主題五:探索科學奧秘(二)

精品細酌一

站在巨人的肩膀上

□李楠

牛頓發現了萬有引力定律，創立了經典力學體系，在科學史上作出了劃時代的貢獻。牛頓的名字，被人們看做是近代自然科學的象征。他在數學、光學、熱學等研究中也都取得了卓越的成就。這一切與牛頓的天才、勤奮分不開，但不能完全歸功于他個人的聰明才智，正像牛頓自己所說的那樣：如果說我看得遠，那是因為我站在了巨人們的肩上。

愛因斯坦在評論牛頓時也說過：“牛頓之所以成為這樣的人物，還有比他的天才更重要的東西，那就是命運使他處在人類理智的歷史轉折點上。”

在力學與天文學方面，由于伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的工作，牛頓才有可能建筑起他宏偉壯麗的力學大廈，他們為他提供了建筑的材料。同樣是一個牛頓，對化學進行了長時間的大量研究，卻沒有取得什么突出成就，這是因為當時這方面的道路還未開辟。牛頓的力學是經過許多人的研究才得以誕生的，它是集體智慧的結晶，牛頓正是這個人類理智的歷史轉折點上眾多科學家的代表。

牛頓在臨終之前，總結自己一生所走過的道路時說：“我不知道在世人眼里我是什么樣的人，但是在我自己看來，我不過像是在海邊玩耍的孩子，為不時揀到一塊比較光滑的卵石、一只比較漂亮的貝殼而喜悅，而真理的大海在我面前，一點也沒有被發現。”

這當然是牛頓的謙虛之說。但是有一點是確定的，牛頓力學并不是力學的盡頭，對萬有引力的認識也沒有到頭。

牛頓自己也承認，他并不清楚引力的本質是什么，產生引力的根源是什么。這就為后代的科學家們留下了一系列有待進一步探索的問題。

20世紀，愛因斯坦發現了相對論，對牛頓力學體系發起了挑戰。

愛因斯坦在廣義相對論中提出，不存在瞬間超距傳遞的引力，所謂的引力只不過是時空的一種特性，物體的質量決定了時空的彎曲程度，從而使行星沿著彎曲的空間運行。

廣義相對論得到了許多實驗的驗證。這是不是說牛頓的力學錯了，不能用了呢？不是的。在低速運動中，牛頓的力學和相對論并不矛盾，仍是適用的。今天，從機械設計到宇宙飛行，都還是在用牛頓力學體系，只有當速度大到可以和光速相比擬時，才必須拋棄牛頓體系，改用相對論。

迄今為止，人們還沒有發現與廣義相對論相矛盾的實驗。但是，相對論是否就到頭了，就沒有問題了呢？不是。像廣義相對論所預言的引力波，至今人們還未發現，人們還不能最后斷定廣義相對論就是引力之謎的謎底。

人類對引力的認識還遠未窮盡，還有許多問題等待著今天的和未來的科學家們去探索。

（選自《驚人大發現》，有刪改）

閱讀思考

1.牛頓建筑起的“宏偉壯麗的力學大廈”具體指什么？

2.怎樣理解第一自然段中“如果說我看得遠，那是因為我站在了巨人們的肩上”的深刻含意？

3.文章第三自然段運用了哪種論證方法？請具體說明。

4.根據文意，簡要概括作者對牛頓的認識和評價。

5.作者在文章結尾寫道：“人類對引力的認識還遠未窮盡，還有許多問題等待著今天的和未來的科學家們去探索。”這段話引發了你哪些聯想和感悟？

精品細酌二

蒼蠅的貢獻

□孔明酩

人人喊打的蒼蠅卻為人類作出了不小的貢獻。

蒼蠅無鼻子，然而它的嗅覺卻十分靈敏。原來，在蒼蠅頭部有一對觸角就是蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器，每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相連，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入“鼻孔”，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，傳給大腦，大腦則根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。科學家們根據蒼蠅嗅覺器的特點和結構，把十分纖細的微電極接到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大后送給分析器，仿制出了一種奇特的小型氣體分析儀，裝在宇宙飛船的座艙中，用來分析其中的氣體成分，也用于測量潛水艇與礦井里的有毒氣體，還用于改進計算機的輸入裝置和氣體色象分析儀等。

蒼蠅的后面有一對楫翅，是天然導航儀。蒼蠅飛行時，楫翅以每秒330次的頻率不停地振動，使蒼蠅保持航向。一旦蒼蠅的蟲體傾斜、俯仰或偏離航向，楫翅振動平面的變化便被它基部的感受器所感覺，并向腦子報告。經過分析后，腦就命令有關的肌肉把偏離的航向糾正過來。根據蒼蠅楫翅的導航原理，科學家們仿制成功了一種振動陀螺儀。它的主要部件像只音叉，是通過一個中柱固定在基座上的，裝在音叉四周的電磁鐵，使音叉產生固定振幅和頻率的振動。當飛機、艦船與火箭偏離正確航向時，音叉基座和中柱就會發生旋轉，中柱上的彈性桿就會將這一振動轉變成一定電信號，傳給轉向舵，于是航向便被糾正過來了。

蒼蠅還生長著一對結構奇特的比腦袋還大的蜂窩狀的眼睛——復眼。科學家們根據復眼的結構已研制出一種“蠅眼相機”，它的鏡頭是由1329塊小透鏡黏合而成的，一次可拍攝1329張相同的照片，其分辨率高達每厘米4000線。仿復眼的結構還研制出光學測速儀，可以測量轉體的速度。

在科學日益發展的今天，只要我們善于發現，善于探索，就連“四害之一”的蒼蠅也可成為人類寶貴的資源。

（選自2001年第3期《金屬世界》，有刪改）

閱讀思考

1.簡析第一自然段在結構上的作用。

2.請用簡潔的語言概括第三自然段的內容要點。（不超過15字）

3.蒼蠅對科學的主要貢獻有哪些？請分條回答。

4.作者在文中表達了怎樣的觀點？請用自己的話回答。

5.文章最后一自然段寫道：“在科學日益發展的今天，只要我們善于發現，善于探索，就連‘四害之一’的蒼蠅也可成為人類寶貴的資源。”你從中獲得了怎樣的啟示？

精品細酌三

太空“擁堵”挑戰人類智慧

□管克江 于宏建

美國東部時間2月10日上午11時55分（北京時間11日零時55分），美國一顆私營商用通信衛星和俄羅斯一顆報廢的軍用通信衛星在太空相撞，這是人類歷史上首次發生完整的在軌衛星在太空相撞。根據美俄雙方透露的消息，衛星相撞位置在西伯利亞北部上空790公里至805公里處。

美國國防部的太空監測網最早發現了相撞事件，并開始追蹤兩大塊碎片云。美國宇航局軌道碎片項目首席科學家尼古拉斯·約翰遜說：“這是兩個完整的航天器首次意外相撞。這是糟糕的一天。”管理太空監測網的美軍戰略司令部發言人查理·德雷說：“我們正在跟蹤太空碎片，它們對其他衛星造成了威脅。”美國宇航局說，在兩顆衛星中，美方衛星是1997年發射的“銥33”商用通信衛星，重約560公斤；俄方衛星重900多公斤，已停止運轉，上面沒有移動控制系統。

俄羅斯航天兵第一副司令亞庫申12日確認，與美方“銥33”衛星相撞的是俄羅斯于1993年發射的“宇宙2251”軍用通信衛星。據亞庫申介紹，由俄羅斯航天兵負責監控的“宇宙2251”軍用通信衛星自1995年起就已停止使用。目前，俄羅斯航天兵太空控制系統正在密切跟蹤俄美衛星相撞后產生的碎片，這些碎片可能分布在高度從500公里到1300公里的太空。

美國銥衛星公司發表聲明確認了相撞事件，并稱銥星已經被毀。該公司稱，這是一起概率很低的太空事件，對通信服務造成的影響有限，公司正迅速采取措施把損失減少到最小。銥衛星公司管理著一個有66顆近地衛星的網絡，主要向全球提供移動語音和數據服務，美國國防部是其最大客戶之一。聲明說，整個服務系統目前運轉正常，在30天內將用另一顆軌道上的衛星來取代被撞毀的衛星。

美國宇航局科學家約翰遜介紹說，每年都有廢舊的航天器和火箭結構在太空解體，但過去20年來只發生過3起較小的撞擊事件，從來沒有發生過兩顆完整的衛星相撞。有關方面正在評估衛星碎片是否對其他衛星和國際空間站造成影響。國際空間站在距地球大約354公里的軌道上運行，現有兩名美國宇航員和一名俄羅斯宇航員服役，他們的安全引起各方關注。約翰遜說，兩塊碎片云中只有很小一部分能“降落”到國際空間站的軌道上，“我們相信撞擊事件給國際空間站增加的風險非常非常小”，但是碎片對哈勃太空望遠鏡和一些地球觀測衛星的威脅更大，因為它們在更高的軌道上運行，距撞擊后產生的碎片更近。俄羅斯航天署新聞秘書沃羅比約夫則表示，根據目前掌握的情況，衛星碎片不會對國際空間站的安全構成威脅。

科學家目前還無法確認衛星相撞后產生的碎片大小和數量。美國休斯敦航天中心的太空碎片專家馬克·馬特尼說，他們目前已經監測到了數十個碎片，但隨著進一步的監控和計算，碎片的數量可能多達數百個。如果將細小的碎片也計算在內，碎片總量將達數千個。

隨著人類太空探索的不斷深入，太空環境所發生的變化也對雄心勃勃的人類提出了新的挑戰。

（選自2009年2月13日《人民日報》，有刪改）

閱讀思考

1.請用一句話概括文章第一自然段的新聞事件。（不超過10字）

2.根據文章內容，對相撞的兩顆衛星作簡要介紹。

3.美國銥衛星公司稱相撞事件對通信服務造成的影響有限，將用另一顆軌道上的衛星來取代被撞毀的衛星。這次衛星相撞事件的主要危害在什么方面呢？

4.文章標題中的“太空‘擁堵’”主要指什么？為什么說“挑戰人類智慧”呢？

5.簡述作者在文中的觀點。