第9章 科学的小品 (4)

　　在摄氏零下一百九十多度，空气竟会变成浅蓝色的液体流来流去，而二氧化碳则早成了雪花一样的白色晶体——干冰。 鲜花在液态空气中浸过以后，变得像玻璃一样脆，一摇动，便叮当叮当作响。鸡蛋、蜡烛在超低温下，成了巨大的“萤火虫”，鸡蛋射出浅蓝色的荧光，蜡烛射出浅绿色的荧光。金属呢？同样变得面目全非：水银在常温下是闪耀着银光的液体。然而，如果你把水银温度计伸进液态空气，水银柱立即冻成硬邦邦的固体，把外头的玻璃打破，里面的水银柱可以像钉子一样钉进木头中去！铅平常是比较软的，要直就直，要弯就弯，然而在摄氏零下一百多度，却变得非常“倔强”，富有弹性，像钢丝弹簧一样。谁都知道，一个铃铛如果用铅做的话，在常温下摇，听起来像个闷葫芦，但如用液态空气浸过以后，摇起来却居然发出银铃般清脆的响声。锡恰恰相反，一把好端端的锡壶，在超低温下会碎成煤灰似的一团粉末。唯一例外的金属是铜，它在超低温下仍保持良好的韧性和机械强度，因此许多超低温设备，常用铜来做。

　　更奇妙的是所谓的“超流现象”和“超导现象”：1938年，苏联著名低温物理学家卡皮茨院士发现，当温度接近绝对零度时(摄氏零下

　　273.16度称作绝对零度)，液态的氦居然会变成一种没有黏性的液体，如果你向一个小杯里倒些液态氦，再把小杯放进一个大空杯里，这时小杯中的液态氦会自动地向大杯里“爬”过去，直到两杯的液面一样高为止。如果你把液态氦装在一根管子里，管底用研磨得极细的金刚砂堵住，成了一个充满微孔的管底，然后，你用光去照管子，液态氦将会从微孔里喷出一米多远，好像从洗澡的莲蓬头里喷出来似的。液态氦的这种怪脾气，被叫做“超流现象”。至于“超导现象”，那是荷兰著名的低温物理学家卡美林·奥涅斯在1911年发现的。他把温度不断降低，当接近绝对零度时，金属的电阻竟然突然剧降，以至消失，电流可以永不休止地在环状金属线路中跑个不停。几年前，英国物理学家们曾做过一个有趣的实验，他们把一个放在超低温中的铅环，通以电流后再截断电流，然后把整套仪器封闭起来，搁置两年半，再把仪器打开，发现铅环里的电流仍然在流动，而且电流强度并没有明显的减弱。现在，人们已经发现铅、汞、锌、铝等23种纯金属以及60多种合金、化合物，具有超导性能。

　　在钢铁工业上，人们开始用超低温处理钢铁制品。经过处理后，钢的强度能增加一倍半，而铁增加两倍。至于液态空气工业，那更是最大规模作用超低温的工业。人们用高压和低温“双管齐下”，使空气变成液态，然后成吨成吨地把它蒸发、分馏，得到纯净的氧气、氮气和各种稀有气体。

　　在农业上，人们利用超低温来锻炼种子，增强它们的耐寒本领。农业科学家利用逐渐降低温度的办法，把醋栗的种子进行低温处理。每天把温度降低十度，从室温一直下降到摄氏零下四十多度就会冻死的醋栗种子，锻炼成能经受得住零下二百多度超低温的考验。由于采用这种锻炼种子的办法，许多果树和庄稼，就可以从南方搬到北方，甚至搬到接近北极的地方。

　　在物理学上，利用超导现象，人们制成了小巧玲珑的冷子管。冷子管的构造非常简单：它仅仅是由两根彼此绝缘并且互相交叉的镎①丝和钽②丝，浸在液态氦里做成的。冷子管比电子管小得多。用五千个冷子管组成的微型电子计算机，看上去和一架普通的收音机差不多。如果用真空管做的话，这架计算机起码得占整整一个房间。此外，冷子管用电也很省，一百万个冷子管只消耗半瓦电。冷子管非常灵敏，现在人们已用它测定从遥远的星球射来的微弱光线的强度。利用超导体还可以制成微波 ③放大器，这种放大器是现在世界上最灵敏的放大器，可以避免分子热骚动而带来的杂音，使微波得到了有效的放大。现在，物理学家们正努力寻找这样一种合金——它在室温或者稍低于室温下，就能显示出超导电性。如果能够找到这种合金的话，那将是电学史上的一场划时代的革命：人们制成了没有电阻的导线。

　　在生物学上，科学家们正在研究生物在超低温时有趣的“复活之谜”。生物学家们曾拿金鱼做了一个实验：把金鱼用镊子从水里夹出来，等它表面稍微干些以后，就把它头朝下插到液态空气里。金鱼立即冻得硬邦邦了。但是，经过十至十五秒钟后，再放回温水，金鱼竟复活了，摆动着它那轻纱般的尾巴，悠然自得地游来游去。

　　金鱼的这种复活现象，引起人们很大的兴趣。人们感到很奇怪，为什么让金鱼的温度慢慢降低，降低到摄氏零下一百多度，它就再也无法复活；而快速地使它降低温度，在一刹那间突然降到摄氏零下一百多度，然后迅速升温，却能复活呢？生物学家们经过研究，发现在慢慢冷却时，细胞中的水分结冰，而结冰时体积会膨胀(因为水的体积在摄氏四度时最小)，促使细胞胀裂、死亡。可是，在快速冷却时，细胞中的水分很快结成冰，来不及膨胀，细胞便没有受到破坏。同样，在升高温度时，也必须以很快的速度升温，避免把细胞胀裂。目前，人们正在继续探索着其中的奥秘，以便寻找一种延长动物和人的寿命的办法。

　　有人设想，当用超低温“冷藏生命”的方法成功之后，把它用于宇宙航行事业。这是因为在宇宙航行时，星球和星球之间的距离往往非常遥远。从地球上用宇宙飞船飞到某些遥远的星球，要上百年、上千年以至更长的时间。坐着宇宙飞船到那么遥远的星球去考察，人的生命是不够用的。即使在宇宙飞船起飞时放上一个刚出生的婴儿，当宇宙飞船返回地球时，这婴儿也许已因年过古稀而与世长辞了。科学家们设想，当宇宙飞船起飞之后，就把人用超低温设备迅速冷冻起来。到了快接近那个星球时，把温度迅速升高，使人复活。当他完成考察之后，在返回地球的路上，又用超低温设备冷冻起来。回到地球时，重新复活过来。这样，人的生命就够用了。

　　在宇宙航行中，宇宙飞船或人造卫星将会遇到摄氏零下二百多度的超低温。因此，所用的材料事先都要用超低温进行检验，合格后才允许上天。

　　在医学上，人们正开始利用超低温来保存一些贵重的药品，防止变质。最近几年，我国还试制成功了“冷刀”，用于外科手术。所谓“冷刀”，其实就是在空的管子中，不断输入液态空气。在开刀时，用冷刀使切开的部位迅速冷却、冻结，可以减少出血，减轻病人的痛苦。在科学研究中，超低温也是人们很重要的助手。像物理学上著名的“宇称守恒定律”被推翻，就是以在-270℃的超低温实验结果作为依据的。

　　超低温世界，是一个奇妙的世界。

　　空气中的“流浪汉”

　　写作背景

　　《空气中的“流浪汉”》收入沪教版语文第七册。

　　这篇科学小品是以笔名“叶艇”发表于1960年7月16日的上海《解放日报》朝花副刊。发表之后，被报社评为当年的“红旗稿”。

　　当时我20岁，是北京大学化学系三年级学生，正在写《十万个为什么》。这篇文章在40多年之后被收入上海版的语文课本，很让我意外。由于原文长了一点，作为课文时做了一些删节，这里所收的是当年发表于上海《解放日报》的原文——幸亏我还一直保存着当时的剪报，照原文输入电脑，收入本书。

　　灰尘与每一个人都息息相关，无时无刻不在你的鼻孔里进进出出。选择灰尘做文章，每一位读者都有兴趣。

　　我喜欢用比喻来写科学小品，为的是能够深入浅出。比如这篇文章的题目，就以《空气中的“流浪汉”》比喻灰尘。又比如说，灰尘是“云雾的骨骼”，是病菌们的“直升机”，是“不老实的仆人”、“不老实的小家伙”。

　　如果在今天我写这篇文章，则必定要提到“PM2.5”，亦即大气中直径小于或等于2.5微米的灰尘。这样的“微尘”，直径不到人的头发丝粗细的1\/20，但这小家伙是“可入肺颗粒物”，对人体健康有重要影响，而且还会在空气中形成霾，影响空气透明度。正因为这样，2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。

　　空气中有一种细小的物质，每天东飘西荡，行踪不定，它就是被人们称作“空气中的流浪汉”——灰尘。你别看它“出身卑贱”，微不足道，从它的身上还会引出很多故事来哩。

　　夏夜的天空，常常有一道亮光划过，“呀！那是什么？”孩子们最爱这样问。“是星星掉下来了。”年纪大的人回答。星星掉到哪儿去了呢？也许，你会说：变成陨石啦。其实，它与空气摩擦烧起来了，大部分变成了灰尘。据统计，每昼夜有一千四百三十万吨这样的宇宙灰尘落到地球上。

　　灰尘的故乡可多着呢！林立的烟囱，整天在冒着烟，给城市戴上了一顶灰帽子。火山爆发时，灰尘弥漫周围几百公里。三十年前阿拉斯加的卡特迈火山喷发时，火山灰尘厚达人膝。人呼吸时也产生大量灰尘，每分钟约呼出二十万粒。另外，每走一步路，每刮一场风……都不知道要产生多少灰尘。

　　灰尘有大有小。一般来说，一千粒灰尘紧挨着排成一队，只一厘米长。

　　灰尘整天与你打交道，在你的鼻子里忙碌地进进出出。据实验，城市街道上的一酒杯空气中，有几十万粒灰尘，而在草木繁多的山林地里就少得多，大约只有一百多粒。

　　也许你没想到，这些整天到处闲逛的小家伙，倒也是人类的仆人呢！

　　可以这样说：没有灰尘，就没有雨，没有蔚蓝的晴空和瑰丽的云彩，也没有蔚蓝的海洋。这句话，并不带有诗人的夸大的成分。

　　每天，太阳把成千成万吨的水变成蒸汽，升到天空；在高空一遇冷，水汽就要凝结了。但是没有灰尘，就不能凝结。有了灰尘，它才能以灰尘为中心，越结越大，终于从天上降下来，成为雨。灰尘是云雾的骨骼。

　　亿万粒灰尘，像一层被子盖在大地的身上。光线透过大气层时，灰尘犹如一面面小镜子，截住了其中蓝色的光波，映入我们的眼帘。 在海里，也是一样。于是，我们看到的便是蓝色的天和海。

　　这种解释，也许你会不太满意，做个实验看吧：把一只无色玻璃管中的灰尘除净，然后射进一束光线，玻璃管竟变成黑色的！一旦再放入灰尘，立即出现极浅的蓝色。

　　假如大气中的灰尘有一天全部消失的话，那么天空将一片黑暗，只剩下几个亮点——太阳与星星。

　　灰尘是不老实的仆人，常常与人们捣蛋。

　　大家都知道，灰尘多了会迷人的眼睛，呛人的鼻子，会使呼吸气管发炎，尝过北方刮风沙滋味的人，体会就更深刻了。

　　灰尘钻进手表，使手表走不准，甚至走不动；它钻进唱片、电影胶卷，就会唱出一种陌生的嘶哑的怪声；它钻进机器，就会加剧磨损；它落到桌椅、衣服上，就会变脏。

　　灰尘还是病菌们的“直升机”，在空中飞来飞去，把这些人类的敌人，到处传播。

　　看来，人们不得不管教管教这些不老实的小家伙了。

　　“要扫地，先洒水”这是卫生条约，也是最普通的治服灰尘的办法。

　　在上海的街道上，不时有洒水车来往，叫灰尘老实点睡到地上去。斩草要除根，人们对烟囱进行严格的戒备，不叫灰尘逃走。但是，最主要的办法，还是绿化祖国，进行水土保持。这样，一旦灰尘被雨水带到土壤里，即使刮风也很难让它重新获得自由了。人类，在征服着灰尘。

　　太空医生太空医生

　　写作背景

　　《太空医生》最初发表于1983年第6期《新观察》半月刊。收入人民教育出版社出版的初中语文第三册。

　　《新观察》是时政类杂志，但是也很关注科学。我是《新观察》的热心作者之一，既为《新观察》写时政类文章，也写科学小品。《太空医生》就是一篇科学小品。