18 阿西莫夫短文两篇
课文研讨
一、整体把握
这两篇科普短文选自阿西莫夫晚年的著作《新疆域》。阿西莫夫在本书序言中说，这些文章，是“对科学近期进展的回顾和对导致我们形成清晰知识的历史成就的重新检讨与评价”。阿西莫夫认为，“科学是个极具活力的领域，而且它从来也没有像现在这样充满活力”，我们每个人都应该为科学的新进展而欣喜，“对展现在我们面前的令人敬畏的新疆域感到惊奇”。这两篇短文在原书中编排在一起，同在“地球科学新疆域”章节里，内容上有一定的关联，说明方法有异曲同工之妙，可以相互参照阅读。
恐龙无处不在
“恐龙无处不在”，初看标题，我们可能以为这篇短文要向人们描绘上亿年前恐龙家族繁衍生息、遍布世界的盛况，但读了全文，我们才明白这是一篇通过南极恐龙化石的发现来证明“板块构造”学说的科普论文。
文章开头突发议论：“不同科学领域之间是紧密相连的。在一个科学领域的新发现肯定会对其他领域产生影响。”这两句议论是全篇行文的逻辑基础。南极和地球其他大陆上都发现有恐龙化石，“说明恐龙确实遍布于世界各地”。特别是南极洲发现恐龙化石，引起了作者深入的思考：“恐龙如何能在南极地区生存呢？”恐龙实际上并不适应寒冷的气候。作者并没有把思维定格在恐龙本身的研究上，而是把“这个发现与南极大陆联系起来”考察，由此及彼步步追问：“恐龙不可能在每一块大陆上独立生存，那么它们是如何越过大洋到另一个大陆上去的呢？”行文到第6、7段，对这一问题做出直截了当的回答：“是大陆在漂移而不是恐龙自己在迁移。”“板块背上驮着许多大陆，当板块向一个或另一个方向运动时，大陆也随之一起运动。”显然，一部分恐龙正是搭乘这班“航船”来到南极的。
第8、9、10、11段简明地介绍了“板块”学说，并说明每个大陆都有恐龙化石的原因。地球在四十多亿年的发展史中，“泛大陆形成和分裂过多次”，由于恐龙统治地球的时间太长，它们恰好经历了一个泛大陆由合而分的过程，成了地质演变历史的见证。泛大陆先是分成了四块，然后大部分继续分裂（只有印度板块与欧亚板块碰撞后合为一体），于是，“每一个大陆都携带着自己的恐龙而去”。
南极大陆，这个也曾是生机勃勃的“生命之舟”，由于它驶向了地球的极地而“最后成了冰天雪地”，导致搭乘这班航船的大部分生物灭绝，恐龙不过是它们之中较为显赫的一个族系。如果南极大陆现在没有几英里厚的冰层覆盖的话，我们就可以找到当年大灭绝的遗迹。
南极洲恐龙化石的发现，是大陆漂移学说的有力证据。这表明每一个科学的新发现都会引起新的思考，成为新的科学研究的基础，或者由此可以开辟出科学研究的新领域，或者为已有的研究、假说提供新的证据，从而推动科学研究的向前发展。这就照应了作者在本文开头提出的观点。
被压扁的沙子
这篇短文，初看题目不知所云，什么叫“被压扁的沙子”？沙子在什么情况下会被压扁呢？“被压扁的沙子”能说明什么问题？并且，在开头一段，作者同样提出了一个与题目似乎毫不相干的问题：“在过去的9年里，科学家们一直对6 500万年前恐龙灭绝的一个新观点争论不休，这个问题最终也许会得到解决。”读完这段文字，感到仿佛是在讨论前一篇未了的话题。的确，与前文的论证方法异曲同工，作者正是通过“被压扁的沙子”来探讨恐龙的死因——再一次证明“不同科学领域之间是紧密相连的。在一个科学领域的新发现肯定会对其他领域产生影响。”
接下来，作者从引述1980年一则报道谈起，继续探讨6 500万年前的那次“大灭绝”，介绍了两种不同的解释：“撞击说”和“火山说”。进而指出：“这不仅仅是一个学术问题，因为我们将来也许还会遇到这样或那样的大灾难。”这就揭示出研究这一问题的重要意义。行文至此，才引出“被压扁的沙子”——斯石英的话题。
作者在解释了斯石英——被压扁的沙子及形成原因之后，便重点说明斯石英的性质：（一）斯石英并不十分稳定，它会变为普通沙子，但在自然状态下的“反弹”非常缓慢，可以保持数百万年；另一方面，斯石英在很高的温度下，又会很快恢复为普通沙子。（二）斯石英“只出现在被强烈挤压的地方”，它的形成来自于巨大的压力。作者讨论这些问题似乎与开头提出的问题没有什么关系，再看下文，才恍然大悟，原来这是为排除“火山说”并确认“撞击说”提供科学根据。
行文至12段，作者在前文所阐明的科学理论依据基础上，进一步断定有斯石英的地方肯定发生过撞击，而且肯定没有发生过火山活动（因为有挤压才有斯石英，而有火山就没有斯石英，火山会把斯石英恢复成普通的沙子）。最后，用亚里桑那大学的麦克霍恩和几位合作者的“研究”“检测”的结果有力地证明了“在6 500万年以前曾有一次巨大的撞击并形成了数吨重的斯石英。……那么，造成恐龙灭绝的原因不是火山活动，而应该是撞击”。
同前文一样，本文逻辑严谨，说理充分，是运用科学发现相互佐证来进行科学探究的又一杰作，表现了作者丰富的科学知识、敏锐的科学眼力以及深入探索的精神。
二、问题研究
1．“不同科学领域之间是紧密相连的。在一个科学领域的新发现肯定会对其他领域产生影响。”
从南极洲发现恐龙化石得出恐龙曾遍布世界这一结论也许并不困难，二者之间的联系也容易让人理解，但是，南极恐龙化石的发现与地质学说有什么关系，一般读者很难提出这样的问题。但是在科学家的眼里，它们却有内在的关联。课文就是从南极的恐龙化石的发现来论证“板块构造”理论，恐龙化石成了支持“板块构造”的有力证据。作者在文章开头的这两句议论，并非浮泛之论，而是有其确凿的根据。实际上，第二篇短文也用另一个科学探究的事实进一步论证了这一道理。我们学习这篇课文，不能仅仅局限于知识的获得和理解，而要更多地注意学习作者的思维方法——善于联系，在貌似风马牛不相及的两种事物中寻找内在联系，这是思维创新的重要特征，也是研究和发现的必要前提。在我们平时的学习中、生活中，只要我们留心，也常常会领悟到这一道理；如果具备了这样的思维品质，我们也会在别人不经意的地方有独到的发现。
2．“如果这个发现与南极大陆联系起来，这比仅考虑恐龙来说要重要得多。”
这一句话在文中不仅起到承上启下的作用，而且它表明了作者的思维方法，其思维触角已经伸向另一领域。正是把恐龙化石与南极大陆联系起来的思考，才使作者进一步追问：“恐龙如何能在南极地区生存呢？”接着作者并没有正面回答，而是说明了“恐龙实际上并不适应寒冷的气候”，这样又把本来的疑团推进了一步：恐龙不可能在每一块大陆上独立生存，那么它们是如何越过大洋到另一个大陆上去的呢？行文至此，才对本文所要阐明的中心议题正面作答。由此可见，思维方式和提问方式常常是解决问题的先导。这对我们认识事物和解决问题都应有所启迪。
练习说明
一、这两篇短文都谈到了恐龙的灭绝，但选用的材料不同，所说明的主要问题也不同。试结合课文做具体分析。
设计本题的目的是让学生在通读课文的基础上，思考两篇短文共同涉及的问题，比较分析它们各自的说明对象和说明角度，加深对课文的理解。这两篇短文都谈到了恐龙的灭绝，第一篇短文谈到恐龙的化石无处不在，是为了证明另一科学理论（“板块构造”理论）的正确；而在第二篇中，恐龙的灭绝则成为探讨的主题，“被压扁的沙子”则成了证据。由此可见作者具有多角度、多侧面看问题的科学思维方法。
二、下列语句是作者在行文中放在括号里的补充说明文字，试结合上下文，说说它们各自的作用。
1．青蛙和蟾蜍是人人皆知的现代两栖动物。
2．如果看一张地图，并假定把非洲和南美洲拼合在一起，你就会看到它们拼合得多么天衣无缝。
3．万一哪天某个星体要撞击地球，我们也许会知道如何来避免这种撞击。
4．即非常纯的沙子。
5．你也可以在真空中对金刚石加热，从而把它恢复到原始碳的状态，但谁愿意这样做呢？
设计本题的目的是让学生体会课文中的补充说明的不同作用和含义。
第1题，如果抽象地说现代两栖动物，不加以举例，读者可能一时想不到是指哪些动物。现代两栖动物很多，举“青蛙”和“蟾蜍”，是因为它们“人人皆知”，人们非常熟悉。“青蛙”和“蟾蜍”不能在南极生存，犹如当年恐龙不能适应南极的生态气候一样，因为它们同属两栖动物。
第2题，这一句补充说明了大陆漂移学说的一个最显而易见的证据，即南美洲与非洲海岸线惊人的吻合，这不是能用巧合来解释的，只能说明它们原来在一起。当然，大陆漂移学说还有很多深层证据（参见“有关资料”部分）。
第3题，这是俏皮话，但也并非无稽之谈。星体撞击地球虽然极为罕见，但在地球的历史上确实发生过。作者做这样的假设，意在强调天文学研究的现实意义。
第4题，这一句话是对“二氧化硅”的解释，一方面指出“二氧化硅”即沙子的学名，另一方面也强调只有非常纯的沙子才能称得上是“二氧化硅”，一般的沙子都含有杂质。
第5题，这一句话是以金刚石经过高温加热可以变为普通的碳，类比斯石英经过高温加热可以变为普通的沙子。也许没有人会在意斯石英的还原问题，但没有人会愿意把金刚石变为碳，因为金刚石太名贵了。作者随笔幽默了一下，也表现了作者思维的活跃。
三、“不同科学领域之间是紧密相连的。在一个科学领域的新发现肯定会对其他领域产生影响。”这段话对你有何启发？你能从自己的学习或生活经验中举一二例来阐述这一观点吗？
设置本题意在让学生在学习时与自己平时的阅读积累和生活经验联系起来，让学生学有所得，学而有悟；同时借此培养学生用联系的观点看问题、想问题的思维方法。
教学建议
一、这两篇短文是本单元内容较深的课文，它的突出特点是以论证为主，综合运用不同领域的科学知识，见解新颖。教师在指导学生自学时，可参照“整体把握”和“有关资料”部分内容，解析学生的疑问，纠正他们理解上的偏差。也可以补充一些知识，增强学生的学习兴趣，扩大学生的知识面。
二、在教学中要注意引导学生学习作者的思维方法。
三、本课中涉及的一些知识，如地质变迁、动物化石、南极气候、小行星等，学生多少都有一些了解。教学时，不必在这些方面讲解过多，以免偏离了中心。
四、阿西莫夫素以驾驭语言和概念的能力著称，教学时，可引导学生总结一下这两篇短文的语言特点，如简明精练，逻辑性强，幽默风趣等，让学生把自己喜欢的句子或语段摘录下来。
有关资料
一、板块构造学（杨树锋、郭令智）
研究地球岩石圈板块的成因、运动、演化、物质组成、构造组合、分布和相互关系以及地球动力学等问题的学科。地质学的一个分支。它认为地球的岩石圈分解为若干巨大的刚性板块即岩石圈板块，重力均衡地位于塑性软流圈之上，并在地球表面发生大规模水平转动；板块与板块之间或相互离散，或相互汇聚，或相互平移，引起地震、火山和构造运动。板块构造学说囊括了大陆漂移说、海底扩张说、转换断层、大陆碰撞等概念和学说，为解释地球地质作用和现象提供了极有成效的模式，是当代最有影响的全球构造理论。
简史板块构造学的创立和发展大致可以分为三个阶段：①1912年德国学者A.L.魏格纳提出了大陆漂移说。当时由于多数人的反对而没有被接受。50年代古地磁学的研究测得各地在地质时代中的磁极位置变化多端，用大陆固定论无法解释，采用大陆漂移说则可以得到圆满的解释，大陆漂移说随之复活。②60年代初美国地质学家H.H.赫斯和R.S.迪茨在古地磁学研究的基础上提出了海底扩张说，随后英国的F.J.瓦因和D.H.马修斯通过海底磁异常的研究对海底扩张说作了进一步论证，论述了地壳的产生和消亡，并得到深海钻探的验证。③1965年加拿大人J.T.威尔逊建立转换断层概念，并首先指出，连绵不绝的活动带网络将地球表层划分为若干刚性板块。1967～1968年法国的X.勒皮雄、美国的D.P.麦肯齐将转换断层概念外延到球面上，定量地论述了板块运动，确立了板块构造学的基本原理。
基本内容地球上层构造根据物理性质在垂向上可以分为两个截然不同的层圈，即下部塑性的软流圈和上部刚性的岩石圈。岩石圈在侧向上被地震带所分割，形成若干大小不一的块体，称为岩石圈板块，简称板块。板块的厚度变化较大，约在几十公里至200公里。
成就与展望板块构造学深刻地解释了地震和火山分布、地磁和地热现象、岩浆与造山作用；阐明了全球性大洋中脊和裂谷系、大陆漂移、洋壳起源等重大问题；更新了地质学中的许多概念，使得既承认水平运动也承认垂直运动的活动论观点取代了曾占统治地位的固定论。板块构造学以全球整体的研究观点开拓了地球科学研究的深度和广度，是地球科学领域中的一场革命。
板块构造学还存在一些有待解决的难题。板块构造学对于板块构造活动总的轮廓已比较清楚，但具体作用过程和细节还不十分明确；对板块动力学的确定依然有困难；对板块内部的构造和岩浆活动研究不足；对板块俯冲、消亡及伴随的岩浆活动、边缘盆地起源等还了解不够；还不能圆满地解释大陆岩石圈的成因和演化。
（摘自《中国大百科全书·地质学》，中国大百科全书出版社1993年版）
二、小行星与恐龙的灭绝
恐龙为何会绝迹？这一问题在长达一个多世纪的时间里既引起了科学家和大众的兴趣，也令他们困惑不已，因而也出现了大量不切实际的理论，有些甚至十分好笑。例如，认为恐龙的灭绝是因为它们的躯体太庞大而导致交配困难——雄性恐龙在交配过程中可能会压垮它的配偶。另一种理论就是，随着植物的进化，恐龙的饮食发生变化，最后导致致命的便秘。还有一种说法就是：恐龙下的蛋全被刚刚进化的、而且更加灵活聪明的动物——哺乳类动物吃掉了。有的认为是新出现的疾病使恐龙在地球上消失。一种更令人信服的理论是以恐龙时代的玛瑙化石中的气泡为依据。这种空气中氧的含量比现代空气中的氧含量要高出50%。可能是随着氧气浓度逐渐下降至今天的浓度标准，恐龙就因窒息而死掉。
尽管有一些牵强的解释，但在关于恐龙灭绝的问题上存在着两大思想学派：（1）它们突然死于某一场世界性的大灾难；（2）由于地球上天气的逐渐变冷使得恐龙难以适应而慢慢灭亡。
灾难学派描绘的是一幅十分令人震撼的场面：一颗相当于曼哈顿岛大小的小行星或彗星以每秒15英里（相当于25公里）的速度向地球陨落，与地球撞击的能量相当于100万亿吨TNT炸药（是扔在广岛上的原子弹的能量的50亿倍），而且在进入地壳25英里深的同时熔化了沿途的岩石。在这场剧烈的碰撞之后，成千上万吨的尘埃和碎石进入大气层，罩住了地球，遮挡了阳光，使得地球连续好几个月甚至好几年都处于黄昏状的黑暗之中。在这种黑暗里，植物不能正常生长——因为它们需要阳光来制造养分。以植物为生的动物不能正常生存，不靠植物为生的其他动物也难以生存，恐龙就是那种不能在黑暗中生存的动物。事实上，根据某些科学家的观点，地球上60%的动物是不能在黑暗中生存的。
然而，小行星或者彗星的陨落真的发生过吗？地球上生命的大规模消亡是有大量资料可查的，但这是由于剧烈的碰撞所造成的吗？让我们从头来叙述这个故事并从中找到答案。
大约一百五十年前，一位名叫理查德·欧文的英国解剖学家创造了“恐龙”（DINOSAUR）这个词来描述刚刚发现的一种曾在地球上生存过的动物。DINOSAUR这个词源于希腊语的“可怕的”（DEINOS）和“蜥蜴”（SAURS）。那个时候（即1841年），可供研究的恐龙化石少得可怜，因此，人类对恐龙也知之不多。
我们对恐龙的认识了解在过去的一个半世纪里有了一定的提高。我们知道它们是在大约2．25亿年前由爬行动物的祖先进化而成，于大约6 500万年前灭绝的。它们的个子有很大的差异，身长从不足2英尺到140多英尺不等；体重有20磅的，也有90吨的（陆上现存最庞大的动物大象的重量为6吨）。恐龙属爬行类冷血、笨拙型动物，下蛋并且全身长满鳞片。
然而，关于恐龙笨拙、动作缓慢的说法最近也引起了人们的怀疑。研究表明，许多恐龙相对于爬行动物而言是十分聪明的，且腿脚十分麻利。这一观点使得科罗拉多大学的罗伯特·巴克尔于1968年提出，恐龙根本就不是冷血的动物，而是像我们人类一样的热血动物，这一争论至今未得到解决。按照一群英国古生物学家的说法，恐龙有可能“属中间型的”。或者说，个子小些、更灵活的恐龙是热血的，而那些个子大些、笨重的家伙则是冷血的。一位科学家甚至提出，恐龙的新陈代谢可能是随季节变化的：冬天里是热血，夏天里又变成了冷血。
那么，在使得恐龙灭亡的6 500万年前又发生了些什么呢？有没有可以说明某颗小行星或彗星曾撞入地球并灭杀了恐龙的任何证据呢？有的，有证据。
70年代末期，由已故物理学家路易斯·阿尔瓦雷兹和他的儿子、加州大学柏克莱分校的沃尔特·阿尔瓦雷兹率领的一个小组有了惊人的发现。他们注意到，在大约有6 500万年历史的沉积土层中有一种叫做“铱”的元素的含量异常高，铱是地球上罕见的重金属，只存在于地壳的深处，但在小行星和彗星上却大量存在。起初，地质学家们认为6 500万年前的火山活动可能会把铱喷入大气层，落下时便集中形成一个独特的土层。最终，事实并不能证明这一理论。
那么这与小行星或者彗星又有什么联系呢？小行星或者彗星与地球的碰撞会使小行星或彗星的大部分被气化掉，并使含有大量铱的尘埃进入全球的大气层中，尘埃落到地上后，便形成了含铱丰富的土壤沉积层。阿尔瓦雷兹小组曾在意大利和丹麦发现过这种矿藏，自那以后，这种含有大量铱的土壤层在全球五十多个地方先后被发现。这些土壤层有6 500万年的历史，且恰巧与恐龙灭绝的时间吻合，这一点是小行星或彗星灭杀了恐龙的令人信服的证据。而且，某些地方的矿层出现的断裂是由某种剧烈的碰撞所造成的。这一证据也与某颗小行星或彗星曾与地球碰撞过，并且杀死了“可怕的蜥蜴”的理论相吻合（太阳系中落在地球上的块状物被称为“陨星”），落在地球表面的彗星或者小行星，或其某一部分就是陨星。它在陨落之前进入地球的大气层时叫做“流星”。
假如一颗曼哈顿岛那么大的小行星或彗星的确在6 500万年前撞击地球的话，那么撞击所造成的窟窿或者“陨石坑”又在哪里呢？这一直是一个难以回答的问题。不过，多年来人们提出了许多不同的答案。其中之一就是陨石的碰撞砸开或撕裂了地壳，从而导致了形成冰岛（我们知道是由火山形成）的火山活动。然而，这一理论也不再广为人们所接受。在有6 500万年历史的沉积土中的铱矿层在冰岛并不是那么厚。地质学家们推断在碰撞地区周围的铱矿层可能最厚，因为铱矿是在那个位置最先冲进空气中的。而且，伴随着微细的白色富铱沉积土层，一定会有较为粗糙的次沉积层。这可能是碰撞后飞溅的熔岩下落时形成的。正如一粒石子扔入水池时溅起的水花一样。这种次沉积层，也叫做“喷出层”，只能出现在碰撞现场几千英里的半径范围之内，而在冰岛却没有发现。
1990年，亚利桑那大学的阿兰·希尔德布兰德沿着铱矿层和喷出层找到了它们的最密集点。他发现有两处陨石坑可能是陨石撞击地球的现场。一处是在哥伦比亚盆地，位于哥伦比亚北部的加勒比海地区，另一处是在墨西哥东部的尤卡坦半岛的北端。今天，越来越多的证据对尤卡坦陨石坑的推断更有利。它的直径大约为110英里（180公里），形状及成分都很正确。这个陨石坑完全被埋在岩石下面，且位处陆地，尽管在6 500万年前这个地区曾是一片浅海区域。陨石碰撞造成恐龙灭绝的理论的拥护者们觉得他们不仅是发现了“正在冒烟的枪”，而且也找到了被枪杀者尸体中的弹头——证据确凿。
你可能会认为，至此，恐龙灭绝之谜已被破解。铱矿土层证明某个小行星或彗星曾撞击地球，而且碰撞所发生的时间也是正确的，再说也发现了一处陨石坑来支持这一理论。然而，疑问依然存在。那么，问题又在何处呢？
问题就在于恐龙是不是一下子突然全部绝迹的。小行星的碰撞会造成恐龙迅速的灭亡——只是几千年的时间，而不需要几百万年。不幸的是，化石记录却没有能给我们展示一个清楚的、无可争辩的画面。人们都知道恐龙大约是在同一时期——即在一个主要的地质纪元（白垩纪）结束，另一个纪元也就是第三纪开始时灭亡的。这一过渡就是大家所熟知的白垩纪——第三纪（或K—T）之交。
宾夕法尼亚大学的彼德·多德逊曾专门对这个时期的恐龙化石记录进行了分析。他的结论是，在白垩纪结束前的800万年，恐龙家族十分兴旺。可是，600万年之后，3/4的恐龙种类便已灭绝。这对于小行星碰撞地球造成恐龙灭绝的理论的支持者来说真是个坏消息。因为许多恐龙看来是在某个小行星或彗星与地球发生碰撞之前就已消失。不过，小行星学派的理论家们却指出，在北美洲的大多数恐龙的种类是一直活到白垩纪——第三纪之交（K—T）时由于发生了陨石碰撞才突然消失的。他们还争辩说只统计恐龙种类多少有些误导性。许多恐龙种类几乎没有多少分支，因而从进化含义上讲不能很充分地被确认。他们说，最重要的种类以及大量的单个恐龙都活到了白垩纪末期，直到过渡期才因为陨石碰撞而灭绝的。
在路易斯·阿尔瓦雷兹和他的儿子惊人地发现铱以来的15年或更长的时间里，陨石碰撞理论经历了一个曲折的历史。目前，传统的学者们开始倾向于支持这一理论，尤其是随着尤卡坦的陨石坑的被发现，对这一理论的间接支持也来自在过去的4．5亿年中地球上至少有过4次其他类型的生命突然大规模灭亡这个事实（尽管这些时期小行星与地球碰撞的诸如含铱丰富的地质结构或能说明问题的陨石坑这类证据仍未出现）。事实上，大约2．4亿年前发生的一次大规模地球生命的灭亡变故使恐龙的灭绝变得黯谈。因为这次变故灭杀了地球上90%以上的生命形式。然而带讽刺意味的是，就是这场大规模地球生命的灭亡为恐龙主宰地球（大约是在这个时候开始）铺平了道路。因为它们的大多数天敌已被消灭。“砰”的一声出现，“砰”的一声又消失了。
最后一点思考：假如陨石碰撞理论真的正确，那么某一块陨石的确撞击地球并导致了恐龙的灭绝倒真是一件好事，不然的话，人类就可能永远也不会进化至今。因为有恐龙至高无上地统治陆地和海洋达无数个百万年的话，哺乳动物生存的空间就会很少。它们可能仍然是小个子的食虫动物，根本就没有有效竞争的能力。这一切都是随着“砰”的一声巨响而开始改变的。
（巴里·E·齐然尔曼、戴维·J·齐然尔曼，见《在岩石上漂浮》，张树昆、张昭理译，江苏人民出版社1998年版）
参考资料：人民教育出版社