王洋
人類的科學發現、技術發明究竟是如何演化的?人類的璀璨文明、豐富的文化又是如何發展的?科學史就是連接自然科學與人文科學的那座橋梁。現在,讓我們一起聚焦近年來科技發展上的大事小情。
人工合成淀粉
中國是美食大國,僅主食就有米飯、饅頭、餃子、面條等,數不勝數。我們從主食中攝取了生命所必需的營養物質——淀粉。淀粉是糧食的主要成分,由農作物通過大自然的光合作用固定二氧化碳生產。而種植這些農作物不僅需要較長周期,還需要土地、淡水等資源。淀粉的合成與積累,是一個多達60余步復雜反應的過程,成功轉化率為2%左右。那么人類能否找到既節省資源又便捷的淀粉生成渠道呢?
我國科學家采用一種類似“搭積木”的方式,實現了“光能—電能—化學能”的轉化,只用11步反應的人工途徑實現了二氧化碳到淀粉的人工合成。未來,若二氧化碳人工合成淀粉的過程成本與農業種植成本比肩,將為地球節約90%以上的耕地和淡水資源,還能避免農藥、化肥等對環境的負面影響,提高人類糧食安全水平。目前,該成果尚處于實驗室階段,離實際應用還有相當長的距離,但我們相信這一方法能成為人類發展的有效手段。
碳14年代測定法
考古研究人員是如何測定古代遺存年齡的呢?碳14年代測定法功不可沒。
要了解碳14年代測定法,就要知道碳14。碳是有機物的元素之一,在自然界中碳元素有三種同位素,即穩定同位素碳12、碳13和具有放射性的同位素碳14。動植物呼吸時都會吸收碳14,并在體內儲存起來。動植物死后,呼吸停止,體內的碳14不再維持平衡。碳14因其放射性而逐漸減少,5730年會減少一半,這就是它的半衰期。研究人員根據動植物體內殘余的碳14成分來推斷其年齡和死亡時間。這就是碳14年代測定法的使用原理。
當然,動植物體內碳14的存量有限,用這種方法目前只能推測到大約6萬年。