化學實驗
提起振蕩，人們並不陌生，如鍾擺的往複擺動，彈簧的自由伸縮，心髒的收縮和舒張，電路中的電流或電壓在最大值和最小值之間重複變化的過程等都是振蕩。說起化學振蕩，其實，也是一種隨時間周期性重要變化的過程，隻是這一過程發生在化學反應中。最初發現化學振蕩現象是在1873年。德國化學家李伯曼曾經做過一個有趣的“汞心髒”實驗。當時，李伯曼把水銀放在玻璃杯的中央，再把重鉻酸鉀和硫酸的混合溶液慢慢地注入杯中，然後將一個鐵釘放在緊靠水銀附近的溶液中。他驚奇地發現，水銀珠就像心髒似地跳動了起來，他認為，這是由於化學反應使得水銀的體積發生了周期性變化造成的。此後，化學家們還發現了許多別的化學振蕩現象。化學振蕩究竟是怎麼一回事呢？這種現象一出現，就有人對它進行了研究。1910年，洛特卡提出了一個以質量作用定律為基礎的振蕩反應數學模型；到了1931年，沃爾特拉在洛特卡模型的基礎上，又提出了一個更完善的模型，這個模型就以他倆的名字來命名，稱為洛特卡—沃爾特拉模型。雖然這一模型為化學界所普遍接受，但它並不是盡善盡美的。盡管化學家對化學振蕩現象還不甚了解，生物學家對化學振蕩卻如獲至寶，企圖用它解開“生物鍾”的奧秘。不論在植物體、動物體還是人體內，都存在著一些周期性的現象，例如植物的花開花落，春華秋實，動物的冬眠夏徙、晝出夜歸，人類的一日三餐、早起晚寢，這些現象的周期雖然不很精確，卻是客觀存在的。即使在消除了外部節律的人造環境中，這些“生物鍾”現象依然我行我素。於是，生物學家便關注起了生物體的內部節律：生物體內是不是存在著某種周期性的化學反應？是不是由於化學振蕩現象在其中“搗鬼”？果真如此，事情也未必會水落石出，因為任何化學反應都將受到外部環境因素的影響；如溫度、光照等等，而“生物鍾”卻不是這樣。化學振蕩和“生物鍾”究竟有何瓜葛？要解答這個問題，首先必須搞清楚化學振蕩的本質，對此，化學家們正在做積極地探索。比利時著名科學家普利高津教授曾斷言：化學振蕩現象隻能在化學耗散過程才可能出現。這為解開化學振蕩之謎開辟了一條新的途徑。
氣與水的化合物——可燃冰
冰是水在0℃以下結晶形成的固體。我們知道冰在高溫條件下又會融化成水，而是不可能燃燒的。但是在一次工程施工當中，一位蘇聯工程師卻發現了一種可以燃燒的冰，稱為可燃冰。這是在低溫下天然氣和水發生反應形成的類似冰的化合物。不過這種“冰”可以然燒。由可燃冰人們想到了可能天然氣並不隻有在陸地才有，海洋中也有，不過它們以可燃冰的形式存在著，沒有被人發現，這一構思無疑為人們開采天然氣能源帶來福音。可燃冰的開采能順利實現嗎？若幹年前，蘇聯有一位天然氣專家為了研究往天然氣井裏注水對產氣量的影響，讓工人把20噸水注入一口氣井裏。不料，天然氣出不來了，剛剛還出氣的氣井頓時變得死氣沉沉。難道水會壓住天然氣？這是不大可能的事。這位天然氣專家決定向氣井裏注入2噸甲醇。沒有幾個小時，氣井又噴氣了。他繼續研究這一奇怪現象，發現原來氣體在低溫和高壓條件下很容易形成水化物。在氣井深處，溫度低，壓力大，水注入之後，就跟井裏的天然氣很快結合起來，形成一種特殊的水化物——可燃冰。氣與水形成冰，氣又如何噴出氣井呢？而注入甲醇之後，甲醇與水有很大的親和力，這樣就破壞了可燃冰的結構，讓氣又解放了出來，重新噴出地麵。
開發海底可燃冰
人們很自然會想到在大海深處，很可能存在豐富的可燃冰。經過海洋學家和化學家的努力，這個猜想終於得到證實，在北極的海底發現了大量的可燃冰。可燃冰的結構很奇特，在一個可燃冰氣體分子周圍，包圍著六個水分子，隻要把水去掉，就是一種理想的燃料。它的熱值很高，在每立方米可燃冰內壓縮著200立方米的可燃氣體。它們的儲量在海洋裏也大得驚人，現在已探明的儲量，比煤、石油和天然氣的總儲量還要大幾百倍。至少可供人類用上幾千年。在海洋底部為什麼會形成這麼豐富的可燃冰，至今沒有研究透。據推測可能因為海底壓力大，海洋裏的生物死後屍體沉入海底，經過細菌分解，生成甲烷、乙烷等可燃性氣體，然後與水結合形成可燃冰。自古至今，一年又一年，就形成了這樣的可燃冰礦藏了。但是，這種解釋雖然有道理，卻顯得蒼白無力。按說氣體比水輕，它應該冒出海麵，釋放到大氣中來。為什麼反而鑽入海底，與水結合呢？還有一個問題，海洋的生物死亡之後，屍體一般都是浮在海麵，很少沉入海底的，不沉入海底，又如何談得上分解成甲烷和乙烷可燃性氣體呢？如果上述理論成立，那麼陸地上的天然氣早就應該與地下水形成可燃冰了，為什麼沒有這樣呢？所以，此論不足取。人們對可燃冰有如此大的儲藏量感到高興，但要開采卻有不小的困難。因為它們都沉睡在海底，人無法下去開采。這就需要一種有效的破冰劑，在機器人的操縱下進入海底，用破冰劑破壞可燃冰的結構，同時又能集中收集可燃性氣體。這當然是未來的任務了。