书城童书不可不知的万事由来
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第22章 科技发明(7)

第二阶段就是“青年期”。同时,太阳内部温度就继续升高,当中心的温度可以达到700万℃时,太阳内部的热核反应就开始进行了,并且开始发射可见光。这是太阳这一生中最为漫长最稳定的期间,天文学上称之为“主序星”的阶段。太阳在这个阶段要停留大约一百亿年。

第三阶段是“中年期”。太阳在度过了漫长的主序星阶段之后,就开始进入了中年期。如果太阳内部热核反应的“燃烧圈”接近半个太阳半径的时候,“燃烧”过的中心部分就将发生坍缩。坍缩的过程中将喷发出巨大的能量。这些能量在一方面使中心温度进一步的提高,以至于发生进一步的核反应,在另一方面促进太阳外部大幅度地膨胀,使它成为体积很大、密度很小而且内部的温度很高、表面的亮度很强的天体。天文学上称之为“红巨星”阶段。到那时,太阳的直径将会扩大到现在的250倍,水星、金星甚至整个地球,都将会被吞没。太阳在红巨星阶段大约停留了10亿年。

第四阶段就是“老年期”。红臣星阶段之后,太阳的内部反应过程会更加复杂,它将会转变成为一颗周期性胀缩的脉动变星,犹如一个患气喘病的老年人。这个阶段的历史不长。

第五阶段就是“临终期”。这时的太阳,内部核能已经基本耗尽了,因此太阳的整体将会发生坍缩。坍缩的过程中,太阳内部都会被压缩成一个密度很高的核心,同时也释放出巨大的能量,它将太阳的外层“掀掉”。此时它突然的增亮,变得就像颗新星!其他被抛出的太阳物质在空间则成为膨胀星云;在太阳内部的高密度核心则成为一颗白矮星继而缓慢冷却。这一颗白矮星是太阳的“墓碑”,它将会永久地留在于宇宙空间。

天文学研究学表明,太阳目前正处在精力旺盛的阶段,它至少可以稳定地燃烧50亿年之久。

卫星的“遥感技术”

当代社会是卫星大显神通的时代:地球资源卫星能精确地探测出地下以及海底埋藏矿产的种类与深浅;气象卫星能准确地预告台风的生成与移动;军事卫星能及时搜索到敌方导弹的发射以及运行的路线……

不过,人们很少知道,给这些卫星装备上“千里眼”的是新兴的“遥感技术”。

遥感技术是指对遥远地方的目标进行探测的技术。大家知道,物体都具有光谱的特性。任何物体都具有不同的吸收、折射以及辐射光谱的性能。这就如同每个人的身份证号码不会重复一个道理。在同一个光谱区,物体对于光谱的反映不一样,同一个物体对于不同光谱的反映也具有明显差异。哪怕是同一个物体,在不一样的时间与地点,因为太阳光照射角度不一样,其反射与吸收的光谱也不会相同。遥感技术就是依据这一原理,对物体进行判断的。

遥感技术通常以绿光、红光和红外光三种光来进行探测。这三种光肩负着各自不同的使命:绿光段用来探测地下水、岩石与土壤的特性;红光段用来探测植物的生长、变化和水污染等;红外光用来探测土地矿产和其他资源。

遥感技术还包括微波段,用做探测气象云层和海底鱼群的情况。

“阿波罗计划”与人类基因

1995年,美国进行了“人类基因组全结构”的研究计划。那是一项人类历史上规模庞大的工程,大约需要10~15年的时间,耗资约为30亿美元,可以把人的庞大的DNA分子里的核苷酸次序全都测定出来,弄清组成人类的全部基因蓝图。并且试图译解出决定个体特点的全基因信息,这即为“人体基因组全结构”的计划。这一计划赢得了英、法以及日本等国的积极响应,因此被称做“人体阿波罗计划”。

为了这一计划的成功,全世界一共成立了12个实验室,这些实验室能够互相合作。联合国成立了以12位科学家所组成的委员会,来协调全世界人体基因组全结构的研究计划。只要这项工程完成了,人类就能通过对DNA进行重组,采用工程设计的方法,根据人们的需要,从各种生物基因里提出所需要的部分,接着进行分离、剪切、组合和拼接,进一步将重新组合好的基因植入一个细胞里,接着进行大量复制,创造新物种——人造人。

以30亿个核苷酸所组成的人体DNA分子,分布于人体细胞的染色体内。人体的染色体共有23对,第23对染色体决定了人的性别。女性是两条一样的x染色体,男性是x和Y染色体。其他x对染色体,男女是一样的,所以以种类来讲,人类共有24“条”染色体。现在,科学家们正在把每“条”染色体上面的各种基因的位置确定下来,这叫做“基因定位”。

基因定位非常重要,因为惟有如此才可以发现致病的基因。科学家们需要进行的工作就是在每“条”染色体上面找出一共有多少个基因的位置、有多少和疾病有关,还有在每“条”染色体上测定出核苷酸的次序来。

尽管目前已经有很多核苷酸的排列次序被测定出来了,可是和“30亿”相比,太微小了,仅仅完成了2%左右。现在已经有DNA排列次序的自动测定仪了,一天能够测定出约一万个核苷酸来,但是还远远不能满足人类的要求。

科学家目前正在研制测定速度更高的自动化测定仪。这种自动化测定仪是在2005年完成人体DNA全部30亿个核苷酸次序测定的重中之重。

1973年,美国科学家将两个不一样的细菌质粒在体外加工以后,把它们重新组合到一起,接着把这个组合体植人大肠杆菌里进行复制,取得了兼具双亲遗传特性的新菌种。生命物质的重组与复制,让许多人相信了人工创造新物种的时代已经来临。

中国的克隆计划

在英国的克隆羊、美国的克隆猴出现前,中国也有了多种克隆而成的动物。

1980年4月19日,世界上第一条没有双亲的复制鲫鱼,在武汉水生生物研究所诞生了。事实上,它属于无性繁殖的鲫鱼。科研人员先在人工条件下培育鲫鱼的囊胚细胞,通过385天、59次的连续传代培养以后,在显微镜下以10微米左右的精细玻璃针剥出囊胚细胞的核。把这种核移植到已经去除了细胞核的鲫鱼卵细胞里,经过了189例的研究以后,看到其中有两个换核卵细胞孵化出鱼苗了。有一条长成大鱼了。

接着又将鲤鱼红细胞的细胞核注进了金鱼的去核卵里,获得了几条鲤鱼苗。他们又进行了鲤鱼与鲫鱼的换核试验,将鲤鱼胚胎细胞里的细胞核移植到去掉核的鲫鱼成熟卵里面,使得由鲫鱼细胞质与鲤鱼细胞核组成的卵细胞分裂、发育为“鲤鲫核质杂交鱼”。这条鱼的嘴角有须很像鲤鱼,侧线鳞片数以及脊椎骨数非常像鲫鱼。不仅像鲤鱼那样生长迅速,而且还像鲫鱼那样肉细味美。

从上世纪90年代起,我国在哺乳动物的细胞核移植术领域,正在不断取得进展。

1991年,科学院发育生物研究所的科研人员,利用细胞核移植培育出了克隆兔子,但是还没有出生就流产了。

1992年,江苏省农科院克隆出了兔子。

1993年,西北农业大学克隆出了绵羊;中科院发育生物研究所、江苏省农学院依次培育了克隆羊。

1993年,农业生物技术国家重点试验室的科研人员,将已分裂为16细胞的兔子胚胎分成了16份,又使每份发育为16个细胞,以这16×16的胚胎细胞,克隆出16只兔子。

1993年,由中科院发育生物研究所主持,和扬州大学合作,经过连续两次核移植,在世界上首次用继代细胞核移植,成功克隆了一批羊,这项技术达到了世界一流的水平。

1995年至1996年,华南师范大学和广西农业大学、中国农业科学院畜牧兽医研究所利用核移植相继成功地克隆了牛。

什么是“一箭多星”

一枚火箭通常只携带一颗卫星。事实上,还有比这先进的发射方式,那就是一箭多星的发射。通常来讲,一箭多星分为两种方式:一种就是将几颗卫星一次性送到相同或者差不多一样的轨道上;另一种就是分次分批地释放卫星,叫各个卫星依次进入预定的轨道。意思说,运载火箭到达某个预定轨道速度以后,释放第一颗卫星,叫卫星进入第一种轨道进行运行;火箭接着运行,到达另一个预定轨道速度以后,释放第二颗卫星;按照这个办法,逐个把卫星送到各自不同轨道。

一箭多星是一种十分优越的发射方式,它不但能大大节省发射的费用,还能满足科研的需要。例如,在近地的同一轨道上,急需2颗以上的卫星,彼此需要间隔一定的距离,互相配合着进行探测。这时,一箭多星就是最好的发射方式。一箭多星有着如此的卓越性能,世界各国全都在集中人力物力发展这个技术。1981年9月20日,中国第一次利用一枚大型运载火箭将三颗不一样用途的空间物理探测卫星,成功送入了环绕地球运行的轨道,成了世界上第四个掌握“一箭多星”技术的国家。

到太空中炼钢的奇想

1981年,日本发射了一枚奇特的火箭——“冶金火箭”。这枚火箭的弹头舱事实上一个是微型的炼钢厂,里面备有3只炼钢炉,炉里面装着镍以及其他一些金属。

火箭发射以后,迅速进入了不存在空气的真空地带。

地面发射台的科学家们接着启动无线电遥控装置,让炉温渐渐升到1500℃。十几分钟以后,装备着炼钢炉的弹头舱与弹头脱离,并且可以自动打开降落伞,向太平洋方向飘下来。弹头舱回收到地面以后,打开一瞧,炼钢炉里的合金铜已经炼好了。经过化验以后,发现它的质地非常均匀,硬度比地面炼出的合金铜高2倍,强度要高3倍,是制造精密仪器的好材料。

为何要到太空上去炼钢呢?那是因为,在地球上,到处都充满着空气;炼钢的时候,空气就跑到钢水里去了,变成了气孔;炼钢的时候需要放到里面的一些金属,也非常容易与氧产生化学反应从而生产出钢渣来,这都会影响钢的硬度、强度以及均匀程度。如果想炼出高质量的钢,需要在钢厂设置极其复杂的真空设备,这不但要花费许多金钱,并且无孔不入的空气也未必可以抽净。

因此人们想到了去太空里炼钢。用火箭在太空里炼钢,人们能够根据钢的冶炼时间,确定飞行的时间与路线,以利于回收火箭。