最近,由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家约翰 · 惠特利领导的研究组正在研制一种世界上最独特的冰箱。这种冰箱既不需要压缩机,也不需要电动机或是结构复杂的管道装置,因为这种实验性冰箱只不过是用声波来产生低温的。

这种声学冰箱的结构非常简单。目前的试制模型只不过是一个内部装有一些长方形玻璃纤维板的3英尺长的圆筒。向圆筒内注入氦气或其他气体,将一端作永久性封闭,并在另一端用一弹性薄膜加以密封。该薄膜上装有磁铁、音圈和导线,实际上就是一只扬声器,它可迅速振动并将声波送入圆筒内。在这种情况下,筒内的状态开始发生变化。

物理学的基本原理之一是,气体受到压缩时产生热量,膨胀时变冷,在该试制模型中,当薄膜内外振动时,筒内氦气承受的压力发生变化,从而温度也相应升降。惠特利认为:“如果没有玻璃纤维板,那么薄膜就如同一个活塞,只会使气体的温度不断升高或降低。然而,这些玻璃纤维板却使该模型脱离了这种状态。”

这些玻璃纤维板起到的作用是,沿着它们的长度方向传输压缩气体产生的热量,将热量从薄膜上带走。因此,每块玻璃纤维板的一端产生热量,而另一端,则由于去除了热量,摸上去变得非常冷。

[徐建平译自Science Digest,1983年6月]

实验室里的火山

地球上的生命是怎样形成的呢?理论颇多,且多少都有一定的说服力,但至今尚无定论。其中一个假想是把生命的形成同火山活动联系起来。科学家认为,在远古时候,地球上的火山比现在多些,并且活动也频繁些。电荷和紫外线透过原始时代的大气层(那时还无氧气,所以也没臭氧过滤器),能使有机化合物将火山灰的微粒作为固体催化剂用来进行合成。这些有机化合物里面不仅有普通的碳氢化合物,而且还有构成生命分子的氨基酸——蛋白质。对今天的活火山灰的研究证明,在活的有机体(自然产生的)之外,进行这种合成是可能的,因为在火山灰里发现了许多有机物质,其中有氨基酸和卟啉之类的重要物质。

然而,现在还有人对此抱怀疑态度。火山灰里发现的氨基酸(火山灰里较多)会不会是天然的“杂质”呢?或许是分解的产物吗?只有当生物起源的有机物质跟火山的气体一块儿落到岩浆厚层里遭到破坏、“解体”,继而在气体冲到地球表面又重新合成时,才有可能分解。实验室里万分可靠的模型试验可以消除疑团。试验中,对各种可能产生的“杂质”均能有效地加以控制。

为了证明火山在自然发生的合成中起的作用,国内外已经做过大量试验。实验室里创造了合成的条件,如火山的气体流通过炽热的岩浆裂缝等。通过试验,确实观察到了某些氨基酸的合成。

在苏联科学院阿 · 巴哈生物化学研究所做了模拟火山口上方团团升起的浓厚气体合成条件的试验。让水蒸气、氮、二氧化碳和氨的混合物通过温度始终保持在350℃的反应器。当混合气体穿过反应器里的火山灰时,它不断地同火山灰的微粒掺和。从反应器出来的炽热的蒸汽混合物经过冷却器后即变成一滴滴的液体。分析表明,仅从试验用的普通气体中大约就能合成出15种不同的氨基酸,主要是羟基丙氨酸、乙氨酸、丙氨酸、谷丙酸。当然不可能得到含有硫的氨基酸(例如,氮氨酸),因试验中没有硫的来源。

另一种试验的结果是,当反应器里没有火山灰时,同样可产生氨基酸,但合成的效果几乎要低1/10。这就雄辩地证明火山尘埃的催化作用。

在自然界,火山上空的气体云也是逐渐冷却,形成一滴滴的冷凝液,被风吹往四面八方。由此可想象出“生命分子”是如何吹到地球表面上的了。

[李声权译自《Жuóнь u нαукα》(俄),1983年第4期]

用含氡量变化来预报地震

测量从大地深处来的氡——一种放射性气体含量的变化,对探查地壳的异常活动是行之有效的。这样的变化虽然不总是意味着该处将定有一次地震发生,但是却能事先给从事这方面研究者发出警报。

氡是由地壳岩石中,特别是花岗岩石中的铀衰变而来的。它既是放射性气体,又是一种不活泼的惰性气体。它往往和其同位素钍射气共存、后者是从天然存在的钍元素放射衰变而来的。氡气通过地壳中的裂隙扩散,直到最后衰变光为止。在苏联、中国和美国,大地表层的氡含量的变化、钍射气的发射和它们在井水中液化浓度的测量,已作为一种地震前兆指标加以分析。

由美国地理学会资助的卡尔特什(Caltech)研究所的专家们自1977年起已经监测沿圣 · 安德烈斯断层和加利福尼亚州的其他活动断层上的氡含量和钍射气含量,他们有十一个测点进行连续的实时监测,其目的是积累各测点的足够资料,以把被赖斯(A. P. Rice)称之为“正常环境影响”和地震前兆所引起的变化区别开来。

赖斯和一些专家一道,对氡含量出现两次高发射现象进行了比较。第一次出现在1979年末南加利福尼亚地区发生里氏震级为6.5级地震之前,这次地震之前进行的地球物理和地球化学资料分析研究已表明似乎发生了大尺度的“变形”,并且在震前数个月中遍布整个南加利福尼亚地区,出现了各种测量指标的异常。

可惜上述资料数据直到地震发生后尚未能正式公布,因为大多数监测数据在当时未作实时试验,收集和分析这些资料需花几个星期才行。事后很清楚地意识到:在该处地震前,重力值下降,地磁值发生变化,同时氡含量和氦含量皆有明显的异常。

大量指标异常旁证了对氡含量进行观测的意义。故若能及时完成资料的综合分析,一个正确的地震预报可能已经作出。

第二次异常开始于1981年8月,但这不是地震前兆。在这次观测中,两个监测点的资料显示出氡含量的显著变化。一处监测点已运转不到一年,标准值范围尚未确定,但已收得的资料数据还是十分协调的,且8月份的异常量甚大;另一处监测点虽已运转了两年多,但是氡含量异常虽不如前者大,却也已超越过正常值范围。

两处监测点的资料皆呈尖脉冲状,并且每个脉冲的持续时间为1 ~ 3天。

科学家们发现压力下降时氡气发射量却上升,同时两监测点的二氧化碳量也皆上升。这意味着地下水中的二氧化碳对氡起到输运作用、于是他们开始怀疑氡发射与地壳应力状态无关这一说法。因为二氧化碳在水中的溶解量与压力密切相关。每当季雨使含水面下降到一特有的深度,便能观测到含氡量的显著增高,冬季雨后恢复正常。

因此科学家们得出最后结论:氡含量的监测能用于地震预报,但必须小心分析,最佳解决办法是对其他的测量资料数据进行扫描。地球化学异常和其他非环境干扰引起的异常间的相互关系,在地震预报系统的分析中是至关重要的。

[吴迪译自Chemical and Engineering News,1983年9月]

用象鼻鱼监测污染

象鼻鱼原生活在非洲西部,这种鱼对污染有感觉。一旦觉察水受到污染时,象鼻鱼即会发出信号。现在西德的三个城市用这种鱼来监测当地居民的饮水清洁。西德格平根城使用这一报警系统已有三年的历史了,此外在西德维尔茨堡市和乌尔姆市也开始采用此方法。

象鼻鱼(Gnatlionemus petersi)是一种有电器官的鱼,它靠自体发出的电脉冲辨别周围的黑暗物体,同时通过电脉冲对其生活的水域进行监测。在通常情况下,象鼻鱼每分钟发出400 ~ 800毫秒脉冲波。当鱼察觉到污染时,其脉冲频率骤然下降。虽然这种信号仅几毫伏,但足使供水工程师明白应该对水进行化验。

象鼻鱼监测供水污染的可取之处是因为这种鱼对其周围水域的水质特别敏感。当每升水的含铅量超过0.3毫克,或三氯乙烯含量超过万分之一时,鱼的脉冲频率下降。而这两个数字恰恰低于危险线。

人们在借用象鼻鱼监测污染以前,曾试图通过观察鲑鱼和小虾对污染的举止来进行监测、但是这些生物对污染的反应较迟缓,而且易发生人为的错觉。带电鱼的信号就其意义来说,是简易的报警灯,蜂音器。

西德科堡技术学院的实验表明,象鼻鱼还能敏感地监测大多数常见的水质污染。从而扩大了这一报警系统的应用范围。象鼻鱼弥补了某些化验方法的不足之处,而这些方法仍在许多城市的供水系统中继续使用。化学检验旷费时间,且每年需要增加新的设备。仅西德一国每年就得添置300件左右。然而鱼则随时都能监测水的成分。

法国科学家创立了另一种生物测定法。该方法采用检出污染物在鲑鱼脑子里引起的电信号来预报毒素。这种方法也能检测出毒素的类型、浓度及所在位置。应用该法必须在鲑鱼的头中装置一个小电极,在体外用电子计算机分析电极的接收信号。西德的齐佩发明了象鼻鱼监测系统,并获得该项发明专利。齐佩的这一系统仅需钢质电极槽和一个普通的交流电路就行了。为此,齐佩成立了一家出售全套装置的公司,每套装置售价为1万英镑。

目前生活在两德这三个城市里的初万居民可以确信,他们饮用的水已经达到鱼所需要的净化程度。

[高华摘译自New Scientist,1983年99卷]

临界液体溶解废物

严重威胁人类生命与健康、发育致残、引起癌变和遗传突变的物质,80%是有机化合物,其中又以巨毒有机化合物为“冠”。

美国化工教授迈克尔 · 莫德尔1972年在麻省理工学院开始研究“临界流体”来清除空中的废物。十年后,这项研究结果导致了一项具有广阔发展前途的,能分离、还原甚至销毁现已知道的巨毒有机化学物品的尖端技术。

临界流体可以是液体,如水;也可以是气体,如二氧化碳。在高热高压(以水为例:华氏705.2度,每平方英寸压力3200磅)下,它们达到临界状态,并具有一些难以理解的特性,其中之一是能溶解任何有机物质(从草本剪取物到二噁英)的能力。

莫德尔教授把临界流体的特性运用在化学蜕变的领域中,他发现经过加氧,临界流体能把有机物质分解还原为组成这些有机物质的基本元素。而在分解还原过程中,以较低的燃料成本,就能产生足够的热量,使反应一开始就能持续下去。

在履行同化学工业、军队、国家航空和航天管理局、美国环境保护局等多种部门和单位签订的定期研究合同中,莫德尔教授已经分解销毁了像DDT、三氯甲烷、除莠剂2.4-D以及聚氯酸酯联苯基的化合物等那样的有机毒物。据他说,不容怀疑,二噁英能够被销毁。

在美国哈佛大学所在地坎布里奇市,阿瑟 · D · 利特尔有限公司已设了一个下属机构一临界流体系统公司,专门研究并商业性应用临界流体。

[李泽江译自Boston Globe,1983年7月]

鱼癌——惊人的信号

美国一些地方在鱼的身上发现了奇形怪状的癌性肿瘤。惊人的发病率已使一部分科学家相信这种病是传染性的。科学家还担心吃这些鱼对人类将有潜在的危险。科学家正在设法确定该问题的严重程度及其起因。

目前,钓鱼运动爱好者和吃鱼的人还无法知道哪些水域有受污染的鱼。

科学家已清醒地意识到这一问题的严重性。美同鱼类和野生动物保护部门将调查全国各地的河流,进一步寻找该病起因的证据。

污染美国水域的化学物质有成千上万种,科学家怀疑其中一部分引起了鱼身上的肿瘤,其中许多化学物质七十年代初叶在颁布联邦法前已在水底的沉积物中生了根。

去年,在华盛顿的杜瓦米希河、纽约的布法罗河和赫德森河、俄亥俄州的布莱克河以及密执安州的托奇湖中,科学家们发现鱼癌患病率很高。

克利夫兰域附近的布莱克河中,估计有30%的美洲鲖鱼患有肉眼可见的癌肿。显微镜下观察至少两岁鱼赫德森河中鳕鱼的肝癌患病率比其它任何地方都严重。

纽约的一位名叫约翰 · 布莱克的癌症研究工作者最近发现了引起鱼癌的化学污染物质。在两年里,布莱克和同事们每周一次用布法罗河的沉积物给实验室的美洲鮰鱼涂抹鱼皮,十四个月中,这些鱼就生了鱼皮癌。在另一实验中,布莱克河的沉积物也引起了美洲鮰鱼同样的病变。用布法罗河的沉积物喂美洲鲫鱼时,3/5的鱼得了肝癌。

化学物质引起鱼癌是大多数肿瘤生在鱼皮、鱼嘴和鱼肝上。用带有有毒物质的植物、动物或受污染的沉积物喂鱼,就可能引起鱼皮和鱼嘴癌性溃烂。鱼肝分解体内有毒物质,因此很可能患上这种由化学物质引起的鱼癌。

有些病鱼据信已游入“安全”水域。以上五个污染地中有两处,人类消化道癌发病率比其他地方高,而死亡率也比全国平均数字高。这可能是当地人也和鱼一样受到了环境污染。

一些科学家认为不可低估吃带有化学物质的鱼的危险性,布莱克说以前过多地注意了受污染的水而没有充分注意受污染的鱼。

俄亥俄州卫生部现在已对布莱克河中钓鱼和游泳进行了限制。

[刘溢辰摘译自Science Digest,1984年第4期]

测定锿的性质

科学家们已首次测定锿(einsteinium)的化学性质与物理性质。金属锿的放射性很强,以至于能在黑暗中闪烁一种怪异的蓝光。在存在时间长到足以进行测定的重于钚的五种元素——镅、锔、锫和锿中,最后一种做了这种实验。所有这些实验都是在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的国家实验室做的这些检测。样品是由一台超高通量反应堆生产的,这种反应堆是在田纳西橡树岭国家实验室用来生产这种人造元素的。锿是美国1961年首次爆炸氢弹时用中子轰击铀而初次生产出来的。在橡树岭领导这项研究的约翰 · 华德说,将来可以用这种元素来保存食物,对污水和污泥进行消毒,治疗肿瘤等等。

[刘红岩译自The New York Times,1983年2月8日]