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    书摘 2014年02月01日 星期六

    孩子提问 大师来答

    [英]杰玛·埃尔文·哈里斯 编 杜冰 译 《 书摘 》( 2014年02月01日)

        为什么水是湿的?

        (罗杰·海菲尔德)

        一个答案是:当你触碰一汪水时感到潮湿,是因为指尖告诉大脑那种感觉是“湿的”。

        神经脉冲能将信息从皮肤传递到大脑,我们称之为触觉。触觉还能告诉你冷或热,粗糙或细腻,以及干或湿。水的感觉是潮湿的,这说明水是一种液体。

        不过,水只是在0~100℃之间才是液体,在0℃以下,水是固态的冰。如果冰箱里的冰块被放在室温下,冰便开始受热融化,重新化成液体。当水壶中的水被加热到100℃以上时,就变成了肉眼无法看见的气体,被称为水蒸气。(你看到壶中冒出的蒸汽其实是液态的小水滴,是水蒸气遇到壶周围的冷空气时形成的。)

        如果你有一架超级显微镜,就会看到水是由分子组成的,每个分子又由更小的物质——原子——组成。你可以把这些东西想象成乐高积木,它们组合在一起构成你周围的一切,也构成你身体中的一切。

        每个水分子都是由两个氢原子与一个氧原子结合成的。水分子之间也相互“黏合”(学称“氢键”),靠的是氢原子的一种特殊性质。现在你需要知道的是,这些氢键使水分子互相结合得更加紧密,比大小相近的其他分子都要紧密。这使水在很多方面都很奇特。

        下面是水的一些奇特之处:

        液态水的表面有一层薄薄的“皮肤”,你不能看到它,不过它结实得足以令昆虫在其上行走。由于有这层皮肤,液态水可以粘在我们的手上和衣服上,让我们感到潮湿。其他一些液体,比如水银,在室温下不会有潮湿的感觉,因为它没有这种轻微的粘性。假使你把水银倒在手上,它会像弹球一样滚动。

        与分子大小和水相似的其他物质相比,水沸腾和融化所需的温度要高很多。

        多数物质在冷却时会收缩,但在氢键的影响下,水在冻结时会膨胀,所以冰会上浮。

        要想感觉到潮湿,至少需要6个水分子;如果少于6个,分子形成的水膜只有一个分子厚。当把第6个水分子加进来时,整簇分子就会快速转化成一个微型水洼,于是我们便感觉到了潮湿。

        为什么血是红的,不是蓝的?     

       (克里斯蒂安·杰森)

        你可能听说过国王和王后的血是蓝色的(注:该典故来自西班牙,当时白皮肤的西哥特人同黑皮肤的摩尔人进行了长时间的战争。西哥特人为了证明自己的高贵血统,会伸出握剑的手,展示手臂上的蓝色静脉,并宣称自己的血是蓝色的)。那可能很好玩,但恐怕不是真的。没有人的血是蓝色的,血总是红色的。

        我知道,如果你仔细观察自己胳膊上的静脉,它好像盛着蓝血似的。但那只是因为静脉非常靠近皮肤的表面,皮肤仅仅让某些颜色的光透过,所以静脉里的血从外面看起来像是蓝色的。可在静脉里面,血依旧是红色的。

        是什么让你的血呈现红色呢?血的颜色得自于血红素。血红素是一种非常重要的化学物质。它负责将氧气从你的肺部运输到你的全身,给你运动的能量。尽管血从不会是蓝色的,但血红素的颜色还是会有些许变化的。当你的身体里充满了氧气时,血红素会使你的血液呈现出明亮的红色;而假如你进行长跑或其他运动,身体就会消耗很多的氧气,那么你的血液会变成暗红色,它们会被很快泵回到肺里,去携带更多的氧气。

        不过,一些动物确实有蓝色的血。你知道是哪些动物吗?章鱼、墨鱼、龙虾、乌贼、马蹄蟹等,都是蓝血动物!

        为什么自己胳肢自己不管用?

        (大卫·伊格尔曼)

        你不感到奇怪吗:无论你自己怎么胳肢自己,即使搔自己的脚心或是胳肢窝都不能使你发笑?

        要了解其中的原因,先要多了解些大脑如何运转的知识。大脑的一项主要任务是猜测接下来要发生什么事情。当你在忙于日常活动时,比如下楼梯或吃早餐时,大脑的某些部分总在不停地进行预测。

        还记得第一次学骑自行车的样子吗?起先,你要集中精力稳住车把并使劲蹬脚蹬子,但过了一阵子,骑车变得轻松了,你不再注意自己骑车的动作了。通过经验,大脑对你骑车的动作了如指掌,能预测出你所有的动作,这样,身体便能自动骑行了。

        只有在遇到情况变化时(比如:刮起一阵强风,或者你的车胎瘪了什么的),大脑才会想起骑车这件事来。当发生这些意外事情的时候,大脑便被迫改变原先的预测。如果它干得漂亮,你的身体就会对强风做出调整:向前倾斜、保持平衡。

        为什么预测下一步的情况对我们的大脑如此重要呢?因为这能帮助人们少犯错误,甚至能挽救性命。

        说了这么多,到底跟挠痒痒有什么关系呢?

        由于大脑总是在预测自己身体的行为与感受,使你无法胳肢自己;而外人胳肢你时往往出其不意,使你无法预测他的动作,因而会令你笑个不停。

        这一现象还可以导出一个有趣的事实:如果你造一台机器,通过它你可以摆动一根羽毛,不过羽毛的摆动会因机器延迟一秒,这样你便能胳肢自己了。因为你行动的结果令大脑感到意外了。

        为什么天空是蓝色的?

        (西蒙·英格斯)

        你猜怎样?天空并非是蓝色的。至少,天上没有蓝色的物质,没有蓝色素,是我们的眼睛上了当。天上以及我们的周围,有着各种气体,例如:氧气、氮气和二氧化碳等。同时也有尘埃、水汽、花粉,甚至还有飘浮在空气里的微生物。    

        当阳光照射在物体上时,光会发生反射。对于大的物体,比如月亮,光的反射很充分。月球表面的尘埃本是暗淡无光的,但由于其反射的效果充分,使得月亮在夜空里看起来是如此的明亮。不过,气体分子太小了,不能像镜子那样反射阳光;相反,它先是吸收光,然后再随机地向某个方向把光释放出来。也就是说,空气中的每个分子都是一个闪闪发光的光源。

        空气分子非常易于吸收蓝光,也很容易释放它。于是,天空里到处散射着蓝光,它们从四面八方钻进了我们的眼睛,无论往哪儿看,都受到蓝光的“轰炸”,因此,整个天空看起来都是蓝色的。    

        其他颜色的光不那么容易被大气层分散,它们或多或少以直线照向我们。千万不要直接对着太阳看,否则,所有颜色的光(除了一点天蓝色外)都会同时撞击你的眼底。那么多光会弄坏眼睛的。    

        如果火星的大气层中气体再多一些的话,也会出现蓝天。然而,那里没有足够多的气体来起到散射作用。假使你有机会站在火星表面,仰望天空,天空是白色的,被尘埃染成了浅浅的棕色。    

        靠近地球的两极地区,太阳在天空中的位置较低,阳光要到达地面需要穿过更厚的空气。那里,天空格外湛蓝。

        (摘自《孩子提问题 大师来回答》,上海社会科学院出版社2013年9月版,定价:36.80元)

        (本版编辑 石佳 联系电话:010-67078727)

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