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幸好,维基百科总算是收录了石墨烯的定义,它来自安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)合写的一篇论文(这两位就是凭借对这种神奇物质的研究获得了2010年度的诺贝尔物理学奖)。他们的定义如下:“石墨烯是一种紧密组装成二维蜂窝状栅格结构的单层碳原子(原文如此),也是构成其他各种维度石墨材料的基本成分。它可以变成零维的富勒烯,卷成一维的纳米管,或者堆成三维的石墨。”请想象一张铁丝网,再将网上的每个节点替换成一个碳原子,你想象出来的这个怪东西就是石墨烯了。(好吧,是虚拟的石墨烯。)
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霍恩教授是宁愿设法将几层石墨烯堆叠成保鲜膜的厚度,也不愿意为我接下来的问题费心的。那么,善良的读者,我就把这些问题都留给您吧,我们这就开始。
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首先,那支铅笔是垂直的还是水平的?就权当它是垂直的吧。这样一来,那头大象的全部体重就都集中在石墨烯的一点上了。水平的铅笔在多数状况下都是没有用处的(比如躺在铅笔盒里时),除非是在墙壁上写字。
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其次,那支铅笔是用什么做的?普通的铅笔头不可能承受大象的体重。那么答案肯定是被卷成巨大纳米管的石墨烯。(对纳米管来说是巨大的,但对铅笔来说正好。)制笔的时候不妨在石墨烯卷里加入一根较细的石墨柱体,这样就真的可以书写了,可那样又太学究气了一点。(不过话说回来,不能写的还能叫铅笔吗?大概不行吧。有人跟我说过我不能写,而我也显然不是一支铅笔。)
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总之,我们现在有了石墨烯保鲜膜和石墨烯铅笔。下一个问题是:那头大象要怎么弄到铅笔上去?且慢,稍等片刻。这大象是体重6,800千克的非洲象呢,还是体型较小、仅重4,500千克的亚洲象?
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这两种动物不光是体型不同,性情也大不一样。你或许可以安然无恙地让亚洲象表演这个特技,但我是不会试图让一头非洲象站上一支铅笔的,尤其是一头非洲公象。它或许无法将石墨烯的铅笔压断,但十有八九会奋力抗拒,把整个实验室摧毁。
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其实仔细想想,我们对那头大象了解得并不算多。它是一头成年象,还是一头象宝宝?要站上铅笔的话,一头亚洲象宝宝是最容易的选择。另外,大象接近石墨烯的时候,研究人员有没有播放美国作曲家亨利·曼西尼(Henry Mancini)的《小象进行曲》(Baby Elephant Walk)1?如果没有,是为什么?毕竟这样的机会可不是天天都有的。
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当象宝宝的体重集中在铅笔的笔尖上时,产生的压强能将下面的石墨烯刺穿吗?如果实验原本需要的是一头成年非洲象,那么我很怀疑那头100千克的象宝宝是否够重。如果那头可爱的小象把全部重量都压在那支强度卓绝的纳米铅笔上,那么保鲜膜或许没有问题,就怕小象会撑不住,铅笔会在可怜的象宝宝身上扎个洞,并整个陷进它的肉里。这下,就会有一头受伤的亚洲象宝宝在你的石墨烯上血流不止,一头象妈妈在一边气得发疯,一群动物保护组织的人在外面大声抗议了。
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我们最终还是得挑选一头完全长成的亚洲象,它的身上要包裹一层保护性的石墨烯,它的象腿站在石墨烯的铅笔上,在石墨烯的薄膜上保持平衡。而且它还不能像这篇专栏文章这样——偏离中心。(翻译 红猪)
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1.《小象进行曲》,亨利·曼西尼为影片《哈泰利!》(Hatari!)所作的插曲。
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大象如何站在铅笔上:超乎想象的科学解读
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挂羊头 卖狗肉
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谈谈我们的鱼类和鸟类朋友。
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在感恩节那天,我亲眼目睹了一只鸟是怎样填饱自己肚子的。那是位于美国佛罗里达州博因顿比奇的洛克萨哈奇国家野生动物保护区的一只大蓝苍鹭(Ardea herodias)。正午刚过,这只苍鹭猛地把它的长嘴插进运河上漂浮着的一团植物中,当它把嘴拔出来时,脸上粘满树叶,中间是一条像鹅那样怪叫着的鲶鱼。这位鸟类美食家如此漂亮地露了一手,就把色拉和寿司两道菜全都搞到了。
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随后,大蓝苍鹭在飞行了约70米远后,来到一片沙洲,把它的战利品扔到地上,并开始检查另一条大鱼的情况。这条鱼显然是它先前捉到并藏在这里的。(我在网上找到一些参考资料,证明大蓝苍鹭偶尔才会同时捉到两条鱼,这使得我的观察不能称之为真正的科学新发现。)
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大蓝苍鹭每次捉到大的猎物,都要把猎物摆弄好一阵子才一大口吞下去。它反复地用喙戳鱼,把鱼弄软,然后把鱼浸在水中弄湿,还要调整鱼的方向让鱼头朝前,便于吞进嘴里。我看见那只苍鹭将两条鱼来回摆弄。虽然是感恩节假期,但在这个野生动物保护区中看不到火鸡的踪影,只是有一些红头美洲鹫(turkey vulture)飞了过来,想从苍鹭那里分一杯羹。苍鹭哪里肯让,拼命想保住自己的两条鱼,但最终还是力不从心,不得不把第一条鱼让给了红头美洲鹫,自己则专心摆弄那条比较新鲜的鱼。折腾近一个小时后,苍鹭叼起那条已经被啄得伤痕累累、完全变软了的鱼,把它转到一个适合吞食的方向,然后一口吞了下去。看完了这一幕,我就去了父亲家中,狼吞虎咽海吃了一顿。
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感恩节刚过,另一则与鱼有关的消息让美国佛蒙特州的人大跌眼镜。据《伯灵顿自由报》(Burlington Free Press)报道,尚普兰湖中的八目鳗经常抢在人之前吃掉美味的鲑鱼和鳟鱼,佛蒙特州人岂能容忍,于是把它列为“佛蒙特州‘最不受欢迎’入侵物种名单上的头号恶棍”,但基因分析却发现,这种八目鳗其实是佛蒙特州土生土长的鱼,并非什么入侵者。要说它的原住民资格,也真是老得吓你一跳:早在11,500年前,那时尚普兰湖才形成不久,这种鱼可能就被困在湖里了。
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这件事让向来以身为佛蒙特人而自豪的当地人大受打击。有一个流传很广的故事说,一对佛蒙特州夫妇来到美国新罕布什尔州一家紧靠两州交界处的医院,妻子在那里生下了孩子。第二天,这对夫妻就带着他们的宝贝儿子回到了佛蒙特州的家中。这个孩子从此再未离开过佛蒙特州,后来成了一位德高望重、备受尊敬的市民,活到将近一百岁才安详地驾鹤西去。当地报纸刊发讣告的大字标题为:“新罕布什尔州的一位先生在佛蒙特州辞世”。
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最后一则消息讲的是一伙侥幸逃生的鱼。美国爱达荷州参议员拉里·克雷格(Larry Craig)看来有意要跟美国俄勒冈州波特兰市的“鱼类数量统计中心”过不去了。据《华盛顿邮报》(The Washington Post)报道,该中心的鱼类统计数字表明,哥伦比亚河–斯内克河水力电气工程令不少鲑鱼死于非命。如果让一部分水漫过水电站的堤坝,而不是从水轮机中流过,那将使众多鲑鱼得救。此事闹上法庭后,一位法官作出了对鲑鱼有利的判决。
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参议员克雷格曾被美国国家水电协会授予“年度最佳国会议员”的称号,此时,他再不出手相助,更待何时?他只是在一份涉及了300亿美元拨款的总法案中轻轻地加上几句话,便令鱼类数量统计中心每年应获得的130万美元经费一笔勾销。克雷格抓住2003年的一份独立审计报告来刁难该中心。这份报告的确对该中心提出了几点批评意见,但《华盛顿邮报》援引一位审计报告作者的话说,该中心的工作技术水平是相当高的,审计人员对它的工作总的来说持肯定的态度。然而克雷格却玩弄断章取义、攻其一点不及其余的手法,利用该报告来误导公众。
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克雷格在为他们的行为辩护时认真地说:“错误的科学导致错误的选择。”而不讲科学则只能导致无所作为。他的新闻秘书在回答记者的提问时表示,克雷格绝非报复,因为“这不是他的作风”。该新闻秘书的名字也相当妙,叫“牙鳕”(Whiting),这名字可是同鱼大大有关的啊!(翻译 吴安)
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