科学新发现提出的挑战

随着科学研究的步步深入，各种新发现不断涌现，它们对现在学校中教授的内容乃至人们的某些常识提出了挑战。相比之下，不少知识已经过时，有些甚至是错误的。因此，适时地更新某些教学内容，尽量缩小教学大纲与最新的研究发现之间的差距，向社会公众特别是青少年传输正确的科学知识和理念，已成为当务之急。

地球内核中可能存在一个“最内核”

科学界通常认为，地球是46 亿年前形成的，其结构包括地壳、地幔和地核，其中地核又分为液态外核和固态内核。地壳各处厚薄不一，最薄处不到5 千米，最厚处可达70 千米，通常由花岗岩和玄武岩构成。地幔厚约2 900 千米，上部的组成成分与橄榄岩相近，下部则为密度较大的硅酸盐和氧化物。地核的半径约为3 470 千米，其中心温度大约是6 880℃，主要成分是铁镍合金……但是，由于当今世界上最深的地下钻孔也只有十几千米，难以监测数千千米深的地下情况，只能依靠一些微弱的地电、地磁信号进行分析判断，科研人员至今对地核深处的情况所知不多。

澳大利亚国立大学的研究人员宣称，他们分析了200 次6 级以上地震的数据，发现有些地震波的传播会穿过地核到达地球的另一头，然后再反向传播，这个过程有点像乒乓球来回跳动。这项研究首次分析了沿着地球直径传播多达5 次的地震波的数据，通过分析地震波穿过地核时出现的变化，以及地震波在不同物质中传播的特性，发现在地球内核的最深处，可能存在一个主要由铁元素构成的半径约650 千米的球状结构，它与内核中较外层的部分存在明显区别。研究人员认为，这个“最内核”是在此前认识的地壳、地幔、外核、内核之外的第五层结构。在地球中心的巨大压力和高温下，铁元素会以与人们日常认知不同的方式组成这个球状结构。

专家分析认为，在目前人们对地球深部构造了解甚少的情况下，这个新发现的意义重大。了解地球内部结构的起源和演化，可以帮助我们更多地了解地球磁场是如何形成的，进而了解生命如何在地球和其他行星上生存。

什么是真正的“地球之肺”

多少年来，科普书都是这样告诉我们：树木在生长过程中能吸收二氧化碳，释放氧气。氧气是地球上人类和其他生命赖以生存的重要物质。所以，人们常常把森林形象地比喻为“地球之肺”。20 世纪80年代初，当亚马孙雨林遭到大量砍伐时，各环保协会和媒体纷纷向国际社会发出警告：“地球之肺”正在遭到破坏，正在逐渐消亡！

其实，这是不准确的。如上所述，树木在生长时固然能吸收二氧化碳、释放氧气，但是当树木死亡、腐烂时，它就会反过来吸收氧气、释放二氧化碳。对于一片成熟的森林（例如亚马孙雨林）来说，它消耗的氧气与释放的氧气一样多，氧气、二氧化碳的吸收与排放已达到平衡，正、负正好相抵。在亚马孙雨林，真正受到威胁和破坏的主要是生物的多样性。例如，这里每年都可能有上千种尚不为人所知的动植物在消失。

那么，什么是真正的“地球之肺”呢？答案是海洋。在面积大大超过陆地的浩瀚海洋中，浮游植物群落也能吸收二氧化碳、释放氧气。这些浮游植物死亡之后，有一小部分沉入海洋深处，成为海底沉积物的“俘虏”，在那里一待就是几百万年；而它们释放的氧气，大部分从海水中进入空气。所以，现在科学家认为海洋才是真正的“地球之肺”。这一观点，已被法国的教科书采纳。

世上最小的物质是什么

这是古今中外的哲学家和科学家一直在探索、争论的一个问题。随着研究的不断深入，人们的认识也在一步步深化。

早在2 000 多年前，古希腊哲学家德谟克利特曾设想，物质是由肉眼看不到的极小粒子组成的，他说：“如果我们不停地敲击一个石块，我们最终会得到一些永远不变、不可再分的粒子，即原子。”19世纪后期，科学实验虽然证实了确实存在着原子，但是同时发现原子并不是永远不变，也不是不可分的，它可以变成别种原子，并从中分出比它更小的电子。

20 世纪初到20 世纪30 年代，科学家进一步发现原子的中心有一个很小的原子核，它由质子和中子组成，从而揭示出物质结构的一个新层次，即物质是由电子、质子、中子、光子等组成的。科学家给了这些粒子一个新的统称——“基本粒子”。这个词的意思是：这些粒子扮演着以前原子所扮演的角色，它们才是组成各种物质的永远不变、也不可再分的基本单元。

但是，这个结论又一次遭到否定。进一步的研究发现，中子会衰变成质子，并放出一个电子和一个反中微子。后来又发现了大量的基本粒子衰变及其互相转化的事实，从而证明了基本粒子也不是永远不变的。至于基本粒子可不可以再分的问题，这要复杂得多，但结论仍是肯定的。

20 世纪60 年代，物理学家为了解释一些能量现象，设想了在中子和质子中存在一些更小的粒子——夸克和轻子。它们的存在直到20 世纪70 年代才得到证实。由于二者非常非常小，要观察它们极端困难。是否还有比夸克和轻子更小的粒子？2012 年，欧洲的科研人员又宣布发现了希格斯玻色子，认为它是最后一种未发现的基本粒子。但是，一些物理学家认为还有更小的前子在等待被发现。事实上，我们至今并不能确定在寻找最小粒子方面还有多远的路要走。

人类的祖先究竟是谁

在将近50 年的时间里，一个名叫“露西”的南方古猿曾被认为是我们人类最古老的祖先。这个观点在学校的课本里存在了许多年。后来的一系列考古发现证明，事实并非如此。

1974 年11 月30 日， 古人类学家伊夫·科庞及其同事在东非干涸的奥莫河谷发现了一些骨骼碎片化石。据分析，这些骨骼属于一个身高1.06 米的雌性南方古猿，研究人员给它起名叫露西。于是，在很长一段时间里，320 万岁高龄的露西一直被认为是“人类的祖母”。据此，伊夫·科庞在1981 年创立了关于人类起源的理论。按照这一理论，在800 万年前，一些类人猿生活在非洲大陆东部，那里树木繁茂，气候湿润。后来，由于大规模的地质变动，出现了一个从北到南长约4 000 千米的断层——东非大裂谷，将类人猿分成两群，并导致了一些气候变化。在大裂谷的西部，类人猿继续在潮湿的森林里生活。而在东部，那里的气候变得干旱少雨，茂密的森林变成了稀树草原。为了适应恶劣的自然环境，类人猿不得不站立起来，为的是便于看清来犯之敌，同时也是为了能走很远的路去寻找食物。于是，直立行走的形态被保留下来，这一地区就是“人类的摇篮”。

但是， 这一理论很快就受到挑战。1995 年，古生物学家米歇尔·布吕内在非洲中北部的乍得共和国沙漠深处发现了一个类人猿（起名叫“阿贝尔”）的下颌。据考证，阿贝尔与露西是同时代的。问题在于：二者并不生活在同一地区，阿贝尔居住在东非大裂谷以西2 500 千米远的地方。2001 年7 月，还是在乍得，米歇尔·布吕内又发现了一块700 万年前的颅骨。虽然有些学者认为这块颅骨应属于大猩猩的祖先，但是米歇尔·布吕内根据大量研究认定：“很显然，它属于古人类。”这一看法后来得到伊夫·科庞的认可。

由于现在世界各地发现的古人类化石越来越多，加上分子生物学技术的飞速进步，对人类起源问题的研究还在步步深入。也许用不了多久，就可阐明或基本阐明现代人的起源问题。

（责任编辑：白玉磊）