看尘埃飞舞

在非洲大陆，动物一旦被舌蝇叮咬，就可能因染上“昏睡病”而死亡。科学家发现，舌蝇的视觉，一般只会被颜色一致的大块面积所吸引，舌蝇从不叮斑马，因为它对斑马一身黑白相间（jiān  jiàn）的斑纹，往往视而不见。然而，斑马身上色彩对比强烈的斑纹，却使它很容易受到狮子之类的捕食性动物的攻击。

又如我们熟悉又陌生的尘埃，它污染空气，但又把我们的天空渲（xuān   xuàn）染得更蓝。我们都有这样的经历，阳光照进室内，会有许许多多细小的尘埃在反射和散（sǎn  sàn）射着阳光，使阳光变得柔和、舒适。尘埃还有过滤光的作用，它滤去太阳的红、橙、黄、绿等较强颜色的光，留下的是较弱的蓝光，于是，天空变得蔚蓝、温柔。

存在就是合理，天空容纳尘埃，原来是美丽的智慧，而不仅仅是因为有博大胸襟。这个世界上没有一无是处（chǔ  chù）的事物，当然也没有完美无缺的事物。

（选自《科海故事博览•智慧》2010年第5期）

开发小行星漫想

    ①人类对小行星的研究由来已久。人们根据对“拜访”地球的小行星即陨星进行化学分析，发现碳质陨星的含碳量很高，还含有高达20%的水分。这就为人类今后的移居提供了一线生机。硅质陨星含有丰富的无需加工的自然铁，典型的硅质陨星中大约10%的重量是铁金属，其中还混有镍。有些陨星几乎完全由铁和镍所组成，例如，位于美国北亚利桑那州沙漠中的直径1公里的著名的陨星坑里的陨星，就是一整块巨大的铁镍混合物。据估计，一立方千米的小行星金属可能为人类提供69亿吨铁，8亿吨镍，4000万吨钴和800万吨铜。其中仅镍一项，就足够人类消耗一百年。

    ②如此诱人的财富，人类自然不能等闲视之了。专家们根据现有技术水平，已制定了一个开发小行星的方案：首先选择一个大小适中的小行星，用航天飞机发射一种配有挖掘设备的飞行器，登上小行星开采自由金属；然后把金属锭送往宇宙空间工厂加工成阻力较小的冀面状物体，让它们能够半飞半落地穿过大气层而不致熔化。最后用空间拖船把金属块推入地球大气层轨道，溅落到指定海面。由于事先往金属块中充入了特殊的气体，使金属块呈海绵状，所以这种金属块可以漂浮在海面上。这样一个“天外来客”，一块就可能含有10万吨金属。

    ③据计算：从一颗位置适当的小行星获取一吨自由铁，所花费的能量要比在地球上用高炉冶炼优质铁矿获得一吨铁所需的能量少。开发小行星，实在是一件造福子孙万代的明智之举。

可种植的铅笔

    ①这是一支可种植的铅笔，把它埋在土里，用不了多久，它摇身一变，就会华丽变身为薰衣草、太阳花，甚至青椒、西红柿……

    ②发明这支铅笔的是麻省理工学院的三个学生。他们震惊于“全球每年生产150亿支铅笔，却有几十亿铅笔头或断笔被扔进垃圾箱里”的状况。

    ③“这简直就是一种极大的浪费！”为了减少这种浪费。他们想出了一个绝妙的主意：在铅笔顶端加一个可降解的胶囊，里面放入植物的种子。这样在铅笔快用尽，或者发生断笔的情况下，就可以直接将铅笔带胶囊那一端插入土壤里。

    ④“奇妙”就此发生，废弃的铅笔有了新的生命，而且用不了多久，就会焕发出勃勃生机。

    ⑤这一绿色、绝妙的发明，很快被在丹麦从事可持续研究工作的迈克尔盯上，“我一眼就喜欢上了这个发明，可持续很难跟消费者解释，但‘发芽铅笔’完美诠释了什么是可持续”。他当即找到三位发明者，跟他们合伙，说服他们在丹麦出售这种铅笔。

    ⑥仅2013年春天，他们就卖出了70000支铅笔。2014年，他们在欧洲卖出了100万支，并且迈克尔买断了专利和产权，成了公司的首席执行官。如今，这支可种植的铅笔卖到了全球60个国家和地区，每个月售出45万支，收入超过1800万美元。

    ⑦无独有偶，一个克罗地亚始娘将这种绿色、可持续的精神，发挥到了极致。

    ⑧这个细心的姑娘在日常生活中发现，她身边的不少朋友都对使用铅笔写作和绘画情有独钟。而看到奶奶将剩下的咖啡渣和茶叶渣喂养植物，更是让她受到了极大的启发。她突发奇想：能不能用茶叶渣、咖啡渣和凋谢的花瓣做原材料。替代铅笔所使用的木材？在将这三种原材料压缩塑型后，她发现这种想法完全可行。更令她欣喜的是，一家咖啡店每月生产的30千克咖啡渣，可以制成3000支铅笔！而且“种铅笔”的步骤也完全一致。但这支铅笔的神奇之处不仅在于它用废渣来替代木材，而且削下的铅笔屑可以作为土壤的肥料，真正实现了从头到尾100%绿色可持续。

    ⑨也难怪克罗地亚姑娘荣获世界最大型设计比赛的大奖。“我知道这支铅笔并不能拯救地球，但它至少能让我们意识到：我们身边的事情，是可重复利用、可持续的。”

开发太空资源宝库

    ①许多人或许没有意识到，太空将逐步成为人类赖以生存的巨大的资源宝库。目前研究已经知道，月球和其他行星上，存在着大量的铁、硅等资源。而且，人类进入地球轨道和外层空间后会发现，资源不仅是人们传统意义上理解的矿藏，特殊的环境和条件也是人类可以利用的重要资源。

    ②高远的位置、空间微重力环境、强宇宙粒子射线辐射和高真空环境，就是这种地面所不具备的极其宝贵的资源。

    ③也就是说，高远位置也是一种资源。人们都会有这种体会，站在地上只能看到眼前一点大的地方，站在高山上极月四眺，则“一览众山小”。我们利用位置资源，已经发射了通信、气象和对地遥感卫星，促进了人类社会的进步。

    ④人之所以站在地球上而不会掉进茫茫太空，是由于重量和地球引力的存在。而在太空中航天器里的物体，处于微重力状态，物体可悬浮空中飘忽不定。空气、水受热后，不会出现上下对流的情况，比重不同的液体，可在一起和平共处。这种奇特环境 ， 对人类从事新材料加工，细胞、蛋白质晶体的生长与培养是十分有利的。

⑤我们每天呼吸的空气，其密度随离海平面距离的升高而减小，到达100公里以上的高度，已逐渐成为真空。地球表面的大气层中，每立方厘米中合有10000兆个氮分子和氧分子，而在太阳系宇宙空间，纯净无污染，每立方厘米只有0.1个氢原子。

    ⑥另外，我们所居住的地球，被大气层包裹着。这团大气层如同一张天幕，遮去了部分阳光，这张天幕被物理学家称为大气阻尼。而宇宙空间充满着各种强烈的辐射，如银河宇宙线、大阳电磁辐射等，这将使种子、微生物以及各种细胞的遗传密码在排列上发生变化，从中会产生更有价值的新物质。

    ⑦40多年的空间研究向人们传递着这样的信息，外空资源是研究新材料、新工艺、新的微生物制品的绝妙实验场，是一座可源源不断掘出新物质的富矿。

《流浪地球》里的科学故事

新闻背景

大年初一，中国科幻电影《流浪地球》登陆各大影院，在竞争激烈的春节档期收获票房冠军。电影根据刘慈欣同名科幻小说改编而来，讲述了一个发生在不远未来的故事；太阳急剧老化，随时都有可能进入到红巨星的膨胀阶段，地球也将图此被吞噬，在此危急关头，为了地球人的存亡，地球上的联合共和国紧急决定，在地球上建造上万座重核聚变行星发动机，每个产生上百万亿吨的推力，把地球当成一个庞大的宇宙飞船、驶离现有轨道，驶向距离太阳系最近的一颗恒星----比邻星，从而开启了一段长达两千五百年的星际旅行。

       太阳什么时候会灭亡?

       大阳诞生于约五十亿年前的一次量云坍缩，太阳系的其他行星紧跟其后。太阳提供的能量来自其中心氢气的聚核反应，如同大量氢弹在太阳内部不断爆炸，按照现有的数据估算，这种聚核反应总共将持续约一百亿年，所以，太阳还可以再燃烧五十亿年左右。

       在小说《流浪地球》中，科学家发现太阳异常，并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段，在接下来的数百年时间里淹没地球轨道。红巨星是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段。不过人类学家曾经估算过，因为周围环境的各种变化，人类在地球上还可以存在的时间大约是二百万年。而物理学家霍金曾经更为悲观，因为人类使用能源的没有效率，预言几百年后就需要考虑离开地球。

       在某个时间，地球在被淹没之前就已经移到太阳系的宜居区之外，不再适合生命存在，反而在那个时候，火星将完全进入宜居区。

       为什么流浪地球要驶入木星周围?

       整部电影所展现的一个主题就是如何摆脱木星的“刚体洛希极限”点。这里我们需要先明白地球驶入木星周围的原因。

       木星引力是如此之强，为何地球不躲着木星行驶?其实在电影当中，联合共和国政府本来想通过一种叫作“引力弹弓”的效应，使用木星对地球进行加速，没想到部分行星发动机失效。导致地球被木星吸引而逐渐进入木星的“刚体洛希极限”，出现了电影当中所呈现的灾难。其实“引力弹弓”效应在探测器飞行中被广泛使用，通常被当作一种节省能源的加速方式，“旅行者一号”探测器就是利用木星和土星两次引力加速，才得以逃出太阳系。

       这个效应的原理其实非常简单，因为行星本身也在围绕太阳转动，所以当行星吸引探测器或者其他天体的同时，就实际上赋予了探测器或者其他天体一部分速度，当探测器或者其他天体逃离出去的时候，就相当于被加速了。我们可以举一个简单的类似例子来理解。

如果我们站在静止的地面上向运动的火车顶上扔一个网球，在网球被弹起来的时候，地面上静止的人看到网球的速度，其实就是火车速度和网球原来速度的叠加。所以当天体从某个行星周围逃离时候的速度，其实就是本来的速度和天体速度的叠加。

     “流浪地球”，这个大胆而美丽的想象值得我们向往。作为中国第一部科幻大片，《流浪地球》带给我们很多欣喜。中国的科幻电影之路，也如中国的科学发展之路，“路曼曼其修远兮”，还需大家的共同努力。

肠道细菌知多少

    东京大学名誉教授光冈知足50年来一直潜心研究肠道细菌和人类健康之间的关系，对酸奶等功能性食品的应用也给予了很多的关注。在人类的肠道中，以大肠为中心，寄生着100%种细菌，其数量超过100万亿个。这些细菌集团像棉花丛和草丛一样生活在我们的肠道内，我们称之为肠内菌群。主要的菌群包括能帮助我们维持健康的“有益细菌”，如乳酸菌群，还有会危害我们健康的“有害菌群”，比如说大肠杆菌、魏尔希氏杆菌等腐败菌群。除此之外，还有一些其他的厌氧菌群。“有益菌群”和“有害菌群”在我们的肠道内平衡共生。在人体内“有益菌群”中最重要的就是乳酸菌群家族的乳酸杆菌。肠道内的菌群因人而异。如果一个人的健康状况不发生变化，他肠道内的菌群也不会有什么大的改变。但是如果一个人年届60岁，由于身体老化，其肠道内菌群间的平衡状态就会被破坏，因为乳酸杆菌的数量大大减少，腐败菌——魏尔希氏杆菌的数量骤增，大肠杆菌也在逐渐增多。如果一个人精神压力过大或者是总偏好肉食，那人体内的细菌就会发生和人体衰老时相类似的变化。另外很多生活习惯不良的人，或患胃癌、大肠癌和溃疡性结肠癌的人体内的菌群也会发生特殊的变化。老年痴呆症肠道内的魏尔希氏杆菌会异常增多。

总之，菌群的平衡和人类的健康息息相关。保持乳酸杆菌的绝对优势，使其遏制有害菌的生长从而维持肠道内细菌的平衡，对于我们保持身体健康非常重要。光冈教授等人曾经做过一个实验，给白鼠喝酸奶，实验结果有：“喝了酸奶的白鼠体内的乳酸杆菌数量比没有喝的增加了10倍，寿命也因此延长了”和“酸奶能抑制某种癌细胞繁殖并能控制血压的升高”，等等。

（文字来源于网络，有删减）