第一章万物之理.2

（4）特殊的力学性质

陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。至于金属一陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。

超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。

宏观量子隧道效应

各种元素的原子具有特定的光谱线，如钠原子具有黄色的光谱线。原子模型与量子力学已用能级的概念进行了合理的解释，由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成能带，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的，从能带理论出发成功地解释了大块金属、半导体、绝缘体之间的联系与区别，对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。因此，对超微颗粒在低温条件下必须考虑量子效应，原有宏观规律已不再成立。

电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0．25微米。目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。

八、不沉的力量

曹冲称象的故事

讲一个小孩子称大象的故事，这小孩子名叫曹冲。

曹冲的父亲曹操是个大官，外国人送给他一只大象，他很想知道这只大象有多重，就叫他手下的官员想办法把大象称一称。

这可是一件难事。大象是陆地上最大的动物。怎么称法呢？那时候没有那么大的秤，人也没有那么大的力气把大象抬起来。官员们都围着大象发愁，谁也想不出秤象的办法。

正在这个时候，跑出来一个小孩子，站到大人面前说：“我有办法，我有办法！”官员们一看，原来是曹操的小儿子曹冲，嘴里不说，心里在想：哼！大人都想不出办法来，一个五、岁的小孩子，会有什么办法！

可是千万别瞧不起小孩子，这小小的曹冲就是有办法。他想的办法，就连大人一时也想不出来。他父亲就说：“你有办法快说出来让大家听听。”

曹冲说：“我称给你们看，你们就明白了。”

他叫人牵了大象，跟着他到河边去。他的父亲，还有那些官员们都想看看他到怎么个称法，一起跟着来到河边。河边正好有只空着的大船，曹冲说：“把大象牵到船上去。”

大想上了船，船就往下沉了一些。曹冲说：“齐水面在船帮上划一道记号。”记号划好了以后，曹冲又叫人把大象牵上岸来。这时候大船空着，大船就往上俘起一些来。

大家看着，一会儿把大象牵上船，一会儿又把大象牵下船，心里说：“这孩子在玩什么把戏呀？”

接下来曹冲叫人挑了石块，装到大船上去，挑了一担又一担，大船又慢慢地往下沉了。

“行了，行了！”曹冲看见船帮上的记号齐了水面，就叫人把石块又一担一担地挑下船来。这时候，大家明白了：石头装上船和大象装上船，那船下沉到同一记号上，可见，石头和大象是同样的重量；再把这些石块称一称，把所有石块的重量加起来，得到的总和不就是大象的重量了吗？

称量皇冠的难题

在一般人看来，阿基米德是个“怪人”。用罗马历史学家普鲁塔克的话说：“他象是一个中了邪术的人，对于饭食和自己的身体全不关心。”有时候，饭摆在桌子上叫他吃饭，他好象没听见，仍旧在火盆的灰里画他的几何图形。他的妻子，要时时看守他。譬如他用油擦身的时候，便呆坐着用油在自己身上画图案，而忘记原来是作什么事的了。他的妻子更怕送他到浴堂里去洗澡，这个笑话是因为国王的一个新冠冕而引起的。

国王在前不久，叫一个工匠替他打造一顶金皇冠。国王给了工匠他所需要的数量的黄金。工匠的手艺非常高明，制做的皇冠精巧别致，而且重量跟当初国王所给的黄金一样重。可是，有人向国王报告说：“工匠制造皇冠时，私下吞没了一部分黄金，把同样重的银子掺了进去。”国王听后，也怀疑起来，就把阿基米德找来，要他想法测定，金皇冠里掺没掺银子，工匠是否私吞黄金了。这次，可把阿基米德难住了。他回到家里苦思苦想了好久，也没有想出办法，每天饭吃不下，觉睡不好，也不洗澡，象着了魔一样。

有一天，国王派人来催他进宫汇报。他妻子看他太脏了，就逼他去洗澡。他在澡堂洗澡的时候，脑子里还想着称量皇冠的难题。

突然，他注意到，当他的身体在浴盆里沉下去的时候，就有一部分水从浴盆边溢出来。同时，他觉得入水愈深，则他的体量愈轻。于是，他立刻跳出浴盆，忘了穿衣服，就跑到人群的街上去了。一边跑，一边叫：“我想出来了，我想出来了，解决皇冠的办法找到啦！”

他进皇宫后，对国王说：“请允许我先做一个实验，才能把结果报告给你。”国王同意了。阿基米德将与皇冠一样重的金子、一块银子和皇冠，分别一一放在水盆里，看金块排出的水量比银块排出的水量少，而皇冠排出的水量比金块排出的水量多。

阿基米德对国王说：“皇冠掺了银子！”国王看了实验，没有弄明白，让阿基米德给解释一下。阿基米德说：“一公斤的木头和一公斤的铁比较，木头的体积大。如果分别把它们放入水中，体积大的木头排出的水量，比体积小的铁排出的水量多。我把这个道理用在金子、银子和皇冠上。因为金子的密度大，而银子的密度小，因此同样重的金子和银子，必然是银子的体积大于金子的体积。所以同样重的金块和银块放入水中，那么金块排出的水量就比银块的水量少。刚才的实验表明，皇冠排出的水量比金块多，说明皇冠的密度比金块的密度小，这就证明皇冠不是用纯金制造的。”阿基米德有条理的讲述，使国王信服了。实验结果证明，那个工匠私吞了黄金。

阿基米德的这个实验，就是“静水力学”的胚胎。但他并不停留在这一点上，继续深入研究浮体的问题。结果发现了自然科学中的一个重要原理——阿基米德定律。即：把物体浸在一种液体中时，所排开的液体体积，等于物体所浸入的体积；维持浮体的浮力，跟浮体所排开的液体的重量相等。

九、升力是怎样产生的

任何航空器都必须产生大于自身重力的升力才能升空飞行，这是航空器飞行的基本原理。航空器可分为轻于空气的航空器和重于空气的航空器两大类，轻于空气的航空器如气球、飞艇等，其主要部分是一个大大的气囊，中间充以比空气密度小的气体（如热空气、氢气等），这样就如同我们小时候的玩具氢气球一样，可以依靠空气的静浮力升上空中。远在一千多年以前，我们的祖先便发明了孔明灯这种借助热气升空的精巧器具，可以算得上是轻于空气的航空器的鼻祖了。

然而，对于重于空气的航空器如飞机，又是靠什么力量飞上天空的呢？

相信大家都玩过风筝或是竹蜻蜓，这两种小小的玩意构造十分简单，但却蕴含着深刻的飞行原理。飞机的机翼包括固定翼和旋翼两种，风筝的升空原理与滑翔机有一些类似，都是靠迎面气流吹动而产生向上的升力，但与固定翼的飞机有一定的差别；而旋翼机与竹蜻蜓却有着异曲同工之妙，都是靠旋翼旋转产生向上的升力。

机翼是怎样产生升力的呢？让我们先来做一个小小的试验：手持一张白纸的一端，由于重力的作用，白纸的另一端会自然垂下，现在我们将白纸拿到嘴前，沿着水平方向吹气，看看会发生什么样的情况。哈，白纸不但没有被吹开，垂下的一端反而飘了起来，这是什么原因呢？流体力学的基本原理告诉我们，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，白纸上面的空气被吹动，流动较快，压强比白纸下面不动的空气小，因此将白纸托了起来。这一基本原理在足球运动中也得到了体现。大家可能都听说过足球比赛中的“香蕉球”，在发角球时，脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员，直接飞入球门，由于足球的飞行路线是弯曲的，形似一只香蕉，因此叫做“香蕉球”。这股使足球偏转的神秘力量也来自于空气的压力差，由于足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转，因此在足球的两个侧面相对于空气的运动速度不同，所受到的空气的压力也不同，是空气的压力差蒙蔽了守门员。

对于固定翼的飞机，当它在空气中以一定的速度飞行时，根据相对运动的原理，机翼相对于空气的运动可以看作是机翼不动，而空气气流以一定的速度流过机翼。空气的流动在日常生活中是看不见的，但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。流过机翼的气流与河床中的流水类似，由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平，流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。根据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高，换一句话说，就是大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。当飞机的机翼为对称形状，气流沿着机翼对称轴流动时，由于机翼两个表面的形状一样，因而气流速度一样，所产生的压力也一样，此时机翼不产生升力。但是当对称机翼以一定的倾斜角（称为攻角或迎角）在空气中运动时，就会出现与非对称机翼类似的流动现象，使得上下表面的压力不一致，从而也会产生升力。

十、建造金字塔的大鸟

金字塔建于3000多年以前，没有人知道当时它们是怎样建成的。传统的设想是成千上万的奴隶费力地拖着木橇上的巨石，但是没有任何直接的证据能支持这种设想。关于金字塔的建造，一直是个谜。最近有科学家提出，古埃及人可能是利用风筝将金字塔建造起来的。

奇特壁画中的“大鸟”

首先提出风筝与金字塔有关的是美国一位叫莫内恩?克里蒙斯的工程师，那时她准备去埃及旅游，然后买了一些有关埃及的名胜古迹的书。在阅读这些书的过程中，克里蒙斯注意到一本书中介绍的一幅特别的金字塔壁画，画中显示了一排人以一种奇怪的姿势站立着，他们手持一些绳子，这些绳子经过某种机械系统通往空中一只“大鸟”。她想，或许这只“鸟”实际上是一只大风筝，这些人在利用它来抬升重物。

这幅图引起了克里蒙斯的好奇心，她开始着手研究其可能性。在加利福尼亚州诺斯里奇市的一个公园里，她和一些朋友利用从商店里买来的风筝，试图抬起一根2.5米长的红木和一块180千克重的水泥石块。他们终于获得了成功。

复原壁画中的“大鸟”

克里蒙斯开始和各个大学的航空技术系联系，以求得到帮助，去做进一步的研究。遭遇多次拒绝之后，她在加州理工学院碰上了好运气，该学院的摩特萨?加里波对此表示深感兴趣。他说：“我来自伊朗，对中东的古老科技很有兴趣。”他对激起克里蒙斯兴趣的那幅画也感到困惑不解，壁画里在空中的那只“大鸟”的翅膀比起鸟的翅膀来说显得太短且太宽。他说：“它是风筝的可能性肯定存在。”

据初步计算和模拟的风洞实验证明，不需要什么强风，就可以利用风筝抬起一根3500千克重的柱子来。这个实验的关键在于要使用一套滑轮系统来加强对石块的升力，于是加里波和他的同事就在平放的石块顶端正上方搭起了一个帐篷式的脚手架，利用滑轮从脚手架的顶部起吊。其想法是当把大石块的顶部吊起来以后，便可将其底部放在手推车上从地面上推走。

2001年年初，该小组利用一个40平方米的尼龙降落伞作风筝，以此来检测克里蒙特的设想。这个风筝最终将大石块完完全全地抬离了地面。霎时间那风筝便鼓满了风，张大开来，产生了一股巨大的升力，仅仅用了40秒钟便将大石块竖立了起来。当时风力和缓，风速仅为4～6米/秒，比他们原先设想所需要的风力小得多。加里波推测，只要用40多个人和4～5个风筝，就能够竖立起一块30万千克重的大石块。因此，金字塔的建设者们当年完全能够利用风筝将巨石抬起，并运放到某个特定位置。因为没有遗留下图画显示金字塔的建设过程，所以没有办法说明实际发生的情况。

从古代走进现代的“大鸟”

虽然不少科学家对加里波和克里蒙斯的结论持反对意见，加里波还是对自己实验的可信度充满信心。加里波现在计划着用麻绳和木滑轮重新制造古埃及式的设备。加里波推测，埃及人曾经在砂子上倒油和水，使其易于流动，并减少木橇下的阻力。

十一、地球的秘密

臭氧层的自述

我的名字叫“臭氧层”。我是地球表面20-40公里之间，由一层臭氧组成的薄层，虽然大气平均臭氧含量大约仅有0.3×10¯6，但地球表面20—40公里之间的臭氧含量却接近10×10-6。正因为高空大气层中90%的臭氧集中在这里，所以人类环保科学家就给我起了一个不怎么好听，但却适合我的名字----“臭氧层”。也有一些环保科学家，形象地称我为“披在地球上的一件保护其安宁的巨大臭氧衣”。

我在地球表面大气层中的主要作用是挡住对地球有害的紫外线辐射的通过。我在保护地球方面具有特别的功能：对于太阳光中与生物无害的可见光和A段紫外线，一律放行；对生物害处极大的C段紫外线，就把它们全部吸收；对生物害大利小的B段紫外线，就将它们大部分吸收，小部分放行，让它们到达地面杀菌消毒，又不至于对人类健康造成危害……正因为我具有诸如上述种种特殊功能，所以我才能天衣无缝地行使好保护地球的神圣职能。

然而，近20年来，我这件用于保护地球安宁的巨大臭氧衣，却遭到了来自人类地球一些我最怕的气体的腐蚀。由于这些气体的腐蚀，这件巨大臭氧衣已出现了一些很大、很大的“空洞”。如果早在1985年，英国科学家就发现我的巨大臭氧衣的南极部分有一个面积与美国大陆差不多大的“空洞”；1987年德国科学家也发现我的北极部分出现了空洞，面积是南极空洞的1/3；中国科学家早在20世纪90年代中期也发现，每年从6月到10月，青藏高原上空会出现一个大气臭氧浓度异常低值中心，而且低值中心区域的臭氧量逐年减少，这可以说是我这件巨大臭氧衣上发现的第三个臭氧空洞。

就在科学家发现臭氧耗损和出现臭氧空洞的同时，世界各地纷纷报道皮肤癌和白内障的发病率亦明显增加。这说明人类患皮肤癌、白内障，以及人类免疫系统和地球上的生物（包括海洋生物）遭到破坏，都与我这件巨大臭氧衣出现空洞有关。由此可见，如果没有我在地球表面形成保护层，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，地球就会成为没有任何生命的不毛之地。

那么，从人类地球上侵蚀我的是一种什么样的可怕气体呢？让我告诉朋友们吧！这种可

怕的气体实际上是一种卤代烃类物质，主要是含有氯、溴原子的烃类物质，如用作空调、电冰箱制冷剂的氯氟烃，其商品名叫氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定，游荡10年左右的时间进入同温层，直至穿出臭氧层。氟里昂穿出臭氧层后，在强烈紫外线的作用下，氯氟烃迅速分解，产生氯原子。由于氯原子极为活泼，专门拆散臭氧分子，因而它可以使我这件保护地球表面的巨大臭氧衣逐渐变薄，出现空洞。

据悉，近二十年来，人类已经把1500万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用，大部分还在大气中游荡。虽然这些年来，人类为保护环境、保护我而采取了种种有效措施，使地球上的很多地方已停止生产和使用氯氟烃，但由于地球上的很多地方除生产和使用氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物所含有的氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，同样使臭氧层遭到不断的破坏。因此，人类保护我尚需做出不懈的努力。

虽然地球上的46个国家，早在1987年9月16日就在加拿大蒙特利尔签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，开始采取保护我的具体行动；虽然蒙特利尔公约自实施以来，大气层中存在的大量破坏我的物质得到了一定程度的消减，但这项全球之战远未停止，人类还面临着许多挑战，尤其是那些发达国家。因为，自蒙特利尔公约实施以来，地球上的许多国家已经使用了对我无害的产品，但发达国家对发展中国家出口的含氟里昂的冰箱、空调等产品的量却在增加。可见，人类离蒙特利尔公约中特别确定的“必须在2010年之前，完全停止使用氯氟烃，并使臭氧层上的空洞于21世纪中叶得到完全恢复”的目标，还有一定差距，但我深信，只要人类愈来愈清晰地认识到我的存在价值和我对保护人类生存与健康所起的巨大作用，并为保护我而采取更多的卓有成效的措施，人类保护我的最终目标就一定会实现。

最后，我还想重复几年来“国际保护臭氧日”人们所呼吁的那句颇具现实意义的话：“

为了地球上的生命，对政府、各行各业和消费者说：请购买对臭氧层有益的产品！”

空中死神-酸雨

多少年来，人类一直把大气圈作为排污场所加以利用，认为浩瀚无垠的大气圈具有无限的净化、吸污和解毒能力。但事实证明，人们的想法错了。现在，被排放到大气中的一部分废物，正在变成酸雨降落在世界各地，使全球的水和土壤不断酸化，人类开始尝到自己种的苦果。

研究表明，二氧化硫是形成酸雨的主要物质。人们不禁要问，二氧化硫怎么会跑到雨中去？原来在我们的生活中须臾也离不开的燃料煤含有相当的硫磺。据科学工作者测试，每1吨煤中往往要有5～10千克的硫磺，1吨石油中有30～50千克的硫磺，随煤或石油燃烧，硫磺会变成2倍硫磺的二氧化硫，进入大气中。假设一个火电站，一昼夜要烧4500吨煤的话，这些煤含硫磺量按9％计，就可向大气中排放二氧化硫2700吨。二氧化硫在阳光照射下产生光化学作用，形成硫酸雾，硫酸雾在空气中不断凝结增大，当它与蒸汽相遇后便形成酸雨。此外，大气中的硫和氮进行氧化反应后也会产生硫酸和硝酸，使雨后、雪中pH值减小，当小于5.6时，即称为酸雨。

酸雨给地球生态环境和人类的社会经济带来严重的影响和破坏。尤其对陆地生态系统危害甚大。酸雨降落在地面以后首先污染土壤，使土壤pH值下降变成强酸土。强酸土会抑制硝化细菌和固氮菌的活动，使有机物分解变慢，营养物质循环降低，生态系统生物产量明显下降。1982年我国重庆郊区有几万亩水稻、豆类植物受酸雨危害，产量损失在6.5％以上。酸雨还通过对植物表面（茎、叶）的淋洗直接伤害或通过间接危害，使森林衰亡，并诱使病虫害暴发，造成森林大片死亡。据报道，德国巴登符腾堡有6.4万公顷森林因酸雨而死亡；巴西利亚有5.4万公顷森林危在旦夕，我国四川、广西等省区已有10多万公顷森林频临死亡。

就农田和森林来说，酸雨作用的时间也比较短，同时农田受农民的管理，土壤有调节酸碱度的能力，酸雨的影响容易消除。而森林中的植物生长期长，酸雨对植物作用时间也较长，加之土壤不加管理，在酸雨长期影响下，土壤pH值就降低。因此酸雨对森林生态系统的影响要比农田生态系统大得多，而且一旦酸化就需很长的时间，甚至几十年才能恢复。酸雨还能使河流、湖泊的水体酸化，抑制水生生物的生长和繁殖，甚至导致鱼苗窒息死亡。酸雨还杀死水中的浮游生物，减少鱼类食物来源，使水生生态系统紊乱，如挪威南部因酸雨影响，将近3万平方公里水域的鱼当年受害。

不仅如此，酸雨对金属、木料、水泥建筑也有很强的腐蚀作用。世界上已有许多古建筑和石雕艺术品遭酸雨腐蚀破坏，如加拿大的议会大厦，我国的乐山大佛等。酸雨还直接危害电线、铁轨、桥梁、房屋等。目前，世界上已形成了三大酸雨区，一是以德、法、英等国家为中心的，涉及大半个欧洲的北酸雨区。二是50年代后期形成的包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积已达10000多万平方公里，降水的pH值小于5.0，有的甚至小于4.0。我国在70年代中期开始形成的覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，面积为200平方公里的酸雨区是世界第三大酸雨区。我国酸雨区面积虽小，但发展扩大之快，降水酸化速度之高，在世界上是罕见的。由于大气污染是不分国界的，所以酸雨是全球性的灾害。

百慕大之谜

许多人都曾看到过大海，它蔚蓝、博大而且神秘。虽然我们通常所见到的海都是平静安详的，但在有些地方却是神秘而危险的。我们这里所讲述的是大西洋中的百慕大海区。

百慕大海区以北是百慕大群岛，东南部是波多黎各岛，西南部是佛罗里达半岛。自20世纪以来，这一三角地带发生过许多奇怪现象。

1963年2月3日，美国一艘名为“凯恩号”的设备先进的油轮在平静的百慕大海面上突然消失，油船未发出过求救信号。

1945年12月，美国海军5架“复仇者式”鱼雷轰炸机，在百慕大海区上空消失。在失踪前，飞行员曾向地面指挥塔报告说罗盘失灵，设备失灵。但在后来的大规模搜寻中，竟然连一滴油都没找到。1968年，一架美国客机在穿越百慕大海区上空时突然从雷达屏幕上消失10分钟，尔后却又安然的降落在目的地。令人惊奇的是，机上成员都不认为发生过什么事，但飞机上所有的表都慢了10分钟。这种情况，根据相对论原理，只有飞机速度达到光速才可能出现，显然是不可能的。另外，百慕大还可以让人返老还童，增长智商。

翻腾的泥火山

泥火山，顾名思义是由泥构成的火山。说是泥，是因为它的的确确是由黏土、岩屑、盐粉等泥土构成；说是火山，却又不是通常意义上的火山，通常所说的火山最基本的特征是由岩浆形成的，并具有岩浆通道，而泥火山则是由泥浆形成的，不具有岩浆通道。不过，泥火山不仅形状像火山，具有喷出口，还有喷发冒火现象。

2002年，国内一些媒体报道的新疆乌苏泥火山，分布在乌苏西南的天山北麓山谷里，附近有白杨沟煤矿。正在活动喷发的泥火山呈现为一眼眼泥泉、一口口泥潭，它们多呈圆形，个体不大，直径从几厘米到1—2米，星散分布在方圆约半平方公里的山坡和谷地里。泉潭中的泥浆表面不时地咕嘟咕嘟冒泡，犹如大地在沸腾。

泥浆散发出带有臭味的沼气、硫化氢等气体，有的可以点燃。可是人们没有想到那滚滚翻腾的泥浆温度却很低，以至把手放进去感到冰凉，因而也有人把泥火山称为凉火山。

有时泥火山喷出口沿地表的断层或裂隙成串珠状分布，有的成深沟，有的似深井。翻滚的泥浆不断地从喷出口向周围溢出，久而久之就干涸成泥丘，形态类似一般的火山锥，但规模要比火山锥小得多，通常泥火山锥体底座的直径仅几米到几十米，高度一般不超过10米。

那些干涸的泥火山往往形成各种形态的地貌景观。在白杨沟，除了正在喷发的泥火山，其周围还有许多已经停止喷发的泥火山，它们呈五状、垄状、漏斗状……千沟万壑，层峦叠复，红、黄、橙、赭、绿，色彩斑斓，表明在此之前已经有过很大规模的泥火山活动。

在中国，除了新疆，目前仅在台湾的高雄和恒春一带发现有活动的泥火山，那里的泥火山不仅有典型的地貌形态，还有喷火的自然景观。世界上其他地方的泥火山也不多见，比较著名的泥火山有伊朗的马克兰，罗马尼亚的布扎，最大的泥火山分布在阿塞拜疆的巴库，美国的黄石公园更是以泥火山闻名天下。

泥火山的成因，目前还有许多问题没搞清楚，学术界也存在着争论，但大体上可分两大

类型。

一种泥火山的形成与沉积作用有关，即在地下存在着厚层塑性的富含有机质的沉积物，蕴藏着大量水和碳氢化合物气体，它们具有很大压力，一旦遇到地壳运动出现裂隙，那些处在高压下的水和气体就要膨胀上升，带着周围的泥土岩屑喷出地表，伴随着喷气(包含水蒸气)、喷泥，有时还要喷火(甲烷等气体在高温下自燃)而形成泥火山。

这类泥火山多形成在油气藏发育地区，如产于阿塞拜疆巴库油田的泥火山，新疆独山子和白杨沟的泥火山可能与那一带的油田(如克拉玛依油田)也有关，因此，也曾有人称为汽油火山”。全球大部分泥火山属于这种成因，有半数以上的泥火山分布在里海周边的油田区。从某种意义上说，泥火山是寻找油气藏的一个标志。

另一种泥火山的形成与火山活动有关。最具代表性的是美国的黄石公园。黄石公园跨越怀俄明、蒙大拿、爱达荷三个州，号称世界第一公园。公园中最奇特的景观是泥火山和与泥火山有关的间歇泉，不仅数量多，共180多个，而且规模大。

著名的黑龙潭像口大黑锅，依在上坡旁，直径达30英尺(约10米)，翻滚的泥浆在阴森的烟雾笼罩下，显得鬼怪神奇，有时在喷发时还带着嗡嗡的叫声。也有的泥火山喷出的泥浆溢出喷出口形成泥浆河。在黄石公园最吸引人的是间歇泉。通常人们见到的喷泉多是人工的，而黄石公园的喷泉则完全是自然的。有的喷泉像开锅的水，翻腾滚滚，但这种沸腾的水不是温度升高所致，而是地下二氧化碳等气体喷发的结果；也有的喷泉能喷出高达20—30米的水柱，水柱的直径有2—3米；更有趣的是双喷泉，喷发时两个喷发柱交替进行，一个喷发柱喷出去70英尺(约21米)高，落下来，另一个又喷上去100英尺(约30米)高，两个喷发柱一上一下，格外壮观。

由于这些喷泉都是喷一会儿停一会儿，因而把它们称为间歇泉。间歇的时间有的几小时，有的一天左右，而每次喷发的时间只有十几分钟到一个小时。所以若想观看这种景观需要等待，当地有些旅馆坐落在喷泉附近，就是为游客观赏喷泉喷发景观提供方便的。游客坐在旅馆的客厅里，就可以透过玻璃窗观看喷泉的喷发情景。

必须指出，那里的间歇泉与一般的温泉不同，温泉不仅水温高，而且少含硫；间歇泉水

温一般比较低，且含大量的硫和碳酸气。黄石公园实际上是处于一个巨大的火山口里，大约60万年前有一次火山喷发，被认为是全球最大的一次火山喷发，之后，尽管火山没再喷发，但仍在活动。许多泥火山和间歇泉就是在原来火山口中的一些裂隙和破碎带的基础上发育起来的，一些气体和水也是原来火山残余的。

泥火山是一种奇特的自然景观，它除了供人们观赏，尚没有怎么开发利用，但是随着研究的深入，这个大自然的瑰宝必将放射出更多的异彩。

可燃冰

科学家发现，地球上有一种可燃气体和水结合在一起的固体化合物，因外形与冰相似，所以叫它“可燃冰”。这种可燃冰的形成有两条途径：一是气候寒冷致使矿层温度下降，加上地层的高压力，使原来分散在地壳中的碳氢化合物和地壳中的水形成气—水结合的矿层。二是由于海洋里大量的生物和微生物死亡后留下的遗尸不断沉积到海底，很快分解成有机气体甲烷、乙烷等，这样，它们便钻进海底结构疏松的沉积岩微孔，和水形成化合物。

可燃冰年复一年地积累，形成延伸数千至数万里的矿床。它每立方米中含有２００立方米的可燃气体，已探明的储量比煤炭、石油和天然气加起来的储量还要大几百倍。目前，开发技术问题还没有解决。一旦获得技术上的突破，可燃冰将加入新的世界能源的行列。

大西洋底可能存在第八大洲

2002年12月到2003年6月，古巴近海和陆地考古接连有惊人的大发现。这些发现引起了一个让全世界都关注的课题：地球上可能存在过第八大洲——大西洲？古巴近海甚至大西洋底真的隐藏着一个极其发达的超文明吗？去年12月10日的美国《华盛顿邮报》和今年9月5日的《海底考古杂志》对此进行了详细的报道。

神秘莫测的海底“建筑群”

当神秘的画面缓缓出现在电视屏幕上时，船上的人们共同的感觉是：海底冒出了鬼影

——无人驾驶的潜艇所过之处，漆黑的洋底到处是方方正正的巨大石头和金字塔形状的建筑。

海面科考船声纳扫描的结果更令船上所有的人感到震惊，海底这些白色的巨石方阵排列得非常整齐，整个图像看起来就是一座被海水突然吞没的城市废墟，方圆足足有16平方公里！

按合同负责为古巴勘测领海的加拿大“资深数字化通讯公司”的科学家保罗·温威格说：“我们现在发现的是一个谜，一个异常难解的谜！大自然肯定不会在海底摆出如此有规则的巨石方阵，但到底是什么，我们不好下结论。”

温威格的一位同伴透露说，他们在该海域内发现了8座类似巨型金字塔样的建筑，这8座金字塔在整个废墟上按轴线分列，分布得十分有规律。至于其它的巨石阵，现在可以隐隐约约区分出“城市广场”、“大厦”和“公共设施”之类的东西。

这些东西究竟是自然造化还是奇迹，还要进行实地勘测才能断定。不过，自2002年12月宣布了这一重大发现以来，许多热衷于“大西洲”科考的人们就纷纷猜测说，这一发现给地球曾经存在过高度文明的大西洲之说提供了重要的证据。

地球存在过大西洲？

美国航天飞机中有一架称为“亚特兰蒂斯”，意为大西洲。公元前380年，古希腊哲学家柏拉图发表了自己著名的语录体哲学著作《泰密阿斯》和《克利斯提亚》。这两篇文章是关于大西洲的最早文字记述。根据这两篇文章的记载，柏拉图的表弟克里西亚斯是大西洲故事的讲述者。这位表弟与柏拉图一样是苏格拉底的学生。在对话中，克里西亚斯三次强调大西洲的故事是真实的。他宣称，亚特兰蒂斯的故事是他的祖父从梭伦那里得知的，而梭伦不仅是古希腊的著名政治家、改革者、立法人，而且还被誉为最诚实的人。

据柏拉图的记述，大约1.2万多年前，在今天直布罗陀海峡以西的大西洋海域中，曾经有一个高度先进的古代文明存在。柏拉图讲到，亚特兰蒂斯有绵延的崇山峻岭，草木茂盛的平原，矿产资源十分丰富，尤其是古希腊人十分看重的铜蕴藏量十分丰富。正是这片富庶的土地孕育了一个高度发达的文明社会。亚特兰蒂斯人在大西洲的中央建立了自己帝国的首都，并用伟大的保护神波塞东的名字来命名这座城市。这个强大的帝国历经了十个伟大的皇帝的统治，当时无人能与之抗衡。这时，岛上的居民由于生活的富足，日益变得骄傲、腐化和堕落，他们竟然抛弃自己的保护神而崇拜起各种异教神灵，从而引致人神共愤。于是，根据柏拉图的说法，海啸和大地震相继发生，短短一日一夜的时间，整个亚特兰蒂斯沉入汪洋大海，无影无踪了。这个伟大的古代文明就此灭亡。

困惑2000年的历史之谜

大西洲一直困惑着人类近2000年。这期间，许多人都声称他们发现了大西洲的遗址。早在1909年，弗洛斯特教授就提出，柏拉图描述过的亚特兰蒂斯可能是克里特岛上延续至公元前1400年左右的迈诺斯文明。迈诺斯文明与亚特兰蒂斯文明有许多相似之处，但克里特岛并没有因为一场浩劫而陆沉。1939年，希腊考古学家马里纳托斯试图解释这一疑点：

公元前1470年发生了一次火山爆发，毁灭了克里特岛西北、爱琴海中的基西拉岛的一部分，这场大灾难也可能毁灭了迈诺斯文明。火山首先喷出大量灰尘，然后大爆发，继而发生海啸和地震。近年来，由于考古学家在桑托林火山遗址发现了大量迈诺斯人的文物，这样马里纳托斯的说法获得了更多人的支持。他们认为桑托林本身就是亚特兰蒂斯。

1967年的一天，美国一飞行员在大西洋巴哈马群岛低空飞行时，突然发现在水下几米深的地方有一个巨大的长方形物体。次年，美国一考察队在安德罗斯岛附近海下发现了一座古代寺庙遗址，长30米、宽25米，呈长方形；在比米尼岛附近海下5米处发现了一座平坦的经过加工的岩石大平台。考察队从而断定，在遥远的过去，巴哈马群岛一带的海底曾是一座用岩石修筑的大陆城市。有些科学家还在大西洋底的好几个地方发现了岩石建筑物，其中有防御工事、墙壁、船坞和道路。这些海底建筑物的排列和形状，与传说中的亚特兰蒂斯非常一致。科学家根据种种发现加以推测，已经消失了的古代大西洲———亚特兰蒂斯，可能就沉没在波涛滚滚的大西洋底。

不少科学家认为，远古的大西洲人掌握着相当发达的科学文化技术。他们能够冶炼高纯度的金属，能够不受距离、障碍限制地通讯联系。他们掌握的通讯手段甚至比无线电通讯要先进得多。有些学者还认为，人类的语言特别是字母文字就源于大西洲，遗址上出土了不少刻有字母的石头，金字塔这种建筑也来源于大西洲。一些科学家认为，大西洲是在1万多年前被几乎同时袭来的几次大灾难毁灭的。这些灾难是突然降临的：覆盖地球大片陆地的冰雪融化了，形成了大洪水。大洪水迅速冲击了大陆；大洪水带来的大地震又震撼了大西洲；恰巧这时，又有一颗小行星不偏不斜地撞在大西洲大陆上。这一连串的沉重打击，使大西洲彻底毁灭，并沉入海洋。

亚特兰蒂斯（大西洲）之谜最引人入胜之处超出了事实的范围，牵涉到人类的思想和历史，这些与亚特兰蒂斯传说本身一样惹人遐思。

海底温泉

现在的海底有无温泉？海底的温泉是什么样子？近20年来，经过科学家反复调查，发现现在的大洋底也有温泉，可惜一般人无法看到。只有等到有朝一日，具备了到大洋底旅游的条件时，大家才可能去一饱眼福。

1977年10月，美国科学家乘“阿尔文”号深潜器，来到东太平洋海隆的加拉帕格斯深海底，在大断裂谷地进行考察时惊奇地发现：这里的海底上，耸立着一个个黑色烟囱状的怪物，它的高度一般为2-5米，呈上细下粗的圆筒状。从“烟囱”口冒出与周围海水不一样的液体，这里的温度高达350℃。在“烟囱”区附近，水温常年在30℃以上，而一般洋底的水温只有4℃，可见，这些海底“烟囱”就是海底的温泉。

在如此高温的大洋底，有活着的生物吗？科学家进一步考察，发现在海底温泉口周围，不仅有生物，而且形成了一个新奇的生物乐园：有血红色的管状蠕虫，像一根根黄色塑料管，最长的达3米，横七竖八地排列着，它用血红色肉芽般的触手，捕捉、滤食水中的食物。这些管状蠕虫既无口，也无肛门，更无肠道，就靠一根管子在海底蠕动生活。但它的体内有血红蛋白，触手中充满血液。有大得出奇的蟹，没有眼睛，却无处不能爬到；又大又肥的蛤，体内竟有红色的血液，它们长得很快，一般有碗口大。还有一种状如蒲公英花的生物，常常几十个连在一起，有的负责捕食，有的管着消化，各有分工，忙而不乱。这里的生物很有特色，其乐融融，成了真正的"世外桃园"。科学家称这里为"深海绿洲"。这里处在水下几千米的海底，没有阳光，不能进行光合作用，没有海藻类植物，这里的动物靠什么生活呢？科学家们研究认为：这里水中的营养盐极为丰富，是一般海底的300倍，比生物丰富的水域也高3-4倍。这里的海洋细菌，靠吞食温泉中丰富的硫化物而大量迅速地蔓延滋生，然后，海洋细菌又成了蠕虫、虾蟹与蛤的美味。在这个特殊的深海环境里，孕育出一个黑暗、高压下生存的生物群落。看来，"万物生长靠太阳"的说法，在这里不适用了。这是科学家们意外的发现。但是，实验表明，这个深海底特殊的生物乐园，生命力是脆弱的，一旦把它们移到海面，在常压情况下，它们一个个都命不久长，死的死，烂的烂，顷刻间土崩瓦解。

海底温泉，不但养育了一批奇特的海洋生物，还能在短时间内，生成人们所需要的宝贵矿物。那些"黑烟囱"冒出来的炽热的溶液，含有丰富的铜、铁、硫、锌，还有少量的铅、银、金、钴等金属和其他一些微量元素。当这些热液与4℃的海水混合后，原来无色透明的溶液立刻变成了黑色的"烟柱"。经过化验，这些烟柱都是金属硫化物的微粒。这些微粒往上跑不了多高，就像天女散花从烟柱顶端四散落下，沉积在烟囱的周围，形成了含量很高的矿物堆。人们过去知道的天然成矿历史，是以百万年来计算的。现在开采的石油、煤、铁等矿，都是经历了若干万年后才形成的。而在深海底的温泉中，通过黑烟囱的化学作用来造矿，大大地缩短了成矿的时间。一个黑烟囱从开始喷发，到最终"死亡"，一般只要十几年到几十年。在短短几十年的时间里，一个黑烟囱，可以累积造矿近百吨。而且这种矿，基本没有土、石等杂质，都是些含量很高的各种金属的化合物，稍加分解处理，就可以利用。这是科学家在海底温泉的重大发现。