奇特的放电现象
在世界上许多国家都发现了奇怪的放电现象，这种放电现象都造成了一定的破坏。可是对这种奇怪的现象，至今还没有一种令人满意的解释。
早在1817年1月的一天，在美国绿山山脉的许多地方的上空大气层里可以看到一种发光现象。这种发光现象很像蜡烛火焰，往往出现在向上突起或带尖的物体上方空间，正在行走的人会突然看到自己头部周围环绕着这种光，或被比阳光弱的光团包围着。当地的人们只要举起自己的手，好像光就从手指发出。
1894年12月的一天，美国怀俄明州拉腊米堡地区，也发生了一次奇异的放电现象。那天上午10时左右，下起了一阵罕见的暴风雨，一直延续到下午19时。风力最大的时候，许多坚固的建筑都毁于一旦。在暴风雨大作的时候，许多地方都能明显地感受到电流的存在。有些用铁丝绑的篱笆都着了火，没有铁丝绑的篱笆，则安然无恙。有的牛因触到了带电的篱笆而被电死。有人因碰到金属上而受到了电击，好几个月都不能恢复正常。
1964年3月3日，亚利桑那州的图森市也遭受了一场罕见的暴风雪的袭击，同时也发生了一种更为罕见的放电现象。在整个下雪过程中，在这座城市的上空不断出现一种短暂的“闪光”现象，每次间隔的时间为15—20秒。这次放电有许多奇异的特征，它是一种单一出现的短暂“闪光”现象，不像通常闪光那样往往伴随着一种忽隐忽视的闪动，不像普通闪电进行的那样激烈、迅猛，也看不出它们与周围笼罩着的一片黑暗阴影形成界限分明、强烈的对比。
另外，当这种闪光出现时，没有听到过一次雷声，同时也没有发现它与无线电中出现的静电干扰两者之间有任何关系。这种闪光是从一些在地面上或十分接近地面的地方产生的，它照亮了飘落的雪花和周围的云层。
1971年5月11日，在美国新墨西哥州东南白沙的一片石膏岩沙丘地带，人们也发现了一次有趣的放电现象。这是一个狂风大作的天气，正当强风把沙石漫天吹起的时候，从沙丘顶部一直往上到它上面几米的上空这样大的范围内，都可看到电火花现象出现。这些电火花沿着直线向上延伸，看不出有任何分岔现象，通过仪器看到，这时有非常剧烈的电场梯度变化，其变化量的极性有正向的，也有负向的。
对这种奇怪的放电现象，人们做出了各种各样的解释。
对1971年新墨西哥州发生的那次放电现象，有人分析，是由于某些电流通过空间电荷管状区，引起空间电荷密度的相应突变而出现的。
对1964年发生在亚利桑那州的那次放电事件，有人做过这样的分析：在湿润的雪花上，存在着相互隔离，以小阱方式存在的电荷被带到地面，在这场暴风雪进入尾声时，最后把空间电荷耗尽了，便形成了这种放电现象。
要想对这种放电现象做出令人满意的解释，还需掌握更多的有力证据。
神奇的声呐运用
同光波和雷达电波不一样，声波从空气进入海水后，不但不会很快被海水吸收而消耗掉，而且它的传播速度还会由在空气中的每秒钟340米猛增至每秒钟1700米，而且水越深，声波的损耗也越小，传播速度则越快，传得也更远。
回声测位仪就是利用声呐制成的，它的发射机能够产生一种特定频率的电信号，这种电信号通过换能器变成声信号发射到水里以后，声音一碰到水下障碍物就会有回声出现。仪器中装有灵敏度非常高的侦听仪器，所以它在接到回声后，既能辨别出回声传来的方向，还能自动地把声波从发出至接收到回声的时间转化为里程。如此一来，水下障碍物的位置就可以被准确地确定下来，再由显示器指示出障碍物的种类和运动速度。
根据不同的工作方式，一般把声呐分为主动声呐和被动声呐两种。主动声呐可往水中发射声信号，再接受它在目标上的反射回波。被动声呐只用于接收和监测水下目标发出的信号，它的本身并不发射声波。
为了满足军事和海洋开发的需要，导航、侦察、探雷、测距等声呐系统相继问世。在探测、通讯、侦察等许多方面发挥着巨大的作用。
用途广阔的硫化橡胶
最初，印第安人发现有一种树的树皮里会流出一种白色的树汁，当地人形象地称其为“树的眼泪”。1493年，哥伦布在第二次航行时，到达了美洲海地岛，他看见印第安人在唱歌时还玩一种球，而且他们一边唱一边拍，球弹得很高。当时，哥伦布十分惊讶。后来，他才知道在海地岛上生长着一种树，只要人们在树上切个口子，这种树就会流淌出一滴一滴的乳白色的胶汁。然后，人们用晒干的胶汁就做成了现代人称之为“橡胶”的物品。
哥伦布结束航行，回到欧洲后，也把这些令人困惑的东西带到了欧洲。刚开始很多人都不知道橡胶有什么用，也不知道它叫什么，只知道这是个软绵绵的不怕水的东西。多年以后，一位名叫马幸托斯的英国商人，开发了橡胶，他是欧洲第一个利用橡胶的人。
首先，马幸托斯将橡胶压成薄片，然后这种薄片被用两层布夹着缝合起来，就成为可出售的雨衣。
尽管这种雨衣在雨天可以防水，但其使用寿命却极其短暂。天气酷热难耐的时候，它又黏黏糊糊的黏在一起无法使用；天气寒冷的时候，它又硬又脆，极易损坏、破裂。
有一个通晓化学知识、名叫李德章尔的美国人，由于生活贫困，没有着落，无奈之下，他也做起了这种本小利大的橡胶生意。不过，橡胶制品在使用时的种种缺陷使他极为不满，也给他带来了诸多无法解决的麻烦，于是，他开始着手研究一种方法来改变橡胶这种缺陷。
一晃过去了好几年，李德章尔的研究仍然没有什么头绪，没有一点儿进展。
在1833年夏天的一个实验中，由于他忙于做实验，一包硫黄被他一不小心碰掉并直接掉进了正在熬制橡胶的锅中。一筹莫展之际，他无奈地刮下锅中的橡胶，以便重新开始新的实验，但令他惊奇和欣喜的是，橡胶再也不像刚开始那样黏了。
李德章尔锲而不舍，历经无数次的改进、实验，最后终于发明了橡胶硫化法。这种方法就是把数量相当的催化剂和硫黄放入刚采下来的橡胶中，通过高达130—150益的高温处理，最后，就能生产出一种不同于以往的橡胶制品，这种新产品不但耐磨、耐用，而且极富弹性，软绵绵的，和我们今天所使用的橡胶相差无几。从此，“树的眼泪”真正走进了人类的生产、生活中，发挥着巨大的作用。
探索真空之谜
1654年，科学家葛利克做过一个名垂科学史的实验。他用铜精制了两个大半球，并将它们对接密封起来，用他自己发明的抽气机将球内空气抽出，派16匹马背向对拉两半球，马最终竭尽全力才拉开。这表明我们周围并非什么都没有，而是充满空气，它对物体施加压力（球内空气密度因抽气远小于球外的，这导致球外压力远大于球内的）。球内经抽气后的空间叫做真空。
真空其实不空。直至今天，科学家都不能完全排除甚至某一小范围内的空气。电视机显像管需要高真空才能保证图像清晰，其内真空度达到几十亿分之一个大气压，即其内1立方厘米大小的空间有好几百亿个空气分子。在高能加速器上，为防止加速的基本粒子与管道中的空气分子碰撞而损失能量，需要管道保持几亿亿分之一个大气压的超高真空，即使在这样的空间1立方厘米内还有近千个空气分子。太空实验室是高度真空的，每立方厘米的空间也有几个空气分子。
上述以抽出空气方式得到的真空叫做技术真空，它并不空。科学家称技术真空的极限，即完全没有任何实物粒子存在的真空，为“物理真空”。它非但不空，而且极为复杂。按照狄拉克的观点，它是一个填满了负能电子的海洋。
英国物理学家狄拉克结合狭义相对论和量子力学，建立了一个描述电子运动的方程。它一方面十分正确地描述了电子运动，另一方面又预言了科学家当时尚未认识的负能量电子。自然界一切物体的能量总是正的。高山流水有（正）能量，能冲刷堤岸，推动机器。高速运动电子有（正）能量，能使电视荧光屏发光。电子具有负能量，就意味着加速它时，它反而减速；向左推它时，它向右运动。而且电子总处于放能过程中，如同高山流水总往低处流一样。电子的能量将越来越负，高山流水最终还只能流到大海，电子能量则将负至无穷，这意味着一切宏观的物体均将解体。这显然是荒谬的。按照量子力学，两个电子不能处在完全相同的状态上，就如一个座位通常只能坐一人不能坐二人一样，狄拉克认为，所有负能状态通常是“满员”的，被无穷多的负能电子占据。因此，正能电子其实是不能永无止境地发射能量的，其能量甚至不能降至零。这意味着，即使一个没有任何实物粒子的空间，也是一个充满无穷多个负能电子的大海。一个负能电子可通过吸收足够多的能量而转变为具有正能量的普通电子，尔后在负电子海洋中留下一个空穴，即少了一份负能量和一个负电子，这相当于给了海洋一个带正电荷和正能量的反电子（或正电子）。1932年，美国物理学家安德逊果然找到了它，狄拉克的理论也终为大家所接受。质子和中子也有负能反粒子，物理真空还可分别由它们（负能质子或负能中子）填充。在物理真空中，正反粒子对可不断地产生，消失或消失后又产生，它们生存时间短，瞬息万变，迄今还未观测到，称为虚粒子。它们在一定条件下可产生一些物理效应。例如一个重原子核周围的虚核子（反质子和反中子）在强电场作用下，会排列起来，出现正负极性，称为真空极化，这将影响核外电子的分布，导致原子核结构改变。
粒子（如电子）与反粒子（如电子）碰到一起，变成一束光；反之，一束强光也可从物理真空中打出粒子与反粒子，质子与中子等并非终极基本粒子，而是由更基本的“夸克”组成。夸克有六种“味”，即上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克。它们在质子、中子等粒子内部几乎作自由运动，但不能脱离这些粒子而单独存在。它们似乎被一种强大的力囚禁了起来。
按照“口袋模型”（1974），粒子就如物理真空中运动的口袋，口袋里装有夸克，夸克间存在很微弱的相互作用，由一种叫做胶子的粒子传递。粒子衰变或破碎为两种或两种以上的其他粒子时，可看作一个口袋变成两个或两个以上的口袋。同样，两个或两个以上的粒子聚合成一个大粒子，就相当于多个口袋合成一个大口袋。于是，在破碎和聚合过程中，永远找不到单个夸克，口袋的分解或聚合就如液体（如肥皂水）中气泡的分解和合成。气泡内气体分子是自由运动的，大气泡可以分解成小气泡，小气泡也可合并成大气泡。若基本粒子如小气泡，则物理真空就如液体。这种液体性质独特，它只能一对对地产生气泡，或一对对地消失。按照口袋模型，口袋里面（或气泡里面）叫做简单真空，外面是物理真空，这形成真空的两种“相”。物理真空在一定条件下可变成简单真空，就如日常生活中三相间的转变一样。固体受热变液体，液体受热变气体，这些只需几百度或成千上万度就可发生。温度高达几十万、几百万或几千万度时，气体原子就要解体，变成叫做离子的带电粒子。同样，温度足够高时，口袋也将解体，质子、中子等基本粒子不再是基本的物质形式，它们将成为一锅由夸克和胶子组成的高温粥，称为夸克——胶子等离子体，物理真空也就成了简单真空。
计算机模拟实验表明，物理真空熔化为简单真空需2万亿摄氏度以上的高温，这个熔化的物理真空也叫“熔融真空”。重原子核可以包含上百个质子和中子，其内空间正常状态下是个很好的物理真空。科学家希望通过碰撞来加热它，使其熔化，获得简单真空。目前在高能实验室中，质子和原子核间的碰撞能量已达几百兆电子伏特，这已相当于将原子核（局部）加热到了几万亿摄氏度，但由于质子（与原子核比较）太小，只将原子核穿了一个洞，并未将整个原子核熔化。科学家正在设法利用重原子核间的碰撞来实现熔融真空。熔融真空实验之所以重要，不仅在于它能直接检验关于基本粒子结构的一些理论假设，还在于其实验结果可能有助于科学家理解宇宙的早期演化。按照大爆炸模型，我们的宇宙始于200亿年前的一次巨大爆炸。爆炸发生的一瞬间，温度远远超过熔融真空所需温度，故早期的宇宙应是夸克——胶子等离子体。随着宇宙的膨胀，温度逐渐降低，简单真空转化过程中，应存在由50个或以上的夸克所组成的物质结构（通常的粒子只包含2个或3个夸克）。熔融真空实验是对这种早期宇宙演化的模拟，是一种理解宇宙演化的重要手段。为测量真空熔化时放出的大量粒子，需在非常小的锥体内同时测量上千个粒子。迄今还没有人能够在一次碰撞事例中测量上百个粒子。科学家即使使用他们最娴熟的乳胶探测器，尽管其分辨率很高，也无能为力，它也不适宜于探测高能加速实验中的夸克——胶子等离子体。这些困难经常困扰着科学家并激励他们去解决。
铝的演变
进入19世纪，丹麦物理学家奥斯特将氯气通过烧红的木炭和三氧化二铝的混合物，得到氯化铝。然后与钾汞齐作用得铝汞齐，再将铝还原出来并隔绝空气蒸馏，除去汞，就得到纯铝。
但他的这一实验成果却未引起人们的注意。
1827年，人类迎来了“铝的发现年”。这一年，德国化学家维勒曾就提炼铝的问题拜访了奥斯特。奥斯特对维勒提出的问题一一解答。维勒在返回德国后就立即投入试验，终于在年底制出了纯铝。不过，他是用钾还原无水氯化铝制得纯铝的。此外，他还弄清了铝的主要物理性质，并提炼出一些粉末状的铝。直到1845年，维勒才真正提炼出世界上第一块铝。
由于当时对铝的提炼技术非常有限，所以价格奇贵无比，每千克铝的价格为2000法郎，比黄金还贵。它的使用者只有法国皇帝拿破仑三世一人。每次拿破仑在宫廷中举行盛宴时，他就会拿着一只价值连城的铝杯与客人们共饮佳酿。
望着客人们因羡慕而变得兴奋的样子，拿破仑心中却觉得非常遗憾：作为一国之尊的皇帝，为什么不能让客人们享用铝制餐具呢？
于是，拿破仑找来了本国化学家德维尔，拨给他大量的研制经费，让他专门研究如何能提炼更多的铝。1854年，德维尔终于用钠代替维勒的钾也制得了纯铝。这使铝的价格略有下降，人们可以小批量生产铝了。
