驚悚篇

 你知道嗎

 艾薩克 阿西莫夫 作品,第33頁 / 共37頁  

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為了利用煤或者石油這樣的燃料來發電,必須先燃燒煤或者石油。它們燃燒時產生的能量可以對水加熱而使之變成蒸汽,蒸汽則可以用來使渦輪發電機在磁場中旋轉。這樣就產生了電流。換句話說,我們是把燃料的化學能轉變為熱能,然後把熱能轉換為電能。

在這種雙轉換的過程中,許多原來的化學能浪費掉了。

然而,燃料非常便宜,雖有這種浪費,也不妨礙我們生產大量的電力,而無需昂貴的費用。

還有可能把化學能直接轉換為電能,而無需先轉換為熱能。為此,我們必須使用電池。這種電池由一種或多種化學溶液組成,其中插入兩根稱為電極的金屬棒。每一電極上都進行特殊的化學反應,電子不是被釋出就是被吸收。一個電極上的電勢比另一個電極上的大,因此,如果這兩個電極用一根導線連接起來,電子就會通過導線從一個電極流向另一個電極。

這樣的電子流就是電流,只要電池中進行化學反應,這種電流就會繼續下去。手電筒的電池是這種電池的一個例子。

在某些情況下,當一個電池用完了以後,人們迫使電流返回流入這個電池,電池內會反過來發生化學反應,因此,電池能夠貯存化學能,並用於再次產生電流。汽車裏的蓄電池就是這種可逆電池的一個例子。

在一個電池裏,浪費的化學能要少得多,因為其中只通過一個步驟就將化學能轉變為電能。然而,電池中的化學物質都是非常昂貴的。鋅用來制造手電筒的電池。如果你試圖使用足夠的鋅或類似的金屬來為整個城市准備電力,那麼,一天就要花成本費數十億美元。

燃料電池是一種把燃料和電池兩種概念結合在一起的裝置。它是一種電池,但不需用昂貴的金屬而只用便宜的燃料來進行化學反應。這些燃料的化學能也通過一個步驟就變為電能,比通常通過兩步方式的能量損失少得多。於是,可以為人類提供的電量就大大地增加了。

問題在於難以制備一種確實能以可靠方式進行工作的燃料電池。已制備了這樣的電池,其中是靠氫和氧的結合來產生電能,但氫仍然是很昂貴的。有人用一氧化碳來代替氫,這倒是便宜一些。最近還制備了利用汙水與氧的結合在細菌作用的影響下產生電能的電池。無疑,把汙水轉變為電的想法是令人鼓舞的,並可解決兩個問題:使宜的電力和廢物的處理。

在燃料電池確實可供實用之前,還有許多工作要做,但它們代表著一種光明的前景。

第90節

要了解維生素,我們必須從酶說起。酶是起著加速人體中某些化學變化的作用的分子。酶有數千種,每種化學變化由單獨一種酶來控制。

只要很少量的酶就可以控制一種化學變化。但是,這樣少量的酶是必不可少的,人體內的化學機能錯綜複雜地互相聯系著,由於缺少某一種酶而減慢某一種化學變化的速度,就會造成嚴重疾病,甚至死亡。

大體上來說,人體能夠容易地從幾乎每種食物中都存在的物質制造出酶分子。如果我們實際上不是在餓著(這是首要條件),就不存在連續缺乏酶分子的危險。


  

某些酶包含著一定的特殊原子結合體,作為其結構的組成部分。這些原子結合體通常僅僅在酶中存在,因此僅僅需要很少的數量,因為人體對酶本身的需要也只是很少量的。

但人體還是必須有一些這樣的原子結合體。如果這些原子結合體中的某一種非常缺乏,那麼,使用該原子結合體的各種酶就不會再進行工作了。某些化學變化就開始緩慢而費力地進行。這樣就會發生疾病,最後就會死亡。

危險就在於,盡管人體能夠制造大部分酶分子,但是不能制造這些特定的原子結合體,而必須完全從食物中吸收。

如果人的食物中不含少量的這些特殊的原子結合體,人就會生病和死亡。

在二十世紀初期首先發現這個事實時,人們並不知道這些原子結合體的性質。當時人們認為,至少某些原子結合體屬於一類稱為「胺」的物質,因而把它們稱為維生素,即「維持生命的胺」的意思。

植物是維生素的基本來源。植物從非常簡單的化學物質如二氧化碳、水、硝酸鹽等制造植物的一切組織物質。如果植物不能通過吸收制造出每一種維生素,它們就不可能生存下去。

然而,動物能吃植物,並能利用植物組織中已經存在的各種維生素。動物不需要自己來制造維生素。動物把它們吸收的維生素貯存在酶工作時最需要的地方:肌肉、肝、腎、奶等處。肉食動物則從食植物的獵獲物取得維生素,這些維生素是獵獲物費勁地由植物吸取的。

不需要自己制造維生素有一定的好處。制造維生素時,要求每個細胞裏有發揮化學機能的足夠大小的空間。如果去掉這個空間,那麼可以說,就有較多的空間可供動物去發揮植物所不能勝任的許多機能,這些機能包括神經活動、肌肉收縮、腎髒過濾等等。

然而,偶然缺乏維生素,就會造成不良後果。如果人們選擇的飲食較差(或者由於人們願意這樣做,或者只能得到這樣的飲食),那麼,他們就會患腳氣病、壞血病、糙皮病或軟骨病這樣一些疾病,每種疾病的病因,都是由於一些酶因為缺乏某一種失去的維生素而不能工作,從而使人體的一種化學過程失調,慢慢地停止工作。


  

第91節

對於這個問題,現在還不能直截了當地回答,因為當生命開始時,周圍還沒有人,也就沒有見證人。但我們能夠對這個問題進行邏輯分析。

天文學家對宇宙的一般構造,已經做出了某些判斷。例如,他們發現,宇宙間大約有百分之九十的氫和百分之九的氦。剩下的百分之一主要是由氧、氮、氖、氬、碳、硫、矽和鐵所組成。

從這一點開始,並知道了這些元素可能進行結合的方式,我們就有理由得出結論說:地球從一開始就有一個大氣層,它富含氫的化合物——水蒸氣、氨、甲烷、硫化氫、氰化氫,等等。

還可能有一個由液態水組成的海洋,將大氣中的各種氣體溶解於海水中。

為了在這樣的世界上形成生命,在一開始時就存在的一些簡單分子必須結合起來,形成複雜分子。一般地說,由只有少量原子的簡單分子形成有許多原子的複雜分子,需要有能量的輸入。陽光(特別是它的紫外線)照在海洋上,能提供必要的能量,迫使小分子形成較大的分子。

那麼是哪些較大的分子呢?

1953年,美國化學家米勒決定設法去發現這樣一些較大的分子。他制備了人們認為曾在地球原始大氣中存在過的一些物質的混合物,並確信它是完全無菌的。然後,他用放電作為能源,讓這種混合物接受幾個星期。在這段時間的最後,他發現這個混合物中含有比他開始時使用的分子稍微複雜一些的分子。它們都是生命組織中存在的各種類型的分子,而且包含著一些用於制造重要的化合物(蛋白質)的氨基酸。

從1952年以來,世界上許多研究人員重複做了這個實驗,並做得更加細致和精巧。他們用多種方法形成了多種分子,然後用這些分子作為形成更複雜的分子的起點。



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