《物理故事三百篇》51-100_你不知道的物理_新浪博客
《物理故事三百篇》51-100
第一个上太空的中国人不能失败----3
威力无比的充气枕----4
53 救命伞------5
从雁阵说到节能--------6
海沟探秘-------7
海豚获得潜泳冠军之谜------8
善于运用物理学的枪乌贼------9
“自信和毅力是我成功的动力”------10
从雷诺实验到当代“风洞”-----11
“海龟”的下沉与上浮------12
61 谁是凶手------14
保守势力哑口无言了-------15
叩开“天门”的人------16
“兴登堡”号巨型飞艇遇难------17
空气有多重------18
他们是怎样飞起来的------19
飞船会代替飞机重新航行吗------21
68 王冠之谜------22
69 祸从天降------23
耐人寻味的昆虫飞行-------24
啄木鸟的头竟是绝妙的减震器-------25
章鱼与真空吸盘------26
狂噪之神的耳朵-------28
危险的信号-------29
75 长跑健将------30
能预知海上风暴的海蜇------32
动物王国里的音乐家------34
蜘蛛的音响探测器------36
鲸“集体自杀”之谜------37
他为啥要杀人------39
不明真相的爆炸------41
从制服劫机犯的新式武器说起-----42
奇特的“音乐墙”----44
84 水下歌声------46
水下“侦察兵”------47
异军突起的声控技术------48
侦破电话犯罪-----49
88 驱蚊新武器-----51
给太空人捎个口信去-----52
风筝引下天空的闪电-----54
神秘的闪电与奇怪的人------55
球形闪电之谜------56
“雷击东屋，人死西屋”之谜------58
飞机遭雷击，机舱内壁饰完好无损------60
避雷针的圆头尖头之争------61
96 水下闪电------62
泰勒斯的发现------63
从“电妖鱼”放电说起------64
电的老祖宗------66
巴格达古墓里的惊人发现------68
51 第一个上太空的中国人不能失败
日，美国“挑战者号”航天飞机在肯尼迪航天中心再度发射，进行了第17次航天飞行。在这次飞行中，美籍华人科学家、宇航员王赣骏博士，成功地进行了他的液滴动力实验。
　　所谓液滴动力实验，也被称为“零地心引力的液态状况研究”。换句话说，就是液体在无地心引力和无容器状况下的动态研究，所以也叫“两无”实验。
　　我们知道，在地面对液体的物理状态进行研究是不能离开容器的，而容器对实验是有很大影响的。尤其是在高温条件下，由于受容器“污染”的影响，许多实验只能限制在理论研究方面。直到人类登上太空之后，在“两无”条件下进行金属液滴实验，才提到了议事日程上来。正如王赣骏自己所说：“二百年前牛顿就曾设想过在失重情况下进行无容器冶炼试验。等二百年，我运气好，‘祖上积德’，终于让我等到了！”
　　在太空进行的液滴实验，人们看到的是：一滴滴形状各异的金属溶液，它们不是在容器里，而是悬浮于半空中。王赣骏说，只有在太空中才能做出这种无容器的耐高温或超低温的金属材料。
当航天飞机进入轨道后，王赣骏来到太空实验室，谁知正在这个节骨眼上，液体动力仪失灵了，致使实验无法进行，这意味着十几年的准备工作很可能前功尽弃。王赣骏心想：“第一个上太空的中国人不能失败，我一定把它修好，争这口气！”他立即与地面的助手联系，几乎把仪器全部拆卸了一遍，终于用两天又
8个小时的时间找出了故障——一个线路短路。故障排除之后，兴奋万分的王赣骏每天工作15个小时，抓紧有限的时间进行液滴动力实验，取得了大量宝贵的数据和资料；同时，还为别人完成了14个项目的实验。王赣骏液滴动力实验获得圆满成功，“使科学界感到震惊”，对整个流体动力学
的研究、无容器冶炼先进技术的开发，以及天文物理和地球物理理论的运用等，都作出了突破性的贡献。
52 威力无比的充气枕
日，加拿大多伦多市附近的一台锅炉爆炸，有毒的氯气从破碎的锅炉中纷纷逸散出来，有关当局立即组织35万居民撤离出事地点……
　　突然，抢救人员轻便而迅速地用一种气袋堵塞住了漏洞，使事态得以控制，人们也有家可归了。这种抢救用的气袋，就是目前在世界上风行一时的充气枕。
　　充气枕的发明人叫费特尔，他原来当建筑师，只是一个偶然的机会，使他改变了想法，成了一名发明家和实业家。有一次，费特尔在飞机场上发现，传统的千斤顶之类的顶升机械，在抢救因事故而被关闭在飞机里的人时很费事。能不能想一个简便而快速的有效办法呢？费特尔想到了气袋。一个重物下放个空袋子，只要向里面灌压空气，就可把重物抬升起来，这跟汽车轮胎的原理一样。于是，他产生了空气枕的发明设想。费特尔的空气枕用合成橡胶做成，然后再用钢丝网络交叉加固，使其更加稳当。这样一种充气枕竟能顶升巨型喷气客机。费特尔的发明成功了！由于这种充气枕开始时是扁平的，非常容易插进机身底下，搬运方便，动作迅速，而且有较大的提升高度，因而获得了广泛使用，包括能把
200吨重的巨型卡车顶升起来。费特尔的发明并未就此为止。一次，他看病时看着医生为他量血压，他又计上心来：充气袋子伸进管道再充上气，不就可以堵塞管道、漏洞吗？于是，费特尔又把充气枕的用途扩展到管道建设、洞缝防水密封等方面，又获得了很大成功。现在，世界各地都在应用费特尔发明的充气枕。在美国，乔治亚的大理石粉碎场还用它来爆破石块；在芬兰，还用它顶升一幢被破坏的建筑物；……
　　我国古代有个叫舜的人，是著名的帝王之一。有一次，他的儿子来杀他，把他逼到了高高的粮仓顶上，从下边放起一把火，舜急中生智，抓着两个大斗笠从上边跳下来。
　　舜被摔死了吧？没有。那两个大斗笠救了他的命。原来，斗笠的凹面向下，当人在空气中向下运动时，凹面把气流兜住了，产生了比较大的阻力。这就是降落伞的雏型。
　　国外降落伞的出现比我国晚了许多年。
1495年，意大利著名的艺术家和科学家达·芬奇设计了一具金字塔形的降落伞，但他没有实践过。1595年，一位名叫韦拉齐奥的意大利人在一个木头架上安上帆布，成功地从塔顶上跳下。1628年，意大利监狱里有个名叫拉文的犯人，想找个机会逃跑，可是当时的监狱是个很高的堡垒。于是他偷偷找到一把雨伞，用许多小细绳把雨伞的每根辐条系住，把小绳的另一头攥在手里，抱着张开的雨伞跳了下去。拉文跳伞的成功，使航空家发生了很大的兴趣。1783年，法国人勒诺艺制作了一具形同雨伞的降落伞，从塔顶上安全跳下。1785年，法国人白朗沙采用重物来进行高空试验：从气球上乘伞下降获得成功。
　　对降落伞作出杰出贡献的，要数法国的加纳林。
1797年，他用薄帆布做了一具降落伞，吊在热气球下面，升到高空后再切断与气球相连的联系，从9000米高的气球上跳下，顺利完成了第一次跳伞。他设计的降落伞，可以说是现代圆形伞的雏型。
19世纪末和20世纪初，出现了完全用织物制成的全伞衣。1901年，美国跳伞员布罗德威克设计出伞包，使包装后的降落伞体积大为缩小。不久，他又发明了背带，使降落伞可以背在跳伞员身上。
日，美国飞行员贝利成功地用降落伞从飞机上跳下。1918年，一次德国飞行员驾驶的飞机突然发生故障，他依靠降落伞侥幸逃生。降落伞的救生作用普遍得到重视。
　　人从高空中向下落时，速度能达到每秒几十米以上，撞在地上肯定会粉身碎骨。如果张开一顶救命的伞，情况就大不相同了：一顶迎风面积为
20～30平方米的降落伞，它产生的空气阻力可以使人的下落速度减少到每秒5米左右，和从1米高的地方跳下来差不多。这当然不会有危险啦。飞机发明以后，降落伞不知拯救了多少飞行员的生命。随着时代的推移，降落伞的用途远远超过了救生的范围。第二次世界大战中，苏联首先用降落伞空降伞兵和作战物资，建立了赫赫战功。气象站利用降落伞收回探测仪器。行星探测器借助降落伞，在行星表面缓缓着陆。宇航员从天外归来时，有时也张开降落伞安全着陆。降落伞还被广泛用于体育跳伞运动中。
　　几十年来，降落伞有了飞快的发展。方形伞、圆形伞、导向伞、带条伞……纷纷出现。材料也由棉和丝绸发展到尼龙。
70年代初又出现了整伞，它不但可以下降，还能滑翔，是降落伞研制上的重大突破。
54 从雁阵说到节能
　　尽管南来北往的大雁它们那划破苍穹的长鸣并非整齐划一，但是即使是在茫茫夜航之中，它们的队形也总是秩序井然。
　　这，已不是什么秘密了，从鸟翼扑动的空气动力学分析，人们知道，当翅膀扑下去的时候，翼上方的空气便变稀薄，压力随之下降，形成一个低压区，相反，翅膀下方则成高压区，身体便被举起。当领头雁双翅扑动飞行时，其双翅翼梢各产生一股“压差气流”。于是其身后的雁便依靠这股上升的气流托住一只翅膀，它又可托住身后的一只雁的一只翅膀。因此除了领头雁外，所有的雁均处于单翅飞行的状态。它们正是利用这股微弱的向上的“压差气流”，节省体力以求胜利抵达目的地。
　　无独有偶，长途洄游的鱼也总是列队前进，井井有条。它们亦深知借助第一排鱼游动所造成的一股前进的水流力量前进；而且它们还会不时地调换自己的位置，时而游向费力的奇数排，时而退成省力的偶数排……你看，它们都有各自的节能高招。人类的本领当然远远凌驾于各种生物之上。人们不但善于开发各种新能源，而且也巧于节省各种能源。就拿目前被列为“第五能源”——“节能”来说吧，人们早就十分重视了。比如本世纪初英国人威廉·韦香特有感于夏季早晨的大好时光竟为人们睡梦所浪费，于是首先提出了改变夏季作息制度的建议——初夏把时钟拨快
1小时，等到秋分再拨回。保守的英国议会曾三次否决了这项建议，倒是德国看出它的巨大获益，尽管当时第一次世界大战厮杀正酣，他们率先于1916年采用了夏时制。仅仅几天之后，法国、意大利、葡萄牙、荷兰、丹麦、挪威、瑞典、奥地利也都争先效尤。法国议会更通过法令，说夏时制乃“珍惜电、石油和天然气”之举。到第二次世界大战期间，为了更多节约燃料，更充分地利用白天的光线干第二班的活，甚至采用过“双倍”夏令作息时间，甚至将时钟拨快2小时，据说，德国每年节省费用1亿马克。英国专家1970年对夏时制的经济效果的调查指出，每年节约的燃料费值1亿英镑左右。据统计由于白天“延长”，交通事故可减少3～4%。至于下班后那“多出来”的1小时更是谁都高兴的。早起早睡不还是长寿之道吗？
55 海沟探秘
　　全世界海洋中深度大于
6000米的只占总面积的1.2%。其中，位于太平洋中西部马里来——纳那岛东侧的马里亚纳海沟是条非常著名的海沟。它南北延伸850公里，而宽度只有70公里，以近乎竖立的陡崖，深深地切入大洋的底部。有人估计，这条海沟的形成迄今已有6000万年。1957年，苏联科学院海洋研究所的一艘海洋考察船“斐查”号对马里亚纳海沟进行了详细的探测，利用超声波测深仪于8月18日在它西南部发现了一条特别深的海渊，它位于南纬11°20.9&，东经142°11.5&，其最大深度达到11022米（也有11034米之说），这里就是迄今已知的全世界海洋中最深的地方。如果把珠穆朗玛峰放在里面，它的顶峰离海面还相差2174米。根据发现命名的惯例，这条海渊就被称为“斐查”海渊。
　　由于海水深度每增加约
10米，压力就要增大一个大气压，因此海沟里的压力将达到1000个大气压左右。再加上缺氧，有人以为在这样的环境里，生物不可能生存。这样高的大气压，一般金属容器是无法承受的。
23日，瑞士的雅查·尔卡德和美国的唐·华尔会乘坐“曲斯特号”深海探测器，潜到“斐查”海渊的底部，成功地经受住15万吨巨大压力的严峻考验。据报道，他们下潜不到几百米，即已进入完全黑暗的世界。在那里，偶尔出现繁星点点，或像箭似地一闪而过的动物。经过两个多小时，他们终于潜到世界海洋的最深点，亲眼看到鱼虾类悠然自得地遨游其中。
56 海豚获得潜泳冠军之谜
70多年前，在新西兰附近的海面上，经常游弋着一头身长4米活泼伶俐的海豚。每当船只通过暗礁密布的海峡时，这只聪明的海豚都充当“领航员”，引导来往船只顺利地通过这段危险地区。航行在南太平洋的水手们，无不为它助人为乐的精神所感动。直到今天，水手们依然把海豚当做亲密的朋友，从不伤害它。根据科学家对它的生活观察和解剖研究，发现它的智力仅次于人；若与猩猩相比，则毫不逊色。
近年来，海豚更一跃成为动物界的骄子。经过训练的海豚，会表演各种精彩的杂技节目：敏捷地跃出水面，勇敢地穿越浓烟滚滚的火圈；神速地潜入水底，捞回落在水里的物件；机智地咬下观众拴在钓竿上用来戏弄它的东西，送给它的主人；……
海豚能够模拟人的数字口令，听起来清晰可辨，宏亮悦耳；它还能发出各种声音，来表达不同的意思，小海豚和母亲失散后，会吹起“口哨”来，母海豚听到之后就发出回声，互相联系，直到重新团聚为止。海豚喜群游，少则数十头，多者可达数百头结伙活动。倘若群体中有一头海豚受伤，别的海豚决不遗弃伙伴各自逃命，而是将受伤者团团围住，“扶”它游出水面呼吸。
科学家在研究海豚这些有趣的习性的同时，发现它还是海洋里的“潜泳冠军”，可以飞速地游来游去。海豚为什么能创造快速纪录呢？
我们知道，尽管潜水艇做成了阻力很小的流线型，获得了惊人的高速度。但是，艇壳同水流仍然发生着摩擦。特别是当潜艇的速度增加到某种程度的时候，接触在艇壳表面上的水流，便会呈现混乱状态，阻力骤然增加，潜水艇
90%左右的推动力，都耗费在克服这种摩擦所产生的阻力上面了，多么可惜的无功损耗啊！然而，一头身长4米多的海豚，如果潜泳的速度是每秒15米，在水流不呈混乱现象的状态下，它身体的摩擦阻力，便会降低原来的二十分之一左右。科学家们经过长期的观察、研究和解剖发现，海豚除了有适合快速游泳的流线型体形外，还有一层能减少水的阻力的特殊的皮肤构造：在真皮里，有无数个细细的管状突，管状突内有特殊的像水一样的东西，海水一冲击皮肤，管状突内水一样的东西就相应地流动，形成波浪形的起伏，整个皮肤就像海绵一样，具有很好的伸缩性和弹性。由于皮肤表面的形状和海水的波浪形状一致，皮肤与水的摩擦力很小，因此海豚产生的动力几乎全部用在增加游动的速度上了。于是科学家使用富有弹性的特殊橡胶，模仿海豚的皮肤，制成了一种表面光滑，里面带有无数个互相连通的细小而中空的小圆管的人造革薄膜，包在潜艇的外表上。结果，可以减少水流对潜艇所产生的50%的阻力。在不增加动力的条件下，大大加快了航行速度。不仅揭开了海豚获得高速度之谜，而且提出了潜艇如何获得高速度的新课题。
读到这里，也许读者会问：海豚的潜泳速度这么快，海底地形那么复杂，它靠什么本领来“导航”呢？科学家发现它有很特殊的感觉器官——声纳系统，能发出超声波，探测周围的环境，并根据声波折回情况，判断障碍物的远近，其准确度高达
98～100%！海豚的声纳系统，已经引起了通讯技术人员的充分重视，并依据它改进了海豚声纳系统，得到了广泛的应用。为保证舰艇航行的安全，可以用声纳搜水雷、量水深、探浮冰、测航速，完成导航任务；更可以用它搜索、跟踪和识别敌潜艇，准确地测定其方位和距离，实施攻击。所以，声纳被人们称做舰艇的水下“千里眼”、“顺风耳”。
57 善于运用物理学的枪乌贼
　　枪乌贼又称鱿鱼，是游得最快的动物。看它们的外形，就知道它们善游；菱形的肉质鳍像把尖刀刺开海水，流线型的身体又减少了游泳的阻力。更重要的是，所有的枪乌贼都拥有“火箭推进器”——外套腔，利用喷水原理使身体前进。
　　枪乌贼的躯干外面包裹着一层囊状的外套膜，外套膜里面则是一个叫外套腔的空腔。一旦灌满水，外套腔的入口便扣上了，枪乌贼使劲挤压外套腔，腔内的水没处去，就从颈下漏斗喷出，喷水的反作用力推动枪乌贼向反方向前进。为了使自己获得高速度，枪乌贼在进化过程中，抛弃了沉重的外壳，用轻软的内骨骼支持身体。枪乌贼的游泳速度可达每小时
50公里，逃命时更高达每小时150公里，被人们誉为“海中的活鱼雷”。枪乌贼能以两种姿势交替游泳。吃饱了，没有危险，它就用菱形鳍慢悠悠地划水，身体呈波浪型有规律地前进。遇到危险或捕食时，枪乌贼则将尾部朝前，头和10个触手转向尾部，触手紧折在一起，利用喷水方式前进。此时，身体成为优美的阻力最小的流线型。
　　本领最大的一种枪乌贼，还能表演凌空飞行的绝技。这种枪乌贼体长
16厘米，当它们以极快的速度跃上波峰借着下跌的浪头滑到空中时，菱状肉质鳍成为稳定飞行的“机翼”。枪乌贼能飞7～8米高，然后呼地落回海中。倘若不幸落在甲板上，便成为海员的美味佳肴了。
“自信和毅力是我成功的动力”
1950年，在英国造船工业中工作了十几年的科克莱尔，决心改进现有船舶的整体结构，研制出能在浅而窄的河床中高速灵活航行的新型船舶来。他变卖了全部家产，买下一家非常小的造船厂，他和妻子以及两个女儿不得不住在篷车里，过着困苦的生活。要制造的新型船舶是什么样呢？科克莱尔一边思索，一边制作。他用废旧铁片，制造了一个又一个新船模型，装了拆，拆了又装。可是久久弄不出一个理想的模型来。一天，妻子要他和女儿一起到公园游玩浏览，以消除他多日的疲劳。中午了，他们坐在一片草坪上，科克莱尔顺手把一顶大草帽平抛出去……突然他发现，当草帽落地的一刹那，下落速度骤然变慢了！他高兴地喊叫起来：“有了，有了！”便蓦地从草坪上站起来，匆匆地向船厂跑去！
　　草帽落地的一刹那，速度为什么会变慢呢？这是因为草帽一边下落，一边压缩它下面的那股空气，当接近地面时，草帽下的空气产生了反作用力，把草帽往上“顶”。这就是后来人们称作的“地面效应”。科克莱尔就是根据这种原理，终于在
1955年试制出第一艘用理发吹风机作动力装置的模型气垫船。试验成功后，科克莱尔想制造一艘像样的模型气垫船，可是希望难以如愿以偿。他去找船舶制造商，船商们以为这不是船，不愿解囊相助；他又去找飞机制造商，他们认为这不是飞机，拒绝协助。后来在一位挚友的帮助下，他才如愿以偿。
　　第二年冬天，他携带这艘模型船，来到伦敦自行街的一幢大楼里，为人们作表演。大厅里人群熙熙攘攘，当这艘模型船向下喷吐烟雾，在地板上灵活地穿来驶去时，在场的人无不为之雀跃，科克莱尔也激动地流出了热泪。这时，政府决定拨款给他，并请他监制有实用价值的气垫船。
日，这艘气垫船顺利地横渡英吉利海峡。
　　气垫船是在船的四周安装上“围裙”，让强大的气流通过管道向下喷射，使船体和水面之间形成一层气垫，然后在功率强大的发动机推动下，船就在气垫上飞速前进。气垫船是当今世界上最优秀的水上运输工具之一，它的发明被认为是自从轮子发明以来的重大突破。海峡试航的成功，科克莱尔的名字像长了翅膀，很快传遍了全世界，气垫船也在世界各国蓬勃地发展起来。在一次有关气垫船的科学讨论会上，有人询问科克莱尔成功的秘诀时，年逾
70的科克莱尔激动地说：“自信和毅力是我成功的动力！”
从雷诺实验到当代“风洞”
1883年，物理学家雷诺在一根充满了自来水的长玻璃管里，注射进一种染了颜色的液体，速度可以适当调节。开始，液体缓缓流动时，看到的是一条与管轴平行的很细的直线；而当流速加快到一定程度时，这根有色水柱会突然激烈地扰动起来。雷诺把前者叫“流”，把后者叫“湍流”。雷诺的发现揭示了一条重要规律：流体（包括液体和气体）的运动特性，和它们的速度有密切关系。
的观点看，飞机在空中飞行，等于是空气以相同的速度流向静止的飞机。所以，在现代技术条件下，当一架飞机的总体设计完成后，完全不必像当年发明飞机的先驱者们那样，直接到空中进行冒险的飞机试验了，只需把飞机的模型，放进一种用鼓风机做风源的“风洞”就行。这是由于“风洞”中的“人造风”速度与飞机的设计速度相等，因而当它吹过飞机模型后，经过必要的数字修正，就可精确地则算出未来那架飞机各个部分在空中所受的力有多大，性能是否良好。
　　但是，这种“人造风”吹过飞机时，由于没有颜色，因而人眼是无法看见的。于是，设计师们从雷诺实验中得到启发，把煤油通过均匀的喷嘴射进“风洞”，产生黑色或蓝色的“烟雾”，使空气流像飞机的“流线”，形象地显示出来。
“海龟”的下沉与上浮
18世纪，美国爆发了反对英国殖民统治的独立战争。那个时候，英国的海军很强大，他们的战舰老是在美国海面横冲直撞。美国人很气愤，想干掉几艘。1776年，一个名叫大卫·布什内尔的美国人制造了一艘能在水里潜行的小艇，上面带有水雷，准备从水底下开过去炸毁敌舰。因为它的造型很奇怪，好像是两个乌龟壳合起来的，人们都叫它“海龟”。
“海龟”底下有一个水舱和两个用手操纵的水泵。用水泵往水舱里灌水，“海龟”的总重量大于水的浮力，“海龟”就下沉；往外抽水，“海龟”就上浮。“海龟”的外面装置着两台手摇螺旋桨：一台是水平方向，操纵它可以前进后退；一台是垂直方向，操纵它可以上升下降。背后还装着一个舵，可以操纵航向。
　　这年夏天的某一天，天刚擦黑，一名美国士兵驾驶着“海龟”，悄悄地驶向停在纽约港外的一艘英国战舰。快要接近战舰的时候，士兵转动垂直螺旋桨，使“海龟”下潜，接着就开到了战舰底下。士兵起动装在“海龟”顶上的钻杆，想把敌舰钻出一个窟窿，好把水雷挂在里面炸毁它。出乎意料的是，这艘战舰的舰底包了一层金属，钻头钻不进去。那个“海龟”只好扫兴地返航，一面不时地浮出水面换气。“海龟”的速度不快，又辨不清航向，直到天快亮了，它还在海上忽浮忽沉地航行着。这时候，英国巡逻艇发现了这个行踪鬼祟的怪物，立即开过去追击。巡逻艇比“海龟”跑得快，眼看就要追上了。“海龟”驾驶员急中生智，解下背在艇上的水雷，点着引线，自己潜到水下逃跑。不一会儿，只听轰隆一声巨响，水雷爆炸了，水面激起高大的水柱。英国巡逻艇被这个怪物吓了一大跳，也掉头仓皇地逃跑了。这么一来，英国以为美国发明了一种神奇而威力巨大的水中武器，结果把封锁纽约港的其他军舰也撤得远远的了。“海龟”虽然没有直接炸毁敌人的舰船，但是它也发挥了不少作用，因此赢得了第一艘军用潜艇的美名。现代军用潜艇虽然有了很大的改进，但是许多基本的设计和沉浮原理，和第一艘潜艇还是相差不多的。
日，美国“俄亥俄”号核动力潜艇下水了，它是当今世界上最大的潜水艇
“俄亥俄”号潜艇，长
170米，宽12.8米，规定乘员130多人，潜航时排水量
18700吨。“俄亥俄”号潜艇还装有很好的消音设备，可使噪音
2～3倍，并且航速也是相当快的，能突破由众多核潜艇设下的水下封锁，因而被誉为“静悄悄的潜艇”。
61 谁是凶手
19世纪的沙皇俄国，发生了一起铁路大惨案。事情是这样的：
　　沙皇政府的一位将军，要到西伯利亚视察，事先通知沿途作好准备。有个小镇的驻军司令很想借这个机会巴结这位将军，这天一大早就把士兵集合起来，命令他们在车站铁轨两旁列队欢迎。士兵们持枪站在轨道旁，期待着将军的光临。一小时、两小时……半天过去了，仍不见火车的踪影。士兵们既累又饿，都快站不住了。忽然，远处传来了汽笛声，不一会儿就看到火车头冒的烟。司令官高喊立正，士兵们强打精神立正。只见火车尖声叫着，毫无减速的意思，风驰电掣般地驶过士兵的队列之间。就在这时，好像有一双无形的大手，猛推着紧靠铁轨的士兵向列车扑去。只见士兵一个接一个翻倒在列车下。眨眼之间，那个喷着白烟的钢铁怪物冲过去了，铁轨上一片血肉模糊。司令官当时就吓昏了。谁是这起惨案的凶手？官司打到最高法院，法官们一筹莫展。官司打到彼得堡科学院，科学家们指出，把士兵们推到火车轮下的，是高速气流。但是，难道不应该说，制造这起惨案的，正是那个既愚昧无知又逢迎拍马的驻军司令吗？为什么这样说呢？
　　早在惨案发生一百多年前的
1738年，瑞典科学家丹尼尔·伯努利就指出：在气体流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。后来人们把这个物理规律称为“伯努利原理”。
　　伯努利原理和惨案又有什么关系呢？
　　列车高速行驶的时候，带动周围的空气一起高速运动，离列车越近流速越高，远处的空气流速低。这就是说，离列车越近压强越小，会把靠近铁轨站立的士兵推到车轮下。由于驻军司令愚昧无知，结果造成惨案。现在，如果你到火车站去，站台上离边沿
1米左右画着一条白线，那就是告诉人们：站在线外，离开高速气流远一点。同样，城市中和公路上要求行人走人行道，自行车不要走机动车道，也都有这方面的考虑。
　　高速气流造成的压强差力量那么大，能不能用它来为人类服务呢？当然可以。比如，你家里用的喷雾器，就是用活塞向喷口压气，造成高速气流，在喷口形成低气压，于是，瓶中的药就被吸上来，喷射出去。如果没有高速气流形成的压强差，飞机也飞不起来，因为飞机机翼上方气流速度高，下方气流速度低，使机翼上下出现压强差，这就是飞机动力的来源。
62 保守势力哑口无言了
　　十六、十七世纪欧洲，人们普遍采用
抽取煤矿井下的积水。那时的抽水机很原始，用一根又粗又长的管子，里面安上一个和管子内壁配合得很紧的活塞，把活塞推到管子的最下端，然后插到积水里。向上提起活塞，水就被抽上来了。
　　为什么能把水抽上来呢？现在学习物理的少年朋友都知道，这是大气压力的作用。可是在几百年前，人们却不懂得这个道理。他们还是沿用古希腊的一位著名学者亚里士多德的解释：活塞上升以后，如果水也随着上升，在水面和活塞之间，就出现了真空。由于自然界是厌恶真空的，水也就随着活塞上升了。
　　可是，有一年在意大利的一座很深的矿井里，出现了例外。当工人使用抽水机抽水的时候，那水就像中了魔法似的。上升到
10米以后，就再也不肯上升了。亚里士多德的这条“真理”失灵了。
　　技师们绞尽脑汁，对抽水机做了各种改进，仍然没有效果，只好去请教著名的科学家伽利略。可是那时候伽利略已经老了，他请自己的学生托里拆利帮助解决这个问题。托里拆利仔细地分析了抽水的情况以后，对亚里士多德的理论产生了怀疑。如果真是“自然厌恶真空”，为什么水只能上升到
10米范围内呢？“一定有其他原因”，托里拆利想。当时人们已经知道，空气是有重量的。不论是任何物体，有重量就会有压力，那么，水面的上升会不会是由空气的压力造成的呢？
　　托里拆利是个很聪明的学者。为了证实自己的想法，他想换一种比重不同的液体实验一下。他想到了水银。因为水银的比重是水的
13.6倍，那
　　托里拆利找到一根
120厘米长，一头封闭的玻璃管，把它灌满水银，用手指堵住管口，放在一个装满水银的槽子里。把手指松开后，管里的水银柱迅速下降，降到还有76厘米高，便停住了。76厘米的13.6倍正是10米左右，实验结果和自己的预想完全相等，成功了！
　　托里拆利的实验结果发表以后，遭到一些保守思想严重的人的坚决反对。他们说，水银柱上面不是真空，而是充满了眼睛看不见的气体，是这些气体的压力使水银柱的高度保持在
76厘米的。
　　面对保守势力的围攻，托里拆利决心用实验证明水银柱的上面的确是真空。他经过细心思索，终于设计出了一个更加巧妙的实验。这一次，他准备了一个大一点的槽子，底下是水银，上面是水。接着，他重复了前边实验过程。当管里的水银柱保持在
76厘米的时候，他把玻璃管慢慢向上提，管口被提到水槽里水银和水的交界面以上时，由于管里的水银很重，一下子都流了出来，同时由于大气压力的作用，水在一瞬间充满了全管。
　　这个实验有力地证明，在托里拆利进行的实验中，管里水银柱的上方确实是真空的。如果水银柱的上方有气体，那么当水流进去的时候，也应该只上升到
76厘米的高度。实验结果恰好相反，在铁的事实面前，保守势力哑口无言了。
叩开“天门”的人
20世纪初，世界上出现了一股高空探险的热潮。那时，主要的探险工具是气球。探险家乘坐的气球越飞越高，但是升到13000米的高度，再也升不上去了。人们向这个高度进行了100次冲击，都失败了。原来，这个难以到达的“天门”内是大气的平流层。
　　我们知道，大气圈底部对流运动显著的气层称为对流层。对流层厚度随纬度、季节及其他条件而异：在赤道地区约
6～18公里，中纬度约10～12公里，两极约为7～10公里。对流层顶上到离地球50公里的大气层，称为“平流层”。平流层大气压力低，缺乏氧气，人在那里会得高空病而死亡。难道平流层真是叩不开的“天门”吗？年轻的瑞士探险家奥古斯特·皮卡德在思索，他想，再也不能采用吊篮式的气球了。必须设计一种密封舱，使舱内和舱外隔绝，保持舱内正常温度、气压和氧气供应，人乘坐在这种舱内，一定可以升到平流层去。
日，一艘直径足有30米的巨大氢气球升上了天空，在气球上吊着的不是平常那种敞开式吊篮，而是一个铝制的圆球，这就是皮卡德首创的密封舱。皮卡德本人正坐在舱内亲自试航。气球不断上升，很快就进入了平流层，升到15500米的高度，“天门”终于被叩开了。可是，气球上没有装无线电通讯设备，当气球从人们的眼界里消失以后，就再也得不到皮卡德的消息了。报纸很快就发表了皮卡德牺牲的消息。哪知道皮卡德并没有牺牲，他经过16小时的飞行，从法国飞到了德国，降落到了一个偏僻的山区。
　　皮卡德成功的消息很快传到了全世界，祝贺的信像雪片一样向他飞来。
“兴登堡”号巨型飞艇遇难
1937年5月初，“兴登堡”号巨型飞艇满载着乘客，横过大西洋，飞到了美国新泽西州赫斯特湖航空港的上空。地面上站满了人群，飞艇徐徐下降，准备着陆。突然，几秒钟内，火蔓延到全艇。飞艇一下子就变成一团火球，坠落到地上，艇上36名乘员全部丧生。
　　为什么会起火呢？原来当时飞艇的气囊里填充的是氢气。氢气的比重比空气轻，所以飞艇能浮在空中。但是，氢气是一种可燃性的气体，碰到火星就容易引起急剧燃烧而爆炸。
　　飞艇是一种古老的轻飞行器，它的“老祖宗”就是气球。早在
200年前，有人就主张在气球上装上桨，让它能像船一样在空中划行。19世纪，发明了发动机，并且装到了气球上。于是，一种带有动力和操纵装置的新型飞行器——气艇产生了。1894年，我国也制造出了中国第一艘飞艇。在这以后的半个多世纪，飞艇简直成了空中最热门的飞行器。各种各样的飞艇在空中大显身手。其中德国飞行家齐柏林设计的飞艇最出名。“齐柏林”飞艇经过多次改进，成为当时最重要的商业交通工具。1936年，齐柏林又制造了一艘当时最豪华的“兴登堡”号飞艇。飞艇长200多米，上面有舱房、餐厅、客厅等，可以载客72人。可是，飞行不到一年，就被一把火烧毁了。这以后，飞艇就逐渐被飞机取代，而在空中消失了。
70年代以来，人们又怀念起飞艇来了，各国又纷纷争着制造飞艇。这是因为飞艇有许多飞机所没有的优点。它耗油少，对空气污染小，而且没有噪声。它载重量大，飞行平衡，可以用它吊运大型货物或者作电视转播等。并且用不可燃的氦气代替易失火的氢气。因此，它将是一种大有希望的飞行器，古老的飞艇将焕发青春。
65 空气有多重
1909年，那时候飞机刚发明不久。当时，飞行员是社会上最受人注意的人物。
　　有一个飞行员从德国飞到英国去。路上机件出了故障，飞行员被迫在一个小镇附近降落了。他找一家饭店去吃饭。不料，饭店很快就挤满了人，大家围着飞行员，争先恐后地请他签名。
　　一个商人也挤在人群里面。飞行员偶然把自己的名字写在餐桌的台布上。商人马上向店主把这块台布买了去。
　　飞行员走后，商人在他坐过的餐桌旁边到处察看。他渴望能弄到一点飞行员留下的纪念品，可以高价出售。但是，他什么也没找到。这时，他忽然想到飞行员在饭店里呼吸过的空气。如获至宝，他立刻把饭店里所有门窗都关上，跑去对饭店老板说：“亲爱的店主，我想向您买这间屋子里的空气，可以吗？”
　　饭店老板愣住了，他从来没想过空气也可以卖钱。他心想，这个商人一定是发疯了，于是，决定乘机敲他竹杠。“我完全同意。”饭店老板回答说：“这间屋子的容积一共是
100立方米。每1立方米空气算10块钱，一共是1000块钱。”
“这太贵了。”商人说，“我看这样吧：每
1公斤空气，给您10块钱。”
　　饭店老板想，空气太轻了，这有多少呢？但是，他还是同意了，因为他知道没有第二个人会来买空气的。
　　商人把门窗都封好，就去拿抽气筒。
　　旁边看热闹的人对饭店老板说：“你上当了。空气连一点重量也没有。你把全屋子里的空气都给了他，也得不到一个子儿的。”
　　饭店老板耸了耸肩膀，无可奈何地笑了笑。
　　然而结果怎样呢？结果商人反而多花了
293块钱，他一共花了1293块钱，才把空气买了去。
　　原来空气是有重量的。每
1立方米空气的重量是1.293公斤。100立方米空气的重量是129.3公斤。商人原以为空气一点重量也没有，可以不花一个钱买到手。现在却花了1293块钱，把什么用也没有的空气买了去。
66 他们是怎样飞起来的
19世纪90年代中期，科学界发生了一起轰动世界的大事：德国科学家、滑翔机专家奥托·科连撒尔，在经过两千多次滑翔之后，失事殒命。消息传开，舆论哗然，不少人丧失了飞上天的信心，甚至有人断言：“空中是人类交通的禁区”。可是，当这个消息传到美国俄亥俄州代顿城时，却引起了两名自行车修理工人的关注和兴趣，这便是飞机奇迹的创造者——莱特兄弟。
　　这两位青年工人，既没有上过大学，也没有金钱，有的仅仅是满腔热情和坚定的毅力。他们一面经营修理自行车业务，一面刻苦地自学，在短期内，学会了德文，精读了科连撒尔的著作《飞行问题》和《滑翔实践》。科连撒尔的名言是：“每一只鸟，都是一名杂技表演师”，“谁要飞行，谁就得模仿鸟。”于是，他们便细心地观察各种鸟的飞翔动作，看它们怎样起飞，怎样升降，怎样盘旋。他们发现，鸟类转弯的时候，往往用翼尖、翼边扑动，以保持身体平衡，他们把这些原理都一一用到了飞机的设计上。为了系统地掌握飞行理论，他们认真地钻研数学、空气动力学和材料力学等基础理论。他们在学习中，发现科连撒尔尽管滑翔了两千多次，但在空中时间总共只有
5小时，空中实践太少了，致使他无法掌握空中的特殊规律。他们决心吸取科连撒尔失败的教训，到空中实践。他们试制了翼端卷曲，装有活动方向舵的滑翔机，先把滑翔机像风筝似的用绳子在风中放起来，然后再真正地进行滑翔。从1900年到1902年三次进行空中试验，测量了风压和气流，记录了许多详细而确切的数据，从而揭示了不少飞行的奥秘。他们经过改进机翼和方向舵的形状结构。在初步解决稳定操纵后就转入了动力飞行的研究。1903年秋天，莱特兄弟终于试制成功了“飞行者”号飞机，它是一架以轻质木料为骨架，帆布为基本材料的双翼飞机。平行安置的双层机翼提供了升力，运用活动方向舵能操纵飞机升降和左右盘旋，一台具有水冷设备的12马力的发动机，带动两个螺旋桨。这架飞机虽然试飞的飞行距离只有36.6米，飞行时间只有12秒，可是它具有划时代的意义，这是人类第一架动力飞机，它揭开了人类空中飞行的序幕，实现了人们几千年来梦想像鸟类那样飞上天空的愿望。试飞成功后，莱特兄弟并不就此满足，或沉醉于“沽名钓誉”之中，而是精益求精，不断地改进飞机结构又连续进行了160多次飞行。直到1908年莱特兄弟分别在弗尼亚州迈尔堡和法国巴黎作了67分钟和233分又43秒的飞行表演，赢得了世界声誉，震动了世界科坛，他们首创的飞机奇迹，从此载入了世界科技史册。他们的成功又一次向人们揭示了一条真理：聪明在于学习，天才在于积累，只有勤奋的人才能攀登上科学高峰！
我们不聪明在于我们不勤奋，我们不勤奋在于我们无压力，我们无压力在于我们没有寻找到值得追求的目标！原来我们好狂妄呀！！
67 飞船会代替飞机重新航行吗
日，一个晴朗的初夏，美国新泽西州的莱克赫斯机场上，蓝白色的庞大的飞船“兴登堡”号渐渐降落，欢迎的人群正在挥手欢呼，庆贺它胜利地完成了长距离的飞行。飞船离地面200米时，突然人们听见“喀”的一声，一阵先是淡红、后是深红的火焰腾空而起，烟雾满天，飞船上满载的易燃的氢气爆炸了，造成了30多人死亡。
　　从此以后，飞船就几乎在天空中消声匿迹了。一直到
90年代后期，由于油价飞涨，大多数航空公司亏本，人们又重新想起了飞船。当然飞船重新受人注意，不仅是经济上的原因，还因为经过最近一个时期科学家的努力，技术设备大有改进，安全系数已大大增加。一般飞船主要有3个部分组成：体形庞大的气囊，里面装有比空气还轻的气体使飞船具有浮力；前进方向和上下控制设备；载货和载人的船舱。现在，人们已用氦气，不但比氢还轻，而且不易燃。另外，气囊的牢固度、密封性都大大增加，人们已用非常牢固和耐用的尼龙织物制成气囊的外壳，再用一层丝毫不透气的合成薄膜作为气囊的衬里，保证了气囊安全可靠。载货和载人的船舱，也用了高浓度的防腐蚀、防燃烧的新合金。美国有一家科研机构使用这种气囊的模型飞船航行了1年多，证明性能良好。安全问题一解决，飞船就显示出它强大的生命力。首先它可大大节约燃料，空气囊的气体不像飞机一次就消耗完，而可长期使用。在上升时，飞机需要花费很多燃料使其上升，飞船却不需要。在空中，因飞船本身具有浮力，前进时所耗的燃料也比一般飞机节约。由于飞船的浮力比飞机更大、更稳定，载重量也可大大增加。一般飞机升降时都需要跑道，飞船却不需要。它可以像直升机一样，垂直地升降，只要有一个较平的地面就可以。在解决噪声和污染方面，飞船与飞机相比有独特的优点。由于飞船可任意在空中停留，它对勘探石油、探测气候、考察海洋等一些科学实验活动比飞机有更大的优越性。
　　目前，飞船在空中前进的动力技术也在日新月异。人们已使用一个较小的
装在飞船船舱里作为前进的动力，这成为可能，是由于飞船船舱的体积要比飞机大得多，这样的核飞船可以作多次环球飞行，不用加燃料。另外，美国的两位科学家已试验在飞船上装
太阳能电池
，利用太阳能作为动力，称为太阳能飞船。
68 王冠之谜
　　公元前
287年，在古希腊的叙拉古市，诞生了一个很有才华的人，他的名字叫阿基米德。按照当时的惯例，阿基米德被送到埃及的王家学校去学习。他学成回国以后，把所学知识用于实践，解决了许多实际问题受到了国王的赏识。
　　国王希艾罗是一个勇敢善战的人。有一次打了胜仗，为了庆祝胜利，他决定要献给神一顶王冠，于是下令找来了一个高明的金匠来制作。国王的会计官给了金匠必需的金子，不久王冠制成了，它玲珑剔透，金光闪闪，国王非常满意。
　　但是，人们私下传说金匠并没有把全部金子用到王冠上，而是掺进了一部分银子。国王听了，也起了疑心。他把金冠称一下，和交给金匠的金子一样重，颜色也黄澄澄的，看不出掺进了什么。如果为鉴别真假打碎这个精致的王冠，又觉得可惜。他让阿基米德解开这个谜。
　　阿基米德接受了这个任务，回到家里左思右想，一直没想出好办法来。他茶饭无思，焦躁不安，带着满脑子问题在洗澡。澡盆里装满了水，阿基米德慢慢把身子沉了进去。哗啦——哗啦，水不断溢了出来。以前，出现这现象谁也没有思索过它的意义。现在，阿塞米德一心在寻找解决问题的方法，所以一下子从澡盆溢水的现象中受到启发。他意识到从盆子里溢出来的水就等于人体进入水中的体积，如果在容器里装满水，把金冠沉进去，根据溢出的水量，也就可以知道王冠的体积了。只要弄清王冠的体积，下一步就好办了。想到这里，阿基米德忘记了自己在洗澡，光着身子从浴盆里跑出来，大声喊着：“解决了！解决了！”他首先测出王冠的重量，然后准备了和王冠一样重的一块纯金块和一块纯银块，还有一个装满水的容器。阿基米德把纯金块慢慢沉入容器，算出溢出的水量，根据他的推理，这些水的体积就是纯金块的体积。阿基米德再把纯银块沉入装满水的容器，根据溢出的水量又算出纯银块的体积。当然，银块的体积要比金块大。最后，他又把王冠放入装满水的容器，根据溢出的水量测出了王冠的体积。阿基米德把王冠的体积和纯金块与纯银块的体积加以比较，发现王冠的体积比纯金块的体积要大，比纯银块的体积要小，这就证明了王冠不是用纯金制成的，而是用金银混合制做的。根据测出的结果，他还计算出有多少黄金被换成了白银，终于揭开了王冠之谜。他对金匠说了自己的测试过程，金匠只好承认自己的罪过。
69 祸从天降
1982年1月的一天，在热闹繁华，大厦林立的纽约市曼哈顿区，刚刚下班走出高层大厦的罗约·斯派尔乌吉尔小姐，忽然被身后冲来的一股猛烈的风暴卷进附近的水泥花坛中，碰得头破血流，双臂折断。知识渊博的斯派尔乌吉尔立刻敏锐地意识到：这不怪天气，而是“穿街风”给她带来的不幸。于是，她到法院起诉，控告了设计这座大厦的建筑设计师和纽约市政当局。如果在10年前，她的控告会被驳回。但在今天，在建筑学家和气动工程学家、物理学家的协助下，法官们认真审理了这起案件。结果，斯派尔乌吉尔打赢了这场官司，获得了650万美元的损失赔偿费。
　　这件案件的判决是正确的。
　　科学家们发现，由于高层建筑的先后兴起，大城市街道上的风，多半不能归咎于天气，而应由建筑设计师负责。这是由于：高层建筑如果设计不当，就会挡住高处的气流，迫使其折向地面，在街道上形成小型风暴，这种小型风暴就叫“穿街风”。
　　人类进入
20世纪以来，竞相建造摩天大楼成为时髦。如美国，1931年在纽约市落成的102层帝国大厦，高381米；1972年在纽约兴建的110层世界贸易中心，高412米；1974年在芝加哥市崛起的希尔斯大楼，虽然也是110层，高度竟达442米。这些鳞次栉比的超级摩天大楼引起的“穿街风”，已经给大城市带来了不少的麻烦。
　　科学家最新研究结果表明：“穿街风”是由一些可以预见到的空气动力效应造成的。人们知道，风源在太阳，产生于大气的运动。气流运动便是风。气流运动愈强，风力则愈大。建筑物等地面障碍可使风速减弱，风向改变，但往往在近地面处产生紊乱交错的“湍流”。在楼房高密林立的大都市，这种湍流又会“扶摇直上”到五六百米之高，尔后又会运动向下，当进入狭窄的空域，就会降至建筑物基础部，沿着建筑物的“空隙”——马路和巷道冲袭；一经拐弯处，会迅速旋转，强劲起来，宛若小龙卷风肆虐横行；如遇凹角处，则会变成风速虽小但压力极大的地面风暴。这就是“穿街风”。
70 耐人寻味的昆虫飞行
　　在五彩缤纷的大自然中，昆虫世界是个引人瞩目的生物群体。它们出现于距今
4亿年前的泥盆纪。在3亿年前，部分昆虫开始振翼在空中翱翔，比鸟类的飞行早15000万年。是空中最早的主人。
　　一般昆虫的飞行都是靠摆动翅膀。其中以蜉蝣摆动翅膀的方式最为简单，它的每片翅膀都是从上向下挥动，并和迎面而来的气流构成不大的角度。双翅目昆虫（如蚊子、苍蝇等）和膜翅目昆虫（如蜜蜂等）摆动翅膀方式最为复杂，假如它们在飞行中是停止不动的话，那么翅膀动作将成“
8”字形，与螺旋桨工作效果相同。当人们把这种昆虫向前飞行时翅膀所画出的图形进行研究时，发现这竟是正弦曲线。
　　昆虫飞行时会发出嗡嗡声。原来，声音是我们用耳朵觉察到的空气振动，振动快，
高；反之，则低。如生活在马粪中的甲虫，拼命振动翅膀，每秒只有
87次，因而发出了低沉的声音；而蚊子每秒则可振动594次左右，因而听起来音调极高。蝶形昆虫振动的次数最少，因而它们似乎是无声无息地飞着。
　　昆虫飞行有速度高、飞行距离长、耗能少、机动性大等特点。
　　如果把昆虫与鸟、飞机的飞行速度比较一下，昆虫的速度当然很慢。如丸花蜂的时速是
18公里，乌鸦的时速是50公里，而螺旋桨飞机最高时速可达900公里。不过，如果计算一下丸花蜂、乌鸦和飞机飞行相当于自己身长的距离时，那么人们便会惊奇地发现，相对速度最低的却是飞机，而最高的却是昆虫。丸花蜂每分钟内飞行的距离是自身长度的10000倍，乌鸦是1700倍，而飞机只是1500倍。不少昆虫能持续飞行100公里，蜻蜒、蝴蝶可以不停地飞上几百公里，有一群飞蝗竟从非洲的西北部直接飞往百慕大群岛，全程是2400公里，其飞行高度，最高曾达6000米。这说明，昆虫对缺氧和低压有很强的适应能力。
　　在耗能方面，昆虫比飞机要节约得多。蜜蜂飞行
32公里只需消耗0.0035克糖，而在蜜蜂的素囊中一般能储藏0.02克蜜糖液，大约相当于0.004克纯糖。因此，即使飞上30公里，它同样是有利可图的。蝗虫飞行一小时体重仅减少0.8%。更有趣的是，昆虫在飞行中所消耗的能量，比它在陆地上“漫步”时更节约。德国研究人员发现，蜜蜂飞行78米所消耗的能量，同它们在地面上爬行3米所消耗的能量相等。昆虫飞行的灵活性和机动性都是引人注目的。它们能随意升降、转弯、前进与倒退，并且不必滑跑就能直接起飞或降落。飞行器在飞行中会产生机翼颤振现象，这是一种极为有害的颤动，常使一些高速飞行器折翼而坠。然而蜻蜓飞行时却没有颤振。原来，蜻蜒的每片翅膀前缘的上方长有一块深色的角质加厚部分——翼眼。这种组织有调整翅膀振动、消除颤振的作用。在此启发下，人们在飞机机翼前缘装了一种加重装置，这样就可以消除对飞行有害的振动了。
71 啄木鸟的头竟是绝妙的减震器
　　天牛、透翅蛾、吉丁虫等，隐藏在树干内部蛀食为害，造成树木枯死或风折，降低木材的利用价值。用药物或人工防治这类害虫，既费工、费钱，也不易达到理想的灭虫效果。于是，人们想到了善于在树干上攀登觅食，凿孔钩虫的啄木鸟。全世界有啄木鸟
200多种，其中我国有20多种，有绿啄木鸟、棕胶啄木鸟、大斑啄木鸟、星头啄木鸟等。
　　啄木鸟每天可以消灭上百条藏在树干中的害虫。生了小鸟以后，它就更忙了，每天至少要给小鸟喂食
25次以上。据试验，在1000亩人工林内居住的两对啄木鸟，一个冬季可啄食树干内光肩星天牛86%、吉丁虫97%，基本控制了蛀干害虫的发展。此外，食叶害虫天社蛾、黄刺蛾、避债蛾及其他在树干上的越冬茧等，也是啄木鸟冬季的食粮。啄木鸟虽然翅膀短而钝，不适于远距离飞翔，但是它却有一种极为高超的攀援树干的本领，可以在又直又滑的树干上攀登自如。这是因为它的趾长得非同寻常。一般鸟趾是三趾向前，一趾向后；而啄木鸟却是三趾向前，二趾向后，并有锐利的爪钩。啄木鸟还有一副坚硬而又有弹力
的尾羽，可以用来支撑身体。因此，它不仅能够有力地抓住树于而不致滑下，还可以沿着树干向上跳跃和灵活地绕树干转动。啄木鸟的嘴巴又长又尖又硬，就像木匠用的凿子一样，不仅能啄开树皮，而且能一直插进坚硬的木质部，直捣害虫的老巢。它的舌头又长又细，还长了许多倒刺，表面布满一层粘液，不管害虫隐藏多深，都可以准确无误地把害虫钩出来，就是幼虫和虫卵也别想逃脱，啄木鸟舌头上的粘液可以直接把它们粘出来。
　　看到这里，你可曾想过，啄木鸟啄树的时候，它那长嘴的前端有多大的速度吗？根据计算，啄木鸟的头部向前运动的速度，几乎是声音在空气中速度（
334米/秒）的两倍。它以如此高的速度不停地带动着嘴啄树，既不会患脑震荡，又不会产生头痛症。它的脑部如此壮实，的确令人佩服。科学家对啄木鸟头部解剖分析，揭开了其中的奥秘。在它的大脑周围有一层海绵状骨胳，里面含有液体，能起消震作用。在它的脑壳外围还长满了能起减震作用的肌肉。当它啄树的时候，头部是严格地作直线运动
。科学家们从这里得到减震防震的启示：在设计头盔和安全帽时，帽顶与头顶之间的填充物，要用坚固而又轻又密实的海绵状材料；帽顶要坚固但不要过厚，发生撞击时，要使人体头部尽量做直线运动，不产生任何转动。如果进一步研究，还可以找到更佳的防震办法，来改进车胎、房屋和精密仪器的消震设施。
72 章鱼与真空吸盘
　　据说，上世纪日本皇室一艘满载朝鲜贵重瓷器的货轮在日本海沉没，尽管知道沉船准确地点，但因潜水员下潜不了那么深，于是求助于章鱼……
　　章鱼跟乌贼一样，同属头足类动物。因为它的“脚”长在头顶上。章鱼有
8只长脚，活像8条带子，故有人称为“八带鱼”。其实，章鱼本不是鱼，而是一种贝类。
　　章鱼脚上长有强有力的大吸盘，平时嗜好器皿，喜藏匿其中，吸附不出。人们利用它这个怪癖，得益不浅。
　　希腊的克里特岛，由于煤船的频繁往来装卸，海底堆积了厚厚一层煤。渔民们常捉来章鱼，拴在长绳子上丢进海里，让章鱼到海底去抓煤块，然后再把绳子拉上来，煤块也就捞上来了。
　　章鱼抓煤块靠的是脚上的吸盘，吸盘的构造和人们沿袭用的拔火罐相似。拔火罐里的燃烧物消耗了罐中的氧气，使罐内外产生了压力差，这就是拔火罐有吸力的原因。章鱼则是利用肌肉收缩排出吸盘内的水，造成吸盘的压力差而产生吸力的。章鱼吸盘的吸附能力很强，有时甚至能吸住比自己体重大
20倍的煤块。
　　文章开头提到的日本沉船上的瓷器打捞正是利用了章鱼脚上的吸盘。人们把章鱼系上细绳投入大海，沉至海底，章鱼便觅罐而卧。随后，人们拉起绳子，顽固的章鱼死吸住器皿不放，于是一个个贵重瓷器被吸拉上来。
　　章鱼强有力的脚和吸盘是它的防御工具。在海洋里，与它同样大小的动物都受其害，就是最大的、装备最好的虾，也难免成为章鱼的牺牲品。据说，产于北太平洋的大章鱼，其脚有
3米长，潜水员碰上它，凶多吉少；它甚至能把脚伸到小艇上，把小艇拖翻！
　　章鱼凶残，可对其子女却照顾得无微不至。章鱼为了保护自己所生的蛋，常端坐蛋上，须臾不离，不吃不喝，以保下一代平安出生。
　　有趣的是，章鱼休息时，总是留一两条长脚“值班”。长脚不断转动，如触到敌害，它便会跳将起来，逃之夭夭。章鱼还有一套登陆越境的绝技。科学家吉利帕特里曾亲历过这么一回事：有一天，他提着一只盛有章鱼的水桶进书房，想让客人们观赏，在等待客人时，他专心看书，突然听到一声巨响，原来水桶里的章鱼竟越出水桶口，爬上书架，将一本厚书推了下来。
　　章鱼吸盘产生巨大吸力的道理，人们早已利用来研制用具和机器。常见的如“真空吸盘式”塑料挂衣钩。这种塑料吸盘只要往玻璃或者平整的木板上按，挤出盘内空气，就能牢牢地吸在上面，一个小小衣钩可擎住一件大衣的重量。在工业上，人们利用这个原理制成了真空起重机。这种起重机用吸盘代替了普通起重机的吊钩，工作时像章鱼一样，把装有吸盘的吊臂对准吊物的光滑部位，就能牢牢地抓住起吊物。国外有人曾用这种起重机吊运重达
30吨的水泥预制板。
73 狂噪之神的耳朵
　　西西里有一座叫吉尔真提的大教堂。教堂的内部呈椭球体。我们知道，椭球体有两个焦点，倘若在一个焦点上发出声音，在另一个焦点上听来就和原来的声音一样响。
　　吉尔真提大教堂落成后，其中的一个焦点被无意地选择为放置忏悔椅的地方。一个人偶然发现在另一个焦点能听到忏悔人对牧师所作的忏悔，并以此作为一种乐趣。他甚至还邀请他的朋友一起去偷听。恰好有一天是他妻子来作忏悔，他和他的朋友们偷听到什么呢？这里正好用得上一句古谚：“靠在墙边偷听的人只能听到自己的丑行。”
　　无独有偶。在古代西西里岛有一个叫赛厄勒丘斯的地方，有一个暴君兴建了一所监狱。这所监狱的狱室呈钟形，地下还有一些弯曲的管道通到皇宫。暴君只要把耳朵凑近这些管道，就能听到犯人的谈话甚至耳语。后人称这样的窃听系统为代厄尼西斯的耳朵。代厄尼西斯是古希腊神话中宙斯的儿子，狂噪之神。
　　一个较为现代的例子是美国华盛顿国会的众议院大厅的半球形屋顶。在大厅一边轻声耳语，在另一边也能听见。所以，议员们的秘密谈话不止一次地被人偷听到。这都是因为：在一个椭圆形的房间里，在一个焦点上发出的声音会像光线那样在另一个焦点上聚焦。这就使得第二个焦点上能听到第一个焦点上的谈话。
74 危险的信号
1943年1月，天气非常寒冷。一艘美国新造的巨型油轮正在交付使用，突然发生了事故：油舱不可思议地裂为两截。据当事人回忆，油舱断裂前有一种嚓嚓的声响。这声响和那灾难是否有关系呢？
　　在生活中也常见到类似的现象：儿童攀登树木，当树杈发出“咯吱”“咯吱”的声响时，危险就要来临了；有经验的矿工听到坑木的某种声音，便知道要发生事故；老农把西瓜拿到耳边，用手一按，根据西瓜受压以后发出的声音，就能判断西瓜的生熟。
　　在金属世界，也会发生类似的现象：如果找到金属锡，你不妨用两手反复地弯曲它，听！它“噼啪”、“噼啪”地提抗议了，这就是“锡鸣”。
　　精确的科学实验证明，材料承受机械负载时，它的内部会发射声波（包括听不见的
）。这种现象就叫声发射。强的声发射人耳可以听到，一般的声发射，我们是听不到的。
　　油舱断裂前的嚓嚓声绝非偶然，它是一种声发射。许多重型机械与大型工程结构发生断裂之前都有过类似的嚓嚓声。尤其严重的是，这些机械往往没有超载，事故是在安全应力下发生的。嚓嚓声是多么危险而又多么重要的信号啊！那么，能不能利用声发射来预测断裂呢？
50年代初，德国科学家凯塞尔在做金属拉伸实验时，发现金属试样变形会发出微弱的声音。这些微弱的声响使他想起了巨轮断裂等一系列事故，便对金属在拉伸或其他变形中的声发射现象进行了深入的研究。
　　凯塞尔和他的同事们发现，金属在塑性变形时发出的声响是由于内部产生位错运动而引起的。
　　要说明位错运动，就要从晶体结构谈起。
　　不计其数的固态物质共分两大家族，金属所属的家族名曰：“晶体”，食盐、水晶、冰都是晶体。晶体中的分子、原子或离子是按照一定规则排列的，好像运动场上的运动员表演“叠罗汉”，每个运动员在空间都有一定的位置。叠罗汉的队形尽管琳琅满目，即都是由那些“罗汉”组成。晶体分子、原子或离子的“队形”，叫做晶格。在金属中的分子或原子虽每“人”都有一定的位置，但总有少量不守纪律者站错了队，而且在其中“暗藏”着外来的“奸细”——杂质。这些地方就是“位错”，在那里隐藏着内部的“破坏分子”。堡垒是最容易从内部攻破的，而位错则是个缺口。倘若有外力加在构件上，位错的地方就会出现裂口。“千里之堤，溃于蚁穴”，位错的运动往往导致裂纹和断裂。
　　重要的是，位错的运动并不是默不作声的，那些“破坏分子”的运动会产生音响，这就是声发射。既然位错运动是断裂的前提，而声发射又是位错引起的，利用声发射来预测断裂，查找缺陷，防止事故，当然是可以的。问题并不那么简单，金属的声发射信号远比周围的噪声微弱，而且有相当多是超声与次声，靠我们的耳朵去听，常常听不到，或者到时已经无力挽救了。
60年代，由于技术有了较快的发展，利用电子技术已经能把声发射信号和环境声区别开。电子“耳朵”能“听”到位错的动静，于是产生了理论的声发射检测技术。近十年来，声发射技术发展较快，在航空、航天、原子能以及金属加工方面大显身手；在巨大的高压容器、发动机和核反应堆旁，声发射监测器正在默默无声地工作着，保卫着人们的安全。
75 长跑健将
日爆发的印度尼西亚克拉脱火山产生的次声波，绕地球转了108个小时。
1960年，智利大地震发出的次声波传播了全世界。1961年，苏联进行的1500万吨级核试验产生的次声波，足足绕地球跑了5圈。
　　据国外报道，目前有人正在研究一种新式武器——次声波武器。有的文章声称这种武器“能够消灭一座城市或某一地区的人，甚至连那些躲在秘密掩蔽所里的人，藏在坦克、潜水艇里的人都不能幸免。”在这以前，国外还曾发表过一则骇人听闻的消息：有几位科学家发明了一种令人恐惧的次声枪，它发射后，可使十几公里远的人震得血肉模糊，立即致死。
　　对于这些耸人听闻的报道，乍一听来，不禁使人毛骨悚然，但仔细一想，觉得未免危言耸听，言过其实。然而，这也并非毫无根据。
　　那么，究竟什么是次声波，它对动物和人体究竟有些什么影响，能不能用次声波来制造武器，难道次声波对我们就一点好处也没有吗？
　　盛夏之夜，海岸上万家灯火。“呜——呜——”海轮的雾号声此起彼伏，划破了宁静的夜空。与此同时，人们会注意到，这些大轮船的“喇叭”有点与众不同：它们的声音都特别低沉、庄重。这是为什么呢？
　　声学的研究告诉我们：频率越低的声音，传播时能量损失得越慢，就能传得越远。比如，与钢琴上最低的键发出的音调相近的频率是
27赫的雾号声，在传播16公里之后，还能被人听到；通过专门仪器，在160～240公里外，仍然能被接收到。
　　既然是频率越低的声音，传播得越远，那雾号的频率为什么不做得更低些，比方说，只有几赫或零点几赫呢？这是因为当物体的振动频率低于
50赫之后，已不能引起人的听觉。声学上就把频率低于20赫的振动在媒质里的传播，叫做次声，或次声波。
　　次声波的特点，是在传播过程中能量损失很小，所以跑得既快又远，被人们誉为声波中的“长跑健将”。我们知道，强大的超声波经过几百米后就精疲力尽，以至完全消失，但是，次声波在数千里外，还能被人类制造的仪器“听”到。尤其是在海洋、地层等光和无线电几乎“寸步难行”的领域里，次声波却大显神通，出入自由地广为传播。自然界中，许多壮观和怵目惊心的现象，如火山爆发、流星爆炸、地震、极光、打雷、台风、龙卷风等，都会产生次声波。此外，人工驾驭的一些现象，诸如核爆炸、火箭的发射、飞机的飞行、轻武器的射击等，也都能产生次声波。就连运转的机器、转动的螺旋桨、振动的桥梁等，也都与次声波结下了不解之缘。
　　人的内脏和躯体的
大多在几个
的次声频率范围内，倘若应用的次声频率与这些固有频率接近或一致，就会引起人体器官的共振，结果会使人感到不舒适，甚至会破坏人体器官。
　　到目前为止，虽然还没有用人做过次声波的杀人作用的试验，但已有人利用动物做了试验。那些很有耐力的狗在高强度次声波作用下，呼吸显著感到困难，有的甚至停止呼吸。猴子还比较能耐些，但呼吸次数也下降了
30%。当再提高次声波的强度时，它们便全部毙命了。动物致死的主要原因是由于次声波与动物的内脏器官产生了共振，使心脏破裂而致死。这似乎表明，高强次声波对于动物内部器官的破坏，可能是不可挽回的。就此看来，次声波或许同样会致人于死地。既然高强度次声波具有如此巨大的威力，那么制造次声武器的可能性应该是存在的。然而，要达到这一目标并不是一件轻而易举的事。主要原因之一是在偌大的自然界中，很难产生高强次声，上面所提到的试验均是在区域较小的密闭空腔中进行的；二是次声波在传播过程中，不断地向四周扩散，不易聚集或集束传播。
　　尽管时至今日，尚未找到一个制造次声武器具有实用价值的理想方案，但科学家们还是提出了种种设想。这些设想究竟何时才能实现，威力有多大，可否微型化、实用化？随着时间的推移和科学的发展，这些谜底迟早会揭晓的。次声与人类的生活休戚相关，人类必须了解它，驾驭它，让它造福于人类。
　　利用次声在空气、海洋和地层中能作远距离传播的特性，可以进行海啸、地震、火山爆发、磁爆等自然现象的预报；也可以用高灵敏的次声探测器来监视火箭发射和核试验。目前用这种方法已能“听”到
1500公里外阿波罗宇宙飞船的火箭发射，也能测知5000公里外地震的发生。
　　在地质学中，次声波更是大显神通。它在大地中不但能快跑远奔，而且从一种物质进入密度不同的另一种物质时，会在分界上被反射折回来。利用这一特性，只要向地下发射次声波，就能获得地下深层的地质资料，勘测埋藏很深的矿藏。次声波无孔不入，即使在极小的机器零件中也能找到它。机器在运转时，如果零件因磨损而超过允许的限度，就会产生特殊的次声波。检修工人用次声波探测器，就能及早检查出隐患。
　　更奇妙的是我们人体也时刻不停地向四周发射次声波，心脏每分钟跳动
70次，发出每秒振动1.2次的次声波；肺部每分钟呼吸18次，发出每秒振动0.3次的次声波。血管的胀缩，胃和肠的蠕动，以及其他组织器官的活动，都会发射出不同频率的次声波。它们像广播电台一样，各有专用的频率向外播音。医生用特殊的次声波“收音机”，就可以收听人体中各种播音，了解它们的工作原理，作出正确的诊断。次声波是声波家族中的小兄弟，过去对它研究得很少，比较陌生。但是，它虽然初出茅庐，却锋芒毕露。不久的将来，它一定会像超声波一样，被广泛地应用在科学与技术的各个领域中，为人类贡献它的一份力量。
76 能预知海上风暴的海蜇
　　宋朝有一位名叫沈与求的诗人，在一首描述海蜇的诗中写到：“出没吵嘴如浮罂，复如缁笠绝两缨；混沌七窍俱未形，块然背负群虾行。”
　　这首诗不仅写出了海蜇的生态，说它像一个口朝下浮动的大肚罐子，又像一顶圆形帽子，……而且最有意思的是写出了海蜇的一个秘密：“块然背负群虾行”，说它身上附着许许多多的小虾，它总是同这些小虾一道行动。原来这是自然界生物之间经过长期自然选择而形成的一种“共生”关系。
　　这些小虾俗名大肚虾，也叫海蜇虾。在海蜇厚实的圆顶下，生有
8个柄状的触手，下端垂着稠密的细长的丝，成群的小虾就附着在触手和细丝上。这样，小虾自然就受到保护。而海蜇呢，也离不开小虾。当别的动物向海蜇袭来的时候，小虾就向水下游动，海蜇也就跟着下沉，当遇到海蜇喜欢吃的矽藻类和微小生物的时候，小虾就引导海蜇靠拢上去，进行捕捉。这些小虾恰好弥补了海蜇没有眼睛的短处。所以人们说，海蜇是以虾为眼睛的。海蜇是靠8个柄状触手顶端的口捕捉食物的。它吃剩下的微小生物，又正好是小虾们的美餐。除了大肚虾之外，还有一种名叫“牧鱼”的小鱼，也是海蜇的终生伴侣。在海洋中，这种小巧灵活的牧鱼总在海蜇的身边游动。当大鱼游来，它就急忙躲进海蜇那稠密的细丝当中，把自己隐蔽起来。同时，牧鱼又可以为海蜇效劳，吞吃掉海蜇身上有害的小生物。
　　海蜇，就是书上说的水母，是一种古老的海洋腔肠动物，早在
5亿多年以前，它就飘浮在寒武纪时代的海洋里。年代如此久远，大海波浪滔滔，这种既没有五官，又没有骨胳，如同胶状物质一般的低级生物，为什么能够安全生存、繁衍至今呢？原来，在海蜇的身上，有着许多适应海洋环境的秘密，说来是很有趣的。
　　海蜇的
8个触手和触手下的细丝上，生有许多刺细胞。这些刺细胞能分泌一种毒液。当遇到敌害或者食物的时候，它就射出这种毒液，使对方麻醉，这样它就可以躲避或者猎取。海蜇还有一种高超的本领，这就是它那非常灵敏的“听觉”。原来在海蜇的8个触手上，生有许多小球，小球腔内生有砂粒般的“听石”。这小小的“听石”刺激球壁的神经感受器，就构成了海蜇的听觉。这种奇特的听觉，能听到人耳听不到的8～13赫兹的次声波。就是靠着这种本领，海蜇居然可以提前十几个小时预知海上风暴的到来！
　　海蜇这种神奇的听觉在科学上很有价值。自从仿生学作为一门独立的学科诞生以来，科学家们对海蜇的听觉器官进行了深入的研究。现在已经有人设计了模拟海蜇听觉器官的仪器，用来预测风暴，可以提前
15个小时作出风暴的预测。在多地震的日本，人们把小白鱼养在鱼缸里，每当小白鱼在鱼缸中上下不停地翻腾时，便知有地震发生。原来，地震和风暴一样是自然界中巨大的次声波源。剧烈的地震发生的次声波，通过空气和地壳表面能够传播到地球上任何地方，当强烈的次声波刺激小白鱼的时候，它便不安地翻腾，成了活的地震仪。
77 动物王国里的音乐家
传说，德国著名音乐家贝多芬小的时候，很喜欢去野外森林聆听大自然美妙的音乐。林子里鸟儿的婉转鸣啼使他留恋；树梢枝头蝉儿热烈的恋歌使他沉醉；池塘边的青蛙以及蟋蟀、螽斯等的合唱更使他着迷。后来，他创作了举世闻名的《田园交响乐》。
　　那么，这些“音乐家”是怎样发出“种种动听多变的声音呢？是不是也像人类一样，由气流通过咽喉的声带，引起振动而发出的？在它们中，鸟儿与青蛙和人类倒有些相似。
鸟儿的发声器叫“鸣管”，也是长在喉咙里头。鸣管振动韧带，歌儿就唱出来了。为什么一种鸟儿唱的是一种调呢？大家都听过音乐，知道长箫发出的声音比较低沉、柔缓，而短笛发出的声音却很尖锐、急促。可见，鸣管的长短、嘴巴的形状与鸟儿的发声很有关系。小巧的黄鹏和麻雀的“鸣管”都很短，尖尖的小嘴巴唱着清脆、悦耳的曲子，使春天的早晨显得更加清新；而长脖子、扁平嘴巴的大雁唱起歌来音韵悠长、低回，引起古代诗人们悲凄的秋思……人们还可以修剪八哥的舌头，训练它模仿人的声音呢。
青蛙的发声器则是长在嗓门里的一对粘膜褶襞，也叫声带。它那圆鼓鼓的大肚子里头还有一个气囊能起共鸣作用。当它瞪着眼睛，鼓着腮帮子唱起来时，歌声通过气囊的共鸣变得格外洪亮，几百米外都能听到“聒聒聒……”的和声。蝉、蟋蟀、螽斯……这些昆虫和人类的发声就完全不一样了。它们的喉咙里根本没有声带这类发声器官，也不是用嘴巴来唱歌的。它们靠身体上特殊的“乐器”奏乐，而且，只有雄的昆虫才独具这个本领。
蝉的“乐器”长在肚子上，结构非常精细，两边各有一个白色的、圆而大的薄膜，叫音盖，很有弹性。音盖下面长着像鼓皮似的听囊和发音膜，和身体里十分发达的声肌紧紧相连。当发音膛内壁肌肉收缩振动时，蝉就可以发出“喳喳喳”的声音。这单调细小的声音通过气囊的共鸣作用，再加上折膜和镜膜也跟着一起振动，就变成了嘹亮、高亢的“知了、知了”的歌声了。
蟋蟀、螽斯的“乐器”与蝉又有些不同，它们的“乐器”不是长在肚子上，而是靠着双翅相互摩擦来“奏乐”的。如蟋蟀，右边翅膀基部下表面有一条横脉，上面长着许多小齿，像一把小小的什锦锉刀，称为音锉，在左翅膀上表面则形成尖尖的摩擦缘，叫刮器。当它“奏乐”的时候，右翅急剧地叠在左翅上面又马上分开，通过音锉和刮器的相互摩擦，发出了“
”的声音。螽斯恰恰相反，是左翅叠在右翅上发出声的。它们的抑扬清越的小夜曲使黑夜显得更安谧迷人。
人们常把浩瀚的大海比作静静的世界，其实，海洋并不平静，这里有许多“歌手”和“乐师”，无时无刻不在演奏着美妙动听的音乐。
鱼类学家和物理学家共同研究证明，几乎每一种鱼都有其独特的语言，发声的方式也是多种多样的。如有的鱼在吞水时从喉咙里发出声音；有的鱼在呼吸时发出轻轻的“咻咻”声；有的鱼则由于游动时胸鳍的骨刺急剧震动胸鳍下面的皮面发声。大多数鱼的发音器官是由鳔、肌肉和脊椎骨组成的。
鱼类不仅能发出声音，而且许多鱼类都能听到和感觉到同类的声音。水是声的良好传播媒体，如在
0℃时，在空气中声音的传播速度为每秒332米，而在水里则为每秒1440米。这些鸟儿、虫儿、蛙儿、鱼儿的歌声不是为了启发音乐家的灵感，也不是表现它们自己的音乐才能，而是为了生理上和生活上的需要。穿云的山雀、绕梁的燕子，它们的清脆多变的鸣叫，主要是为了招呼掉队的伙伴和报告突然发现的敌情。昆虫的发声，主要是为了寻求配偶。比如蝉，当雄蝉振动翅翼“奏乐”时，听觉器官非常灵敏的雌蝉往往就能从很远的地方顺着音响飞去找它。有人曾做过这样有趣的试验：把录着蝉鸣的录音带放在一棵树下播送，它们以为真是有雄蝉在召唤哩！
当鱼类发出声音，或风吹水面，石块落水以及其他生物游近鱼体，在海洋里都会产生微弱的声波。这声波扩散出去，都能被鱼的听觉器官或感觉器官听到、感觉到，鱼类就依靠对声波的反映来辨别周围的障碍和敌人。我们还不能确定是不是所有鱼类发出的声音都有一定的作用，但至少有些鱼的声音是有特殊作用的。如在水面可听到
20多米深处黄鱼发出的咕咕的叫声，可能是利用这种声音来召唤同伴，形成鱼群的。
近代科学的发展，音响作用被广泛利用到渔业上来。如在船上装置一种特殊的仪器——水底录音机，在船行时就可以听到各种鱼类的声音。把这些声音记录下来，加以研究，便可以判断船的附近有什么样的鱼类，以及鱼群的大小，从而迅速找到渔场，进行捕捞。
78 蜘蛛的音响探测器
1925年4月间，在圭亚那的加布利山里捕获的一只雄蜘蛛，身长8.9厘米，躯肢伸直后竟达25.4厘米，体重50多克。无独有偶，1945年在巴西的麦那欧斯地方捉到一只雌的南美袋蜘蛛，全长24厘米，体重近84克，是迄今为止的“体重冠军”。然而，在萨摩亚群岛上有一种雄蛛，身长仅为0.043厘米，比印刷体的逗号还小哩，只及袋蜘蛛的五百六十分之一！
　　蜘蛛分布广泛，种类繁多，已发现约
35000种。蜘蛛与网有着形影不离的关系。在热带有一种奈菲尔蜘蛛，编织的大圆网真是硕大无比，周长可达5.8米，比宴席用的圆桌面还大些。而另一种雕蜘蛛所结的网最小，仅为一般普通邮票大小。
　　蜘蛛生相丑陋，常在人们心目中产生厌恶的感觉。世界上最毒的蜘蛛是产于美洲的一种叫“黑寡妇”的毒蜘蛛。它中等身体，浑身滚圆乌黑，腹部长着一个红色漏斗状的斑点。被“黑寡妇”咬上一口，便可致人畜于死命，幸亏人被咬死的纪录屈指可数，不必杞人忧天。
　　你欣赏它呢，还是讨厌它呢？你想不想细细地观察一下蜘蛛的生活呢？你也许还不知道，这种不招人喜欢的生物却吸引了许多科学家的注意。
　　最系统地研究蜘蛛生活的科学家，是
19世纪末期法国科学家法布尔。他观察了各种种类的蜘蛛——黑腹毒蜘蛛、克罗素蜘蛛、有带纹的蜘蛛、囊蜘、蟹蜘、圆蜘、迷宫蜘蛛等等。
　　法布尔非常细致地观察过蜘蛛的丝。在
下面，他惊奇地看到，细得不能再细的蜘蛛丝原来是由更细的细丝绕成的空心管子；管子里面充满着粘液，粘液可以从细丝缠绕成的管壁上慢慢地渗透出来，因而蛛网始终有很强的粘性。使法布尔更加感到奇怪的是，这种能够粘住任何东西的蛛丝，却从来不会粘住在网上跑来跑去的蜘蛛的脚。蜘蛛脚上有什么可以防止被粘丝粘住的秘密呢？法布尔猜想，蜘蛛的脚上可能会分泌出一种能够抗抵粘丝的油。他做了一个实验，用能够溶解油类的二硫化碳给蜘蛛刷了脚，再把它放到蛛网上，它的脚果然就被粘住了。近代的科学研究进一步发现，蜘蛛的腿里没有一点肌肉，而是充满着一种液体。蜘蛛可以随时调节这种液体的压强来控制
8条腿的运动，所以它在网上可以进退自如。这种控制动作的方法，在物理学上叫做液压传动。液压传动可供正在研制中的机械手、机器人采用。它们都是没有肌肉的铁家伙，采用液压传动可以让它们像蜘蛛那样灵活地动作。
　　法布尔注意到，蜘蛛织好网以后，就躲到一个角落去休息。如果有昆虫落到它的网里，它就赶去用丝把那个倒霉的昆虫缠住。
　　躲在一旁的蜘蛛怎样会知道有昆虫落网的呢？法布尔看到，有一条蛛丝从蛛网的中心通出来，沿着一个倾斜的角度，一直通到蜘蛛白天休息的地方。他猜测，蜘蛛大概是利用这根蛛丝来感知网上的情况的。
　　为了证实他的猜测，法布尔把一只活的蝗虫放在蛛网上。蝗虫使劲挣扎，蛛网就震动起来，蜘蛛果然顺着这根通向中心的蛛丝急急忙忙地跑过来了。它用丝把蝗虫缠住，再拖着它顺着这根蛛丝回到自己隐蔽的地方，慢慢地把它吃掉。法布尔又做了一个实验，他用剪刀把从中心通出来的这根蛛丝剪断，再把一只蝗虫放在蛛网上。尽管挣扎着的蝗虫使蛛网震动得很厉害，蜘蛛却一点也不知道，仍旧若无其事地躲在角落里休息。
　　现在，人们进一步发现蜘蛛感知震动的感官非常巧妙。它是很小的像裂缝似的“耳朵”，就长在脚上，能够感知每秒钟
20～25次的振动。这样微小而又灵敏的“音响探测器”，很值得人们去探索、研究、模拟。
鲸“集体自杀”之谜
日，大约有50头鲸冲上澳大利亚悉尼附近的海滩，它们在岸上使劲拍打着尾巴，拼命地喊叫。人们想尽办法往大海里赶，都没有成功，只得看着它们一头一头死去……
　　类似这样的事情过去发生过许多回，最多的一次竟死去了
835头鲸。各种新闻媒介不时地发出鲸鱼“集体自杀”的消息。
　　相传大约在
7000多万年以前，鲸是一种巨型的陆地哺乳动物。后来由于地壳变迁，沧桑巨变，它被迫下海，前肢变成鳍状，后肢退化，尾巴成了平展展的两叶尾鳍；成为胎生哺乳、用肺呼吸、用鳍游泳、长期不离开水的温血海兽。由于鲸与鱼的外貌相似，人们则给冠上一顶“鱼”的帽子。
　　大型鲸体重有
100多吨，小的也有三五吨，目前生存下来的鲸，可分为两类：一类是没有牙齿的，叫须鲸。它的口部上牙膛两侧生有几百片角质的须板，长出密密的一排须毛，像梳头用的梳子一样。它在一大群浮游动物之间游动时便张开嘴巴，将浮游动物和水一齐喝进嘴里，再猛烈地把上下腭闭上，水便从“梳子”里流了出来，而食物却留在口中。它还具有身长、鼻孔成对、下腭比上腭长的特点。另一类生有锐利的牙齿，叫齿鲸。它性情凶猛，能猎食海兽和大章鱼等。它身躯较短，只有一个鼻孔，并和两肺相通，下腭比上腭短或相等，比须鲸在水底能多待很长时间。
　　鲸的十多米长的尾巴，刚劲有力，小船只要被它一击，就会粉身碎骨。一条大鲸的力量，相当一辆火车头的力量。它每小时能游
50～60公里，快的时候，可达100公里以上。由于生殖、找食等原因，鲸常在每年春秋两季洄游来我国东部和南部海域近岸。鲸呼出的气体在体内有很大的压力和较高的温度，废气呼出后，能将鼻孔附近的海水喷起，形成一股股水柱，这就是鲸的“喷潮”。
　　话又说回来，这个庞然大物为什么要“集体自杀”呢？自古以来鲸“集体自杀”被看作是一个解不开的自然之谜。为了保护鲸群，许多科学家一直在想办法解开这个谜。经过多少年来的研究，有的科学家认为：“鲸集体自杀，是它们身上的回声定位系统失灵了。”
　　什么叫回声定位？原来鲸的眼睛不太灵敏，看不远。为了探清水下的道路和寻找食物，它们不断地向四周发出声音。这些声音碰到物体以后就被反射回来，鲸根据反射回来的声音可以判断方位和寻找目标。如果鲸的回声定位系统失灵了，它们就会因为找不到前进方向，而硬往岸上冲。鲸的回声定位系统怎么会失灵呢？科学家们设想了许多可能。有的人认为鲸“集体自杀”的地点，大多在地势比较平坦的海滩，那里堆积了很多泥沙，水很浅，鲸的喷气孔又不能完全浸没在水里，这些都妨碍了鲸的回声定位系统的功能，使得鲸不能对周围的环境作出准确的判断。也有人认为，鲸群可能碰到了水下异常的声音，比如水雷爆炸和水下火山的爆发，它们受到惊吓，闯上了浅滩。还有的人在一些死去的鲸的脑袋和耳朵中发现了许多寄生虫，他们认为也许是这些寄生虫破坏了鲸的回声定位系统。究竟是什么原因，还在研究中。
　　那么鲸为什么常常几十甚至几百只地“集体自杀”呢？原来最早遇难的鲸，会不断发出呼救信号。鲸是习惯成群生活的，从来也不肯丢弃遇到危险的伙伴，它们只要听到这种信号，就会奋力去抢救，结果造成了集体死亡的悲剧。
80 他为啥要杀人
1969年春天的一个晚上，美国纽约市布朗克斯区，一个夜班工人突然开枪打死了一个正在玩耍的13岁小孩。法庭审判后宣布，真正的罪犯是不曾露面的噪声。因为这个小孩吵得他不能睡觉，使他的中枢神经失去了控制能力，从而酿成了这一悲剧。类似的事情在日本也有发生。1961年，广岛一个青年持刀杀死了一个工厂的厂主。原因是工厂的噪声，把这个住在隔壁的青年折磨到了无法忍受的地步。
　　当然，噪声使人失去理智的情况是相当少见的，但噪声给人们健康带来的危害，已经有事实作出了无可辩驳的证明：它能引起疾病，缩短寿命。
　　现在，生活在城市的居民，听力都在衰退。在噪声超过控制标准的车间，工人都有程度不同的噪声性耳聋。据美国职业安全和卫生研究所调查，人在
15米处听重型卡车发出的声音，每日听1小时，20年后听觉便明显衰退。如果突然置身于强烈的噪声中，甚至会导致听觉神经细胞死亡，成为无法恢复的永久性耳聋。
　　城市居民最苦恼的莫过于交通噪声。夜，应该是最宁静的。当你在酣睡中，街上急驰而过的汽车把你吵醒，你将是多么遗憾呀。研究表明，
的噪声，可使
70%的人从睡眠中惊醒。一般汽车，甚至小卡车的噪声，都大于60分贝。噪声对睡眠的影响，除了使健康水平下降外，还降低工作效率，使次品、废品增多，直接危害现代化事业。工厂工人还有一层苦恼，那就是车间噪声。车间噪声主要由机器产生。整日整夜，机器轰隆作响，一刻不停息，声级比交通噪声高得多，生产工人受害很深。据报道，美国有1700万工人暴露在使听力受损的噪声之下，约800万工人听力受到永久性损伤。近几年，因听力受损要求赔偿的人数增加了9倍！我国某火力发电厂汽轮机运行工人，由于噪声超过控制标准，患神经官能症的占45%；心脏有毛病的占25%。科学研究发现，噪声引起人体紧张反应，使肾上腺素增加，从而导致心动过速、血管收缩、肌肉紧张、瞳孔放大、肠部痉挛。著名耳科专家罗逊认为，长时间的强烈噪声，甚至可使心脏扑动！
　　发电厂锅炉的排汽噪声，已成为铁路运输的敌人。由于它具有声级高，传播远的特点，常常掩蔽火车信号，造成人身死亡事故。美国联邦铁路局曾对
22个月里25人死亡事件进行分析，发现导致这类悲剧的祸首，就是排汽产生的高强度噪声！
81 不明真相的爆炸
　　《三国演义》里有一段关于像恶魔一样的噪声的生动描写。写的是曹操大军追歼刘备。曹军追到长板桥头。张飞挺枪立马于桥上，大喝一声，声如巨雷。曹军闻之，尽皆股栗。曹将夏侯杰惊得倒撞马下而亡。曹操回马就走。军士丢盔弃甲，竞相逃命。后人赞这一喝曰：“一声好似轰雷震，独退曹家百万兵。”
　　自然，这里有艺术的夸张，还有心理学上的原因，但却说明作者对噪声的力量已经有了相当深刻的认识。从现代科学的观点来看，声音的确有大得惊人的力量。
　　据报道，1959年，10个美国人为了一笔奖金，自愿作超音速飞机噪声作用试验。飞机从他们头顶上掠过。尽管他们用双手紧紧捂住耳朵，但都被噪声击毙，无一幸免！那种惊骇死去的模样，看了真叫人害怕。
　　这你该相信了吧，因为这并非虚构，而是有案可稽的呀。60年代初期，美国空军F104喷气飞机在俄克拉荷马市上空，作超音速飞行试验。每天飞越8次，高度为1000米。飞行6个月后，一个农场的1万只鸡，被轰鸣声杀死6000只！幸存下来的4000只，或羽毛脱落，或不生蛋。而乳牛呢，干脆挤不出奶了！
　　更使人费解的是，1956年，英国首批超音速飞机试航，一架飞机在地中海上空突然爆炸。它的爆炸像谜一样，引起了各方面的议论和猜测。后来对碎片进行化验，发现噪声是这一事件的罪魁祸首。强烈的噪声，引起了金属结构的疲劳！从此以后，噪声成了航空工业注目的敌人。其实，在土木建筑设计师的心目中，也怀有对噪声的敌意。协和式飞机试航过程中，航线下面一些古老的教堂，由于受到噪声破坏，出现了裂缝。日，三架美式军用机低空掠过日本一个城市时，强烈的噪声掀倒烟囱、震碎玻璃；并把货架上的商品震散，房子内的日光灯震落，造成很大的损失。1970年，联邦德国威斯特柏格城，曾因飞机的超音速飞行，受到一次强烈的噪声袭击，建筑物发生378起受损事件！火车和汽车的噪声，则更广泛地闯进人们的住宅。它们大模大样地把家庭用具，如桌椅、炊具、玻璃器皿等摇得晃当作响，把墙壁、屋顶的粉尘震得纷纷扬起，使专心读书的人受惊，把酣睡中的人吵醒！
　　噪声愈大，声级愈高，激发物体振动的能量愈大，对建筑物、金属结构、动物和人体的破坏力也愈大！噪声的大小是用分贝计量的。普通谈话声不大于60分贝；街道旁的噪声是80分贝；公共汽车的噪声是90分贝；纺织车间的噪声是100分贝。当噪声达到100分贝时，大声谈话已十分困难；达到110分贝时，人们难以忍受；120分贝时，人感到痛苦；130分贝时，人无法忍受：140分贝时，人感到恐惧；150分贝时，人的听觉立即损伤；180分贝时，金属受到破坏；190分贝，竟能将铆钉从金属中拔出来！
　　随着工业的发展，噪声也在增长。美国环境噪声大约10年增加一倍。前苏联大城市的噪声，近10年增加了8～12分贝。加拿大一位声学专家估计，城市噪声正以每年半分贝的速度增加着。按此速度增加下去，21世纪的时候，谈恋爱也要大声叫嚷才能听见。
　　然而，美国专家似乎更悲观一些。他们估计城市噪声增长的速度每年不是半分贝，而是1分贝。这就是说，到我们进入2000年的时候，城市噪声将增加20分贝！到那时，人们为了生活得更舒适些，将不是从农村涌入城市，而是从城市流向农村。
82 从制服劫机犯的新式武器说起
1977年10月下旬，在西柏林的街头巷尾，人们谈论着一个令人惊奇的消息。一些恐怖分子劫持了一架联邦德国客机飞往索马里。赶到摩加迪沙机场的联邦德国GSG-9特种部队，使用了一种新式武器——声炸弹。他们只用3秒钟就突击打开飞机舱门，扔进炸弹，在一声巨响和强烈闪光之下使劫持飞机的恐怖分子一刹那之间昏迷过去。特种部队队员在6秒钟内就逮捕或击毙了恐怖分子，被劫持飞机内的全部旅客安全脱险。两年以后，在伦敦，有关当局又一次使用了声炸弹，逮捕了占领伊朗驻英使馆的一些人，使事件迅速得到解决。因此，人们纷纷探询：什么是声炸弹？声音能使人昏迷吗？
　　实验证明，噪声不仅能损伤动物的听觉器官，而且对中枢神经系统、生理功能和内脏器官也会产生影响，它不但能使动物昏迷，而且可以杀死动物。
　　在中国科学院声学研究所的高
实验室里，人们利用现代科学技术制造出高达
160～174分贝的噪声场。可以模拟飞机、火箭等等发出的强噪声，用来进行各种噪声效应的科学实验研究。动物在强噪声场中，反应非常强烈，出现烦躁不安，失去常态，互相撕咬，痉挛，神经错乱，体温升高，心跳加速，心律衰竭等等现象。如果把声压级提高到160分贝
以上，只需几分钟，就可使一只活泼健壮的大白鼠抽搐、昏迷，直至死亡。把死于噪声的动物进行解剖，可以看到，它的内脏器官受到严重损伤：心脏有出血点，肺部淤血严重，肝、肠、胃、肾等都有局部大片淤血斑。
　　根据噪声生物效应的实验研究，人在强噪声场中，大脑皮层和皮下网状结构会发生高度抑制的病理状态，脑部血循环发生障碍，使脑贫血、缺氧，新陈代谢下降，生理功能紊乱。对于人来说，健康成年人脑部完全缺血缺氧
6～7秒钟即会昏迷，而大脑皮层细胞在缺氧3～5分钟后即可死亡。当然，在一般人生活环境周围，各种各样的噪声没有这样高的声压级，但是，时间长了，较低的噪声同样会对人的中枢神经系统、生理功能和内脏器官造成损伤。所以要重视噪声对人体作用的累积效应，采取多种措施，努力减轻和消除噪声的危害。
　　鉴于这种情况，科学家们正在研究化害为利，让噪声造福于人类。
　　噪音发电。英国科学家根据在一定条件下，当声波遇到屏障时会转化为电能这一原理，研制出了鼓膜式声波接受器。这种接受器与共鸣式声能放大器和声能转变器相连，就可将收到的噪声转换为电能。据测定，当喷气式飞机的噪音达到
160分贝时，其声功率竟高达10千瓦，普通发动机的声功率也达几千瓦，其应用前景极为宽广。
　　噪音诊断。当人体某些部位发生病变时，温度也会变化。并且病变的部位不同，疾病的种类不同，其温度也不一样。实验证明，当人体组织受到电波辐射时，活体分子和原子会作不规则热振动，发出噪声，某个部位的温度越高，噪声也越大。科学家根据这一原理，提出借助专门的电子声学诊断仪诊断病灶和炎症的确切位置和轮廓。当然，这种噪音因强度太弱，频率太高，人耳是无法听到的。
　　噪音除草。科学家们发现，不同的植物对不同波段的噪音有不同的敏感度，而且噪音还能控制某些植物提前或滞后发芽，利用这种差别制出的噪音除草器，可向地表发射特定波长的噪音，使杂草种子提前发芽，这样可在农作