十万个为什么(科技也疯狂第6版)/校园经典

作者简介

暂不提供此内容

内容简介

孔雀或许是世界上最色彩斑斓的鸟类。雄性孔雀 拖着长长的尾羽，根根羽毛尾部缀着由蓝、绿、黄、 棕等颜色的羽小支组成的“眼圈”，开屏时反射出鲜 艳夺目的光泽。孔雀羽毛绚丽色彩的来源曾引起了胡 克、牛顿、迈克耳孙等科学巨匠的极大兴趣。 自然界的色彩主要通过两种途径产生：一种是色 素色，另一种是结构色。色素色是最普遍也是最常见 的颜色，来源于色素有选择地吸收某些颜色的光，反 射或散射其他色彩的光。而结构色的起源与色素色完 全不同，是由自然光与光学结构的相互作用而产生的 干涉、性是虹彩效应，即随着观察角度变化其色彩也 会相应改变。孔雀羽毛的色彩就是一个典型的例子。 用电子显微镜观察孔雀羽毛不同色彩羽小支的微 观结构，就会发现羽小支的皮层是有序的光学结构， 由角蛋白基底镶嵌周期排列的黑色素小柱子阵列构成 ，中间还有空气小孔阵列。 不同颜色羽小支中的光学结构很相似，主要的差 异是黑色素小柱子之间的间距不同。蓝色、绿色、黄 色和棕色羽小支中黑色素小柱的间距分别约为140、 150、160和185纳米；就是这小小的差异导致了不同 的颜色。这种光学结构(又称为“光子晶体”)会产生 干涉和散射的联合效应，形成多种色彩。如呈现绿色 的羽小支中是因为它对绿光有很强的反射作用，其余 颜色光都可以透过。 孔雀羽毛还具有虹彩效应，如果我们斜着观察， 会发现色彩发生蓝移现象，如绿色羽毛变成了蓝色， 黄色羽毛变成了绿色。这种虹彩效应是由于羽小支中 的光学结构对光的选择性反射使色彩随着观察角度变 化相应发生了蓝移。 孔雀羽毛调控色彩的策略非常精妙，即利用羽小 支皮层的光学结构，稍微变化其结构参数就可获得不 同色彩的结构色。结构色具有色素色没有的美妙特性 ，如虹彩色泽、高亮度和色彩饱和度，改变结构就可 改变颜色并永不褪色等。因此，结构色在生物仿生制 备新型环境友好颜料、显示等领域有重要的应用前景 ，也为科学家研制新型的光子结构材料和器件提供了 灵感。(资剑) 心电图的产生，要从生物电现象说起，这种现象 很早就被发现了，真正理解它却没有多长时间。 公元前4世纪古希腊学者亚里士多德就观察到电 鳐在捕食时先对水中动物施加电击，使之麻痹。古希 腊、古罗马人曾用黑电鳐的电击治疗风痛、头痛。但 直到18世纪电学建立之后，人们才逐步认识动物放电 的性质。1 786年意大利医生加尔瓦尼发现，如用两 种金属组成的回路把新制备的蛙的神经肌肉连接起来 ，马上会使肌肉抽搐、抖动，他指出这是因为神经肌 肉组织具有内在形式的电流。但意大利科学家伏打认 为青蛙腿抖动是因为接触电位差而导致，建立了金属 接触电动势理论，从而发明了能产生稳定电流的伏打 电池。两人对于青蛙腿抖动的原因争执了很长时间。 1842年，意大利生理学家马泰乌奇证明青蛙心脏 收缩伴随有电流，才最终平息了加尔瓦尼与伏打的争 论，也由此发展出了心脏电生理学。科学家对于心脏 的电活动进行了长期的探索。1908年，荷兰医生爱因 托芬证明了心率、呼吸对于心电图的影响，提出心电 图可用于临床诊断。第二次世界大战之后，随着电子 仪器的快速发展，心电图才在医学上得到大规模应用 。 200多年的探索表明，电在生物体内普遍存在。 生命过程的实质就是电子传递的过程，特别是能量转 换、神经传导、光合作用、呼吸过程。心电图只是其 中最常见的一个例子。 整个心脏的心肌细胞的兴奋 具有时间性和空间性，从而导致心肌不同步收缩。只 有这样，心脏才能有条不紊地完成泵血功能。心脏兴 奋性的精确传导取决于心脏内的快传导纤维。在某一 时刻，心脏的某个部位处于兴奋收缩状态，其余部位 处于舒张状态，随着时间的变化，收缩和舒张的部位 也发生变化。当我们把电极安置在体表特定部位(如 右臂和左腿)时，可以记录到反应心脏不同部位兴奋 所表现出电位的总体差异，也就是我们见到的心电图 。 如果心脏内部的电位传导机制发生故障，或者心 肌某一部分出现损害，这种总体的电位变化规律就会 发生改变，体现在心电图中。因此，心电图检查可用 于诊断多种心脏的疾病，挽救宝贵的生命。(赵章 琰)P14-16