主題五:探索科學(xué)奧秘(二)

精品細(xì)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(xué)體系，在科學(xué)史上作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。牛頓的名字，被人們看做是近代自然科學(xué)的象征。他在數(shù)學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)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(gè)人的聰明才智，正像牛頓自己所說的那樣：如果說我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕藗兊募缟稀?/p>

愛因斯坦在評(píng)論牛頓時(shí)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(yùn)使他處在人類理智的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)上?！?/p>

在力學(xué)與天文學(xué)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(xué)大廈，他們?yōu)樗峁┝私ㄖ牟牧?。同樣是一個(gè)牛頓，對(duì)化學(xué)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的大量研究，卻沒有取得什么突出成就，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)這方面的道路還未開辟。牛頓的力學(xué)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(gè)人類理智的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)上眾多科學(xué)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(shí)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(shí)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(diǎn)也沒有被發(fā)現(xiàn)?！?/p>

這當(dāng)然是牛頓的謙虛之說。但是有一點(diǎn)是確定的，牛頓力學(xué)并不是力學(xué)的盡頭，對(duì)萬有引力的認(rèn)識(shí)也沒有到頭。

牛頓自己也承認(rèn)，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(xué)家們留下了一系列有待進(jìn)一步探索的問題。

20世紀(jì)，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了相對(duì)論，對(duì)牛頓力學(xué)體系發(fā)起了挑戰(zhàn)。

愛因斯坦在廣義相對(duì)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(shí)空的一種特性，物體的質(zhì)量決定了時(shí)空的彎曲程度，從而使行星沿著彎曲的空間運(yùn)行。

廣義相對(duì)論得到了許多實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。這是不是說牛頓的力學(xué)錯(cuò)了，不能用了呢？不是的。在低速運(yùn)動(dòng)中，牛頓的力學(xué)和相對(duì)論并不矛盾，仍是適用的。今天，從機(jī)械設(shè)計(jì)到宇宙飛行，都還是在用牛頓力學(xué)體系，只有當(dāng)速度大到可以和光速相比擬時(shí)，才必須拋棄牛頓體系，改用相對(duì)論。

迄今為止，人們還沒有發(fā)現(xiàn)與廣義相對(duì)論相矛盾的實(shí)驗(yàn)。但是，相對(duì)論是否就到頭了，就沒有問題了呢？不是。像廣義相對(duì)論所預(yù)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(duì)論就是引力之謎的謎底。

人類對(duì)引力的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)未窮盡，還有許多問題等待著今天的和未來的科學(xué)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(xué)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(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕藗兊募缟稀钡纳羁毯猓?/p>

3.文章第三自然段運(yùn)用了哪種論證方法？請(qǐng)具體說明。

4.根據(jù)文意，簡(jiǎn)要概括作者對(duì)牛頓的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)。

5.作者在文章結(jié)尾寫道：“人類對(duì)引力的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)未窮盡，還有許多問題等待著今天的和未來的科學(xué)家們?nèi)ヌ剿鳌！边@段話引發(fā)了你哪些聯(lián)想和感悟？

精品細(xì)酌二

蒼蠅的貢獻(xiàn)

□孔明酩

人人喊打的蒼蠅卻為人類作出了不小的貢獻(xiàn)。

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(duì)觸角就是蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器，每個(gè)“鼻子”只有一個(gè)“鼻孔”與外界相連，內(nèi)含上百個(gè)嗅覺神經(jīng)細(xì)胞。若有氣味進(jìn)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)。科學(xué)家們根據(jù)蒼蠅嗅覺器的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，把十分纖細(xì)的微電極接到蒼蠅的嗅覺神經(jīng)上，將引導(dǎo)出來的神經(jīng)電信號(hào)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(cè)量潛水艇與礦井里的有毒氣體，還用于改進(jìn)計(jì)算機(jī)的輸入裝置和氣體色象分析儀等。

蒼蠅的后面有一對(duì)楫翅，是天然導(dǎo)航儀。蒼蠅飛行時(shí)，楫翅以每秒330次的頻率不停地振動(dòng)，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(dòng)平面的變化便被它基部的感受器所感覺，并向腦子報(bào)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(dǎo)航原理，科學(xué)家們仿制成功了一種振動(dòng)陀螺儀。它的主要部件像只音叉，是通過一個(gè)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(dòng)。當(dāng)飛機(jī)、艦船與火箭偏離正確航向時(shí)，音叉基座和中柱就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，中柱上的彈性桿就會(huì)將這一振動(dòng)轉(zhuǎn)變成一定電信號(hào)，傳給轉(zhuǎn)向舵，于是航向便被糾正過來了。

蒼蠅還生長(zhǎng)著一對(duì)結(jié)構(gòu)奇特的比腦袋還大的蜂窩狀的眼睛——復(fù)眼?？茖W(xué)家們根據(jù)復(fù)眼的結(jié)構(gòu)已研制出一種“蠅眼相機(jī)”，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(dá)每厘米4000線。仿復(fù)眼的結(jié)構(gòu)還研制出光學(xué)測(cè)速儀，可以測(cè)量轉(zhuǎn)體的速度。

在科學(xué)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(jiǎn)析第一自然段在結(jié)構(gòu)上的作用。

2.請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語言概括第三自然段的內(nèi)容要點(diǎn)。（不超過15字）

3.蒼蠅對(duì)科學(xué)的主要貢獻(xiàn)有哪些？請(qǐng)分條回答。

4.作者在文中表達(dá)了怎樣的觀點(diǎn)？請(qǐng)用自己的話回答。

5.文章最后一自然段寫道：“在科學(xué)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?！蹦銖闹蝎@得了怎樣的啟示？

精品細(xì)酌三

太空“擁堵”挑戰(zhàn)人類智慧

□管克江 于宏建

美國(guó)東部時(shí)間2月10日上午11時(shí)55分（北京時(shí)間11日零時(shí)55分），美國(guó)一顆私營(yíng)商用通信衛(wèi)星和俄羅斯一顆報(bào)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(guó)國(guó)防部的太空監(jiān)測(cè)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(guó)宇航局軌道碎片項(xiàng)目首席科學(xué)家尼古拉斯·約翰遜說：“這是兩個(gè)完整的航天器首次意外相撞。這是糟糕的一天?！惫芾硖毡O(jiān)測(cè)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(duì)其他衛(wèi)星造成了威脅?！泵绹?guó)宇航局說，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(yùn)轉(zhuǎn)，上面沒有移動(dòng)控制系統(tǒng)。

俄羅斯航天兵第一副司令亞庫(kù)申12日確認(rèn)，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(kù)申介紹，由俄羅斯航天兵負(fù)責(zé)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(guó)銥衛(wèi)星公司發(fā)表聲明確認(rèn)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(duì)通信服務(wù)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(gè)有66顆近地衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)，主要向全球提供移動(dòng)語音和數(shù)據(jù)服務(wù)，美國(guó)國(guó)防部是其最大客戶之一。聲明說，整個(gè)服務(wù)系統(tǒng)目前運(yùn)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(guó)宇航局科學(xué)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(píng)估衛(wèi)星碎片是否對(duì)其他衛(wèi)星和國(guó)際空間站造成影響。國(guó)際空間站在距地球大約354公里的軌道上運(yùn)行，現(xiàn)有兩名美國(guó)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(guó)際空間站的軌道上，“我們相信撞擊事件給國(guó)際空間站增加的風(fēng)險(xiǎn)非常非常小”，但是碎片對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和一些地球觀測(cè)衛(wèi)星的威脅更大，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟叩能壍郎线\(yùn)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(huì)對(duì)國(guó)際空間站的安全構(gòu)成威脅。

科學(xué)家目前還無法確認(rèn)衛(wèi)星相撞后產(chǎn)生的碎片大小和數(shù)量。美國(guó)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(cè)到了數(shù)十個(gè)碎片，但隨著進(jìn)一步的監(jiān)控和計(jì)算，碎片的數(shù)量可能多達(dá)數(shù)百個(gè)。如果將細(xì)小的碎片也計(jì)算在內(nèi)，碎片總量將達(dá)數(shù)千個(gè)。

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(duì)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?qǐng)?bào)》，有刪改）

閱讀思考

1.請(qǐng)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(duì)相撞的兩顆衛(wèi)星作簡(jiǎn)要介紹。

3.美國(guó)銥衛(wèi)星公司稱相撞事件對(duì)通信服務(wù)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(biāo)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(jiǎn)述作者在文中的觀點(diǎn)。