科幻小說生活在固體中
1. 科幻小說《三體》中的水滴,有沒有可能在未來真的出現
人類數個世紀以來建造的巨大星河艦隊在水滴面前那麼脆弱。像老步兵方陣一樣,他們面對的不是同級別的對手,而是原子彈、氫彈等超現代武器。不是一級戰爭。即使我們更有毅力,最終也會瓦解。或者那句話是最恰當的。在絕對的力量面前,神馬都是浮雲!水滴是三鏈探測器,小說中描述為強相互作用力支配的物體。其實這在現實中是不可能實現的。因為強相互作用力的尺度很小。它僅限於原子核,用於捆綁質子、中子等二次原子粒子的原子核直徑只有10-15米。也就是說,只要物體仍然由原子和分子組成,就不能製造出強大的相互作用物質。小說中描述水滴清澈透明,但它仍然是宏觀物質,仍然需要電磁力主導。
但是400年後,人類製造了數千艘光速為15%的星際戰艦,建造了巨大的戰艦,等待著三體人的到來。當人類以為可以自以為是地阻止三體人的時候,只有3.5米長的巨大「水滴」出現在武漢,瞬間摧毀了2008艘人類戰艦。人類計劃了400年的宇宙力量,這么快就土崩瓦解了,為什麼3.5米長的「水滴」有這么大的能量。根據《三體》的說法,水滴武器的外形與水滴相似,由強大的相互作用力材料製成,外觀絕對光滑,其硬度是人類航空材料的100倍。
2. 重看大劉的科幻小說——看《山》有感
好久之前非常沉迷於劉慈欣的著作《三體》之中,那時候的我還在上大學。三體給我打開了另一扇廣闊世界的大門,帶我的精神進去了另一個不同的世界。
最近讀了幾個大劉的短篇科幻小說,其中《山》這一篇讓我最有感觸。生活在地核中的文明,沒有重力沒有液體和固體的世界。探索的泡船、無望的探索、有限空間的矛盾、一次次的失望甚至於絕望、無望的渺茫前景和越來越糟糕的現實。接觸液體的恐懼和不安,面對必死結局的無畏。我一次次的被其震撼,探險的地核人就像《朝聞道》里的科學家們一樣,懷著對真理的探索明知必死而向前。
當文章的末尾,他們的飛船遠去,去到新的空泡的邊界。去尋找另一座更高的需要攀登的山時,探索的科學精神好奇心就像溢出紙面的海水。
3. 硅基生命的不穩定性
1.基本描述
雖然這點不會因此排除硅基生命存在的可能,但存在大量液態水的星球肯定是排斥硅基生命的。
盡管從生物角度看,找到硅基生命的可能性很渺茫。但硅基生命在科幻小說中則很興盛,而且科幻作家的許多描述會提出不少有關硅基生命的有益構想。
在斯坦利·維斯鮑姆(Stanley Weisbaum)的《火星奧德賽》(A Martian Odyssey)中,該生命體有1百萬歲,每十分鍾會沉澱下一塊磚石,而這正是維斯鮑姆對硅基生命所面臨的一個重大問題的回答,文中進行觀察的科學家中的一位觀察到:
「那些磚石是它的廢棄物……我們是碳組成,我們的廢棄物是二氧化碳,而這個東西是硅組成,它的廢棄物是二氧化硅——硅石。但硅石是固體,從而是磚石。這樣它就把自己覆蓋進去,當它被蓋住,就移動到一個新的地方重新開始。」
2.硅基生命的化學反應
一個很大的缺陷就是硅同氧的結合力非常強。當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這是種很容易從生物體中移除的廢棄物質;但是,硅的氧化會形成固體,因為在二氧化硅剛形成的時候就會形成晶格,使得每個硅原子都被四個氧原子包圍,而不是象二氧化碳那樣每個分子都是單獨游離的,處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。二氧化硅是原子化合物,很難溶解在水和其他液體之中,它是巨大的分子。
其實如果存在硅基生命的星球存在氟化氫,它們完全可以吸入這種氣體,與二氧化硅反應生後呼出四氟化硅(氣體)排出水,並且硅基植物通過「光合作用」吸入四氟化硅、水和光經過一系列反應生成氟化氫排回大氣中並生成「硅澱粉」。但硅基植物的「光合作用」沒有詳細的可行性論述。
二氧化硅生成氣態的四氟化硅反應方程式如下:
SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2H2O(l)
生成的SiF4可以繼續和過量的HF作用,生成氟硅酸:
SiF4(g)+2HF(aq)=H2[SiF6](aq),6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O氟硅酸是一種二元強酸。氟硅酸的酸性比硫酸還強,受熱分解放出有毒的氟化物氣體。具有較強的腐蝕性。
有一些人認為二氧化硅不溶於水,這種觀點是錯誤的。以粉末形式存在的二氧化硅可以與水反應生成原硅酸。二氧化硅在催化劑的作用下,也可以和水反應。H2O + SiO2=H2SiO3(硅酸) 2H2O + SiO2=H4SiO4(水過量時,生成原硅酸。)
氟化氫對硅基生物和硅基生命是有毒的,可以破壞硅化物。氟化氫又叫做氫氟酸。它具有極強的腐蝕性,能強烈地腐蝕含硅的物體。與硅和硅化合物反應生成氣態的四氟化硅(能腐蝕玻璃),但對塑料、石蠟、鉛、金、鉑不起腐蝕作用。氫氧化鈉可以和二氧化硅反應,生成硅酸鈉。硅酸鈉易溶於水。硅基生命可以將硅酸鈉排除體內。
氟化氫對硅基生命的皮膚有強烈刺激性和腐蝕性。氫氟酸中的氫離子對硅基生命組織有脫水和腐蝕作用,而氟是最活潑的非金屬元素之一。皮膚與氫氟酸接觸後,氟離子不斷解離而滲透到深層組織,溶解細胞膜,造成表皮、真皮、皮下組織乃至肌層液化壞死。氟離子還可干擾烯醇化酶的活性使皮膚細胞攝氧能力受到抑制
硅基生命可能用一種特殊的催化劑消除氟化氫的毒性。這種催化劑可以讓氟化氫只和二氧化硅反應。地球上有一種生物是硫細菌,這種生物能在稀硫酸中生活,最適生長pH值范圍為pH2~3。絕大多數有機物都容易被硫酸破壞,硫細菌能產生一種催化劑防止它自己被硫酸破壞。硅基生物同樣也能產生一種催化劑,防止它自己被氟化氫破壞。
硅基生命可以呼吸二氧化碳和二氧化硫。化學方程式:(甲基甲硅烷和二氧化硫反應)2SiH3CH3+7SO2=2CO2+2SIO2+7S+H2O (四甲基甲硅烷和二氧化硫反應)Si(CH4)+9SO2=4CO2+SiO2+9S+H2O
因為硅硅單鍵(Si-Si)不穩定,所以乙硅烷( SiH3-SiH3)不穩定。乙硅烷( SiH3-SiH3)比碳烷烴更不穩定,在低溫之下緩慢分解成甲硅烷和氫,在300~500℃分解成為SiH4、SinHm、H2,在光照下也分解。硅只能形成雜鏈高分子化合物。硅基雜鏈高分子的主鏈除硅原子外,還含有碳、氧、氮、硫、鋁、硼等其他元素。有機硅高分organosilion- polymers主鏈(或骨架)是由硅、氧交替組成的高分子。又稱聚硅氧烷或聚硅醇。因為硅只能形成雜鏈高分子化合物,所以硅基生命產生的代謝產物、廢物、氧化物是非常復雜的,這意味著硅基生命需要更多的酶作為催化劑。每個酶的長度大約為50nm,細胞體積太小就裝不下足夠的酶。硅基生物的細胞比碳基生物的細胞更大。如果一個細胞體積越大,那麼它的相對表面積就越小。如果一個細胞相對表面積越小,那麼物質進入細胞膜的速度就越小。所以硅基生物的新陳代謝比碳基生物更慢。
有一些人認為硅不能像碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物,這種觀點是錯誤的。有機硅料能像碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物。有機硅料是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物。
也許在未來很遠很遠的某一天,硅基生命會作為一種宇宙新進化的生命形態而替代碳基生命。不過那一定離我們很遠很遠。
3.硅基生命的溶液和介質
此外,水是一切蛋白質生命所必需的溶液和介質。有沒有一種其他化合物可以取代水的地位呢?有!那就是氨。由於氨在冰點以下仍是液體,一些科幻作家遂推想,在一些寒冷的巨型氣態行星的表面下,可能存在著由氨組成的海洋,而海洋中則充滿著以氨為介質的生命形式。以上都只是個別的、零星的構想,真正對問題作出全面性的考察和系統性的分析的,是著名生化學家阿西莫夫所寫的一篇文章《並非我們所認識的》。他在文中提出了六種生命形態:一、以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物;二、以硫為介質的氟化硫生物;三、以水為介質的核酸/蛋白質(以氧為基礎的)生物;四、以氨為介質的核酸/蛋白質(以氮為基礎的)生物;五、以甲烷為介質的類脂化合物生物;六、以氫為介質的類脂化合物生物。其中第三項便是我們所熟悉的———亦是我們惟一所認識的———生命。至於第一、第二項,是一些高溫星球上可能存在的生命形式,另外,地球上曾經出現過的那些生活在硫礦里的、厭氧的古細菌就很有可能是以硫作為自己生命的介質;而第四項至第六項,則是一些寒冷星球上可能存在的生物形態。
4.除硅基生命和碳基生命以外的生命形式
(4.1)中子星
然而,科幻作家仍不滿足於生命的這些多樣性,他們在各自的作品中充分發揮了想像力,為我們創造出一些更不可思議、但細想之下又似乎不無道理的生命世界。一些作家設想,在某些極寒冷的星球之上,可能存在著以液體氦為基礎,並以超導電流作聯系的生命形式;另一些作家則認為,即使在寒冷而黑暗的太空深處,亦可能有一些由星際氣體和塵埃組成,並由無線電波傳遞神經訊號的高等智能生物——霍耳的科幻小說正是這方面的代表作;還有一些想像力更豐富的作家甚至認為外星生命也許根本不需要化學物質基礎,他們可能只是一些純能量的生命形式,比如一束電波。最為有趣的是著名科幻作家福沃德所寫的《龍蛋》,這部構思出色的作品描述了一顆中子星表面的生物。這顆中子星直徑僅20公里,但表面的引力卻等於地球上的670億倍,磁場是地球的1萬億倍,表面溫度達到8000多攝氏度。什麼生物可以在這樣的環境下生存呢?是由「簡並核物質」組成的生物。所謂「簡並」,就是指原子外部的電子都被擠壓到原子核里去,因此所有原子都可以十分緊密地靠在一起,形成超密物質。中子星上的生物身高約半毫米,直徑約半厘米,體重卻有70公斤,這是因為他們由簡並物質所組成。此外,他們的新陳代謝是基於核反應而非化學反應,因此一切變化(包括生老病死和思維)的速率都比人類快100萬倍!
4.除硅基生命和碳基生命以外的生命形式
(4.2)金屬細胞和金屬生命體
就在科幻作家構思「硅基生命」的時候,實驗室里的「金屬細胞」已經有了生命徵象,並且初步顯露出進化的趨勢。 不同於碳元素的共價鍵有機物,這種「無機生命」的基礎是金屬鎢的雜多酸陰離子——6族元素能與氧配位成多面體(姑且理解成酸根),然後脫水縮聚成共用氧原子的巨大結構,比如下面的車輪形{Mo176}。這些龐大的陰離子可以繼續縮聚並容納其它含氧酸,進而在強酸溶液里自組織成泡狀結構,如同活細胞——這或許意味著,我們的生物學只是生命科學里的一小部分。
克羅寧和同事通過從大分子金屬氧化物中提取負電荷離子形成鹽溶液,來束縛氫或者鈉一些較小的正電荷離子;這種鹽溶液注入另一種含有較大負電荷有機離子的溶液中,可以束縛較小負電荷離子的活動性。
當這兩種鹽溶液混合,交換其中部分大分子金屬氧化物,使其不再形成較大的有機離子。這種新溶液在水中無法溶解:沉澱物質像包裹注射溶液的殼狀物。克羅寧稱這種沉澱物質為泡沫無機化學細胞(iCHELLs),並表示它們還具有更多的特性。通過修改它們的金屬氧化物主幹部分使iCHELLs具備自然細胞膜的屬性,例如:以iCHELLs為基礎的洞狀結構氧化物可作為多孔膜,依據大小尺度,有選擇性地讓化學物質進出細胞,其作用就像生物細胞膜。這將使細胞膜可以控制發生一系列化學反應,這是iCHELLs細胞關鍵性的特徵。
同時,研究小組還在泡沫中製造泡沫,建立的隔膜模擬生物細胞的內部結構。他們通過連接一些氧化分子至光敏染料,可灌輸iCHELLs細胞進行光合作用。克羅寧稱,早期實驗結果形成的細胞膜可將水分解為氫離子、氫電子和氧分子,這是光合作用的初始狀態。
克羅寧稱,我們可以抽吸質子分布在細胞膜上,來設置形成一個質子坡度。這是從光線中獲得能量的關鍵一步,如果生命體能夠完成這些步驟,將建立形成具有類似植物新陳代謝功能的自供給細胞。
這項實驗仍處於早期階段,一些合成生物學家目前保留發言意見。西班牙巴倫西亞大學的曼紐爾-波爾卡說:「克羅寧研製的金屬細胞泡沫目前還不能說完全具備生命特徵,除非這些細胞可以攜帶類似DNA的物質,可驅動自我繁殖和進化。」克羅寧回應稱,在理論上這是可能實現的,去年他在實驗中顯示利用金屬氧酸鹽彼此作為模板可實現自復制功能。
在為期7個月的實驗中,目前克羅寧可以大批量生產這些金屬細胞泡沫,並將它們注入充滿不同pH值的試管容器中,他希望這種混合環境將測試它們的生存性。如果pH值過低,一些細胞將溶解死亡。
如果克羅寧的實驗是正確的,或許宇宙生命的存在性將更加廣闊。日本東京大學的Tadashi Sugawara說:「這項實驗結果說明生命體並不全是基於碳結構,水星的物質結構與地球相差很大,或許在水星上也有可能通過無機元素形成生命體。克羅寧的這項研究開辟了一個新的領域。」
4. 球狀閃電
球狀閃電
球狀閃電俗稱滾地雷,就是一個呈圓球形的閃電球。這是一個真實的物理現象,絕非科幻小說或卡通片集的能量炮。這種現象早於1838年便有文獻記載,科學家已研究逾160年,有關的報告多達數千份,也有二千多份科學論文出版,但是我們對此現象仍未有合理的解釋,可是說它可以穿越任何物體是不可信的。
球狀閃電通常都在雷暴之下發生,它十分光亮,略呈圓球形,直徑大約是20至50 cm。通常它只會維持數秒,但也有維持了1-2分鍾的紀錄。更神奇的是它可以在空氣中獨立而緩慢地移動。有少數目擊者說它會隨著金屬物品走,例如電話線,但多數人都說它的路徑不定。絕大部份目擊者都說它是橫向移動的。在它短短幾秒的生命中,它的光度、形狀和大小都保持不變。它曾在空地、封閉的房間內、甚至飛機倉內出現!有跡象顯示,它跟雲層與地面之間的閃電(即常見的普通閃電)有密切關系,有目擊者說它會在普通閃電後形成或消失。球狀閃電有可能激烈地爆發,也可能會安靜地突然消失。在顏色方面,則眾說紛紜,沒有一致的描述。
球狀閃電具有破壞力。它既可以破壞玻璃窗,也能使牆壁的外層剝落。它也曾造成人和動物的傷亡,但由於資料不足,未能了解致死的真正原因。沒有證據顯示球狀閃電會破壞樹木,這與普通閃電略有不同。球狀閃電幾乎無法被破壞,有人曾用步槍射中過球狀閃電,但是無效。
由於球狀閃電出現的頻率很低,科學家難以做系統的觀測,至今也沒有人拍攝得高質量的照片來作科學研究。理論方面,有人認為它是灼熱的空氣團或氣化了的元素,例如碳、鈉又或是銅。雖然這個理論可以解釋球狀閃電的部分特性,卻不能說明為什麼它可以在飛機倉內形成。此外還有許多不同的說法,如等離子體、離子、帶電的塵埃、有外層電子殼的水……,但沒有一個理論可以完滿地解釋這個科學懸案。如果你有見過球狀閃電或拍到它的照片,一定要把所有資料記錄下來呀!那將會是十分寶貴的研究資料。
球狀閃電之所以神秘,實在是因為它並不常見,它飄渺的行蹤、多變的色彩和外形以及它剎時間巨大的破壞力都讓人類著迷。所以,早在古希臘的年代,人們就開始留意這種奇特的自然現象了。
球狀閃電是閃電形態的一種,亦稱之為球閃,民間則常稱之為滾地雷。球狀閃電的平均直徑為25厘米,大多數在10~100厘米之間,小的只有0.5厘米,最大的直徑達數米。球狀閃電偶爾也有環狀或中心向外延伸的藍色光暈,發出火花或射線。顏色常見的為橙紅色或紅色,當它以特別明亮並使人目眩的強光出現時,也可看到黃、藍和綠色。其壽命只有1~5秒,最長的可達數分鍾。
球狀閃電的行走路線,一般是從高空直接下降,接近地面時突然改向作水平移動;有的突然在地面出現,彎曲前進;也有沿著地表滾動並迅速旋轉的;運動速度常為每秒1~2米。它可以穿過門窗,常見的是穿過煙囪後進入建築物,它甚至可以在導線上滑動,有時還發出「嗡嗡」響聲。多數火球無聲消失,有的在消失時有爆炸聲,可以造成破壞,甚至使建築物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物後即發生驚人的爆炸,產生刺鼻的氣味,造成傷亡、火災等事故。
預防球狀閃電的辦法是,在雷雨天氣,緊閉門窗,避免穿堂風。如果遇到飄浮的「火球」,輕輕的避開它,千萬不要去碰它。
科學家推測,球狀閃電是一種氣體的漩渦產生於閃電通路的急轉彎處,是一團帶有高電荷的氣體混合物,主要由氧、氮、氫以及少量的氧化氫組成。通常發生在枝狀閃電之後,似乎枝狀閃電是產生球狀閃電的必要條件。球狀閃電較為罕見,因而研究它十分困難,至今仍然是自然界中的一個謎。
球狀閃電的一般性質
球狀閃電至今仍是人們不能解釋的奇怪自然現象。許多目擊者認為,球狀閃電的運動就像是有智慧的,好像它知道要去哪裡,如果它進到一個房間,它通常是穿過門口或窗戶再到走廊。當然,這只是人們的想像。
根據眾多的目擊材料,我們大概可以勾勒出球狀閃電的基本輪廓。這種發光的球體大小在高爾夫球和足球之間,顏色有白、綠、黃、橙之分,其亮度可與100瓦燈泡相當。球狀閃電持續時間一般在5~10秒左右,它會隨氣流的起伏在近地的空中自在飄飛,有時逆風而行,可穿門窗,進室內,甚至穿過爐子煙筒。有時會懸停,有時會無聲消失,有時又會碰到障礙物爆炸發出巨響而消失。球狀閃電運行速度緩慢,有時與人跑速度差不多,極少情況下它會發出輕微的唿哨聲、嘁嘁聲或噝噝聲。一個共同的特點是,球狀閃電幾乎總是發生在雷暴天。
球狀閃電的特點
大小
球狀閃電直徑從15~30厘米不等,但也有人見過直徑1~2厘米和5~10米大小的。能以固定的頻率改變其直徑大小,可逐漸衰弱變小,爆炸可使其體積增加並使其終結。能靠分解或重組改變大小。
形狀
大部分報道為球形或卵形,還有扁長方形、立方體、圓環狀、啞鈴形、雲霧形、圓柱形、子彈形、雪茄形、錐形、透鏡形、盾形和螺旋形等。
顏色
兩種最常見的顏色是白色和橘黃色,其他較常見的是紅、藍、黃和綠色,銀色和黑色很少見。有些球狀閃電會變色。
速度
可從靜止到難以想像的高速(每小時2萬多公里,但這種情況不是在雷暴中),一般速度約為每秒5米,即每小時18公里。
結構
似乎是某種等離子體或雲霧狀物質,有的球狀閃電中心是透明的,有的是中空的,或根本沒有明顯的固定結構,有些球狀閃電似乎處在動態變化之中。
運動性
有時是靜止的。大部分為直線運動,有些是在一靜止位置旋轉,有些是不停地轉動,有些是按明顯的復雜路徑來運行的。
壽命
球狀閃電一般會持續幾秒鍾,如7~8秒鍾,有些可長達1分鍾以上。
行為
有些會模仿周圍的物體運動,有些直沖大地。有些球狀閃電似乎在「調查」其他物體。大部分被引向金屬性或磁性物體,會發生強烈碰撞,有時會造成很大損傷。閃電球會跳動、分解、重組、衰減、爆炸或同時發生這些變化。
聲音
極少情況會形成噼哩啪啦或嘶嘶的聲音。
味道
目擊者說有燒焦的或硫磺的味道。還說有時有燒焦油或氨水或臭氧的氣味。
混合性狀
溫度:觸到球狀閃電的人都說它相當涼——即沒有熱的感覺。但它卻可以煮開鍋、熔電線和加熱金屬。
亮度:球狀閃電一般都像路燈一樣亮。它們有時白天即可見到,但人們通常是夜間見到它們照亮了大地。
發生:它們通常發生在雷暴之時,但極少也會發生在之前或之後。大多數的球狀閃電都伴隨著普通閃電——盤旋著待機而發,但有時它們也像普通閃電一樣從雲端直擊大地。
千奇百怪的目擊記錄
上世紀40年代,在法國的小城鎮里,有3個士兵在一棵菩提樹下躲雨時被雷擊斃了,但他們仍然站著,像沒事一樣。雷雨之後,行人跟他們說話,卻不見回應,當行人去接觸他們時,3具屍體頓時倒地,化成了一堆灰燼。
1956年夏的一個正午,在蘇聯某個集體農庄,兩個孩子在牛棚里躲雨。突然,房前的白楊樹下滾落一個橙黃色的火球直向他們逼來,一個孩子踢了它一腳,轟隆一聲,火球爆炸了,牛棚里的12頭牛炸死了11頭,孩子們被震倒在地,但沒有受傷。事後,人們才知道那個火球是罕見的球狀閃電。
在美國的一個小城裡曾發生了一件怪事:一位主婦從市場回到家裡,打開電冰箱一看,她放進去的生鴨、生肉全都變成了熟食品。後經科學家的研究才明白,是球狀閃電把冰箱變成了電爐,奇怪的是冰箱沒有損壞!
1981年1月的一天,蘇聯一架客機在黑海附近遭遇球狀閃電。一個大火球闖入駕駛艙,發出爆炸聲。幾秒鍾後又穿過密封的金屬艙壁,出現在乘客的座艙里,戲劇性的表演一番後,發出不大的聲音離開飛機。事後檢查,機頭機尾的金屬壁各出現一個窟窿,內壁卻完好無損。
在美國俄勒岡州,一個球狀閃電來去如風,先在紗門上留下了一個籃球大的洞,然後直奔地下室,毫不留情的毀壞了一個舊軋干機;俄羅斯一位教師的經歷更可怕,一個80厘米直徑的球狀閃電在他頭上來回跳動不下20次,然後悄然消失了;此外,前蘇聯也有報道說,一個球狀閃電飛進了一個盛水的大鍋里,水立刻沸騰起來,球狀閃電在鍋里翻滾了10分鍾才熄滅; 另有一次,一個足球大小的球狀閃電沿街滾動、跳躍,接觸到地面時,竟炸出了一些深半米、直徑1米的坑,最後,隨著一聲轟響,火球鑽進地下。
1999年3月16日下午,我國湖北省北部的棗陽市忽然間閃電頻發,雷聲驚天,當場造成9人死亡、20餘人受傷的罕見災害。據目擊者稱,雷擊現場有一片紅光,這正是球狀閃電的特徵。
有人懷疑,上個世紀發生在俄羅斯的通古斯大爆炸的罪魁禍首就是球狀閃電。
探索球狀閃電的本質
到底什麼是不可思議的球狀閃電?多少年來,科學界都認為球狀閃電是子虛烏有的現象,直到最近幾十年才承認它的真實性。
早在1955年,蘇聯物理學家便提出球狀閃電是雷暴中所產生的電磁干擾效應所引起的。1991年,日本科學家報道了他們在實驗中觀察到微波干擾所產生的一系列類似球狀閃電的現象,他們的人造等離子球也顯示出球狀閃電的一些特性,如它可沿與主氣流相反的方向運動,並可穿越固體物質。
1998年,一位西班牙物理學家認為,所謂的神秘球狀閃電其成因並不神秘,這一現象很可能是閃電產生過程中,磁場約束發光等離子體所形成。他建立了閃電磁場模型,認為關鍵是閃電過程中形成的水平磁場和垂直磁場磁力線圈相互交織而成的磁力線網。在某些特殊情況下 ,這一磁力線網有可能會呈現出球形,而發光等離子體會被這一網所「俘獲」而形成球狀閃電。這一火球效應會一直持續到等離子體開始冷卻。研究人員指出,根據他們的預算,火球持續時間最多可達10至15秒。當等離子體冷卻後,電子開始被原子所束縛,等離子體內部電阻變大、電流趨弱,周圍的磁場也將隨之瓦解,最終火球不復存在。
按照這一理論,球狀閃電絕大部分較冷,但在沿磁力線方向局部溫度則極高。研究人員指出,據此就可很好的解釋為什麼火球並不發熱而觸到物體後往往容易著火。
2000年,兩位紐西蘭科學家提出了他們的新理論。當一般的枝狀閃電擊到土壤中,土壤中的礦物質會轉換成納米純硅和硅化合物顆粒。這些尺寸不足十分之一微米的微型顆粒,會在閃電的能量作用下由土壤蒸發進入大氣。這一過程,就像抽煙者從嘴中吐出煙圈。進入大氣的含硅顆粒會首先連接成鏈,然後組成能隨氣流運動的球狀細絲網。該球狀細絲網中的顆粒具有很高活性,會在特定條件下緩慢燃燒,並釋放出光和熱而形成所謂球狀閃電。
一些目擊者曾報告說,他們看到的球狀閃電能穿牆越窗,甚至能通過飛機的機身,這一理論對此也能解釋。大多數房屋的門窗周圍都有縫隙,而含硅顆粒組成的球狀細絲網極具彈性,只要空氣能過的地方細絲網也應能通行。也就是說,如果空氣能穿過門窗,那麼該細絲網也能「擠過」,並會隨後重新恢復形狀。
科學家以閃電樣本的放電來試驗土壤樣本,結果確實產生了聚合的納米粒子,這些離子的氧化速度與球狀閃電一致。
研究的新進展
2002年1月15日英國皇家學會在其學術雜志《哲學學報》的專刊上發表了一組有關球狀閃電理論的文章。這些理論分別由物理化學家、物理學家和化學工程師提出。他們提出了3個解釋球狀閃電緣由的新理論。其主要內容分別是:
1.球狀閃電是由含有水合離子的小水滴組成的,它通過離子反應來釋放能量。在這個理論中,球狀閃電是一個包含等離子體的電化學結構,這一結構是由溫度、壓力、電磁場和重力場的微妙平衡來維持的。
2.球狀閃電是由聚合體細絲纏繞而成,通過表面放電來釋放能量。在該理論中,灰塵中的自然微粒,像來源於纖維素、煤煙或硅土中的微粒都能形成細絲狀結構,這些細絲聚合起來就變成了一個高度充電的球體,當它表面放電時,就發出了光和熱。
3.球狀閃電是由金屬納米粒子鏈構成,其能量釋放是通過金屬納米粒子的表面氧化來進行的。在這個理論中,普通的閃電能引起像土壤或木材這樣的物質釋放金屬蒸氣,這種帶電的金屬蒸氣濃縮成一個網狀的金屬納米粒子球。
這些理論都有些說服力,特別是第三個理論,可以解釋為什麼球狀閃電能夠穿過牆壁和關著的窗子,似乎更有說服力。
但是,人們至今尚未在實驗室中製造出真正的球狀閃電,雖然已模擬出了極微型又短命的球狀閃電。事實上,所有的理論在球狀閃電的復雜多變性面前都顯得那麼單薄。一個真正的球狀閃電理論應說明所有的現象,包括沒有雷暴的情況和球狀閃電持續很長時間及球狀閃電大如房屋的情形。而要說清這一切,需要更強大的理論。
有人認為,更有說服力的解釋應是接近冷聚反應領域,與等離子體現象相關的理論。更有人提出球狀閃電和龍卷風一樣都是等離子團的現象。還有人設想,最佳的理論可能是把電磁學、電學和等離子及納米理論綜合起來的想法。
總之,球狀閃電不僅有趣,而且包含了很多秘密,一旦了解了它的本質,對我們人類的生活或許會有深遠的影響。或許,我們不僅能找到人體自焚和通古斯大爆炸的元兇,更能由此找到高效、清潔的新能源。
球狀閃電與人體自焚
1966年12月5日,在美國賓夕法尼亞州的波特城,一位煤氣工人上午9時來到班特萊醫生家查表。他以為老醫生尚未起床,就徑直走向地下室去查表。一進地下室發現地上有一堆灰燼。他抬頭一看,看到灰燼上方的天花板有一個燒穿了的大窟窿。他大吃一驚,趕忙奔上去找那位老醫生,卻在衛生間看到燒穿窟窿的地板上,只剩下半條人腿,老人的身體已化為灰燼。 整個現場沒有絲毫發生火災的跡象。
有些科學家稱這種現象為「人體自焚」,並給它下了個定義:所謂「人體自焚」,是指人體沒有同外部火源接觸,內部發生燃燒化為灰燼,而灰燼周圍一切可燃物體保持原樣的一種現象。
根據現有的200多案例,發生「自焚」的人男女比例大約相等;年齡從4個月到114歲都有;身體有胖有瘦,有的案例甚至發生在走路、開車、劃船、跳舞的過程之中。
那麼,「人體自焚」起於何因?眾說紛紜,莫衷一是。在西方,有人認為是人體內有過量的脂肪引起的。這種解釋顯然站不住腳,因為發生自焚的人有胖有瘦。有些人認為,人體自焚是由於某種天然的「電流體」造成體內可燃物質燃燒。所謂天然「電流體」究竟何所指?還有人認為是由於體內磷質過多,發生自燃,此說沒有根據。更有趣的是有人認為這是由於喝了過量的酒,酒精發生自燃的現象。此人還做了個可笑的試驗:把酒精注射到一塊新鮮的肉里,然而卻不見發生「自焚」現象。
近年來,有人指出:「人體自焚」是自然界中的球狀閃電引起的,所以不是自燃,而是他燃。持這種觀點的人解釋道:球狀閃電像一個大火球,在空中飄飄忽忽,忽高忽低的移動,常使夜間行路的人大驚失色。球狀閃電能穿過門、窗的縫隙、升堂入室、鑽進人家,它有時發生爆炸,毀壞建築物,造成人畜傷亡。它在行經的沿途,遇到任何障礙物時無堅不摧,卻又不燒壞周圍的可燃之物。通常,一個球狀閃電爆炸時釋放出的能量,約相當於10公斤TNT炸葯爆炸時放出的能量。而且當球狀閃電消失後,一般會留下燒焦、硫磺或臭氧的氣味。
UFO與球狀閃電
由於球狀閃電行為的詭秘奇特,有人提出大部分UFO可能就是球狀閃電。其理由是:
1.在顏色方面。球狀閃電的顏色絢麗多彩,有白色、粉紅色、桔紅色、藍色等。UFO也有類似的色彩。
2.在聲響方面。球狀閃電在運動時會發出輕微的吱吱聲、噼啪聲,最後靜靜地消失。UFO由於距離較遠,多數聽不到聲音,但也有少數UFO飛行時會發出呼呼的聲音或隆隆的響聲。部分UFO還發出熱量,這與球狀閃電很一致。
3.UFO和球狀閃電都能漂浮空中,行蹤不定。
但是,持不同觀點者則認為球狀閃電多產生於雷雨的天氣中,而多數UFO目擊是發生在晴朗的天氣里。況且,球狀閃電在空中的運動似乎完全取決於氣流,而UFO的運動似乎與氣流並不一致。
2、《球狀閃電》是科幻作家劉慈欣寫的一本以球狀閃電為中心展開的科幻小說,書中描述了一個歷經球狀閃電的男主角對其歷盡艱辛的研究里程,向我們展現了一個獨特、神秘而離奇的世界。
球狀閃電是一種危害較大的閃電。
球狀閃電是閃電形態的一種,亦稱之為球閃,民間則常稱之為滾地雷。球狀閃電的平均直徑為25厘米,大多數在10~100厘米之間,小的只有0.5厘米,最大的直徑達數米。球狀閃電偶爾也有環狀或中心向外延伸的藍色光暈,發出火花或射線。顏色常見的為橙紅色或紅色,當它以特別明亮並使人目眩的強光出現時,也可看到黃、藍和綠色。其壽命只有1~5秒,最長的可達數分鍾。
球狀閃電的行走路線,一般是從高空直接下降,接近地面時突然改向作水平移動;有的突然在地面出現,彎曲前進;也有沿著地表滾動並迅速旋轉的;運動速度常為每秒1~2米。它可以穿過門窗,常見的是穿過煙囪後進入建築物,它甚至可以在導線上滑動,有時還發出「嗡嗡」響聲。多數火球無聲消失,有的在消失時有爆炸聲,可以造成破壞,甚至使建築物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物後即發生驚人的爆炸,產生刺鼻的氣味,造成傷亡、火災等事故。
預防球狀閃電的辦法是,在雷雨天氣,緊閉門窗,避免穿堂風。如果遇到飄浮的「火球」,輕輕的避開它,千萬不要去碰它。
科學家推測,球狀閃電是一種氣體的漩渦產生於閃電通路的急轉彎處,是一團帶有高電荷的氣體混合物,主要由氧、氮、氫以及少量的氧化氫組成。通常發生在枝狀閃電之後,似乎枝狀閃電是產生球狀閃電的必要條件。球狀閃電較為罕見,因而研究它十分困難,至今仍然是自然界中的一個謎。
5. 斯諾登爆料地心人,難道已經出現在了地表
先幫斯諾登辟個謠,斯諾登並沒有爆料過地心人和外星人,也未公開過任何相關資料,他本人在自傳《永久記錄》中對美國中情局執著於尋思外星人的愚蠢行為嗤之以鼻,稱其荒謬,對於我個人而言,我真的寧可相信美國人見過外星人,都不相信他們跟地心人有聯系。
原文如下:
根據弗蘭克的說法,每個人在中情局內部網路尋找的第一件事就是外星人與9.11,他說,你永遠無法找到有意義的結果,不過我還是搜尋了,中情局版的谷歌並沒有出現任何有趣的東西,但也許真相在另一個網路上,就我所知的記錄里,外星人從未接觸地球,或者至少它們沒與美國情報機構聯絡。
網上那些鋪天蓋地關於斯諾登爆料地心人的新聞我真的不知道哪兒來的,還有些甚至說地心人就在為懂王團隊服務。
如果按照謠傳來說,地心人顯然具有比地球人更發達的文明,那為何不幫懂王治治美國的病,還要辛苦懂王為了競選一把年紀到處奔波,這很不科學,也影響了地心人高大上的形象。
顯然是有些為了流量臉都不要的自媒體在替斯諾登無中生有,借斯諾登之名騙取流量,簡直無恥。
1、爆的料其實並不沒有對美國造成嚴重傷害。
別看斯諾登又爆料棱鏡門(監控門)又爆料英美情報部單位啥啥啥的,其實對於美國的傷害是極其有限的,像中情局這種有著悠久歷史和成熟運作經驗的情報機構,難道他們沒有想過他們的情報員會叛變?而斯諾登不過是一名中情局的普通雇員,根本不可能掌握什麼真正有殺傷力的核心情報,他曝光的所謂的核心秘密,對於美國中情局來說都是無傷痛癢的小打小鬧。
2、在他還沒有被美國幹掉之前,他已經揚名全世界了。
而斯諾登的聰明之處在於,他在美國准備幹掉他之前,已經把自己打造成了一個世界知名人物,只要他一死,不管兇手是不是美國,全球都相信美國是兇手。此時就算美國想刺殺他,也會變的顧慮重重,畢竟大國的體面也是要維持的,雖然是流氓,但是也得穿衣裳。
3、他選擇了逃亡俄羅斯,美國不想為了他跟俄羅斯撕破臉皮。
斯諾登真的是優秀啊,世界上辣莫些國家,他說很有眼光的選了俄羅斯,美國和俄羅斯的關系,一兩萬字都掰扯不明白,如果美國在俄羅斯境內暗殺斯諾登,這跟對俄宣戰也沒區別了,普京如此強勢,美國完全沒必要為了一個中情局小雇員就跟俄羅斯硬磕。
而俄羅斯收留了斯諾登,其實是一個一本萬利的廣告宣傳,相當於告訴全美國的諜報人員:只要你有料,我們這兒就有你的家。斯諾登在俄羅斯活一天,這個承諾就是真實可信的。
基於這三方面的原因,斯諾登現在在俄羅斯生活的很不錯,婚也結了,孩子也快出生了,斯諾登也要跟著俄羅斯媳婦加入俄羅斯國籍了,也是相當傳奇了。
6. 《被壓扁的沙子》的原文是什麼
原文
被壓扁的沙子
在過去的9年裡,科學家們一直對6500萬年前恐龍滅絕的一個新觀點爭論不休,這個問題最終也許會得到解決。
1980年曾經有報道說,在一個6500萬年前形成的沉積物薄層中,發現了稀有金屬銥,它的含量異常豐富。一些人認為,這可能是由於一個巨大的小行星或彗星對地球的撞擊的結果。
這種撞擊也許深入到地殼內部,引起火山噴發,造成大火和潮汐大浪,許多塵埃進入了平流層中,結果造成在很長一段時間內陽光無法抵達地球的表面。這也許是導致包括所有恐龍在內的許多地球生物滅絕的原因。
毫無疑問,6500萬年前地球上曾經有過一次「大滅絕」,發生過一次「大劫難」。然而,並不是所有的科學家都認為這是由巨大撞擊引起的。例如,1987年就有人指出,如果地球突然經歷了一個火山爆發期,許多火山大致同時噴發,那麼也能造成一個足以使生物大量滅絕的巨大災難。
因此,1980年以前存在兩種對立的理論,即「撞擊說」和「火山說」。
這不僅僅是一個學術問題,因為我們將來也許還會遇到這樣或那樣的大災難。(萬一某一天某個星體要撞擊地球,我們也許會知道如何來避免這種撞擊。)我們需要盡可能多地了解這種事件所產生的影響,因為當將來面臨這種事件時,我們可以採取某種應急措施。
為此,科學家們一直都在努力尋找證據來驗證這兩種理論。
1961年一位名叫S.M.斯季紹夫的前蘇聯科學家發現,如果二氧化硅(非常純的沙子)處於超高壓的狀態,那麼它的原子相距很近,從而變得極為緻密。一立方英寸被壓扁的沙子比一立方英寸普通的沙子要重得多。這種選被壓扁的沙子因此稱為「斯石英」。
斯石英並不十分穩定,原子之間靠得太近以至於它們又出現相互排斥的趨勢,最後又變為普通沙子。然而,由於原子之間結合得極為緻密,所以這種反彈變化進行得非常緩慢,從而使斯石英可保持數百萬年。
金剛石的形成與此相同。金剛石中的碳原子被擠壓得異常緊密,它們同樣存在一個向外擴散並且恢復為普通碳的趨勢。在通常條件下,這也需要數百萬年。
如果你把溫度升得足夠高,就可使這種變化加快。增溫可以增加原子的能量,使它們之間能夠相互分離,返回到原始狀態。因此,如果在850℃的溫度下把斯石英加熱30分鍾,它將變為普通的沙子。
斯石英可以在實驗室製造,但它們在自然界存在嗎?是的。然而它們只出現在沙子被強烈擠壓的地方。
例如,在一些地方已經發現了斯石英,而且有證據顯示這些地區曾經受到巨大隕石的撞擊。撞擊所產生的巨大壓力形成斯石英。另外,在進行過原子彈爆炸實驗的場地也發現了斯石英,它是由膨脹火球的巨大壓力形成的。
似乎可以肯定地說,斯石英也應該出現在壓力極高的地殼深處。在這種情況下,它可通過火山噴發被攜帶到地表。然而,噴發溫度極高,岩石會被熔化,所任何由火山攜帶而來的斯石英都被轉化為普通的二氧化硅。事實上,在火山活動地區至今沒有發現過斯石英。
那麼,你可能會說在斯石英出現的地方肯定發生過撞擊,而且肯定沒有發生過火山活動。
亞里桑那大學的J.F.麥克霍恩和幾位合作者研究了新墨西哥州拉頓地區的岩層。岩層的年齡為6500萬年,因此可以追溯到恐龍滅絕的年代。
他們在1989年3月1日宣布,利用測試固體物質中的原子排列的現代技術,即核磁共振和X光衍射,他們確實檢測到了在斯石英中存在的一種原子排列。
這種情況顯示,在6500萬年以前曾有一次巨大的撞擊並形成了數噸重的斯石英。這些斯石英在沉降之前曾被濺起到平流層中。那麼,造成恐龍滅絕的原因不是火山活動,而應該是撞擊。
《被壓扁的沙子》是艾薩克·阿西莫夫所作的說明文 ,出自他的《新疆域》 ,由肖玉參與朗讀 。本文中,作者開始並不急於對所要闡明的主旨進行論證,而是先引入「問題」,造成恐龍滅絕的原因是「撞擊」還是「火山」。
擺出問題之後,才來探討「被壓扁的沙子」斯石英。通過對斯石英性質和形成的研究,有力地證明了恐龍的滅絕是由於「撞擊」而並非由於「火山」。
阿西莫夫一生著述近500本,題材涉及自然科學、社會科學和文學藝術等許多領域,其作品中以《基地系列》、《銀河帝國三部曲》和《機器人系列》三大系列被譽為「科幻聖經 」。
曾獲代表科幻界最高榮譽的雨果獎和星雲終身成就大師獎。小行星5020、《阿西莫夫科幻小說》雜志和兩項阿西莫夫獎都是以他的名字命名。 他提出的「機器人學三定律」被稱為「現代機器人學的基石」。
(6)科幻小說生活在固體中擴展閱讀:
1、中心思想
這篇短文以「被壓扁的沙子」作論據,猜測恐龍滅絕是某個星體撞擊地球造成的。
2、原理
普通的沙子在超高壓的狀態下變成為緻密的「斯石英」,「斯石英」在自然狀態下經歷數百萬年的反彈,又會恢復為沙子。在實驗室里,用攝氏850度的高溫把「斯石英』加熱30分鍾,會變為普通的沙子。在自然界,斯石英出現的地方肯定發生過巨大的撞擊,形成過高壓,而且肯定沒有發生過火山活動。
3、人物影響
《基地三部曲》為科幻小說的發展鋪平了道路,它在這方面所做的貢獻可能要比其他任何一部科幻小說都大,60年代中期創作的《星際旅行》無疑也得益於它的啟迪。同時,它還激起了70年代的科幻影片浪潮,其中最具代表性的作品是喬治·盧卡斯的傑作《星球大戰》。
阿西莫夫剛開始寫機器人小說時,機器人學尚未發展出來。早先關於機器人的小說多以「人類創造機器人,又為機器人所毀」為主題。
阿西莫夫扭轉了這種局面,在《我,機器人》一書中,第一次為機器人提出行為法則,即「機器人學三定律」。即使在機器人學中,這三大法則也是十分重要的,並為以後的科幻作者所遵從。有人甚至友好地稱他為「機器人之父」。
參考資料:網路-被壓扁的沙子
網路-艾薩克·阿西莫夫
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