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第18章 科学技术卷 (4)

膳食中的钙主要在pH较低的小肠上段吸收。钙的吸收与年龄有关,随年龄增长其吸收率下降,婴儿钙的吸收率超过50%,儿童约为40%,成人仅为20%左右。一般在40岁以后,钙吸收率逐年下降,老年骨质疏松与此有关。

影响钙吸收的因素有膳食中谷物的植酸和蔬菜(某些)中的草酸;脂肪过多或脂肪消化不良等;以及抗酸药、四环素、肝素等。有利钙吸收的因素,有维生素D、某些氨基酸、乳糖和适当的钙与磷的比例。补钙的最佳时机是晚上。

勾股定理

在我国,把直角三角形的两直角边的平方和等于斜边的平方这一特性叫做勾股定理或勾股弦定理,又称毕达哥拉斯定理或毕氏定理。

这个定理有许多证明的方法,其证明的方法可能是数学众多定理中最多的。路明思的PythagoreanProposition一书中总共提到367种证明方式。

有人会尝试以三角恒等式(例如:正弦和余弦函数的泰勒级数)来证明勾股定理,但是,因为所有的基本三角恒等式都是建基于勾股定理,所以不能作为勾股定理的证明(参见循环论证)。

负氧离子

这里所说具有环保功能的空气负离子主要指前两种小分子负离子。简单的说是指带负电荷的氧离子,无色无味。空气是由无数分子、原子组成的。当空气中的分子或原子失去或获得电子后,便形成带电的粒子,称为离子;带正电荷的叫正离子,带负电荷的叫负离子。负离子是空气中一种带负电荷的气体离子,空气分子在高压或强射线的作用下被电离所产生的自由电子大部分被氧气所获得,因而,常常把空气负离子统称为“负氧离子”。

自然界空气负离子产生有三大机制:

大气受紫外线、宇宙射线、放射物质、雷雨、风暴、土壤和空气放射线等因素的影响发生电离而被释放出的电子很快又和空气中的中性分子结合,而成为负离子,或称为阴离子。

瀑布冲击、细浪推卷、暴雨跌失等自然过程中水在重力作用下,高速流动,水分子裂解而产生负离子。

森林的树木,叶枝尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应,使空气电离而产生的负离子。

空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧(氧自由基)、减少过多活性氧对人体的危害;中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降,使空气得到净化,因此它又被称为“空气维生素”,认为它像食物的维生素一样,对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响,如雷雨过后,空气的负离子增多,人们感到心情舒畅。

电的近代探索

世纪时西方开始探索电的种种现象。美国的科学家富兰克林认为电是一种没有重量的流体,存在于所有物体中。当物体得到比正常分量多的电就称为带正电;若少于正常分量,就被称为带负电,所谓“放电”就是正电流向负电的过程(人为规定的),这个理论并不完全正确,但是正电、负电两种名称则被保留下来。此时期有关“电”的观念是物质上的主张。

富兰克林做了多次实验,并首次提出了电流的概念,1752年,他在一个风筝实验中,将系上钥匙的风筝用金属线放到云层中,被雨淋湿的金属线将空中的闪电引到手指与钥匙之间,证明了空中的闪电与地面上的电是同一回事。

欧几里得几何学

《几何原本》是一部集前人思想和欧几里得个人创造性于一体的不朽之作。传到今天的欧几里得著作并不多,然而我们却可以从这部书详细的写作笔调中,看出他真实的思想底蕴。

全书共分13卷。书中包含了5条“公理”、5条“公设”、23个定义和467个命题。每一卷内容当中,欧几里得都采用了与前人完全不同的叙述方式,即先提出公理、公设和定义,然后再由简到繁地证明它们。这使得全书的论述更加紧凑和明快。而在整部书的内容安排上,也同样贯彻了他的这种独具匠心的安排。它由浅到深,从简至繁,先后论述了直边形、圆、比例论、相似形、数、立体几何以及穷竭法等内容。其中有关穷竭法的讨论,成为近代微积分思想的来源。

仅仅从这些卷帙的内容安排上,我们就不难发现,这部书已经基本囊括了几何学从公元前7世纪的古埃及,一直到公元前4世纪——欧几里得生活时期——前后总共400多年的数学发展历史。这其中,颇有代表性的便是在第1卷到第4卷中,欧几里得对直边形和圆的论述。正是在这几卷中,他总结和发挥了前人的思维成果,巧妙地论证了毕达哥拉斯定理,也称“勾股定理”。即在一直角三角形中,斜边上的正方形的面积等于两条直角边上的两个正方形的面积之和。他的这一证明,从此确定了勾股定理的正确性并延续了2000多年。

《几何原本》是一部在科学史上千古流芳的巨著。它不仅保存了许多古希腊早期的几何学理论,而且通过欧几里得开创性的系统整理和完整阐述,使这些远古的数学思想发扬光大。它开创了古典数论的研究,在一系列公理、定义、公设的基础上,创立了欧几里得几何学体系,成为用公理化方法建立起来的数学演绎体系的最早典范。照欧氏几何学的体系,所有的定理都是从一些确定的、不需证明而礴然为真的基本命题即公理演绎出来的。在这种演绎推理中,对定鞲的每个证明必须或者以公理为前提,或者以先前就已被证明了的定理为前提,最后做出结论。

这一方法后来成了用以建立任何知识体系的严格方式,人们不仅把它应用于数学中,也把它应用于科学,而且也应用于神学甚至哲学和伦理学中,对后世产生了深远的影响。欧几里得也因此被称为几何学之父。

洪华生

洪华生教授是我国第一位归国的海洋学女博士,已成为国内外有影响的海洋生物地球化学学术带头人。她思想活跃,不断开拓进取,1980年代初率先攻克海水中超痕量不同形态铁的现场测定难关,发现海水表层二价铁昼夜变化规律,代表作成为海洋铁研究的经典文献。开拓我国海洋生物地球化学这一交叉新学科。

年获国家科技进步三等奖,2006年获全国海洋科技先进工作者。她率先开展我国东南沿海河口-近海系统持久性有机污染物的生物地球化学研究,1995年最先证实维多利亚港POPs主要来自香港本地而非珠江口,解决了当时广受争议的POPs污染来源问题。她定量分析九龙江流域农业活动对河口-近海氮磷生物地球化学的贡献,使之成为一个全球农业区域研究案例。

塑料合金

塑料合金是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。塑料合金产品可广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本,已成为塑料工业中最为活跃的品种之一,增长十分迅速。我国塑料行业要认清形势,找准差距,抓住机遇,加大科技投入,加快发展塑料产业,努力赶上世界发展水平。

泰勒斯

泰勒斯是古希腊哲学家,米利都学派的创始人,希腊七贤之一,西方思想史上第一个有名字留下来的哲学家。“科学之祖”泰勒斯是古希腊第一个自然科学家和哲学家,希腊最早的哲学学派——爱奥尼亚学派的创始人。

他生活的那个时代,整个社会还处于愚昧落后的状态,人们对许多自然现象是理解不了的。但是,泰勒斯却总想着探讨自然中的真理。因为他懂得天文和数学,又是人类历史上比较早的科学家,所以,人们称他为“科学之祖”。

泰勒斯早年是一个商人,曾到过不少东方国家,学习了古巴比伦观测日食月食和测算海上船只距离等知识,了解到腓尼基人英赫希敦斯基探讨万物组成的原始思想,知道了埃及土地丈量的方法和规则等。他还到美索不达米亚平原,在那里学习了数学和天文学知识。以后,他从事政治和工程活动,并研究数学和天文学,晚年转向哲学,他几乎涉猎了当时人类的全部思想和活动领域,获得崇高的声誉,被尊为“希腊七贤之首”,实际上七贤之中,只有他够得上是一个渊博的学者,其余的都是政治家。

路易斯巴斯德

路易斯巴斯德是法国微生物学家、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。

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,就在他弄清了发酵的奥秘之后。

条件反射

诺贝尔奖金获得者、俄国生理学家伊凡巴甫洛夫是最早提出经典性条件反射的人。

在19世纪末期,俄国生理学家伊万巴甫洛夫进行了一系列的实验,这些实验很快受到全世界生物学家的注意。巴甫洛夫致力于神经系统如何支配行为的工作。他通过研究狗产生唾液的种种方式揭示了一些学习行为的本质。

巴甫洛夫所做工作的重要性是不可估量的。他的研究公布以后不久,一些心理学家,如行为主义学派的创始人华生,开始主张一切行为都以经典性条件反射为基础。虽然在美国这一极端的看法后来并不普遍,但在俄国以经典性条件反射为基础的理论在心理学界在相当长的时间内曾占统治地位。无论如何,人们一致认为,相当一部分的行为,用经典性条件反射的观点可以作出很好的解释。

活字印刷术

印刷术是中国古代的四大发明之一。我国古代劳动人民经过长期实践和研究才发明的。

自从汉朝发明纸以后,书写材料比起过去用的甲骨、简牍、金石和缣帛要轻便、经济多了,但是抄写书籍还是非常费工的,远远不能适应社会的需要。至迟到东汉末年的熹平年间(公元172~178年),出现了摹印和拓印石碑的方法。大约在公元600年前后的隋朝,人们从刻印章中得到启发,在人类历史上最早发明了雕版印刷术。

雕版印刷是在一定厚度的平滑的木板上,粘贴上抄写工整的书稿,薄而近乎透明的稿纸正面和木板相贴,字就成了反体,笔画清晰可辨。雕刻工人用刻刀把版面没有字迹的部分削去,就成了字体凸出的阳文,和字体凹入的碑石阴文截然不同。印刷的时候,在凸起的字体上涂上墨汁,然后把纸覆在它的上面,轻轻拂拭纸背,字迹就留在纸上了。到了宋朝,雕版印刷事业发展到全盛时期。雕版印刷对文化的传播起了重大作用,但是也存在明显缺点:第一,刻版费时费工费料;第二,大批书版存放不便;第三,有错字不容易更正。

北宋平民发明家毕昇发明了活字印刷术,改进雕版印刷这些缺点。毕昇是北宋中期的一个普通平民知识分子,当时人称布衣。他总结了历代雕版印刷的丰富的实践经验,经过反复试验,在宋仁宗庆历年间(公元1041~1048)制成了胶泥活字,实行排版印刷,完成了印刷史上一项重大的革命。

温度计原理

人们往往凭自己的感觉来判断物体的冷热程度,但这样的判断由于多种因素的存在,通常是不准确的。要想准确了解物体的温度,就要借助于温度计。

最早发明温度计的是意大利科学家伽利略。伽利略当时设计了一根一端呈球形、中间充满空气的玻璃管,管的另一端开口朝下置于液体之中。当温度升高时,管内空气受热膨胀。由于在相同条件下,液体的热膨胀程度没有气体大,所以管中液面的高度会降低。同理,温度降低时,管中液面会升高,但这样的温度计由于受大气压变化的影响,精确程度不是很高。