2012年暑假高中语文科技文阅读素材 身边的科学(三)病菌诈术
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太空中气泡怎么爆裂
水滴石穿,人们总认为水流长时间冲刷石头就会出现这种现象。
随着高速摄影机的发展,利用每秒1500张的摄影机拍摄液滴“着陆”的情形,科学家发现,液滴在下落过程中内部容易产生气泡。
在着陆时,水滴由圆而扁,然后四散溅开,在这一瞬间,水滴中的气泡爆破,能量在很小的体积内爆发出来,产生局部的高温,放射出小液滴喷雾和冲击波, 冲击石头。
可见,水滴石穿的过程里,气泡的作用不可忽视。
科学家认为气泡是否爆裂,与它们的接触面有关,平坦圆滑的接触面,气泡就不容易爆裂,而坚硬的曲面就容易遭受气泡爆裂的冲击。
那么气泡在完美球形的水滴里面是什么行为呢?是否像科学家认为的那样不容易爆裂呢?在地球上,用黄豆大小的水滴做这个实验好像不可能,因为重力会使液体和气体之间的表面变形。
研究者把实验仪器搬到太空飞船上,通过特殊的管慢慢挤出直径约1厘米的圆圆的水滴,在水滴内用两个极薄的电极火花放电产生气泡,然后用高速照相机进行研究。
他们发现在完美球形的水滴内,气泡不是在中央产生,而是在边缘产生。
当气泡长大到一定程度时,也会突然爆裂,不过,爆裂的现象很独特:本来很稳定的水滴,突然间有两股细密的液滴喷流从水滴出发,向相反的方向分开。
这是研究者第一次看见气泡引起两股对称的喷流同时从一个稳定的水滴喷出。
发现这个现象对于研究球形崩溃和超新星爆发很有意义。
1。
泪水有层晶莹膜
眼泪不仅仅能表达我们的情绪,它还覆盖和湿润我们的眼睛,阻止灰尘和微生物的侵入。
最近科学家还发现,眼泪除了含盐之外,还含有其它成分。
英国埃克塞特大学的科学家最近发现,泪水的表面有一层两个分子厚的膜,类似细胞膜,有点像肥皂泡的表面。
眼泪膜是由许多生物分子组成的混合物,主要成分是类脂分子,具有亲水(能溶于水)的“头部”和憎水(不能溶于水)的“尾部”;其他成分是完全憎水的脂肪类物质,易溶于油类中。
科学家用能够放出荧光的放射性类脂分子来显示类脂在泪水表面的分布状态。
他们发现,类脂分子总喜欢将头部钻入水中,把尾部留在空气中,在泪水的表面上平铺。
多余的类脂分子则聚成许多类似于球形花朵形状的晶体,点缀在已经平铺的类脂膜上,就像一块布上点缀着许多花朵。
当脂肪成分再加入到这种人造膜中时,它们只能在类脂形成的膜上平铺或聚集,根本不与水接触。
科学家猜测,这种排列结构使眼泪膜保持相对稳定,因为泪水随时都会被挤压或拉伸。
例如,我们眨眼睛时,泪水就会受挤压,这种膜由于类脂成分富余且有脂肪成分的润滑,膜面积可以随时变大或缩小,富有弹性、不容易破裂。
这样,这层眼泪膜就保护了泪水不致很快蒸发掉,让泪水起到它们应有的生理功能。
用心爱心专心 1。
最糟糕的职业推动科学研究的进步可不是那么容易的事。
有些领域的工作实在是又痛苦又可怕,甚至让人恶心。
但是又能怎么样呢?那些活儿总得有人去做吧!编译丁玮痛苦!给蚊子当人体活靶这可真是“明知山有虎,偏向虎山行”!为了捕捉传染热带病(疟疾、登革热等)的蚊子,科学家们大义凛然,毫不犹豫地以双腿祭蚊子。
这样的人体活靶出现在非洲和南美洲。
科学家们这般献身显然不是因为他们是受虐狂!真正的原因是,唯有这种方式可以让他们与蚊子“亲密接触”。
由于昆虫学家用肉眼就能区分不同种类的昆虫,所以他们只捉自己需要的(比如研究疟疾就只抓疟蚊),而放其余蚊子一条生路。
这种“选择性分类处理模式”为日后实验室的研究节约了时间。
然而,这种方式也存在风险,那就是可能会被蚊子叮到!理论上讲,这是可以避免的。
科学家们只要趁蚊子降落在腿上的瞬间,赶在它螫针刺进皮肤的前两三秒逮住它就行了。
他们用一种塑料管将蚊子轻轻吸起,然后边推边吹把它弄到一个小容器里。
不过,当六七只蚊子同时在你周围乱转时,情况就没这么简单了!总之,在数小时的狩猎后,科学家们往往被叮得伤痕累累、奇痒难耐,起码得抓狂好几个钟头。
不太走运的科学家还有可能中标——被携带热带病的蚊子叮咬。
因此所有人都必须接受预防性治疗以防止感染,这样的话就不会有科学家壮烈牺牲啦。
危险!与致命病菌打交道与连环杀手共事,这可能吗?事实上在法国里昂,有一些科学家们每天都如此工作!在法国国家健康与医学研究院(INSERM)的实验室里,科学家们对世界上最危险的病菌进行研究:每一种都是致命病菌,而且没有任何治疗手段。
这些微观王国的猛兽凶悍无比,有一种叫“埃博拉”(Ebola)的病毒,1995年在扎伊尔(现名刚果民主共和国)短短一个月的爆发中就夺去了233条生命。
如此危险的环境之下,安全标准绝非戏言!“我们身着核工业里的工作人员穿的那种防护服。
”生物学工程师蒂埃里·瓦莱(Thierry Vallet)介绍道,“这是一种质地柔软的工作服,我们为团队的每个成员量身定做。
树木也装死
人们通常认为,树木是靠温度来调节自己的生长的,它们的呼吸和光合作用都与温度有关,通过树木的外观,我们可以感受到春夏秋冬的季节变换。
然而,如果我们观察一些地区生长的针叶松和冷杉林,我们会发现,冰凉时节这些树木竟会郁郁葱葱,而温暖时节树林却一片萧条。
原来,对于旱季雨季分明的地区,树木的生长不由温度掌握,水决定着树木们生活的方方面面。
只要土壤湿度足够,无论是寒冬还是酷暑,它们的树根都会拼命吸收水分,呼吸旺盛,充分利用阳光进行光合作用,合成自己所需要的食物,抓紧时间生长繁殖。
对于这些地区的树木来说,雨季就是它们的春天。
当不好过的旱季来临时,为了保存体内的水分,无论外界气温如何,树木都会关掉光合作用的过程,呼吸大大下降,进入一种接近死亡的状态,它们是以假死来与旱魔周旋。
当干旱过后,雨季来临,它们又会重新焕发出旺盛的生命力。
这是一种与仙人掌完全不同的抵抗干旱的策略。
1。
植物挑邻居
左手拿着一棵花秧,右手拿着一棵花秧,你来到小花园,很随便地把两株花种下。
你想过没有,你可能犯了大错误。
若你种的花与周围的花是“亲戚”,也就是这棵花与其他花是同一个“妈妈”或“奶奶”的后代,那么周围的花与新来的花就会友好相处、相安无事。
但是若你种的花与周围的花没有沾亲带故,即使这棵花与周围的花是同一品种,“五百年前是一家”,周围的花也会敌视这个陌生的来客,认为它侵占了它们的地盘,就会激烈地与它竞争,毫不相让。
这株新的花秧还没有扎牢根,其他花的根就已经快速生长,盘根错节地把新栽花附近的地盘占满。
若你栽的这两株花秧一个是周围花的亲戚,另一个是陌生的花,周围的花对待这两株新花秧的态度明显不同。
我们知道,动物们能够分清亲朋好友和陌生来客,而植物们似乎没有认知和记忆能力,但是生物学家现在却观察到了有关植物的许多令人不解的现象。
园艺家们早就发现,有些植物做邻居比其他植物要相处得好,来自同一个妈妈的植物之间还会体现出互相关照的现象。
我们对植物了解得越多,就会发现植物越发的不像我们想像得那么简单。
1。
古怪的软木塞行星
我们所熟悉的太阳系内的行星有两种,一种是像地球这样的固体行星,有一层坚硬的固体外壳,它们的体积小而密度大,被称为类地行星,距离太阳较近;另一种是像木星这样的气体行星,主要由氢、氦等气体构成,它们的体积大而密度小,被称为类木行星,距离太阳较远。
其中,土星是太阳系内密度最小的行星,为0.7克/立方厘米,还没有水的密度大。
这已经是很轻的一颗行星了,然而,最近科学家发现了一颗行星,密度只有0.25克/立方厘米,比一个暖水瓶上的软木塞还要轻!
这颗软木塞行星距离地球大约450光年,它的体积比木星大三分之一,而质量却只有木星的一半。
为什么它的密度会这么小呢?现在科学家还无法给出确切的答案。
有人猜测,这可能是由于行星内部的能量向外膨胀,把体积“撑大”的缘故。
然而这种情况产生的原因和具体的机理还没有令人信服的解释。
有人认为,也许这种行星的诞生与太阳系内的行星有着根本的不同。
地球等八大行星都是由原始太阳系内的微粒彼此撞击、结合而逐渐形成的,其中木星、土星等处在外侧,而且质量较大,可以吸附大量的气体,因此它们的密度较小。
系外行星的形成是不是存在其他的情况呢?目前科学家一共探测到了大约200颗系外行星,绝大部分都是类木行星,而且它们的公转轨道距离主恒星都比较近。
以这颗软木塞行星为例,它距离主星的距离只有水星和太阳间距离的七分之一,公转一周只需4.5天。
而按照传统观点认为,体积大而密度小的类木行星一般只能在距离主星较远的地方形成。
这颗软木塞行星显然太古怪了。
1。
大楼还需细菌加固
世界上有许多建筑物是建立在松软的沙质土壤上的,因此这些建筑物很容易发生倾斜,更抗不住大地震的折腾。
以往,人们会用胶状的化学物质注入地基进行加固,但是这种化学物质有一定毒性,且很容易渗入地下,污染水源。
现在我们只要向建筑物的地基周围释放某种土壤中生长的细菌,不久,地基的沙质土壤就转化成一种沙岩状的坚实固体,这个方式比以往的方式要简单稳妥得多,而且还环保。
原来这种土壤细菌能够分泌使水份碱性化的代谢物,水一旦碱性化,水中溶解的碳酸钙就会均匀地沉积在沙粒上,再调配上细菌的分泌物,会使沙质土壤像被灌了水泥一样,不久就凝固在一起,但是又没有任何水泥的影子,于是,沙质土壤变成了沙岩状的岩石。
具有这种特殊能力的细菌叫做巴斯德杆状细菌,科学家已经在实验室里经过了充分的实验,效果良好,他们正准备把细菌释放到需要加固的建筑物周围,让它们发挥威力。
1。
睡眠一去不复返
我们都知道熬夜的危害,也知道当某天睡眠不足时,第二天要多睡一会补回来,人才会有精神。
但是,科学家却警告说,睡眠长期缺乏是无法弥补的。
在工业化发达的国家,人们每天大约只睡7小时。
根据统计,美国人比40年前的睡眠时间差不多缩短了1个小时。
也许许多人都觉得,睡眠减少了一点没什么关系,毕竟自己没有感到困乏。
但是,他们想错了。
美国的睡眠研究专家做了一个实验,他们让动物们每天保持20小时的清醒和4个小时的睡眠状态,实验连续进行了5天。
检查动物的脑电波和肌肉活动情况后,专家们发现,动物在第一天睡眠缺乏后,会通过增加睡眠深度来补偿睡眠缺乏的损失,这可以看做是动物追求身心平衡的反应。
但是在接下来的日子里继续睡眠不足,它们就无法保持更深度地睡眠,也不再增加睡眠时间。
显然,动物们的睡眠调节系统被破坏了。
而且实验结束后,科学家给了动物们3个整天,它们可以想睡多久就睡多久,但是它们却无法恢复自己的健康。
这个发现支持了最近关于人类睡眠的另一项研究结论,即每天两到三小时的睡眠缺乏会对身体造成伤害,比如人会出现心血管、免疫系统和内分泌系统疾病。
即使人们并没有感觉自己很困,但是他们的身体其实已经遭到了伤害,而且由于睡眠调节系统被破坏了,因此身体的健康几乎无法从伤害中自动恢复。
千万别拿睡眠不当回事,少睡一点也不行。
1。
人鼻灵敏如狗鼻
人类可以像警犬那样灵敏地嗅出气味吗?可以!只要我们花费更多的时间来训练我们的鼻子。
科研人员用巧克力气味的香精油在一片草地上划出一条线,让32个志愿者仅靠自己的鼻子来找到线的轨迹。
开始这些人只是闻到草地上有巧克力味道,但分辨不出不同地点的味道强烈程度,因此也就找不到那条线的轨迹。
但经过训练后,32人中有20人能够准确找到这条线的轨迹。
但若把这20人的鼻子堵住后,没有人能够找到这条线,可见他们确实是靠嗅觉找到了这条线。
在另一个实验中,4个志愿者经过了两个星期的训练后,能够在一天之内找到3条不同轨迹的气味线,当他们熟悉了所跟踪的气味特点,他们会更迅速准确地找到轨迹。
另外,研究还发现,包括人类在内的哺乳动物们用两只鼻孔分辨气味的能力明显比一个强,这可能不单是因为两个鼻孔嗅到的气味分子多,就像两只眼睛看东西是立体的一样,两只鼻孔嗅东西可能也是立体的,更便于定位。
所以,人类能够像小狗们那样,通过气味来达到识别的目的,只是上天赋予了我们更方便灵敏的识别工具——眼睛,因此我们就没有必要锻炼我们的鼻子来进行识别。
但若经过锻炼后,人类的鼻子并不比灵敏的狗鼻子逊色。
1。
隐形电视
现在的电视市场上,液晶电视轻巧美观,正逐渐取代厚重的显像管电视机,给家居安排腾出了不少空间。
然而这还不是最轻便的,你能想象门窗的玻璃也能当电视,上面可以清楚地显示出节目来吗?科学家已经研制出了一种看不见线路的显示器,而且这些电子设备还可以镶嵌在玻璃和塑料里。
显示器的核心器件是晶体管,它有提供能源、控制光源等作用。
现在一些高性能的晶体管已经在电视机、电脑、手机中广泛地应用,比如有机发光二极管、液晶显示器等。
科学家最新研制的这种晶体管是透明的,它含有由氧化铟构成的无机物半导体薄膜和一些具有自组装功能的有机物,具有良好的绝缘性能。
在常温下这种隐形的晶体管就能良好地工作,使得制作成本大大降低。
而且,氧化铟薄膜晶体管的工作性能比现在液晶显示器中的硅晶体管的性能还要好上很多。
尤其引人注目的是,隐形晶体管能嵌在玻璃、塑料中工作。
比如,在驾驶汽车时,挡风玻璃上可以显示出清晰的道路地图,包含即时的路况信息,方便司机选择最优线路。
而老师们在课堂上可要注意了,那一道道藏在眼镜片后的专注眼神似乎表明,学生正在全神贯注地听讲,可是,谁又知道眼镜片后面显示的是《七龙珠》还是《灌篮高手》呢?
1。
病菌诈术
植物叶子的气孔可以释放水汽,吸收外界气体进行光合作用,使得植物能够茁壮生长。
在干旱时期,植物还会通过关闭叶子的气孔避免水分流失。
除此之外,现在科学家发现植物叶子的气孔还可以阻止细菌入侵,但是也会陷进病原体的圈套当中。
同细菌相比,真菌可以轻而易举地渗透到植物叶片里去;但细菌必须要经过植物叶子的气孔,才能感染到植物叶片的细胞。
科学家做了一项试验,他们把某种植物的叶子完全暴露在细菌之下,发现植物叶子的气孔在一个小时内全都迅速关闭。
一个小时后,如果感到病菌是无害的细菌时,植物叶子的气孔还会继续关闭8个小时。
但奇怪的是,一个小时后,如果遇到的病菌是有害的细菌时,植物叶子的气孔反而会持续张开3个小时。
植物这种“亲敌”的举动,似乎有些反常。
原来,病原体使用了诈骗的伎俩。
这种病原体能够分泌一种与植物激素相似的激素,叫做冠毒素。
由于植物激素能够参与植物的新陈代谢,因而这种植物激素就欺蒙了植物的“双眼”,使得植物叶子的气孔乖乖地张开。
科学家还发现某些变异的这种病原体,如果没了冠生素,就不能使得植物叶子的气孔张开。
因而科学家认定,这种病原体先派冠毒素去当先锋,使植物放松警戒,然后再将其侵袭。
植物叶子的气孔的确能够主动抵抗细菌侵袭,只是植物“道高一尺”,病菌却“魔高一丈”。
可见生物界的生存斗争十分奇妙。
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