主題五:探索科學奧秘(二)

精品細酌一

站在巨人的肩膀上

□李楠

牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，創(chuàng)立了經(jīng)典力學體系，在科學史上作出了劃時代的貢獻。牛頓的名字，被人們看做是近代自然科學的象征。他在數(shù)學、光學、熱學等研究中也都取得了卓越的成就。這一切與牛頓的天才、勤奮分不開，但不能完全歸功于他個人的聰明才智，正像牛頓自己所說的那樣：如果說我看得遠，那是因為我站在了巨人們的肩上。

愛因斯坦在評論牛頓時也說過：“牛頓之所以成為這樣的人物，還有比他的天才更重要的東西，那就是命運使他處在人類理智的歷史轉(zhuǎn)折點上。”

在力學與天文學方面，由于伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的工作，牛頓才有可能建筑起他宏偉壯麗的力學大廈，他們?yōu)樗峁┝私ㄖ牟牧?。同樣是一個牛頓，對化學進行了長時間的大量研究，卻沒有取得什么突出成就，這是因為當時這方面的道路還未開辟。牛頓的力學是經(jīng)過許多人的研究才得以誕生的，它是集體智慧的結(jié)晶，牛頓正是這個人類理智的歷史轉(zhuǎn)折點上眾多科學家的代表。

牛頓在臨終之前，總結(jié)自己一生所走過的道路時說：“我不知道在世人眼里我是什么樣的人，但是在我自己看來，我不過像是在海邊玩耍的孩子，為不時揀到一塊比較光滑的卵石、一只比較漂亮的貝殼而喜悅，而真理的大海在我面前，一點也沒有被發(fā)現(xiàn)?！?/p>

這當然是牛頓的謙虛之說。但是有一點是確定的，牛頓力學并不是力學的盡頭，對萬有引力的認識也沒有到頭。

牛頓自己也承認，他并不清楚引力的本質(zhì)是什么，產(chǎn)生引力的根源是什么。這就為后代的科學家們留下了一系列有待進一步探索的問題。

20世紀，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了相對論，對牛頓力學體系發(fā)起了挑戰(zhàn)。

愛因斯坦在廣義相對論中提出，不存在瞬間超距傳遞的引力，所謂的引力只不過是時空的一種特性，物體的質(zhì)量決定了時空的彎曲程度，從而使行星沿著彎曲的空間運行。

廣義相對論得到了許多實驗的驗證。這是不是說牛頓的力學錯了，不能用了呢？不是的。在低速運動中，牛頓的力學和相對論并不矛盾，仍是適用的。今天，從機械設(shè)計到宇宙飛行，都還是在用牛頓力學體系，只有當速度大到可以和光速相比擬時，才必須拋棄牛頓體系，改用相對論。

迄今為止，人們還沒有發(fā)現(xiàn)與廣義相對論相矛盾的實驗。但是，相對論是否就到頭了，就沒有問題了呢？不是。像廣義相對論所預言的引力波，至今人們還未發(fā)現(xiàn)，人們還不能最后斷定廣義相對論就是引力之謎的謎底。

人類對引力的認識還遠未窮盡，還有許多問題等待著今天的和未來的科學家們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

（選自《驚人大發(fā)現(xiàn)》，有刪改）

閱讀思考

1.牛頓建筑起的“宏偉壯麗的力學大廈”具體指什么？

2.怎樣理解第一自然段中“如果說我看得遠，那是因為我站在了巨人們的肩上”的深刻含意？

3.文章第三自然段運用了哪種論證方法？請具體說明。

4.根據(jù)文意，簡要概括作者對牛頓的認識和評價。

5.作者在文章結(jié)尾寫道：“人類對引力的認識還遠未窮盡，還有許多問題等待著今天的和未來的科學家們?nèi)ヌ剿?。”這段話引發(fā)了你哪些聯(lián)想和感悟？

精品細酌二

蒼蠅的貢獻

□孔明酩

人人喊打的蒼蠅卻為人類作出了不小的貢獻。

蒼蠅無鼻子，然而它的嗅覺卻十分靈敏。原來，在蒼蠅頭部有一對觸角就是蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器，每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相連，內(nèi)含上百個嗅覺神經(jīng)細胞。若有氣味進入“鼻孔”，這些神經(jīng)立即把氣味刺激轉(zhuǎn)變成神經(jīng)電脈沖，傳給大腦，大腦則根據(jù)不同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生的神經(jīng)電脈沖的不同，就可區(qū)別出不同氣味的物質(zhì)?？茖W家們根據(jù)蒼蠅嗅覺器的特點和結(jié)構(gòu)，把十分纖細的微電極接到蒼蠅的嗅覺神經(jīng)上，將引導出來的神經(jīng)電信號經(jīng)電子線路放大后送給分析器，仿制出了一種奇特的小型氣體分析儀，裝在宇宙飛船的座艙中，用來分析其中的氣體成分，也用于測量潛水艇與礦井里的有毒氣體，還用于改進計算機的輸入裝置和氣體色象分析儀等。

蒼蠅的后面有一對楫翅，是天然導航儀。蒼蠅飛行時，楫翅以每秒330次的頻率不停地振動，使蒼蠅保持航向。一旦蒼蠅的蟲體傾斜、俯仰或偏離航向，楫翅振動平面的變化便被它基部的感受器所感覺，并向腦子報告。經(jīng)過分析后，腦就命令有關(guān)的肌肉把偏離的航向糾正過來。根據(jù)蒼蠅楫翅的導航原理，科學家們仿制成功了一種振動陀螺儀。它的主要部件像只音叉，是通過一個中柱固定在基座上的，裝在音叉四周的電磁鐵，使音叉產(chǎn)生固定振幅和頻率的振動。當飛機、艦船與火箭偏離正確航向時，音叉基座和中柱就會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，中柱上的彈性桿就會將這一振動轉(zhuǎn)變成一定電信號，傳給轉(zhuǎn)向舵，于是航向便被糾正過來了。

蒼蠅還生長著一對結(jié)構(gòu)奇特的比腦袋還大的蜂窩狀的眼睛——復眼?？茖W家們根據(jù)復眼的結(jié)構(gòu)已研制出一種“蠅眼相機”，它的鏡頭是由1329塊小透鏡黏合而成的，一次可拍攝1329張相同的照片，其分辨率高達每厘米4000線。仿復眼的結(jié)構(gòu)還研制出光學測速儀，可以測量轉(zhuǎn)體的速度。

在科學日益發(fā)展的今天，只要我們善于發(fā)現(xiàn)，善于探索，就連“四害之一”的蒼蠅也可成為人類寶貴的資源。

（選自2001年第3期《金屬世界》，有刪改）

閱讀思考

1.簡析第一自然段在結(jié)構(gòu)上的作用。

2.請用簡潔的語言概括第三自然段的內(nèi)容要點。（不超過15字）

3.蒼蠅對科學的主要貢獻有哪些？請分條回答。

4.作者在文中表達了怎樣的觀點？請用自己的話回答。

5.文章最后一自然段寫道：“在科學日益發(fā)展的今天，只要我們善于發(fā)現(xiàn)，善于探索，就連‘四害之一’的蒼蠅也可成為人類寶貴的資源。”你從中獲得了怎樣的啟示？

精品細酌三

太空“擁堵”挑戰(zhàn)人類智慧

□管克江 于宏建

美國東部時間2月10日上午11時55分（北京時間11日零時55分），美國一顆私營商用通信衛(wèi)星和俄羅斯一顆報廢的軍用通信衛(wèi)星在太空相撞，這是人類歷史上首次發(fā)生完整的在軌衛(wèi)星在太空相撞。根據(jù)美俄雙方透露的消息，衛(wèi)星相撞位置在西伯利亞北部上空790公里至805公里處。

美國國防部的太空監(jiān)測網(wǎng)最早發(fā)現(xiàn)了相撞事件，并開始追蹤兩大塊碎片云。美國宇航局軌道碎片項目首席科學家尼古拉斯·約翰遜說：“這是兩個完整的航天器首次意外相撞。這是糟糕的一天。”管理太空監(jiān)測網(wǎng)的美軍戰(zhàn)略司令部發(fā)言人查理·德雷說：“我們正在跟蹤太空碎片，它們對其他衛(wèi)星造成了威脅?！泵绹詈骄终f，在兩顆衛(wèi)星中，美方衛(wèi)星是1997年發(fā)射的“銥33”商用通信衛(wèi)星，重約560公斤；俄方衛(wèi)星重900多公斤，已停止運轉(zhuǎn)，上面沒有移動控制系統(tǒng)。

俄羅斯航天兵第一副司令亞庫申12日確認，與美方“銥33”衛(wèi)星相撞的是俄羅斯于1993年發(fā)射的“宇宙2251”軍用通信衛(wèi)星。據(jù)亞庫申介紹，由俄羅斯航天兵負責監(jiān)控的“宇宙2251”軍用通信衛(wèi)星自1995年起就已停止使用。目前，俄羅斯航天兵太空控制系統(tǒng)正在密切跟蹤俄美衛(wèi)星相撞后產(chǎn)生的碎片，這些碎片可能分布在高度從500公里到1300公里的太空。

美國銥衛(wèi)星公司發(fā)表聲明確認了相撞事件，并稱銥星已經(jīng)被毀。該公司稱，這是一起概率很低的太空事件，對通信服務造成的影響有限，公司正迅速采取措施把損失減少到最小。銥衛(wèi)星公司管理著一個有66顆近地衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)，主要向全球提供移動語音和數(shù)據(jù)服務，美國國防部是其最大客戶之一。聲明說，整個服務系統(tǒng)目前運轉(zhuǎn)正常，在30天內(nèi)將用另一顆軌道上的衛(wèi)星來取代被撞毀的衛(wèi)星。

美國宇航局科學家約翰遜介紹說，每年都有廢舊的航天器和火箭結(jié)構(gòu)在太空解體，但過去20年來只發(fā)生過3起較小的撞擊事件，從來沒有發(fā)生過兩顆完整的衛(wèi)星相撞。有關(guān)方面正在評估衛(wèi)星碎片是否對其他衛(wèi)星和國際空間站造成影響。國際空間站在距地球大約354公里的軌道上運行，現(xiàn)有兩名美國宇航員和一名俄羅斯宇航員服役，他們的安全引起各方關(guān)注。約翰遜說，兩塊碎片云中只有很小一部分能“降落”到國際空間站的軌道上，“我們相信撞擊事件給國際空間站增加的風險非常非常小”，但是碎片對哈勃太空望遠鏡和一些地球觀測衛(wèi)星的威脅更大，因為它們在更高的軌道上運行，距撞擊后產(chǎn)生的碎片更近。俄羅斯航天署新聞秘書沃羅比約夫則表示，根據(jù)目前掌握的情況，衛(wèi)星碎片不會對國際空間站的安全構(gòu)成威脅。

科學家目前還無法確認衛(wèi)星相撞后產(chǎn)生的碎片大小和數(shù)量。美國休斯敦航天中心的太空碎片專家馬克·馬特尼說，他們目前已經(jīng)監(jiān)測到了數(shù)十個碎片，但隨著進一步的監(jiān)控和計算，碎片的數(shù)量可能多達數(shù)百個。如果將細小的碎片也計算在內(nèi)，碎片總量將達數(shù)千個。

隨著人類太空探索的不斷深入，太空環(huán)境所發(fā)生的變化也對雄心勃勃的人類提出了新的挑戰(zhàn)。

（選自2009年2月13日《人民日報》，有刪改）

閱讀思考

1.請用一句話概括文章第一自然段的新聞事件。（不超過10字）

2.根據(jù)文章內(nèi)容，對相撞的兩顆衛(wèi)星作簡要介紹。

3.美國銥衛(wèi)星公司稱相撞事件對通信服務造成的影響有限，將用另一顆軌道上的衛(wèi)星來取代被撞毀的衛(wèi)星。這次衛(wèi)星相撞事件的主要危害在什么方面呢？

4.文章標題中的“太空‘擁堵’”主要指什么？為什么說“挑戰(zhàn)人類智慧”呢？

5.簡述作者在文中的觀點。