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10个已被人们破解的自然现象

时间:2015-08-11 09:34:27 作者:超人 来源:51区未解之谜网 手机阅读

自然界存在一些很有趣的科学冷知识,我们很多时候都会有疑问,大多数很难解释,而这10个恰好被现代科学破解了的。

10.短吻鳄怎样在水中轻轻游过?

短吻鳄怎样在水中轻轻游过

短吻鳄在水中优雅地穿行,无论是潜在水底,还是浮于表面,抑或是游来游去,几乎不会产生任何涟漪。但是它们不像鱼类或者其他的水生动物一样有鳍,那么它们到底是怎么做到的呢?

以飞行员为例,他们用操纵设备来调整飞机的位置。然而,对于短吻鳄来说,这些操作设备就是那些可以改变肺在体腔内的位置的特殊肌肉。短吻鳄肺里的气体就像一个内部漂浮装置。通过使用这些肌肉,短吻鳄把自己的肺调整到尾部附近就可以潜水,调整到头部附近即可浮于水面,调整到身体合适的一侧则能在水里游来游去。短吻鳄同样也利用尾巴来帮助自己游动。

正如研究人员托德·乌里奥纳(T.J Uriona)所说:“短吻鳄体内的肌肉不会直接帮助它们呼吸,而会帮助它们在水中游动,然后再帮助它们呼吸。”

9.天然的弓形结构怎样对抗重力?

天然的弓形结构怎样对抗重力

自然形成的石拱和壁龛可以对抗重力的作用,它们的力量事实上就来自于重力。因为风和水侵蚀着岩石,较低部位的岩石颗粒更多地承受着来自于顶部的压力,因而更加坚固。从本质上来说,重力产生的压力把岩石颗粒连接在了一起。

然而一些岩石含有粘合性的矿物质,捷克的研究人员发现砂岩颗粒相互结合在一起并不一定需要这些粘合物质。事实上,这些具有粘性的物质也会被风和水侵蚀。不管是怎样的侵蚀,抑或是粘合物质,垂直的压力是至关重要的因素,岩石因此更能抵抗侵蚀并且创造出惊人的雕塑。

为了解释这个观点,研究人员拿用砖砌的墙举了个例子。“从这堵墙的顶部很容易把砖块抽走,但是从底步就没那么容易了,因为底部的砖承载着压力。”地质学家Jiri Bruthans如此解释。就像雕塑家一样,大自然利用风和水作为工具来移除多余的材料,呈现出石头与生俱来的形状,这实际上就是重力和地心引力在起作用。

8.植物如何免受晒伤?

植物如何免受晒伤

尽管植物需要吸收太阳光线进行光合作用以合成养料,然而来自太阳辐射的紫外线却能损伤植物的DNA,从而阻碍植物生长。因此,晒伤对植物的危害性可能与对人的情况一样。虽然植物不会像我们人类一样给自己全身涂满防晒霜,但是它们自身能产生一种叫做芥子酸酯的分子,这种分子能被输送到植物叶子中,从而防止B紫外线穿过植物表层进而晒伤植物。

苹果酸是一种特殊的芥子酸酯,它能够吸收B紫外线辐射的全部光波,从而保护植物DNA不受伤害。尽管这种B紫外线和损伤人体DNA的紫外线波长一样,研究人员并没有试图把苹果酸应用于为人类防晒的防晒霜。他们相信我们在防晒霜中加入的肉桂酸和苹果酸有同样的效果。然而,科学家们认为这个信息应该被用来培育能够忍受更强辐射的植物,因为全球变暖可能会导致辐射增强。

7.VEL阴性血

VEL阴性血

大多数人都知道血液有八种最常见的类型:A型、B型、AB型和O型血,其中每一种按照有无恒河猴D抗原又可以分为Rh阳性和Rh阴性。但事实上,类型不同的血液有成千上万种。在一次输血过程中,如果你接受的血液带有你体内所没有的抗原,你的身体会对输入的血液发生免疫反应,因而你很可能有生命危险。

在20世纪50年代早期,医生们发现了一种罕见的血型——VEL阴性血,这种血在输血过程中会产生剧烈的排异反应。西欧和北美人口中大约1/2500的人有这种血型。但是医生们又花费了60年时间才找到一种叫做SMIM1的蛋白质分子,就是这种分子产生了VEL阴性这种类型的血,并且促使人们研发了两项以DNA为基础的小检查,用于验证它是否存在。这些测试在几个小时内就能完成。佛蒙特州大学的布赖恩·巴利夫(Bryan Ballif)这样说道:“输血的时候通常已经处于危急关头。而对于那些拥有罕见的VEL阴性血的人而言,输血就是命悬一线的时刻。”

6.如何做出最好吃的爆米花?

如何做出最好吃的爆米花

借助高速成像技术和热力学分析,科学家们决定探索爆米花是如何跳动的,它爆裂的声音来自哪里,以及在什么温度下会得到最多爆米花。科学家们发现,温度是关键因素。当玉米粒受热时,玉米粒中的水分会转化为水蒸气,迅速膨胀并且冲破外壳,爆裂成白色浪花似的玉米花。

根据研究,法国科学家发现制作爆米花最合适的温度是180摄氏度(365华氏度),达到这个温度时,爆出的爆米花是最多的;而低于这个温度时,爆裂的玉米粒会比较少。当达到临界温度时,玉米开始爆裂,变得凹凸不平。随着玉米粒继续受热,它就会跳起来。但玉米粒的跳动与火箭发射的原理不同,它更像是奔跑中的体操运动员向前翻了一个筋斗。

虽然突然释放受压的水蒸气并不会让玉米粒跳动,但的确会发出“砰”的一声,而这就是我们所听到的声音。研究人员相信这个声音既不是玉米粒外壳爆裂产生的,也不是玉米花撞击容器发出的。相反地,他们发现当爆米花内部的压力下降时,它本身会成为一个共鸣器。这个现象类似于我们拔出香槟酒瓶的瓶塞时,酒瓶会发出“砰”的一声。

5.为什么大猩猩会吃腐朽的木头?

为什么大猩猩会吃腐朽的木头

在某些案例中,大猩猩会一直咀嚼烂木头,直到牙龈出血。它们可能还会每天反复舔食腐朽的原木和木桩。起初,困惑的研究者们认为朽木发挥了药物的作用,可以消减动物胃部的不适或者杀死它们体内的寄生虫;但是真正的原因却更加离奇。

康奈尔大学的科学家们在位于乌干达的布温迪丛林国家公园(Bwindi Impenetrable National Park)观察了15只大猩猩啃食腐烂的木头,之后他们收集了大猩猩啃食木头的样本,同时还搜集了大猩猩不喜欢吃的木头的样本以及其他日常饮食样本。通过分析研究,科学家们发现朽木至少可以为大猩猩提供饮食中所需钠的95%,而这些木头只占它们食物总量的4%。

同时科学家们还发现一些猴子、黑猩猩以及狐猴也会啃食木头。当动物的身体需要钠时,它们似乎会本能地去寻找含有钠的东西。康奈尔大学的爱丽丝·佩尔(Alice Pell)表示:“这并不意味着动物们‘知道’木头里有很多钠,而是表明当含有钠的东西出现时,它们能够察觉到。”也许通过不断尝试,动物们就知道它们应该吃什么了。

4.冰岛的空心岩柱是如何产生的?

冰岛的空心岩柱是如何产生的

根据当地的传说,冰岛Skaelinger峡谷的空心岩柱是由愤怒的巨怪相互投掷石块形成的。这40个空心岩柱,每一个都略高于2.4米(约8英尺),略宽于1.5米(约5英尺)。

尽管关于形成这些外观古怪的空心岩柱的解释十分有趣,但是美国布法罗大学(The University of Buffalo)的火山学家认为它们可能是很久以前由陆地的水与熔岩混合,相互作用而成的。根据科学家的理论,1783年从拉基火山(上图)迸发出来的熔岩,在流向Skafta河谷时受到阻拦,因此这些熔岩往相反的方向流去,例如Skaelinger峡谷。随着大地变得越来越灼热,蒸汽从熔岩的缺口中像喷泉一般喷发。之后,越来越多的熔岩绕着这些蒸汽流动,渐渐冷却,最终形成空心岩柱。整个过程一般几天内就可以完成。

“我们一般认为火山熔岩与水接触时,水会变成蒸汽,并造成爆炸,”火山学家特蕾西·格雷格(Tracy Gregg)说到,“这里有个例子……你本可以站在这里观看它的。”

3.圣诞岛的海底山是如何形成的?

圣诞岛的海底山是如何形成的

50多座巨大的水下山峰散落在印度洋东北部10亿平方千米的范围内(约417,000平方英里),它们又称为“海底山”。这个地方叫做圣诞岛海底省。科学家们曾经对这些海底山的来源迷惑不解,有的海底山甚至高达4500米(约3英里)。其成因与世界其他地区的海底山不同,并不是由于海洋地壳中地幔或者断层的热点而形成的。与之相反,圣诞岛的海底山与澳大利亚西北部的岩石构造相符。

根据这个信息以及地壳构造板块重建的理论,德国基尔大学(the University of Kiel)的地球化学家发现,1.5亿年前冈瓦那古陆(Gondwana)分裂,形成了印度洋,而构成海底山的岩石就来自于这块古大陆。同时,冈瓦那地壳底部剥落,在与上层地幔混合时变得灼热,之后被搬运到地表。

“当印度洋的扩张中心转移到这块区域,它再次融合了大陆断裂的碎片。” 地球化学家Kaj Hoernle说,“因为这些碎片有一些易挥发的成份(例如水和二氧化碳),比起普通的上层地幔,它们会产生更多融化的物质,因而形成了海底山,却没有形成正常的海底地壳。”

2.为什么我们会被替身演员骗到?

为什么我们会被替身演员骗到

电视或电影中的替身演员欺骗我们,使我们相信我们所看到的正是我们喜爱的影视明星,这是因为我们的大脑有一种稳定感知的机制。大脑感知“牵引”着我们,使我们认为在10秒钟里所看到的脸是一样的;否则,每次人们移动自己的头部或者打到脸上的灯光发生变化时,我们都会觉得他们看起来完全不一样。这就使我们即使面对最熟悉的亲朋好友,也会被“蒙蔽”,并导致视觉混乱。

这种感知上的欺骗被称为“连续场(continuity field)”,它的反向机制也会误导我们,让我们确信两个完全不同的外形或轮廓是一样的。“连续场”为我们变换面容的办法是假设最新看到的图像没有过多的改变。科学家们对此进行检测,他们向研究对象展示一张目标图像,然后在屏幕上快速显示一系列图片。当被要求挑选一张与目标图像匹配的图片时,大部分人选不到一模一样的图;相反,他们挑选的图像融合了最后看到的两张图。这就意味着他们的大脑选择时是不准确的,而是最后所见图片的结合。

“连续场”不利于稳定我们的视觉。心理学家大卫·惠特尼(David Whitney)解释道:“如果世界反复无常地变化,那么事物的形象就不稳定。我们一直都会混淆相似的东西,不管是杯子、眼镜,还是我们的小孩。想想就知道这多扰人啊!”

1.为什么健力士黑啤酒(Guinness)的气泡会下沉?

为什么健力士黑啤酒(Guinness)的气泡会下沉

这种现象并不常常出现,一旦出现便是派对的恶作剧了:有时候,当我们希望健力士黑啤酒的气泡上升时,它却下沉了。来自斯坦福大学和爱丁堡大学的化学家们决定找出气泡下沉之谜的答案。结果显示,玻璃杯中间的气泡确实上升了。然而,因为啤酒从玻璃杯的中央向侧壁和杯底不断循环流动,所以气泡跟着往下沉。

斯坦福大学的理查德·扎尔(Richard Zare)教授解释道:“气泡之谜其实很简单,它的原理在于凡是上升的东西最后必然下沉。在这种情况下,啤酒杯中央的气泡比边缘的更容易上升,因为边缘的气泡受到杯壁的阻力。当啤酒杯中央的气泡形成一股上升流时,它就会带动啤酒上升,接着这股啤酒向四周扩散开来,啤酒就携带气泡顺着玻璃杯壁面下沉,尤其是里面的小气泡。一会儿之后它会停止,这是非常生动有趣并且容易证明的一个现象。”

还有许多啤酒,它们里边的二氧化碳更易溶于液体。这就是为什么许多人,包括科学家们,都认为健力士黑啤酒气泡中的氮气或玻璃杯的形状是啤酒气泡下沉的原因。然而,斯坦福大学的研究人员发现,不管是什么液体,这种现象在各种各样不同形状的玻璃杯中都会出现。

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