生活上的干净人:科学之谜(五)

一  地球早晚有一天会抛弃它养育着的亿万生灵而重归死寂，人们把这称为地球末日。但对这一天以什么样的形式到来，科学家的认识并不相同。现代科学认为，地球万物赖以生存的太阳也会有风烛残年的时候，那个时候被称为太阳的红巨星阶段。这个阶段的太阳将发生惊人的巨大膨胀，它就像一团爆炸的烈焰迅速扩大开来，包括地球在内的许多行星都会被它吞没而化成灰烬。太阳的这种变化缘于它内部的热核反应，好在目前这种反应还处于稳定期，红巨星是几十亿年以后的事情。不过也有人说，恐怕等不到太阳变成红巨星，地球上的生命就将遇到灭顶之灾。一些科学家认为，太阳很可能有一颗伴星，这两颗恒星在相互围绕着运动，每隔2600万年它们兄弟俩就会近距离“团聚”一下。它们团聚时产生的巨大引力变化将会搅乱彗星的轨道运动，使得10亿颗彗星在太阳系内横冲直撞。在这种情况下，地球被彗星撞击的可能性将大大增加。在过去的2.5亿年间，1100万年前、3800万年前、6500万年前、9100万年前，地球上都曾发生过导致生物灭绝的大灾难，我们熟知的恐龙就是在6500万年前灭绝的，而这几次大灾难的时间间隔规律恰恰就是2600万年。这颗伴星目前还没有被发现，它究竟存在与否还是一个谜。
二  青蛙、乌龟、小鸟、大象这些看似相差很多的动物却有一个共同点，就是同属于四足动物。人们认为，各种鸟类和哺乳动物都是从爬行动物演变而来的，爬行动物则起源于两栖动物，两栖动物的祖先再往前推便是水中生活的鱼类。所以，人们常说，归根到底人也是鱼变的。那么，这些动物究竟是由哪种鱼演变而来的呢？100多年前人们发现了一种具有内鼻孔和肺的鱼，这个内鼻孔被认为是一个进行此类划分的标志性特征，它普遍存在于四足动物体内。这种被称为肺鱼的动物具有鱼过渡到两栖动物之间的特点，人们一时还为将它划到鱼类或是两栖类引起了争论。然而争论还没有结束，科学家又发现总鳍鱼其实比肺鱼还要更古老，而且某些特征如牙齿更加近似两栖类，于是基本决定了总鳍鱼为四足动物的祖先。可是，经过更深入的研究，科学家在最重要的内鼻孔问题上产生了分歧，一些人说在总鳍鱼化石中存在着内鼻孔，一些人捕捉到了活着的总鳍鱼却并没有找到内鼻孔。于是，有些人又转而主张还是将肺鱼作为四足动物的祖先比较合适；而另一些人则开始考虑修改关于内鼻孔这一重要特征的概念。看来，我们究竟起源于什么动物这个问题，还需要等待一段时间才能见分晓。
三  二千多年前，亚里士多德认为轻物体下落的速度要比重物体慢，这一观点影响了人类2000年。伽利略在比萨斜塔上进行自由落体试验的传说虽然查无实据，但人们根据他的著作得出了一切下落物体在真空中的加速度相同这一结论。现代科技不需要在比萨斜塔上进行那种低级的试验，我们可以在真空环境中亲眼看到羽毛与铁球同时落地的景象。然而，一些科学家还是不死心，他们非要更精细的研究万有引力，看看各种不同物体下落的加速度倒底是不是完全相同。果不其然，随着科技手段的精湛发展，科学家终于发现不同材料的物体下落确实存在着微小的差异。一些科学家将产生这种差异的原因归功为第五种自然力，称为超负载力（已知四种自然力为：电磁力、强相互作用力、弱相互作用力和万有引力）。他们认为超负载力与万有引力刚好相反，它是一种地球与物体间的排斥力。这个排斥力比万有引力小得多，它只在近距离内才发生作用并且它不与物体质量成一定比例，而是与物体内质子、中子数量及化学成分相关。如果简单地比喻一下，说不定羽毛会比石头落得更快些呢。虽然人们认为超负载力是存在的，但目前对它却知之甚少。亚里士多德和伽利略的理论究竟哪个更正确，原有的答案又成了迷。
四  按照大爆炸宇宙学的描述，我们现在的宇宙产生于一二百亿年前的一次巨大爆炸，在爆炸中形成的宇宙物质就像炸飞四散的爆竹碎屑一般彼此远离。这些宇宙物质不仅包括我们见到的太阳月亮和星星，还包括我们见不到但数量却可能更多的暗物质。这些物质有些弥漫在宇宙空间，有些在引力的作用下聚集起来形成星系。银河系是无数星系中的一个星系，科学家观测到所有星系都在彼此远离，因此推算出它们在一二百亿年前曾经集中在一个点上，是爆炸诞生了现在的宇宙。那么，宇宙是不是会永远这样膨胀下去呢？有科学家认为，宇宙膨胀的速度在减慢。这是因为物质间存在着引力作用，并且这个引力最终还会使分散的物质重新汇聚到一起。我们的宇宙会周而复始地一次次重复大爆炸所带来的新生。也有科学家认为，要把彼此远离的星系拉回来，整个宇宙中必须具有足够多的物质才能形成那么大的力量。以目前观测到的宇宙物质总量，还远远达不到那个力气。因此，宇宙将会永远膨胀下去。看来宇宙的命运如何取决于它自身物质的多少，于是人们开始寻找更多的宇宙暗物质。有理论认为，黑洞、黑矮星（一种发光很弱的恒星）、星际尘埃甚至质量虽小但数量庞大的各种微子多得很，它们加起来要比可见到的物质还多。但是这毕竟只是理论，人们现在的观测技术还无法证实这些物质的存在。
五  黑洞这个理论上存在的天体充满了神奇奥秘，科学家费尽力气也还是找不到它们存在的确实证据。我们能够看到一个物体，要么是因为这个物体本身在发光，要么是有光照在它身上再反射到我们眼中。这里所说的光不仅包括我们肉眼可见的光，还包括我们看不见的电磁波和射线。黑洞本身不发光，而且它具有的强大引力，能将照在它身上的光一丝不漏地全部吸收掉。所以，我们既不能用光学望远镜（利用可见光）来发现它们，也无法用射电望远镜（利用电磁波）找寻其踪影。天文学是一门以观测为基础的科学，它不像物理和化学可以通过重复性的实验来发现真理。只要在观测中没有找到可靠的证据，就不能说黑洞一定存在。因此，尽管人们在理论上充分论证了黑洞存在的可能性，甚至坚信它的存在，但要找到它可能真的只是理想。目前，科学家们只能根据观测到的一些天体运动现象，间接推测黑洞的存在。比如说观测到某天体超常规运动，可能会是附近黑洞强大的引力场造成的；某星系中心有强大的射线喷流，可能是星系物质坠入巨大黑洞前的高能释放。遗憾的是对这些运动现象本质上的把握，人们也还没有做到十拿九稳，用来推论黑洞就更显得力不从心。也许，黑洞是一个现代科学永远无法解开的谜。
六  每个人不都愿意面临却谁也躲不开的衰老究竟是从什么时候开始的呢？人们应该从什么时候开始抗衰老进程呢？这个问题早在古希腊时就有人进行了研究，提出人的生命从60岁左右开始进入衰老过程。这个说法基本被大家接受，一般认为五六十岁肯定算是衰老之中的年龄。俗话说：40以前人找病，40往后病找人，这恐怕就是生命开始衰老的证明。到了现代，科学家通过实验证实，动物的脑下垂体在生命的某一阶段会释放出一种引起衰老的物质，从而使机体的免疫功能开始下降。根据对人的研究发现，十几岁起人的免疫功能就开始下降，30岁时人体各项生理发达程度就超过了顶点并以每年近百分之一的速度开始下降，40多岁就可出现全面衰老的现象。因此，人们应该从少年时就开始抗衰老锻练。不过还有更加骇人的观点，说人的衰老过程其实在受精卵分裂的那一刻就已经开始了，经过漫长的10月怀胎，我们出生时已经相当老啦。这一论点在个体的临床实践上似乎得到了证实：人卵的衰老会引发某些特定的先天性缺陷，比如早老症、唐纳氏综合症、染色体缺陷等，而高龄父母生育的孩子具有这些缺陷的情况会显著增加。这也许可以理解为，父母生理功能的衰老已经表现在卵和精子当中，不幸的胎儿一开始就未老先衰了。
七  现代地质科学认为，在地球表面有一层厚达一二百公里的坚硬岩石圈，岩石圈的下面则是炽热而柔软的软流层，也叫地幔。岩石圈的薄厚并不一致，比如大陆所处的地方就比大洋底下的岩石圈要厚一些。人们还发现，岩石圈并不是铁板一块，它们不但分成若干大陆板块和大洋板块，而且相互之间还存在着剧烈的挤压和碰撞。那么，是什么巨大的力量造成了这种运动呢？科学家在大洋中间的洋底发现了一些长长的隆起（称大洋中脊），这里每年都要长出几厘米宽的新洋底。按照洋底的这种扩张速度，地球岂不是会越来越大了吗？然而事实却并非如此。这说明，大洋板块肯定还存在着损失，有生有灭才能平衡嘛。人们经过观测，在大洋板块与大陆板块相接的海沟处发现了奥秘。原来，大洋板块深深地插进了大陆板块的下面，并重新熔为地幔，这被称为大洋板块俯冲。一些科学家由此认为，漂浮在软流层上的板块运动是由于地幔物质的对流引起的。就好像我们用小火煮粥时，米粒从中间的底部翻上来再向四周的边上沉下去一样。大洋中脊下面的软流层就是地幔物质上升区，翻上来的地幔物质形成了新洋底，而海沟处的洋底则被下沉的地幔重新拉回自己的怀抱。看来，板块运动的动力是来自于地幔物质的对流了。但是有科学家认为地幔物质虽软一些，但其粘度还很大，远达不开锅翻滚的地步，形成对流并没有直接的证据。还有，如果说是地幔拉着洋底板块下沉，那洋底板块应该呈现出被撕扯的张应力，但经观测，洋底板块呈现的却是受到挤压的应力。
八  我们都知道，绿色植物在阳光的照射下会吸收二氧化碳进行光合作用以合成它们生长所需要的有机物。按理说，既然植物需要二氧化碳就像我们需要氧气一样，大气中多一些二氧化碳对植物应该是好事。可是，有科学家指出，现在的植物与人类一样也在讨厌大气中日益增多的二氧化碳。理由是，经过观察研究发现，在因工业活动而大量产生二氧化碳的近200年来，一些植物叶片上的气孔减少了约40%。支持这一理论的现象还有：二氧化碳含量低的地区植物，其气孔多于二氧化碳含量高的低纬度地区植物。植物叶片上的气孔对环境变化十分敏感，它们暂时关闭或减少气孔，是为了保持固有的二氧化碳吸收量，是植物的适应性进化。不过有科学家不同意这个理论，他们认为，二氧化碳的增多应该对植物的生长有促进作用，虽然这种作用没有出现，但现在二氧化碳只增加了20%，植物为什么要关闭40%的气孔呢？气孔减少只是因为现在的空气干燥，植物为减少水分丧失所为。更有人反驳说，按此理论，二氧化碳若再增加一些，植物将全部失去气孔，绿色植物永远消失，这并不合理，而且现在大气也没有干燥到那么厉害。又有科学家说，人不会讨厌氧气多一点，绿色植物也不会讨厌二氧化碳多一点，因为这是它们生存所必须的东西。倒是某些不需要的污染可能会改变它们。比如二氧化碳的增多会间接造成酸雨的增多，酸雨恰恰会对植物产生危害。为了“躲雨”，植物只好关上气孔。倒底是“闭气”还是“躲雨”或是别的什么呢？
九  深秋时节，很多植物的叶子变黄变红，随风纷纷飘落，这是我们常见的自然现象。叶子的凋落标志着这片叶子的生命终了。那么是什么使叶子衰老进而凋落呢？开始，人们以为植物开花结果耗尽了养分，叶子得不到营养所以衰老，但又发现有些植物的叶子在开花结果前就衰老了。虽然阻止植物开花结果可以延缓叶子的衰老，但也阻挡不了它们在深秋时节纷纷飘落。后来，人们在叶柄的基部找到了一个特殊的结构——离层。发现随着叶子的变老，离层内的细胞发生了溶解并形成了一个断裂面。这时，只要风轻轻一吹，叶子就会飘落下来。科学家进一步研究发现，引起离层细胞溶解的是一种叫作脱落酸的激素物质。现在，脱落酸已经被用在农业生产上，它可以使棉花的叶子提前统一凋落，以便于收获。同时，人们还发明了一些延缓叶子衰老的相关激素。脱落酸的产生似乎与光照的影响有关，实验证明增加光照可延缓叶片的衰老，但光照与脱落酸之间究竟是一种什么样的形成机制还不清楚。自然界还存在大量常绿植物，比如我们熟悉的松柏，它们的叶子并非不落，只是不会在秋天一起落。那么，常绿植物落叶的原因又是怎么回事呢？
十  太阳这样的天体虽然被称为恒星，但还是有寿命，并且时常变化的。有科学家曾根据过去的观测记录得出结论说，太阳每一百年会缩小2.25角秒，换算过来等于说太阳每一小时就会缩小1.8米。按照这个理论，再过10万年，我们将看不到太阳啦！很多科学家反对这种骇人听闻的推断，他们指出，按此理论十万年前的太阳应该比现在大一倍，但地球十万年来演化的历史根本没有反映出这种状况。另一些科学家也将过去的多种观测记录进行总结，有人得出结论说太阳的大小没有什么变化；有人却说太阳非但没有缩小，反而还在增大。上个世纪70年代末期，人们利用两次日全食进行了实际测量，方法是精确计算日食在地面投下的影子。最后得出的结论是：太阳确实缩小了，不过没有那么严重，每百年只小了0.26角秒。科学家们并没有就此罢手，他们继续对过去数百年间的观测资料进行统计分析。有些人得出结论说，太阳的涨大缩小是以76年为一个周期进行的。有人则说300年前太阳比现在大，以后开始慢慢缩小，什么时候再变大还不好说。这个重大问题到现在还没有确切的答案，因为主要还是依据着过去的观测资料和科学家的统计分析，也许当科技手段进一步发达后，科学的实际观测会揭开这个谜  　作者：周文普
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