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第24章 揭秘神奇的科学发现(7)

那天,18岁的圣马丁在集市上被猎枪误伤,他的胃被打穿了一个孔。闻讯赶来的当地驻军军医鲍蒙特,帮助他止血治伤。经治疗,一年后恢复了健康的圣马丁的腹部却留下了一个直径约2.5厘米的瘘口。通过这个由一层薄膜覆盖着的洞口,鲍蒙特直接观察到了胃的消化过程。他对圣马丁进行了长达11年的观察,他终于知道了胃液含有稀盐酸,具有消化食物和杀菌的作用,并发现了蛋白质在胃中转化为氨基酸的情况。他还观察到胃壁内有一层淡红色的黏膜覆盖组织。于是,鲍蒙特公布了他的观察结果:。胃液能溶解包括坚硬的骨头在内的各种食物,它是一种最普通的天然溶剂。有大量证据表明,胃液对食物的作用纯粹是一个化学过程。。

鲍蒙特初步揭开胃的消化秘密之后,科学界关于胃的探索不断深入。1836年,德国科学家施旺发现了胃蛋白酶,俄国生理学家巴甫洛夫则在1894年发现了食物引起胃液分泌和胃运动的神经反射过程。至此,人们总算基本了解了胃的性质和机理,并进一步知道:胃用同样的方式进行活动,消化人类吃的各种食物。胃里虽然存在着大量能够消化各种蛋白质的胃酸和胃蛋白酶,但由蛋白质组成的胃自身并不会被这些胃酸和胃蛋白酶消化掉。这种现象引起了科学家们的兴趣,人们又开始了对它的研究。美国密西根大学医学系德本教授,曾在实验中把手术中切除下来的胃放在一个容器中,然后在容器中加入按人体胃液配制的盐酸和胃蛋白酶,并置于37℃的温度条件下。结果,德本发现胃被溶解掉了。实验中的胃无法避免胃液的消化作用,但人体中的胃却安然无恙,德本教授百思不得其解。

德本教授联想到胃壁内那层黏膜,认为是黏膜上的细胞发挥了防护作用。从动物试验中,他知道了胃壁细胞所分泌的脂类物质,的确是隔离胃酸与胃组织的一道防线。这种脂类物质可以防止pH值低至0.9~1.5的胃酸对胃的腐蚀以及粗糙食物对胃的机械性损坏。经过进一步研究,他还发现当这类脂类物质受损,被胃酸腐蚀后,胃腺中的黏液细胞就会增加黏液的分泌,在胃壁表面覆盖一层黏液膜。这层黏液膜具有不溶性,可以满足保护胃壁的需要。倘若情况更加危急,这层细胞就会自动脱离,由组织内的新生细胞取而代之,从而完成黏膜细胞的自我修复。

对此,人们仍有许多疑问,比如,关于一些胃病,人们就无法理解。人们会问:胃能自我修复,那么胃溃疡又是怎么回事?德本教授针对这一问题,作出了详细的解答:胃壁黏膜并非固若金汤,当破坏的程度超过了黏膜的自我修复能力时,胃酸就会透过黏膜而腐蚀胃,这就是产生胃溃疡的原因。

德本教授关于胃不会自我消化的解释尚未被所有人接受。原因有两个,一个原因是缺少足够的科学证据,另一个原因是这种起屏障作用的物质的整个构成还没有被完全搞清楚。因而,人们不由得设想,胃不会被消化的原因或许是因为其还有另外一些尚未可知的防护机制,其中的奥秘还有待人们进一步去探索。

男人为什么比女人容易患色盲

人体眼内视网膜上的锥细胞产生了人类的色觉”色觉的产生过程是由于各种光线的不同混合以及锥细胞的三种色素(感红,感绿,感蓝)按不同比例分解,从而产生了色觉,蓝天,青山,白云,绿草也就随之而产生了。由于某种原因,如果一个人对红光的刺激缺乏辨别能力,则成为“红色盲”,依次类推有“绿色盲”,“紫色盲”,等等。当一个人红,绿两种颜色均不能辨认时则称他为“红绿色盲”。如果某人对于红,绿,蓝三种颜色均不能辨认,则他就是。全色盲。。对于全色盲的人来说,全世界没有什么美丽的色彩,一切五彩缤纷的东西,在他的眼里都是黑,灰,白,就如看黑白电视机一样。这种全色盲的患者并不十分多见,红,绿以及红绿色盲在现实生活中则较为常见。色弱与色盲产生的病理原因一样,不过是分辨能力较正常人差,而比色盲者要强罢了。

人类认识色盲只有100多年的历史。1875年在瑞典发生了一次严重的火车相撞事故。在事故调查中,两辆火车司机都肯定自己是按信号灯指示驾车的,没有违规操作。最后发现其中一位司机是色盲患者,根本无法分辨红色和绿色,以致酿成大祸。

从此以后,各个国家对于汽车,飞机,火车,轮船的驾驶员的从业资格进行了严格规范。同时,对驾驶员也进行严格筛选,对今后参加这个工作的人员也提出了要求,规定患有色盲,色弱的人不能从事驾驶员工作。

其后,军事,印染,艺术,纺织,化学,医药等一些与色觉密切相关的行业也制定了对色盲,色弱的限制规定。这些限制和规定,并不是对于色盲和色弱人的歧视,而是因为在这些与色彩有着密切关系的行业中,一旦色觉上出现问题,往往会造成不可估量的损失。

在后来的观察研究中,医学家们发现男性的色盲发病率明显高于女性,并且男性呈显性,女性呈隐性。譬如:父母都是色盲,其所生的儿子则因其为男性,色盲呈显性而表现为色盲,而其女儿则会因色盲呈隐性而表现为色盲基因携带者,但其本身并不是色盲。其女儿结婚后所生的儿子有一半的机会可能是色盲,即如果有两个儿子,那么其中的一个可能就是色盲。同样,其所生的女儿则有一半的机会是色盲携带者。

通过专家临床观察发现,色盲多为先天性遗传而来。也就是说,色盲不会由后天发生的疾病而产生。其病因在患者的父母身上,其发生原理可能是由于锥细胞缺乏某种或全部感光色素所致。由于感光的合成不足可能产生色弱,或继发性视网膜炎,视神经炎等疾病。与色盲不同的是,色弱既可以是先天性的,也可以是后天其他疾病引起的。而对于为什么男性色盲患病率高于女性这一问题,专家们的解释是这样的:在人体中男,女遗传因素上存在性染色体的差别,男性性染色体为XY,女性的为XX。因而,其遗传基因很可能与性染色体有关。但是,对于具体的原因,专家们仍不能提供进一步的解释。因而,对这一问题,医学界尚无定论。看来,色盲之谜还有待人们进一步去探索,色盲成为男性。专利。的原因总有一天会真相大白。

伦琴是如何发现X射线的

100多年前,X射线被发现。如今,这种射线已经被人类充分应用,像金属探伤,晶体结构研究,医学和透视等。尤其值得一提的是,X射线在医学领域的应用,使诊断和治疗疾病有了突破性进展,为病患者带来了福音。此外,X射线摄影也被用于生物科学中,以帮助人们找寻生物界的新规律,对医学等科学和工业的发展起到了很好的促进作用。那么,这种奇妙无比,多用途的X射线是由谁发现的?又是如何被发现的呢?

1895年,德国符茨堡大学的校长伦琴,开始着手研究一个物理课题——阴极射线时,却意外地发现有一包用黑纸包得很好的照相底片全部感光了。这令他百思不得其解,于是,他反复试验,结果却是一样的。伦琴想:为什么以前从未发生过这种情况?问题是不是出在刚装在实验室内的阴极射线上呢?

为了揭开这个谜底,年过五旬的伦琴决定将全部精力投入到阴极射线的实验中来。同年11月8日傍晚,伦琴像平时一样,独自来到实验室,接着,他紧闭起实验室里所有的门窗,然后接通电源,检验黑纸是否漏光。忽然,在伦琴眼前闪烁出一道绿色的荧光。伦琴打开电灯一看,发现光源是离放电管2米远处的一个工作台上的氰化钡荧光屏。当他关掉阴极射线管的电源后,荧光屏就黯淡下来;当再次接通阴极射线管电源时,荧光屏又发出了荧荧的绿光。

伦琴兴奋极了,那天夜里,他不知反复实验了多少次,答案都是相同的。但令他感到奇怪的是,为什么阴极射线在空气中只能通过几厘米,而将其包裹在厚厚的黑纸包里时却能使2米外的荧光屏发光呢?伦琴一边琢磨,一边自言自语道:“通电的是射线管,为什么荧光屏能发光呢?难道有某种未知的射线,射到荧光屏上,使荧光屏发光吗?”

于是,伦琴将手边的一本书挡在射线管和荧光屏之间,想看看这时的荧光屏会是什么样子。他往远一些的地方移动荧光屏,荧光屏依然光亮如前。看来,这种射线有能穿透固体物质的神奇本领。当伦琴把手伸到射线管和荧光屏之间时,竟然看到自己的手影清晰地印在荧光屏上,更准确地说,是一只手的骨骼的黑影像。伦琴被眼前的一切惊呆了,他又仔细地看了看,没错,果然是一只手的骨骼。世界上竟有能照出手的骨骼的射线!这是人类首次看到活人身体内部骨骼的影像。

一连6周,伦琴都独自在实验室里研究这种新的射线,夜以继日,废寝忘食。他拿来了木头,玻璃,瓷器,硬橡胶等物体放在这种射线前进行试验,发现这种神秘的射线都能穿透这些物体。接着,伦琴又对各种金属进行实验,得出的结论是除了铅和铂以外,其他金属都能被这种射线穿透。他还把照相底片放在射线管和荧光屏之间,发现底片可以感光。

最后,伦琴得出一个结论:这种奇异的射线是一种极具穿透力的新射线。由于伦琴在当时还没有能完全解释清楚这种射线,所以就将它命名为“X射线”。

光导纤维的发明与信息高速公路之谜

光导纤维的发明得从激光说起,因为光纤通信技术中用于传输信息的光,不是普通的光,而是激光。

1960年,年轻的美国物理学家梅曼,发明了世界上第一台红宝石激光器,他还用这种激光器发出了一种神奇的激光。从此,光通信有了发展。

光谱线很窄的激光是纯度极高的单色光,其特性是:振动规则,单一频率,能量高度集中,方向性好,亮度极强。信息可以通过它传输。

1970年,超纯度玻璃纤维由美国康宁玻璃公司首次制成,光衰减为20分贝/千米的玻璃丝。光以这种拉得很细的玻璃丝——光纤作为“导线”,可以从一端传到另一端。科学家做了许多实验后发现,无论玻璃丝弯曲到何种程度,只要有合适的入射光角度,在玻璃丝内来回反射的激光便会沿着导线传到很远很远的对端。人们把这种玻璃丝称作光导纤维,光纤是对它的简称。光纤包括两层,中间的一层是直径只有几微米的纤芯,外面的“包层”是用玻璃或石英制成的,这层对光具有极强的反射能力,光纤的外层还裹有厚厚一层保护光纤的塑料。光纤就这样紧紧地“封闭”住光,让其经过多次反射后到达另一端。信息传递的速度由于光纤通信而大大加快,信息从此走上了“高速公路”。在一根比头发丝还细的光纤中,可以同时传输几千套电视节目或者几万路电话”这样大的通信容量的确令人吃惊。而最先进的“光波复用”技术,还可以将其提高几十倍。

避免沙尘暴的有效途径是什么

美国政府大力提倡免耕法,那里的玉米栽培已有一半面积采用了这种方法。而在加拿大,法律明文规定废除铧式犁,以保证免耕法的实施。日本,伊朗,菲律宾等国家,他们普遍采用的推广免耕法的方法是用立法的形式来树立其权威性。这一切都是从沙尘暴和水土流失中吸取了教训后的觉悟。1934年,一场席卷大片国土的沙尘暴出现在美国西部,其他不说,单单卷入大海的土壤就有500万吨。这场灾难,使美国人大为震惊,也使全世界的人们为之瞠目:我们陆地能经受得住多少次这样的折腾呢?人们不会忘记,美国的西部是移民去开发的。整个19世纪至20世纪初期,欧洲有大量的移民络绎不绝地进入美国西部,肥沃的土地成为移民们的天堂。

但是经历了1934年的沙尘暴之后,一些农业研究部门和生产者认识到这种多次反复用机械耕作的方式,其实是弊多利少。原始的农业耕作方式又被有些人重新提了出来:播种时只是在前一茬作物的耕地上,挖一个穴,或开一条窄窄的沟,将种子撒下去,至于前一茬作物留在地里的死株碎片,则不去翻动它。这样的耕种方法,既可以避免杂草泛滥,同时照样可以出新苗长庄稼,化肥和农药的使用率也降低了。最大的好处是,耕地的表层由于翻动少,受到的破坏也就少,从而能减少或避免水土流失。有些坡度的耕地采用这种方法更有必要,它的意义在于不仅避免了水土流失,还能增进土壤的团粒结构,促进土壤中微生物的活动。这样,土壤中水分的渗透和贮存就更好了。

在对这种原始农业的耕作方法进行分析之后,美国一位名叫哈利·杨的农业生产者,从中得到启示。为了在实践中证实自己的想法,60年代初期,哈利·杨在自己的4.25亩土地上开始了实验。他用的方法就是开沟直播的耕作方法,不翻耕土地。实践证明,这一耕作方法获得了成功,并且由此被赋予了一个专业的农业耕作名称:免耕法。

探索制氢新途径

氢不是一次能源,必须通过其他能源来转换。人们现在常用的制氢方法,主要是以煤,石油,天然气为原料,让其在高温下与水蒸气反应,从而得到氢。可是这样做会消耗大量能源,也会污染环境,因此得不偿失。人们想寻找出新的制氢方法,从而使氢成为方便燃料。

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