怎样把仓鼠变成化石-第1部分

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　　发泡酒的误会　　　

　　有人告诉我，如果把一个茶匙悬在瓶子口上，香槟酒的泡沫会保留一整夜。这是怎么回事呢？　　　

　　我们把这节内容包括进来，不是因为它很精彩，甚至都不是因为它实际可行。把它写进来是为了强调，当试图证明或否定某个理论时具有参照对比条件的重要性。　　　

　　所需的材料　　　

　　几瓶香槟酒　　　

　　一台电冰箱　　　

　　一个茶匙　　　

　　几个香槟酒杯　　　

　　要做的事情怎样把仓鼠变成化石？厨房之内　　　

　　打开两瓶香槟酒，每瓶喝掉一些，然后在其中一瓶的瓶口插入一个茶匙，匙柄下垂，不要让茶匙碰到瓶里的酒，如果会碰到，就再喝掉些。另一个瓶子的口要敞开。要想保持真正的控制对比，要尽量使两个瓶子里香槟酒的量相当。现在把两瓶酒都放进冰箱，让它们过夜。每过一定的时间，就对其进行检验，记录两个瓶子的发泡情况如何，以及两个瓶子之间是否存在显著的差别。建议你分别在次日的早晨、午饭时间和晚上进行检验，并在以后数日不断检查，直到两个瓶子里的香槟酒完全没有了发泡现象。　　　

　　会看到的现象　　　

　　在对两个瓶子的发泡程度进行测评的过程中，需要客观。但是你会发现，在每个阶段的检验中，两个瓶子的发泡状态是一样的。尤其是如果你像一个不折不扣的科学家，反复进行这个实验，你更会发现这个事实。作为客观的测量，你可以看一看让泡沫抵达杯口需要倒入杯子的香槟酒是多少，不过为了让这种测量有效，必须保证用同样的速度向各个酒杯倒酒。　　　

　　究竟发生了什么　　　

　　本节提出的问题以及对这个“都市神话”状态的评价，是可以反映出被不具参照对比条件的实验所误导的一个经典实例。人们会认为本实验一开始假设的结论的确是那么回事，其原因是第二天早晨瓶口插着茶匙的半瓶香槟酒仍然在冒泡。而真正的情况是，不管香槟酒带不带茶匙，都会难以置信地连续数日保持冒泡，正如做过的实验所显示的那样。　　　

　　实验中，敞着口、没有茶匙的香槟酒起着对比控制条件的作用，可借以衡量带有茶匙的香槟酒的冒泡情况。两瓶酒发泡程度在以完全相同的速率减弱。　　　

　　因为人们很少同时打开两瓶香槟酒，而当把一瓶没喝完的酒在瓶口上放着一个茶匙保存起来之后，便把这瓶香槟在随后几天意外地长时间冒泡的现象归功于茶匙的作用。然而现在你将会发现，香槟酒会在三天或更长的时间一直冒泡。　　　

　　在没有起参照控制作用的信息可以用来对比的情况下，把某种意义赋予一些表面上相联系的事件并不是什么稀罕事。你会经常听见人们说这样的事：“我刚刚想到你，电话就响了，还正好就是你打来的，多么不可思议……”其实这里并没有什么第六感觉，人们在此只不过是忽略了无数次“想到某个人并且电话没有响”的情况。　　　

　　附注：　　　

　　如果做实验的预算买不了香槟酒，用本地普通的汽酒进行实验效果也会很好。　　　　　　　　　

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第2节：面条之谜　　　　　　　　　

　　面条之谜　　　

　　拿住一根生的意大利面条（spaghetti）的两端并让其弯曲，为什么面条总是要断成三截或更多截？　　　

　　这的确是一个奇怪的现象。按理说，拿住一根生面条的两端并让其弯曲直到折断，应该得到两截面条。但是，这几乎从不发生，并且通常是断成三截或更多截。1995年这个难题在《新科学家》上首次出现，1998年被再次提出。即使这样，直到2006年问题始终未能彻底解决。这个问题曾经让许多比我们更具智慧的人绞尽脑汁，其中还包括物理学家、诺贝尔奖得主理查德？费曼。　　　

　　所需的材料　　　

　　几根意大利面条（生的、干的）　　　

　　能够接住碎面条的什物　　　

　　要做的事情　　　

　　拿住一根生面条的两端并让其弯曲直到它折断。用几根面条重复实验几次。　　　

　　会看到的现象　　　

　　在几乎所有的情况下，面条都会断成三截或更多截。即使在个别时候似乎只断成两截，你也经常会发现有碎渣或碎屑迸溅到厨房的边边角角。　　　　　　　　　

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第3节：究竟发生了什么　　　　　　　　　

　　究竟发生了什么　　　

　　早在1998年，《新科学家》的一个读者试着从本现象所涉及的一些问题找出关键所在，并几乎解答了这个问题。　　　

　　首先，当你用力弯曲一根面条时，面条通常不会在受应力最大的弯弧顶点折断，原因是面条的断裂是由面条中的缺陷决定的。第一个断点出现在接近弯弧顶点的位置，那里的受力水平和缺陷的大小组合达到了某个临界值。这次折断把面条分成长短各一截。随后，较长的一截面条在快速回弹时，回抽作用使折断的端点被弹射到超过中值点，也就是面条原始伸直状态的位置，并引发了这截面条的下一个缺陷部位的活动。这个缺陷经过第一次弯曲已经在外侧张开，于是不需要在另一个弯曲方向上有太多的作用就可以造成折断。　　　

　　其次，通过仔细观察各截面条的折断端，可以决定事件的顺序。一次折断发生时，裂缝整齐地从被拉伸的向外凸的一侧开始，末端在被压缩的向内凹的一侧，有些参差不齐。在断口的一侧通常会有一个尖屑或针状碎屑被撕去的痕迹。此外，仔细考察迸裂出来的中间一段，可以见到两端都有针状构造的证据，而且该构造在面条相对的两侧。这表明，产生中间一截面条的两次断裂是面条在相对两个方向上弯曲时发生的，这和线形面条结构的力学条件是一致的。　　　

　　虽然读者的观察是在正确的轨道上，但只是部分回答了这个难题。这个问题最后让巴齐尔和塞巴斯蒂安在题为《连续断裂造成的圆柱体分割作用——为什么生的意大利面条不会断成两半？》的论文中对所发生的事情进行了研究。该论文发表在一份叫Physical　Review　Letters的刊物上，这使他们赢得了2006年“另类诺贝尔物理学奖”。　　　

　　巴齐尔和塞巴斯蒂安通过钳住一端、弯曲另一端的做法，折断了许多粗细长短不同的意大利面条。他们发现由于所谓的弯曲波的作用，出现了意想不到的三截断裂。当面条的弯曲度达到某个临界点时，第一次折断出现，其振动产生了弯曲波，弯曲波沿断开形成的长度不一的两截面条分别向下传播，速度很快且振幅很大。　　　

　　第一次折断形成的两截面条没有时间恢复变直，就受到弯曲波的冲击，这使面条进一步被弯曲而经历更多次折断，从而导致了面条一连串的破裂。这种情况发生时经常会造成三截以上的面条折断。　　　

　　虽然作为消遣，折断面条本身有些无聊，但是，巴齐尔和塞巴斯蒂安的工作还为其他类型的延长状脆性结构，其中包括人体骨骼和桥梁拱结构中的破裂问题提供了重要的信息。　　　

　　附注：　　　

　　在1994年出版的理查德？费曼的图解传记《天才费曼》中，希尔？丹尼就他和理查德？费曼用意大利面条做的实验描写道：“如果你拿一根意大利面条并折断它，结果面条不是断成两半，而几乎总是断成三截。为什么这会是实际情况——为什么面条会断成三截呢？……就这样我们用了两个小时，折断了放在厨房各处的意大利面条，并且对有关意大利面条断成三截的原因没有提出什么合适的理论。”这似乎一直是一个常见的现象——很明显，费曼家里到访的客人，会受到意大利面条的招待，并被请求帮忙解决这一问题。　　　

　　虽然这个谜曾使物理学家、诺贝尔奖得主理查德？费曼对之予以关注，但发现这一现象发生原因的人却在2006年获得了与诺贝尔荣誉对立的奖——另类诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖奖励的是科学家工作领域的超级成就，而另类诺贝尔奖是从研究范畴的对立端，奖励那些在不可思议的、具有幽默感和常常让人觉得有些傻气的研究领域里取得的成功。　　　

　　想阅读更多吗？　　　

　　在。lmm。jussieu。fr/spaghetti/index？html你可以看到一段折断意大利面条的录像，在网页上还可以找到更多关于巴齐尔和塞巴斯蒂安所做实验的信息。　　　　　　　　　

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第4节：香蕉皮　　　　　　　　　　

香蕉皮　　　　　

　　在冰箱里面香蕉皮变成棕色的速度要比在冰箱外面快吗？　　　

　　这和那些从小到大一直都相信冰冷食品变质缓慢的人的直觉是相反的。不过一个简单的实验将告诉我们其中的真相。　　　

　　所需的材料　　　

　　两根或更多的香蕉（香蕉要尽可能新鲜）　　　

　　冰箱（尽可能是家用冰箱）　　　

　　柠檬汁　　　

　　要做的事情　　　

　　把一根香蕉放入冰箱，另一根放在室温环境（20℃左右）。一天观察香蕉3～4次并记录香蕉皮变色的有关情况。作为附带实验，把第三根香蕉放入冰箱冷藏前先涂上柠檬汁。　　　　　　　　　

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第5节：会看到的现象　　　　　　　　　

　　会看到的现象　　　

　　冰箱里的香蕉要比室温下的香蕉更快地变成棕色或深色。然而，冰箱里涂有柠檬汁的香蕉不会按没有涂抹的香蕉那样的速度变质。　　　

　　究竟发生了什么　　　

　　虽然许多水果在冷藏作用下会保持稳定，但是热带和亚热带水果，尤其是香蕉，表现得怕冷。实验表明，对于香蕉的理想温度是13？3℃。10℃以下其腐化作用会加速，这是因为其细胞的膜质受到损害，并释放出酶和其他物质。由于软化和腐化，香蕉皮可以一夜之间颜色变深。　　　

　　在细胞内使各种腔室的物质保持分离的膜组织，基本上是两层黏滑的脂肪分子或脂质体。降低这些膜组织的温度，这些分子就会变得更加黏稠，使膜的可塑性降低。香蕉会调整其膜组织的成分，使膜组织的流动性具有其正常生长温度所要求的程度。香蕉通过变化膜组织脂质体中不饱和脂肪酸的量来完成这一过程。不饱和脂肪酸的水平越高，在给定温度下膜组织的流动性就越强。如果是水果变得过冷，膜组织的区域就会变得过于黏稠，并且丧失了使不同细胞腔室保持相互分隔的能力。正常情况下分开状态的酶和其他物质，由于膜组织的破损发生混合，加剧了果肉的软化。　　　

　　与果肉变软相关的酶的作用对比，香蕉皮颜色变深所涉及的是另一种不同的酶的作用。在香蕉皮里，多酚氧化酶破坏了自然存在的酚类物质，形成了结构与晒黑的皮肤中存在的黑色素类似的物质。正常的变质过程在室温下也会发生，但是因受冷引发的膜组织损伤会使该过程发生得更早些，因而冰箱冷藏的香蕉颜色变为棕色的现象来得更快。单纯的低温不会加速颜色变深的反应。的确，如果香蕉先在冰箱里受到低温的损伤再被移出，这样会加速香蕉变质的过程，因为导致颜色变深的反应一旦发生，会因受热而加速。怎样把仓鼠变成化石？厨房之内　　　

　　可以这样揭示上述道理。把一个香蕉皮放入冷冻室数小时，香蕉皮的内侧会保持乳白色。此时，虽然冷冻过程损坏了膜组织，但是在这样的低温下氧化酶不能起作用。拿出香蕉皮，让其在室温下融化过夜。由于在冷冻室里膜组织受到损害，第二天早上香蕉皮将呈黑色。假如是低温本身致使香蕉皮变黑，那么它在冷冻的时候就应该变。　　　

　　酸性物质因为能防止多酚氧化酶的释放，所以可以减缓腐败变质的过程。这便是涂上柠檬汁后，香蕉皮变为棕色的过程可以变慢的原因，因为柠檬汁中富含柠檬酸。如果把香蕉涂上一层蜡，也会见到类似的颜色加深过程变慢的情况，因为蜡阻止了氧气抵达表皮从而减缓了变质过程。　　　

　　附注：　　　

　　在热带水果的商业储存过程中，低温伤害是一个大问题。苹果、梨等温带水果可以在接近冰点的温度储存，与之不同，热带水果在这种条件下会更快地腐烂变质。这和我们通常拥有的冷藏经验相反。现在番茄在北欧、北美很常见，但它实际上是一种亚热带水果。证据表明，番茄在冰箱外会比在冰箱内能保存更长的时间。我们希望听到读者在这方面的家庭经验，以及依赖温度和热带气候生长条件的其他一些水果的储存方法。　　　　　　　　　

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第6节：铁人　　　　　　　　　

　　铁人　　　

　　商家经常会宣称在早餐谷物制品中含有强化铁，真的是这样吗？　　　

　　它们的确和宣称的是一样的，而且更令人吃惊的是，如果你拿一块磁铁就会把它们吸起来。因此，当你嘴里吃着早餐时，请仔细研究一下玉米麦片的包装上所列的配料，然后准备把它们清除出来……　　　

　　所需的材料　　　

　　强化铁早餐谷物片（玉米麦片就可以，但需要看一下包装袋外侧的说明，检查一下铁的含量，铁含量越高越好）　　　

　　一个塑料杯　　　

　　一把勺子或一个捣槌，用来弄碎谷片（有搅拌器更好）　　　

　　热水　　　

　　一块强磁铁　　　

　　一张干净的白纸　　　

　　一个可以封紧的耐热塑料袋　　　

　　要做的事情　　　

　　在杯子里放入大约三分之二的谷物片，用勺子或捣槌将谷物片压碎成细末。这个阶段花费较长的时间是值得的，而且越碎越好。把压碎的谷物片放入耐热塑料袋并加入热水封紧，把这样准备好的混合物放置15～20分钟。现在把袋子轻轻向前倾斜，使谷物集中在一侧，并把磁铁贴近谷物的外侧让它在塑料袋底部来回移动，因为铁易于沉淀。把袋子立起来，让谷物离开磁铁。还可以把袋子放平并用磁铁朝着一个角落击打。　　　

　　另一种方法是使用搅拌器。把谷物直接放入搅拌器并加入热水没过谷物。等15～20分钟谷物完全变软后进行搅拌。在搅拌器旋转时，把磁铁放在搅拌器的外侧距混合物较近的地方，在关掉电源后仍然把磁铁保持在原位。　　　

　　会看到的现象　　　

　　磁铁将吸住一簇黑色的铁的细屑。在塑料袋和搅拌器的外面上移动磁铁，细小的铁屑会随之而动。　　　

　　究竟发生了什么　　　

　　这些黑色的物质的确是谷物片中所含的铁，和制作钉子、火车和摩托车的钢铁材料是一样的。这种东西很沉，所以你需要让磁铁沿着底部移动。这些铁是生产谷物片时加进去的，你在吞咽玉米麦片时确实把它们吃了下去。　　　

　　把你可以用磁铁吸出来的那种物质状态的铁加入谷物片的原因在于，铁离子会加快食物变质的速度，因为铁离子会更容易和谷物中的其他分子结合，而使用纯金属形式的铁会使谷物有更长的保存期限。　　　

　　尽管多数铁不会对身体起到作用而被排泄出去，但人胃中的盐酸和其他化学物质可以溶解一部分这样的铁并在消化道里予以吸收。　　　

　　附注：　　　

　　为了身体的许多重要功能，人类需要铁。血红细胞携带血红素，铁是血红素的关键成分。血红素通过血液向身体的其他部分输送氧气，它们把氧结合到其中的铁原子上并通过血流运送。由于我们的血红细胞在不断地更新，所以铁是我们食谱中必需的。