正文 第18章 揭秘神奇的科學發現(1)(2 / 3)

最初的指南針沒有方向盤,但不久後人們便給浮式指南針加上固定有二十四向的圓形方位盤,這就是水羅經盤。

隻要看一下磁針在方位盤上的位置,便能定出方向來,這無疑是指南針發展史上的一大進步。有關羅盤的記載,目前所知,最早見諸南宋曾三異的《因話錄》,但羅盤最古記載這頂桂冠是否非《因話錄》莫屬呢?下結論似乎還為時過早。

親愛的讀者,你有興趣探一探指南針“身世”的迷宮嗎?

最早的敞肩拱橋之謎

中國河北省趙縣城南2.5千米的膠河上,有—座中外馳名的大石橋,它就是造型優美,獨樹一幟的趙州橋。趙州橋全長50.82米,淨跨37.02米,但橋洞的高度隻有7.32米。橋麵寬約10米,中間走車,兩邊行人。這樣,一方麵由於橋洞的跨度大,船隻的來往可以行動自如;另一方麵橋身低,坡度小,人來車往方便省力。

趙州橋是中國現存最古老的一座石橋,由隋朝工匠李春,李同等建造。距今約有1370年曆史的趙州橋是世界橋梁工程史上最早的敞肩拱橋。歐洲一直到19世紀中葉才出現像趙州橋這樣的敞肩拱橋,比中國晚了1200年。

神秘的遺傳密碼

美國生物學家沃森還在學生時代時,就對基因研究產生了濃厚的興趣。他意識到,理解基因的關鍵是了解DNA的結構。1951年,他在丹麥的哥本哈根大學進修生物化學。有一次,在意大利的生物學研討會上,當他見到英國科學家威爾金斯利用X射線衍射技術發現的DNA結晶照片時,異常興奮,於是他決定加入英國牛津大學卡文迪許實驗室。

在那裏,他遇到了一位比他年長12歲的年輕物理學家英國人克裏克。

克裏克和他有著共同的理想,雖然他們兩人所學的專業不同,性格也迥然不同,但是,他們卻成為了研究基因結構的“黃金搭檔”。

當時,對於DNA的研究,國際上有很多科學家都已從各個角度深入開展,但沃森和克裏克的刻苦鑽研使他們走在了前列。

沃森於1952年測出了煙草花葉病毒蛋白質外殼的結構,但是對DNA的研究仍然沒有明顯的進展。他們要解決的問題是DNA的主要成分——4種有機堿之間是怎樣排列的。1953年的春天,沃森突然意識到這4種有機堿之間必然要結成穩定的“搭檔”,也許是以3個堿基為一組。隨後他們從威爾金斯拍攝的DNA的X射線衍射圖像中得到了啟發。於是,這兩個名不見經傳的小夥子勾畫出了一個DNA的雙螺旋模型。

DNA被他們想象成兩條欄杆組成的旋轉梯子,而兩條由糖和磷酸組成的長鏈就是欄杆,4種堿基對形成橫檔上的梯子。這個大膽的構想巧妙,奇特,它完全能解釋已知的DNA作為遺傳物質所應有的特征,並且清晰地表明了DNA是如何複製的。後來,這個模型在電子顯微鏡拍攝到直觀圖像後得到了證實。

1953年4月和5月,在著名的英國《自然》雜誌上,兩位默默無聞的年輕人——英國物理學家克裏克和美國生物學家沃森,發表了他們共同完成的論文。在這篇劃時代的論文中,他們提出DNA(即“脫氧核糖核酸”)結構的雙螺旋模型。

發現DNA的雙螺旋結構模型是20世紀生命科學發展的裏程碑,人類從此找到了解讀生命奧秘的“金鑰匙”。從此,一個分子生物學的時代開始了。

宇宙射線及其被發現之謎

事情還得從1901年講起,英國幾位物理學家幾乎同時發現:放在實驗室裏的幾台帶電的驗電器,在周圍沒有任何放射性物質的情況下,時間一長,它們就會偷偷地放掉電荷。而且無論如何改善儀器的絕緣性能,這種漏電現象都始終消除不了。

物理學家們為了減少外界對驗電器的幹擾和影響,就將它裝入封閉的鉛盒裏屏蔽起來,可是放電現象依然難以從根本上消除。這一現象使物理學家們受到啟發,肯定是某種穿透性極強的射線穿過室內,引起了空氣電離,從而使驗電器漏電,電荷消失。物理學家又從多方麵作了更進一步的觀測,發現靠近地麵的整個大氣層都處在微弱的電離狀態之中。這種現象說明,引起空氣電離的射線並不局限在實驗室中,它是到處都有的。對此,物理學家們都發表了自己不同的看法,其意見主要有兩種:一種認為,這是因為大氣之外存在著輻射源,這種輻射可能與陰極射線或倫琴射線相似,但穿透本領特別強;另一種則認為空氣中不斷產生的離子是由散布在地殼中的天然放射性元素放射出來的。為了證明這兩種說法的正確性,1909年,瑞士物理學家高凱爾帶著驗電器親自到高空做了一次實驗。實驗中,高凱爾發現隨著氣球越升越高,驗電器不僅一直都在放電,而且放電的速度還越來越快。按照高凱爾的設想,如果第二種意見是正確的,那麼隨著高度的增加這種來自地殼內的射線強度一定會慢慢地減弱。當氣球升到射線達不到的高度時,電離現象就應該消失了。很顯然,高凱爾的實驗推翻了這種說法。引起空氣電離的射線絕不會是地殼中的天然放射性元素放射出來的。那麼,第一種說法是否正確呢?為了弄清楚空氣中來曆不明的離子,物理學家赫斯不顧個人的安危,隻身一人乘坐氣球進行高空探測。