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实验达人最个性

2013-04-29本刊综合

发明与创新·小学生 2013年2期
关键词:克罗夫特卡姆雪橇

本刊综合

为科学而狂,实验达人最有个性!

吃玻璃、进毒气室、以身试毒……实验达人居然拿自己做实验,甘做科学“小白鼠”,他们对科学的那份疯狂,让我们不得不敬佩。

为科学事业奉献自己的自我实验很多,无不散发着英雄的气息。在科学发展的道路上,到底有哪些疯狂的自我实验呢?

我们一起来看看八大最具个性、一个比一个疯狂的自我实验吧。

第二次世界大战后,美国空军需要知道飞行员在超音速飞机中中弹后能否逃过一劫,因为中弹后的飞行员无法再驾驶飞机,超音速飞机的速度便会减速至零,这种突然的速度急刹车往往会让飞行员受到超过40G甚至50G的压力(1G的压力相当于地球表面重力,而40G的压力就相当于一头3吨重的大象压在身上),从而导致飞行员死亡。

18G的压力已经是人体能够承受的极限了,谁有勇气突破这种极限,与死神来一场生死较量呢?

飞行外科医生约翰·保罗·斯塔普勇敢地挑战这一极限,自愿做“小白鼠”,开始进行一系列身体实验。

在新墨西哥州的霍洛曼空军基地,仿照超音速飞机“急刹车”时的情形,斯塔普设计了一个以火箭推动的雪橇,这个雪橇能在约1067米的距离内将速度增至1207千米/时(约335米/秒),然后滑入水中,再突然减速直至停下来。

在1秒钟内,雪橇的速度由1207千米/时减速到0,猛烈的制动可以保证雪橇上的人平稳地坐在那里,只是无法再继续前进,但是有时制动会失效。有一次雪橇上一个中弹的实验假人就被弹出了210米,不过幸好没有损坏。

要是真人坐在雪橇上,会怎么样呢?

1947年的一天,斯塔普首次尝试他的火箭雪橇,他将火箭雪橇开到时速145千米,然后突然减速至0;第二天,他把时速增加到322千米,再突然减到0,第三天……随着实验次数增加,火箭雪橇的时速也在增加,为了探索人类耐力的极限,在7年的时间里,斯塔普一共尝试了29次。

每一次制动时,减速的压力都压迫着身体,他曾多次忍受眩晕、脑震荡、剧烈的头痛、肋骨破裂、肩膀脱臼和骨折等痛苦,其中眼睛受到的伤害最大。

1954年12月10日,斯塔普进行了最后一次试验。实验中,火箭雪橇在9个火箭的推动下时速达到了1017千米,这个速度比45口径的子弹速度还要快,甚至超过了飞机的速度。而当雪橇撞到水面时,斯塔普承受了46.2G的压力,超出了极限的40G。

他活下来了,关于这一实验的感想,他说道:“眼睛好像要被拽出眼眶了……我用手支起眼皮,但是什么也看不见。”他担心自己会永远失明,幸好视力在接下来的几天时间里逐渐恢复了,可还是留下了视力问题的后遗症。

自己给自己做手术,美国外科医生埃文·奥尼尔·凯恩恐怕是第一人。

1921年2月15日,凯恩躺在医院的手术台上,等着做阑尾切除手术。突然,他决定进行一个即兴实验——自己给自己切除阑尾,彻底告别阑尾先生。

他坐起来并让所有人后退,因为他要亲自操刀。由于他是医院的首席外科医生,医护人员只能勉强执行这个强制性的命令。

为了能清楚地看到自己的腹部,凯恩用枕头支撑着身体。他向自己的腹壁注射可卡因和肾上腺素,然后迅速刺穿浅表组织,找到了肿大的阑尾并将之切除。

整个手术花了30分钟。凯恩调侃说,如果不是医院的员工到处转悠不知道该做些什么,搞得手术室气氛很紧张,他可能可以更快地做完手术。

凯恩康复得很快,14天后他又回到了医院,开始为其他病人做手术。

事后,他解释说,之所以要进行这次自我实验,是想体验病人在做手术时是什么感受,从而可以更好地理解如何使用局部麻醉,以达到最好的效果。

爱上电池,谁信呢?可是,年轻的德国物理学家约翰·威廉·里特还真的爱上了电池,并扬言要跟电池结婚。

1800年,亚历桑德罗·沃尔特发明了伏打电堆——世界上第一个可以提供连续、稳定、强大电流的电池。约翰·威廉·里特对伏打电堆非常感兴趣,他利用这一发现,将伏打电堆的两极系统应用到身体的每一个部位。

里特将电流接到舌头上,顿时尝到了一种酸的味道;他将电线与鼻子接通之后,不停地打喷嚏;他把电线接到自己的眼球上,看到了许多奇怪的颜色在流动……电流经过不同的部位,里特都会有不同的感受,这些感受就像百味人生,既丰富又特别有意思。

因此,他经常会跟人们打趣说:“我要娶我的伏打电堆。我要跟她结婚啦!”

里特的实验并没有就此结束,他后来将电流增大至危险的程度,并强迫自己忍受更长时间的触电,还服用药物来减轻痛苦。

结果,他的健康受到损害,多次触电让眼睛受到感染,而且,他还要忍受经常性的头痛、肌肉痉挛、麻痹和胃痉挛,肺部还因此充满粘液。

舌头还曾暂时失去大部分感觉,阵阵头晕也让他近乎崩溃。有时持续强烈的疲惫感,常常让他难以下床。还有一次,电流让他的手背瘫痪了一个星期。

最终,他为滥做自我实验付出了代价,33岁时得了肺结核,虚弱的身体让他不堪一击,不久病逝。

玉米芯、木屑、软木、羽毛、石棉、人造丝和香蕉茎,这些东西能吃吗?很显然,我们是不吃这些东西的,而在弗雷德里克·菏泽尔眼中,这些都能吃,而且是日常生活中的“菜”。

为了抑制自己的食欲,菏泽尔在青少年时期采用过一种怪异的减肥方法,就是天天吃玉米芯、木屑、软木、羽毛、石棉等不同寻常的“菜”。而他最喜欢的菜就是被切成小块的手术棉。

在他晚年的时候,也就是20世纪20年代,菏泽尔作为芝加哥大学的一名研究员,把不吃寻常“菜”的天赋运用到科学上。他尝试吞咽一系列化学惰性物质,并观察这些东西在肚子里能够停留多长时间。

他从实验室外面的人行道上铲起碎石,然后吞下,52个小时后,碎石被排出体外。但是,钢球滚珠轴承和弯曲的银线用了大约80个小时才通过他的身体,小金球在他的肠道里移动缓慢,22天以后才出来。不过,玻璃珠要快得多,只用了40个小时就通过了消化道。

最快经过肠道的纪录是由一团打结的麻线创造的,麻线只用了一个半小时就通过了肠道。

黑寡妇蜘蛛是一种分布比较广的蜘蛛,具有非常强的毒性,但在很早以前,人们并不知道它是一种危险的动物。

1921年,昆虫学家威廉·博格进行自我实验,被蜘蛛叮咬后9小时赶到医院,他在医院里3天都辗转反侧,饱受噩梦的折磨,还发烧、浑身疼痛。

为了深入研究雌性黑寡妇蜘蛛叮咬对人类的影响,1933年11月,阿拉巴马大学的教授艾伦·沃克·布莱尔用镊子夹住一只雌性黑寡妇蜘蛛,使其对着他左手的食指,故意让蜘蛛用锋利的爪子刺入皮肤。

这只蜘蛛来回扭动着身子,并不满足于只在皮肤的表面叮咬,好像要刺入到皮肤的深处,而且越深越好。布莱尔夹着这只蜘蛛保持了这个姿势10秒钟,蜘蛛的毒液进入了他的体内。

几分钟后,布莱尔开始出现严重的肌肉痉挛,并且呼吸困难。两个小时后,他在地板上打滚、大汗淋漓,不得不被紧急送往医院。他到达医院的时候,血压迅速下降。

尽管遭受了极大的痛苦,但布莱尔仍坚持要医院用心电图来确定毒液对心脏的影响。医护人员连接好医疗设备,发现测量数据显示正常,与他被咬之前两天的数据并没有明显区别。

布莱尔的痛苦持续了几天,有那么一个时刻,精神变得非常错乱,他害怕自己会失去心智,但值得庆幸的是,一个星期后最糟糕的情况过去了,他出院了。

对抗蜘蛛不怕毒,布莱尔用自我实验充分证实了:雌性黑寡妇蜘蛛确实有毒,对人很危险。

剑桥生理学家约瑟夫·巴克罗夫特在整个职业生涯中多次进行自我实验,他把这些自我实验称之为“边缘地带的旅行”。

巴克罗夫特早期的边缘旅行包括在一战期间,他和一只狗共同暴露在氢氰酸气体中,那只狗95秒后死亡,而他将狗抱在怀里坚持了10分钟才倒下。

十年后,巴克罗夫特把自己封闭在一个密闭的玻璃房间里,测试低氧环境对人的影响。他在相当于海拔4877千米处的氧气环境中待了6天,整个身体都变成了蓝色。

不过,巴克罗夫特最引人注目的实验发生在1931年,当时为了调查冻结对心理功能的影响,他裸露在伍兹霍尔研究中心的冷藏室里。

起初他冷得直哆嗦,并很难有毅力继续留在冷藏室内。他一直在想:我可以轻易地走出去。但是他没有走出去,大约1个小时后,奇异的心理变化发生了——所有的羞耻感消失了,他不再在意与实验无关的人用异样的眼光看着他,寒冷已经把他变成了一个彻彻底底的“厚脸皮”。

巴克罗夫特1936年在耶鲁大学向一位听众描述当时的情景时说:“寒冷的感觉过去后,我就感到一阵美妙的暖意。‘晒太阳这个词最适合描述当时的情况,不过我不是晒暖,而是晒冷。”

巴克罗夫特那时可能很快就要接近致死低温了,幸运的是,一名在实验室外的研究助理注意到情况有些不对劲,就拿着毯子和温热的饮料冲进去救了他。

巴克罗夫特在那次严酷的考验中存活了下来,且没有留下后遗症。

与各种毒气亲密接触,著名的生理学家约翰·斯科特·霍尔丹真有勇气。

为了研究空气质量对人体健康的影响,霍尔丹爬到污水处理场的坑道里收集空气样本,而在那里,5个工人被硫化氢气体夺去了生命。之后,他又潜行到伦敦地铁中,通过一根管子吸取空气样品。

最后,他分析了贫民窟、工厂和下水道的空气,通过比较发现学校的空气还没有下水道的空气好,而夺命气体最多的地方是煤矿。

当时,地下爆炸司空见惯,而每当灾难发生,霍尔丹总是抓起矿工帽拔腿就冲往现场。有一次,某矿井爆炸后,他凑在排放矿内有毒气体的通气管管口辨认毒气。排出的气体未经空气稀释,他一吸入气体便喘气不止,脸色发青。

“是碳酸。”识别气体很有经验的他说,接着,他又凑近管口吸了两次确认刚才的判断。

多次深入矿井后,霍尔丹发现,矿井事故的受难者大多并非如人们猜想的那样死于爆炸,而是因为缺氧或吸入一氧化碳窒息而亡。

为了检验一氧化碳的毒性,他一边吸入一氧化碳一边记录自己的症状,同时给自己抽血分析血样。等到他难以支撑时,试验停止,心跳也差点停止。此时他血液中一氧化碳的饱和程度仅比受难矿工低4%。

他之所以敢这样冒险,是因为他的实验同伴——小鼠已经试过了。霍尔丹曾向别人建议,能用人做实验时就别用动物做实验,但就这一实验而言,小鼠是最好的实验对象。

小鼠的呼吸频率很高,肺部气体和血液的交换速率很快,比人类快近20倍,因此,鼠类对有毒气体的敏感度也差不多是人类的20倍。

在他的实验中,人鼠共享空气与一氧化碳混合的有毒气体,不到一分半钟,小鼠就撑不住了,呼吸正常空气后才恢复过来。而霍尔丹支撑了半小时后才表现出与小鼠一样的症状,他支撑的时间相当于小鼠持续呼吸有毒气体时间的20倍。

代谢率更高的小鸟对毒气的敏感程度更甚于小鼠,基本上维持不到一分钟。

在这一研究结果的指导下,矿工们开始把金丝雀带到矿下,用作指示空气质量的警示标。金丝雀的爪子经过特殊的修剪,可以让它自己失去知觉后还悬在栖木上,从而不被矿工们忽视,成为最显眼的警示。

拆弹人员想方设法避免炸弹爆炸,卡梅隆·莱特却千方百计制造爆炸。被朋友们唤作卡姆的他,加入了一支由秘密科学家组成的地下队伍。

有一种炸弹,理论上被空投下去后能在水面上跳跃然后落到水坝基部爆炸,卡姆被任命在炸弹试验期间坐在飞机里进行观察。

试验并不顺利,一枚炸弹炸裂后弹片击穿了飞机的发动机,另一枚炸弹在投放下水后激起的巨大水柱打坏了机翼。

经过训练,炸弹终于能在水面上弹跳了,但它能不能在水坝上炸出洞来呢?卡姆和同事巴恩斯·沃利斯飞往威尔士,那里的拉德诺郡有个废弃的小型水坝,他们想试着把水坝炸了。

他们在飞机上启动马达后,炸弹在转轴上飞速旋转起来。这种圆形炸弹之所以能在水面跳跃,靠的正是旋转。可是,炸弹却没能离开发射装置。它越转越快,越转越快,转轴竟冒出了烟。

眼见炸弹要在飞机上爆炸,卡姆一把抓住悬在头顶的支杆,把自己吊在炸弹舱上面,朝炸弹踢去。

他一脚接着一脚踢着那个旋转的圆球,身子向前倾斜着。猛然间,炸弹被踢飞了,留下卡姆悬在空空的炸弹舱上面,底下的水坝轰然炸响。

人类能否在不携带呼吸设备的情况下从深水的潜水艇中逃生,也是当时需要研究的一个课题。可要是自己去深水中进行试验看是否可以逃生成功是非常危险的,因为谁也不知道身处深水时,肺容纳的氧气是否够用?上浮过程中人会不会窒息?

趁着老板外出度假之机,卡姆开始了这项实验。

他把自己浸没在实验室封闭间的冷水里,水压大小调至相当于91米水深的压力,然后一边迅速降压一边吐气。这时哪怕是闭口一小会儿,肺都会有胀气和爆炸的危险,而吸气的本能更是难以抑制。

接着他又重复了一次实验,从100米水深处以0.6米/秒的速度上升,尝试从深水处逃生,结果,他成功了。

卡姆这一勇敢而非凡的行为,得到了同事和领导们的赞许。皇家海军采纳了卡姆的技术方法,得出人们可以从深达180米的水下自由漂浮脱险的结论,而卡姆本人也因为勇敢的亲身实验获得了大英帝国勋章。

科学“小白鼠”可不是那么好当的,我们可不能盲目地模仿哟。记住这些为科学痴狂的科学家们,学习他们的精神,我们也会收获不小呢。

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