科學新發(fā)現(xiàn)提出的挑戰(zhàn)

隨著科學研究的步步深入，各種新發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，它們對現(xiàn)在學校中教授的內(nèi)容乃至人們的某些常識提出了挑戰(zhàn)。相比之下，不少知識已經(jīng)過時，有些甚至是錯誤的。因此，適時地更新某些教學內(nèi)容，盡量縮小教學大綱與最新的研究發(fā)現(xiàn)之間的差距，向社會公眾特別是青少年傳輸正確的科學知識和理念，已成為當務之急。

地球內(nèi)核中可能存在一個“最內(nèi)核”

科學界通常認為，地球是46 億年前形成的，其結(jié)構(gòu)包括地殼、地幔和地核，其中地核又分為液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核。地殼各處厚薄不一，最薄處不到5 千米，最厚處可達70 千米，通常由花崗巖和玄武巖構(gòu)成。地幔厚約2 900 千米，上部的組成成分與橄欖巖相近，下部則為密度較大的硅酸鹽和氧化物。地核的半徑約為3 470 千米，其中心溫度大約是6 880℃，主要成分是鐵鎳合金……但是，由于當今世界上最深的地下鉆孔也只有十幾千米，難以監(jiān)測數(shù)千千米深的地下情況，只能依靠一些微弱的地電、地磁信號進行分析判斷，科研人員至今對地核深處的情況所知不多。

澳大利亞國立大學的研究人員宣稱，他們分析了200 次6 級以上地震的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有些地震波的傳播會穿過地核到達地球的另一頭，然后再反向傳播，這個過程有點像乒乓球來回跳動。這項研究首次分析了沿著地球直徑傳播多達5 次的地震波的數(shù)據(jù)，通過分析地震波穿過地核時出現(xiàn)的變化，以及地震波在不同物質(zhì)中傳播的特性，發(fā)現(xiàn)在地球內(nèi)核的最深處，可能存在一個主要由鐵元素構(gòu)成的半徑約650 千米的球狀結(jié)構(gòu)，它與內(nèi)核中較外層的部分存在明顯區(qū)別。研究人員認為，這個“最內(nèi)核”是在此前認識的地殼、地幔、外核、內(nèi)核之外的第五層結(jié)構(gòu)。在地球中心的巨大壓力和高溫下，鐵元素會以與人們?nèi)粘ＵJ知不同的方式組成這個球狀結(jié)構(gòu)。

專家分析認為，在目前人們對地球深部構(gòu)造了解甚少的情況下，這個新發(fā)現(xiàn)的意義重大。了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的起源和演化，可以幫助我們更多地了解地球磁場是如何形成的，進而了解生命如何在地球和其他行星上生存。

什么是真正的“地球之肺”

多少年來，科普書都是這樣告訴我們：樹木在生長過程中能吸收二氧化碳，釋放氧氣。氧氣是地球上人類和其他生命賴以生存的重要物質(zhì)。所以，人們常常把森林形象地比喻為“地球之肺”。20 世紀80年代初，當亞馬孫雨林遭到大量砍伐時，各環(huán)保協(xié)會和媒體紛紛向國際社會發(fā)出警告：“地球之肺”正在遭到破壞，正在逐漸消亡！

其實，這是不準確的。如上所述，樹木在生長時固然能吸收二氧化碳、釋放氧氣，但是當樹木死亡、腐爛時，它就會反過來吸收氧氣、釋放二氧化碳。對于一片成熟的森林（例如亞馬孫雨林）來說，它消耗的氧氣與釋放的氧氣一樣多，氧氣、二氧化碳的吸收與排放已達到平衡，正、負正好相抵。在亞馬孫雨林，真正受到威脅和破壞的主要是生物的多樣性。例如，這里每年都可能有上千種尚不為人所知的動植物在消失。

那么，什么是真正的“地球之肺”呢？答案是海洋。在面積大大超過陸地的浩瀚海洋中，浮游植物群落也能吸收二氧化碳、釋放氧氣。這些浮游植物死亡之后，有一小部分沉入海洋深處，成為海底沉積物的“俘虜”，在那里一待就是幾百萬年；而它們釋放的氧氣，大部分從海水中進入空氣。所以，現(xiàn)在科學家認為海洋才是真正的“地球之肺”。這一觀點，已被法國的教科書采納。

世上最小的物質(zhì)是什么

這是古今中外的哲學家和科學家一直在探索、爭論的一個問題。隨著研究的不斷深入，人們的認識也在一步步深化。

早在2 000 多年前，古希臘哲學家德謨克利特曾設(shè)想，物質(zhì)是由肉眼看不到的極小粒子組成的，他說：“如果我們不停地敲擊一個石塊，我們最終會得到一些永遠不變、不可再分的粒子，即原子。”19世紀后期，科學實驗雖然證實了確實存在著原子，但是同時發(fā)現(xiàn)原子并不是永遠不變，也不是不可分的，它可以變成別種原子，并從中分出比它更小的電子。

20 世紀初到20 世紀30 年代，科學家進一步發(fā)現(xiàn)原子的中心有一個很小的原子核，它由質(zhì)子和中子組成，從而揭示出物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個新層次，即物質(zhì)是由電子、質(zhì)子、中子、光子等組成的。科學家給了這些粒子一個新的統(tǒng)稱——“基本粒子”。這個詞的意思是：這些粒子扮演著以前原子所扮演的角色，它們才是組成各種物質(zhì)的永遠不變、也不可再分的基本單元。

但是，這個結(jié)論又一次遭到否定。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，中子會衰變成質(zhì)子，并放出一個電子和一個反中微子。后來又發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子衰變及其互相轉(zhuǎn)化的事實，從而證明了基本粒子也不是永遠不變的。至于基本粒子可不可以再分的問題，這要復雜得多，但結(jié)論仍是肯定的。

20 世紀60 年代，物理學家為了解釋一些能量現(xiàn)象，設(shè)想了在中子和質(zhì)子中存在一些更小的粒子——夸克和輕子。它們的存在直到20 世紀70 年代才得到證實。由于二者非常非常小，要觀察它們極端困難。是否還有比夸克和輕子更小的粒子？2012 年，歐洲的科研人員又宣布發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，認為它是最后一種未發(fā)現(xiàn)的基本粒子。但是，一些物理學家認為還有更小的前子在等待被發(fā)現(xiàn)。事實上，我們至今并不能確定在尋找最小粒子方面還有多遠的路要走。

人類的祖先究竟是誰

在將近50 年的時間里，一個名叫“露西”的南方古猿曾被認為是我們?nèi)祟愖罟爬系淖嫦取＿@個觀點在學校的課本里存在了許多年。后來的一系列考古發(fā)現(xiàn)證明，事實并非如此。

1974 年11 月30 日， 古人類學家伊夫·科龐及其同事在東非干涸的奧莫河谷發(fā)現(xiàn)了一些骨骼碎片化石。據(jù)分析，這些骨骼屬于一個身高1.06 米的雌性南方古猿，研究人員給它起名叫露西。于是，在很長一段時間里，320 萬歲高齡的露西一直被認為是“人類的祖母”。據(jù)此，伊夫·科龐在1981 年創(chuàng)立了關(guān)于人類起源的理論。按照這一理論，在800 萬年前，一些類人猿生活在非洲大陸東部，那里樹木繁茂，氣候濕潤。后來，由于大規(guī)模的地質(zhì)變動，出現(xiàn)了一個從北到南長約4 000 千米的斷層——東非大裂谷，將類人猿分成兩群，并導致了一些氣候變化。在大裂谷的西部，類人猿繼續(xù)在潮濕的森林里生活。而在東部，那里的氣候變得干旱少雨，茂密的森林變成了稀樹草原。為了適應惡劣的自然環(huán)境，類人猿不得不站立起來，為的是便于看清來犯之敵，同時也是為了能走很遠的路去尋找食物。于是，直立行走的形態(tài)被保留下來，這一地區(qū)就是“人類的搖籃”。

但是， 這一理論很快就受到挑戰(zhàn)。1995 年，古生物學家米歇爾·布呂內(nèi)在非洲中北部的乍得共和國沙漠深處發(fā)現(xiàn)了一個類人猿（起名叫“阿貝爾”）的下頜。據(jù)考證，阿貝爾與露西是同時代的。問題在于：二者并不生活在同一地區(qū)，阿貝爾居住在東非大裂谷以西2 500 千米遠的地方。2001 年7 月，還是在乍得，米歇爾·布呂內(nèi)又發(fā)現(xiàn)了一塊700 萬年前的顱骨。雖然有些學者認為這塊顱骨應屬于大猩猩的祖先，但是米歇爾·布呂內(nèi)根據(jù)大量研究認定：“很顯然，它屬于古人類。”這一看法后來得到伊夫·科龐的認可。

由于現(xiàn)在世界各地發(fā)現(xiàn)的古人類化石越來越多，加上分子生物學技術(shù)的飛速進步，對人類起源問題的研究還在步步深入。也許用不了多久，就可闡明或基本闡明現(xiàn)代人的起源問題。

（責任編輯：白玉磊）