西游漫话:
雪白胡须飘飘的老神仙太上老君,在西游记里面显得很窝囊,虽然他是天庭神仙里面仅有的几个管理高层。他的政治地位相当高,享受国家领导人能够配备的官邸,住在三十三重天之上的离恨天,别墅名为兜率宫,手下有一帮使唤打杂的后勤人员,有自己的专车大青牛。
玉皇大帝掌管天上、地上、地下这“三界”所有神仙,神仙中地位最高的是元始天尊、灵宝天尊、道德天尊,排行老三的道德天尊就是太上老君的尊称。他是道派的掌门人,称为道祖,为开天辟地之祖,绝大多数道派神仙都是他的徒子徒孙。太上老君来天庭的时候,玉皇大帝亲自跑出来迎接,可见他的地位举足轻重。
太上老君的主要工作就是在八卦炉中修炼长生不老金丹,这些金丹主要供玉皇大帝享受,剩余部分作为福利发给各路神仙。猴哥私闯王母娘娘的蟠桃园,独享蟠桃盛宴,又喝得酩酊大醉,摇摇晃晃撞入兜率天宫。太上老君恰好外出不在,猴哥便将太上老君费尽心力炼就的五葫芦“九转金丹”像吃炒豆似的吃个精光。这下还了得!怎么向玉皇大帝交差,怎么面对天庭里面望眼欲穿的各路神仙?当猴哥被擒,押到天庭受审的时候,心急火燎的太上老君抱着一丝希望,对猴哥狠下毒手:把猴哥放到八卦炉中猛火烧炼七七四十九天,把吃下肚的金丹重新炼出来。太上老君的炼丹炉内含八卦之理(干、坎、艮、震、巽、离、坤、兑),猴哥懂得八卦之理,将身子钻在巽宫位下。巽乃风也,有风则无火,八卦炉不但没有融化猴哥,反倒将他炼成一副钢筋铁骨、一对火眼金睛。逃离八卦炉的猴哥毫不客气,一脚踢翻太上老君吃饭的八卦炉,顺手将老君推了一个狗吃屎。
西游论道1:炼丹能长生不老吗?
炼丹是中国道家的重要修炼活动,是为追求长生不老而炼制丹药的方术。炼丹的主要原料“丹砂”又称硫化汞,是硫与汞(水银)的无机化合物。丹砂具有特殊的药理效用及理化性能,炼丹家将它作为主要材料,选择其他金石药物,按照一定配方混合烧炼,目的是炼就“九转还丹”或“九还金丹”——一种长生不死的神奇之药。
图3-3 道家炼丹
炼丹的重要工具是丹炉,安置在丹炉内部的反应室叫丹鼎,有的像葫芦,有的像坩埚,有的用金属制作,有的用瓷制作。炼丹家把各种材料放在炉中加热,药物熔化后发生化学反应。道家炼丹是一项十分神圣的活动,有一套复杂的程序。炼丹炉须选“开山月(三或九月)”的吉日良辰,筑坛要烧符篆,炉鼎插置宝剑或古镜。尽管没有一位炼丹家得到一粒长生不老仙丹,但是他们采集配制药品,通过复杂化学实验,有意无意地发展了原始化学事业,被视为现代化学的鼻祖。英国著名科学史家李约瑟博士在《中国科学技术史》中称“中国炼丹家乃世界整个化学最重要的根源之一。”
也许是“有心栽花花不开,无意插柳柳成荫”,炼丹家没有得到梦寐以求的长寿金丹,但他们为人类贡献了另外一种产品,即被称为中国四大发明之一的火药。火药发明过程曲折复杂,在炼丹的原材料中,硫黄和硝石作为可治病的上品药物列出来。硝石是一种矿物,加热时放出氧,容易发烟发火。硝石化学性质活泼,能和许多物质发生反应。炼丹家将硝石、硫黄、雄黄和松脂、油脂、木炭等材料混合煅烧,使火药的发明成为必然。当硫黄、硝石、木炭这三种东西偶然混在一起时,很容易引起燃烧甚至爆炸。硫黄和硝石是能治病的药,它们与木炭混合在一起会发火,人们把这种黑色的混合物叫作火药,意思是“发火的药”,又称黑火药。
火药不能解决长生不老的问题,容易着火爆炸,炼丹师对此不感兴趣,像躲避瘟神一样把它扔到垃圾堆里。军事专家发现了火药巨大的价值,使人类的战争从刀枪棍棒的冷兵器时代,进入到炮火连天的热兵器时代,战争更加残酷血腥。火药在适当的外界能量作用下,自身能进行迅速而有规律的燃烧,生成大量高温燃气的物质。在军事上将火药用作枪弹、炮弹的发射药和火箭、导弹的推进剂,是弹药的重要组成部分。
长生不老是所有人的梦想,不分国家和种族。中国有道家炼丹,西方有炼金术。炼金术认为黄金是活的有机体,可以用人工仿造。把黄金的形式或者灵魂隔离开来,使其进入其他贱金属(如铜、铁、锡)中,这样炼的金属就会具有黄金的形式或特征。炼金术的终极目标也不是得到黄金财富,他们追求的是长生不老的丹药。炼金术士虔诚地相信,精馏和提纯贱金属,是一道经由死亡、复活而完善的过程,象征从事炼金人的灵魂由死亡、复活而完善,炼出的金丹能延年益寿,使他获得享福的生活、高超的智慧、高尚的道德,最终达到与造物主上帝的心心沟通。
现代科学证明,用冶炼的方式把贱金属转换为黄金是不可能的,这涉及物质结构与原子组成的关系。科学史留下了许多炼金术的故事,最为我们熟悉的恐怕就是牛顿了,这位近代物理科学的奠基人认为通过实验来制取黄金是值得的。牛顿接触炼金术比接触科学还要早,历史遗留的手稿表明牛顿曾逐字逐句誊写和翻译许多炼金术著作,不辞辛苦编辑一份大约包含7000个名词的炼金术词汇表。牛顿进行过大量的炼金术实验,观察坩埚中物质的运动,认为宇宙天体具有引力的性质,正是因为宇宙身处上帝巨大而奇妙的坩埚之中,因此炼金术成为推动世界运行的本源动力。
西游论道2:海里淘金能实现吗?
地球表面超过70%的面积被海洋覆盖,海洋为人类繁衍生息提供取之不尽的资源。面对海洋如此慷慨无私的馈赠,还有人妄想榨干海水得到梦寐以求的黄金。说出这等梦话的是德国著名化学家,更是头顶诺贝尔奖的科学精英——弗里茨·哈伯。1906年哈伯通过人工方法将空气里面大量的氮气转化为浓度为8%的氨,1911年建造了世界上第一座合成氨工厂,开始了人类大量生产化肥的历史。
这样一位功勋卓著的大科学家,在政治上却是一位狂热的民族主义者。1914年第一次世界大战爆发,哈伯利用合成氨技术生产化肥,解决了德国的饥荒问题,利用氨的氧化生产不可缺少的硝铵炸药,解决了德军的军火问题。1915年1月,哈伯向德军参谋总部提出一条灭绝人性的建议:使用氯气杀伤敌人。氯气是一种强烈的窒息性气体,空气中如果含有0.03%的氯气足以使人咳嗽不止,0.1%浓度的氯气即可使人丧命。德军统帅部采纳了哈伯的建议,将第351联队改编为“毒气施放团”,世界上第一支毒气部队出现了。罪恶的毒气战开始登上历史舞台,第一次世界大战130万人受到化学毒剂的伤害,其中9万人死亡。
正义终究要战胜邪恶,耗时6年的人类大劫难,付出伤亡千万人的巨大代价,以德国投降而告终,德国需要赔偿战争赔款5000亿元。“忧国忧民”的哈伯向德国政府提议说“在海水里面有大量的黄金。”原来,很久以前科学家化验海水成分就发现,海水中含有微量的金原子。哈伯设想将海水提炼纯化后得到黄金,其技术比从空气获取氮肥还要容易,关键在于有足够的生产规模。假如海里淘金实现,德国不仅可以偿还赔款,还能重新富强成为世界霸主。哈伯组建了提炼黄金的实验室,投入到前景无限的光明事业中。遗憾的是,6个月过去了,海水倒是蒸馏了一批又一批,黄灿灿的黄金却一块也没有提炼出来。
难道是科学理论错误?后来科学家运用更精确的实验揭示了哈伯失败的原因:当时分析水平不高,把海水中金原子的含量错误地扩大了100倍。如此稀少的含量,要提炼出黄金,代价无比昂贵:得到1克黄金,需要提炼海水1万多吨,远没有从金矿中提炼黄金更划算合理,哈伯的黄金美梦就此破灭了。
图3-4 沙里淘金
西游论道3:微波炉能敌炼丹炉吗?(www.xing528.com)
炼丹与炼金术不可能实现长生不老的梦想,20世纪50年代人们发明的微波炉,在许多方面倒是类似古老的炼丹炉,即把物体放到微波炉里面会产生许多奇妙变化。
微波炉的工作原理是利用微波变压器将220伏的交流电升压为2300伏的高压交流电,再通过电容和二极管整流为4600伏的直流电,供应给微波磁控管,磁控管在高压直流电的驱动下,将电能转化为频率为24.5亿赫兹的电磁场,电磁场在谐振腔的作用下传输到微波炉内。食物分子在高频电磁场的作用下发生振动,分子间相互碰撞摩擦而产生热能,食物被加热。
把调音状态的手机A放到微波炉里面,关闭炉门。用另外一部手机B拨打呼叫A,手机A发出清晰的铃声,表明无线信号能穿透微波炉的金属外壳。手机信号不同于波长极短的微波,它能够穿透一定厚度的金属。若把手机放进启动的微波炉里面,它能接收微波信号吗?这个实验最好用报废的旧手机进行。手机能够接收微波炉发射出的电磁波,但是手机开始冒烟并发出火光。手机电池含有电解质,在电磁场作用下发生化学反应,产生大量的热,某些情况下甚至发生爆炸。
实验2:蜡烛燃烧与球状闪电
把一根燃烧的蜡烛用倒扣的玻璃杯覆盖,放入启动的微波炉中。玻璃杯顶端蜡烛火焰处出现强烈的放电,形成罕见的球状闪电现象。燃烧的蜡烛产生碳,在强大的电磁场作用下使空气电离,产生气体放电。换用燃烧的火柴等物体,也能得到类似现象。
实验3:水的过热现象
通常情况下水加热沸腾时,会产生剧烈的冒泡汽化现象。用玻璃杯装满水后放入微波炉长时间加热,没有冒气泡现象。此时水处于极度危险的过热状态,一旦用汤勺搅动水杯,或者将咖啡、糖等倒入杯中,杯中的水会突然沸腾,甚至玻璃杯发生爆裂。
水烧开时内部有大量气泡形成,这些气泡具有足够大的半径,当气泡中的蒸汽压大于或等于液体的压强时,气泡破裂使水面发生沸腾。微波炉加热时,水分子以每秒钟几十亿次的频率振荡加热。加热升温时间太短,水中的气泡来不及膨胀增大,水温达到沸点时表面不会出现气泡破裂,这称为过热水。
实验4:放进微波炉的白炽灯泡
在微波炉里放入一个白炽灯泡,启动开关后灯泡发出明亮的白光。灯泡内部的灯丝处于高度真空状态,微波炉发射的电磁波使灯丝中的电子在强电场作用下,获得巨大能量而发射出钨丝表面,发光原理与电流通过钨丝发光过程类似。长时间加热白炽灯,电子与灯泡内部少量残余气体作用,产生高温等离子体,等离子体膨胀导致灯泡内爆。
图3-5 微波炉结构
实验5:放进微波炉里的日光灯
把体积较小的日光灯或节能灯放进启动的微波炉里,同样可以观察到日光灯管发光的现象。微波炉发射的电磁波激发日光灯两端的灯丝电极发射大量电子,电子碰撞管内惰性气体分子电离,产生的热量使水银蒸气也被电离并发出强烈的紫外线,紫外线激发管壁内的荧光粉发出白色的可见光。
微波炉的微波泄漏会对人体健康造成伤害,取一支小的日光灯管(8瓦日光灯管),关闭室内的所有电灯,留下微波炉正常工作。将日光灯管靠近微波炉的炉门,环绕四周慢慢移动。如果日光灯管有的部位微亮甚至很亮,说明该部位有微波泄漏,已超过安全标准范围,应当停止使用。
实验6:用微波炉测量光速
选用一台有旋转托盘的微波炉,取出微波炉中的托盘,在另外一个托盘上平铺一层棉花糖,最好用不同颜色的棉花糖交错铺开。把装有棉花糖的盘子放入微波炉,用低挡加热几分钟,直到棉花糖冒气泡。取出装棉花糖的盘子,发现有部分的棉花糖被熔化,这些熔化的棉花糖有一定图案规则,熔化和没熔化的棉花糖在某个方向上会交替出现。
微波炉发出的微波在炉腔内形成驻波,其原理是两列频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加时,合成波形成一种特殊的驻波。驻波的波峰穿过食物,通过激发水分子加热它。用直尺测量两块相邻熔化的棉花糖之间的距离,为5~6厘米,这正是驻波两个波峰的间距。由于事先取出旋转托盘,棉花糖没有在微波炉中旋转,没有被均匀加热,只是在驻波的波峰处被加热。利用公式波速(c)=频率(f)×波长(L),两块相邻熔化棉花糖之间的距离是驻波波长的一半,即L/2。测量距离是6厘米,微波炉工作频率是2450兆赫兹,计算电磁波速为2450×1000000/秒×0.06米×2=294000000米/秒,与真空中光速(299792458±1.2)米/秒相比较,两者非常接近。
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