在家可以做的小實(shí)驗(yàn)

艾米

實(shí)驗(yàn)仿佛是科學(xué)家們的事情，然而，只要稍稍懂些科學(xué)小知識(shí)，還有一些非常好玩的小實(shí)驗(yàn)，每個(gè)人在家里就能動(dòng)手完成。這些實(shí)驗(yàn)將會(huì)讓我們領(lǐng)略到科學(xué)的無(wú)限魅力。

讓水瞬間結(jié)冰

你是否幻想過(guò)有一種控制世界的超自然力量呢？比如手中拿著一瓶水，在搖搖晃晃過(guò)程中，水仿佛施了魔法一樣，慢慢地變成了冰塊，倒進(jìn)了冰里又會(huì)“長(zhǎng)出”一座小冰山。其實(shí)這個(gè)化水為冰的小魔法并不難。

要做到這一點(diǎn)，首先我們需要知道水怎么樣才會(huì)結(jié)冰。首先，處于冰點(diǎn)0度以下是必要條件，其次水中還要有“凝結(jié)核”，也就是雜質(zhì)，因?yàn)樗肿有枰赃@些物體為中心進(jìn)行規(guī)則排布形成晶體，雪花中心的凝結(jié)核大多就是灰塵或者細(xì)菌。然而，還有一種“過(guò)冷水”結(jié)冰現(xiàn)象，這就是這個(gè)小魔術(shù)將用到的原理。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，你將需要購(gòu)買一瓶礦泉水。在冰箱里放大概2小時(shí)45分鐘，這時(shí)，你把還是液態(tài)的水從冰箱里拿出來(lái)，搖晃一下瓶子，瓶子里的水很快就結(jié)冰了。這是為什么呢？原來(lái)純凈水需要-40℃溫度才會(huì)變成冰，所以它在0℃以下，-40℃以上還保持著液態(tài)，這被稱為“過(guò)冷水”。從冰箱拿出來(lái)后，晃動(dòng)的外力會(huì)使水分子間距減小，或者“過(guò)冷水”接觸到了像空氣灰塵等“凝結(jié)核”，然后就會(huì)出現(xiàn)迅速結(jié)冰的神奇現(xiàn)象。

如何觸碰自己的DNA？

在我們的身體里，有一種非常神奇的物質(zhì)，它能傳遞遺傳信息，決定我們長(zhǎng)啥樣，決定我們會(huì)是什么樣性格的人，甚至還能決定智商，對(duì)我們的影響相伴終身。你猜到是什么沒(méi)？沒(méi)錯(cuò)，它就是DNA。

然而，DNA藏在細(xì)胞深處，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，沒(méi)法可視化。不過(guò)，一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，將能讓你親手觸碰到這些能決定你命運(yùn)的神秘物質(zhì)。為了這次實(shí)驗(yàn)，你需要做一些準(zhǔn)備：一個(gè)干凈的小玻璃瓶子、洗手液、檸檬汁或醋酸、鹽和乙醇、牙簽。

實(shí)驗(yàn)第一步，你需要找到攜帶有你自己DNA的身體物質(zhì)。那么會(huì)是什么物質(zhì)呢？很簡(jiǎn)單，由于DNA存在于幾乎所有的身體細(xì)胞里，口水就含了上千個(gè)細(xì)胞，所以你可以往準(zhǔn)備好的玻璃瓶子里吐一口口水。然后，加入洗手液、檸檬汁，輕輕搖晃實(shí)驗(yàn)瓶的混合液。為什么要加入這些東西呢？

這是因?yàn)榧?xì)胞膜是由脂肪構(gòu)成。這些脂肪的特性是不會(huì)與水融合，這就是為什么當(dāng)你把油倒入水中，油和水總是保持分離狀態(tài)。而細(xì)胞膜也是疏水性的。洗手液分子一端是親水性的，與水分子“手拉手”；另一端是疏水性的，正好細(xì)胞膜分子可以拉起手來(lái)，最后，水的流動(dòng)性會(huì)產(chǎn)生“拉力”，最終使得細(xì)胞膜破裂。一旦細(xì)胞膜破裂，躲在細(xì)胞中的DNA就可以“逃逸”出來(lái)。而檸檬汁的作用是檸檬汁酸可以清除對(duì)細(xì)胞分子起破壞作用的蛋白酶，使得DNA分子鏈條仍然完整。

從細(xì)胞里分離出了DNA后，由于DNA是帶電的，這個(gè)特性能使它溶解在水中，這個(gè)時(shí)候再往水中加入鹽。由于鹽是由帶正電荷的鈉離子和帶負(fù)電荷的氯離子組成的，水中加鹽后，帶負(fù)電的DNA會(huì)與帶正電荷的鈉離子結(jié)合，結(jié)果是DNA鏈會(huì)黏在一起。不過(guò)，這個(gè)時(shí)候，我們還看不見(jiàn)DNA，得再加酒精，等待10分鐘。

這是由于DNA可融于水，但不融于酒精，因此唾液里一些自由的 DNA 溶液在我們加入酒精時(shí)就立刻沉淀出來(lái)了。這個(gè)時(shí)候，你才能看到呈現(xiàn)白色棉絮狀的DNA群，還可以用棉簽或者鑷子挑出來(lái)這些屬于你的獨(dú)特的遺傳物質(zhì)。

彩色影子

這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你可能已經(jīng)猜到了，是關(guān)于顏色的。由于光是沿著直線傳播，筆將光擋住，在光照不到的地方就會(huì)形成黑色的影子。不過(guò)一些小方法可以讓影子變成彩色。

你需要準(zhǔn)備一張桌子，在上面擺上三個(gè)彩燈，分別為紅色、綠色和藍(lán)色?，F(xiàn)在請(qǐng)確保房間里非常黑暗，然后同時(shí)打開(kāi)三個(gè)燈泡開(kāi)關(guān)，并讓它們照射一面白色的墻壁。這個(gè)時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)墻壁是白色的，調(diào)整三個(gè)燈泡的位置，使得墻壁盡可能變得更白。然后在墻壁和彩燈之間，用手拿一支筆，垂直放立，這個(gè)時(shí)候，你會(huì)在墻壁上看到筆的三個(gè)彩色影子，分別是黃色、紅紫色、青色。隨后，關(guān)掉其中一個(gè)或兩個(gè)彩燈，調(diào)整筆的位置，筆的影子顏色將會(huì)不斷變化，將會(huì)出現(xiàn)黃色、綠色、黑色等不同顏色。

然而，為什么筆的影子會(huì)呈現(xiàn)跟彩燈不一樣的顏色呢？

這是因?yàn)槟愕囊暰W(wǎng)膜有稱之為視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的感官受體。你有一種視桿細(xì)胞，但有三種視錐細(xì)胞。視桿細(xì)胞主要用于夜視，只能讓你看到灰色，視錐細(xì)胞能讓你看到各種顏色。雖然三種視錐細(xì)胞會(huì)對(duì)不同的波長(zhǎng)敏感，但分別對(duì)紅光、綠光、藍(lán)光尤其敏感。借助這三種類型的視錐細(xì)胞，我們能感知超過(guò)一百多萬(wàn)種不同的顏色。

當(dāng)紅光、藍(lán)光、綠光同時(shí)出現(xiàn)在墻壁上時(shí)，墻壁之所以變成白色，是因?yàn)槿N顏色的光以相同的強(qiáng)度刺激了你眼中的三種視錐細(xì)胞，使得你產(chǎn)生了白色的感覺(jué)。當(dāng)你放置一支筆后，雖然筆同樣會(huì)阻擋某種光線，但其余沒(méi)被阻擋住的其他兩種光就會(huì)造成一種混合的色彩效果。具體說(shuō)來(lái)，紅光與綠光按某種比例復(fù)合，產(chǎn)生的色覺(jué)是黃光，這是因?yàn)辄S光既能激勵(lì)紅視錐細(xì)胞，又能激勵(lì)綠視錐細(xì)胞，當(dāng)紅光和綠光同時(shí)到達(dá)視網(wǎng)膜時(shí)，這兩種視錐細(xì)胞同時(shí)受到激勵(lì)，所造成的視覺(jué)效果是黃光。類似地，其它不同比例的三基色光相加得到的混色，規(guī)律為：

紅+藍(lán)=紫

藍(lán)+綠=青

紅+藍(lán)+綠=白。

這也就是為什么影子能呈現(xiàn)出那么多顏色的原因。

制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

我們大多數(shù)人會(huì)想象自己飛翔在群星之間，訪問(wèn)其他行星。但為了做到這一點(diǎn)，首先你需要一個(gè)火箭讓你離開(kāi)地球進(jìn)入太空軌道。邁向這一步前，火箭必須有一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，為了讓你遨游太空的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)，我們將告訴你如何做一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

你需要做的第一件事當(dāng)然是準(zhǔn)備燃料。當(dāng)今世界火箭發(fā)動(dòng)機(jī)有三種類型：一種是使用固體燃料，另一種是液體推進(jìn)劑，第三種是兩者的組合，稱為混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，使用固體燃料源和液態(tài)氣體氧化劑?，F(xiàn)在我們可以著手制作第三種混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。

對(duì)于固體燃料源，你需要一個(gè)圓柱狀的，像通心粉的空心圓柱物體。因?yàn)槊媸硴碛写罅康目防?，在能量方面，相?dāng)于一克炸藥，面食與炸藥最大的不同之處在于能量釋放的速度。

對(duì)于“引擎”的液體部分，你需要過(guò)氧化氫和面包酵母。然后將這些材料注入進(jìn)通心粉，通過(guò)結(jié)合這些材料，你會(huì)創(chuàng)建燃料的穩(wěn)定供應(yīng)來(lái)源。然后，你把燃料固定在火箭上?，F(xiàn)在，你已經(jīng)做了充足的準(zhǔn)備，用打火機(jī)點(diǎn)燃你的“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)”，準(zhǔn)備去“探索未知”的宇宙吧。不過(guò)，小心不要讓家里失火。