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阿西莫夫簡介

欄目: 外國文學名人 / 發佈於: / 人氣:1.79W

阿西莫夫短文兩篇教學設計

阿西莫夫簡介

課文研討

一、整體把握

這兩篇科普短文選自阿西莫夫晚年的著作《新疆域》。阿西莫夫在本書序言中説,這些文章,是“對科學近期進展的回顧和對導致我們形成清晰知識的歷史成就的重新檢討與評價”。阿西莫夫認為,“科學是個極具活力的領域,而且它從來也沒有像現在這樣充滿活力”,我們每個人都應該為科學的新進展而欣喜,“對展現在我們面前的令人敬畏的新疆域感到驚奇”。這兩篇短文在原書中編排在一起,同在“地球科學新疆域”章節裏,內容上有一定的關聯,説明方法有異曲同工之妙,可以相互參照閲讀。

恐龍無處不在

“恐龍無處不在”,初看標題,我們可能以為這篇短文要向人們描繪上億年前恐龍家族繁衍生息、遍佈世界的盛況,但讀了全文,我們才明白這是一篇通過南極恐龍化石的發現來證明“板塊構造”學説的科普論文。

文章開頭突發議論:“不同科學領域之間是緊密相連的。在一個科學領域的新發現肯定會對其他領域產生影響。”這兩句議論是全篇行文的邏輯基礎。南極和地球其他大陸上都發現有恐龍化石,“説明恐龍確實遍佈於世界各地”。特別是南極洲發現恐龍化石,引起了作者深入的思考:“恐龍如何能在南極地區生存呢?”恐龍實際上並不適應寒冷的氣候。作者並沒有把思維定格在恐龍本身的研究上,而是把“這個發現與南極大陸聯繫起來”考察,由此及彼步步追問:“恐龍不可能在每一塊大陸上獨立生存,那麼它們是如何越過大洋到另一個大陸上去的呢?”行文到第6、7段,對這一問題做出直截了當的回答:“是大陸在漂移而不是恐龍自己在遷移。”“板塊背上馱着許多大陸,當板塊向一個或另一個方向運動時,大陸也隨之一起運動。”顯然,一部分恐龍正是搭乘這班“航船”來到南極的。

第8、9、10、11段簡明地介紹了“板塊”學説,並説明每個大陸都有恐龍化石的原因。地球在四十多億年的發展史中,“泛大陸形成和分裂過多次”,由於恐龍統治地球的時間太長,它們恰好經歷了一個泛大陸由合而分的過程,成了地質演變歷史的見證。泛大陸先是分成了四塊,然後大部分繼續分裂(只有印度板塊與歐亞板塊碰撞後合為一體),於是,“每一個大陸都攜帶着自己的恐龍而去”。

南極大陸,這個也曾是生機勃勃的“生命之舟”,由於它駛向了地球的極地而“最後成了冰天雪地”,導致搭乘這班航船的大部分生物滅絕,恐龍不過是它們之中較為顯赫的一個族系。如果南極大陸現在沒有幾英里厚的冰層覆蓋的話,我們就可以找到當年大滅絕的遺蹟。

南極洲恐龍化石的發現,是大陸漂移學説的有力證據。這表明每一個科學的新發現都會引起新的思考,成為新的科學研究的基礎,或者由此可以開闢出科學研究的新領域,或者為已有的研究、假説提供新的證據,從而推動科學研究的向前發展。這就照應了作者在本文開頭提出的觀點。

被壓扁的沙子

這篇短文,初看題目不知所云,什麼叫“被壓扁的沙子”?沙子在什麼情況下會被壓扁呢?“被壓扁的沙子”能説明什麼問題?並且,在開頭一段,作者同樣提出了一個與題目似乎毫不相干的問題:“在過去的9年裏,科學家們一直對6 500萬年前恐龍滅絕的一個新觀點爭論不休,這個問題最終也許會得到解決。”讀完這段文字,感到彷彿是在討論前一篇未了的話題。的確,與前文的論證方法異曲同工,作者正是通過“被壓扁的沙子”來探討恐龍的死因──再一次證明“不同科學領域之間是緊密相連的。在一個科學領域的新發現肯定會對其他領域產生影響。”

接下來,作者從引述1980年一則報道談起,繼續探討6 500萬年前的那次“大滅絕”,介紹了兩種不同的解釋:“撞擊説”和“火山説”。進而指出:“這不僅僅是一個學術問題,因為我們將來也許還會遇到這樣或那樣的大災難。”這就揭示出研究這一問題的重要意義。行文至此,才引出“被壓扁的沙子”──斯石英的話題。

作者在解釋了斯石英──被壓扁的沙子及形成原因之後,便重點説明斯石英的性質:(一)斯石英並不十分穩定,它會變為普通沙子,但在自然狀態下的“反彈”非常緩慢,可以保持數百萬年;另一方面,斯石英在很高的温度下,又會很快恢復為普通沙子。(二)斯石英“只出現在被強烈擠壓的地方”,它的形成來自於巨大的壓力。作者討論這些問題似乎與開頭提出的問題沒有什麼關係,再看下文,才恍然大悟,原來這是為排除“火山説”並確認“撞擊説”提供科學根據。

行文至12段,作者在前文所闡明的科學理論依據基礎上,進一步斷定有斯石英的地方肯定發生過撞擊,而且肯定沒有發生過火山活動(因為有擠壓才有斯石英,而有火山就沒有斯石英,火山會把斯石英恢復成普通的沙子)。最後,用亞里桑那大學的麥克霍恩和幾位合作者的“研究”“檢測”的結果有力地證明了“在6 500萬年以前曾有一次巨大的撞擊並形成了數噸重的斯石英。……那麼,造成恐龍滅絕的原因不是火山活動,而應該是撞擊”。

同前文一樣,本文邏輯嚴謹,説理充分,是運用科學發現相互佐證來進行科學探究的又一傑作,表現了作者豐富的科學知識、敏鋭的科學眼力以及深入探索的精神。

二、問題研究

1.“不同科學領域之間是緊密相連的。在一個科學領域的新發現肯定會對其他領域產生影響。”

從南極洲發現恐龍化石得出恐龍曾遍佈世界這一結論也許並不困難,二者之間的聯繫也容易讓人理解,但是,南極恐龍化石的發現與地質學説有什麼關係,一般讀者很難提出這樣的問題。但是在科學家的眼裏,它們卻有內在的關聯。課文就是從南極的恐龍化石的發現來論證“板塊構造”理論,恐龍化石成了支持“板塊構造”的有力證據。作者在文章開頭的這兩句議論,並非浮泛之論,而是有其確鑿的根據。實際上,第二篇短文也用另一個科學探究的事實進一步論證了這一道理。我們學習這篇課文,不能僅僅侷限於知識的獲得和理解,而要更多地注意學習作者的思維方法──善於聯繫,在貌似風馬牛不相及的兩種事物中尋找內在聯繫,這是思維創新的重要特徵,也是研究和發現的必要前提。在我們平時的學習中、生活中,只要我們留心,也常常會領悟到這一道理;如果具備了這樣的思維品質,我們也會在別人不經意的地方有獨到的發現。

2.“如果這個發現與南極大陸聯繫起來,這比僅考慮恐龍來説要重要得多。”

這一句話在文中不僅起到承上啟下的作用,而且它表明了作者的思維方法,其思維觸角已經伸向另一領域。正是把恐龍化石與南極大陸聯繫起來的思考,才使作者進一步追問:“恐龍如何能在南極地區生存呢?”接着作者並沒有正面回答,而是説明了“恐龍實際上並不適應寒冷的氣候”,這樣又把本來的疑團推進了一步:恐龍不可能在每一塊大陸上獨立生存,那麼它們是如何越過大洋到另一個大陸上去的呢?行文至此,才對本文所要闡明的中心議題正面作答。由此可見,思維方式和提問方式常常是解決問題的先導。這對我們認識事物和解決問題都應有所啟迪。

練習説明

一、這兩篇短文都談到了恐龍的滅絕,但選用的材料不同,所説明的主要問題也不同。試結合課文做具體分析。

設計本題的目的是讓學生在通讀課文的基礎上,思考兩篇短文共同涉及的問題,比較分析它們各自的説明對象和説明角度,加深對課文的理解。這兩篇短文都談到了恐龍的滅絕,第一篇短文談到恐龍的化石無處不在,是為了證明另一科學理論(“板塊構造”理論)的正確;而在第二篇中,恐龍的滅絕則成為探討的主題,“被壓扁的沙子”則成了證據。由此可見作者具有多角度、多側面看問題的科學思維方法。

二、下列語句是作者在行文中放在括號裏的補充説明文字,試結合上下文,説説它們各自的作用。

1.青蛙和蟾蜍是人人皆知的現代兩棲動物。

2.如果看一張地圖,並假定把非洲和南美洲拼合在一起,你就會看到它們拼合得多麼天衣無縫。

3.萬一哪天某個星體要撞擊地球,我們也許會知道如何來避免這種撞擊。

4.即非常純的沙子。

5.你也可以在真空中對金剛石加熱,從而把它恢復到原始碳的狀態,但誰願意這樣做呢?

設計本題的目的是讓學生體會課文中的補充説明的不同作用和含義。

第1題,如果抽象地説現代兩棲動物,不加以舉例,讀者可能一時想不到是指哪些動物。現代兩棲動物很多,舉“青蛙”和“蟾蜍”,是因為它們“人人皆知”,人們非常熟悉。“青蛙”和“蟾蜍”不能在南極生存,猶如當年恐龍不能適應南極的生態氣候一樣,因為它們同屬兩棲動物。

第2題,這一句補充説明了大陸漂移學説的一個最顯而易見的證據,即南美洲與非洲海岸線驚人的吻合,這不是能用巧合來解釋的,只能説明它們原來在一起。當然,大陸漂移學説還有很多深層證據(參見“有關資料”部分)。

第3題,這是俏皮話,但也並非無稽之談。星體撞擊地球雖然極為罕見,但在地球的歷史上確實發生過。作者做這樣的假設,意在強調天文學研究的現實意義。

第4題,這一句話是對“二氧化硅”的解釋,一方面指出“二氧化硅”即沙子的學名,另一方面也強調只有非常純的沙子才能稱得上是“二氧化硅”,一般的沙子都含有雜質。

第5題,這一句話是以金剛石經過高温加熱可以變為普通的碳,類比斯石英經過高温加熱可以變為普通的沙子。也許沒有人會在意斯石英的還原問題,但沒有人會願意把金剛石變為碳,因為金剛石太名貴了。作者隨筆幽默了一下,也表現了作者思維的活躍。

三、“不同科學領域之間是緊密相連的。在一個科學領域的新發現肯定會對其他領域產生影響。”這段話對你有何啟發?你能從自己的學習或生活經驗中舉一二例來闡述這一觀點嗎?

設置本題意在讓學生在學習時與自己平時的閲讀積累和生活經驗聯繫起來,讓學生學有所得,學而有悟;同時藉此培養學生用聯繫的觀點看問題、想問題的思維方法。

教學建議

一、這兩篇短文是本單元內容較深的課文,它的突出特點是以論證為主,綜合運用不同領域的科學知識,見解新穎。教師在指導學生自學時,可參照“整體把握”和“有關資料”部分內容,解析學生的疑問,糾正他們理解上的偏差。也可以補充一些知識,增強學生的學習興趣,擴大學生的知識面。

二、在教學中要注意引導學生學習作者的思維方法。

三、本課中涉及的一些知識,如地質變遷、動物化石、南極氣候、小行星等,學生多少都有一些瞭解。教學時,不必在這些方面講解過多,以免偏離了中心。

四、阿西莫夫素以駕馭語言和概念的能力著稱,教學時,可引導學生總結一下這兩篇短文的語言特點,如簡明精練,邏輯性強,幽默風趣等,讓學生把自己喜歡的句子或語段摘錄下來。

有關資料

一、板塊構造學(楊樹鋒、郭令智)

研究地球巖石圈板塊的成因、運動、演化、物質組成、構造組合、分佈和相互關係以及地球動力學等問題的學科。地質學的一個分支。它認為地球的巖石圈分解為若干巨大的剛性板塊即巖石圈板塊,重力均衡地位於塑性軟流圈之上,並在地球表面發生大規模水平轉動;板塊與板塊之間或相互離散,或相互匯聚,或相互平移,引起地震、火山和構造運動。板塊構造學説囊括了大陸漂移説、海底擴張説、轉換斷層、大陸碰撞等概念和學説,為解釋地球地質作用和現象提供了極有成效的模式,是當代最有影響的全球構造理論。

簡史板塊構造學的創立和發展大致可以分為三個階段:①1912年德國學者a.l.魏格納提出了大陸漂移説。當時由於多數人的反對而沒有被接受。50年代古地磁學的研究測得各地在地質時代中的磁極位置變化多端,用大陸固定論無法解釋,採用大陸漂移説則可以得到圓滿的解釋,大陸漂移説隨之復活。②60年代初美國地質學家h.h.赫斯和r.s.迪茨在古地磁學研究的基礎上提出了海底擴張説,隨後英國的f.j.瓦因和d.h.馬修斯通過海底磁異常的研究對海底擴張説作了進一步論證,論述了地殼的產生和消亡,並得到深海鑽探的驗證。③1965年加拿大人j.t.威爾遜建立轉換斷層概念,並首先指出,連綿不絕的活動帶網絡將地球表層劃分為若干剛性板塊。1967~1968年法國的x.勒皮雄、美國的d.p.麥肯齊將轉換斷層概念外延到球面上,定量地論述了板塊運動,確立了板塊構造學的基本原理。

基本內容地球上層構造根據物理性質在垂向上可以分為兩個截然不同的層圈,即下部塑性的軟流圈和上部剛性的巖石圈。巖石圈在側向上被地震帶所分割,形成若干大小不一的塊體,稱為巖石圈板塊,簡稱板塊。板塊的厚度變化較大,約在幾十公里至200公里。

成就與展望板塊構造學深刻地解釋了地震和火山分佈、地磁和地熱現象、巖漿與造山作用;闡明瞭全球性大洋中脊和裂谷系、大陸漂移、洋殼起源等重大問題;更新了地質學中的許多概念,使得既承認水平運動也承認垂直運動的活動論觀點取代了曾佔統治地位的固定論。板塊構造學以全球整體的研究觀點開拓了地球科學研究的深度和廣度,是地球科學領域中的一場革命。

板塊構造學還存在一些有待解決的難題。板塊構造學對於板塊構造活動總的輪廓已比較清楚,但具體作用過程和細節還不十分明確;對板塊動力學的確定依然有困難;對板塊內部的構造和巖漿活動研究不足;對板塊俯衝、消亡及伴隨的巖漿活動、邊緣盆地起源等還了解不夠;還不能圓滿地解釋大陸巖石圈的成因和演化。

(摘自《中國大百科全書·地質學》,中國大百科全書出版社1993年版)

二、小行星與恐龍的滅絕

恐龍為何會絕跡?這一問題在長達一個多世紀的時間裏既引起了科學家和大眾的興趣,也令他們困惑不已,因而也出現了大量不切實際的理論,有些甚至十分好笑。例如,認為恐龍的滅絕是因為它們的軀體太龐大而導致交配困難──雄性恐龍在交配過程中可能會壓垮它的配偶。另一種理論就是,隨着植物的進化,恐龍的飲食發生變化,最後導致致命的便祕。還有一種説法就是:恐龍下的蛋全被剛剛進化的、而且更加靈活聰明的動物──哺乳類動物吃掉了。有的認為是新出現的疾病使恐龍在地球上消失。一種更令人信服的理論是以恐龍時代的瑪瑙化石中的氣泡為依據。這種空氣中氧的含量比現代空氣中的氧含量要高出50%。可能是隨着氧氣濃度逐漸下降至今天的濃度標準,恐龍就因窒息而死掉。

儘管有一些牽強的解釋,但在關於恐龍滅絕的問題上存在着兩大思想學派:(1)它們突然死於某一場世界性的大災難;(2)由於地球上天氣的逐漸變冷使得恐龍難以適應而慢慢滅亡。

災難學派描繪的是一幅十分令人震撼的場面:一顆相當於曼哈頓島大小的小行星或彗星以每秒15英里(相當於25公里)的速度向地球隕落,與地球撞擊的能量相當於100萬億噸tnt炸藥(是扔在廣島上的原子彈的能量的50億倍),而且在進入地殼25英里深的同時熔化了沿途的巖石。在這場劇烈的碰撞之後,成千上萬噸的塵埃和碎石進入大氣層,罩住了地球,遮擋了陽光,使得地球連續好幾個月甚至好幾年都處於黃昏狀的黑暗之中。在這種黑暗裏,植物不能正常生長──因為它們需要陽光來製造養分。以植物為生的動物不能正常生存,不靠植物為生的其他動物也難以生存,恐龍就是那種不能在黑暗中生存的動物。事實上,根據某些科學家的觀點,地球上60%的動物是不能在黑暗中生存的。

然而,小行星或者彗星的隕落真的發生過嗎?地球上生命的大規模消亡是有大量資料可查的,但這是由於劇烈的碰撞所造成的嗎?讓我們從頭來敍述這個故事並從中找到答案。

大約一百五十年前,一位名叫理查德·歐文的英國解剖學家創造了“恐龍”(dinosaur)這個詞來描述剛剛發現的一種曾在地球上生存過的動物。dinosaur這個詞源於希臘語的“可怕的”(deinos)和“蜥蜴”(saurs)。那個時候(即1841年),可供研究的恐龍化石少得可憐,因此,人類對恐龍也知之不多。

我們對恐龍的認識瞭解在過去的一個半世紀裏有了一定的提高。我們知道它們是在大約2.25億年前由爬行動物的祖先進化而成,於大約6 500萬年前滅絕的。它們的個子有很大的差異,身長從不足2英尺到140多英尺不等;體重有20磅的,也有90噸的(陸上現存最龐大的動物大象的重量為6噸)。恐龍屬爬行類冷血、笨拙型動物,下蛋並且全身長滿鱗片。

然而,關於恐龍笨拙、動作緩慢的説法最近也引起了人們的懷疑。研究表明,許多恐龍相對於爬行動物而言是十分聰明的,且腿腳十分麻利。這一觀點使得科羅拉多大學的羅伯特·巴克爾於1968年提出,恐龍根本就不是冷血的動物,而是像我們人類一樣的熱血動物,這一爭論至今未得到解決。按照一羣英國古生物學家的説法,恐龍有可能“屬中間型的”。或者説,個子小些、更靈活的恐龍是熱血的,而那些個子大些、笨重的傢伙則是冷血的。一位科學家甚至提出,恐龍的新陳代謝可能是隨季節變化的:冬天裏是熱血,夏天裏又變成了冷血。

那麼,在使得恐龍滅亡的6 500萬年前又發生了些什麼呢?有沒有可以説明某顆小行星或彗星曾撞入地球並滅殺了恐龍的任何證據呢?有的,有證據。

70年代末期,由已故物理學家路易斯·阿爾瓦雷茲和他的兒子、加州大學柏克萊分校的沃爾特·阿爾瓦雷茲率領的一個小組有了驚人的發現。他們注意到,在大約有6 500萬年曆史的沉積土層中有一種叫做“銥”的元素的含量異常高,銥是地球上罕見的重金屬,只存在於地殼的深處,但在小行星和彗星上卻大量存在。起初,地質學家們認為6 500萬年前的火山活動可能會把銥噴入大氣層,落下時便集中形成一個獨特的土層。最終,事實並不能證明這一理論。

那麼這與小行星或者彗星又有什麼聯繫呢?小行星或者彗星與地球的碰撞會使小行星或彗星的大部分被氣化掉,並使含有大量銥的塵埃進入全球的大氣層中,塵埃落到地上後,便形成了含銥豐富的土壤沉積層。阿爾瓦雷茲小組曾在意大利和丹麥發現過這種礦藏,自那以後,這種含有大量銥的土壤層在全球五十多個地方先後被發現。這些土壤層有6 500萬年的歷史,且恰巧與恐龍滅絕的時間吻合,這一點是小行星或彗星滅殺了恐龍的令人信服的證據。而且,某些地方的礦層出現的斷裂是由某種劇烈的碰撞所造成的。這一證據也與某顆小行星或彗星曾與地球碰撞過,並且殺死了“可怕的蜥蜴”的理論相吻合(太陽系中落在地球上的塊狀物被稱為“隕星”),落在地球表面的彗星或者小行星,或其某一部分就是隕星。它在隕落之前進入地球的大氣層時叫做“流星”。

假如一顆曼哈頓島那麼大的小行星或彗星的確在6 500萬年前撞擊地球的話,那麼撞擊所造成的窟窿或者“隕石坑”又在哪裏呢?這一直是一個難以回答的問題。不過,多年來人們提出了許多不同的答案。其中之一就是隕石的碰撞砸開或撕裂了地殼,從而導致了形成冰島(我們知道是由火山形成)的火山活動。然而,這一理論也不再廣為人們所接受。在有6 500萬年曆史的沉積土中的銥礦層在冰島並不是那麼厚。地質學家們推斷在碰撞地區周圍的銥礦層可能最厚,因為銥礦是在那個位置最先衝進空氣中的。而且,伴隨着微細的白色富銥沉積土層,一定會有較為粗糙的次沉積層。這可能是碰撞後飛濺的熔巖下落時形成的。正如一粒石子扔入水池時濺起的水花一樣。這種次沉積層,也叫做“噴出層”,只能出現在碰撞現場幾千英里的半徑範圍之內,而在冰島卻沒有發現。

1990年,亞利桑那大學的阿蘭·希爾德布蘭德沿着銥礦層和噴出層找到了它們的最密集點。他發現有兩處隕石坑可能是隕石撞擊地球的現場。一處是在哥倫比亞盆地,位於哥倫比亞北部的加勒比海地區,另一處是在墨西哥東部的尤卡坦半島的北端。今天,越來越多的證據對尤卡坦隕石坑的推斷更有利。它的直徑大約為110英里(180公里),形狀及成分都很正確。這個隕石坑完全被埋在巖石下面,且位處陸地,儘管在6 500萬年前這個地區曾是一片淺海區域。隕石碰撞造成恐龍滅絕的理論的擁護者們覺得他們不僅是發現了“正在冒煙的槍”,而且也找到了被槍殺者屍體中的彈頭──證據確鑿。

你可能會認為,至此,恐龍滅絕之謎已被破解。銥礦土層證明某個小行星或彗星曾撞擊地球,而且碰撞所發生的時間也是正確的,再説也發現了一處隕石坑來支持這一理論。然而,疑問依然存在。那麼,問題又在何處呢?

問題就在於恐龍是不是一下子突然全部絕跡的。小行星的碰撞會造成恐龍迅速的滅亡──只是幾千年的時間,而不需要幾百萬年。不幸的是,化石記錄卻沒有能給我們展示一個清楚的、無可爭辯的畫面。人們都知道恐龍大約是在同一時期──即在一個主要的地質紀元(白堊紀)結束,另一個紀元也就是第三紀開始時滅亡的。這一過渡就是大家所熟知的白堊紀──第三紀(或k—t)之交。

賓夕法尼亞大學的彼德·多德遜曾專門對這個時期的恐龍化石記錄進行了分析。他的結論是,在白堊紀結束前的800萬年,恐龍家族十分興旺。可是,600萬年之後,3/4的恐龍種類便已滅絕。這對於小行星碰撞地球造成恐龍滅絕的理論的支持者來説真是個壞消息。因為許多恐龍看來是在某個小行星或彗星與地球發生碰撞之前就已消失。不過,小行星學派的理論家們卻指出,在北美洲的大多數恐龍的種類是一直活到白堊紀──第三紀之交(k—t)時由於發生了隕石碰撞才突然消失的。他們還爭辯説只統計恐龍種類多少有些誤導性。許多恐龍種類幾乎沒有多少分支,因而從進化含義上講不能很充分地被確認。他們説,最重要的種類以及大量的單個恐龍都活到了白堊紀末期,直到過渡期才因為隕石碰撞而滅絕的。

在路易斯·阿爾瓦雷茲和他的兒子驚人地發現銥以來的15年或更長的時間裏,隕石碰撞理論經歷了一個曲折的歷史。目前,傳統的學者們開始傾向於支持這一理論,尤其是隨着尤卡坦的隕石坑的被發現,對這一理論的間接支持也來自在過去的4.5億年中地球上至少有過4次其他類型的生命突然大規模滅亡這個事實(儘管這些時期小行星與地球碰撞的諸如含銥豐富的地質結構或能説明問題的隕石坑這類證據仍未出現)。事實上,大約2.4億年前發生的一次大規模地球生命的滅亡變故使恐龍的滅絕變得黯談。因為這次變故滅殺了地球上90%以上的生命形式。然而帶諷刺意味的是,就是這場大規模地球生命的滅亡為恐龍主宰地球(大約是在這個時候開始)鋪平了道路。因為它們的大多數天敵已被消滅。“砰”的一聲出現,“砰”的一聲又消失了。

最後一點思考:假如隕石碰撞理論真的正確,那麼某一塊隕石的確撞擊地球並導致了恐龍的滅絕倒真是一件好事,不然的話,人類就可能永遠也不會進化至今。因為有恐龍至高無上地統治陸地和海洋達無數個百萬年的話,哺乳動物生存的空間就會很少。它們可能仍然是小個子的食蟲動物,根本就沒有有效競爭的能力。這一切都是隨着“砰”的一聲巨響而開始改變的。

(巴里·e·齊然爾曼、戴維·j·齊然爾曼,見《在巖石上漂浮》,張樹昆、張昭理譯,江蘇人民出版社1998年版)

三、恐龍之死:新的線索

10年前有人提出一種理論認為,恐龍(以及其他某些生物屬種)在6 500萬年前的滅絕是由於巨大隕星或彗星與地球相撞的結果。另一些科學家則認為大量火山的噴發和氣候異常是造成恐龍滅絕的原因。儘管如此,撞擊説的支持者們還是佔了上風,並且現在又有新的證據來肯定這種觀點。

來自加利福尼亞州拉霍亞的斯克裏普斯海洋研究所的傑弗裏·l·巴達(jeffrey )在6 500萬年前形成的沉積物中發現了氨基酸。

氨基酸是蛋白質的建築塊。每個蛋白質分子是由一個或多個氨基酸鏈構成的,而每個鏈又是由數十到數百個氨基酸組成。總體來説,地球上的氨基酸只能由生物組織來產生。

如果是這樣的話,在6 500萬年前形成的沉積物中發現的氨基酸鏈應該説沒有什麼特別不尋常之處,因為當時生命已經非常繁盛,各種生物都會形成氨基酸。為什麼我們不應該發現一些呢?

首先,從理論上講氨基酸有無數種,但由生物所形成的蛋白質僅利用了其中20種氨基酸。再者,各種生命形式,無論是病毒、櫟樹、海星、蛇或者人類,都是利用同樣的這20種氨基酸,例外情況極少。

沒有人知道為什麼生物只利用這20種氨基酸,以及那些沒有被利用的其他氨基酸有什麼問題。

巴達在1989年6月所報道的存在於古老巖石中的氨基酸只有兩種,即異纈氨基酸和α氨基異丁酸。蛋白質中不會有這兩種氨基酸,並且就目前所知,它們不是由生物形成的。有一種極少見的真菌,確實可以形成一些異纈氨基酸,但這是非常例外的現象。

是否在別的什麼地方也發現有氨基酸呢?是的。在某些被稱為“含碳球粒隕石”中含有少量的碳水化合物。在碳水化合物中存在一些氨基酸。事實上,在少數隕石中所發現的氨基酸就是異纈氨基酸和α氨基異丁酸。因此,這些氨基酸可能是由於含有氨基酸的隕石或彗星撞擊的結果,它們把氨基酸撒在地球的表面。

這種解釋可靠嗎?首先,那些極少的真菌確實形成了異纈氨基酸。也許在6 500萬年以前,一些最終滅絕的動物產生了大量的這些氨基酸。它們現在雖然稀少,但在當時卻並非如此。

我們可以十分肯定這種情況並沒有發生過。像許多對生命至關重要的其他物質一樣,氨基酸有不對稱性分子,並且能以兩種形式存在,即左型或右型(像手套和鞋一樣)。生物酶所形成的氨基酸都為左型,這一點是肯定的。左型氨基酸易於結合在一起從而構成有利於蛋白質分子形成的鏈。纏繞在一起的左型和右型氨基酸不形成鏈。當然,全由右型氨基酸構成的鏈也有助於蛋白質分子的形成。當生命在35億年前剛開始出現時,左型氨基酸通過一些隨機過程最先被選用,自此以後氨基酸一直為左型,甚至形成異纈氨基酸的極少數的真菌也只含有左型異纈氨基酸。

如果氨基酸由人工或通過任意過程形成,正如通過一般化學反應而在化學家們的試管裏形成一樣,左型和右型的產生機率是一樣的,哪一種都沒有優勢。在隕石中所發現的氨基酸中左型和右型是等量的,這就告訴我們它們是通過化學反應形成的,與生物酶無關。

在6 500萬年前形成的沉積物中所發現的氨基酸也具有等量的左型和右型。這是一個有力的證據,説明它們不是由地球表面的生物形成的,而是由隕星或彗星中的非生命過程形成的。

科學家對這一發現還存在一些疑問。氨基酸為什麼沒有被由於撞擊而生成的熱毀滅掉呢?對這個問題沒有一個簡單的答案。氨基酸不是一個十分牢固的分子,一般不能抵禦高温。也許這種氨基酸處於撞擊物體的內部,從而得以受到保護,免遭高温的破壞。

更加難解的是,這些來自地球以外的氨基酸並不是恰好出現在6 500萬年的沉積物界面上,而是出現在此界面靠上或靠下一段距離的位置上。也許它們最早是存在於此界面上,但在隨後的數千萬年中,穿過巖層向上或向下遷移了。而這聽起來並不能令人信服。巴達正在調查其他地區的巖石,或許會有更多的資料來支持這一解釋。

(阿西莫夫,見《新疆域》,孟慶任譯,上海科技教育出版社1999年版)

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