第二章科學發現故事3
登臨南極第一人
南極雖然是位於地球一隅的孤僻獨立的白色大陸，與我們生活的綠色世界隔著千山萬水，似乎沒有任何關聯，但實際上，南極洲與人類的生存和發展密切相關。多少年來，人們一直對南極充滿了迷戀，他們渴望揭開南極在生物、物理、海洋等方麵的諸多不解之謎。其中，最早尋找南方“未知大陸”，即南極大陸的，有英國、俄國、美國和法國。
英國的詹姆斯·庫克，在１７６８年的時候，率船開始尋找南極大陸。他首次環繞南極航行，駛進了南極圈，抵達南緯７１度１０分的海域，他是南極探險的先驅。
後來，英國的威廉·史密斯，從１８１９到１８２１年，又先後五次率船到南極海域航行，發現了南設得蘭群島。俄國的別林斯高晉，在１８９年率船到南極，駛入南極圈，環繞南極航行，幾經航行，他發現了距離南極大陸不遠的彼得一世島。美國的納撒內爾·帕爾默，在１８２０年率船駛入南設得蘭群島海域，繼續航行，發現了南極半島。英國的詹姆斯·威德爾，在１８２２年率船向南極挺進，創造了南行的新紀錄，到達南緯７５度１５分的海域。法國的迪蒙·迪爾維爾，在１８３９年向南極進發，在南極圈附近，發現一條海岸線，並登上岸邊。
但是，雖然這些航海家和探險家們，為南極大陸的發現，做出了重要的貢獻，但他們之中，誰也不曾親自登上過南極。直到１９１１年１２月１４日，挪威著名的極地探險家羅阿德·阿蒙森，他曆盡艱辛，闖過難關，終於成為人類第一個登上南極點的人。
阿蒙森從小喜歡滑雪旅行和探險，他是世界西北航道的征服者，曾經三次率領探險隊深入到北極地區。
１９１０年８月９日，阿蒙森和他的同伴們乘著探險船“費拉姆”號從挪威起航。他在途中獲悉，英國海軍軍官斯科特組織的南極探險隊，正以南極點為目標，早在兩個月前就出發了。這對阿蒙森來說，是一個的挑戰，他決心奪取首登南極點的桂冠。
經過四個多月的艱難航行，“費拉姆”號穿過南極圈，進入浮冰區，然後到達攀登南極點的出發基地——鯨灣。阿蒙森在鯨灣進行了十個月的充分準備，最後率領５名探險隊員從基地出發，開始了遠征南極點的艱苦行程。
從鯨灣到南極點，前半部分大約六七百千米的路程，他們乘狗拉雪橇和踏滑雪板前進。後半部分路程主要是徒步爬坡越嶺。盡管他們遇到許多高山、深穀、冰裂縫等險阻，但由於事先準備充分，加上天公作美，他們仍以每天三萬米的速度前進。結果，不到兩個月，他們就勝利抵達了南極點。
到了南極點後，阿蒙森和隊友們激動的心情簡直難以言表。他們互相歡呼擁抱，慶賀勝利，並把一麵挪威國旗插在南極點上。他們在南極點設立了一個名為“極點之家”的營地，進行了連續二十四小時的太陽觀測，測算出南極點的精確位置，並在南極點上疊起一堆石頭，插上雪橇作為標記，還在南極點的邊上搭起一頂帳篷。
阿蒙森偉大的南極點之行，轟動了整個世界，人們為他所取得的成就歡呼喝彩。
愛因斯坦和相對論
阿爾伯特·愛因斯坦，出生於德國烏耳姆的一個經營電器作坊的小業主家庭裏。一年以後，他們全家遷居慕尼黑。愛因斯坦的父親和叔父合辦了一個電器工廠，為電站和照明係統生產電機、弧光燈和電工儀表。在父親和叔父等人的影響下，愛因斯坦很早就受到了科學和哲學的啟蒙。１８９６年，他考入蘇黎世聯邦工業大學，在師範係學習物理學，四年後畢業。
在校期間，愛因斯坦落拓不羈的性格和獨立思考的習慣，令學校的教授們大為不滿，所以，他大學一畢業就失業，直到兩年後，才找到了固定的職業。工作之餘，愛因斯坦把所有的業餘時間都用來開展科學研究，撰寫論文，並取得了大量的科學研究成果。
愛因斯坦的一生中，在諸多科學領域都取得了巨大的成就。其中，愛因斯坦最為世人矚目的成就，是他創立的相對論。
當第一次世界大戰爆發後，愛因斯坦投入到反戰活動中。盡管政治形勢不容樂觀，他仍然在艱苦的條件下繼續科學研究。經過八年的艱苦探索，他創立了狹義相對論。狹義相對論的創立，在很大程度上解決了十九世紀末出現的古典物理學的危機，推動了整個物理學理論的革命。隨後，他又經過多年的研究、探索，建成了廣義相對論。他預言，當光線經過太陽引力場時要彎曲，後來，果然被天文學家們所證實，令世界為之轟動。
愛因斯坦和相對論在西方世界成為家喻戶曉的名詞，但同時，他也招來了德國和其他國家的沙文主義者、軍國主義者和排猶主義者的惡毒攻擊。
第二次世界大戰爆發前後，愛因斯坦成為納粹分子首要的迫害對象，幸而當時他在美國講學，未遭毒手，又先後避難於比利時和英國，最後定居於美國普林斯頓，直到去世。
愛因斯坦去世後，遵照他的遺囑，不舉行任何喪禮，不築墳墓，不立紀念碑，骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為聖地。
門捷列夫與元素周期表
門捷列夫，生於西伯利亞的托博爾斯克，他的父親是一名中學校長。十六歲時，門捷列夫就進入聖彼得堡師範學院的自然科學教育係學習。畢業以後，他去德國深造，集中精力研究物理、化學。回國後，他擔任聖彼得堡大學教授。
當時，為了編寫一本無機化學的講義，門捷列夫四處尋找資料，他發現這門學科的俄語教材都已陳舊，外文教科書也無法適應新的教學要求，迫切需要有一本新的、能夠反映當代化學發展水平的關於無機化學的教科書。
這種想法激勵著年輕的門捷列夫。當門捷列夫編寫到有關化學元素及其化合物性質的章節時，他遇到了難題。按照什麼樣的次序來排列這些化學元素的位置呢？當時，化學界已經發現了的化學元素已達６３種。為了尋找到給元素分類的科學方法，門捷列夫不得不研究元素之間的內在聯係。
門捷列夫邁進了聖彼得堡大學的圖書館，在數不盡的卷帙著作中，逐一整理以往人們研究化學元素分類的原始資料……他抓住化學家研究元素分類的曆史脈絡，夜以繼日地分析思考，簡直著了迷。夜深人靜，聖彼得堡大學主樓左側的門捷列夫的居室裏，仍然亮著燈光，仆人為了安全起見，推開了門捷列夫書房的門。
“安東！”門捷列夫站起來對仆人說：“到實驗室去找幾張厚紙，把筐也一起拿來。”
安東是門捷列夫的忠實仆人。他走出房門，莫名其妙地聳聳肩膀，很快就拿來一卷厚紙。
“幫我把它剪開。”門捷列夫一邊吩咐仆人，一邊動手在厚紙上畫出格子。“所有的卡片都要像這個格子一樣大小。開始剪吧，我要在上麵寫字。”
門捷列大不知疲倦地工作著。他在每一張卡片上都寫上了元素名稱、原子量、化合物的化學式和主要性質。筐裏逐漸裝滿了卡片。門捷列夫把它們分成幾大類，然後擺放在一個寬大的實驗台上。
接下來的日子，門捷列夫把元素卡片進行係統整理。門捷列夫的家人看到一向珍惜時間的教授突然熱衷於“紙牌”，感到奇怪。可是，門捷列夫旁若無人，每天拿著元素卡片，像玩紙牌那樣，收起、擺開，再收起、再擺開，皺著眉頭地玩“牌”……
冬去春來，門捷列夫並沒有在雜亂無章的元素卡片中找到內在的規律。有一大，他又坐到桌前擺弄起“紙牌”來了，擺著，擺著，門捷列夫像觸電似的站了起來，在他麵前出現了完全沒有料到的現象，每一行元素的性質都是按照原子量的增大，從上到下地逐漸變化著。
門捷列夫激動得雙手不斷顫抖著。“這就是說，元素的性質與它們的原子量呈周期性有關係。”門捷列夫興奮地在室內踱著步子，然後，迅速地抓起記事簿在上麵寫道：“根據元素原子量及其化學性質的近似性試排元素表。”
１８６９年２月底，門捷列夫終於在化學元素符號的排列中，發現了元素具有周期性變化的規律。這就是元素周期表。
自從有了元素周期表，人類在認識物質世界的思維方麵有了新的飛躍，使化學研究從隻限於對無數個別的零星事實作無規律的羅列中擺脫出來，奠定了現代化學的基礎。
生物學家達爾文
1909年2月12日，達爾文出生在英國的施魯斯伯裏。祖父和父親都是當地的名醫，家裏希望他將來繼承祖業，16歲時便被父親送到愛丁堡大學學醫。
但達爾文從小就熱愛大自然，尤其喜歡采集礦物和動植物標本。進到醫學院後，他仍然經常到野外采集動植物標本。父親認為他“遊手好閑”、“不務正業”，一怒之下，於1828年又送他到劍橋大學，改學神學，希望他將來成為一個“尊貴的牧師”。達爾文對神學院的神創論等謬說十分厭煩，他仍然把大部分時間用在聽自然科學講座，自學大量的自然科學書籍。熱心於收集甲蟲等動植物標本，對神秘的大自然充滿了濃厚的興趣。
1828年的一天，他在倫敦郊外的一片樹林裏，圍著一棵老樹轉悠。突然，他發現在將要脫落的樹皮下，有蟲子在裏邊蠕動，便急忙剝開樹皮，發現兩隻奇特的甲蟲，正急速地向前爬去。他馬上左右開弓抓在手裏，興奮地觀看起來。正在這時，樹皮裏又跳出一隻甲蟲，他措手不及，迅即把手裏的甲蟲藏到嘴裏，伸手又把第三隻甲蟲抓到。看著這些奇怪的甲蟲，他真有點愛不釋手，隻顧得意地欣賞手中的甲蟲，早把嘴裏的哪隻給忘記了。嘴裏的那隻甲蟲憋得受不了啦，便放出一股辛辣的毒汁，把他的舌頭蜇得又麻又痛。達爾文這才想起口中的甲蟲，張口把它吐到手裏。然後，不顧口中的疼痛，得意洋洋地向他的學校劍橋大學走去。後來，人們為了紀念他首先發現的這種甲蟲，就把它命為“達爾文”。
1831年，達爾文從劍橋大學畢業。他放棄了待遇豐厚的牧師職業，依然熱衷於自己的自然科學研究。這年12月，英國政府組織了“貝格爾號”軍艦的環球考察，達爾文經人推薦，以“博物學家”的身份，自費搭船，開始了漫長而又艱苦的環球考察活動。
達爾文每到一地總要進行認真的考察研究，采訪當地的居民，有時請他們當向導，跋山涉水，采集礦物和動植物標本，挖掘生物化石，發現了許多沒有記載的新物種。他白天收集穀類岩石標本、動物化石，晚上又忙著記錄收集經過。1832年1月，“貝格爾”號停泊在大西洋中佛得角群島的聖地亞哥島。水兵們都去考察海水的流向。達爾文和他的助手背起背包，拿著地質錘，爬到山上去收集岩石標本。
在考察過程中，達爾文根據物種的變化，整日思考著一個問題：自然界的奇花異樹，人類萬物究竟是怎麼產生的？他們為什麼會千變萬化？彼此之間有什麼聯係？這些問題在腦海裏越來越深刻，逐漸使他對神創論和物種不變論產生了懷疑。
1832年2月底，“貝格爾”號到達巴西，達爾文上岸考察，向船長提出要攀登南美洲的安第斯山。當他們爬到海拔4000多米的高山上時，達爾文意外地在山頂上發現了貝殼化石。達爾文非常吃驚，他心中想到：“海底的貝殼怎麼會跑到高山上了呢？”經過反複思索，他終於明白了地殼升降的道理。達爾文腦海中一陣翻騰，對自己的猜想有了更進一步的認識：“物種不是一成不變的，而是隨著客觀條件的不同而相應變異！”
後來，達爾文又隨船橫渡太平洋，經過澳大利亞，越過印度洋，繞過好望角，於1836年10月回到英國。在曆時五年的環球考察中，達爾文積累了大量的資料。回國之後，他一麵整理這些資料，一麵又深入實踐，同時，查閱大量書籍，為他的生物進化理論尋找根據。1842年，他第一次寫出《物種起源》的簡要提綱。1859年11月達爾文經過20多年研究而寫成的科學巨著《物種起源》終於出版了。在這部書裏，達爾文旗幟鮮明地提出了“進化論”的思想，說明物種是在不斷的變化之中，是由低級到高級、由簡單到複雜的演變過程。
這部著作的問世，第一次把生物學建立在完全科學的基礎上，以全新的生物進化思想，推翻了“神創論”和物種不變的理論。《物種起源》是達爾文進化論的代表作，標誌著進化論的正式確立。
《物種起源》的出版，在歐洲乃至整個世界都引起轟動。它沉重地打擊了神權統治的根基，從反動教會到封建禦用文人都狂怒了。他們群起攻之，誣蔑達爾文的學說“褻瀆聖靈”，觸犯“君權神授天理，”有失人類尊嚴。
與此相反，以赫胥黎為代表的進步學者，積極宣傳和捍衛達爾文主義。指出：進化論轟開了人們的思想禁錮，啟發和教育人們從宗教迷信的束縛下解放出來。
緊接著，達爾文又開始他的第二部巨著《動物和植物在家養下的變異》的寫作，以不可爭辯的事實和嚴謹的科學論斷，進一步闡述他的進化論觀點，提出物種的變異和遺傳、生物的生存鬥爭和自然選擇的重要論點，並很快出版這部巨著。晚年的達爾文，盡管體弱多病，但他以驚人的毅力，頑強地堅持進行科學研究和寫作，連續出版了《人類的由來》等很多著作。達爾文本人認為“他一生中主要的樂趣和唯一的事業”,是他的科學著作。還有一些在旅行中直接考察得到的最重要的科學成果，如：達爾文本人所寫的著名的《考察日記》和《貝格爾號地質學》、《貝格爾號的動物學》等。在他的著作中，具有特別重大曆史意義的是《物種起源》，表明達爾文的進化論思想和自然選擇理論的逐步發展過程。《物種起源》的出版是一件具有世界意義的大事，因為《物種起源》的出版標誌著十九世紀絕大多數有學問的人對生物界和人類在生物界中的地位的看法發生了深刻的變化。《物種起源》的出版，引起造化論者和具有目的論情緒的科學家們（而這些人卻是占絕大多數）對達爾文學說的猛烈攻擊，也引起維護達爾文主義的相應鬥爭，積極參加這一鬥爭的除達爾文本人外還有進步的博物學家；他們到處都成為達爾文學說的熱烈擁護者。
1882年4月19日，這位偉大的科學家因病逝世，人們把他的遺體安葬在牛頓的墓旁，以表達對這位科學家的敬仰。
導致精神分裂症的變異基因
法國國家健康與醫學研究所經過對眾多精神分裂症患者第２２號染色體的觀察分析，終於發現了導致罹患精神分裂症的變異基因。法國專家稱，他們的這項研究成果將有助於精神分裂症的預防和治療。
法國專家介紹說，全世界大約１％的人口患有不同程度的精神性疾病。雖然過去對導致這種複雜的家族遺傳性疾病的原因不甚了解，但對精神分裂症患者的觀察顯示，這些人大多在腦成熟後期出現了神經發育異常。有鑒於此，他們對眾多患者的染色體進行了研究分析，結果發現，這些患者第２２號染色體上的一個特殊基因均出現了變異。研究人員認為，正是這個基因變異導致人體脯氨酸代謝增多，而以前的動物試驗表明，脯氨酸增多對神經元發育有不良影響。
法國專家表示，目前他們正在對精神分裂症患者血液中的脯氨酸濃度值進行研究，以確定脯氨酸導致精神分裂症的準確濃度值，其目的是對與患者有直接血親關係的人，以及已表現出某些症狀的兒童進行早期檢查，通過化驗其血液中脯氨酸濃度進行診斷，以盡早采取預防和治療措施。專家們還特別指出，脯氨酸含量高是可以得到治療的。
揭示生物膜的奧秘
生物是由生物細胞構成的，細胞一個個排列組合之所以被區分是因細胞間有一層隔膜。這層隔膜所隱含的秘密難以計數，正吸引著無數生物科學家的目光，成為當代生命科學領域的一個前沿研究熱點。為此，中國科學研究最高層次的科研機構，北大、清華和中科院聯合起來組建了生物膜和膜生物工程國家重點實驗室，研究生物膜的結構、功能及其相互關係，即生物膜的作用與工作原理，而應用這些成果為人類謀福利的工作稱為膜生物工程。
生物膜在生命發展過程中發揮著重要作用。如植物葉綠素的光合作用，太陽光的光電子由細胞膜承載、傳遞，實現細胞中的能量轉換，從而調製植物的生長發育。據有關科學家介紹，生物膜是由蛋白質、脂類組成的超分子體係，極其複雜。科學家一方麵從結構上研究生物膜的膜脂、膜蛋白的單一分子結構、性質等，另一方麵從功能角度研究生物膜的能量轉換、物質與離子運轉、信號識別和轉導的作用機製等內容。
正是由於對生物膜的研究，上世紀80年代後期，科學家發現與母體組織相連的胎兒滋養層細胞上，有一種名為HLA－G的分子，使胎兒免受人體自然殺傷細胞的攻擊得以生存。這種分子不但有嚴格的組織分布，且在表達上有嚴格控製。除在滋養層等幾種少數類型細胞外，HLA－G在一般組織上很少出現。一些研究還發現，HLA－G在某些腫瘤細胞上，結腸癌、絨毛膜癌、黑色素瘤、神經膠質瘤等上出現較多。因此，科學家推測，它可能是某些腫瘤逃避免疫監視的一個重要機製。