試管嬰兒的奧秘
很多不能生育的婦女都很想要孩 子, 怎麼辦呢? 在這種情況下, 醫生和生物科學工作者經過協作, 通過特殊的手術滿足了她們的願望。1978年, “試管嬰兒” 出生的消息轟動了整個世界。它和人類登上月球、人工移植腎髒一樣, 引起了很大的震動。
這是英國斯泰普托醫生和劍橋大學埃德華教授, 以及印度加爾各答的醫生們聯合努力鑽研的成果。那麼, 試管嬰兒是如何誕生的呢? 首先, 醫生們先給媽媽注射一定量的能促使卵子生長發育的激素, 然後再通過外科手術,將體內成熟的卵子取出, 並把它放在一個具有一定溫度和培養液的玻璃器皿內, 接著, 加入爸爸的精子, 使卵子在體外受精。此後, 不斷地更換培養液以使受精卵能夠自然地分裂發育,並成為一個具有許多細胞的胚泡。在第6 天的時候, 這個胚泡又被放回媽媽的子宮裏, 使其得到母體的營養。
之後, 經過幾個月正常的妊娠, 健康的嬰兒便誕生了。這就是人們所說的“試管嬰兒”。
納米技術的奧秘
你能否想像一台機器, 小如一粒 塵埃, 裏麵卻裝有上千個部件。如今,科學家已經研製成功了這樣的機器,他們找到了幾種方法來製造隻有幾個原子大小。可運動的機器部件。這些微小的裝置有著巨大的能力。有些可以組裝成微型工廠, 有些可以用來作為機器人, 在人體的血管裏遊泳, 清掃血管。它就是納米機器。利用高效的計算機程序對機器進行設計。科學家通過試驗和錯誤排除, 把設計轉化為真實的納米機器。他們還利用掃描隧道電子顯微鏡( STM) 來製作納米機器。“STM” 是一種能夠讓我們“看到” 單個原子的裝置。從STM 頂端發出的電子光束能夠用來驅動原子,這些原子就是納米機器中的“零件”。
太陽能的奧秘
目前, 人們利用的能源除核能、地熱能、潮汐能外, 都是從太陽能轉化而來的。人們通常所說的太陽能是指直接利用太陽輻射到地球的能量。
太陽時刻不停地照耀著地球, 給地球提供了巨大的能量。人們很早就會直接利用太陽能進行幹燥物品、提高室溫等活動。近年來, 由於世界性的能源問題和環境問題日益嚴重, 直接利用取之不竭並且沒有任何汙染的太陽能成了一項迅速發展的高新技術。人們現在一般通過把光能轉化為熱能、電能和化學能直接利用太陽能。人們最常接觸到的是太陽能熱水器和太陽能電池。太陽能熱器是一種利用太陽輻射能加熱水的裝置。太陽能電池是一種將太陽光直接轉化為電能的光電子器件, 具有重量輕、壽命長和適應性廣等優點, 已成為人造衛星、宇宙飛船和空間站等航天器上的主要電源。
在一些沒有進入大電網的偏僻地區,太陽能電池已開始解決那裏的能源問題。目前太陽能電池的成本還較高,但隨著光電轉換技術的日益成熟, 一般認為它將是今後大規模太陽能利用的主要途徑。
風能的奧秘
風蘊含著巨大的能量: 風速為每 秒9 ～10 米的五級風吹到物體表麵上,每平方米麵積受力約100 牛; 風速為每秒20 米的九級風, 每平方米麵積上受力約500 牛; 颶風的風速可達每秒50 ～60 米, 每平方米物體表麵受力為2000 牛。如果把風力開發出來為人類服務, 那將是一筆巨大的財富。據有關科學家測算, 全世界每年燒黑煤發出來的能量, 隻及風力在一年內可為我們提供能量的1 \/3000。所以, 有人將風能稱作我們肉眼看不見的“無形的煤”。
激光的運用
由於激光的特性, 它在很多領域 得到了廣泛的應用。在工業上, 激光可以用於加工各種硬、脆、韌的材料;可以打隻有頭發絲1 \/10 的微孔, 進行高速、精密加工; 可以進行切割、焊接處理等。現在激光已成為一種高、精、尖的加工工具。在醫學上, 使用激光手術刀, 可以進行細微的手術,既不流血也無痛感; 在軍事上, 激光雷達可以精確地測量和跟蹤目標。激光武器具有很大的殺傷力, 可以用來截擊敵人的飛機和導彈; 激光還可以用於保密通訊, 它可以同時傳送1000萬套電視節目和100 億路電話; 激光電視、激光計算機、激光核聚變等各種新的激光裝置用也在研製中。
X 光的顯像原理
不同波長的光穿透物體的本領是不同的, 可見光隻能穿透玻璃、水晶、酒精、煤油等透明體, X 光卻能穿透紙張、木材、人體和纖維組織等不透明的物體, 並能留下圖像。為什麼用X 光透視人體, 會在熒屏上顯出骨頭的黑影呢? 原來X 光透過各種物體的本領並不一樣。對於由較輕原子組成的物質, 像肌肉等, X 光透過時好像可見光穿過透明體一樣, 很少有所減弱。對於由較重原子組成的物質, 像鐵和鉛, X 光就不能透過, 幾乎全部被它“吸收” 了。骨骼對X 光的吸收比肌肉大150 倍, 因此在透視人體時,在熒光屏上就留下了骨骼的黑影。
水力發電的奧秘
我國是很早使用水力的國家, 並且水源非常豐富。根據初步統計, 僅僅一條長江, 它的水力的潛在能力就大約等於美國水力資源的9 倍。所以,怎樣利用大小不同的水力資源, 是值得我們努力研究的。用水力發電, 除了必須維持一定的落差之外, 還要具有相當的流量。因此, 在每個水電站的上遊, 總是築起攔河壩, 修起蓄水庫, 來積蓄水量, 提高落差。水庫裏大量的積水, 經過輸水管的引導, 會以很大的速度衝擊到水輪機上, 推動水輪機和發電機旋轉。這和我們自己用紙做的風車, 插到空氣流通的窗口後會迅速旋轉的道理完全一樣。渦輪機是一種用水、蒸氣或氣體的力量轉動的輪子。這種輪子的長輪軸上有好幾百個金屬葉片。渦輪機被運用在發電廠, 提供發電機轉動所需的能量。
渦輪機也可用來使船隻和潛水艇前進。
目前世界上約有2 \/3 的電廠, 都是用強有力的蒸汽射束使渦輪機的輪子轉動。而其餘的發電廠大部分利用流水的力量來轉動渦輪機, 提供水力發電。
食鹽的妙用
食鹽學名叫氯化鈉, 是沒有顏色的透明的正方形結晶體, 易溶於水。
我們在日常生活中, 它主要是用來調味燒菜。天氣較熱的時候買來的蔬菜,特別是魚肉之類, 容易變質。除了放在陰涼地方之外, 也可用食鹽醃漬,細菌不易繁殖, 食物也就不易變質。
金屬器具由於多接觸空氣, 漸漸地會生鏽, 我們隻要在食鹽中混入些檸檬酸, 就可以擦去。食鹽還能預防喉嚨幹燥和發啞。皮膚脆弱的人在洗浴時,可在水中加少量食鹽, 以使皮膚漸漸堅強。當精神疲勞時也可飲一杯稀的鹽開水振作精神。食鹽是人體鈉元素的主要來源。鈉是維持人體滲透壓和酸堿度的重要物質, 並能調節體內無機鹽。我們在磨刀的時候, 最好先把刀放在鹽水裏浸泡30 分鍾, 然後再在磨刀石上磨, 邊磨邊澆鹽水, 這樣既可以磨得快, 又可以延長刀的使用壽命。所以, 食鹽在人們生活中有很重要的實用價值。由於食鹽產量豐富,價格又便宜, 在工業上用處也很大,在醫藥上還可以用來作生理鹽水等。
滴水生煙
催化劑是改變其他物質的反應速 度, 而它本身的質量和化學性質在反應後並不改變的物質。下麵的實驗可以讓我們認識水的催化作用。在蒸發皿裏盛放少量的幹燥碘粉和幹燥鋁粉( 鎂粉或鋅粉也可以) , 混和後幾乎沒有明顯的化學反應。將蒸發皿放入墊有玻璃板的玻璃鍾罩裏, 在鍾罩的頂部門塞以單孔橡皮塞, 在塞孔中插一盛有水的分液漏鬥。操作時, 打開分液漏鬥的活塞, 從分液漏鬥中滴入1 ～2 滴水於蒸發皿中, 則鋁和碘在水的催化下, 發生劇烈的反應而生成碘化鋁, 鍾罩內出現“紫氣騰騰” 的美麗景色。這是由於反應放出的熱量,能使部分碘升華, 碘蒸氣( 紫色) 在鍾罩壁凝成紫黑色的結晶。最後, 把蒸發皿裏的生成物倒入有水的燒杯裏,碘化鋁就溶解。我們可以在溶液裏分別檢驗出鋁離子和碘離子。
黑火藥
黑火藥是我國古代的四大發明之一, 曾對人類的物質文明做出過巨大貢獻。但是你知道黑火藥爆炸的原理嗎? 下麵你動手做了這個有趣的實驗,就能一目了然了。黑火藥的成分是一硝( 硝酸鉀) 、二硫( 硫磺) 、三木炭( 碳) 。我們選擇硝酸鉀和木炭來做這個實驗。取一硬質試管, 放入2 ～4 克硝酸鉀固體, 並將試管固定在鐵架台的鐵夾上, 用火加熱試管的底部, 使硝酸鉀逐漸熔化, 再用鑷子夾取1 ～2粒黃豆大小的木炭放在燈焰上燒紅。
投入已熔化的硝酸鉀試管中( 此時移去試管下麵的酒精燈) 。由於硝酸鉀分解為亞硝酸鉀和氧氣, 使木炭在氧氣裏燃燒得更為劇烈, 發生熾熱的火花。因為反應有氣體生成, 使燃燒著木炭的液態硝酸鉀表麵不斷地在氣流中跳動, 形成“木炭跳舞” 之奇觀。
通過實驗, 還可以說明硝酸鹽在高溫下是一種強氧化劑。
製作彈性硫
常見的硫磺不是粉末狀的就是塊狀的。硫磺塊和粉當然談不上有什麼彈性。但我們卻可以用人工方法, 在短時間內製出彈性硫來。把硫磺研細,放在一隻30 毫升的瓷坩堝內, 硫磺的量約占坩堝體積的一半。將坩堝放在鐵三足架和泥三角上, 用酒精燈加熱,並不斷地用坩堝鉗夾住坩堝進行搖動,使硫磺受熱均勻。開始時, 熔融的硫磺是黃色的, 流動性比較好, 繼續加熱, 硫的顏色變暗, 粘度也逐漸變大, 最後在硫磺快沸騰的時候, 它又變成了棕紅色的液體。此時液體的粘度又變小了。這時停止加熱, 用坩堝鉗把坩堝夾住, 慢慢將坩堝中液體倒入盛滿冷水的燒杯中, 使它成為一條細流注入冷水內, 硫磺就凝結為柔軟的固體。倒掉燒杯中的水, 你會發現杯中的硫磺像橡皮管一樣柔韌而富有彈性, 可拉長、壓扁, 拉長後又會自動收縮。但是“彈性硫” 的壽命並不長, 過不了多久, 它又會變成淺黃色的硬塊了。
醬油和醋放久了為什麼會起“白浮”
醬油和醋是我們大家都經常用的調味佳品, 使我們的食物變得豐富多彩, 可是美中不足的是醬油和醋放的時間一長就會出許多“白浮”, 要想知道其中的奧秘還要從它們的成分說起。
“釀造醬油” 是我國獨創的技術專利, 早在公元前12 世紀, 我國《周禮》一書中就有製造醬油的記載。它的原料是大豆和麵粉, 先把大豆蒸熟,拌加麵粉或炒熟粉碎的小麥, 讓曲黴的黴菌在上大量繁殖。當麵粉、大豆上長滿黃色的“茸毛” 後, 這就製成了醬油的“曲”。在“曲” 中加鹽水,曬三個月, 曲就發酵成芳香的醬, 再把醬壓榨, 便得到芳香的液體“醬油” 了。它裏麵含有鮮味的氨基酸和芳香的酯類, 還有少量的有機酸、酒精、戊糖、甲基戊糖, 這些加在一起就變成了紅褐色。醬油在空氣中對微生物有很大吸引力, 其中有“日本接合酵母”、“圓形酵母” 和“醭酵母”等幾種野生酵母, 它們一旦闖入醬油就會出現一層“白浮”, 實際是一層菌膜。醋是人們利用醋酸菌在稀的酒精溶液中活動, 把酒精氧化成醋酸,也就成了醋。消除醬油和醋的菌膜,可以采用加熱法、加鹽法、加油法,還可以放些殺菌的蒜頭進去, 就不會出現“白浮” 了。
可以玩的“爆炸”
在硬封麵的精裝書籍中, 夾幾顆 小粒、幹燥的碘化氮, 當用力將書合起來時就可以發出“卟” “卟” 的響聲。這是因為碘化氮不穩定, 稍受壓力立即分解而發生爆炸, 發現聲響。
因為用量很小, 火柴頭大小的一粒碘化氮可分割成五六個小粒來做表演,所以盡管是爆炸, 但仍然是一種沒有危險的小爆炸。碘化氮可按下述方法製取: 在一個帶塞的瓶中盛一些濃氨水, 放一些碘的晶體進去, 放置一小時左右, 碘片和濃氨水就會慢慢發生反應。產生的碘化氮是一種黑色不溶於水的晶體, 安詳地躺在濃氨水下麵。因為濃氨水有強烈的揮發性, 所以放置時要將瓶塞塞好。使用碘化氮之前, 用小匙把它從濃氨水中取出,放在疏鬆的紙上吸幹, 乘潮濕的時候將大粒分割成小粒, 放在紙上幹燥。
要注意的是, 這種物質一經幹燥, 就會一反“溫和” 的脾氣, 表現出火爆性格的本性: 當有硬物接觸或輕輕敲打時, 就會有小小的爆炸產生, 同時放出碘蒸氣。如果夾在書本裏, 就可作精彩的表演; 如果灑幾粒在地上, 人踩著是也會“卟、卟” 作響,沒有思想準備時, 還真會嚇一跳。雖然這個實驗沒有什麼危險, 然而仍要注意安全。幹燥時, 小粒碘化氮之間相隔遠一些; 表演結束後, 要把未用完的幹燥的碘化氮全部炸完, 不能貯藏。
神奇的防火漆
當塗有防火漆的物體表麵遇火時,防火漆能在一定時間延緩燃燒情況的發展, 防止火勢的擴大。防火漆為什麼會有這麼神奇的性能呢? 因防火漆所用的漆料一般采用不燃燒或難燃燒的樹脂製成, 常用的有過氯乙稀樹脂、氯化橡膠、酚醛樹脂和氨基樹脂等。為了得到更好的防火效果, 往往還加入輔助材料, 如氯化石蠟、五氯聯苯、矽酸鈉、硼酸鈉、硼酸鋅以及澱粉等。這些物質遇到熱就要分解產生不能燃燒的氣體或氣泡。而這些氣體或氣泡可以使火焰和物體隔絕開來, 這樣就阻止或延緩了燃燒, 以達到滅火的目的, 從而保護了塗層下麵的物質, 同時, 防火漆所用的顏料,常用鈦白、雲母以及石棉等, 因為這些顏料具有很高的散發熱量的效能,也有利於防火作用。防火漆的應用隨著科學技術的不斷發展也逐漸擴大,過去著重於防止倉庫、船舶等處的燃燒, 現在的防火漆要適應更高的要求, 能耐受更高的溫度和延長更長的時間, 同時又能保持底層溫度處在較低的範圍內。目前防火漆的品種還在不斷增加。
紙盒煮雞蛋
探險是一種很有意義的活動, 可以看到大自然的各種奇景, 發現自然界的一些規律和奧妙, 為人類提供利用自然、改造自然的第一手資料。例如, 麥哲倫、哥倫布、鄭和等都是馳名世界的航海探險家。他們的故事流傳千古, 對人類的文明和進步都做過傑出的貢獻。航海探險, 會遇到不少困難, 這不但要有堅強的毅力, 還要有豐富的知識。如果你也去航海, 飄流到一個荒島上, 那裏有許多鳥蛋,可供你食用, 不過在那荒島上找不到煮蛋的鍋子, 你怎麼能煮熟它呢? 辦法之一, 最為簡單, 用濕泥巴把蛋裹起來放到火裏煨。辦法之二, 十分有趣, 用紙盒煮蛋。就是拿不透水的硬紙做成一個盒子, 放上水, 蛋便可以煮熟。你也許會問: 紙盒代替鍋子煮蛋, 不會燒壞嗎? 不會, 因為裏麵有水, 水可以吸收熱量, 使自身的溫度升高。而水沸騰, 隻達到100 度就不再升高了, 紙盒在100 度沒達到著火點, 所以不會燒壞。如果你放一些鹽和茶葉, 還可以吃鹽茶蛋呐!
城市地麵下沉的原因
世界上許多城市如我國的上海、北京、天津, 國外的墨西哥城、大阪、東京等地地麵正在下沉, 其速度之快令人難以置信。有資料表明, 我國的上海, 從1921 年到現在, 地麵一直在下沉, 嚴重的地區大約下沉了2 米多。
這絕不是危言聳聽, 而是目前人類所麵臨的亟待解決的生存環境問題, 值得警惕和研究, 更值得人們去認真對待! 為什麼這些城市的地麵會不停地下沉呢? 造成這種現象發生的原因不是因為地殼的運動, 而主要是人為因素造成的。其中, 過度抽取地下水是造成城市地麵下沉的直接原因。地下水是人類賴以生存的寶貴資源, 它調節雨季和旱季水資源的供應。因而,適度開發和利用地下水資源對改善人民生活水平, 促進經濟發展和繁榮起著積極的作用。另外, 地下水還起著平衡地麵的作用。正是由於地下水的存在, 地麵上的自然壓力作用於地殼,遇到岩層空隙中的地下水, 就會產生反作用力作用於地麵, 從而保持了地麵的平衡。不斷地抽取地下水後, 岩層空隙中的水流失了, 地麵受壓力後就會發生下沉的現象。