作者:阿来
|类型:都市·校园
|更新时间:2019-10-06 09:37
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今天,对大多数受过正规教育的人来说,脱氧核糖核酸(简称为:dna)他是生物遗传信息载体,已经是一种普通的常识,然而就在20世纪初,这个理论诞生之初,即格里菲斯与艾弗里等人提出,财中包含人类遗传信息的理论时,却受到了几乎是整个生物学界的漠视与怀疑。
1928年,格里菲斯在用肺炎双球菌感染小家鼠的实验中,发现某种导致细菌类型发生转化的物质,这种物质到底是什么,人们尚没有清楚的认识,但为了便于研究,便暂时将其称为“转化因子”。格里菲斯的这个发现,虽然不够明晰,却为以后认识到情况是遗传物质打下了基础。
1944年,在纽约洛克菲勒研究所,艾弗里等人经过大量实验,得出了01就是格里菲斯推测的那种“转化因子”的结论,并当即在《实验医学杂志》上发表了这一革命性的研究成果。但直到50年代初,一个又一个的实验结果都不能使怀疑论者相信腿入就是生物遗传变化的原因所在。直到1952年,赫尔希与蔡斯证明了dna能携带母体病毒的遗传信息到后代中去以后,科学界才终于接受了这一理论。科学界对这一理论的怀疑,也反映到诺贝尔奖的评奖委员会中。鉴于科学界对这一理论所持有的争议,他们认为至少应该推迟向艾弗里颁发这个奖项。可是,等到争议平息时,艾弗里已经去世了。诺贝尔评奖委员会只好承认:“艾弗里于1944年关于0~4携带信息的发现代表了遗传学领域一个重要的成就,他没能得到诺贝尔奖是很遗憾的。”
此后,基因工程作为一门应用性很强的学科,在20世纪下半叶获得了飞速的进展。
从08人那美丽的链条上,警察可以获得破获案件的信息。育种专家可以使植物带上动物基因,比如在娇嫩的番茄里加入高纬度地区的鱼类的某些基因,而使番茄得到抗冻的遗传。在英国,考古学家在一个古老的山洞里找到了一具9000多年前的古人骨架。他们从死者的牙齿中抽取出0财,依靠电子设备找出了其中的遗传信息密码图谱。然后,就在当地的一所学校里,从学生与老师身上获取08人样本,将遗传密码图谱进行比照,结果,一个名叫塔吉的教师被认定与这个9000多年前的古人,出自同一个母系遗传。
最近,在美国,基因学家们正在把一头母牛变为一座无机器设备、无污染、低成本的制药厂,使它产出的奶汁本身就是药物。科学家们在显微镜下先把人体,人与某类抗菌素用基因混合起来,再注人牛的胚胎细胞,创造未来产奶的母牛,这头母牛产下的奶汁自然地便带上了药物的功效。目前,正在试制阶段的是一种血清蛋白替代品,据专家估计,只要有2000到3000头这样的母牛,就可以合理的价格满足当前整个市场对这种药物的需要。当然,从热力学第二定律来看,人,仅仅就肉体而言,绝对不能长生不老。这个认识,早在数千年前制造了许多木乃伊的古埃及人和印第安人那里就有了深刻的认识:我们一多半都是由水分组成的躯体绝对不是一个可以追求永恒的造物。基因工程给我们提供许多更少副作用、更接受生命本体的药物,甚至使身上任何一个部件的置换都成为可能,但要长生不老或不死也仅仅是个梦想而已。
于是,剩下的唯一一条道路,就是把人自身的克隆体与未来可能用电子方式储存的前一个身躯的记忆与意识结合起来。要做到这一点,从纯粹科学意义上说,已经不是一个理论问题,而只是等待在技术上提出一个具体的实现日期罢了。用dna克隆一个生物整体有无可能,从英国实验室走出来的克隆羊多莉已经作了明白无误的证明。在科幻界,大导演斯皮尔伯格把迈克尔·克里斯顿的《侏罗纪公园》搬上银幕,其中就以不太科学但却直观的方式把如何从dna复制生物个体的过程生动地演绎了一把。
在可以预见的将来,人类就可以运用新近发现的超氧化酶能够保护人体内的脱氧核糖核酸,延缓整体的衰老,从而使人类的平均年纪从七十多岁增加到大约120岁或者更长一些。除此之外,低重力下的外星生活,可以使居住者的心脏承受较小的压力,因此减少地球上最致命疾病之一心脏病的发病率。
在中外那么多的有关星际旅行的中,有一个难以克服的障碍就是距离与时间。在科幻作家笔下,如不采用某种神秘难解的能量跃迁或时空跳跃,只在光速或亚光速条件下,要实行星际远航,唯一的方法就是延长人的生命,一种是使人在低温下休眠,再一种就是克隆本体了。目前,我们似乎只是在这个独特的领域内感到了人长生不老的必要。因为从现在的状况看,无需克隆,人类急剧增加的个体数量已经让地球家园不堪重负,还不说如此一来人类在整个社会结构与伦理上所受到的挑战了。
在科幻题材空间越来越小的情形下,如果有科幻作家在这个方向上展开大胆的想象与思想,或许会在纯粹的科学与社会之间找到一个美妙的结合点。我们有理由期待中国科幻作家在这个领域作出自己特别的贡献。因此,我们也有理由说,科技的进展除了改变我们的生活与世界的面貌,也会带来一些新问题,让我们思考,让我们在选择时感到两难,这种处境下的人类,正是值得家给予更多人文关注的对象。
视线穿越空间与时间
很多发明都曾在战争中发挥过巨大的作用。
16世纪的荷兰眼镜制造商汉斯·里帕席把两片透镜安放在金属管内适当的位置,从而在观察时将远处景物放大。他把这一新发明献给荷兰政府,用于战地观察,在荷兰反抗西班牙的独立战争中发挥了重要作用。
剩下来的事情只是等待一个人把它转向天空。这个人就是伽利略。1609年,当时任数学教授的他去威尼斯访问,在这里,他获得了荷兰人制成能将远处物体放大的筒形眼镜的消息。伽利略立即想到,这种薪发明可以用于观测天体。于是,他亲自设计和制造了第一架天文望远镜。他将一块平凸透镜和一块平凹透镜装在一根直径42厘米,长60厘米的管两端。为了能够伸缩调整,以适应远近不同的物体与观察者不同的视力,他还用一粗一细的两根相套的空管来调节两片透镜的距离。在一个晴朗的夜晚,伽利略把这具能把物体放大三倍的仪器对准了月亮。于是,世界上便产生了第一架天文望远镜。
这是一个具有非常意义的时刻。英国着名的科普作家阿普里尔德说:“这一时刻,对世界的意义是如此重大,以至于人们将它与耶稣的诞生相提并论。”因为,“自这一时刻起,人类生活中的不可能成为可能。”有人把这一时刻定义为现代科学的创世纪般的起点。当然,这一刻所蕴含的伟大意义,当我们从数百年后的今天回眸瞩望时才完全显示出来。仅仅从科幻的眼光来看,没有这一刻,我们很难断定凡尔纳会写下鲁迅译为《月界旅行记》的那部成为一切太空题材科幻鼻祖的伟大作品。
从此,这个世界上便多了一种时时想把天空看得更清楚、更深远的人。
德国人开普勒将伽利略望远镜的目镜与物镜都改为平凸透镜,并相应加长了望远镜身。如此一来,观测到的景物就倒置了。不过,对悬浮在宇宙中的天体而言,也无所谓正看与倒看。真正让人感到遗憾的是,开普勒因为视力不好,并没有从望远镜里看到什么。最先用开普勒望远镜观测行星的,是意大利天文学家弗朗西斯科冯塔那,他看到了木星上的横带与火星上的模糊斑纹。后来,意大利人里希奥利用这种望远镜看到了木星卫星被太阳投射到木星上的影子,从而证明木星也像地球一样,是靠反射阳光才发亮的天体。
天文望远镜在发展初期,就被像差问题所困扰。所谓像差,是指光线经过透镜后不能准确汇聚于焦点而使图像模糊的这一缺陷。荷兰数学家斯内列斯用数学方式研究了像差问题,从而发现了人射角与折射角的正弦之比保持不变的规律,从而对开普勒望远镜为何需要加长镜身,作出了理论解释。
在科学史上,很多时候都是先有理论,再由实验求证。而在望远镜的历史上,却是发明在实践中产生后再获得理论支持。17世纪,荷兰人惠更斯从另外一个角度论证了长身望远镜的必要性。他发现,曲率越小,透镜成像质量越好。而曲率越小,焦距便越长,望远镜的镜身也就必须随之加长。因此,他亲手制造的望远镜竟达到了37米长。1659年他向全世界宣布了几年来用长镜身望远镜获得的惊人观测结果:土星被一道又薄又平的光环围绕着,而且,光环的任何一处都不与土星表面相接触。于是,一个长镜身望远镜的时代便到来了。有的望远镜的前端要吊在髙高的桅杆上,还需要许多工人使用绳索才能使之起落升降。当时的人们并不懂得,决定望远镜放大倍数的,是透镜的直径而不是焦距的长短。因此,望远镜的长度才有增无减,最长的竟达到了65米。
针对这种情形,英国人胡克为了缩短望远镜镜身又保持物像清晰,提出了反射镜的最初构想。最后,还是科学巨人牛顿把这一设想变成了现实,于1668年亲手制造了第一架长度仅15厘米的短身望远镜。但这并不意味着一个新的观天时代已经到来。望远镜在解决了像差问题后,还被色差问题所困扰。所谓色差,是指望远镜图像周围出现彩色环使观察目标模糊的缺陷。牛顿用一棱镜使白光折射,形成了红、橙、黄、蓝、绿、紫的光谱色带,说明白光实际上是不同颜色光的混合体。牛顿认识到,色差是光通过透镜折射形成光谱的必然结果。
牛顿科学地解释了光谱现象,却又认为这是永远无法纠正的。由此,使人联想到在量子力学领域有过重大发现却又得出错误结论的爱因斯坦。对此,有人很快提出了质疑。苏格兰数学家格雷戈里问:眼睛就是一块透镜,为什么就没有造成色差?
英国律师兼数学家霍尔设计把两块透镜组合在一起,从而成为一个双凸透镜,使光会聚到焦点,而不致使颜色光散开。他把这个新装置叫做消色差镜。1733年,霍尔终于制出了物镜直径为65厘米,镜身仅长50厘米的消色差折射望远镜,这才宣告了短镜身望远镜时代的真正来临。
消色差望远镜虽然消除了色差,但当时的技术条件只能制造出直径10厘米的透镜,而透镜的大小则决定了星空观测者的视界。直到1744年,英国天文学家威廉赫歇耳制出一块45厘米的反射镜,把它装到一架6米长的望远镜里,并于1781年发现了太阳系的第七大行星天王星。这是伽利略首次把望远镜用于天象观测后,用望远镜发现的第一颗行星。
1786年,赫歇耳决定制造一架反射镜口径为122厘米,镜身长122米的大型望远镜。为此,英王乔治三世捐赠2000英镑。1786年,这架巨大的望远镜终于竖立起来,犹如一尊重型大炮直指天空,从此揭开了望远镜巨型化的新纪元。巨型望远镜宽广的视野,使人们可以同时观测足够多的恒星,从而把人类的目光引出了太阳系外,引向了整个宇宙空间。1805年,赫歇耳就提出了太阳以每秒175公里的速度朝武仙座方向运动的论断。这一结论是革命性的,在伽利略、开普勒、牛顿之后,阐明了太阳和太阳系在银河系中的运动,从而宣告了太阳不是宇宙的中心。
现代望远镜技术的发展,以美国1895年制造的巨型望远镜为开端。这架望远镜用一块101厘米宽、230公斤重的透镜装在18米长的镜身里。整座望远镜的重量达到一万八千多公斤。20世纪20年代,施密特又将反射望远镜和折射望远镜两者的长处加以综合,提出一种新式巨型望远镜的方案。1930年,第一架施密特望远镜问世,它令人吃惊地增加了大型望远镜的效能,可用于宽视场的巡天工作,配合新发明不久的望远镜照相机,取得了多达100万颗星象和10万个以上星系的照片。
1910年,芝加哥大学天文学系毕业了一位名叫哈勃的学生。这个在未来天文学界将独树一帜的人物,却收拾行装去英国改学法律。1913年他回国在肯塔基州从事法律工作。第一次世界大战爆发的1914年,他又突发奇想,回到天文界并获得博士学位。1919年,他进人威尔逊天文台,在那里工作了三十多年,直到离开这个世界。他是星系天文学的开创者。就像人类社会存在着人、家庭、乡镇、城市和国家之类的组织,宇宙中也存在着相似的阶层构造:星球、星团、星系、星系团、超星系团。将人类维系在一起的有多种多样的因素,而把宇宙间的众多天体维系在一起的,却只有一种力量:引力。大约一百个星系构成星系团,它们之间完全靠彼此间的重力吸引而保持着聚合状态。每一个天才的天文学家眼睛离开望远镜时,都会告诉他们的同类些什么。伽利略是这样,牛顿是这样,哈勃也是这样。
被哈勃窥破的最大的宇宙秘密是红移。那是光所透露出的秘密。这种光线在另一双眼睛里根本就不算什么,不过是几束略略有些变化的光罢了。但哈勃告诉我们,那是星球在离我们远去,虽然,我们不知道它们将去到那里,但我们从此知道,从无限扩展的空间里,我们也能看到时间。一个超新星爆发的光芒到达地球时,光已经很冷很冷了,因为它已经在茫茫天宇里旅行了数十万光年,那就是过去的时间。而一些星星正在死去,那就是我们太阳系将来的时间。
是的,从此我们的视线在穿越空间的同时,也正在穿越时间。现代天文学为我们建立起了一个薪新的时空观。正由于此,美国宇航局在1990年把第一架被美誉为“最新型的观测宇宙的眼睛”的太空望远镜发射到地球轨道上时,要用哈勃来命名。
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