的真实性了,因而有人则将这一消息列为“本世纪的十大科学骗局”之一。

1986年4月的一天,法国马赛的一户居民正在吃饭,突然,一家20多口全部无声无息地悄然死去;与此同时,另一户正在田间劳作的10口之家也全部命归西天。据说,这是一家次声研究所的工作人员疏忽造成的一起次声事故,一位次声专家也因此死于非命。

不过,次声也是一把双刃剑。大暴风雨来临之前,就会产生很强的次声,水母能感到这种次声。1960年,苏联发明家诺文斯基就仿水母耳制成了一种利用次声预报暴风雨的仪器,人们形象地把它称为“水母耳”,这是次声的“功劳”。

奇怪的偷银贼

动物会吃金属吗?会的,清朝康熙年间(1662~1722)吴震方写了一本叫《岭南杂记》的书,书中就记载了一则昆虫吃金属的故事。

1684年,一个官方银库发现银子少了几千两。“这还了得!”官员勃然大怒,以为是被盗贼偷走的,于是到处寻踪觅迹,捉拿盗贼。但几个月过去了,仍一无所获。上级官员要追查,又不能及时破案,这个官员终日惶恐不安。

不过,没过多久,“盗窃案”终于破了。原来,一个役吏在一堵墙壁下发现了一堆银白色的细粉,他对此感到奇怪,就用手扒开细粉,啊!原来是个白蚁窝。人们挖开白蚁窝,发现了许多白蚁。看着这数不清的白蚁和这些白色细粉,人们自然把它们与白银失窃案联系起来,怀疑白蚁就是偷银窃贼。于是搜遍官府的每一个角落。把所有的白蚁“捉拿归案”,并“绳之以法”——将它们投入炉中,处以火刑。白蚁被烧死以后,炉火将白蚁体内的白银熔炼了出来。经过称量,只比原来少了约1/10。案件终于被侦破了。

无独有偶,在外国也曾发现过类似事件。在某国的王宫里,发现有150两银子被盗,掌管仓库的司库被怀疑。其他人又没仓库的钥匙,于是司库有口难辩,被处以死刑。虽然司库被斩,但白银仍照样被盗——半个月后,又发现少了100两银子。这使国王更加怒不可遏,结果新司库和全体保卫人员一起被斩。

人是斩了,但此事在王宫里引起了一片恐慌,因为盗贼是如此高明,以致严密把守和大门紧锁也无济于事。一个个司库被杀之后,无人敢干这个差事。在这种情况下,国王只好以黄金千两为赏,招贤捉拿盗贼。一位穷学士揭下招贤榜后,很快捉到了盗贼——不用说,读者也知道它是谁。

那么,白蚁为什么能蚕食白银呢?当然,清朝官吏和外国穷学士当时是不清楚的。后来科学研究表明,白蚁能分泌一种叫蚁酸的物质,白银遇到蚁酸后会生成粉末状的蚁酸银,这就是白蚁能蚕食白银的原因。蚁酸又名甲酸,是最简单的脂肪酸,存在于蜂类、蚁类和一些毛虫的分泌物中,是一种无色有刺激性气味的液体。

动物界不但白蚁会蚕食金属,其他许多动物都会蚕食金属或啮咬金属。例如蝙蝠蛾的幼虫就是很典型的一个。在20世纪60年代,日本通讯架空电线上的铅质金属保护层屡遭破坏,造成电话通讯故障达二三百次,占了全日本全年通讯故障的1/5。经过调查研究,发现破坏线路的就是这种蝙蝠蛾幼虫。这种幼虫仅米粒大小,但头部有一对大牙,锋利无比,它具有特殊的生理机能,以啮食铅为生,能在10~13天内咬穿15毫米厚的铅质电线、电缆保护层,以致造成线路故障。

不但动物要“吃”金属,植物也要“吃”金属。1998年,英国科学家发现了一种能在富含铀的岩石上生长的地衣(Trapelia involuta),这种地衣能将铀“吃”进体内。虽然地衣能“吃”金属已广为人知,但靠吃“铀”而繁茂生长的地衣则是第一次发现。伦敦历史博物馆和诺丁汉大学研究小组在英国康沃一座废铀矿土石堆上的这一发现,可能会弄清耐放射性的生物机制和诞生新一代的生物监测器与污染控制系统。

《浪子回头》与“回头浪子”

二十世纪五六十年代,在美国曾放映过一部名为《浪子回头》的影片。这轰动一时的影片,是一个回头浪子——美国的格拉齐亚诺(1921~1990)自己创作的,不但内容写的是自己真实的经历,而且自演其中的一个角色。这曾被传为佳话。

下面要讲的是另一位回头浪子因发明格氏试剂等成就荣获诺贝尔奖的故事。

提到维克多·阿尤古斯特·格林尼亚(1871~1935),可能知道的人并不多,但如提到格氏试剂,搞化学的人不知道的必定很少。

法国北部有一个风景如画的海滨城市——瑟尔堡,格林尼亚就出生在此地一个很有名望的资本家家庭。由于他自幼在优裕的物质条件下生活,加之父母过分溺爱,更凭着有祖上雄厚的家业,他根本不把学业放在心上,更不知“创业”为何物,只知道整天到处游荡,盛气凌人,因此人们都说他是一个没出息的“二流子”。

到了青年时期,格林尼亚仍一味吃喝玩乐,不努力学习,更不去工作,成了瑟尔堡有名的“绣花枕头”。见到年轻、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,瑟尔堡上层人士举办了一次盛大的舞宴。格林尼亚在赴宴者中发现了一位初次在瑟尔堡露面的如花似玉的姑娘。他一见倾心,便仗着他的贵族家庭在瑟尔堡的“名气”傲然走上去强行邀请她一起跳舞。但出乎他预料的是,她不但婉言谢绝,而且流露出不屑一顾的神态,使习惯于在当地“摆谱”的格林尼亚难堪极了。当他打听到她是刚从巴黎来的波多丽女伯爵时,便觉察到自己的冒失和不恭,于是他鼓足勇气走到波多丽面前表示歉意。可波多丽却冷冷地说:“算了!请站远点,我最讨厌你这样的花花公子挡住我的视线!”由此引来哄堂大笑和议论。

波多丽的回答,如同针一般刺痛了他的心。他从来没有在大庭广众之下受过这种近乎奇耻大辱的嘲笑和议论,这使他震惊不已,以至夜不能寐。经过几天的深刻反省,他终于“知耻而后勇”,幡然悔悟,决心走向新生,发愤学习,把过去浪费的时间夺回来!

人生终于出现了转机。

他悄悄地离开了瑟尔堡。临走时谁也没告诉,只留下一封信,信中说:“请不要探询我的下落,容我刻苦努力地学习,我相信自己将来会作出成绩的。”

不久,格林尼亚来到里昂。他想进里昂大学学习,但由于他在中小学时学业“欠债”太多,根本不够入学资格。但他的强烈求知欲感动了路易·波韦尔这位老教授,便为他精心补课。

经过两年刻苦努力,终于能够在里昂大学插班就读。

在大学期间,格林尼亚刻苦学习,得到了当时有名的有机化学权威菲利普·巴比尔教授的器重。在巴比尔的指导下,他把老师所有的著名化学实验都重做了一遍,不但以科学的态度准确地纠正了巴比尔教授的一些错误和疏忽,而且还在这些大量而平凡的实验过程中,发明了后人以他姓氏命名的试剂——格林尼亚试剂,并于1901年写出有关论文,他也因此而成为著名有机化学家。此时,离他出走整整8年!

格氏试剂是一种有机化合物,通常称为烷基卤化镁,由卤代烷和镁在无水乙醚介质中作用而得,是有机化学家所知道的最有用和最多能的试剂之一。在有机合成中,格氏试剂可以使人类大量地制造出自然界所没有的、性能更好的多种化合物,在有机化学中占有重要地位。

格林尼亚一旦打开了科学的大门,他的科研成果就像泉水般涌了出来。从1901~1905年,他总共发表了约200篇关于金属镁有机化合物的论文。1902年,里昂大学破格授予他理学博士学位。这个消息轰动了法国,他的家乡更沉浸在一片欢腾之中。1906年他被里昂大学聘为教授,1910年又担任了南锡大学教授,1912年荣获诺贝尔化学奖。据不完全统计,至1935年他逝世时一生的科学论文多达六千多篇!1972年,为纪念1912年他和另一位法国化学家萨巴蒂埃共享诺贝尔化学奖,瑞典还发行了一枚印有他二人头像的邮票。

这里,我们还要提到这两位同享1912年诺贝尔化学奖的人互相谦让的佳话。当1912年格林尼亚得知只有自己一人将得奖时,主动说萨巴蒂埃的科学研究比自己贡献大,理应获奖,否则那将是不公平的。萨巴蒂埃则认为格林尼亚的贡献比自己大,应该获奖。在这种互相谦让的情况下,瑞典皇家科学院最后决定,由他们二人共享当年诺贝尔化学奖。

当格林尼亚荣获诺贝尔化学奖的消息传出之后,他忽然接到一封来信,信里只有寥寥一语:

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