改變?nèi)祟悮v史的實(shí)驗(yàn)①

周洲

棱鏡的魔法

在17世紀(jì)，人們普遍認(rèn)為光本身沒有色彩，透過的介質(zhì)是什么顏色，它就會變成什么顏色，比如透過紅色玻璃，光就變成紅色，透過藍(lán)色玻璃，它就變成藍(lán)色。不過，英國科學(xué)家牛頓卻對此抱有懷疑。他在家中建造了一間暗室，并準(zhǔn)備了兩個無色透明的棱鏡。牛頓在暗室的墻上鑿了一個洞，讓一縷陽光從洞中進(jìn)入，并通過棱鏡，照在另一面墻上。令牛頓意想不到的是，照在墻上的陽光竟然有紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。原來，白色的光是由這么多色彩的光組成的。

后來，以牛頓的棱鏡實(shí)驗(yàn)為開端，人們開始逐步破解光的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用了微波、X射線等光學(xué)現(xiàn)象，還在光譜學(xué)研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了天文觀測的先進(jìn)技術(shù)，甚至量子理論也由此衍生。

用兩個曲面收集光線的大雙筒望遠(yuǎn)鏡

用豌豆探到了基因的秘密

兩個矮個子父母生的孩子也一定是矮個子嗎？我們現(xiàn)在知道不一定。但在19世紀(jì)以前，遺傳學(xué)還未建立，奧地利一名修道士格雷戈·孟德爾就通過豌豆揭示了遺傳的奧秘。

孟德爾在花園消磨時間時，注意到了一種名為“倒掛金鐘”的植物。為了得到新的顏色，孟德爾給不同品種的“倒掛金鐘”進(jìn)行了雜交，在這個過程中，他發(fā)現(xiàn)遺傳貌似有跡可循。

為了驗(yàn)證想法，他開始了長達(dá)七年的豌豆實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，孟德爾發(fā)現(xiàn)，黃豌豆植株和綠豌豆植株雜交培育出來的后代永遠(yuǎn)都是黃豌豆的植株;但是，如果讓這些后代黃豌豆植株進(jìn)行自交（父母是同一個體），那么，它們培育出來的后代竟會出現(xiàn)四分之一的綠豌豆植株，而且這個比例是固定不變的。

由此，孟德爾認(rèn)為，決定豌豆顏色的黃綠兩種因子中，黃色是顯性因子，綠色是隱性因子，而這些因子其實(shí)就是基因。

這項(xiàng)研究為之后的遺傳學(xué)領(lǐng)域打開了大門，人們建立了遺傳學(xué)，發(fā)現(xiàn)了基因，開發(fā)了克隆、基因編輯等技術(shù)。

丈量地球不用走遍全球

公元三世紀(jì)末，在古希臘，熱愛地理的埃拉托斯特坐在家中，發(fā)現(xiàn)每年夏至的正午，太陽會直射入賽印城（今埃及阿斯旺城）內(nèi)的一口井中，并在井底的水中反映出太陽的倒影。這個現(xiàn)象引起了他的興趣，他推算，這個直射入井底的太陽光延長后可以經(jīng)過地球中心，而如果能在同一時間測量賽印城特定方向某地點(diǎn)的光線與地面的夾角，就能根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)原理計(jì)算出地球的周長。于是，在夏至正午的這一天，他測量了位于亞歷山大港的一根垂直木棍投下的影子。

此時受過教育的古希臘人都知道地球是圓的。埃拉托斯特認(rèn)為，如果他能計(jì)算出這兩座城市之間的距離，就可以通過比例關(guān)系，將地球的周長測量出來。經(jīng)過計(jì)算，他得出地球周長為250000希臘里（45866千米），這是人類歷史上第一次測量地球周長，與實(shí)際的地球周長（40008千米）僅差了5000多千米。