高斯号脱险记:主要内容、科学解释、答案启示

高斯号脱险记:主要内容、科学解释、答案启示

人们常说,万物生长靠太阳。人们还常说,空气、水、阳光,一样也不可少。阳光不但能养育生命,它还是危难时刻的大救星!

1903年,一艘名叫“高斯号”的探险船,到达了南极洲。

南极和北极类似,半年为界:半年“冬天”,黑夜漫漫;半年“夏天”,太阳低徊。南极的风也特别大,刮的时间也很长。

“高斯号”到达南极时,半年的白天刚开始,一场大暴风过去之后,船被冻在冰上,船和冰像浇铸在一起似的,一点儿动弹不得。

人们急了,船要走啊!怎么办?用炸药把冰爆破开,用电钻把冰钻上孔打碎,用锯子把冰锯开……一切努力都无济于事:这里的冰破开后,那里的冰还没来得及破,原来破开处又结冰了。目标很明确,只有打开约1公里长、10米宽的航道,才能使船驶到没结冰的海面上,脱离困境。有什么办法能破冰通航呢?从船长到船员,都在为此冥思苦想。

正在大家一筹莫展的时候,忽然有一个船员说:“办法有了!”他对船长说,“把船上的煤灰、煤渣、垃圾这些深黑色的东西都铺到冰上,让这不落的太阳来帮忙,这样就能使冰化开。”

这个办法是否会奏效呢?船长半信半疑。但看着一天天减少的食品,只好试试。

全船的人都动员起来了,把能搜集到的煤灰、煤渣、垃圾、灰尘都铺在船周围的冰上,铺在通向没结冰的海水的那段冰上。好在当时的船都烧煤,不愁大量的煤灰、煤渣等黑色的物品。船员干得汗流浃背之后,煤灰、煤渣等铺好了。

大家耐心地等待着。几天过去之后,柔和低徊的斜阳,终于使煤灰等物品下面的冰层变薄、溶化……

“高斯号”全体船员欢呼、雀跃,把那个船员抬起来,抛得老高……

那么,又是谁给这位船员授破冰的“锦囊妙计”呢?是富兰克林。原来,这位船员读过《富兰克林传》,这本书里记载着美国著名的科学家本杰明·富兰克林(1706~1790)首先发现的规律:太阳照射深色的物体比浅色的物体升温快。不过,当时人们并不知道这一规律有什么实际应用,没有引起更多的人的注意。而这个船员就是受这个知识的启发,灵活运用这个知识而提出前述建议的。《富兰克林传》是一本流传久远的名著,美籍华人杨振宁(1922~)在西南联大求学时就读过这本书。他对富兰克林非常崇敬,以至1945年到了美国之后,便给自己取了Franklin或Frank的名字,其他人也叫他Frank。

那又为什么太阳照射深色物体升温比浅色物体升温快呢?这还得从物体的颜色说起。物体的颜色是由照射它的光线的颜色和它反射、吸收、通过光线的种类决定的,大致规律如下:

首先,照射光线是单色光时,如果被照射物体能反射全部光线,则物体呈该种光的颜色。例如,红光照在一张纸上(这张纸如在阳光照射下呈白色),则这张纸呈红色。因为这时只有红色光供它反射,反射的红光到达人眼,刺激相应视觉细胞形成红色。

第二,照射光线是单色光时,如果被照射物体只能反射某一种光线,如反射光线与照射光线相同,则呈该种颜色,例如红光照射只能反射红光的物体呈红色;如能反射的光线与照射光线不同,则呈黑色,例如红光照射只能反射绿光的物体时呈黑色。

第三,照射光线是白色光(例如阳光)时,物体的颜色由物体反射、吸收、透过的光线决定:反射某一种光线则呈该种光线的颜色,例如反射红光,则呈红色;反射全部光线则呈白色,例如白纸;吸收全部光线呈黑色,例如黑布;透过全部光线则物呈透明状,不显颜色,例如纯净、透明的水。

由以上规律我们可以得知,当南极并不温暖的阳光照在白色的冰雪上时,几乎所有的可见光(实际上还有热效应比它们强的红外线)都被冰雪反射,所以冰不会溶化。我们在夏天穿白色或浅色的衬衣,感觉凉爽些,道理与此相同。但当冰上铺了黑色煤灰等物品后,太阳光几乎全部被它吸收(实际上还吸收了更强的红外线),吸收后的热量传给冰雪,冰雪便升温溶化。我们在冬天要穿黑色或其他深色的衣服而在夏天不穿这类衣服是一样的道理;春天脏的雪比干净的冰雪先溶化,也是这个道理。

一位读过《富兰克林传》这本书的人,就有了这些知识,这充分证明“书籍是全世界的营养品”(莎士比亚)。知识能拯救一船人的生命,进而去完成既定任务,这充分证明了“知识是人们任何一条道路上的伙伴”(古拉米施维里)。难怪在17世纪,英国哲学家弗朗西斯·培根和意大利思想家康帕内拉(1568~1639)在相距遥远的不同国度会几乎同时发出一个声音:“知识就是力量。”

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