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蝙蝠的秘密
絕大多數動物和人類一樣,都是“日出而作,日落而息”。但也有少數動物恰恰相反,那就是蝙蝠。
蝙蝠白天喜歡躲在陰暗的洞穴中睡覺,夜晚才出來捕食。意大利科學家斯帕拉捷對蝙蝠這一奇特的生活習性非常好奇。他認為蝙蝠在夜間才出來尋找食物,一定有極好的視力。一個夏天的晚上,斯帕拉捷抓來幾隻蝙蝠,把它們的眼睛刺瞎,然後再將它們放飛。隻見這幾隻蝙蝠抖動幾下肢翼,輕盈地飛向夜空,依然能在空中自由飛翔和捕捉蟲子。斯帕拉捷覺得很奇怪,因為他之前覺得蝙蝠能在黑暗條件下隨意躲過障礙物並捕捉飛蟲,一定是長了一雙敏銳的眼睛,沒想到試驗結果出乎他的意料。
這個實驗大大激發了斯帕拉捷的好奇心,他決心要弄個明白。他一邊琢磨,一邊接著動手做試驗。斯帕拉捷又捉來幾隻蝙蝠,把它們的鼻子堵住,還在翅膀上塗了一層油漆,放了出去。結果還是一樣,蝙蝠還是能自如地飛翔,躲避障礙物,準確地找到食物。斯帕拉捷更興奮了:“那我就把你們的耳朵堵上,看你們還能不能飛!”果然這次放出去的蝙蝠東倒西歪,四處亂撞,根本就飛不起來。原來,蝙蝠是靠聽覺來確定方向和捕捉目標的,這個發現令人震驚。科學家們在斯帕拉捷的實驗基礎上做了進一步研究,發現原來蝙蝠能發出一種人類聽不到的聲波——超聲波。超聲波是沿著直線傳播的,一碰到障礙物,就會迅速反射回來。蝙蝠通過耳朵接收這種聲波,以確定食物的正確方位,這種方法被稱做“回聲定位”。蝙蝠的抗幹擾能力很強,能從充滿噪聲的回聲中分析和辨別特殊的聲音,以區別反射音波的物體是昆蟲還是障礙物。
人類認識和使用超聲波就是從蝙蝠那裏學來的。超聲波的科學原理,被廣泛地運用到航探測、導航和醫學中。
人們根據蝙蝠捕食的原理,將超聲波推廣應用,這被我們稱為“仿生學”。可見,自然界的生物會給我們帶來很多啟發,創造出新事物。
捕捉雷電
1746年的一天,一位英國學者在波士頓為大家演示電學實驗。富蘭克林認真地看完了實驗,並對電學這一新興的學科充滿了興趣。夏季經常見到的閃電引起了富蘭克林的興趣,當時人們都認為閃電是“上帝之火”,而富蘭克林卻不這麼認為。
富蘭克林一直思考著“閃電到底是什麼”這個問題。經過長期觀察和反複實驗,他發現閃電與實驗室中看到的電火花十分相似。18世紀以前,人們都不知道雷電是怎麼產生的,普遍的迷信說法就是“上帝發怒了”。有一次,富蘭克林的妻子不小心碰到了實驗儀器,一團電火花閃過,妻子被擊倒在地,麵色慘白。這雖然是一起意外事件,富蘭克林卻由此想到了天空的雷電。他經過反複思考,認為雷電也是一種放電現象,它和在實驗室產生的電本質上是一樣的。富蘭克林決心用事實來證明自己的推斷。要想證實自己的推斷,就必須將閃電產生的電收集起來。這是一個非常危險的實驗,但富蘭克林沒有退縮。
1752年6月的一天,電閃雷鳴,暴風雨來臨了。富蘭克林和兒子帶著一個用綢布做的、裝了金屬杆的風箏來到一片空曠地帶。富蘭克林高舉起風箏,他的兒子拉著風箏線飛跑,風箏很快就被放上高空。淋濕的風箏線成了導體。一道閃電從風箏上掠過,富蘭克林感到大量電流正迅速通過金屬杆,他趕緊用一個特殊的瓶子將這些電儲存起來。富蘭克林帶著這些來自天空的電回到實驗室,做了一些實驗。實驗證明,天空中的雷電和人工摩擦產生的電性質完全相同。這是多麼偉大的發現啊!
風箏實驗的成功使富蘭克林在全世界科學界的聲名鵲起,他進一步研究電學,於1754年發明了避雷針。自從教堂等高層建築裝上了避雷針後,就再沒有遭受過雷電的襲擊。這項技術相繼傳到英國、法國、德國等歐洲國家,最後普及到了全世界。
富蘭克林這種敢於為科學做出犧牲的精神,很值得我們佩服。他有科學精神,不迷信,通過大量的實驗,發明了避雷針,從此使建築免於雷電的侵襲。
從螢火蟲到冷光
自從電燈發明後,人類的生活就變得方便、豐富起來。電燈的主要作用是發光,在發光的過程中隻有很少一部分的電能轉化為可見光,更多能量則是以熱能的形式白白浪費掉了,所以電燈發光時浪費了大部分熱能。無論是太陽光還是燈光,或是燭光,它們在發光的同時都產生大量的熱量,所以我們把這種光叫做熱光。熱光在某些危險的地方還可能引起爆炸。有沒有隻發光不發熱的光源呢?科學家希望研製出新的光源——冷光,用它來照明就安全多了。自然界有很多動物都能發光,如螢火蟲、甲殼動物和某些魚類,它們在發光的同時就不會發熱。
波義耳是17世紀英國著名的科學家,他從小就對會發光的螢火蟲很感興趣。有一次他捉了一瓶子的螢火蟲,到了晚上,這些蟲子居然可以把房間照亮,而且發出的冷光很柔和。波義耳想:螢火蟲為什麼在晚上能發光呢?螢火蟲發光和周圍的環境有什麼關係呢?於是他將瓶子裏的空氣抽出來,隨著空氣的逐漸減少,光線越來越微弱,當他重新注入空氣時,螢火蟲又慢慢亮起來了。原來螢火蟲發光也離不開空氣啊!