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色彩怎样帮助了科学家

2017-02-08李浩源

第二课堂(初中版) 2017年2期
关键词:花衣服墨西哥湾暖流

李浩源

姹紫嫣红、粉白黛绿,这些色彩往往出现在画家的调色板上。你可知道,色彩还帮助科学家揭开了许多大自然的秘密呢!

让“细菌穿上花衣服”

人类的许多疾病都是细菌造成的,这已是众所周知了。但是,为了识破细菌的“庐山真面目”,科学家伤透了脑筋。这是由于细菌不但太小,肉眼根本看不见,而且它们大多无色透明,即使在显微镜下,也是白茫茫、模糊糊的,像雾里看花一样。19世纪,一位叫柯赫的德国医生,想出了用染料染色,让细菌“穿上花衣服”的办法去识别细菌。这种办法虽妙,做起来却并不容易。瞧,柯赫把一滴染料溶液滴在光洁的细菌涂片上,眼看溶液的颜色迅速化开,并把涂片覆盖住了,但当他小心翼翼地用水冲洗时,细菌身上的“花衣服”也同时被流水吞没了。经过多次失败后,柯赫终于找到了一种苯胺染料,细菌“穿”上了这牢不褪色的“蓝装”以后,第一次在显微镜下向人类展现了它纤细而清晰的身体。柯赫乘胜追击,不久就把严重危害人体健康的结核病菌“抓获归案”。现在,科学界已经公认柯赫发明的“细菌素色法”,是人类医学史上一块光辉的里程碑。

科学家还发现,各种细菌对色彩的爱好并不相同。例如有一类细菌爱“穿”紫——能被结晶紫染料和碘染成紫色,这在医学上叫作“固紫阳性菌”,需用青霉素对付;而另一类“固紫阴性菌”却爱“穿”红——能被盐基桃红染料染成红色,氯霉素是它们的“克星”。化验员就是用这种方法,侦查究竟是哪一类细菌在病人身体里为非作歹,然后请医生“对菌下药”,使病人很快药到病除。

从雷诺实验到当代风洞实验

19世纪80年代,物理学家雷诺在一根长长的装满流动水的玻璃管里,注入染色液体,奇迹发生了,他看到一条直线与水管的轴平行,而且水流加快,加快到一定程度时,水流竟然激烈涌动起来。原来,液体、气体的运动特性和速度有密切关系。

我们看到飞机在空中飞行,相当于空气在以同等速度流向飞机。这样,当一架飞机设计成功之后,在实验的过程中,不需要像过去那样进行冒险试飞了。那怎么实验呢?设计师们只要把做好的飞机模型放在一个很大的鼓风机口就可以了。因为这种人造风速与飞机设计的速度几乎是相等的,当鼓风机吹出的风力迎向飞机模型后,飞机设计师们可以精确地测算出飞机各个部分所承受的压力。

当然,这种人造风人们只是感受得到,而用眼睛是看不到的。谁能看到风有颜色呢?设计师从雷诺实验得到启示,将煤油不断地均匀喷射进鼓风机里,就会产生有色烟雾,这样人们就会看到蓝色的烟雾飞向飞机,形象地显现出风的威力。

揭开墨西哥湾流之谜

加拿大的冬季是严酷的,气温常在-20℃以下。但和加拿大纬度相同的挪威,却暖和得多。为什么会有这么大的差别呢?据说,这是因为大西洋里存在着一股强大的暖流。但不知道这股暖流究竟来自何处,去向何方?由于海洋中水天一色,渺无边际,因而长期以来,就构成了地理学上一个有名的难题:墨西哥湾暖流之谜。

难题后来是怎么解决的呢?这里有一个有趣的插曲。19世纪,德国有一位叫斐雪的化学家,在一次洗澡时被同浴者们埋怨,说他把澡池搞“脏”了——池子里的清水忽然变成了黄色,同时还闪闪发光!原来,斐雪教授当时正在集中精力研究一种荧光染料。荧光染料有个特点,能在阳光中紫外线的“激发”下发出各色光辉,并具有很强的着色能力。斐雪教授由于头发上沾附了一点儿染料粒子,使浴池变成了“大染缸”。

于是,地理学家们决定也来制造一只“大染缸”——他们设法在大西洋里撒下几吨荧光染料,使暖流印上黄绿色荧光“标记”,果然把墨西哥湾暖流之谜揭开了。原来它发源于中美洲墨西哥湾,经过英国和斯堪的纳维亚半岛,穿过北海,进入巴伦支海,最后消失在北冰洋里。据测算,如果把暖流全部变成热能,在欧洲西北部,每一米海岸线,等于有6万吨煤在燃烧。有了这么一根特大的“天然暖气管”,难怪挪威的气温要比加拿大高多了。

(编辑 孙世奇)

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