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第21章 物理之谜(11)

液体能往高处流吗?

我们都知道,水往低处流,其他液体也是往低处流。但是在一种称为超流的现象中,液体不仅往低处流,也往高处流。把超流液体放人杯内,会沿着杯壁向上走,又从外壁流下来,好像给杯子内外壁贴上一层薄膜。奇怪的是,就是给杯子盖上盖子,照样会流出来。

在超低温环境下的液体表现出来的这种神秘超流现象是苏联物理学家卡皮察发现的。

1938年,卡皮察发现当温度从-269℃下降到-271℃时,液态氦变成了一种从未见到过的液体,这就是“氦Ⅱ”。“氦Ⅱ”的粘滞性只有水粘滞性的十亿分之一,它很容易从直径只有几分之一微米的毛细管中通过。这种超流动性,物理学家叫做“超流”。

卡皮察发现在-271℃和-272℃时,“氦Ⅱ”没有摩擦力,也没有粘滞性,没有表面张力,能顺利地通过万分之一厘米的微孔,如果把它装在没有上釉的陶罐里,它就从微孔中流走。这时候的陶罐,是过滤器,而不是盛装器了。

超流之奇不仅如此,还有与其他液体不一样的地方。例如水,把它装在水桶里,水桶转动,水也跟着转动,我们只要在转动的水桶里放一张彩色纸,就可以很容易地看到这一现象。“氦Ⅱ”却与此大不一样,把它装在一个容器里,它不会随容器转动而转动。如果在“氦Ⅱ”的液面上放一根指针,让指针指向北极,无论怎么转动,指针始终指向北极方向,也就是说,“氦Ⅱ”不随容器转动而转动。

超流的另一个奇特现象是喷泉效应。在一个容器中放些“氦Ⅱ”,再放一个类似眼药瓶的管子,管口很细,管口装满了黑色的金刚砂粒,金刚砂很细很细,用棉花塞堵紧。然后用手电筒的光照射,黑色金刚砂吸收热,温度稍稍提高。这时,“氦Ⅱ”就涌人“眼药瓶”,从管口向高处喷射,足有30厘米高。

那么,液体为什么会往高处流?迄今众说纷纭。揭开“超流”之谜,是21世纪物理学家的一项重要任务。

能源耗尽的时代即将来临吗?

世纪之末,一种“年终结账”的习惯思维,使人们再度提起那个令人无奈的问题:全球石油还能开采多少年?尽管地层中的石油和天然气的蕴藏量不可能十分精确地估算出来,但石油专家们还是对石油蕴藏量进行了粗略的估计:人类自:1973年以来共向地球索取了5000亿桶(约合800亿吨)石油,占当时探明储量的85%;自那时以后,新发现的油田几乎使储量翻了一番,一般认为,目前地球上大约还有1370亿吨石油储量。按照现有的生产水平,全世界每年开采30亿吨,这样,地球石油还可供人类开采40年~50年。50年,不过半个世纪,那么21世纪下半叶的人类岂不被带入了专家们所说的永久性的石油“休克”时代?

石油因其可燃性好,热值高,污染少,运输方便,用途广泛而成为当今世界的主要能源。在世界一次性能源消费结构中,石油占40%高于煤炭(27%)和天然气(23%),核能和水电加起来才为10%,所以石油是目前世界的第一大能源,人称现代经济的“血液”。它已成为产油国致富的源泉,也是石油消费国经济增长不可或缺的因素。根据《美国地质调查》公布的统计资料,专家预测:如果世界油田正常衰落,世界石油产量可能在2010年左右达到顶峰之后缓慢持续下降,到2050年,石油产量将只相当于目前的微不足道的一小部分,所以全球性的石油危机将从2010年左右开始;如果世界主要产油区中东发生严重的政治问题并影响到它的石油出口的话,时间就会提前到21世纪初。只要全世界突然发生5%的石油短缺,20世纪70年代排队加油的情形就会重新出现。而且这场因世界石油储量消耗殆尽而必然发生的全球性石油危机,将和1973年及1979年因海湾石油出口国的政治原因而导致油价上涨有着本质性的区别,它将是一次永久性的石油“林克”,将使我们的社会陷入严重的“麻痹”状态。

但是持反对意见的科学家认为以上观点过于悲观,其推理过于简单。他们指出,石油只是全球自然能源中的一种,虽然它曾是主要能源,但人类可以开发出别的替代能源,比如核能等,同时提高现有其他能源的利用率,所以石油也许会“休克”,而人类能源不会“休克”。受控核聚变研究的重大突破已为人类新能源开辟了广阔前景,1997年9月和10月,世界上最大的受控核聚变研究中心之一的联合欧洲环(JET)先后两次改写受控核聚变输出功率和输出效率的世界纪录,功率达到16.1兆瓦,效率达到65%。受控核聚变从理论上讲,将为人类提供几乎用之不尽的新能源。专家指出,商业应用受控核聚变可望在50年内实现。如果一切顺利的话,差不多在现有地球石油耗尽的同时,人类将应该能以核能作为后继能源。另一方面,为延长石油消耗的时间,人类开发新能源的技术和发明不断涌现,仅1997年10月一个月内,就有以色列发明的海浪发电、德国发明的高速公路隔音墙太阳能发电、意大利研制的高效风力发电、俄罗斯开发的利用核废料发电等一系列新技术相继问世。对未来能源状况持乐观态度的科学家也指出,如果能大规模推广节能技术,降低世界能源消耗的速度,那么就可为新能源的开发赢得更充分的时间。

但是,反对“乐观派”的意见认为:核能的安全是个大问题;太阳能、风力、海水、地热等能源的产量实在微不足道,难以填补石油耗尽后留下的能源匮乏;节能降耗已被证明不到危机出现时不会真的有效果、起作用,而到危机出现时再采取各类措施却为时太晚。

1997年10月,维也纳国际能源会议上传来了令人振奋的消息:阿姆斯特丹大学著名教授彼得·奥尔杰提出,地球像吸足石油和天然气的海绵,根本不存在采绝耗尽的末日,人类能源危机不过是“杞人忧天”。奥尔杰指出,人类至今对地下石油的成因都不甚了解,两百多年来,科学家提出过各种“石油成因说”,但均不令人满意。进入80年代以来,美国康奈尔大学的天文学家高尔德在“宇宙说”和“岩浆说”的基础上,多次提出:石油来自地球深处,而且早在45亿年前地球形成时就已产生,目前石油的开采还仅仅是地表浅处,在地下更深的地方有没有石油呢?人类对此知之甚少。在维也纳召开的这次国际能源讨论会上还有信息说,科学考察表明,在地球永久冻土带和海洋的冷水区深部存在着大量气体水化物,其成分主要是可用作燃料的甲烷。据估计,地球上的气体水化物足够人类开发利用100万年。由此看来,对人类会不会陷入能源“休克”时代,石油能否走完21世纪,甚至更远,诸如此类的问题下结论,无疑为时过早。

巨石阵为什么能发出超声波?

在英国古老而广漠的平原上,矗立着许多奇特的巨石建筑,它们默默地在风雨中经过了几千年,注视着人间的沧桑。这就是令人百思不解的古代巨石阵遗址。这些雄伟壮丽的神秘巨石阵吸引了来自世界各地的旅游观光者和众多为之困惑的考古学家、历史学家、建筑学家和天文学家。

著名的巨石阵遗址位于英格兰南部沙利斯伯里。石阵的主体是由一根根巨大的石柱排列成几个完整的同心圆。石阵的外围是直径约90米的环形上岗和沟。沟是在天然的石灰土壤里挖出来的,挖出的土方正好作为土岗的材料。紧靠土岗的内侧由56个等距离的坑构成又一个圆,坑用灰土填满,里面还夹杂着人类的骨灰。这些坑是由17世纪巨石阵的考察者约翰·奥布里发现的,因此现在通常称之为“奥布里坑群”。坑群内圈竖着两排蓝沙岩石柱,现已残缺不全,有的只留下原来的痕迹。巨石阵最壮观的部分是石阵中心的沙岩圈。它是由30根石柱上架着横梁,彼此之间用榫头、榫根相联,形成一个封闭的圆圈。这些石柱高4米、宽2米、厚1米,重达25吨。沙岩圈的内部是5组沙岩三个石塔,排列成马蹄形,也称为拱门,两根巨大的石柱,每根重达50吨,另一根约10吨重的横梁嵌合在石柱顶上。这个巨石排列成的马蹄形位于整个巨石阵的中心线上,马蹄形的开口正对着仲夏日出的方向。巨石圈的东北侧有一条通道,在通道的中轴线上竖立着一块完整的沙岩巨石,高4.9米,重约35吨,被称为踵石。每年冬至和夏至从巨石阵的中心远望踵石,日出隐没在踵石的背后,增添了巨石阵的神秘色彩。

根据科学家实地考证,巨石阵最早是建于新石器时代后期,约公元前2800年,那时已建成了巨石阵的雏形——圆沟、土岗、巨大的踵石和“奥布里坑群”。公元前约2000年开始是巨石阵建筑的第二大阶段,整个巨石阵基本形成。这个阶段的主要建筑是蓝沙岩石柱群和长长的通道。巨石阵的第三期建筑最为重要,约在公元前1500年,这时建成了沙石圆和拱门,巨石阵已全部完工,这就是我们现在看到雄伟壮丽的巨石阵遗址的全貌。需要指出的是:整个巨石阵的工程需要150万个人工,而整个建筑过程中,始终没有用轮载工具和牲畜的痕迹。

从现在看来,巨石阵的建筑规模和工程难度对于早期人类来说,简直是不可思议的。它的建成比埃及最古老的金字塔还要早700年,然而究竟是谁建造了这雄伟的巨石阵,现在仍然众说纷纭。有人认为是当地早期居民凯尔特人建造的墓穴,也有人认为是古罗马人为天神西拉建造的圣殿,还有人认为是丹麦人建造用来举行典礼的地方,然而这些虚无缥缈的想象都没有确凿的证据。

无数学者经年累月地找寻着巨石阵的建造者。学者们感叹巨石阵与埃及金字塔一样的神秘莫测,有人提出巨石阵的建筑石料均是一百六十多公里外的地方运输而来,开采、运输、安放如此巨大的石块,除了具备高超的技术巨匠谁也不能,于是他们认为巨石阵与金字塔出于同一位巨匠之手。

学者们甚至使用了当前最先进的仪器设备,考察巨石阵的奥秘,奇怪的是,他们发现巨石阵竟能发出超声波!古人在刀耕火种的时代怎么会知道超声波呢?

学者们的考察研究又掉入了谜洞。无奈,他们只能把巨石阵的建筑光荣给予了地球外的生物——也即外星人。

巨石阵真是外星人建造的吗?没有证据否认,也无证据肯定。

学者们除了苦恼于无法断定巨石阵的承建者是谁外,对巨石阵的用途也各说不一。

有学者认为巨石阵是远古时代的天文观测仪器。

持这种观点的当然是一些天文学者。的确,巨石阵的神秘色彩与天文学有异乎寻常的联系。早在200年前,就有人注意到巨石阵的主轴线指向夏至时日出的方位,而冬至的落日又在东西拱门的连线上。1965年,波士顿大学的天文学家霍金斯通过计算机测定,巨石阵的排列可能与太阳与月亮在天空运行的位置有关,而56个奥布里坑群则能准确地预报日食、月食。在他的《巨石阵解谜》一书中说道:“实际上,奥布里坑群组成的圆环可能曾被用来推测许多天体的运行情况。”他还推断祭司们是通过转动坑群标记来跟踪日月运行进行推算。这种天文学观点曾轰动一时,得到不少人的支持,但是巨石阵究竟是否真的是天文观测仪还有争议。巨石文化专家阿特金森指出:当时蒙昧落后、没有任何先进计算工具的史前人类是不可能建造如此精密的天文仪。英国天文学家霍伊耳也提出异议:作为天文观测仪的材料为何一定要用难以开采的大沙岩而不是轻便的木材和泥土?这样不是要耗用大量的劳力吗?而且奥布里坑群中的人类遗骨也很难与天文学联系起来。再者说,如果是高度发达的史前文明的结晶,为什么又消失了呢?这样人们又回到宗教这个传统观点上去,甚至有人把巨石阵与外星人联系起来。

也有学者认为巨石阵是原始人狩猎的特殊装置。

由于巨石阵的全部建筑时间都属于新石器时代,一些专家认为,巨石阵是猎取大型野兽的机关。他们认为由于当时的工具和武器都很原始,为了猎取较大的野兽,如猛犸、熊、河马、犀牛等,又不使自己受到伤害,人们就想出了这种办法。专家们认为,今天人们只看到巨石阵的残迹,当初它一定还有一些由木头、骨头和兽皮等制作的构件,由于年代久远早已不复存在。另外,残迹旁还有许多多余的石头,看来也有一定用处。由此他们的结论是,巨石阵很可能是一种狩猎、生活多种用途的设施。复原后的结构可能是这样的:

巨石柱围着的是一个院子,在两根石柱之间留有洞口,其大小可以通过较大的野兽,在每个洞口的上方,有一块用木棍支撑的数十千克重的大石头——“警戒石”。当猛兽从外面碰倒支撑木棍时,石头立即砸下来,打在野兽身上,同时发出警戒信号。

院子内侧,紧对洞口的地方还安放了第二道防线,即一块巨大的“打击石”。当野兽闯进第一道防线时,站立棚顶的人,便牵动操纵绳,使打击石劈头盖脸地砸下来。

院内的中央还建了一座二层小楼,是由圆木和一些巨石柱围建而成的,楼板铺在巨石柱的上面。为了便于监视大院及其周围,从楼板到第一圈石柱有木桥相连。

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