永远达不到的绝对零度
地球上的低温记录出现在南极，最低曾达到－88.3℃，比月球的温度还要低一些，背太阳一面最低达－183℃，离太阳最远的冥王星，估计温度在－240℃以下。有人推测宇宙间超冷区的温度，大体上是－273℃，到了这个温度，物质分子平均内能将降低到零，热运动完全停止。世界上所有气体的压强（体积一定时）或者体积（压强一定时）都要化为乌有。这是物质系统能量达到最小的温度，所以，－273℃（精确值是－273.16℃）便被称为绝对零度。
究竟存不存在一个绝对零度？我们能不能达到这样低的温度？这件事引起了许多科技工作者的兴趣，他们开始了向绝对零度进军。
在19世纪20年代，法拉第首先发现：在相当低的温度下，给某气体施加足够大的压力，就会使它们变成液体，这些液体一旦制成，又成了一种极好的冷却剂。因为当它们在减压条件下蒸发而变成气体的时候，会从周围环境吸收热量，使温度降得更低。经过十几年的努力，物理学家获得了－110℃，使当时已知的很多气体冷却为液或固体。但就是在这样的低温下，有些气体仍不能变成液体。如氢、氧、一氧化碳、一氧化氮、氦等，所以，人们把它们称为“永久气体”。
为什么永久气体不能被液化呢？科学家发现，任何一种气体都有一个临界温度，高于这个温度，无论施加多大压力也不会被液化。这是因为气体分子间既有排斥力，又有吸引力；气体的种类不同，分子吸引力的大小也不同。永久气体之所以不能被液化，就是因为分子间的吸引力很小，不易被液化，究其原因是临界温度很低。要想液化永久气体，必须获得更低的温度。
一个世纪以前，德国科学家林德等人采用压缩——绝热膨胀法和抽除液面蒸气法，获得了氧气和氮气的液滴。他们的试验是这样进行的：往容器里装进气体，施加高压，气体体积缩小，分子运动加快，温度上升，接着通过冷却剂的蒸发吸热，带走热量，把受压气体冷却到原来的温度。最后断绝容器热量的出入，让受压气体通过狭窄的口子急剧膨胀，对外作功，由于得不到外界热量供应只好消耗自身的内能，这样就可以得到很低的温度。如果把液化了的气体密封到一个容器里，让他蒸发，并在蒸发的过程中抽掉液面上的蒸气，也就是夺走运动最快的分子，实行多级串联，一级一级地逐次进行，就可以把温度降得更低。林德等人把这两种办法结合起来使用，不但获得了液化的氧气、一氧化碳和氮气，而且还创造了－225℃的低温记录。1898年，苏格兰化学家杜瓦正根据压缩——绝热膨胀原理，在－253℃的低温下液化了氢气。一年后，又用抽除液面蒸气法得到了固态氢，达到了更低的低温－261℃和－263℃。
荷兰物理学家翁内斯花费了半生的精力，终于在1908年，把最顽固的氦气转化成了液体。在液化氦气的同时，还发现了一些物质在超低温下的奇异性质，比如超导现象和超流现象，这些发现，鼓舞着科学家继续向绝对零度进军。
1925年，荷兰物理学家德拜找到了一种获得超低温的新方法——绝热去磁法。把一种顺磁物质放到IK的液氦上边，加一个强磁场，使顺磁物质分子从杂乱无章到按磁场方向整齐排列，会放出一部分热量，这热量让液氦带走。接着在不让热量传入的情况下突然把磁场去掉，顺磁物质的分子从整齐的有序的排列恢复到无规则状态，同时消耗自己的热量，于是液氦的温度进一步下降了。后来美国化学家吉奥克改进这种方法，反复进行这个步骤，于1957年，创造了0.00002K的低温新纪录。
后来，德国物理学家伦敦又发明了氦3和氦4淡化致冷的新技术——稀释致冷法。氦3和氦4是氦的两种同位素，它们通常是混合在一起的，当温度降低到开氏零点几度时，它们会分成两层：氦3主要在上层，其中溶解有氦4；氦4主要在下层，其中溶解有氦3。温度进一步降低，上层里氦4越来越少，最后等于零，但是下层里的氦3却始终保持着一定浓度。如同抽除液面蒸气法一样，人们从下层抽去活泼的氦3“蒸气”，上层的氦3就会“蒸发”下来补充。结果使整个氦液的温度下降。如果连续反复进行这个过程，使氦3不断从上层移向下层，液氦的温度就能不断降低。
由于使用了一系列的“降温”新技术，现在人们已经获得了0.0000001K的最低温度，距离绝对温度就剩下千万分之一度了。只要再努一把力，不是就达到了吗？
可是，德国物理学家斯脱却为这种努力泼了一瓢冷水，他指出，用有限的手段使物体冷却到绝对零度是不可能的。有人还说，这个温度永远也达不到。但科学家并没有放慢向绝对零度进军的步伐。
真空真的是空的吗？
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，用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地球外的，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。20世纪20年代，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。这显然是荒谬绝伦的。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它粒子时，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，我们的宇宙始于约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。
金属“疲劳”
谈到金属疲劳，大家一定觉得很奇怪，难道金属也会疲劳吗？会的，它跟人一样，超过了一定限度，就会疲劳。
不妨我们用铁丝做个实验，如果直着去拉，那是很难折断的，但要是反复弯折，就很容易弄断了。这说明，像钢铁这样的金属，在反复变化的外力作用下，它的强度要比在不变外力作用下小得多。人们便把这种现象叫做金属疲劳。
金属虽然像人一样会发生疲劳，但却同人的疲劳有着本质的区别。人疲劳后，经过一定的休息就可以恢复，而金属疲劳则永远不能恢复，因而造成许多恶性破坏事件，如轮船沉没、飞机坠毁、桥梁倒塌等。据估计，在现代机器设备中，有80~90%或零部件的损坏，都是由金属的疲劳造成的。因为金属部件所受的外力超过一定限度，在材料内部抵抗最弱的地方，会出现人眼察觉不到的裂纹。如果部件所受外力不变，微小的裂纹就不会发展，材料也不易损坏。如果部件所受的是一种方向或大小经常重复变化的外力，那么，金属材料内部的微小裂纹就会时而张开，时而相压，时而互相研磨，使裂纹扩大和发展。当裂纹扩大到一定程度，金属材料被削弱到不再能承担外力时，只要有一点偶然的冲击，零部件就会发生断裂。所以，金属疲劳造成的破坏，往往都是突如其来，没有明显的迹象让人察觉。
金属“疲劳”一词，最早是由法国学者J·—V彭赛提出来的。但对金属疲劳进行研究的，则是德国科学家A·沃勒，他在19世纪50年代，就发现了表现金属疲劳特性的S—N曲线，并提出了疲劳极限的概念。尽管对金属疲劳的研究已经有100多年了，做为综合性的应用学科，已经从物理学的固体力学和金属物理学领域中分离出来，但许多问题仍没有得到解决。
现在，人们对金属的疲劳问题仍在不懈地探索着。其中人们最为关注的，是如何对现代化工业设备采取预防和保护措施，防患于未然。比如，选择具有较高抗疲劳性能的材料，防止应力集中，合理布局结构，提高构件表面加工质量和采用一些新技术和新工艺等。
再就是从理论上探讨金属疲劳造成破坏的原理是什么。在这方面，科学家们进行了各种各样的分析和研究。在疲劳破坏机理研究中，就有人提出循环软化、滑移、位错、空洞合并和拉链等说法。在疲劳积累损伤方面，目前已建立了几十种损伤理论，包括线性理论、修正理论经验公式和半经验公式等；在疲劳裂纹扩展方面，已提出了几十个裂纹扩展公式。但这些观点和实验方法，都具有很大的局限性和片面性，还需科学家们付出更大的辛劳和努力。
金属疲劳问题，是现代工业面临的大敌，如不及时解决，将会遗患无穷。所以，现在世界各国的科学家，都在进行不懈的努力，设法克服这种疑难。相信在不远的将来，这方面的研究会有重大的突破。
原子核解密
原子很小，直径只有一百亿分之一米。在1根头发丝的端面上，能排下一万亿个原子。原子虽小，其内却并非毫无结构，而是一个丰富多彩的“世界”：一个直径为一千万亿分之一米的核（即核的直径为原子的十万分之一）和众多（至少1个）绕核运动的电子。若将原子放大1021（即10万亿亿）倍，它就像我们的太阳系了，太阳是核，众多绕太阳运动的行星是电子。即便是核，其内也是一个色彩斑斓的世界：由众多状态各异的质子和中子组成。这些质子和中子以300多种不同的组合方式，构成一个天然庞大的原子核家族，家族“人员”达300多种。自1934年以来，人工还制造了2400多种核（元）素，这更壮大了原子核家族的气势。但这些人造核素“命运”多舛、寿命短，不稳定，叫做奇异原子核。
氢原子核只有一个质子，大多数氧核有8个质子和中子，记作168O8，铀核有两种，23892U146和23592U143，都是第92号原子的核心，但核内中子数不同，23892U146含146个中子，则23592U143只含143个中子。23592U143占自然界所有铀的千分之七，是核能利用的主要原料。上述各原子核均是自然界存在的稳定原子核，其内的质子数Z和中子数N满足一定的关系。不满足这种关系的原子核就不稳定，将发生放射性衰变。或者说稳定原子核的N/Z的值是一定的（有一个允许范围），偏离了这一范围，原子核就不稳定。若偏离得太大，原子核就根本无法存在，“拼”不起来。人造核素的Z/N值越来越偏离稳定值，于是显示出了一系列奇异的性质（故称之为奇异原子核）。天然存在的300多种核素大部分是稳定的，约有十分之一是不稳定的，通过释放α或β或γ射线（α即氦核42He2，β即电子或正电子，γ是高能光子）而衰变。按照核理论，若无放射性衰变，自然界应存在约8000种核素。因此，人类应还能制造出几千种新核素或奇异原子核。
按照《辞海》，放射性是“不稳定原子核自发放出α、β、γ射线的现象。”现在，这个定义必须大大地加以扩充。1982年，科学家发现某些奇异原子核具有质子放射性，处于基态的人造核素151Lu（Lu表示镥）和147Tm（Tm表示铥）能自发地释放出一个质子［天然镥（第71号元素）的大多数（97.4%）是175Lu，比人造的151Lu多24个中子；天然铥（第69号元素）全部是169Tm，比人造的147Tm多22个中子。151Lu和147Tm的“Z/N”值均远离稳定的“Z/N”值中子极为贫乏而质子则大大过剩］。此外，还有β缓发粒子，包括β缓发α粒子（一个原子核经β衰变后，变成另一处于激发态的原子核，随后新生原子核又发射出α粒子）、β缓发中子、β缓发质子、β缓发双中子、β缓发三中子、β缓发双质子、β缓发氚，迄今已发现1000余种核素存在β缓发粒子，理论上预告至少有1000个核素存在β缓发粒子。1984年发现某些重核可自发放射146C8，1985年发现自发发射2010Ne14，理论预言，处于基态的原子核应能自发发射双质子、中子或双中子。
中子数或质子数为2，8，20，28，40，50，82等的原子核特别稳定，叫作“幻数”核（1949年迈耶与简森创立了核的壳层模型，解释了“幻数”，迈耶与简森因此荣获1963年度诺贝尔物理学奖）。幻数核和邻近幻数的核呈球形（闭壳层是球对称的），与幻数偏离远的原子核则有形变，有的如（扁盘式的）大饼形，有的如橄榄球形，甚至有的如雪茄烟状（1953年，奥·玻尔与莫特逊创建了核的集体模型，解释核的形变，荣获1975年度的诺贝尔物理学奖）。这缘自于稳定或近稳定的原子核。人造核素远离稳定区，在形体上也有独特之处。有些奇异原子核在基态时呈球形，但到了激发态却不是，有形变。例如人造18480Hg，其质子数Z＝80，与质子幻数（82）接近，在基态时是球形，与天然稳定18480Hg类似，但处于激发态时就有形变，与22020Hg在激发态也呈球形不同。在奇异原子核中，还存在“变形幻数”。当中子数或质子数等于这种数时，相应的原子核形变很大。例如，38就是一个典型的形变幻数。
幻数与核能量有着巧妙的联系。球形核只有集体振动，“形变”核才有转动。相应于振动的能量比较高，一般在1兆电子伏特（1电子伏特＝1.6×10－19焦耳）左右。例如10268Ni34（Z＝28，为幻数）是典型球核，第一激发态能量E1为1.17兆电子伏特。相应于转动的能量比较低，例如，15464Gd90是典型形变核，E1只有0.123兆电子伏特。原子核24gPu，形变很厉害，其E1为0.0428兆电子伏特。最近发现了形变更厉害的“超”形变核：10038Sr62和7436Kr38，其E1分别为0.03兆电子伏特和0.028兆电子伏特，它们均具有形变幻数38（一个是质子数为38，另一个是中子数为38）。当原子核既具有形变幻数（Z＝38），又具有球形幻数（N＝40）时，核仍有形变，形变幻数（比球形幻数）“幻”得更厉害。现在，科学家正在寻找Z和N都等于38的原子核，期望创造形变新记录。
奇异原子核的奇特性质，正在不断地被揭露出来，这极大地丰富了核世界或核家族里的核现象。也许，随着奇异核一个个被制出来，Z/N值逐渐远离稳定区，将会发现更加奇异的核现象，甚至导致现有核理论的重大修改和突破。
夸克揭密
我国古代哲学家庄子说：“一尺之棰，日取其半，万事不竭。”指出了物质的无限可分性。但是，人们对物质的无限可分性，是逐步认识到的，夸克模式的提出，就是人的这一认识的深化。
在人们开始认识物质世界的时候，就提出了各种各样的说法。古希腊的一些哲学家认为，世上各种各样的物质，都是由一些永远不变，不可再分的基本单位构成，他们把这种基本单位叫原子。直到16世纪后半叶才由物理学家证实了原子的存在。后来意大利科学家阿伏伽德罗又提出了分子学说，补充了道尔顿的原子论。由此人们便形成了这样一种思维模式：物质由分子组成，分子由原子组成，原子不能再分。
到19世纪末，原子不可分的模式受到了冲击，美国科学家汤姆逊发现了比原子小得多的粒子——电子。接着科学家们查明，原子中心有一个很小的原子核，有些电子围着原子核运转。到20世纪30年代，人们又发现了原子是由质子和中子组成的。质子带正电，中子是电中性，二者比电子重1800多倍。后来在宇宙线中又发现了电子的反粒子——正电子，同电子一样重，但带正电。后来人们又发现，电磁波和光也是由叫光子的粒子组成。这样，人们就发现了比原子更深入的一个新层次——属质子、中子、电子一个层次的正电子、中微子、μ子、τ子等。人们以为发现了构成物质世界的最基本单位，因此就称为基本粒子，认为他们是组成各种物质的永远不变、不可再分的基本单位。
可是后来人们发现的一些现象说明，基本粒子并不“基本”，在强子内部，还应有更小、更基本的东西。
对此，日本物理学家坂田昌一于1956年提出了著名的坂田模型，认为强子是由质子、中子、Λ超子等三种基础粒子及其反粒子组成。到了1964年，美国物理学家盖尔曼改进了坂田模型，保留了三种“基础粒子”，但不是质子、中子和Λ超子，而是由某种未知的、具有一定对称性的东西——夸克组成。
为什么叫夸克呢？说来夸克的命名还有一个有趣的故事。在英国小说家詹姆斯·乔埃斯的小说《劳尼根斯彻夜祭》中，有这样几句诗：
“夸克……
夸克……夸克，”
三五海鸟把脖子伸直，
一齐冲着绅士马克。
除了三声“夸克”，
马克一无所得：
除了冀求的目标，
全部都归马克。
至高无上的天帝，
把身子躲在云里，
窥视下界，
不由得连连叹息，
马克先生啊，可笑可怜：
黑暗中拼命呼唤着——“我的衬衣，衬衣，”
为寻找那条沾满污泥的长裤，
蹒跚在公园深处，一步一跌。
小说描绘了劳恩先生的生活情况。他有时以马克先生的面目出现，夸克指海鸟的鸣叫声，又指马克的三个儿子，而马克又时时通过儿子的行为来表现自己。盖尔曼设想在一个质子里包含着3个未知粒子，便随意地给他取名为“夸克”。我国则习惯把“夸克”叫“层子”，意为是比电子、质子、中子这些基本粒子更下层的粒子。
盖尔曼的夸克模式指出，这种粒子的最大特点是带分数电荷，并设想可能存在三种夸克——质子夸克、中子夸克和奇异夸克。到1974至1976年间，有人又把夸克家族增加到6个，即粲夸克、上夸克、下夸克。
既然夸克存在，那它在哪里呢！有人认为夸克像蹲监狱一样，被关在强子里面。强子就像一个口袋，夸克被关在里面，它可以在口袋里自由运动，但不允许离开口袋，要想把夸克从口袋里弄出来，必须提供极大的能量，但在目前还办不到。
尽管夸克还处在假设阶段，有些物理学家又开始考虑比夸克更下一层的粒子了。欧洲核子研究中心的德·罗杰拉已经为组成夸克的粒子起名为“格里克”。后来，人们提出了五花八门的亚夸克模型，起了各种各样的名称，如亚夸克、前夸克、前子或初子，还有叫奎斯、阿尔法的。1974年，美国物理学家帕堤和萨拉姆提出了这样的亚夸克模型：i味子：p、n、λ、x，自旋S＝12；ii色子：r、y、g、l，自旋s＝0。它们可构成夸克ur＝（pr）、uy＝（py）、ug＝（pg）等。还有构成轻子：e＝（nl）、yu＝（xl）、μ（λl）等等。1977年，日本东京大学核物理研究所寺泽英纯教授，在以上模型基础上，又提出了一种新的模型：夸克＝味子十色子十代子，这些味子、色子和代子，均是自旋为的亚夸克。不管提出的模型有多么不同，但都认为夸克还有下一个层次，所以，我国把亚夸克又称“亚层子”。
到底夸克是个什么面貌？亚夸克是否真的存在？这些都还没有结论，正期待着人们去揭示它。
球形闪电
闪电有多种形状，其中树枝形闪电是人们最常见的，但偶尔也能见到一种球形闪电，这种闪电神秘莫测，引起了人们的极大兴趣。
1963年3月的一天，美国东方航空公司539号班机，正从纽约飞往华盛顿，机舱里只有两个人，一名乘客和一名空中小姐，他们俩分别坐在走廊两侧，正在打瞌睡。他俩被飞机的剧烈抖动惊醒，四下一看，发现在机舱门口有一个圆形的火球，颜色白色偏蓝，直径大约20厘米。不一会，火球便沿着机舱走廊向后滚动，来到机舱后面厕所门口时，便突然消失了。
有一天，法国科学家费拉马利昂正呆在家里，不知打哪里跑出一个亮闪闪的火球，一直滚到他的脚边。他急忙躲开，可没想到这个火球竟步步紧逼，顺着他的脚跟往身上爬，爬过头顶，又升到屋顶，然后又无声无息地钻进了烟囱。紧接着便听到一声沉闷的爆炸声，烟囱坍塌了，火球也随之消失。
在前苏联的一个集体农庄里，有两个小孩正在牛棚的屋檐下避雨。他们突然发现牛棚前的一棵白杨树上，有个橙黄色的火球在树枝上跳来跳去，后来跳到地面上，直向牛棚滚来。火球就像烧红的钢水，火星四溅。两个孩子吓得大气都不敢出。当火球跑到他们跟前时，年纪小点的孩子踢了它一脚，只听见轰隆一声，火球爆炸了。两个孩子被这一声巨响震倒在地，奇怪的是一点也没伤着，关在牛棚里的12头奶牛只活下来1头。
在美国一个名叫龙尼昂维尔的小镇，还发生过二起球状闪电钻进一家人的冰箱，把里面的鸭子烧熟了，把菜和蛋也给煮热了。可它是怎样钻进冰箱的？怎样把冰箱变成了电烤炉，把里面的食品都给弄熟了？更离奇的是，冰箱不但没有损坏，而且还可以照常使用。这些都太费解了。
许多科学家把自己的目光投向了球形闪电，有人还为它献出了生命，这个人就是俄国科学家里奇曼。他试图像富兰克林那样，用风筝进行试验时，结果一个拳头般大小的淡蓝色火球，悄悄飞到他的脸上，随后便爆炸了。里奇曼随着爆炸声倒在了地上，再也没有起来。球形闪电在他的前额上留下了一个红斑，还在他一只鞋底上打穿了两个洞。
这并没能阻止人们对球形闪电的研究。一个偶然的机会，前苏联大气物理学家德米特里耶夫采集到了球形闪电经过地方的空气样品，经分析，样品中的臭氧和二氧化氮都超过了正常值。但是，臭氧和二氧化氮并不能完全解释为什么球形闪电要比线形闪电持续的时间多得多，这种闪电的能量怎么来的。
后来，前苏联科学家斯米尔诺夫对球形闪电又提出了一个新的观点，认为火球的能量与臭氧有关。臭氧集中的地方，空气中温度就会急剧上升，于是便出现了火球，火球内部的温度大约在150—2000℃之间，在这样高温下的氮分子非常活跃，与氧的相互作用而生成二氧化氮。二氧化氮不像臭氧那样不稳定，即使在2000℃的高温下，它也是稳定的，这就是球形闪电比线形闪电持续时间长的原因。但这种观点还未得到科学界的普遍认可。
接下来还有火球为什么会发光的问题。有人认为是有种气体落入臭氧中，加速了它的分解，从而引起发光。但这种气体到底是个什么东西，它又是如何加速臭氧的分解而引起发光，这仍是一个未解之谜。
奇怪的放电现象
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方，也发生了一次奇异的放电现象。那天上午10点左右，下起了一阵罕见的暴风雨，一直延续到下午7点。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，每次间隔的时间大约为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现的闪动，也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个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，把飘落的雪花和云层照亮了。
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。
人为什么提不起自己呢
张飞是一员猛将，有人问他：“你力气大，你能不能把自己从地上提起来呢？”他抓住头发使劲向上提也不能把自己提起来。
就算抓头发不是办法，换个办法，用手抱住自己的身体向上用力，任何人也无法使身体离开地面。
还有一种类似的情况：人坐在车上，用绳子拉车，不能使车前进；车向前行驶，人在车上拉紧拴在车上的绳子，车也不会停下来。
这就是说：一个物体只靠内部的互相作用，不能改变物体重心的运动状态。
可是骑自行车刹车的时候，闸皮紧紧抱住车轮的瓦圈，车就停了下来。那末，能不能说“只靠闸皮和车轮的瓦圈，就使自行车停了下来呢？”
骑自行车，手捏车闸，车就停下来，不仅仅是闸皮和车轮相互作用的结果，也是车轮与地面摩擦力增大的结果。车轮原来与地面是滚动摩擦，刹车后变为滑动摩擦，摩擦力加大以后，车才停下来。
这也是说明，只靠闸皮和车轮，自行车是停不下来的，这是依靠车轮和地面的摩擦力。
如果可以借用外部条件，那末，张飞双手拉住树枝，这可以把自己的身体向上提起。
不易破的瓶子
有两个相同的玻璃瓶，一个空着，一个灌满了水，同时从相同的高度落到地面上，哪个瓶子容易破？
一般说重的瓶子容易破。可是，当瓶子灌满水后，瓶子里的水还有另外一个作用，能减少瓶子的形变，反而使瓶子不容易破了。
玻璃瓶破裂，大多是由于形变引起的。空瓶子落地，地对瓶子产生一个压力，瓶子从外向里形变，于是便破裂了。瓶子装满水，由于水是不可压缩的，从而减少了形变，使得瓶子不易破裂。瓶子里装满水，再拧紧瓶盖，就更不容易摔破了。
“火中取栗”
成语“火中取栗”源出于这样一个故事：狡猾的狐狸，骗猴子为它取出火中的栗子；结果猴子不但没有取出栗子，反而把脚上的毛烧掉了。这则故事也说明，人们都认为：直接用手从火中取出东西是一件不可能的事。
然而，发生在人们生活中的某些现象，却要比“火中取栗”惊险得多。有消息报导，早些时候在国外狂欢节的余兴节目中，有些大胆的表演者当场将一个潮湿的手指伸进熔化了的铅液中，尽管他以极快的速度将手从熔铅中缩回，但是也使得周围的观众心惊肉跳，目瞪口呆。更有甚者，一些更大胆的表演者，竟然赤着脚在一大堆烧红的木炭上，或者在凝固了的高温溶岩上行走。据说在一本《吉尼斯丛书：世界纪录》中，描述了在650℃的燃烧着的一长堆木炭上步行了约7.5米的事迹。当你听到这种传说时，一定会感到惊奇，并且认定这样的游戏是在“变魔术”，表演者的脚底上可能事先已经抹上了一种高级的绝热防护剂吧！
实际上这是一种物理现象，可以这样解释：当一个潮湿的手指迅速插入高温熔液中时，手指头上的水突然受热汽化，在手指周围形成一个很薄的蒸汽层。气体是热的不良导体，在一段短暂的时间内，它可以起到绝热防护作用。不过，潮湿的手指头伸进溶化的铅液后，得赶快缩回来。因为时间一长，蒸汽层消失，防护作用失效，后果就不堪设想了。读者可不要去做这种冒险的尝试。
关于“蹈火”的表演，最关键的是表演者脚底上要有足够的汗水。当脚底上的某些部位与炭火接触时，由于汗水的迅速汽化，脚底和木炭之间形成的蒸汽膜起到了瞬时保护作用。步与步之间流出的汗水补偿了部分水分。如果脚底上沾满了厚厚的煤炭或者长着硬茧，也许还能多走上几步。如果跑步，会使双脚反而踩进炭火而使保护层失效。
热传递是通过传导、对流和辐射三种途径进行的。上述两种惊险的表演主要利用了气体是热的不良导体的这一特性，免除了人体被烫伤的危险。热传递的特性已广泛地应用于生产实践中，保温瓶就是一个突出的例子。在生产中，有时为了让工人能够在温度较高的环境之下，连续工作比较长的时间，安全地维修机器设备，特制了一套厚厚的石棉衣服，再在外面喷涂了一层光亮的铝膜。穿了这种衣服，工人就能耐高温了。“火中取栗”也就是可能的事了。
4℃时的水
在4℃时，水的密度为什么最大，这里介绍一种比较常见的解释。
我们知道水的密度比冰的密度大，这是因为液态的水在凝固成冰的时候，分子间的相互作用力使分子按一定的规则排列，每个分子都被四个分子所包围，形成一个结晶四面体。这种排列方式是比较松散的，使得冰晶体中的分子间的平均距离大于液态水中的分子间的平均距离。在液态水中，分子的排列比较混乱。分子在液态中的运动虽然比在冰中更自由，但分子与分子间的平均距离比在冰中更小，所以水的密度比冰的密度大。
用X射线研究液态水的结构时，发现液态水中在一定程度上还保留着非常微小的冰的晶体。根据推算，在接近0℃的水里，约包含着0.6%的这种微晶体。当温度逐渐升高时，这种微晶体逐渐地被破坏，由于这种微晶体有较小的密度，所以微晶体的被破坏就会引起密度的增加。因此，在水中有两种使密度改变的效应：使密度变小的效应。当温度升高的时候，水分子的热运动更剧烈了，分子间的距离变大了，因而引起密度的减小。使密度变大的效应。当温度升高时，水中的微晶体逐渐地被破坏，引起密度的增大。在4℃以上，水的温度升高时，第一种效应占优势，水的密度减小，体积增大。在4℃以下，水的温度升高时，第二种效应占优势，水的密度增大，体积减小。因此，水在4℃的时候，密度最大，这就是水的密度反常变化的原因。
飞机的秘密
1.飞机拉烟
在飞行表演中，那一架架战鹰自由自在地在空中遨翔，或俯冲直奔地面，或仰头直插云霄，机尾拉出的“烟”在空中形成长长的白色“绸缎”，悬挂在湛蓝色的天空，将天空打扮得异常漂亮。此时人们便会惊呼：看，飞机“拉烟”了！
那是飞机的尾迹，它是飞机在飞行时排出的废气形成的。飞机排出的废气含有大量的水汽和热量，水汽主要是碳氢化合物。飞机燃烧1千克汽油，大约可产生123升的水汽和4310万焦耳的热量。这样的废气与周围空气混合，使航线上的空气中水汽含量增加，温度也随之升高。水汽增多有利于凝结。当温度降低时，废气产生凝结现象，就形成了飞机的“拉烟”现象。
飞机尾迹产生是有条件的：一是温度，二是高度。一般说来飞行区域大气温度在－40~－50℃，飞行高度在1万~1.3万米时容易产生“拉烟”现象。
飞机尾迹在几十千米以外都能看见，所以在空战中很容易暴露自己的目标，这就要求飞行员在战斗中取其利避其害，去赢得战斗的胜利。下面讲一个这样的战例：
1958年10月10日，我航空兵在空中与敌机交战。当时我航空兵先派1架战机在尾迹层飞行，飞机“拉烟”立刻在战区上空出现了。而我主力机群这时则在云上飞行，隐蔽待敌。这时4架敌机见我方只有1架战机，认为有利可图，便准备向我尾迹层中的那架战机发起攻击。正当敌机接近我机时，隐蔽在云上飞行的我方大批战机突然发起攻击，一举击落敌机3架，剩下1架敌机仓皇逃跑。这个战例就是我航空兵利用尾迹做“诱饵”而取胜的有名的“3∶0战斗”。
2.飞机隐身术
在谈飞机的隐身术之前，先要谈谈雷达。雷达是一种利用无线电波搜索目标和测量其位置的设备。雷达的构造虽然复杂，但它的基本原理是好懂的，打个比方就明白了：你站在山谷里，对着高山大喊一声，过一会儿你就会听到回声。如果你把从发声到听到回声的时间计算出来，你就可以根据声音传播的速度，算出高山离你有多远。
雷达的工作原理也是如此，所不同的是，它发出的不是声波，而是无线电波。雷达发出的电波，在前进过程中如果碰到什么物体，就会发射回来显示在荧光屏上，但并不是具体的图像，而是一些亮斑。物体的性质、大小、、形状不同，亮斑的大小、形状和明暗程度也不同。
雷达发明出来以后，很快就被运用到军事上，成了“防空部队的眼睛”。过去，敌人的飞机来袭击，总是不能及早发现，等发现了，敌机已经靠得很近，往往来不及反击。有了雷达之后，敌机还在几百千米之外，就能被雷达发现，不等它到达袭击目际，就可以向它开火。
俗话说：“有矛就有盾”。在雷达出现不久，许多反雷达的手段也出现了，其中之一就是“隐形技术”，这种技术能给雷达制造假像，使雷达“看不见”飞机。雷达是第二次世界大战中发明的，隐形技术也是在第二次世界大战中出现的。第二次世界大战结束以后，雷达技术不断发展，隐形技术也在不断发展。
美国是当今世界上研究“隐形技术”投资最多、最花力气的国家。早在20世纪50年代末，美国为了从空中获取其他国家的军事情报，便秘密研制出一种叫“黑鸟”的高空侦察机，这种飞机不容易被对方的雷达发现，被看作是早期的隐形飞机。1975年，美国又制订了神秘的“蓝色计划”，发展隐形系列飞行器，包括隐形战斗机、隐形轰炸机、隐形导弹等等。80年代初期，美国又研制出新型的“偷袭”号隐形轰炸机。有一次，在离警戒雷达40千米的地方飞行30多分钟，雷达系统居然没有发现，隐形效果很好。隐形飞机用了什么隐身术让雷达变成“睁睛瞎”的呢！
办法有四种：
第一种：在飞机的机身上涂上一层能够吸收电波的“油漆”。雷达发出的电波被这种“油漆”“吃掉”了，没有回波，雷达自然就变成了“瞎子”啦。
第二种：在飞机上采用吸收雷达波的复合材料。这种材料内部结构松散，受雷达波辐射后产生振动，把雷达波转换成热能而散发掉。
第三种：飞机机身尽量采用圆滑、曲线形的表面形状，让发射来的雷达波不易发生反射，缩小被雷达发现的截面积。
第四种：尽量减少飞机本身发出的电子辐射和热辐射，让对方的监测雷达和红外探测器捕捉不到电波和红外线。
在隐形技术发展的同时，反隐形技术也有了新的发展，主要表现在以下三个方面。（1）把雷达发出的无线电波波段从过去的厘米波扩展到米波段或毫米波段，扩大雷达探测隐形目标的能力；（2）建立双基地雷达系统，把雷达的发射机和接收机的基地分开，并且把距离拉得远一点，使无线电波发射角和反射角都增大，这就相应地增大了隐形飞行器被雷达发现的截面积；（3）把探测系统装在人造卫星或飞机上，让它居高临下进行探测。一般的隐形飞行器重点隐蔽其飞行正面的截面积，不注意隐蔽上部，居高临下探测它们，就容易发现它们。
3.空中瞄准射击
步兵用步枪射击固定目标，枪上的准星、标尺上的缺口和目标必须在一直线上，才可能打中。对速度较小的侧行目标，瞄准往往是根据经验，适当提前一段距离，这种瞄准射击，尽管目标状态不同，但瞄准时视线和枪的指向是一致的。
然而，空中射击的情况要比地面复杂。不仅目标在高速运动，而且射手本身也在以很高的速度运动，如果采用和地面相同的方法进行空中瞄准射击，准确性就很差了。
那么，空战时飞行员是怎样瞄准射击的呢？
大多数战斗机，如歼击机、强击机、截击机等，是利用映在飞行员座舱前面反光玻璃上的一个光环来“套”敌机的。光环，实际上就是一个带有中心光点的光圈。这个光圈大小可以变化，环心和光圈可以上下左右移动。光环“套”敌机，就是利用光环来套住敌机出现在反光玻璃上的影像。当光环恰好包住敌机影像时，就算瞄准了，只要在火炮有效射程内，按下射击电钮，炮弹准能向敌机要害部位飞去。
这个小小的光环，为什么有这么大的神通呢？
别看这光环小，它却反映了空中射击时的规律：空中射击，如果直接对着敌机开炮，炮弹准要“开小差”，不会打中敌机。空中射击时，必须有个提前量，同时还要考虑到炮弹在空中飞行时受地球引力等因素的影响，进行修正，才能打得准。这些需要修正的量，可以用一个适当的角度（这个角度称为“踪合修正角”）来表示，这个角度的大小，随着敌机的大小、速度、距离、高度和我机使用的武器种类而变化着，它是由瞄准控制系统（有的称“火力控制系统”）自动构成的。这个角度自动构成后，通过专门的光学系统变成一个光环，显示在飞行员座舱前面的反光玻璃上。光环直径的大小，是由敌机两翼尖之间的长度和敌我两机的距离（又叫“射击距离”）这两个量决定的。在确定了敌机的两翼尖的长度后，光环越大，表示射击距离越近。空战时，光环处在可以向任意方向移动的状态下。飞机作直线飞行，光环处在反光玻璃的正中间；飞机转弯的瞬间，光环具有不动的“特征”，接着随飞机一起运动。当发现敌机后，飞行员就根据光环和敌机的反光玻璃上影象的位置关系，操纵飞机改变飞行状态，使光环逐渐向敌机影象逼近，直到光环完全套住敌机。这时光环通常不在反光玻璃的中央，而是偏离了一段距离；这就是说光环环心线已偏离炮管轴线一个角度，这个角度就是适合当时射击条件的综合修正角。因此在火炮有效射程内，飞行员看到光环紧紧套上敌机时，立即按下开炮电钮，炮弹就会像长了眼睛似的，向敌机射去。打得敌机空中开花，叫它有来无还。
