‘壹’ 谁发明了纺绩器
正像科技史中不少发明是歪打正着的成果那样,纺绩器的发明却是和电灯的发明相关联的。纺绩器的发明人名叫斯旺,他是发明电灯的爱迪生的合作者。斯旺从青年时代就致力于使电产生光的研究,他和爱迪生差不多同时发明了实用的白炽灯。本来在发明的专利权方面斯旺和爱迪生是有争议的,后来他们在法庭外面解决了这一争议,在英国合作建立了一家联合公司。
我们知道,最早发明的白炽灯灯泡里的灯丝是用植物纤维碳化以后做的。斯旺在研究改进灯丝的过程中,发明了一种抽丝的方法,可以将硝化纤维的黏液强迫通过许多小孔挤压而成为一缕缕的细丝,再将这种细丝碳化,用来作为白炽灯泡的灯丝。可惜用这种硝化纤维做灯丝的实验研究未能得到预期的效果,这时,兴趣和爱好都很广泛,知识又很渊博的斯旺想到:虽然抽拉出来的丝没能用来做灯丝,但是这种拉丝器如果用来作为人造丝的纺绩器,不是很有意义吗。
于是,斯旺专门为自己发明的这一纺绩器申请了专利,它就是制造人造纤维、人造丝的最早的拉丝器,至今人们还记住了斯旺在这一领域中所做出的贡献。
如果说斯旺发明类似蜘蛛丝纺绩器那样的拉丝器,是在研究改进灯丝课题时获得的一项意外的成果的话,那么,无独有偶,最早的人造纤维的发明,也是一项意外的成果。
那是在法国,化学家巴斯德接受了法国政府的委托,研究当时危害法国蚕丝业生产的蚕病防治方法。一位名叫夏尔多内的学生当了巴斯德的助手。对蚕和它的丝的质量的研究,使夏尔多内对丝发生了兴趣。巧的是夏尔多内同时又喜欢研究照相。在研究照相底片的过程中,夏尔多内无意中发现,当将搅和硝化纤维黏液的玻璃棒从黏液中抽出来的时候,又黏又稠的硝化纤维黏液竟被拉成长长细细的丝。夏尔多内用手去捻一捻这种丝,发觉它的手感很好,和天然的丝极为相似。一个发明的火花突然闪现在他的脑海:如果我用这种硝化纤维通过拉丝器的小孔,把它挤压抽拉成许多根根纤细的丝,是不是就可以得到大量的人造丝呢。夏尔多内一试,果然抽拉出来细长、光亮、美丽的人造丝。
据说当时夏尔多内极为兴奋地欢呼“成功了,这就是说,蚕能够做的事,人类也能够完成。”
夏尔多内将自己的发明申请了专利,并且在法国开办了一家人造丝工厂。那里生产的人造丝在巴黎博览会上展出的时候,获得妇女们一片赞美声。
美中不足的是,这种人造丝很怕火,在一次宴会上,一位穿着人造丝服装的妇女,在众人羡慕的目光中正在得意的时候,不料一位吸烟者的火星落到身上,衣服顿时剧烈地燃烧起来,当人们赶来把火扑灭的时候,这位妇女已经死去了。
后来真正发明出接近蛛丝的人工合成丝织品的人是美国人卡罗瑟斯。他考虑的是:夏尔多内发明的是借助植物纤维制造的人造丝,而他要发明的是不依靠植物纤维,而是利用化学方法人工合成的丝。1938年9月,美国杜邦化学工业公司宣布他们将出售一种新产品。广告是这样说的:“我公司利用煤炭、空气和水制成了一种丝,这是一种比蜘蛛丝还要细,比钢铁还要牢固的丝。”
这种丝就是卡罗瑟斯发明的尼龙66。用尼龙66制成的第一批产品是尼龙丝袜,它的确赶得上有蛛丝那么细,有蛛丝那么透明,而且价格不贵。所以,公司第一批投入市场的1万双尼龙丝袜,只卖了3天就被抢购一空。
尼龙丝织品到现在仍旧是很受人们欢迎的一种化学纤维。
‘贰’ 有关科学家发现真理的故事
也叫巴斯德(Pasteur,Louis)于1822年12月27日生于法国汝拉省的多尔,他的父亲是拿破仑军队的一名退伍军人,是个以制革为业的硝皮匠。1847年,巴斯德毕业于巴黎师范学院,毕业后,他从事化学研究,研究酒石酸盐的晶体,发现这些晶体并不完全相同,它们有隐蔽的不对称性,一些结晶是另一些结晶的镜像,正如左手和右手那样的关系。他在晶体研究方面的成就,对立体化学起到了决定性的推动作用。后来,人们发现,巴斯德在采取制备结晶的方法时是很幸运的,要得到分离的两种结晶,必须用一种特殊的方法,而巴斯德完全出于偶然,而采用了这种特殊方法,在他之后也很少有人能像他那样制出大的不对称结晶来。这正如巴斯德所说,“机遇偏爱有准备的头脑”。
巴斯德一举成名,他接到许多教授聘任书,并成为荣誉勋位团的成员。他虽然在化学方面成名,但使他彪炳史册的却是他在微生物学方面的巨大成就。
1854年9月,法国教育部委任巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业发生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程,巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现,发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状小体,它长大后就是酵母菌。
过了不久,在菌体上长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,甜菜根汁就“发酵”了。巴斯德继续研究,弄清发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖分解得来的。这个过程即使在没有氧的条件下也能发生,他认为发酵就是酵母的无氧呼吸并控制它们的生活条件,这是酿酒的关键环节。
巴斯德弄清了发酵的奥秘,从此开始,巴斯德终于成为一位伟大的微生物学家,成了微生物学的奠基人。
当时,法国的啤酒业在欧洲是很有名的,但啤酒常常会变酸,整桶的芳香可口啤酒,变成了酸得让人咧嘴的粘液,只得倒掉,这使酒商叫苦不迭,有的甚至因此而破产。1865年,里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助治治啤酒的病,看看能否加进一种化学药品来阻止啤酒变酸。
巴斯德答应研究这个问题,他在显微镜下观察,发现未变质的陈年葡萄酒和啤酒,其液体中有一种圆球状的酵母细胞,当葡萄酒和啤酒变酸后,酒液里有一根根细棍似的乳酸杆菌,就是这种“坏蛋”在营养丰富的啤酒里繁殖,使啤酒“生病”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水里加热到不同的温度,试图即杀死了乳酸杆菌,而又不把啤酒煮坏,经过反复多次的试验,他终于找到了一个简便有效的方法:只要把酒放在摄氏五六十度的环境里,保持半小时,就可杀死酒里的乳酸杆菌,这就是着名的“巴氏消毒法”,这个方法至今仍在使用,市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的。
当时,啤酒厂厂主不相信巴斯德的这种办法,巴斯德不急不恼,他对一些样品加热,另一些不加热,告诉厂主耐心地待上几个月,结果呢,经过加热的样品打开后酒味纯正,而没有加热的已经酸了。
巴斯德成了法国传奇般的人物时,法国南部的养蚕业正面临一场危机,一种病疫造成蚕的大量死亡,使南方的丝调工业遭到严重打击,人们又向巴斯德求援,巴斯德的老师杜马也鼓励他挑起这副担子。
“但是我从来没有和蚕打过交道啊!”巴斯德没有把握地说。
“这岂不是更妙吗?”老师杜马鼓励他说。
巴斯德想到法国每年因蚕病要损失1亿法郎时,他不再犹豫了,作为一名科学家,有责任拯救濒于毁灭的法国的蚕业。巴斯德接受了农业部长的委派,于1865年只身前往法国南部的蚕业灾区阿莱。
蚕得的是一种神秘的怪病,让人看了心里非常不舒服,一只只病蚕常常抬着头,伸出有脚像猫爪似的要抓人;蚕身上长满棕黑的斑点,就像粘了一身胡椒粉。多数人称这种病为“胡椒病”,得了病的蚕,有的孵化出来不久就死了,有的挣扎着活到第3龄、4龄后也挺不住了,最终难逃一死。极少数的蚕结成茧子,可钻出来的蚕蛾却残缺不全,它们的后代也是病蚕。当地的养蚕人想尽了一切办法,仍然治不好蚕病。
巴斯德用显微镜观察,发现一种很小的、椭圆形的棕色微粒,是它感染一丝蚕以及饲养丝蚕的桑叶,巴斯德强调所有被感染的蚕及污染了的食物必须毁掉,必须用键康的丝蚕从头做起。为了证明“胡椒病”的传染性,他把桑叶刷上这种致病的微粒,健康的蚕吃了,立刻染上病。他还指出,放在蚕架上面格子里的蚕的病原体,可通过落下的蚕粪传染给下面格子里的蚕。
巴斯德还发现蚕的另一种疾病——肠管病。造成这种蚕病的细菌,寄生在蚕的肠管里,它使整条蚕发黑而死,尸体像气囊一样软,很容易腐烂。
巴斯德告诉人们消灭蚕病的方法很简单,通过检查淘汰病蛾,遏止病害的蔓延,不用病蛾的卵来孵蚕。这个办法挽救了法国的养蚕业。
巴斯德一生发明很多,对生物科学和医学作出了杰出的贡献。一次偶然的机遇,使他找到了片服鸡霍的灵丹妙药。
鸡霍乱是一种传播迅速的瘟疫,来势异常凶猛,家庭饲养的鸡一旦染上鸡霍乱就会成批死亡。有时,人们看到有的鸡刚才还在四处觅食,过一会儿却忽然两腿发抖,随后便倒了下去,挣扎几下便一命呜呼了。有的农妇晚上在关鸡窝时,还在庆幸地看到鸡都死光了,横七竖八地躺在窝里。1880年,法国农村流行着可怕的鸡霍乱,巴斯德决心片服这种瘟疫。
为了弄清鸡霍乱的病因,巴斯德从培养纯粹的鸡霍乱细菌作为突破口,他试用了好多种培养液,他断定鸡肠是鸡霍乱病菌最适合的繁殖环境,传染的媒介则是鸡的粪便。他经过多次实验,但都失败了。茫然无序中,他只得放松一下,停下研究工作,休息了一段时间。
休息几天以后,巴斯德又开始了研究实验,这时,他们发现“新大陆”了。他用陈旧培养液给鸡接种,鸡却未受感染,好像这种霍乱菌对鸡失去了作用。这是怎么回事呢?巴斯德顺藤摸瓜,终于发现,因空气中氧气的作用,霍乱菌的毒性便日渐减弱。于是,他把几天的、1个月的、2个月和3个月的菌液,分别注入健康的鸡体,做一组对比实验,鸡的死亡率分别是100%、80%、50%和10%。如果用更久的菌液注射,鸡虽然也得病,便却不会死亡。事情并未到此结束,他另用新鲜菌液给同一批鸡再次接种,使他惊奇的是,几乎所有接种过陈旧菌液的鸡都安然无恙,而未接种过陈旧菌液的鸡却死得净光。实践证明,凡是注射过低毒性的菌液的鸡,再给它注入毒睡足以致死的鸡霍乱菌,它也具有抵抗力,病势轻微,甚至毫无影响。
预防鸡霍乱的方法找到了!巴斯德从这一偶然的发现中,导致了他对减弱病免疫法原理的确认,使他产生从事制造抗炭疽的疫苗的设想。虽然在他这前英国医生琴纳发明牛痘接种法,但有意识地培养制造成功免疫疫苗,并广泛应用于预防多种疾病,巴斯德堪称第一人。
“意志、工作、成功,是人生的三大要素。意志将为你打开事业的大门;工作是入室的路径;这条路径的尽头,有个成功来庆贺你努力的结果……只要有坚强的意志,努力的工作,必定有成功的那一天”,这是巴斯德关于成功的一段至理名言。
‘叁’ 请大家介绍一下巴斯德
这是我从书里抄来的:
路易斯·巴斯德(LouisPasteur),法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。像牛顿开辟出经典力学一样,巴斯德开辟了微生物领域,他也是一位科学巨人。
巴斯德一生进行了多项探索性的研究,取得了重大成果,是19世纪最有成就的科学家之一。他用一生的精力证明了三个科学问题:(1)每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展,这位法国化学家发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快,“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。(2)每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展:由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业。(3)传染病的微菌,在特殊的培养之下可以减轻毒力,使他们从病菌变成防病的药苗。他意识到许多疾病均由微生物引起,于是建立起了细菌理论。
路易·巴斯德被世人称颂为 “进入科学王国的最完美无缺的人”,他不仅是个理论上的天才,还是个善于解决实际问题的人。他于1843年发表的两篇论文——“双晶现象研究”和“结晶形态”,开创了对物质光学性质的研究。1856年至1860年,他提出了以微生物代谢活动为基础的发酵本质新理论,1857年发表的“关于乳酸发酵的记录”是微生物学界公认的经典论文。1880年后又成功地研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗,其理论和免疫法引起了医学实践的重大变革。此外,巴斯德的工作还成功地挽救了法国处于困境中的酿酒业、养蚕业和畜牧业。
巴斯德被认为是医学史上最重要的杰出人物。巴斯德的贡献涉及到几个学科,但他的声誉则集中在保卫、支持病菌论及发展疫苗接种以防疾病方面。
巴斯德并不是病菌的最早发现者。在他之前已有基鲁拉、包亨利等人提出过类似的假想。但是,巴斯德不仅热情勇敢地提出关于病菌的理论,而且通过大量实验,证明了他的理论的正确性,令科学界信服,这是他的主要贡献。
显然病因在于细菌,那么显而易见,只有防止细菌进入人体才能避免得病。因此,巴斯德强调医生要使用消毒法。向世界提出在手术中使用消毒法的约瑟夫·辛斯特便是受了巴斯德的影响。有毒细菌是通过食物、饮料进入人体的。巴斯德发展了在饮料中杀菌的方法,后称之为巴氏消毒法(加热灭菌)。
巴斯特50岁时将注意力集中到恶性痈痕上。那是一种危害牲畜及其他动物,包括人在内的传染病;巴斯德证明其病因在于一种特殊细菌。他使用减毒的恶性痈疽杆状菌为牲口注射。
1881年,巴斯德改进了减轻病原微生物毒力的方法,他观察到患过某种传染病并得到痊愈的动物,以后对该病有免疫力。据此用减毒的炭疽、鸡霍乱病原菌分别免疫绵羊和鸡,获得成功。这个方法大大激发了科学家的热情。人们从此知道利用这种方法可以免除许多传染病。
1882年,巴所德被选为法兰西学院院士,同年开始研究狂犬病,证明病原体存在于患兽唾液及神经系统中,并制成咸毒活疫苗,成功地帮助人获得了该病的免疫力。按照巴斯德免疫法,医学科学家们创造了防止若干种危险病的疫苗,成功地免除了斑彦伤寒,小儿麻痹等疾病的威胁。
说到狂犬病,人们自然会想到巴斯德那段脍炙人口的故事。在细菌学说占统治地位的年代,巴斯德并不知道狂犬病是一种病毒病,但从科学实践中他知道有侵染性的物质经过反复传代和干燥,会减少其毒性。他将含有病原的狂犬病的延髓提取液多次注射兔子后,再将这些减毒的液体注射狗,以后狗就能抵抗正常强度的狂犬病毒的侵染。1885年人们把一个被疯狗咬得很厉害的9岁男孩送到巴斯德那里请求抢救,巴斯德犹豫了一会后,就给这个孩子注射了毒性减到很低的上述提取液,然后再逐渐用毒性较强的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潜伏期过去之前,使他产生抵抗力。结果巴斯德成功了,孩子得救了。在1886年还救活了另一位在抢救被疯狗袭击的同伴时被严重咬伤的15岁牧童朱皮叶,现在记述着少年的见义勇为和巴斯德丰功伟绩的雕塑就坐落的巴黎巴斯德研究所外。巴斯德在1889年发明了狂犬病疫苗,他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物”。
巴斯德本人最为着名的成就是发展了一项对人进行预防接种的技术。这项技术可使人抵御可怕的狂犬病。其他科学家应用巴斯德的基本思想先后发展出抵御许多种严重疾病的疫苗,如预防斑疹伤寒和脊髓灰质炎等疾病。
正是他做了比别人多得多的实验,令人信服地说明了微生物的产生过程。巴斯德还发现了厌氧生活现象,也就是说某些微生物可以在缺少空气或氧气的环境中生存。巴斯德对蚕病的研究具有极大的经济价值。他还发展了一种用于抵御鸡霍乱的疫苗。
人们以常将巴斯德同英国医生爱德华·琴纳比较。琴纳发展了一种抵御天花的疫苗,而巴斯德的方法可以并已经应用于防治很多种疾病。
1854年9月,法国教育部委任巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业发生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程,巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现,发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状小体,它长大后就是酵母菌。
过了不久,在菌体上长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,甜菜根汁就“发酵”了。巴斯德继续研究,弄清发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖分解得来的。这个过程即使在没有氧的条件下也能发生,他认为发酵就是酵母的无氧呼吸并控制它们的生活条件,这是酿酒的关键环节。
巴斯德弄清了发酵的奥秘,从此开始,巴斯德终于成为一位伟大的微生物学家,成了微生物学的奠基人。
当时,法国的啤酒业在欧洲是很有名的,但啤酒常常会变酸,整桶的芳香可口啤酒,变成了酸得让人咧嘴的粘液,只得倒掉,这使酒商叫苦不迭,有的甚至因此而破产。1865年,里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助治治啤酒的病,看看能否加进一种化学药品来阻止啤酒变酸。
巴斯德答应研究这个问题,他在显微镜下观察,发现未变质的陈年葡萄酒和啤酒,其液体中有一种圆球状的酵母细胞,当葡萄酒和啤酒变酸后,酒液里有一根根细棍似的乳酸杆菌,就是这种“坏蛋”在营养丰富的啤酒里繁殖,使啤酒“生病”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水里加热到不同的温度,试图即杀死了乳酸杆菌,而又不把啤酒煮坏,经过反复多次的试验,他终于找到了一个简便有效的方法:只要把酒放在摄氏五六十度的环境里,保持半小时,就可杀死酒里的乳酸杆菌,这就是着名的“巴氏消毒法”,这个方法至今仍在使用,市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的。
当时,啤酒厂厂主不相信巴斯德的这种办法,巴斯德不急不恼,他对一些样品加热,另一些不加热,告诉厂主耐心地待上几个月,结果呢,经过加热的样品打开后酒味纯正,而没有加热的已经酸了。
巴斯德成了法国传奇般的人物时,法国南部的养蚕业正面临一场危机,一种病疫造成蚕的大量死亡,使南方的丝调工业遭到严重打击,人们又向巴斯德求援,巴斯德的老师杜马也鼓励他挑起这副担子。
“但是我从来没有和蚕打过交道啊!”巴斯德没有把握地说。
“这岂不是更妙吗?”老师杜马鼓励他说。
巴斯德想到法国每年因蚕病要损失1亿法郎时,他不再犹豫了,作为一名科学家,有责任拯救濒于毁灭的法国的蚕业。巴斯德接受了农业部长的委派,于1865年只身前往法国南部的蚕业灾区阿莱。
蚕得的是一种神秘的怪病,让人看了心里非常不舒服,一只只病蚕常常抬着头,伸出有脚像猫爪似的要抓人;蚕身上长满棕黑的斑点,就像粘了一身胡椒粉。多数人称这种病为“胡椒病”,得了病的蚕,有的孵化出来不久就死了,有的挣扎着活到第3龄、4龄后也挺不住了,最终难逃一死。极少数的蚕结成茧子,可钻出来的蚕蛾却残缺不全,它们的后代也是病蚕。当地的养蚕人想尽了一切办法,仍然治不好蚕病。
巴斯德用显微镜观察,发现一种很小的、椭圆形的棕色微粒,是它感染一丝蚕以及饲养丝蚕的桑叶,巴斯德强调所有被感染的蚕及污染了的食物必须毁掉,必须用健康的丝蚕从头做起。为了证明“胡椒病”的传染性,他把桑叶刷上这种致病的微粒,健康的蚕吃了,立刻染上病。他还指出,放在蚕架上面格子里的蚕的病原体,可通过落下的蚕粪传染给下面格子里的蚕。
巴斯德还发现蚕的另一种疾病——肠管病。造成这种蚕病的细菌,寄生在蚕的肠管里,它使整条蚕发黑而死,尸体像气囊一样软,很容易腐烂。
巴斯德告诉人们消灭蚕病的方法很简单,通过检查淘汰病蛾,遏止病害的蔓延,不用病蛾的卵来孵蚕。这个办法挽救了法国的养蚕业。
巴斯德一生发明很多,对生物科学和医学作出了杰出的贡献。一次偶然的机遇,使他找到了片服鸡霍的灵丹妙药。
鸡霍乱是一种传播迅速的瘟疫,来势异常凶猛,家庭饲养的鸡一旦染上鸡霍乱就会成批死亡。有时,人们看到有的鸡刚才还在四处觅食,过一会儿却忽然两腿发抖,随后便倒了下去,挣扎几下便一命呜呼了。有的农妇晚上在关鸡窝时,还在庆幸地看到鸡都死光了,横七竖八地躺在窝里。1880年,法国农村流行着可怕的鸡霍乱,巴斯德决心片服这种瘟疫。
为了弄清鸡霍乱的病因,巴斯德从培养纯粹的鸡霍乱细菌作为突破口,他试用了好多种培养液,他断定鸡肠是鸡霍乱病菌最适合的繁殖环境,传染的媒介则是鸡的粪便。他经过多次实验,但都失败了。茫然无序中,他只得放松一下,停下研究工作,休息了一段时间。
休息几天以后,巴斯德又开始了研究实验,这时,他们发现“新大陆”了。他用陈旧培养液给鸡接种,鸡却未受感染,好像这种霍乱菌对鸡失去了作用。这是怎么回事呢?巴斯德顺藤摸瓜,终于发现,因空气中氧气的作用,霍乱菌的毒性便日渐减弱。于是,他把几天的、1个月的、2个月和3个月的菌液,分别注入健康的鸡体,做一组对比实验,鸡的死亡率分别是100%、80%、50%和10%。如果用更久的菌液注射,鸡虽然也得病,便却不会死亡。事情并未到此结束,他另用新鲜菌液给同一批鸡再次接种,使他惊奇的是,几乎所有接种过陈旧菌液的鸡都安然无恙,而未接种过陈旧菌液的鸡却死得净光。实践证明,凡是注射过低毒性的菌液的鸡,再给它注入毒睡足以致死的鸡霍乱菌,它也具有抵抗力,病势轻微,甚至毫无影响。
预防鸡霍乱的方法找到了!巴斯德从这一偶然的发现中,导致了他对减弱病免疫法原理的确认,使他产生从事制造抗炭疽的疫苗的设想。虽然在他这前英国医生琴纳发明牛痘接种法,但有意识地培养制造成功免疫疫苗,并广泛应用于预防多种疾病,巴斯德堪称第一人。
“意志、工作、成功,是人生的三大要素。意志将为你打开事业的大门;工作是入室的路径;这条路径的尽头,有个成功来庆贺你努力的结果……只要有坚强的意志,努力的工作,必定有成功的那一天”,这是巴斯德关于成功的一段至理名言。
路易·巴斯德(Louis Pas-teur,1822—1895)是法国着名的微生物学家。
巴斯德曾任里尔大学、巴黎师范大学教授和巴斯德研究所所长。在他的一生中,曾对同分异构现象、发酵、细菌培养和疫苗等研究取得重大成就,从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础,并开创了微生物生理学,被后人誉为“微生物学之父”。
第一个胜利
巴斯德是一位法国制革工人、拿破仑军队的退伍军人的儿子,小时候家境贫困。巴斯德勤奋好学,再加上聪明伶俐,颇具艺术天分,很有可能成为一名画家。然而,他19岁时放弃绘画,而一心投入到科学事业中。
巴斯德最早是从事化学方面的研究工作——关于酒石酸的光学性质。他通过实验制备了19种不同的酒石酸盐和外消旋酒石酸盐的晶体。在显微镜下检查时,他发现,这些晶体能用机械的方法分作两类——左旋和右旋晶体,它们具有旋光数值相同,但旋光方向相反的偏振光特性,从而揭示了酒石酸的“同分异构现象”。
巴斯德在化学领域的杰出成就,受到人们的重视并获得了荣誉。然而,他并未将自己的视线仅仅停留在化学领域,而是将实验化学的原理、技能等广泛地应用于发酵问题,从而开辟了人类科学历史的新纪元。
走向辉煌
巴斯德从化学研究转入生物学研究,发现微生物对酸的选择作用。在研究酒质变酸问题过程中,明确指出发酵是微生物的作用,不同的微生物会引起不同的发酵过程。改变了以往认为微生物是发酵的产物,发酵是一个纯粹的化学变化过程的错误观点。同时,巴斯德通过大量实验提出:环境、温度、pH值和基质的成分等因素的改变,以及有毒物质都以特有的方式影响着不同的微生物。例如酵母菌发酵产生酒精的最佳pH值为酸性,而乳酸杆菌却喜欢pH值为中性的环境条件。
巴斯德把微生物发酵原理广泛应用于指导工业生产,开创了“微生物工程”,被人们尊称为“微生物工程学之父”。
巴斯德在发酵问题的研究中,确立了他的学术地位,但他并不满足,仍然奋斗在科学实验的前沿阵地上,因为他坚信“科学实验”可以解决许多问题,是最有力的证据之一。1868年10月,他患上脑溢血,使他的身体左侧刺痛、麻木,最后失去活动能力。在这期间,他仍然口述一份备忘录,论述他富有独创性的实验——如何检查发现刚刚开始感染到疾病的蚕卵,最终实验获得成功,使纯净的“种子”(即蚕卵)得以传遍整个欧洲和日本。多么令人感动的科研精神呀!正是有了这种精神,才使他成为伟大的微生物学家。
不朽的功绩
一、巴斯德否定了微生物的自然发生说
新鲜的食品在空气中放久了,会腐败变质,并发现其中有微生物。这些微生物从何而来?当时有一种观点认为,微生物是来自食品和溶液中的无生命物质,是自然发生的——自然发生说。巴斯德通过自己精巧的实验给持有这种观点的人以有力的反驳。
巴斯德设计了一个鹅颈瓶(曲颈瓶),现称巴斯德烧瓶。烧瓶有一个弯曲的长管与外界空气相通。瓶内的溶液加热至沸点,冷却后,空气可以重新进入,但因为有向下弯曲的长管,空气中的尘埃和微生物不能与溶液接触,使溶液保持无菌状态,溶液可以较长时间不腐败。如果瓶颈破裂,溶液就会很快腐败变质,并有大量的微生物出现。实验得到了令人信服的结论:腐败物质中的微生物是来自空气中的微生物,鹅颈烧瓶实验也导致了巴斯德创造了一种有效的灭菌方法——巴氏灭菌法。
巴氏灭菌法又称低温灭菌法,先将要求灭菌的物质加热到65℃30分钟或72℃15分钟,随后迅速冷却到10℃以下。这样既不破坏营养成分,又能杀死细菌的营养体,巴斯德发明的这种方法解决了酒质变酸的问题,拯救了法国酿酒业。现代的食品工业多采取间歇低温灭菌法进行灭菌。可见,巴斯德的功绩有多大。
二、巴斯德和疾病的病菌说
巴斯德从研究蚕病开始,逐步解开了较高等动物疾病之迷,即由病菌引起的疾病,最后征服了长期威胁人类的狂犬病。
1865—1870年,他把全部的精力都集中到蚕病的研究上。这个研究牵涉到两种病原微生物。在搞清蚕病起因后,巴斯德提出了合理可行的防治措施,从而使法国的丝绸工业摆脱了困境。
而后,巴斯德又专心研究动物的炭疽病,他成功地从炭疽病的动物(如牛、羊)的血液中分离出一种病菌并进行纯化,证实就是这种病菌使动物感染致病而亡。这就是动物感染疾病的病菌说观点。但是,当时的内科医生和兽医们却普遍认为疾病是在动物体内产生的,由疾病产生了某种有毒物质,然后,也许是,由这些有毒物变成了微生物的错误观点。后来巴斯德又研究妇科疾病产褥热。他认为这种病是由于护理和医务人员把已感染此病的妇女身上的微生物带到健康妇女身上,而使她们得病。
由此可见,巴斯德虽不是一名医生,但他对医学的贡献也是无法估量的,他为医学生物学奠定了基础。
三、巴斯德与免疫学
巴斯德除了研究炭疽病外,还研究了鸡的霍乱病。这种病使鸡群的死亡率高达90%以上。巴斯德经过多次尝试后发现,这种致病的微生物能在鸡软骨做成的培养基上很好地生长。一小滴新鲜的培养物能迅速杀死一只鸡。
巴斯德在研究此病过程中最值得庆幸的是:当某鸡用老的、不新鲜的培养物接种时,它们几乎都只有些轻微的症状,并很快恢复健康。再用新鲜的、有毒力的培养物接种时,这些鸡对这种病的抵抗力非常强,这样巴斯德就使自己的实验用鸡产生了对鸡霍乱病的获得性免疫能力了。这可以同琴纳(E.Jenner)使用牛痘对人的天花病产生免疫能力相媲美。
巴斯德在成功地研究出防止鸡霍乱病的方法后,又着手研究对付炭疽病的方法。他把炭疽病的病菌培养在温度为42~43℃的鸡汤中。这样,此病菌不形成孢子,从而选择出没有毒性的菌株作为疫苗进行接种。
巴斯德是世界上最早地成功研制出炭疽病减毒活性疫苗的人,从而使畜牧业免受灭顶之灾。
光辉的顶点
巴斯德晚年对狂犬病疫苗的研究是他事业的光辉顶点。
狂犬病虽不是一种常见病,但当时的死亡率为100%。1881年,巴斯德组成一个三人小组开始研制狂犬病疫苗。在寻找病原体的过程中,虽然经历了许多困难与失败,最后还是在患狂犬病的动物脑和脊髓中发现一种毒性很强的病原体(现经电子显微镜观察是直径25纳米~800纳米,形状像一颗子弹似的棒状病毒)。
为了得到这种病毒,巴斯德经常冒着生命危险从患病动物体内提取。一次,巴斯德为了收集一条疯狗的唾液,竟然跪在狂犬的脚下耐心等待。这种为了科学研究而把生死置之度外的崇高献身精神,难道不值得我们后人去学习和称颂吗!
巴斯德把分离得到的病毒连续接种到家兔的脑中使之传代,经过100次兔脑传代的狂犬病毒给健康狗注射时,奇迹发生了,狗居然没有得病,这只狗具有了免疫力。
巴斯德把多次传代的狂犬病毒随兔脊髓一起取出,悬挂在干燥的、消毒过的小屋内,使之自然干燥14天减毒,然后把脊髓研成乳化剂,用生理盐水稀释,制成原始的巴斯德狂犬病疫苗。
1885年7月6日,九岁法国小孩梅斯特被狂犬咬伤14处,医生诊断后宣布他生存无望。然而,巴斯德每天给他注射一支狂犬病疫苗。两周后,小孩转危为安。巴斯德是世界上第一个能从狂犬病中挽救生命的人。1888年,为表彰他的杰出贡献,成立了巴斯德研究所,他亲自担任所长。
巴斯德严谨的、科学的实验设计,他淡漠名利的高尚情操,他为追求真理而不顾个人安危的献身精神将永远留在我们的心中。
巴斯德为微生物学、免疫学、医学,尤其是为微生物学,做出了不朽贡献,“微生物学之父”的美誉当之无愧。
‘肆’ 的化学家有哪些
化学家有好多,如:
门捷列夫
门捷列夫:(俄语:Дми́трий Ива́нович Менделе́ев,1834年2月8日—1907年2月2日[7])俄国化学家。1834年2月7日生于西伯利亚托博尔斯克,1907年2月2日卒于圣彼得堡。1850年入圣彼得堡师范学院学习化学,1855年毕业后任敖德萨中学教师。1857年任圣彼得堡大学副教授。1859年他到德国海德堡大学深造。1860年参加了在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家代表大会。1861年回圣彼得堡从事科学着述工作。1863年任工艺学院教授,1865年获化学博士学位。1866年任圣彼
莱纳斯·卡尔·鲍林
性和创新精神,不断开拓边缘学科,在化学的许多领域卓有建树,是20世纪最伟大的化学家。曾两次荣获诺贝尔奖(1954年化学奖, 1962年和平奖),有很高的国际声誉。是迄今为止世界上唯一一位两次单独获得诺贝尔奖的科学家。
重大成果
在鲍林近一个世纪的生命历程中,他参与和经历了20世纪科学史上许多重大的科学发现,成果卓着:首次全面描述化学键的本质;发现蛋白质的结构;揭示镰刀状细胞贫血症的病因;参与揭示DNA结构的研究;主持第二次世界大战期间的一些军工科研项目;推进X射线结晶学、电子衍射学、量子力学、生物化学、分子精神病学、核物理学、麻醉学、免疫学、营养学等学科的发展。
‘伍’ 2007年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制,将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上,请回答以
(1)获得目的基因最简单的方式是用限制酶对DNA进行切割获得目的基因.将获得的DNA片段与载体结合,得到重组DNA后,再导入受体细胞.
(2)家蚕是ZW性别决定,含有Z、W两条性染色体,所以在对家蚕基因组进行分析时应分析27条常染色体核2条性染色体(Z、W染色体).
(3)真核生物的基因分为编码区和非编码区,编码区又有内含子和外显子之分,其中外显子能编码氨基酸,由此可知丝心蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对,其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质,能编码氨基酸的个数为(16000-1000)/3=5000个.
(4)对真核生物而言可遗传的变异来源有三个:基因突变(细胞分裂过程中)、基因重组(有性生殖过程中)和染色体变异(细胞分裂过程中).
(5)①组合一:根据后代性状比为黑蚁:淡赤蚁=3:1;黄茧:白茧=3:1,说明了双亲控制两对相对性状的基因组合均为杂合体,即双亲组合基因型BbDd(或BbDd×BbDd).
组合二:根据后代性状比为黑蚁:淡赤蚁=1:1;后代只有白茧一种性状,说明了双亲控制体色基因组合是Bb、bb,而茧色只有一种基因组合:dd,即双亲组合基因型BBdd、bbdd(或BBdd×bbdd).
组合三:根据后代性状比为黑蚁:淡赤蚁=3:1,说明了双亲控制体色基因组合均是Bb;而茧色全为黄色说明了双亲之一必为纯合体DD,由此可推知双亲的基因组合为BbDD、BbDd、Bbdd(或BbDD×BbDD、BbDd×BbDD、BbDD×Bbdd).
②组合一中黑蚁白茧的基因型为BBdd和Bbdd,其中前者占
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‘陆’ 路易斯·巴斯德的生平
路易·巴斯德(Louis Pasteur,1822.12.27-1895.9.25),法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。像牛顿开辟出经典力学一样,巴斯德开辟了微生物领域,创立了一整套独特的微生物学基本研究方法,开始用“实践—理论—实践”的方法开始研究,他是一位科学巨人。
巴斯德一生进行了多项探索性的研究,取得了重大成果,是19世纪最有成就的科学家之一。他用一生的精力证明了三个科学问题:(1)每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展,这位法国化学家发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快,“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。(2)每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展:由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业。(3)传染病的微菌,在特殊的培养之下可以减轻毒力,使他们从病菌变成防病的疫苗。他意识到许多疾病均由微生物引起,于是建立起了细菌理论。
路易·巴斯德被世人称颂为 “进入科学王国的最完美无缺的人”,他不仅是个理论上的天才,还是个善于解决实际问题的人。他于1843年发表的两篇论文——“双晶现象研究”和“结晶形态”,开创了对物质光学性质的研究。1856年至1860年,他提出了以微生物代谢活动为基础的发酵本质新理论,1857年发表的“关于乳酸发酵的记录”是微生物学界公认的经典论文。1880年后又成功地研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗,其理论和免疫法引起了医学实践的重大变革。此外,巴斯德的工作还成功地挽救了法国处于困境中的酿酒业、养蚕业和畜牧业。
巴斯德被认为是医学史上最重要的杰出人物。巴斯德的贡献涉及到几个学科,但他的声誉则集中在保卫、支持病菌论及发展疫苗接种以防疾病方面。
巴斯德并不是病菌的最早发现者。在他之前已有基鲁拉、包亨利等人提出过类似的假想。但是,巴斯德不仅热情勇敢地提出关于病菌的理论,而且通过大量实验,证明了他的理论的正确性,令科学界信服,这是他的主要的重大贡献。
显然病因在于细菌,那么显而易见,只有防止细菌进入人体才能避免得病。因此,巴斯德强调医生要使用消毒法。向世界提出在手术中使用消毒法的约瑟夫·辛斯特便是受了巴斯德的影响。有毒细菌是通过食物、饮料进入人体的。巴斯德发展了在饮料中杀菌的方法,后称之为巴氏消毒法(加热灭菌)。
巴斯德50岁时将注意力集中到恶性痈痕上。那是一种危害牲畜及其他动物,包括人在内的传染病;巴斯德证明其病因在于一种特殊细菌。他使用减毒的恶性痈疽杆状菌为牲口注射。
1881年,巴斯德改进了减轻病原微生物毒力的方法,他观察到患过某种传染病并得到痊愈的动物,以后对该病有免疫力。据此用减毒的炭疽、鸡霍乱病原菌分别免疫绵羊和鸡,获得成功。这个方法大大激发了科学家的热情。人们从此知道利用这种方法可以免除许多传染病。
1882年,巴斯德被选为法兰西学院院士,同年开始研究狂犬病,证明病原体存在于患兽唾液及神经系统中,并制成病毒活疫苗,成功地帮助人获得了该病的免疫力。按照巴斯德免疫法,医学科学家们创造了防止若干种危险病的疫苗,成功地免除了斑彦伤寒,小儿麻痹等疾病的威胁。
说到狂犬病,人们自然会想到巴斯德那段脍炙人口的故事。在细菌学说占统治地位的年代,巴斯德并不知道狂犬病是一种病毒病,但从科学实践中他知道有侵染性的物质经过反复传代和干燥,会减少其毒性。他将含有病原的狂犬病的延髓提取液多次注射兔子后,再将这些减毒的液体注射狗,以后狗就能抵抗正常强度的狂犬病毒的侵染。1885年人们把一个被疯狗咬得很厉害的9岁男孩送到巴斯德那里请求抢救,巴斯德犹豫了一会后,就给这个孩子注射了毒性减到很低的上述提取液,然后再逐渐用毒性较强的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潜伏期过去之前,使他产生抵抗力。结果巴斯德成功了,孩子得救了。在1886年还救活了另一位在抢救被疯狗袭击的同伴时被严重咬伤的15岁牧童朱皮叶,现在记述着少年的见义勇为和巴斯德丰功伟绩的雕塑就坐落的巴黎巴斯德研究所外。巴斯德在1889年发明了狂犬病疫苗,他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物”。
巴斯德本人最为着名的成就是发展了一项对人进行预防接种的技术。这项技术可使人抵御可怕的狂犬病。其他科学家应用巴斯德的基本思想先后发展出抵御许多种严重疾病的疫苗,如预防斑疹伤寒和脊髓灰质炎等疾病。
正是他做了比别人多得多的实验,令人信服地说明了微生物的产生过程。巴斯德还发现了厌氧生活现象,也就是说某些微生物可以在缺少空气或氧气的环境中生存。巴斯德对蚕病的研究具有极大的经济价值。他还发展了一种用于抵御鸡霍乱的疫苗。
人们以常将巴斯德同英国医生爱德华·琴纳比较。琴纳发展了一种抵御天花的疫苗,而巴斯德的方法可以并已经应用于防治很多种疾病。
1854年9月,法国教育部委任巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业发生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程,巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现,发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状小体,它长大后就是酵母菌。
过了不久,在菌体上长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,甜菜根汁就“发酵”了。巴斯德继续研究,弄清发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖分解得来的。这个过程即使在没有氧的条件下也能发生,他认为发酵就是酵母的无氧呼吸并控制它们的生活条件,这是酿酒的关键环节。
1857年路易斯·巴斯德年发表的“关于乳酸发酵的记录”是微生物学界公认的经典论文。
1880年路易斯·巴斯德成功地研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗,其理论和免疫法引起了医学实践的重大变革,被视为细菌学之祖。 1840年8月,他中学毕业,10月被聘为布山松中学的助教。他边任教边准备大学入学考试。当时法国有两座大名鼎鼎的学校,那就是高等师范学校(Ecole Normale superieure)和高等理工科学校。1843年8月,巴斯德考入高等师范学校,攻读化学和物理的教学法。课堂上学来的知识,他都要用实验来验证。他整天埋头在实验室里,因此被称为“实验室的蛀虫”。1846年,23岁的巴斯德从高等师范学校毕业,并通过了物理教授资格考试。考官发现他有教授化学和物理的能力,甚至还说:“这届毕业生中只有巴斯德有教育上的才华。”他很快就收到图尔农中学(le Lycée de Tournon)物理教师的约聘书。但他想在巴黎作科学研究。于是他尽可能拖延赴职时间,计划在高等师范学校多待一年,并写信给巴黎中央理工学院(l’É;cole centrale)的创办人之一杜玛(Jean-Baptiste Dumas),寻求在巴黎任教职的机会。杜玛终究没有帮助巴斯德。不过这件事被巴莱(Antoine Jérô;me Balard,1802-1876)知道了。巴莱年轻时发现溴元素,名气很大,他决定帮助巴斯德留在巴黎。就这样,巴斯德在二十六岁那年,进入巴莱的实验室一方面当助手,一方面成为博士班研究生,也暂时不用去图尔农中学担任物理教师。
巴莱认为自己的研究生涯已告一段落,想把所有的精神放在学生上,也给予他的学生很大的自由,任凭他们选择学习的方法和方向。他注重学生的原创力和想象力,不希望他们使用既有的实验器材,如果他们必须使用器材,只能自行设计。为了待在巴莱的实验室,巴斯德欣然接受这个特别的要求。一年以后(1847),巴斯德论文获通过,巴斯德取得理学博士学位。他陆续担任过物理和化学课程的教授工作。 巴斯德在巴莱的实验室确认自己想成为化学家。1848年,当时晶体的研究开始蓬勃发展,巴斯德也很有兴趣,认为晶体的研究是“有用的科学”。
巴斯德喜欢酒,他注意到制酒时酒石酸的晶体会在酦酵过程中沉积,于是选择酒石酸盐当研究题材。其实在酦酵桶槽沉积的不只酒石酸,还有在当时被称为“类酒石酸”。这时酒石酸和类酒石酸的分子式已被定出,成分是相同的!但酒石酸溶液和类酒石酸溶液特性大不相同,“极化光”通过酒石酸溶液时会产生右旋光,通过类酒石酸溶液则什么事也不会发生。为什么分子式相同的化合物会有截然不同的光学特性?很多化学家都研究不出来,巴斯德想:研究不出来,其中一定有被大家忽略的地方。
巴斯德决定运用他化学和物理的知识,来解决这个问题。他直觉认为它们结晶的结构有可能不同,然后用镊子慢慢挑出酒石酸盐类结晶。细心的观察结果发现:酒石酸盐类结晶有一面较长,不是完全对称的,也因此通过酒石酸溶液的极化光会产生右旋现象。
巴斯德接着假设:类酒石酸盐类晶体应该是对称的,也因此通过类酒石酸溶液的极化光才不会改变。然而当他将类酒石酸盐类结晶挑出来观察,却吓了一大跳!类酒石酸盐类结晶和酒石酸盐类结晶一样,都有一个较长的、不对称的晶面。
原以为解开谜底的巴斯德再次陷入困惑之中。为什么酒石酸盐类结晶和类酒石酸盐类结晶都有不对称的晶面,但前者有光学活性,后者却没有?他想了想,只能更大胆地假设:某些结晶较长的晶面在左边,某些结晶较长的晶面在右边,只有这样,才可能解释为什么类酒石酸盐类结晶具有不对称的晶面,却没有光学活性。
想到这里,巴斯德兴奋地重新检视类酒石酸盐类结晶。果然!他发现类酒石酸盐类结晶有二种,其中有些晶体较长的晶面在左边,另外一些则在右边,就像左手和右手。当他把所有较长的晶面在左边的晶体挑出、溶解,然后将溶液通过极化光,即产生左旋现象;而若将所有较长的晶面在右边的晶体挑出、溶解,然后将溶液通过极化光后,即产生右旋现象。换句话说,类酒石酸溶液不具有光学活性,是因为它是二种晶体的混合物,它同时具有左旋和右旋的光学特性,互相消弭所致。
巴斯德以他极其细心的观察力,小心实验、大胆假设,发现酒石酸盐、类酒石酸盐的晶体结构不同后,谨慎的毕欧知道巴斯德的实验后,决定亲自重复这个实验。当他最终获得相同的结论,激动地对巴斯德说:“亲爱的孩子,我这一生热爱科学,这个结果撼动了我的心。”从此,毕欧屡屡给予巴斯德实验上的建议,也成为他重要的良师挚友。 按当时的规定,高等师范的毕业生必须要在中学教一次书。1848年11月,巴斯德心怀远离研究工作的遗憾,赴第戎莱西(Dijon lycée)的中学当老师。他的导师巴拉尔和皮欧同教育部交涉,不久巴斯德被任命为斯特拉斯堡大学(University of Strasbourg)的副教授。在斯特拉斯堡大学,巴斯德见到了教务长的女儿玛丽.罗兰(MarieLaurent:图3)。他对玛丽一见倾心。1849年5月29日,巴斯德和玛丽结婚。玛丽很理解丈夫对工作的兴趣,全心操持家务,帮助丈夫,他们有五个孩子,三个孩子死于伤寒,可能是这个原因驱使巴斯德致力于治病救人。婚后,巴斯德重又投入对结晶化学的所究。
1854年9月,巴斯德被任命为新创立的里尔大学化学教授兼总务长(the Lille Faculty of Sciences)。在职时,里尔地方的葡萄酒酿酒业到大学找他,请他替他们找出葡萄酒片变酸的原因。 当时,法国的啤酒、葡萄酒业在欧洲是很有名的,但啤酒、葡萄酒常常会变酸,整桶的芳香可口啤酒,变成了酸得让人不敢闻的粘液,只得倒掉,这使酒商叫苦不已,有的甚至因此而破产。1856年,里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助寻找原因,看看能否防止葡萄酒变酸。
巴斯德答应研究这个问题,他在显微镜下观察,发现未变质的陈年葡萄酒,其液体中有一种圆球状的酵母细胞,当葡萄酒和啤酒变酸后,酒液里有一根根细棍似的乳酸杆菌,就是这种“坏蛋”在营养丰富的葡萄酒里繁殖,使葡萄酒 “变酸”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水里加热到不同的温度,试图即杀死这乳酸杆菌,而又不把葡萄酒煮坏,经过反复多次的试验,他终于找到了一个简便有效的方法:只要把酒放在摄氏五六十度的环境里,保持半小时,就可杀死酒里的乳酸杆菌,这就是着名的“巴斯德杀菌法”(又称低温灭菌法),这个方法至今仍在使用,市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的。
自然发生论的否定
巴斯德研究了发酵现象,发现了酵母菌、乳酸菌。这是以前的人不知道的,但这些小东西是从哪里来的?古老的传说:破布可闷出小老鼠、腐草生萤的传说,说明许多生命是自然产生的。1859年自然发生论终于被巴斯德推翻了,原来在有些“生物是否自然发生”争辩的时候,达尔文的《物种起源》发表了,这给巴斯德一个重要的启示,生命是逐渐进化的,现代的生物是以前的生物演变来的。那么古代的这些传说可能有问题?他一方面想着,一方面着手实验。他取出二种瓶子(曲颈瓶、直颈瓶),里面放着肉汁,在分别用火加热,将肉汁及瓶子杀菌,结果放在曲颈瓶里煮过的肉汁,由于不再和空气中的细菌接触,结果肉汁经过4年,还没有腐败(图4),另一放在直颈瓶的肉汁,很快就变坏了,这些都可以解释万物都不是自然会发生的,即使细菌亦如此。巴斯德的实验与见解,很快得到大众的信服。也因为巴斯德的这个发现,人们才知道伤口的腐烂和疾病的传染,都是细菌在作怪。消毒与预防的方法就在医界盛行起来
1862年,巴斯德当选为法国科学院院士。使他成为院士是恩师皮欧长期以来的愿望。巴斯德正式成为科学院院士的第二天清晨,巴斯德夫人手捧鲜花,来到皮欧墓前,献花默祷,向长眠于地下的恩师报告喜讯。巴斯德高温灭菌法,没有申请专利,而把它公开了。利用研究结果获利是学者的耻辱,这种信念,终其一生都没有改变。就在取得一次次成功的同时,在1859年到1865内,他失去四位亲人:父亲和两个女儿,一个儿子,令他悲痛欲绝。但好消息传来,1867年5月,在“万国博览会”中他在巴斯德高温灭菌法的成就,获得杰出奖,也被聘为索邦大学(Sorbonne Univ)的化学教授。 1860年代,欧洲大陆的蚕卵都感染了疾病。法国的蚕丝业亦同遭厄运。全国三千六百个市长、议长、及养蚕者上书上议院求助,因而成立了一个研究蚕病的委员会。巴斯德的老师杜马(J. B. Dumas)担任委员会主席,杜马马上挑选巴斯德去迎战这个棘手的问题。巴斯德自认为对蚕一无所知,甚至连蚕的形态也不清楚,不肯贸然接受老师的差使。但当他想到法国每年因蚕病要损失1亿法郎时,他答应了。1865年7月,巴斯德抵达阿拉斯(Alais;养蚕重镇),亲身参与蚕病的研究。
病蚕的身上长满棕黑的斑点,就像粘了一身胡椒粉。法国人称这种病为“胡椒病”,得了病的蚕,有的孵化出来不久就死了,有的挣扎着活到第3龄、4龄后也挺不住死了。极少数的蚕结成茧子,可钻出茧的蚕蛾却残缺不全,它们的后代也是病蚕。当地的养蚕人想尽了一切办法,仍然治不好蚕病。
巴斯德用显微镜观察,发现一种很小的、椭圆形的棕色微粒,是它感染到桑蚕和桑叶,巴斯德强调所有被感染的蚕及污染的桑叶必须毁掉,必须用健康的桑蚕从头做起。为了证明“胡椒病”的传染性,他把桑叶刷上这种致病的微粒,健康的蚕吃了,立刻染上病。他还指出,放在蚕架上面格子里的蚕的病原微生物,可通过落下的蚕粪传染给下面格子里的蚕。
巴斯德还发现蚕的另一种疾病细菌性软化病。造成这种蚕病的细菌,寄生在蚕的肠道里,使整条蚕发黑死,尸体像气囊一样软,很容易腐烂。巴斯德告诉人们消灭蚕病的方法很简单,通过检查淘汰病蛾,遏止病害的蔓延,不用病蛾的卵来孵化蚁蚕。这个办法挽救了法国的养蚕业。 1870年普法战争开打,法国战败投降。面对普鲁士军队的暴行,巴斯德愤慨地将德国波昂大学颁发给他的医学博士学位证书退还,以示抗议。战争毁坏了城市、学校,家乡也给德国占领了。他想,他还能做什么?这时意大利愿意给他一栋住宅,一个实验室和丰富的薪酬,请他到意大利研究,但却被巴斯德拒绝,他觉得国家在受难中,不能因为个人生活的舒适,便离开苦难的故乡。
当时法国的啤酒比不上德国,他携家去法国南部的库列尔蒙,在那里的啤酒厂,从事啤酒防腐研究。他决心使法国啤酒超过德国啤酒,因此他从啤酒的酵母菌开始研究。他发现啤酒里如果参杂有其他细菌,就会使啤酒变坏。原因找出后,法国的啤酒就做得比德国的啤酒好。
巴斯德试图探讨一个医学奥秘:人和动物的某些疾病,是否也有微生物参与。这1873年,他50岁,被选为医学科学院的院士(the Academie de Medicine)。当时的医学很落后,施行的外科手术,患者常因败血症而死亡。医生格兰怀疑伤口化脓与空气中的微生物有关。他邀请巴斯德一同研究。巴斯德用实验证明传染病和化脓症的真正原因是微生物。他建议将外科手术器具放在火焰上烧灼,以杀灭微生物。但当时大多数医生仍不承认巴斯德的学说。
巴斯德因对蚕病和酵母菌的研究而获国民议会的国民奖,1876年9月,他代表法国出席在意大利米兰举行的国际养蚕大会,巴斯德的理论与实验,得到大会的一致肯定。回国后,他拖着不太灵便的病体,又开始对炭疽病的研究。 炭疽病主要是对牛、羊牲畜的感染,偶而人类也会感染,特别有95%会遭受到皮肤性炭疽病,此时感染的伤口上会呈现1-3公分直径的无痛溃疡,中央有黑色坏死的焦痂,故称炭疽病。1877年,法国东部炭疽病蔓延。巴斯德这时是索邦大学教授,他在调查鸡霍乱时,偶然发现与空气接触的旧培养菌的毒性会变弱。根据他的经验,这种菌可能有免疫作用,可解决法国正在流行的炭疽病。
他于是在得炭疽病病已死亡的动物身上,抽出这种细菌,且在试管培养这些细菌,使它们的毒性减得很弱。他尝试着把这些毒性减弱的细菌注射到健康动物的身上。然后过些时候,又把毒性强的细菌注射到同一只动物身上,结果发现,这只动物居然没有得病。而跟这只动物同在一群的其他动物,却有不少得了炭疽病死亡。这证明注射过的那只动物得到了抵抗这种疾病的能力。
到这个时候,很多人还不相信牛、羊注射毒性弱的炭疽病菌,就是不会得炭疽病这件事。为了证明自己是对的,巴斯德举行一次公开实验,对象是50只健康的羊,他把弱的炭疽病菌注射到25只羊体内,2周后又将强的炭疽病菌注射到全部的50只羊体内。他向大家预测说:“起初注射弱的炭疽病菌的25只羊,不会生病,但另外那25只先前没注射弱的炭疽病菌的,会死掉。”2天以后,一群人聚在草原观看实验结果,结果有25只羊活得好好的,另外25只羊死了。巴斯德发明了预防注射的方法,成功的打败炭疽病。
1881年,他因为这个贡献,得到杰出十字奖章。
1881年8月,巴斯德在国际医学会议上提出了关于鸡霍乱相炭疽疫苗的报告。与会代表用经久不息的掌声表达对这位不知疲倦的科学家衷心的敬意。1882年巴斯德被选为法国研究院院士(Academie Francaise),当选研究院院士是学者的最高荣誉。 狂犬病是一种可怕的传染病。人和家畜被病犬咬伤之后,也会患狂犬病。它每年要夺走数以百计法国人的生命,当时没有疫苗,也没有免疫球蛋白,对付狂犬病,人们只能使用烧红的铁棍,19世纪的欧洲人相信,火焰与高温可以净化任一切事物,包括肉眼所看不见的细菌。当时只要是被动物咬伤的人们,都会被村庄中的壮汉们强压至打铁铺,请铁匠用烧红的铁棍去烙烫伤口,想借此“烧”死看不见的病原,但如此原始、残酷的作法,并没有办法治疗狂犬病,常常只是加速死亡的来临。
1880年底,一位兽医带着两只病犬来拜访巴斯德,请求帮助。能不能制成狂犬疫苗呢?
巴斯德和助理们,冒着危险采集狂犬的唾液,然后注射到健康犬只的脑中,健康的犬只果然马上发病死亡,历经过数次的动物实验,巴斯德推论出狂犬病病毒应该都集中于神经系统,因此他大胆地从病死的兔子身上取出一小段脊髓,悬挂在一支无菌烧瓶中,使其“干燥”。他发现,没有经过干燥的脊髓,是极为致命的,如果将脊髓研磨后将其和蒸馏水混合,注入健康的犬只体内,狗必死无疑;相反的,将干燥后脊髓和蒸馏水混合注入狗的身上,却都神奇的活了下来。巴斯德于是推断干燥后脊髓的病毒已经死了,至少已经非常微弱。因此他把干燥的脊髓组织磨碎加水制成疫苗,注射到犬只脑中,再让打过疫苗的狗,接触致命的病毒。经过反复实验后,接种疫苗的狗,即使脑中被注入狂犬病毒,也都不会发病了!巴斯德高兴的宣布狂犬疫苗研发成功!
1885年,一位几乎绝望的母亲,带着被狂犬咬伤的9岁小男孩约瑟芬(Joseph Meister),来到了巴斯德实验室门口,哀求巴斯德救救她的孩子。为了不眼睁睁看着男童死去,天人交战的巴斯德,决定为约瑟芬打下人类的第一针,这时距离约瑟芬被狗咬伤已经四、五天了;巴斯德在1 0天中连续给少年注射了十几针不同毒性的疫苗。每天晚上,焦虑的巴斯德彻夜不眠的等待,5天、10天、1个月过去了,少年健朗如常,终于安然返回家乡。消息传开,国内外络绎不绝的患者蜂拥而至。巴斯德和助手日夜忙碌。长年的过度工作,严重损害巴斯德的健康(图5)。 1887年10月23日上午,他脑溢血又发作了,倒在写字台上,舌头麻痹,说不出话来。1888年,“巴斯德研究所”竣工,法国总统和各界人士都出席了隆重的落成典礼。望着宽敞的实验室和良好的设备,梦寐以求的愿望终于实现了,不能言语的巴斯德感到莫大的喜悦。
巴斯德70岁生日,法国举行了盛大的庆祝会,巴黎索邦大学的大礼堂,座无虚席,约瑟夫·李士德上前向巴斯德道贺,巴斯德由法国总统掺扶。巴斯德从热烈的人群中走向主席台,受到人们的敬仰,大会送给他一枚纪念章,上面刻着:“纪念巴斯德70岁生日,一个感谢你的法兰西,一个感谢你的人类。” 1895年9月28日,也就是他72岁时,他在亲友及学生的环绕中在维伦纽夫.勒伊丹(Villeneuve L’Etang)去世。
差不多有半个世纪,科学世界是由他主宰,其中有四分之一,是在他半身不遂的情况下,往前冲的,现在他已经与世长眠,他的精神、遗留的知识和造福人群,永存在人间。
‘柒’ 蚕怎么闻气味
蚕是能闻到味道的。
有一位化学家,曾经从桑叶中提炼出一种油状物,这种有挥发性的物质,具有一种类似薄荷的味道,如果把它滴在纸上,三十公分以外的蚕也能闻到,可见桑叶的味道是蚕最熟悉的味道。
而且蚕是靠嗅觉和味觉来分辨桑叶的味道,如果把桑叶特殊的味道消除,蚕就不会再挑剔,什么叶子都可以吃了。
‘捌’ 求多个关于化学的趣事
一种元素的命名
居里夫人(法国物理学家、化学家。原籍波兰,1867 —1934)在对沥青铀矿和铜矿进行检查的时候,发现这两种矿物中,含有一种比铀或钍的放射性强度更大的物质,她意识到:这是一种还没有被人认识的新元素。她对丈夫说:“假使这种新元素的存在将来能够证明的话,我想叫它钋,来纪念我的祖国——波兰。”
玛丽·居里虽侨居国外,并同法国科学家皮埃尔·居里结了婚,但她从小就热爱祖国波兰,时时刻刻没有忘记被沙俄帝国侵占的祖国。她想用新元素的命名来为祖国争得骄傲和光荣!寄托她那火一样的爱国热情。“好好!”皮埃尔·居里说:“波兰是你的祖国,也可以说是我的祖国!”紧张的工作开始了,淘汰,没日没夜地淘汰,研究的范围越来越小。1897年7 月,他们果然在含铋的部分矿物中,分析出一种新的放射性元素,其化学性质与铋相似,放射性比纯铀强400 倍。“啊,新元素,钋,钋。”居里夫人扑在丈夫的怀里,激动地高喊着“钋,钋!”两行热泪洒在丈夫的胸膛上。
“钋、波兰!波兰,钋!”皮埃尔也从心底发出了欢呼
第一个享用氧气的是老鼠
我们知道,没有氧气人类就不能生存。然而,是谁发现了氧气呢?在众多讨论发现氧气的着作中,约瑟夫·普利斯特里所着的名为《几种气体的实验和观察》,最饶有兴味。
约瑟夫·普利斯特里在1733 年3 月13 日生于英国黎芝城附近的飞尔特黑德镇。他一生大部分时间实际上是当牧师,化学只是他的业余爱好。他所着的《几种气体的实验和观察》于1766 年出版。在这部书里,他向科学界首次详细叙述了氧气的各种性质。他当时把氧气称作“脱燃烧素”。普利斯特里的试验记录十分有趣。其中一段写道:
“我把老鼠放在‘脱燃烧素’的空气里,发现它们过得非常舒服,我自己受了好奇心的驱使,又亲自加以试验。我想读者是不会感到惊异的。我自己试验时,是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得到的感觉,和平时吸入普通空气一样;但自从吸过这种气体以后,经过好多时候,身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成时髦的奢侈品呢?不过现在只有我和两只老鼠,才有享受呼吸这种气体的权利啊!”当时,他没有把这种气体命名为“氧气”,而只是称它“脱燃烧素”。在制取出氧气之前,他就制得了氨、二氧化硫、二氧化氮等,和同时代的其他化学家相比,他采用了许多新的实验技术,所以被称之为“气体化学之父”。
1783 年,拉瓦锡的“氧化说”已普遍被人们接受。虽然普利斯特里只相信“燃素学”,但是他所发现的氧气,却是使后来化学蓬勃发展的一个重要因素,各国人民至今都还很怀念他。
鲨鱼也有克星?
以《老人和海》一文而闻名于世的海明威在自己熟悉的海域里做以药防鲨实验,把含有硫酸铜和不含硫酸铜的诱饵互相交错的置于海面上。结果,两天后,他惊奇地发现,鲨鱼已把不含硫酸铜吃得精光,相反,含硫酸铜的诱饵动却未动,海明威高光地跳起来,他终于发现,硫酸铜可以防鲨鱼。
二战时,战争不仅在陆地上,海面上仍充满战争,空前残酷,被击中的战船上的船员只有弃船而逃,却面临另一挑战--鲨鱼。因此,美国政府号召全国有识之士来研究防鲨药品,由海明威的故事,他们很快地配备起用硫酸铜作“护身符”来防鲨鱼。
肥皂的历史
在我们的生活中,一夭也离不了肥皂。洗脸用香皂:洗澡用药皂;洗衣服用洗衣皂。脸要天天洗。衣服也要勤洗勤换。衣服穿久了,由于尘土、油污和汗水的沾污,会散发出酸臭味。带有油污的衣服是滋生病菌的温床。脏东西还会腐蚀、毁坏织物的纤维,只有经常洗涤才能使衣服延年益寿。
古时候,人们在河边青石板上,将衣服折叠好,反复用木棒捶打,靠清水的力量洗去衣服上的污垢。这样洗衣服,既费力,效果又不好。后来有人发现有一种天然碱矿石,溶化在水里滑腻腻的,去油污还挺有效。皂荚树结的皂荚果,泡在水里,也可以用来洗衣服。 同样样,也能洗掉油污。
古时候的埃及,就有人发现用草木灰和一些羊脂混合以后得到的一些东东,特能去污这大概是最早的肥皂了。古时候的法国(那时叫高卢)人用草木灰水和山羊油做成一种粗肥皂,有点象我们今天理发馆里的洗发水。稍后一些时候,人们将猪油拌和天然碱,反复揉搓挤压,得到跟今天的肥皂差不多的“猪胰子皂”。
我的爷爷、奶奶就用过这种猪胰子皂呢!有些地方把肥皂叫做“胰子”就是这个缘故。
我们现在用的肥皂是从工厂的大锅里熬出来的。制皂工厂的大锅里盛着牛油、猪油或者椰子油,然后加进烧碱(氢氧化钠或碳酸钠)用火熬煮。油脂和氢氧化钠发生化学变化,生成肥皂和甘油。因为肥皂在浓的盐水中不溶解,而甘油在盐水中的溶解度很大,所以可以用加入食盐的办法把肥皂和甘油分开。因此,当熬煮一段时间后,倒进去一些食盐细粉,大锅里便浮出厚厚一层粘粘的膏状物。用刮板把它刮到肥皂模型盒里,冷却以后就结成一块块的肥皂了。药皂和一般的肥皂差不多,只是加进了一些消毒剂。 香皂一般是用椰子油和橄榄油制造,并且加进了香料和着色剂,所以有散发出各种香味和五颜六色的香皂。甘油是制皂工业的重要副产品,甘油在国防、医药、食品、纺织等方面,都有很大的用途。 肥皂解放前又称“鬼子膏”,因为有很多是从日本来的。
神秘的战船起火案
从前,古罗马帝国的一支庞大船队耀武扬威地出海远征。船队驶近红海,突然,一艘最大的给养船上冒出了滚滚浓烟,遮天蔽日。远征的战船队只好收帆转舵,返航回港。
远征军的统帅并不甘心,费尽心机要查出给养船起火的原因。但是,查来查去,从司令官一直查到伙夫、马弃,没有任何人去点火放火。
这桩历史奇案还是后代的科学家研究出了一个结果,找到了起火的原因。原来是给养船的底舱里堆积得严严实实的草自发燃烧起来的。这种现象叫自燃。
草怎么会自燃呢?
给养船底舱的草塞得密不透凤,有的开始缓慢地:氧化,这实际上是一种迟缓的燃烧,放出热来,热散不出去,热量越聚越多,温度升高,终于达到草的着火点,于是就自发地着火了。
在我们的生活中,自燃现象也不少见。农村的柴草垛,工厂的煤堆,有时会莫名其妙地冒热气,甚至生烟起火。有些废弃的煤矿,往往连续不断地发生自燃。弄清了发生自燃的科学道理,我们就可以设法预防了。
在堆放煤和柴草的时候,垛不能太大、太高,防止热量聚集。
在煤堆中央,埋进几个铁篓子,从篓子里伸出铁管,通到煤堆顶上,这样可以使内部积存的热量迅速发散出来。
保持良好的通风,可以把缓慢氧化产生的热带走,降低温度。消除了燃烧的温度条件,自燃也就杜绝了。有经验的仓库工经常翻仓倒垛,也是为了防止可燃物质白燃。
当然不是说你想防止就能防止。请大家多关注一下“火焰山”——正在燃烧的新疆地下煤矿!
发现氟的悲壮历程
在化学元素史上,参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题,莫过于氟元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫(Marggraf,A.S.1709-1782)发现氢氟酸以后,到1886年法国化学家莫瓦桑(Moissan,H.1852-1907)制得单质的氟,历时118年之久。在这当中不少化学家损害了健康,甚至献出了生命,可以说是一段极其悲壮的化学元素史。
1768年马格拉夫研究萤石,发现它与石膏和重晶石不同,判断它不是一种硫酸盐。1771年化学家舍勒用曲颈甑加热萤石和硫酸的混合物,发现玻璃瓶内壁腐剂。1810年法国物理学、化学家安培,根据氢氟酸的性质的研究指出,其中可能含有一种与氯相似的元素。化学家戴维的研究,也得出同样的看法。1813年戴维用电解氟化物的方法制取单质氟,用金和铂做容器,都被腐蚀了。后来改用萤石做容器,腐蚀问题虽解决了,但也得不到氟,而他则因患病而停止了实验。接着乔治·诺克斯(Knox,G.)和托马斯·诺克斯(Knox,R.T.)两弟兄先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞,然后把一片金箔放在玻璃接受瓶顶部。实验证明金变成了氟化金,可见反应产生了氟而未得到氟。在实验中,弟兄二人都严重中毒。继诺克斯弟兄之后,鲁耶特(Louyet,P.)对氟作了长期的研究,最后因中毒太深而献出了生命。法国化学家尼克雷(Nickles,J.)也遭到了同样的命运。法国的弗雷米(Fremy,E.1814-1894)是一位研究氟的化学家,曾电解无水的氟化钙、氟化钾和氟化银,虽然阴极能析出金属,阳级上也产生了少量的气体,但始终未能收集到。
同时英国化学家哥尔(Gore,D.G.1826-1908)也用电解法分解氟化氢,但在实验的时候发生爆炸,显然产生的少量氟与氢发生了反应。他以碳、金、钯、铂作电极,在电解时碳被粉碎,金、钯、铂被腐蚀。这么多化学家的努力,虽然都没有制得单质氟,但他们的经验和教训都是极为宝贵的,为后来制取氟创造了有利条件。
莫瓦桑出生于巴黎的一个铁路职员家庭。因家境贫穷,中学未毕业就当了药剂师的助手。他怀着强烈的求知欲,常去旁听一些着名科学家的讲演。1872年他在法国自然博物馆馆长和工艺学院教授弗雷米的实验室学习化学,1874年到巴黎药学院的实验室工作,1877年获得理学士学位。1879年通过药剂师考试,任高等药学院实验室主任。1886年成为药物学院的毒物学教授。1891年当选为法国科学院院士。1907年2月20日在巴黎逝世。他在化学上的创造发明很多,现在主要介绍他在氟方面的研究。
1872年莫瓦桑当上弗雷米教授的学生,开始在真正的化学实验室工作了。
弗雷米教授是当时研究氟化物的化学家,莫瓦桑在他的门下不仅学到了化学物质一般的变化规律,而且还学到了有关氟的化学知识和研究过程。他知道早在60年代安培和戴维就已证明,盐酸和氢酸是两种不同的化合物。后一种化合物中含有氟,由于这种元素反应能力特别强,甚至和玻璃也能发生反应,以致人们无法分离出游离的氟。弗雷米反复做了多种实验,都没有找到一种与氟不起作用的东西。虽然他知道制单质氟这个课题难着了许多化学家,可是莫瓦桑对氟的研究却非常感兴趣,不但没有被困难所吓倒,反而下定决心要攻克这个难关。由于工作的变化,这项研究没有及时进行,所以在10年以后,才集中精力开展研究。
莫瓦桑先花了好几个星期的时间查阅科学文献,研究了几乎全部有关氟及其化合物的着作。他认为已知的方法都不能把氟单独分离出来只有戴维设想的方法还没有试验过。戴维认为:磷和氢的亲合力极强,如果能制氟化磷,再使氟化磷和氧作用,则可能生成氧化磷和氟,由于当时还没有方法制得氟化磷,因而设想的实验没有实现。于是莫瓦桑用氟化铅与磷化铜反应,得到了气体的三氟化磷,然后把三氟化磷和氧的混合物通过电火花,虽然也发出了爆炸的反应,但并没有获得单质的氟,而是氟氧化磷。
莫瓦桑又进行了一连串的实验,都没有达到目的。经过长时间的探索,他终于得出了这样的结论:他的实验都是在高温下进行的,这正是实验失败症结所在。因为氟是非常活泼的,随着温度的升高,它的活泼性也就大大地增加了。即使在反应过程中它能够以游离的状态分离出来,它也会立刻和任何一种物质相化合。显然,反应应该在室温下进行,当然,能在冷却的条件下进行那就更好一些。看来电解是唯一可行的方法了。他想如果用某种液体的氟化物,例如用氟化砷来进行电解,那么怎样呢?这种想法显然是大有希望的。莫瓦桑开始制备剧毒的氟化砷了,随即遇到了新的困难,原来氟化砷是不导电的。在这种情况下,他只好往氟化砷里加入少量的氟化钾。这种混合物的导电性能好,可是在反应开始几分钟后,阴极表面覆盖了一层电解析出的砷,于是电流中断了。莫瓦桑疲倦极了,十分艰难地支撑着。他关掉了联通电解装置的电源,随即倒在沙发椅上,心脏病剧烈发作,呼吸感到困难,面色发黄,眼睛周围出现了黑圈。莫瓦桑想到,这是砷在起作用,恐怕只好放弃这个方案了。出现这样的现象不是一次,曾因中毒而中断了四次实验。莫瓦桑的爱妻莱昂妮看到他漫无节制地给自己增加工作,而且又经常冒着中毒危险,对他的健康状况极为担心。
可是莫瓦桑仍然继续进行实验,设计在低温下电解氟化氢。由于干燥的氟化氢不导电,于是往里面加入少量的氟化钾。他把这个混合物放在一支U形的铂管中,然后通电流。在阴极上很快就出现了氢气泡,但阳极上却没有分解出气体。电解持续近一小时,分解出来的都是氢气,连一点氟的影子也没有。莫瓦桑一边拆卸仪器,一边苦恼地思索着,也许氟根本就不能以游离状态存在。当他拨掉U形管阳极一端的塞子时,惊奇地发现塞子上覆盖着一层白色粉末状的物质。可不是么,原子塞子被腐蚀了!氟到底还是分解出来了,不过和玻璃发生了反应。这一发现使莫瓦桑受到了极大的鼓舞。他想,如果把装置上的玻璃零件都换成不能与氟发生反应的材料,那就可以制得单体的氟了。荧石不与氟起作用,用它来试试吧,于是把荧石制成试验用的器皿。莫瓦桑把盛有液体氢和氟化钾的混合物的U形铂管浸入制冷剂中,以铂铱合金作电极,用荧石制的螺旋帽盖紧管口,管外用氯化甲烷作冷冻剂,使温度控制在-23℃,进行电解。终于在1886年第一次制得单质氟。莫瓦桑的成就经过着名化学家的审查,认为是无可争论的。为了表彰他在制氟方面所作的突出贡献,法国科学院发给他一万法郎的拉·卡泽奖金。20年以后,又因他研究氟的制备和氟的化合物上的显着成就,而获得了1906年的诺贝尔化学奖。
石灰的趣事
※冷水为什么遇冷的石灰会发热甚至沸腾
乍看来,的确有些奇怪,热从何来?原来生石灰(氧化钙)一遇水后,立刻发生化学反应,生成所谓熟石灰(氢氧化钙),这个化学作用是一个放热作用,就好像煤遇空气点燃后发生的化学反应,也是放出热量一样。生石灰和水反应放用的热量相当大,如一千克生石灰和水反应所放出的热量,假如无损失的话,可以将 3.5千克的水煮沸,厉害吧?
※石灰涂到墙上后,为什么很难干?
我们知道泥土涂在墙上,很快就会干,但石灰涂到墙上后,往往几天都干不了,为什么呢?原来,生石灰和水反应后生成的熟石灰(氢氧化钙)遇到空气中的二氧化碳发生反应,变成了碳酸钙和水,空气中的二氧化碳含量很少,因为这个化学作用进展得很慢,因此,较长时间内,因反应有水生成,所以墙壁就不容易干了。
※石灰墙为什么越来越硬,颜色越来越白?
我们已知道了熟石灰(氢氧化钙)和二氧化碳反应生成碳酸钙和水,而碳酸钙呢,是一种很坚硬,并且很洁白,因为氢氧化钙较松软,反应慢慢变成碳酸钙,所以,石灰墙越来越硬,越来越白
1945年的两枚原子弹
1945年夏季,第二次世界大战已经临近结束,希特勒纳粹统治已被推翻,日本法西斯强盗在中国和亚洲战场的败局已经注定。7月16日美国在新墨西哥州阿拉莫高多沙漠试验场成功地爆炸了世界上第一颗原子弹,并迅速决定将其用于轰炸日本城市。为确保突袭的顺利,美国事前采取了一系列的周密准备工作,尤其在确定突袭日期时,把气象条件放在突出的位置上。在美国总统杜鲁门批准的作战命令中,有这样一段话:“第509大队8月5日以后,只要天气允许,即可使用特殊炸弹(指当时尚未公开的原子弹),以目视轰炸突袭广岛、小仓、长崎等目标之一”。这里的“天气允许”,就是指飞行气象条件以及达到目标上空的向下垂直能见度条件。之所以选中广岛、小仓、长崎等城市,就是因为它们是军事设施或军火工业重地,容易取得轰炸后的威慑效果。
广岛有一个装卸军港,军火工业较发达,还驻扎有日本第二军和一个军区司令部。当时广岛已有三周时间没有下雨,天气很干旱,建筑物很容易燃烧,被美军作为首选投弹目标。小仓在日本九州岛北端,有钢铁、军火等工业,也是一个铁路枢纽,被确定为第二个目标。位于九州岛西部的长畸是一个港口和工业城市,由于处于低洼谷地,因此只被选作因气象条件恶劣或其它原因无法投弹后的预备目标。空投原子弹,要避开风雨雷电,还要绝对保证飞行安全,可见气象保障至关重要,是保证投掷成功的首要条件。因此美军要求气象部门随时掌握日本的气象情报,并且至少提前24小时作出目标城市的天气预报,以便轰炸前有足够的准备时间。
8月2日,509大队的B-Z9型轰炸机在美国的提尼安岛载着组装好了的原子弹,等待合适的天气。2日、3日和4日,天气一直不好,阴云密布,有时还下着雨,使得飞机无法起飞。美军最高司令部为此十分恼火和着急,天天派遣气象侦察飞机起飞观测。8月5日美军气象部门通过对大量的气象资料进行分析,预报6日广岛地区阴雨过去,天气放晴。空勤和地勤人员都提前做好了准备。果然,6日凌晨,气象侦察飞机报告,广岛地区天气晴朗,云量很少,能见度很好。于是,临近凌晨3点时,装载原子弹的飞机和其它飞机在夜色中从基地起飞。在晴好少云的气象条件下,美机在广岛投下了第一颗原子弹。使广岛遭到了毁灭性的轰炸,人员伤亡惨重。据美日资料,第一颗原子弹使广岛死亡71379人,受伤68023人,所有的工业机器都遭破坏。空袭之所以得手,气象的作用非常突出。据美方声称,由于大气能见度较好,重达五吨的原子弹,投掷偏差仅240米。
第一颗原子弹突袭得手时,由于日本没有立即投降,美国又计划投掷第二颗原子弹,目标是小仓。突袭日期原定于8月11日,但是根据美军气象部门的天气预报,只有9日这天是晴天,随后连续5天都将是恶劣天气,无法投掷原子弹。8月8日,前苏联向日本宣战。考虑各方面的因素,美军最高司令部决定把轰炸日期提前到9日。9日,临近凌晨4点,两架气象侦察机和两架轰炸机从美军的空军基地起飞,向小仓飞去。到达小仓上空后,天气条件却并不像军事气象部门预报得那样晴好,整个天空阴云翻滚,烟雾浓密,飞行员用肉眼根本看不到目标。据当时指挥轰炸的阿什沃斯将军回忆,当时轰炸机用了45分钟连续5次降低飞行高度,试图投掷,但都因能见度太差而未能寻找到目标,飞机只好按照预备方案飞向长崎。 不利的气象条件,使得小仓躲过一场灾难。
当载弹飞机到达长崎上空时,才发现长崎也被厚厚的云层遮盖住了,气象条件比预报的要坏得多,同样无法进行目视投弹。但这时飞机燃料已经不多,加之还有一些没能来得及排除的油箱油泵不畅等故障,飞机不可能携弹返航。飞行员接到的命令是必须投弹,于是就临时决定采用雷达测物辨别和寻找目标的方法投弹。盘旋了10分钟左右,投弹手已做好了投弹准备,这时,覆盖长崎上空的云层忽然出现了空隙,透过云缝隙勉强看到了山谷中一条跑道。于是在当地时间10点58分,第二颗原子弹投到了长崎。由于长崎地处山谷,当时的气象条件也不好,能见度很差,使投弹偏离了目标约2000米,加上当天又没有风,故造成的人员伤亡和物质损失比广岛小。据日本方面提供的资料,原子弹使长崎死亡35000人,受伤60000人,失踪5000人,68�3%的工厂被摧毁。
蜘蛛的启示
三百多年前,英国有一位年轻的科学家对“八卦飞将军”蜘蛛发生了浓厚的兴趣。他经常从早到晚,目不转睛地观察蜘蛛。他看见蜘蛛忙忙碌碌,吐丝织网。刚从蛛囊里拉出的细丝是粘液,迎风一吹,一瞬间变成又韧又结实的蛛丝
这位青年科学家想,要能发明一个机器蜘蛛,“吃”进化学药品,抽出晶莹的丝来纺线织布,那该多好啊!他一头扎进化学实验室,摆弄起瓶瓶罐罐,用各种化学药品做开了试验。他用硝酸处理棉花得到了硝酸纤维素,把它溶解在酒精里,制成粘稠的液体,通过玻璃细管,在空气中让酒精挥发干以后,便成了细丝。这是世界上第一根人造纤维。但是这种纤维容易燃烧、质量差、成本高,没法用来纺纱织布。
后来,科学家模仿吐丝的蚕儿,将便宜、易得的木材里的木质纤维素溶解在烧碱和二硫化碳里,做成粘液,再在水面下喷丝,拉出千丝万缕。这就是大名鼎鼎的“人造丝”(粘胶纤维)。它的长纤维可以织成人造丝印花绸、人造丝袜。短纤维造出“人造棉”布、“人造毛”呢。它们穿着舒适,和棉麻织物差不多:透气良好,容易吸水,可以染上漂亮的颜色,而且价格低廉,颇受欢迎。这样,人造纤维在问世仅三十年后,就代替了十分之一的棉、麻、丝、毛。
可是,人们并不满意。人造丝、人造棉潮湿的时候很不结实,洗涤后容易变形,缩水严重。再说,人造纤维虽然扩大了原料的来源,把不能直接纺纱织布的木材、短的棉花纤维、草类利用了起来,可是,资源毕竟有限。于是,人们眼光从天然纤维跳到了矿物上头,石头、煤、石油能不能变纤维呢?
五十年前,德国出现了用煤、盐、水和空气做原料制成的聚氯乙烯纤维(氯纶)。它的化学成分和最普通的塑料一个样。这是最早的合成纤维。用氯纶织成的棉毛衫裤、毛线衣裤,既保暖又容易摩擦后带静电,穿着它,对治疗关节炎还有好处呢。
比氯纶晚几年出世的尼龙(锦纶),比蛛丝还细,但非常结实,晶莹透明,一下子以它巨大的魅力使人们着了魔。用尼龙丝织成的袜子结实耐磨,一双顶四五双普通的棉线袜穿用。曾经很流行的“的确良”(涤纶),挺括不皱,免烫快于,是产量最大的一种合成纤维。晴纶,俗称“合成羊毛”,蓬松耐晒,用它做的毛线,毛毯,针织衣裤,我们都很熟悉。价廉耐用的维尼龙(维纶),织成维棉布,做床单或内衣,吸水、透气性跟棉织品差不多。维纶棉絮酷似棉花,人称“合成棉花”。除了涤纶、锦纶、睛纶、维纶四大合成纤维外,由丙烯聚合而成的丙纶一跃而起,成为合成纤维的新秀。
丙纶是比重最轻的合成纤维,人水不沉。飞机上的毛毯、宇航员的衣服用它制作,可以减轻升空的负担。如今,化学纤维的年产量已经和天然纤维平起平坐了,而它在国民经济和国防事业上的作用却远远超过了天然纤维。不过,今天规模巨大的“机器蚕”在日夜运转,还多亏了蚕儿吐丝、蜘蛛织网给人们的启示呢!
波尔多葡萄的怪事
法国的波尔多盛产葡萄,所以“波尔多葡萄酒”驰名天下。 但,1878年,名为“霉叶病”的植物病毒狂扫波尔多城,所以葡萄园很快变得枝法调零,面临一片危机。园主们心急如焚,却无计可施。 一个细心的法国人米拉德却发现怪事:公路旁的葡萄树却郁郁郁葱葱,丝毫未受到霉叶病的伤害。经观感察发现这些葡萄树从叶到茎都洒了一些蓝、白相间的东西,经打听,才知园主为防馋嘴的过路人而洒的“毒药”,由石灰与蓝矾混合配制成而。经试验,的确是对付霉叶病的好农药。从此,波尔多地区又变成了“葡萄园世界”,同时,这种农药药以“波尔多液”命名,广泛流传于全世界。 该农药的化学原理是石灰与硫酸铜起化学反应,生成碱式硫酸铜,生成物具有很强的杀菌能力。Ca(OH)2+2CuSO4 = CaSO4+Cu(OH)2SO4
14 斤肉“换” 1 克镭
这是一间没有人用的旧棚屋,玻璃顶棚残缺漏风,里面没有地板,只有一层沥青盖着泥土地。连个象样的凳子都没有,只有几张腐朽的橱桌,一块黑板和一个破旧的铁火炉,炉上安着锈迹斑斑的管子。
1889 年,居里夫人和她的丈夫就是在这间陋室内开始了提炼镭的工作。每天居里夫人穿着沾满灰尘和污渍的工作服,翻倒矿石,搅拌冶锅,倾倒溶液,干个不停。矮小的实验室内,铁屑飞扬,蒸汽熏人,而居里夫人那时又正害着结核病,但她丝毫不顾这些,依然顽强地工作。经常连饭都带到实验室来吃,更不说稍微休息一会儿了。有时候整天用一根粗重的铁条,搅拌一堆沸腾的东西。到了晚上,已是精疲力尽,不能动弹。
就这样,经过45 个月的艰苦努力,居里夫妇终于从400 吨铀沥青矿渣,1000 吨化学药品和800 吨水中,提炼出微乎其微的1 克纯镭。而居里夫人的体重却因此而减轻了14 斤!
‘玖’ 钱学森主要贡献及生平事迹!急!急!急!
钱学森,人类航天科技的重要开创者和主要奠基人之一,是航空领域的世界级权威、空气
动力学学科的第三代挚旗人,是工程控制论的创始人,是二十世纪应用数学和应用力学领
域的领袖人物
——
堪称二十世纪应用科学领域最为杰出的科学家,他在上世纪
40
年代就已
经成为和其恩师冯
·
卡门并驾齐驱的航空航天领域内最为杰出的代表人物,并以《工程控制
论》的出版为标志在学术成就上实质性地超越了科学巨匠冯
·
卡门,成为二十世纪众多学科
领域的科学群星中,极少数的巨星之一;钱学森同志也是为新中国的成长做出无可估量贡
献的老一辈科学家团体之中,影响最大、功勋最为卓着的杰出代表人物,是新中国爱国留
学归国人员中最具代表性的国家建设者,是新中国历史上伟大的人民科学家:被誉为
“
中国
航天之父
”
、
“
中国导弹之父
”
、
“
火箭之王
”
、
“
中国自动化控制之父
”
。中国国务院、中央军
委授予
“
国家杰出贡献科学家
”
荣誉称号,获中共中央、国务院中央军委颁发的
“
两弹一星
”
功勋奖章。
钱学森一九一一年十二月出生于上海,祖籍浙江杭州。一九二三年九月进入北京师范
大学附属中学学习,一九二九年九月考入交通大学机械工程系(现西安交通大学机械工程
学院)一九三四年六月考取公费留学生,次年九月进入美国麻省理工学院航空系学习,一
九三六年九月转入美国加州理工学院航空系,师从世界着名空气动力学教授冯
·
卡门,先后
获航空工程硕士学位和航空、数学博士学位。一九三八年七月至一九五五年八月,钱学森
在美国从事空气动力学、固体力学和火箭、导弹等领域研究,并与导师共同完成高速空气
动力学问题研究课题和建立
“
卡门
-
钱近似
”
公式,在二十八岁时就成为世界知名的空气动力
学家。
1950
年,
钱学森同志争取回归祖国,
而当时美国海军次长金布尔声称:
“
钱学森无论走
到哪里,都抵得上
5
个师的兵力,我宁可把他击毙在美国,也不能让他离开。
”
钱学森同志
由此受到美国政府迫害,遭到软禁,失去自由。
1955
年
10
月,经过周恩来总理在与美国外交谈判上的不断努力
——
甚至不惜释放
15
名在朝鲜战争中俘获的美军高级将领作为交换,钱学森同志终于冲破种种阻力回到了祖国,
自
1958
年
4
月起,他长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务,为中国火箭和导弹
技术的发展提出了极为重要的实施方案
——
为中国火箭、导弹和航天事业的发展作出了不
可磨灭的巨大贡献。
1956
年初,他向中共中央、国务院提出《建立我国国防航空工业的意见书》
;同年,国
务院、中央军委根据他的建议,成立了导弹、航空科学研究的领导机构
——
航空工业委员
会,并任命他为委员。
1956
年参加中国第一次
5
年科学规划的确定,钱学森与钱伟长、钱三强一起,被周恩
来称为中国科技界的
“
三钱
”
,钱学森受命组建中国第一个火箭、导弹研究所
——
国防部第
五研究院并担任首任院长。他主持完成了
“
喷气和火箭技术的建立
”
规划,参与了近程导弹、
中近程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制,直接领导了用中近程导弹运载原子弹
“
两弹
结合
”
试验,参与制定了中国近程导弹运载原子弹
“
两弹结合
”
试验,参与制定了中国第一个
星际航空的发展规划,发展建立了工程控制论和系统学等。
在控制科学领域,
1954
年,钱学森发表《工程控制论》
,引起了控制领域的轰动,并形
成了控制科学在上世纪
50
年代和
60
年代的研究高潮。
1957
年,
《工程控制论》
获得中国科
学院自然科学奖一等奖。同年
9
月,国际自动控制联合会(
IFAC
)成立大会推举钱学森为
第一届
IFAC
理事会常务理事,他成为了该组织第一届理事会中唯一的中国人。
1958
年
4
月起,他长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务,对中国火箭导弹
和航天事业的发展作出了重大贡献。钱学森曾是全国政协副主席、中国科学院数理化学部
委员、中国宇航学会名誉理事长、中国科技协会主席。
1991
年
10
月,国务院、中央军委授
予钱学森
“
国家杰出贡献科学家
”
荣誉称号和一级英雄模范奖章。
在应用力学领域,钱学森在空气动力学及固体力学方面做了开拓性研究,揭示了可压
缩边界层的一些温度变化情况,并最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。
1953
年,钱学森正式提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,开
拓了高温高压的新领域。
在系统工程和系统科学领域,钱学森在
80
年代初期提出国民经济建设总体设计部的概
念,坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设,并从社会形态
和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法
论。
在喷气推进与航天技术领域,钱学森在
40
年代提出并实现了火箭助推起飞装置,使飞
机跑道距离缩短;
1949
年,他提出火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想;
1962
年,他提
出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具,用一架装有火箭发动机的飞机
作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。
在思维科学领域,钱学森在
80
年代初提出创建思维科学技术部门,认为思维科学是处
理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学,推动思维科学研究是计算机技术革命的
需要。他主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来,并将系统科学方
法应用到思维科学的研究中,提出思维的系统观;此外,在人体科学、科学技术体系等方
面,钱学森也作出了重要贡献。是人体生命科学的开创者和奠基人之一。
1991
年
10
月,
国务院、中央军委授予钱学森
“
国家杰出贡献科学家
”
荣誉称号和一级英雄模范奖章。
在钱学森心里
“
国为重,家为轻,科学最重,名利最轻。五年归国路,十年两弹成。
”
钱老是知识的宝藏,是科学的旗帜,是中华民族知识分子的典范,是伟大的人民科学家
。
与钱伟长、钱三强被周总理合称为
“
三钱
”
。
主要贡献
①应用力学
钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作;与冯
·
卡门合作
进行的可压缩边界层的研究,揭示了这一领域的一些温度变化情况,创立了卡门
——
钱学
森方法。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。
②喷气推进与航天技术
从
40
年代到
60
年代初期,钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念:在
40
年
代提出并实现了火箭助推起飞装置
(JATO)
,
使飞机跑道距离缩短;
在
1949
年提出了火箭旅
客飞机概念和关于核火箭的设想;在
1953
年研究了行星际飞行理论的可能性;在
1962
年
出版的《星际航行概论》中,提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具,
用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。
③工程控制论
工程控制论在其形成过程中,把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究
对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。
④物理力学
钱学森在
1946
年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究,是先驱性的工
作。
1953
年,他正式提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,改
变过去只靠实验测定力学性质的方法,大大节约了人力物力,并开拓了高温高压的新领域。
1961
年他编着的《物理力学讲义》正式出版。现在这门科学的带头人是苟清泉教授,
1984
年钱学森向苟清泉建议,把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。
⑤系统工程
钱学森不仅将中国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论,并且在
80
年代初期
提出国民经济建设总体设计部的概念,还坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个
国家和国民经济建设,并从社会形态和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。任何一
个社会的社会形态都有三个侧面:经济的社会形态,政治的社会形态和意识的社会形态。
钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成
部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设,即物质文明建设
(
经济形态
)
、政治文明建设
(
政治形态
)
和精神文明建设
(
意识形态
)
。
社会主义文明建设应是这三种文明建设的协调发展。
从实践角度来看,保证这三种文明建设协调发展的就是社会系统工程。从改革和开放的现
实来看,不仅需要经济系统工程,更需要社会系统工程。
⑥系统科学
钱学森对系统科学最重要的贡献,是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。
⑦思维科学
人工智能已成为国际上的一大热门,但学术思想却处于混乱状态。在这样的背景下,
钱学森站在科技发展的前沿,
提出创建思维科学
(noeticscience)
这一科学技术部门,
把
30
年
代中国哲学界曾议论过,有所争论,但在当时条件下没法讲清楚的主张,科学地概括成为
思维科学。比较突出的贡献为:
(1)
钱学森在
80
年代初提出创建思维科学技术部门,认为思维科学是处理意识与大脑、
精神与物质、主观与客观的科学,是现代科学技术的一个大部门。推动思维科学研究的是
计算机技术革命的需要。
(2)
钱学森主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来。他以自己亲
身参予应用力学发展的深刻体会,指明研究人工智能、智能计算机应以应用力学为借鉴,
走理论联系实际,实际要理论指导的道路。人工智能的理论基础就是思维科学中的基础科
学思维学。研究思维学的途径是从哲学的成果中去寻找,思维学实际上是从哲学中演化出
来的。他还认为形象思维学的建立是当前思维科学研究的突破口,也是人工智能、智能计
算机的核心问题。
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