科學有真相(一)教科書也未必全對,我們從小學習的那些科學誤區

科學總是在推翻和否定中不斷自我完善,每一次推翻和否定都將科學向前推進了一大步,但這是一個需要時間和應用範圍來逐漸推進的過程,並非否定的就不適用於當前狀態。科學的誤解或不足未必就是錯誤,只要適用於目前的應用生態,也是推動人類科學進步的階梯,本文要指出的是隨著科學的進步才發現的誤區,並非科學本身出了問題,而是希望大家用理性的眼光審視過去的理論,從而促進科學的進步和人類的文明。

  • 科學誤區會隨著文明的進程逐一被破解

在遠古時代和封建文明時期,人們一直以為“天圓地方”,大地是方形,天空是圓形的,其實這在當時並不需要地球科學的年代,也並無不妥,甚至可以解釋很多天文和地理現象,比如太陽的東昇西落、月亮和星辰的四季旋轉等等;後來在古希臘亞

裡士多德和托勒密提出“地心說”,地心說認為,宇宙是一個有限的球體,分為天地兩層,地球位於宇宙中心,所以日月圍繞地球運行,物體總是落向地面。地心說的理論更進一步解釋了天體的運行規律,為我們後來天文學的進步奠定了基礎;再後來逐漸推出“日心說”、“銀河系”、“宇宙”等概念,每一次否定都把科學向前推進了一大步,而人類的科學活動也隨著理論的進步,逐步從大地升到空中、飛出地球、探測深空。

科學有真相(一)教科書也未必全對,我們從小學習的那些科學誤區

本文通過介紹一些在我們觀念中根深蒂固的科學誤區,讓我們瞭解到,腦子裡有些毋庸置疑的“事實”其實是誤區,哪怕我們從小從教科書上學習的知識也不例外。

富蘭克林的風箏導電實驗並沒有捕捉到雷電

1752年的7月,在大雷雨即將到來之前,富蘭克林把一隻大風箏放到天空,這隻風箏形的上端固定了一根尖頭的金屬絲,在風箏的末端綁上一把金屬鑰匙。等風箏升高,風箏線尾端的麻繩纖維相互排斥地聳立起來,就像懸垂在普通的導體上一樣。他感到一陣狂喜,下意識地伸手指向鑰匙,結果被擊了一下。那麼,就像很多書中所描述的,富蘭克林的風箏真的把雷電中的電引了下來嗎?可惜答案是否定的。


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富蘭克林的風箏導電實驗


如果真是這樣的話,強大的電流可能早就把我們這位大膽的科學家燒成灰燼了。我們知道閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。一箇中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當於一座小型核電站的輸出功率,然而富蘭克林並沒有發生意外。實際上,風箏帶電是因為在雷雨天裡空氣電離造成的,閃電的形成也是由於這一原因。他並沒有捕捉到任何雷電。

但是這次實驗說明了閃電是一種放電現象,後來避雷針的發明也源於此。實際上,避雷針不是“避”雷,而是“引”電,目的是不讓它在其他如建築物或人體等地方放電。

月亮的陰晴圓缺是並不是地球的影子造成的


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只有月食才是地球的影子造成


從小我們就學習月亮的盈虧是因為地球影子投射造成的,實際上,只有月食和地球的影子形成有關,而月相是由月亮在圍著地球旋轉時,地球、月亮和太陽之間的角度變化所決定的。由於月球本身不發光,在太陽光照射下,朝向太陽的半個球面是亮區,另半個球面是暗區。隨著月亮相對於地球和太陽的位置變化,就使它被太陽照亮的一面有時對向地球,有時背向地球。當月球運行到太陽與地球之間、被太陽照亮的半球背對著地球時,人們在地球上就看不到月球,這一天稱為“新月”,也叫朔日。當月球運行到地球的背日方向,月球的亮區全部對著地球,我們能看到一輪圓月,這一月相稱為“滿月”,也稱為望日。在朔望之間,我們看到月亮的臉一點點地變大,就像在地球處於月亮和太陽之間時也能夠看到滿月,是因為這三個天體不是處在同一直線上。而當它們完全排成一條直線就出現了月食,這時地球的影子投在月球上,使我們的衛星變暗。

另外順便提一下關於月球的另一個常識誤區:月球有陰陽兩面,有自身的暗面。真實情況是月球的全部表面都會被太陽照亮,產生誤解的主要原因是地球上不能看見月球的全景,由於潮汐鎖定的原理,月球始終有一面朝向地球,故而永遠看不見月球背面,才產生了這種誤區。如果月球真的有一面永遠陰暗,那我們玉兔登月的太陽能裝置如何發揮作用?


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朔望之間月球逐漸盈虧,並非地球投影


南北半球抽水馬桶水流旋渦方向相反其實是個騙人的實驗

老師在學校教過,抽水馬桶的水流形成的漩渦在南北半球是不同的,北半球逆時針旋轉,南半球順時針旋轉。所以打開水龍頭就能知道自己身處哪個半球。而且,還有很多學校的教師帶領學生做類似的“科學實驗”。其實,這是一個錯誤的實驗。


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“科里奧利力”的運動效應只針對大面積液體流動


“科里奧利力”的確存在,它的發現者科里奧利是19世紀法國數學家。他發現在旋轉球體上移動的物體,會偏離其運動軌跡。科里奧利力的影響在大片水域的運動中感覺尤其明顯,在北半球形成順時針漩渦,南半球則是逆時針漩渦。但“科里奧利力”造成的運動效應是針對大面積液體的流動而言,對於盥洗盆裡的少量的水是根本不起作用的,因此,使用科里奧利效應來解釋抽水馬桶水的漩渦則是混淆視聽。抽水馬桶裡水的運動方式應該是由容器的形狀來決定的。另一方面,科里奧利力的強度在兩極地區最大,赤道並不明顯。

據說,在赤道地區的國家肯尼亞甚至還有人讓遊客親自體驗一下這種被稱作“科里奧利力”的物理現象,分別站在赤道線的兩側,手持一個盥洗盆,往盆裡倒水,結果發現赤道南北兩側的水流方向是相反的,其實他們只是通過小技巧和小把戲來糊弄人的。

摩擦力的根本原因是分子相互作用,最光滑的物體摩擦力也不可能趨近於零

僅僅在幾年前,人們(包括我們的教科書)還堅信摩擦力是由於表面微小的凹凸造成的,這些微小的凹凸就像齒輪一樣咬合在一起,從而產生了摩擦。汽車、拖拉機、自行車的輪胎上的花紋就是為了增加粗糙程度,從而增加與地面的摩擦力;如果兩個接觸的物體非常光滑,那麼它們之間的摩擦力就趨近於零。

當然,這並沒有錯,同時也正因為如此,讓物體表面變光滑以減少摩擦不失為一種好辦法,但是這樣卻不能完全消除摩擦。

兩個互相接觸的物體,當它們要發生或已經發生相對運動時,就會在接觸面上產生一種阻礙相對運動的力,這種力就叫做摩擦力。科學家研究發現,造成摩擦最根本的原因還是分子間的作用力,也稱為範德華力。

範德華力才是摩擦力的根源。


科學有真相(一)教科書也未必全對,我們從小學習的那些科學誤區

範德華力



在人們的日常觀念中,一提起“科學”二字,就認定它是“自然真理”的代名詞。其實,科學就是人們在探索的過程中尋找自然的本質。在這個過程,必然存在失敗和錯誤。其實這樣的科學誤區還有很多,如果大家感興趣,我將逐一給大家澄清那些根深蒂固的科學誤區。

本文參加【科學V計劃】,內容為作者原創。


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