[分享]（科普知识）科学之谜集锦

水云间 · 发表于 2009-10-29 07:37:06

科学之谜（一）
 在科学研究的过程中，科学家们往往会对同一个问题产生不同的看法，甚至发生争议。但真理却只能有一个。很多人们日常见到的自然现象，虽然经过千百年来的研究也还没有弄清其所以然。这说明，科学的道路并不是平坦的，它也远不是看看书本就可以解决的事情。科学需要人们有理性的头脑，而不能想当然；需要人们具有怀疑精神，而不是唯理论是从；科学更需要实验，而不是纸上谈兵。科学之神秘永远激励着喜欢它的人们，真理也永远不会因为我们的探索而达到终点。这里选择了一些科学问题、奇趣谜团，虽然其中有些问题似乎已经得到答案，但未必就是真理。而要想更接近真理，我们还要继续探索。对于我们大多数人来说，解决这些谜团也许并不重要。重要的是我们要懂得科学的精神。也许你身边就有着许多神奇的科学之谜，答案也许唾手可得。但如果你不具备这种精神，就是擦肩而过，你也不会发现它们。 一、关于响沙现象。大家都听说过有一些地方有响沙现象，在那种地方，当人们触动沙丘上的沙子时，那些沙子就会发出响声来。有人统计说，世界上能发生这种现象的地方有上百处，而且发出的声音也不相同。有的像打雷，有的像飞机，有的像琴声等等。人们研究后提出了几种可能的原因：一是沙粒同时振动发生空气磨擦，且沙粒上覆有钙、镁化合物所致；一是发生响沙的沙丘具有一个天然共鸣箱，这样的沙丘表面干燥，中部潮湿，内部又是干燥的，因此，潮湿层形成一个天然的壳而成为共鸣箱；一是石英沙占多数所致，石英具有压电性质，一旦受到挤压就会带电，进而振动发出响声；一是响沙上空有空气屏障产生的缘故。这样的地方都可能水蒸汽上升并形成一个热气层罩着沙丘。这一点有点像人们在一个空荡荡的房间中说话时声音会变大一样。遗憾的是，大自然给每种研究结果都配备了否定的样品。因此，响沙现象还是一个谜。 二、 海水为什么是咸的，它会不会越来越咸？约旦有个著名的死海，它其实是一个封闭了的内海。河流冲刷陆地的岩石，溶入盐分进入死海，水分强烈蒸发，留下越来越多的盐，所以死海含盐量越来越高。有人按这种模式来解释地球上的海洋，按照这个解释，海洋也会越来越咸。这种理论认为，海洋开始形成时并不是咸的，是后来整个水循环过程使水变咸的。另一种理论则认为海洋从一开始就是咸的，因为测量的结果并没有发现海水越来越咸。还有比较折衷的理论认为，即有先天的原因，也有后天的原因。海底火山也会给海水中带来盐分。看来似乎海水应该越来越咸，但有人认为，盐类增加到一定程度便会形成某种化合物沉入海底，进而随大洋板块进入地壳内。所以不会越来越咸。 三、 我国西北的黄土高原是一个世界之最，但“那些厚厚的黄土是从哪里来的？”却已经争论了一个世纪。占主导地位的意见是风吹来的。人们认为在黄土高原的西北部有大面积的荒漠，数百万年来的西北风将那里的岩石风化并带走，最后落下来积成黄土高原。这一点从我们见到的沙尘暴可以印证。然而有人经过考察后发现，黄土的分布有一个高度极限，超过这一高度就没有黄土了，而且各地的高度并不相同。如果是风吹来的，应该不会发生这种情况。同时，人们还发现黄土层的底部有一个砾石层，这些砾石明显是河流的沉积物。由此又有了水成说，认为是黄河水将黄土从上游带来的。还有一种理论认为，黄土就是“土生土长的本地人”，是原地岩石风化而成的。也有折衷的看法，说是由上述几种情况共同促成。 四、 大约在6500万年以前，不可一世的恐龙大家族突然从地球上消失了。当时究竟发生了什么变化，使这样一个庞大的种群迅速灭绝了呢？多年以来，人们一直为此而争论不休。小行星碰撞说是比较流行的一种。这种学说认为，小行星碰撞地球后，产生的大量粉尘可以在大气层中漂浮3至5年，阻拦阳光照射到地球上。恐龙赖以生存的植物因此而枯萎，恐龙也就饥饿而死啦。这种理论为此还寻找到某些证据，如在沉积层中发现高含铱层（小行星的含铱量比地球丰富得多），而这一沉积年代刚好与恐龙灭绝年代相符。还有人认为某地下圆形成构造就是当时碰撞形成的大坑。此理论也有说是撞击发生在海洋，造成5公里的巨浪吞没了众多植物和动物。另一种理论认为是有毒彗星撞击后，某些生物中毒死亡，导致生物链中断而引发系列生物灭绝。比较有说服力的是气候说，该理论认为，地球气候是冰期与非冰期交替出现，恐龙不幸遇上了寒冷的时代，可它们偏偏是喜欢温暖的动物，如果不被冻死才是怪事。而造成地球一阵冷一阵热的原因，可能是太阳附近的某颗超新星大爆发或太阳有一颗距离它时远时近的伴星。超新星爆发会使空气中的水形成冰晶并跑到上层大气中屏蔽了阳光的热辐射。而当伴星远离太阳时，地球也会变冷。还有理论说是地球板块发生变化，火山喷发频繁，气候变冷，有花植物增多，而恐龙却不喜欢吃有花植物。也有说大量哺乳动物出现，它们吃了恐龙蛋使其断子绝孙；恐龙天下无敌手，庞大导致失控，造成相对食物缺少，自相争斗而灭绝。不下几十种版本，却没有一个能成为结论。 五、 地球能养活多少人？这个问题看似过于空泛，但事实上是个非常严峻的问题。人类在上个世纪曾经用40年时间将世界人口翻了一翻，如果按这个速度发展下去，用不了一千年，地球上的每个角落都将挤满人，每个人只能得到一张报纸大小的地方。科学家们经过计算，得出地球上的植物每年产生的物质折合成能量为660×1015大卡。而50亿人一年要消耗45.6×1014,只占总量的0.6%多一点。但事实上，地球上可供人食用的植物仅占全部植物的1%左右。有科学家认为，按人类可食植物及地球上可用土地来推算，地球大约能承受七八十亿人口生存，而另一部分科学家则认为可供养470亿人口。后者理论上将可用土地增加了近七倍，这似乎是不可能的，更何况限制人口的因素还远不止仅仅是吃饭的问题。而单就吃饭问题而言，其营养水平也值得考虑。比如我国已经基本解决了温饱，但平均营养水平还较低，肉、蛋、奶、水果的人均消费仅为美国的十分之一。如果我们的饮食水平要达到发达国家的标准，理想人国应为7.8亿。有人认为地球可利用土地达107亿公顷，按人均需要0.2公顷算将非常乐观；有人认为这一数字被夸大，实际只有32亿公顷，且人均占有应为0.4至0.9公顷。按后者计算，世界人口不能高于100亿。 六、 关于石油的成因是一个至今仍争论不休的问题，一派主张有机成因，另一派主张无机成因。有机成因派认为石油是植物或动物或动植物混合物埋藏地下后，在隔绝空气、高温高压下不断分解化合而形成的。无机成因派则认为地球内部或太空中本来就存在碳氢化合物，正是这些碳氢化合物形成了石油。争论双方都掌握一些有利于自己的证据，也都有一些解释不了的问题。比如，有机派说地球内部不可能有大量的水来形成碳氢化合物；无机派说古代生物遍地都是，为什么石油分布却极不均匀？而且油气田常出现伴生氦，但生物对氦的聚集并无作用。按有机派理论，石油生成于沉积岩层中，它的形成不会与沉积层同时，可人们却在沉积层中发现了与其同时形成的石油物质-烃，还在火成岩中也发现有碳、氢甚至天然气。按无机派理论，地球形成时就吸收了原始大气中的碳氢化合物，但原始地球高温熔融状态却会使碳氢化合物分解，难以冷凝，所以不可能形成石油。 七、 关于地球在收缩还是在膨胀的问题早在16世纪就已经提出来。一些人认为地球是在逐渐变冷收缩，因为表面先冷却凝成硬壳，所以进一步的收缩会使表面发生褶皱，就像苹果干瘪的过程。这也就是山脉形成的原因。但这一理论解释不了为什么山脉的分布具有一定的构造方向，因为如果按这种理论，山脉的走向应该杂乱无章。后来人们发现地球内部的放射性元素蜕变时发出大量热，地球不是在变冷而是变热，这就从根本上否定了前者。膨胀论者提出，地球各大陆原来为一块，之所以分开，就是因为地球膨胀的缘故。而膨胀的原因是由于上层高密度岩石受热后变成低密度岩石体积变大造成的。这有点像后来出现的板块学说，虽然它们本质上不同。膨胀论者计算出原始地球的半径比现在要小很多，约为现在的三分之二。后来又有人提出了热收缩理论，说是地核外围物质熔化进入地核时会因密度增加而体积减小。这种理论的发明者确信地球每年收缩十分之一毫米。 八、 19世纪末至20世纪初，科学家提出了大陆漂移理论，现在这一理论已经广为人们所认同，因为它能解释很多地学现象。这一理论认为，现在的几大陆过去曾经是一块大陆。由于大陆是漂在流体状态的地幔上的，而地幔又在不停地对流，所以就把浮在它上面的大陆板块扯裂并推开。人们发现各大板块居然可以像七巧板那样拼起来，这无疑是最好的证据啦。大陆漂移的根本原因就在于地幔的对流，热的地幔物质向上升，升到大洋底再向两边分开并形成年轻的洋底板块。洋底板块与大陆板块交接并钻进大陆板块下面，重新进入地幔中继续参与地幔的对流运动。而问题偏偏就出在这里。反对者说，因为板块碰撞运动而形成高山的现象为什么没有在洋底板块中产生，要知道大陆板块厚达数十公里，而洋底板块则仅五六公里，洋底板块有那么大的力量去挤压大陆板块并使大陆形成高山，为什么它自己平平坦坦不起褶皱呢？按照漂移理论，地幔上升到洋底就会形成洋中脊并从这个位置分向两边，所以上升的地幔岩流应该与洋中脊相互依存，而事实上却并非完全如此，有的洋中脊还正在一头钻进大陆板块下，这恰恰与漂移理论背道而驰。大陆是否在漂移，这漂移的动力是什么？现在还得不出确切的答案。 
 九、 温室效应与海平面上升的问题近些年来被人们所熟知，但它却还是一个没有准确答案的问题。在地球的历史上，气候曾多次发生剧烈变化，相应的海平面也几升几降。科学家经过对澳大利亚海岸的研究发现，近100年来，这里的海岸线平均每年要后退1.5米。其他一些地方的海岸线也在后退，有的后退速度更快。这样的速度似乎超出了自然规律，科学家们开始把它归结于人为，认为是人类过多燃烧能源造成的。大量的燃烧会产生大量的二氧化碳，大气中的二氧化碳增多如同给地球盖上一床棉被，地球变成了一个大温室。在这种情况下，南极巨大的冰盖会融化，使海平面上升。如果南极冰盖全部融化掉，地球海平面将上升6米，这将是一场灭顶之灾。但有科学却不以为然，他们认为，温室效应虽然是存在的，但当冰融化时必然要从大气中吸收热量，同时大量浮冰分布在南太平洋，使洋面接受阳光照射减少，这些形成正负反馈，又可以降低全球气温。还有科学家说，大气中的二氧化碳增多，绿色植物的光合作用就会加强，这样也会使二氧化碳的增长得到控制。另外，气温上升时水体温度也将上升，进而蒸发量增大，加大大气层湿度。云量增多，减少光照，地表降温，全球性降水增多的同时极地也会聚积大量的水，形成新的冰盖，导致海平面下降。而且，燃烧时产生的浮尘使光辐射降低，也会导致地表温度下降。 十、通古斯大爆炸过去一个世纪了，但它仍旧还是一个世界著名的大谜团。虽然多数人们都相信这是一次天外来客的大碰撞，但谁也拿不出确凿的证据。一些科学家认为，是一颗巨大的冰雪彗星在空中爆炸，所以既没有像陨石撞击后形成的大坑，也没能留下什么残渣碎屑。一些科学认为那是由天外飞来的反物质造成的。当这颗反物质冲入地球大气时，就会产生巨大的爆炸，正反物质瞬间全部转化为能量，所以既见不到残渣碎屑，也看不到陨石坑。他们认为，这样的爆炸会使大气中的放射性碳素增加并在树木生长中反映出来。结果还真的在树木中发现了高含量的碳14。但提出该理论的科学家自己却很慎重，认为并不一定可靠。有人认为是地下天然气冒出地面在空中聚集，后遇雷暴引起爆炸。更有一些离奇见解，如地外高级智慧发射激光引起、黑洞钻入地球、太阳等离子团撞击等等。几乎年年都有人到通古斯去考察，但带回来的往往是又一场争论。

水云间 · 发表于 2009-10-29 07:41:14

科学之谜（二）
 

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<td class=\"gray14\"> 一、雷电是我们司空见惯的自然现象，但它的成因却至今还是一个谜。自从富兰克林证实了闪电就是一种电火花后，关于闪电形成的机制就一直困扰着人们。科学家们发现，一般情况下，雷电云层要超过3公里厚度才可能产生雷电。这时，云层上部温度很低，带正电荷，云层底部则带负电荷。当正负电荷之间的电场足够强大时，就会击穿空气绝缘层，产生闪电。云层越厚，顶部温度越低，雷电越激烈。但是，为什么本来为中性的云层会分出正负电荷来呢？一种说法是雨滴或冰珠带着负电荷，而小尘粒和冰晶带正电荷。雨滴向下落而小尘粒和冰晶则在云层上部积聚。这样就产生了引起雷电的电场了。按照这个理论，雨滴在下落的过程中要克服电场力，从而使下落的速度变慢；闪电过后，电场减弱，雨滴加速下落。但实测结果并非如此。另一种解释是有一个充电过程，那是由小冰块或冰晶或水滴的碰撞完成的。碰撞后，小而轻带正电荷的碎块跑到云层上端，大而重带负电荷的碎块继续落下，所以云层底部就带负电荷。但是，闪电经常发生于降雨之前，甚至光打雷不下雨，而且火山爆发时也会产生闪电，这又如何解释呢？于是又有人提出，电荷是在云层外产生的，剧烈的气流运动不停地从大气中吸附电荷并将它们分离。遗憾的是，这些理论都还没有得到证实。 二、 在我们的生活中，处处都可以体会到摩擦的现象，如果没有了摩擦，我们甚至连一步路也走不了。但摩擦力究竟是怎么回事呢？这个问题已经争论了500多年，却还没有十分清楚。最早，有人说表面越是光滑，其摩擦力越小，这是因为物体表面凹凸不平所致。按凹凸说来理解，两物体的摩擦力其实就是克服凹凸时的不停抬起下降或是破坏所用的力。这一理论在相当长的时间里得到绝大多数人的认可。后来，有人从分子力的角度提出质疑。认为凹凸说虽然在一定程度上是对的，但如果物体表面十分光滑，则两物体间的分子力就会发生作用，那时就不再是越光滑摩擦力越小啦。按照这个理论来说，如果物体能够磨得绝对光滑，两个物体甚至可以粘成一体。因为它们彼此的分子已经进入了对方的引力圈。其实这个争论应该仅限于微观世界里，我们日常生活中的摩擦是绝不会用分子力来解释的。 三、宇宙倒底有没有边际？相信每一个爱动脑筋的孩子都思考过这个问题。然而，这的确是一个最难接近真理的问题。人类对这个问题的研究，经历过“有限有边”、“无限无边”、“有限无边”几个重大阶段。当科学家们提出了膨胀宇宙模型，似乎就是宣告了这个问题永远无解。因为按照这个理论，宇宙膨胀将使星系彼此远离的速度越来越快，最终达到光速时，我们将无法观测到那些遥远的星系，甚至有一天连离我们最近的星系也会看不到。到那时，即使我们的技术再发达，也无济于事。而天文学是以观测作为实验根据的科学，看不到，测不出，一切只是说说而已，那还叫科学吗。有人说，辩证唯物主义哲学上的宇宙观是：世界是物质的，空间无边无际，时间无始无终，物质运动形式无穷尽。如果你非要给宇宙一个边际，那先请回答这个边际是什么？边际以外又是什么？人们可以将哲学上的宇宙与物理学上的宇宙分开理解，物理学上的宇宙强调的是可观测的宇宙。因此有人提议在物理学中用总星系来代替宇宙一词。但也有人认为，既然哲学是自然科学和社会科学的概括与总结，它也理应概括和总结宇宙研究中观测的事实，不能仅靠思辨来回答问题。 四、 宇宙万物包括我们人类自身都是由不到一百种元素中的一个或多个元素组成的，只不过所用的元素不一样，组成的方式不一样罢了。那么，这些元素来自哪里呢？人们曾经提出过一些设想，但较为科学家接受的是来自于恒星演化过程。我们知道恒星内部发生着热核反应，如果形象地说就是在进行氢燃烧。核反应过程并不总是一种模式，它会越烧越热，而且会产生出新的元素出来。比如氢热核反应生成氦，当温度达到1亿度时，氦又会发生核反应。继而还会有碳、氧、硅等等进行燃烧，直到产生较重的铁元素时，恒星内部就不再进行核反应了。而当恒星将死时，它会来一个大爆发，我们称之为超新星爆发，那时它会突然释放出巨大能量，此过程会产生出一系列由铁元素生成的重元素出来。恒星产生的这些元素总要被抛向广阔的宇宙空间，它们又将与别处的星际物质再一次组合并形成新的原始恒星。人们在宇宙中观测到的元素，越重则越少，符合这一理论。但氢元素又是从哪里来的？重元素果真是在超新星爆发中产生的吗？目前还没有确切的证据。 </cc></td></tr></tbody></table>
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<td class=\"gray14\"> 五、 自从科学家们提出了绝对最低温度以来，人们就不停地向-273.15℃冲击。虽然目前人们已经相当接近这个温度，但却始终无法达到它。这是因为低温的获得与气体的液化是分不开的，液化气体在蒸发时会使自身温度降低。这也就是我们家用空调和冰箱的工作原理。问题是温度是物质分子运动的标志，因为分子的不停运动，所以物质才具有温度。如果达到-273.15℃，按照热力学定律，分子就会停止运动了。而物质是不会停止运动的，所以绝对零度永远也不可能达到。想想看，要降低温度就需要液体蒸发，而蒸发本身就是物质的运动方式。所以，只要蒸发着，就不可能停止运动；不停止运动，绝对温度就不可能达到。因此，这是一个不可能用实验直接证明的问题。不过量子力学认为，即使真的到了绝对零度，物质的微观粒子也不会完全停止运动。然而这同样也是一个不可能用实验来证明的问题。 六、 科学研究表明，组成生物体的所有元素，都可以在无机物的元素中找到，它们就是碳、氢、氧、氮、硫、磷等。问题是这些元素究竟是如何组成了生命体。原始地球上的无机分子是怎样变成有机分子，进而又成为生命分子的呢？科学家曾经模拟原始地球大气和海洋的成分，并对其进行放电，结果还真出现了一些复杂分子。后来人们终于打破了无机物与有机的界线，用无机物合成了有机物。这究竟算不算人工合成生命的曙光，现在还不好说。 七、先有鸡还是先有蛋是一个古老的话题，其实在生命化学中还有一个比这个问题更具根本意义的问题，那就是先有核酸还是先有蛋白质？在生命细胞中，核酸与蛋白质是最基础的物质，它们谁也离不开谁：蛋白质的合成需要核酸来编码；核酸的合成与复制需要蛋白质来催化。那么地球上最早出现的是哪一个呢？有人认为是先有蛋白质，有人认为是先有核酸，两方面的科学家们都在各自的实验中得到了一些证据，但都还不能断定。于是有人提出同时出现的观点，遗憾的是这一理论不仅不能自圆其说，连实验根据也还拿不出来。 八、 位于地球上空30公里处有一层薄薄的气体，叫臭氧层。别看这薄薄的一层，它可是我们人类和其他生物的保护伞。如果失去它，太阳辐射过来的紫外线会将我们全部杀死。然而在南极上空，这个保护伞却被撕开了一个大洞。现在，人们普遍认为这是由于人类大量使用氟氯碳聚合物所致。据信全球每年释放出的这种东西达百万吨以上。实验也确实证明氯与臭氧会发生化学变化，从而破坏掉臭氧。但是也有人认为臭氧的大量减少是由于自然界产生的氧化氮引起，并非人为造成的。还有人认为，南极空洞与全球性臭氧变薄是两回事，南极空洞不是因化学物质引起的，而是因南极上空的狂风所造成。也有说是由于喷气飞机造成，因为南极上空是繁忙的飞行航线等等。虽然这些观点没有确切的证据，但似乎南极空洞也并没有总是一直扩大着，而是时大时小。地球上每年由雷电所产生的臭氧也是数量可观的。 九、 我们都知道在医院可以做心电图、脑电图检查，其实不仅是人类，所有生物的活动都跟电息息相关。问题是，生物电从何而来呢？有人认为，在细胞内外，离子浓度不同，从而产生一种膜电位。细胞的活动会改变这个电位，从而形成电脉冲；还有人认为，细胞会有选择地吸附某种离子，这样使细胞膜与细胞液之间产生双电层，像电极一样产生电位差。还有人认为，细胞本身就是一个微小的燃料电池。细胞内进行的氧化-还原反应是产生电位的根本原因。如细胞液提供养料成负极，膜外的血液输来氧为正极，而蛋白质则是两极的通路。还有认为，细胞随时都在进行着电子的得失，即氧化还原反应，因此，一旦有导电物质存在，就会像无数个小电池串联起来一样产生电流。这些看法虽然都有一定的根据，但距离彻底揭开奥秘还差得很远。 十、 人和很多动物都有记忆的本领，但为什么能够记忆呢？却是一个谜。科学家在实验中发现，受过记忆训练的鼠脑细胞中，一种叫多肽的物质含量升高很多，于是认为记忆的化学物质可能就是蛋白质多肽分子。记忆的过程就是脑细胞中记忆大分子迅速形成的过程。记忆分子的每一种排列次序和组合代表一个记忆事物。另一种观点认为，记忆与化学物质乙酰胆碱有关，乙酰胆碱是传递传递信息的神经递质，它在脑中增多时，信息就传递得快，记忆形成得也快。临床试验也发现，服用乙酰胆碱类药物可使老年人记忆有所好转。但这些观点还都不能肯定就是记忆物质或解释它们与记忆是什么关系，只能说记忆确实与化学物质有关。记忆的化学物质究竟是什么？记忆的化学过程究竟是怎样的呢？</cc> </td></tr></tbody></table></td></tr>
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水云间 · 发表于 2009-10-29 07:45:29

科学之谜（三）
 

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<td class=\"gray14\"><cc> 一、 多年来，人们似乎都有一个印象，男人与女人在智力特长上有明显的差别。男人擅长抽象的逻辑思维，空间想象力和音乐能力也优于女性；女人则长于语言、人际关系和单纯记忆。一部分科学家将此差别归为环境和文化的影响，另一部分科学则认为是大脑结构方面的原因。后来，有科学家通过解剖发现，在大脑两半球之间的神经纤维形态上表现出了明显的男女差异。经研究后他们指出，女性大脑的两个半球似乎较少明确的分工，因而其功能的专门化程度不如男性。理由是连接女性两侧大脑神经纤维束比男人大，进而可能说明其中的神经纤维多，由此可假设两侧大脑联系较紧密，故而分工则不明确。另一些科学家却不认同此理，他们认为，既便大脑两侧分化较少也不一定就表明任何一侧的大脑能力会降低。而且研究者解剖的人数必竟不多，难以说明问题。男女之间的思维、气质、行为、心理等等的确存在着差别，但究竟是大脑的原因，还是环境与观念的影响呢？ 二、人为什么要睡觉？普遍的观点认为睡觉是为了消除体力疲劳，弥补一天劳累的损耗。研究者发现，睡眠时，脑垂体会释放出大量的生长素来促进蛋白质的代谢，从而促进体内组织的生长和修复。但是另一部分人否定这一看法，他们认为，对蛋白质代谢影响最大的是饮食，睡眠时的蛋白代谢是因为这个时候人不会进食。反对者在试验中也并没有发现因减少睡眠而导致生理功能下降的例子。比较有说服力的研究者认为，睡眠有两个功能，一是消除体力疲劳，一是消除精神疲劳。研究发现，长睡眠者与短睡眠者在生理上没有什么差异，但在心理上却很不相同。长睡者总是忧心忡忡，短睡者则很是乐观。还有观点认为，睡眠的主要功能是恢复大脑疲劳。海豚可在清醒的状态下使身体休息，但它们睡眠时身体还在水中游。有人反对说，动物不等于人类，据统计，75%的人在一夜不睡之后，其心电图反应还是正常的，在长期试验中，受试者的中枢神经系统的机能也未见异常失调。虽然不睡觉谁也受不了，但要解开这个谜还并不容易。 三、人类女性比男性平均寿命长3年左右甚至更多，这是为什么？有观点认为男人平均比女人高大，而维持高大身体的新陈代谢需要消耗更多的能量，相对增加内脏的负荷。所以高大的男人寿命要短一些，他们太累啦。还有观点认为，女人爱哭是其长寿的秘密。因为眼泪中含有有害物质，如果总是强忍不哭，泪水中的毒素积聚起来，会让人得病。男人不是都很坚强吗，所以他们中毒就多。还有观点是从染色体出发找原因，认为女性染色体是XX，男性是XY。如果在X染色体上有致病基因和话，女人有50%的可能会得病，而男人则是100%。还有观点认为是环境因素所致。女性属于封闭型的，她们起保存整个人类系统基本特征的作用，而男性则要不断创新，承受并处理外界环境的各种变化，因而更具危险性。上述各种观点都有一定的道理或证据，但也还都属于假设。 四、人类疾病死亡率中最高的当属高血压。据统计，在发达国家，每5个人中就有一名高血压患者。而高血压究竟是如何造成的呢？有人认为，高血压主要是精神过度紧张造成的。而反对者研究后发现，紧张只是在某个时间内会使血压升，并没有发现会引起心血管发生病变的证据。有人提出，四足动物中患高血压十分少见，而灵长类动物中却很普遍。结论是由于灵长类有直立的习惯。在直立的状态下，血液大部分集中在心脏以下，心脏要保持血液的流通，必须要加大压力。久而久之则形成高血压。反对者认为，人类直立已经是数百万年的事情，其各种器官早已适应，不会因此患高血压。倒是现代人更加多地处于紧张的生活环境中，休息时间减少，坐立行走的时间变长，而人的机体结构不可能在一二百年中形成适应。所以还是紧张致病较为正确。据此，两派科学家对防治高血压也提出不同见解。一派说要延长人体水平状态下的休息时间，一派说应该加强锻炼以使心脏更强壮。 五、儿童多动症是一种轻微的脑功能障碍，虽然它并不一定证明儿童的智力不正常，但它会影响孩子的学习、行为等方面，是一个令家长头疼的大问题。然而这个问题却还没有一个明确的答案。许多学者主张，这是由于母亲怀孕时受到疾病损害、营养不良或孩子出生后受到外伤所致。还有证据表明，不少儿童多动症与遗传有关，是Y染色体异常所致。大量临床检查显示，患儿体内某种神经传递物质浓度不足，导致大脑信息传达不畅，从而产生自制能力不足。其原因可能是遗传问题所致。还有人提出是由于体内铅摄入过量或是铁缺乏。因为铅会抑制脑中酶的活性，从而干扰神经活动；而某些患儿在补铁后，其症状有明显改善。但科学家们也曾做过调查，结果发现没有必然联系。甚至还有人将多动症归罪于教育方式不当、精神创伤、荧光灯、电视机等等，但都没有确实的证据。 </cc></td></tr></tbody></table> 六、谁是人类的直接祖先？这是科学家们一直在探索而还没有答案的问题。现在，科学们普遍认为，非洲南猿、粗壮南猿、鲍氏南猿和阿尔法南猿是重点研究的对象。这些古猿的化石都被研究得很充分，但它们中究竟谁是人类的直接祖先却不能肯定。比较一致的观点集中在了非洲南猿和阿尔法南猿。科学家们产生不同看法的原因是由于对解剖学特征的选取上。由于每种化石的解剖学特征多到数百上千，所选取的特征不同，得出的结果可能就会截然相反。而大家之所以不遵循同一个标准，其原因更是多方面的。由此我们可以看出，即便是在科学的范围内，人们之间的争论也并不总是科学的，因为真理只有一个。所以说，科学永无止境，对一个问题的研究往往要涉及到与之相关的很多其他领域，任何一个困境，或任何一个不同的理解，都会令研究倍加困难。 七、以后的人类会是什么样呢？目前人类已经走过了约150万年的进化之路，再过数十万年或一百万年，人类将是什么样子呢？不同的科学家为我们描绘了不同的影像。悲观论者认为，人类现在已经开始走下坡路，其原因是科学的发达。许多疾病都可以得到医治，这样会使人们体内的不良基因越积越多，最终会导致每个人都带有多种种致病基因。人类依赖高技术而生存，结果头脑发达、四肢退化；人类滥用地球资源导致地球自然环境恶化，最终人类会变成生活在树上的怪物，只能靠吸取藻类为生。多数科学家并不赞同这种论调。有人认为，人类会按进化的路一直走下去，只不过头脑越来越大，四肢越来越小。很多科幻影片就是按这个思路来绘制外星人的。更多的科学家则很冷静，他们认为，在过去的100万年间，人类在外形上并没有多大差别，同样，再过100万年，人类大致也还是现在这样。任何生物在进化发展过程中，都会有一个相对稳定的时期，现在的人类就是这样。有类大脑的发展变化与人类智慧的发展变化并不是成比例发展的。我们大可不必担心。 八、左撇子比右撇聪明吗？很多人都认为左撇子比右撇子要聪明一些，这其中有什么道理吗？科学家研究发现，在一些高智力人群中，左撇子的比例的确要高一些。按人的大脑分功来看，左半球负责逻辑推理等分析性工作，右半球负责感觉和空间距离等视觉判断性工作。因此，从眼看到手动，右撇子走的路是大脑右半球??大脑左半球??右手；左撇子走的路是大脑右球??左手。显然，右撇子多走了弯路。许多实验表明，左撇子中枢神经系统的敏感性要比右撇子强得多；但他们对环境的适应力却差得多，而且极容易得某些免疫疾病。在实验中，人们进一步发现，某些药物对一个半球有效而对另一个半球无效。在对左撇子与右撇子进行对比试验中，服用某种药物后，二者反应大不一样，左撇子的反应要大得多。据此，有科学家认为，人类在远古时候主要以植物为食，植物中会有一些有毒的，而右撇子对这种毒性的忍耐力远超过左撇子，所以他们有更强的生存能力。这也就是为什么右撇子的人比左撇子的人多的原因。不过这些研究倒底正确与否，现在还不是下结论的时候。 九、 现在似乎谁也不会否认生物钟这个说法，但生命究竟为什么会有节律呢？一种说法叫外源性，强调是外界的多种信息在控制生命的周期。比如人们将有强烈明显节律的动物转移到相反的环境中，用不了多久，它就会适应。这表明它生物钟是由外界环境控制的，只不过我们目前对外界究竟有多少信息在控制我们还不甚清楚。一种说法叫内源性，认为是生命体内的激素调节结果。研究发现，人体内细胞有固定的节律，男人有23天的体力节律，女人有28天的情绪节律等等。此外，还有科学家提出大脑控制说，并且发现脑垂体下部有一串神经细胞专司此职；基因环境说指出在人类进化过程中，逐渐适应环境的节律并在基因上打下烙印，等等。所谓生物节律，恐怕并非一种原因使然，解开这个谜恐怕也不会一了百了。 十、中医讲究的穴位是最神奇的人体奥秘啦，它的实质究竟是什么呢？有人从穴位的电学特性去探讨，发现皮肤上的某些地方存在导电量特别高的“良导点”，它们的位置与穴位的位置相吻合。但后来又发现，全身穴位总面积不过体表的万分之四，而电阻部位却多得多。后来人们又用最弱电流刺激肌肉，凡是能使肌肉产生最大收缩效果的地方就叫运动点。经对照发现，运动点与穴位的分布几乎一致。但运动点的机制是什么，还不太了解。又有人研究了穴位与神经的关系，发现几乎所有的穴位都与神经相关联。某一穴位与某一脏器的神经往往同属于一个脊髓节段。在胚胎发育时期，皮肤与神经是同源的，神经中枢存在着各皮肤区域与脏器的投射点。但是相反意见认为，非穴位区域下也都有神经分布，它们在组织学上并没有差别。还有人发现穴位与血管、淋巴管关系密切，穴位处的皮肤温度比别的地方要高一些，可能正是因为这一系列的复杂关系形成了穴位的奥妙。</cc> </td></tr>
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[此贴子已经被作者于2009-10-29 07:46:09编辑过]

水云间 · 发表于 2009-10-29 07:48:46

科学之谜（四）
 
 一、大约6亿年前，地球上的生命还只是生活在海洋中，荒凉的大陆上看不到一点绿色。后来是哪个勇敢的植物率先登上了陆地呢？这也是一个谜。有科学家认为，植物在陆地上生活需要具有吸收和输送水分的组织，按此来考察，应该是某种蕨类植物率先登陆，并演化成后来很多植物种类。反对者认为，最原始的陆地植物不必非具有输导组织，它们可能是苔藓一类植物。虽然苔藓的输导组织不发育或发育不完善，但它们的有性生殖器官，尤其是胚，这恰恰是陆生植物的特征。还有科学家认为，从所有植物的特征??光合作用来研究更合适。迄今在藻类中发现多种光合色素，但只有绿藻门植物所含的色素种类及比例与陆地植物的光合色素比较一致，而且细胞内也都有淀粉。据此，应该是绿藻门植物。 二、真菌是很大的一个生物类群，如我们熟悉的蘑菇，它就是一种真菌。奇怪的是，这样一个大的生物种群，人们却一直不知道它应该属于植物还是属于动物。我们知道，植物都有叶绿素，可以自已通过光合作用制造营养，但真菌并不具备这样的本领，但真菌的细胞中有细胞壁和细胞膜，又是通过孢子传播繁殖，这点又像是植物。科学家们为此争论了两千多年，还是没有一个满意的结果。于是人们设想在植物界、动物界之后再设立一个真菌界。这个结果是不是正确呢，讨论恐怕还要继续下去。人们在无奈之下说真菌是“破坏了自然界普遍和谐性的魔鬼杰作”。 三、我们在学习生物课时，常常会听到某某动植物属于什么种。这就是所谓的物种。但物种真的是客观存在的吗？还真不一定。我们知道，小麦、白菜、松树，它们都属于不同的种，鸡、老鼠、狮子也各不相同。物种的客观存在好像是无可争争辩的事实。但当人们将生物进行分类时，却发现并不像想象得那样简单。比如某一个属的植物，张三分出了几百种，李四却分成了几十种。种种与之间的区别总是会有的，但究竟相似到什么程度可以算是一种？科学家们争来争去，最后的结论竟似乎完全是取决于科学家的个人判断。人们开始转而从哲学的角度来思考，认为能互通交配繁殖而保持种群并与其他种群形成隔离的，就是一个种。这一理论曾经一度被人们所接受，但后来人们发现事实上并非如此。有些似乎是符合这一理论，有些则完全乱了套。比如栎属植物，不管落叶与不落叶的，如果按此理论来考察，其四百多种植物只算是一个种。达尔文在他的《物种起源》中说，他只为了研究的方便而使用了物种这个词。而更有激进者称，世界上没有什么物种，只有单个的生物个体。物种究竟只是一个人们为了分类而想出来的一个概念呢，还是在生物中确实存在着类别？ 四、号称沙漠之舟的骆驼以耐干渴著名，这是我们都知道的。但为什么它有这种独特的本事呢？人们最早猜测它有一个“水囊”。骆驼是反刍动物，它的胃前面还有三个室，其中最大的一个叫瘤胃。人们认为那里面可以存放很多水。后来经过解剖发现，事实并非如此。这个瘤胃并不能有效地保存住净水，而且容积也还不够大。人们便又猜测骆驼经得住脱水。考察发现，一头骆驼在干热的沙漠中行走8天，体重会减轻100公斤，失水量相当于体重的25%。而人如果失水5%以上便会知觉紊乱，失水超过10%就可能会死亡。为什么骆驼能够忍受失水呢？原来其他动物失水后，其血液会变浓，粘性增加，循环变慢。而骆驼却不会。这说明骆驼失去的水分不是来自血液，而可能来自于肌肉或脂肪。有学者就认为，1克脂肪氧化后可生成1.07克水，驼峰中的脂肪就是用来变成水的。还有人认为，骆驼耐旱的主要原因是它有出色的保水能力。它通常不出汗，体温也不怎么上升，一身厚厚的毛可以抵御炎热的阳光。它的排尿量也少，因为它的肝脏功能特殊，不会造成尿中毒。这些说法还有待于进一步验证，也许就是这些综合因素使骆驼成为耐旱的冠军吧。 五、大家都在电视上看到过鲸类集体“自杀”的事件。它们为什么要这样做呢？有科学家说，鲸类动物的眷恋性很强，它们在同伴遇难时会集体前往营救，而且不成功绝不离开。还有学者认为，鲸像某些鸟和鱼一样，利用地球磁场进行迁徙，而且它们一般会沿低磁力行进而避开磁力高的地方。研究了一些鲸自杀现场，发现那里恰恰是磁力低的地方。因此估计它们是误入歧途。还有科学家研究发现，在自杀的鲸类头部有寄生虫导致的听神经病变。因此可能是由于它们的声纳系统失灵所致。除此以外，还有一些说法，但没有一个能够确切的解释。 
 六、鸟类的羽毛有的非常美丽，有的却灰暗单调，有的雌雄几乎一样，有的却相差甚远。孔雀就是一个明显的例子。达尔文就曾说过，在一雄多雌婚配的鸟类中，雄性越漂亮，就越能获得更多的雌鸟，因而可以繁殖更多的后代。孔雀开屏就是为了吸引雌性。这叫“性选择”说。但是有科学家反对，他们认为，凡是善于发现敌害或机灵易逃脱的鸟类，都用鲜艳的颜色来显示自己，让捕捉它的其他鸟类害怕。而那些不机灵或不易逃脱的鸟为了隐蔽自己，则不须要漂亮。科学家们按此理论进行统计，确实发现几乎生性活泼的鸟都是鲜艳的，不活泼的鸟都是暗淡的。而且，在一雄多雌的鸟类当中，雌鸟担负孵卵任务，属不易逃脱，所以也是灰暗的。这两种理论都很有道理，于是人们想到，鸟儿一般在空地求偶，很容易被敌害发现，此时雄鸟的艳丽色彩会起到警告作用，尤其像孔雀开屏后，那一只只大眼睛的图案，足以迷惑敌人。同时发现集体求偶在草丛中进行的鸟类，其雄鸟一般并不鲜艳。问题到这里似乎是圆满解决了。但科学家们还并不满足只是进行逻辑上的推理，他们还要找到确实的证据。 七、考古发现，在寒武纪（距今5.7至5亿年前）地球上一下出现了很多无脊椎动物，这一现象被称为“寒武爆发”。难道动物们真的是一下子冒出来的吗？按生物进化理论，这似乎是不可能的。唯一的解释是这之前的动物化石没有保存下来。因此，关于动物的起源就成了一个谜。因此有人认为，动物的历史不足6亿年。后来，人们终于发现了早于6亿年前的化石，随着一次次的新发现，这一时间也越推越远，直到发现了距今8.4亿年前的环节动物化石。然而科学家们并没有停步，他们继续探寻，结果在距今20至24亿年前的地层中发现了9种管状穴。一些科学家认为这是动物挖掘的遗迹。在北京十三陵地区距今19亿年前的地层中也发现了类似的痕迹。但究竟是否真的为动物所为，目前还不能下结论。如果是，那这一年代是否就是动物出现的最早时刻呢？ 八、动物玩游戏的事情屡见不鲜，跑跳打闹以至使用物体进行更复杂的游戏。但是按生物世界的普遍规律来看，却很难解释。因为动物本来应该尽可能节省能量，它们为什么要消耗能量去做那些没有明确目的的游戏呢？有科学家指出，动物是在学习技能、演习生活。反对者认为，游戏并非只在小动物身上发生，而成年动物不存在用游戏来演习生活的需要。他们认为，动物的游戏完全是娱乐行为。而且他们指出，越是进化得高级的动物，游戏的天性越强。还有科学家提出一种锻炼说法，如北极熊在冬季食物不足时游戏并不多，而到了夏季，它们吃饱喝足后，为了保持身体的灵活，游戏就会多起来。持各种说法的科学家们都对动物的游戏进行了大量观察和研究，各自都有一些证据。但面对动物们复杂而多变的游戏行为，他们觉得离揭示奥秘还有很多路要走。 九、冬天到来时，一些动物会进入冬眠。它们是因为寒冷而冬眠，还是因为冬季食物短缺而冬眠呢？科学家们进行了多方面的研究。一些科学家认为，是温度降低引起它们进入冬眠的。但研究中却发现人工降低温度时，有些动物并没有进入冬眠。有的科学认为是由于冬季食物不足引发冬眠。因为运动的热量主要来自食物，缺少食物远比寒冷更可怕。实验中也确有小囊鼠在得到食物的冬季而不冬眠的证据。不过反对者指出，不少冬眠动物在冬眠来临时会自动停食或拒绝进食，这就很难区分究竟是温度问题，还是食物问题。科学家们转而从动物的生理方面来研究，如激素、神经、细胞成分等等。他们在一个实验中发现，动物体内有某些可能的“冬眠物质”，如果将这种物质注射到其他动物身上，竟可以引起该动物在夏天“冬眠”。但其中的机制还是不清楚。人们觉得，冬眠可能是更为复杂而多因素的一种生理现象，真正的答案还要继续探索。 十、我们现在都知道，植物的叶子所以是绿色的，是因为叶绿素的存在，而叶绿素是必须在光照中才能够合成的。如果不让叶子接受光照，叶子就会变黄。然而科学家们却发现了一个意外情况。在我们常吃的莲子中，有一个深绿色的小芽，那是莲子的胚。它被严密地包在胚乳中，外面还有一个坚硬的壳。按照我们熟悉的理论，这个小芽至多也就是淡黄，像其他果实中的胚一样。可这个胚居然是那么的绿。人们想，是不是它的外壳和胚乳能透过某种波锻的光而使它发绿？或是胚乳中存在着某种发光物质？经研究发现，成长于黑暗中的胚内，竟有许多含有捕获太阳能的叶绿素复合物。这简直是对过去理论的一个大挑战??在无光条件下可产生叶绿素！于是人们开始思考，生物中是否存在着可代替可见光的生物物质？

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