那些你不知道的科学冷知识

科学知识并不是一成不变的。随着科学的进步，新的规律被不断发现，而旧的知识也要被改写，在许多看似“习以为常”的认知背后，其实还隐藏着不为人知的故事。地球上存在许多复杂的物种与现象，当然也有许多不曾令人知晓的科学冷知识。

一片云的重量根据位于美国科罗拉多州的国家大气研究中心所提供的数据，积雨云的平均重量大约相当于100头大象的重量，而一大片暴雨云更有20万头大象重。但这些都比不上飓风，如果把1m3的飓风铺开，称出重量，再乘以整片云的立方米数，就会惊讶地发现，一次飓风有4000万头大象那么重，这个数字超过了地球上存在的大象总数的26倍。但是一头大象这么重的物体究竟是如何漂浮在空中的？其实这一大片云是由数量极多的细小水珠和冰晶组成的，最大的水珠直径仅有0.2毫米，也就是说得用20亿粒这样的小水珠才能装满一汤勺。云是在上升的暖空气的顶部形成的，上升空气的作用大于水珠向下的压力，因此云朵会漂浮起来，而当空气冷却下沉时就会形成雨。云中的水汽在落下之前必须凝结才能形成雨，如果空气温度足够低，就会形成雪或冰雹，如果温度不够低，冻结的冰珠在下落的过程中便会融化。还有一个令人费解的现象，例如像在英国这样气候温和、温度没有低到足以让纯净水冻结的地方，为何也会有那么多的降水？此前曾有人称是由于煤屑和灰尘这样的催化剂起到了冰凝结核的作用，但实际上并没有足够的煤屑和灰尘能形成那样多的降水。答案或许与空气中携带的微生物有关。某些细菌是最好的冰凝结核，它们有让水结冰的神奇能力。例如，向水中加入假单胞菌属致病菌，在5℃～61℃的环境下，几乎立刻就可以让水结冰。科学家还试想，如果这样“种”出来的雨水能够把这些细菌带到地球的其他地方，那么在这些地区它们就能运用造冰能力养育包括农作物在内的多种植物细胞，并以这些植物为食。而当气流把它们重新刮回空中，就能制造出更多的雨水。如果这个理论成立的话，意义可谓巨大：只要种植这些细菌爱吃的作物，就能永远解决缺水问题。长在树上的彩虹彩虹桉树的学名为剥桉，是唯一一种原产于北半球的桉树。之所以把它和彩虹联系在一起，是因为在这种树的树皮上可以看到丰富多彩的颜色，像是被大自然打翻的调色板，也宛如可以触摸的彩虹。事实上，人们看到的多彩树皮并不是天生的，而是在剥桉不断生长过程中形成的。薄薄的深棕色树皮随着时间的变化发生剥落，生长于上一季度的树皮自上而下剥落成条状，露出新鲜而湿润的绿色树皮。新树皮在和空气接触的过程中首先会变成紫色和蓝色，之后再逐渐产生红色、橙色等不同颜色的垂直条纹，等新树皮完成了生长周期，会重新变回棕色，然后开始下一轮的剥落。这样的脱皮现象也能防止其他植物在剥桉上生长和吸收养分。剥桉的树皮在它的一生中都会不断剥落，由于树皮的脱落位置与顺序不同，树与树之间所呈现的颜色分布也有所不同。也就是说，每一棵剥桉都是独一无二的。那剥桉身上那些多彩的颜色是怎样形成的？剥桉的每一层树皮上都覆盖着一层含有不同颜色单宁（一类水溶性酚类化合物）的透明细胞膜，正是这些单宁使得树皮呈现的颜色不尽相同。佛罗里达国际大学植物学荣誉教授David Lee针对剥桉树皮显色的现象进行了实验研究：分隔形成层细胞。他的研究证实了上述观点：每一层树皮都有一个细胞那么厚的透明表面，其中充满了鲜绿色的叶绿素。随着时间的推移，透明的表皮被单宁所占据，不同种类的单宁暴露在空气中，经过氧化缩合反应而显出不同的颜色，加上组织中叶绿素的消耗，最终导致剥桉的树皮呈现出多种多样的色彩。此外，剥桉的木浆可以用来造纸，世界各地的人们栽种这种树的主要目的是获取木浆，它也是菲律宾纸浆林种植的主要树种。2019.05 总第239期 11资讯│Information赤道上也有企鹅？企鹅在人们的印象里，都是生活在寒冷的地方，你能想象到，在炎热的赤道也有企鹅存在吗？加拉帕戈斯企鹅就是一种生活在赤道附近的企鹅。它们长期居住在科隆群岛，该岛又被称为加拉帕戈斯群岛，位于赤道。科隆群岛的面积超过7500平方公里，小岛众多。科隆群岛因海底火山喷发而形成，由于很长一段时间内与世隔绝，遂形成了完善的生态系统，所以这里也被很多人称为世界上最大的自然博物馆。科隆群岛最特别的就是它的气候了，赤道暖流和秘鲁寒流在这里交汇，由于受到秘鲁寒流的影响，虽然科隆群岛位于赤道，但这里的气候却凉爽干燥，群岛上大部分地区基本上不下雨，很多地方非常潮湿，水温也不高。生活在这里的加拉帕戈斯企鹅，是世界上最小的企鹅之一，直立时高度仅仅在50厘米左右，鳍脚长约10厘米，体重2～2.5公斤，目前仅存不到1000只。其背部呈黑色，腹部呈白色，并有一些黑色羽毛形成的斑点，属于脊索动物门、脊椎动物亚门、鸟纲、今鸟亚纲、企鹅目、企鹅科的一种动物。它们是唯一涉足北半球的企鹅，对加拉帕戈斯企鹅来说保持凉爽的身体温度是一个非常困难的问题。它们白天在冷水中寻找食物，用冷水保持身体的温度，夜晚则在陆地上度过。在陆地上，它们用鳍脚遮蔽着下半身，弓着身子遮蔽着脚，让阳光照耀在它们的背上。天热时，把鳍脚伸展开来以增大热量的散失，在非常炎热的气温下，它们会像狗一样通过快速喘气来散发身体的热量，或者从身体的末端散失热量。当天气太热时，那些没有繁殖的企鹅便不再留在陆地上，而是跳入水中。目前普遍认为，掰手指发出的声音与关节滑液中溶解的气体有关。其实，折手指关节就是通过过伸、过屈或者牵拉关节，使关节间隙变大的过程。由于关节囊是一个近似密闭的空间，这样做的结果就是关节囊内的压力下降。当关节囊压力下降到一定程度之后，溶解在关节滑液中的气体便会析出，形成微小的气泡，这些微泡又会彼此融合形成一个较大的气泡。关于声响出现的具体机制，科学家们提出过多种不同的假说，有人认为声音与气泡的破裂有关，也有观点认为气泡形成的过程才是关键，这其中的原理依然有待进一步研究。2015年，加拿大阿尔伯塔大学的研究人员第一次拍到了折指关节时的图像，两块骨头之间的就是折手指形成的空腔，而在空腔破裂后，因为关节滑液中缺乏气体，所以无法再掰响，而过了一段时间，气体重新溶解到了关节滑液中，就又可以掰出响声了。此外，经常掰动指关节会导致关节炎的说法并没有科学依据。为了验证掰指关节是否会导致关节炎，来自美国加州的医生唐纳德·昂格尔用自己的双手进行了长达60年的“对照实验”：每天掰响自己的左手指关节，而从来不掰右手的关节。最终，他的左右手都没有出现关节炎，两只手看起来也没有什么差异。昂格尔将自己的发现发表在《关节炎和风湿病》（Arthritis & Rheumatism）期刊上，他也因此获得了2009年的搞笑诺贝尔医学奖。不过，如果用力过猛，掰指关节的动作确实有可能造成关节周围韧带的急性损伤，也可能导致肌腱错位。卵细胞和精子结合瞬间会发光美国芝加哥西北大学的科学家于2016年首次拍摄到了人类的卵细胞和精子结合瞬间发光的照片。此前，科学家已经证实，当动物的精子遇见卵子结合成受精卵时会爆发出一道微小的明亮闪光。而此次研究人员首次发现，类似的情形同样发生在人类身上。这一研究发现可以帮助生育科医生在实施体外受精时挑选出最好的受精卵进行胚胎移植。特蕾莎·伍德拉夫教授是该项研究的主导人之一，同时也是西北大学的卵巢生物学专家。“如今，在人类身上看到类似的景象，实在是太激动人心了。”之所以会发出光亮，是因为当精子进入卵子时会产生刺激致使钙增加，这一过程使得卵子释放出锌，锌附着于发光的微粒上，这些荧光能够被显微摄像机捕捉到。这是一个令人感到不可思议的奇妙景象，凸显了新生命开始的特殊时掰手指关节为何会发出声音？很多人也许会有疑问，掰手指关节为何会发出声音？为什么掰响了一次之后，要隔一段时间后再掰才会发出声响？在人的手指关节处，关节囊与关节面会构成一个封闭的腔体，腔体内存在少量液体——关节滑液，它能起到润滑、缓冲的作用，也是关节软骨新陈代谢所需的媒介。当关节受到拉或者折的时候，关节腔中间会出现一个明显的腔隙，周围的气体就会急速向腔隙内扩散，与液体一起发出清脆的响声。这个过程就叫关节生理性弹响，也就是掰手指会咔咔响的原因。12 中国科技奖励 CHINA AWARDS FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY刻。而且，这道闪光的大小还能直观反映出受精卵的质量。报道称，西北大学的研究人员发现，如果某些卵子发出的闪光比其他卵子更加明亮，表明这些卵子更有可能发育形成一个健康的婴儿。流鼻血时切忌仰头小时候似乎不少家长或长辈都教过，流鼻血时要赶紧仰头，再拿纸巾堵住鼻孔，实际上这样的做法是错误的。流鼻血时仰头容易造成呛血，因为鼻子是由相互贯通的鼻腔、鼻窦、鼻咽部组成的，再加上口鼻相通的缘故，头仰起来只是会使本来从鼻孔流出的血液向后经鼻咽部流至口中，或者咽下至胃内。这样似乎看起来出血量减少了，其实只是改变了血流途径而已，对于止血并没有什么实际用处，反而容易引起不适、恶心的感觉，严重引发呕吐。出血量大时，还会堵住呼吸，造成生命危险。所以遇到流鼻血正确的处理方法是：低头前倾，压按鼻翼止血。用拇指和食指捏住鼻子硬骨和软骨的交界处，大约是在鼻侧正的位置，按压10分钟左右。捏住鼻子是因为鼻出血的部位大部分都在利特尔区，这个部位在鼻中隔的前下端，捏住鼻子两侧正好能压到该部位，起到压迫止血的作用。假若简单按压不能止血，那就拿棉球或纸巾揉成和鼻孔差不多大小的团状，塞进流血的鼻孔，然后再按压。有条件的情况下，可用冷水袋或湿毛巾敷前额和后颈部，这样可以促使血管收缩，从而减少出血。脑海里为何莫名开始放歌？有时脑海里会无缘无故地开始放一些歌，甚至根本停不下来，这在听了某些神曲之后特别明显。这到底是为什么？是大脑出了问题？有了幻听吗？其实这种现象叫耳虫（earworm），起初耳虫这个叫法是从德语中的“Ohrwurm”得来，它指的是大脑中循环播放一段旋律的现象。插着耳机听歌，耳机拔了之后进入安静状态，脑子里面还一直回旋着那段旋律。伦敦大学的Goldsmith学院研究发现，那些比一般人更加依赖音乐的人，会更容易产生耳虫现象并且更加频繁，持续时间更加长久，更容易引起困惑和烦恼。这类人群对音乐过于敏感，仅仅听几个音符，就能勾起大脑相关的记忆，继而产生耳虫，而普通人可能需要听几十次。除了这个外在的原因，“耳虫”的出现其实还有着更深层次的内在原因，这点就体现在不同人之间的大脑的差异上。英国伦敦大学的心理学家劳伦斯图尔特教授做了一个实验，来探索当人类大脑进入单曲循环模式时，到底是哪些脑区在其中发挥功效。他们找来了44名测试者，邀请他们填写问卷《不自主音乐想象量表》，里面的问题既涉及测试者对自身耳虫体验的描述（如出现的频率和时长），也包括对耳虫的评价（如是否会造成困扰，是否能帮助自己完成日常任务等）。研究人员还收集了他们大脑的核磁共振成像数据，结果发现与那些耳虫出现频率较低的人相比，经常遭遇耳虫的人在右侧哈氏回（HG）和右侧额下回（IFG）脑区的皮层会更薄，而这两个脑区又恰恰跟音乐想象密切相关。皮层厚度的减少会导致大脑对自发听觉活动的抑制能力下降，从而就让耳虫“趁虚而入”了。当然，除了个体本身的差异，耳虫似乎和音乐本身也有关，能引起耳虫的神曲们，很可能有以下的特征：音符更长——比如，二分音符比四分音符长；音程更小——音程指的是任意两个音之间距离的远近，例如同一个八度上do和re的距离就比do和so的距离近得多，比如，大三度对比小三度。吃菠萝时口中有刺痛感源于酶食用完菠萝后产生刺痛感的原因，其实是源于菠萝中所含的一种酶。它的学名叫作“蛋白质分解酶”，这种酶附着在舌头上的黏膜中，它并不是唾液，而是一种蛋白质。菠萝入口之后，由于舌头上和口腔中的蛋白被酶渐渐分解，这样一来，被蛋白质覆盖的黏膜便暴露了出来，会损伤口腔黏膜，这就是口中刺痛的原因。舌头对菠萝的酸味刺激反应敏感，便出现了刺痛感。但因人而异，也有人会出现针扎感、扎痛感。不过，由于人的唾液中经常会分泌出蛋白质，于是在食用完毕后，舌头就会重新为蛋白质所覆盖。菠萝分解酶对身体无害，美国马里兰大学医学部所提供的《医疗指导》中介绍到，它可以抑制消化不良和发炎，并可以缓解关节痛。在确认功效后，菠萝蛋白酶被制成软膏和保健品，在现今被广泛应用。避免刺痛感的最好方法就是避开引起刺痛的原因——菠萝蛋白酶，食用完全成熟的果实，也就是说，菠萝周身的果皮还残留着绿色的话，食用时就有可能产生刺痛感。（本文内容摘编自网络）2019.05 总第239期 13