古人想上天，卻不知道怎麼上天，這才想出天梯這個主意。現代人對天梯做了分析。1982年，科普作家朱毅麟在《我們愛科學》雜誌上說，上天的天梯應該有35800千米高，誰要是爬到了梯子頂上，就再也不會墜落。這個人就成為一顆地球同步衛星，呆在天上了。
朱毅麟又說，幾萬千米高的梯子底部必須是直徑358千米粗的柱子，才能支撐得住，才不會被自己的重量壓彎。天哪，底座那麼粗，竟相當一個江蘇省的麵積。
到了90年代中，一位外國科學家也談到了天梯。他說，從同步衛星上，扔下一副繩梯來，一直垂到地球表麵，人就可以順著繩梯爬上天去。他說的繩梯，不是麻繩，也不是尼龍繩，普通的繩子都很重，支持不住自身的重量——35800千米長的重量。采用碳納米管來作繩梯，就能支持得住自身的重量。
碳納米管，是一個十分新鮮的名詞。碳，你是熟悉的，做鉛筆芯的石墨就是碳，很純的碳。碳納米管，是指用碳做成的細管，這種管子很細很細，細到不能用普通的尺子來度量，必須使用精確到納米的尺子。
納米，是1米的十億分之一。十億分之一，沒有一個形象的概念，不妨算算看：一個身高1米的兒童，假如身高縮小到千分之一，也就是1毫米的時候，就隻能與一根圓珠筆芯比高矮了；再縮小千分之一，成為1微米，就沒有頭發絲粗了，一根頭發絲還有70微米粗哩；再縮小千分之一，那麼這個兒童就小得用電子顯微鏡都看不見了。
納米的尺度的確很小很小，人眼是看不清的。最近一二十年，隨著新型顯微鏡的出現，人們看得清隻有1納米大的物質了，看得見原子了，於是就出現了一門新技術：納米技術，或者是毫微技術。
碳納米管，就是用納米技術造出來的新材料，了解它們特性的專家說，它們可能成為未來理想的超級纖維。
1985年，美國科學家克勞特和斯莫利等用激光束去轟擊石墨表麵，意外地發現了碳60。他們分析，它是一個由60個碳原子構成的空心大分子。對不對呢?當時還不能十分肯定。
1990年，科學家用最新的顯微鏡——掃描隧道顯微鏡進行了觀察，看到了碳60的直觀形象。碳60的外形，特別像一個足球，中心是空的，外邊圍繞著60個碳原子，碳原子組成了12個五邊形和20個正六邊形。碳60有一個別名：巴基球，一個巴基球的直徑是07納米。
科技人員很快就發現，碳60可能是實現超導的好材料。我國北京大學對碳60進行研究，把實現超導的溫度提高了將近一倍。
人們對巴基球給予了更大的期望，並且以極大的興趣發現，巴基球還可以做得更大，再增加10個碳原子，還可以做成碳70。有人認為，如果不是隻用60個碳原子，而是用9×60個碳原子製成碳540，那麼，在室溫條件下就可以實現超導!
能不能實現?怎麼實現?請把這個問題記在心中。
碳60的發現已經獲得了諾貝爾化學獎。科學家們又在想，碳原子不僅可以排列成足球的形狀，而且可以排列成圓筒形。球形隻能擴大，成為越來越大的球；圓筒形卻可以加長，越加越長，成為一根纖維。
現在，碳納米管已經製成，它的直徑是14納米，每一圈是由10個六邊形組成的。要進一步增強它的強度，需要做到長度跟直徑之比達到20∶1。
碳納米管的出現，為製造天梯帶來了希望。不過，眼前的碳納米管的數量少得可憐，在實驗室裏，一次隻能製造幾克。而當作材料來使用的話，碳納米管必須每次能製造出幾噸或幾十噸。這就意味著必須找到大量生產的新方法。
科學家預言會找到新方法，不過，他們又坦率地說，現在還不知道新方法是一個什麼樣的過程。請把這個問題記在你的心中。
碳納米管是靠納米技術製造出來的新材料，它的特點是基本顆粒特別細微。我們現在使用的常規材料的基本顆粒，看起來很細，實際上很粗。說細，也許它的直徑可以細到幾毫米幾微米；說粗，是說它含幾十億個原子。而納米技術生產的材料，顆粒非常細微，隻含幾十個到幾萬個原子。
超細微的顆粒，組成了納米材料，立即展現出種種奇異的性能：
納米鐵的斷裂應力比常規鐵一下子提高了12倍；
納米銅的強度比常規銅高5倍；
納米陶瓷是摔不碎的；
用納米級微粉製出來的錄像帶真正地實現了高保真，圖像清晰，噪音少；
……
常規材料的曆史是幾千年、幾百年，而現在的納米材料，曆史隻有幾年、十幾年。對常規材料，我們已很熟悉，知道的比不知道的多；對納米材料，我們非常陌生，不知道的比知道的多。
13.“長耳朵”的山洞
山洞長有耳朵，你一定不會相信。但是，世界之大，無奇不有，有些山洞的確像長有耳朵一樣，哪怕你在洞底喃喃細語，洞口的人也聽得清清楚楚。
意大利西西裏島就有這樣一個奇特的山洞。它從洞頂到洞底深40米，人在洞頂貼耳俯壁細聽，可以聽到洞底人的呼吸聲；如果講話，更是聽得一清二楚。這個洞有一個奇怪的名字，叫“狄阿尼西亞士的耳朵”。關於它有這樣一個傳說：
古時候，意大利有一個名叫狄阿尼西亞士的暴君，他凶暴殘忍，陰險狡猾。人民為他做牛做馬，不敢亂說亂動，稍有不慎，就會被投進監獄。狄阿尼西亞士的監獄設在一個山洞裏。看守成天伏於山頂洞口，用耳朵監視犯人。犯人之間的交談，對統治者的不滿言論，籌劃中的越獄行動，一字一句都會被看守聽到，然後彙報給狄阿尼西亞士。許多人因此而慘遭殺害。犯人不知怎麼回事，處處小心，講話也細聲耳語。然而，看守仍然知道他們講的內容。犯人終於明白了，囚洞處處有耳。從此，這個山洞就被叫做“狄阿尼西亞士的耳朵”。
中國四川北部的大巴山也有這樣一些怪洞，當地人把它們叫做“偷聽岩”。大巴山以前的習俗，要把新婚夫婦送到怪洞裏去度過新婚之夜，以表示對自己祖先的告慰。這個怪洞便成為新人名副其實的洞房。新人在洞子裏無論怎樣小聲講話，都會有回聲應答，洞外的人也聽得清清楚楚。一些年輕人為了偷聽新人的悄悄話，往往要守一個通宵。第二天，他們便用新人的私房話去取笑新人。
這些長有“耳朵”的山洞，其實就是回聲在作怪。世界各地有許多類似的回音洞、回音山、回音穀、耳語壁、琴聲石等音響怪地。歐洲還廣泛流傳一個“回音鬼和小瑪麗”的童話。童話講的是很久以前，有一個名叫瑪麗的小姑娘，唱出的歌聲美妙動聽，遠近聞名。小瑪麗家的附近有一座高山，山裏住著一個回音鬼。他十分迷戀小瑪麗的歌聲，每當小瑪麗到山裏唱歌的時候，他都要學著唱。小瑪麗唱一句，回音鬼就跟著唱一句。一高一低，非常有趣。小瑪麗很想見見回音鬼，卻始終見不著。後來，她出嫁到城市裏去了；再唱歌，也聽不到回音鬼的和聲了，她就再也不唱歌了。
山洞長“耳朵”也好，回音也好，這都是一種聲音反射現象。聲音在傳播過程中，遇到障礙物時，會改變傳播方向。物理學把這叫做聲音的反射。反射回來的聲音叫做回聲。我國著名的四大回音建築：北京天壇的回音壁、河南的蛤蟆塔、四川的石琴和山西的鶯鶯塔都獨具匠心地利用了聲音反射原理，具有奇妙的回音效果。
例如，天壇回音壁就是一個很好的聲音反射體。它的磚牆平順堅硬而光滑，反射性能很好。當人們在甲點講話時，聲音沿著圓形的圍牆，從一點反射到另一點，幾次反射以後，最後到達乙點。由於磚牆對聲能的吸收很少，所以，聲音在圍牆上被不斷反射不像在空氣中傳播時容易散開減弱，雖然它已經傳播了很遠的距離，到達乙點時，聽起來還很清楚。可是，當人們麵對樹林叫喊時，為什麼卻一點回音也聽不到呢?這是因為聲音遇到樹幹、樹枝、樹葉等凹凸不平的物體時，會向各個不同的方向反射。這種情況叫做聲波的散射。散射使一部分聲波能量被樹枝、樹葉吸收，返回的聲波很弱，有時還被其他方向的聲波抵消了，不能形成清晰的回聲。所以，表麵規則(如平麵)、光滑、堅硬的障礙物反射性能較好；表麵凹凸不平、粗糙、多孔的障礙物反射聲音的能力較差。
根據回聲原理，聲學專家和建築專家在建築劇場、音樂廳、演播室、電影院等時，為了取得最佳音響效果，對建築結構的形狀、大小都要精心設計，選擇好恰當的建築材料。而根據聲音反射原理製成的聲納，與其他高科技結合在一起，在20世紀中後期已廣泛應用於海洋探測，成為國防及航海業不可缺少的“眼睛”。