鲍海飞
科学的起点与征程 精选
2021-11-8 12:34
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科学的起点与征程

鲍海飞 2021-11-8
 
      
漫长的人类历史,文明的历史不过数千年,而科学起源和发展的历史却更加短暂。然而人类却在这有限的时间里,发现和创造了许许多多的奇迹。科学的起点在哪里,又将走向何方?是什么在引领着人们走向一个又一个新的天地?

 

那些好玩又让人好奇的‘玩具’

 就像我们小时候玩的万花筒,旋转一下,里面就变换了图案,美妙之极,吸引着人们的目光。科学的‘吸引’与起源亦与此相类似。那些好玩的东西里面,隐藏着奥秘,那些好奇的人,总想探个究竟。一个念头,这里面有什么?一个深问,这是为什么?或许这就是为什么人类会思考和走得更远一些的原因。望远镜和显微镜的发现,是人类认识宏观世界和微观世界的重要工具和里程。公元一世纪的时候,罗马人发明了玻璃,并导致放大镜和显微镜的出现。某些透镜可用来聚焦阳光,能够点燃木材生火,有的还用它来处理伤口。有些人用它来看跳蚤和微小的昆虫。直到1314世纪的时候,人们才将玻璃放在了一个框架上,那就是眼镜。许多人拿它来玩了,但玩着玩着就发现了新世界,就玩出了不同的境界。又是几百年过去,才有人,如牛顿,利用一组透镜制作了望远镜。而又有人把望远镜投向了星空,如伽利略。由简至繁,由零散至系统,由好玩到精研,一门学问就诞生了。好玩与好奇,观察与思考,带我们走进自然,走进科学。

 

棘手的问题

         提出一个问题往往比解决一个问题更重要。解决问题的方式可能会有多种答案,但提出问题却需要人的观察力和思考力,能让人去发现问题的本源。问题的出现,是发现的开始。疑问或者提问才能暴露出问题,问题促使人深思和寻求解决问题的途径。公元前两百多年,相传叙拉古赫农王让工匠为他做了一顶纯金的王冠。但国王怀疑金冠中掺杂了其它金属,于是请古希腊哲学家阿基米德在不破坏王冠的前提下,能否甄别。苦思冥想的阿基米德在进入浴缸的霎那间忽然领悟到了浮力实质,从而破解了问题。1795年,法国的大科学家傅里叶当年随拿破仑远征埃及,拿破仑需要了解大炮在长时间发射过程中产生的热及其炮管钢铁耐受性与温度的关系等问题,这促使傅里叶后来建立了热传导方程和其解析解,以及傅里叶变换等。如今,傅里叶变换成为许多学科应用的重要数学工具。没有类似这些问题的提出,或许就没有这些重要的原理和方法的产生,或许即使产生了,也要推迟很长时间才会发明或发现。科学从来不是生搬硬套、生编硬造的学问,而是有它自身实用的属性。


独处的时光

 独处给人以安静的空间,独处给人以思考的时间,所谓‘宁静致远’。伽利略在教堂里,面对着来回摆动的吊灯,而陷入沉思,这促使他发现了摆的等时性运动规律。据说,爱因斯坦在5岁的时候,一次得病卧床,他的父亲送给他一个小磁石,病床上的爱因斯坦对这块磁石发呆着迷。磁石转动静止后,总是指向一个固定的方向。这里隐含着相互作用的引力问题。这一现象深深地铭刻在他的心里。后来,他在专利局工作,这给他提供了极佳的掌握当时最新的研究发展方向与动态的机会,他经常独自一人在专利局思考问题,使他在物理学中的几个领域开始了探索,比如布朗运动和相对论等。而此后爱因斯坦毕生专注时空问题的研究。1905年,造就了爱因斯坦的奇迹年。同样,众人熟知的牛顿也是如此,1665年,当时在伦敦发生了大瘟疫,而牛顿不得不离开剑桥大学,回到乡下躲避瘟疫。那一段时光给了他深刻思考物体间相互作用的问题。1666年成为物理学史上牛顿的奇迹年。在牛顿身处乡下的那18个月里,他发明了微积分,发明了反射式望远镜和日光的七色光谱,并奠定了牛顿第一、第二定律和万有引力定律的基本思想,这构建了经典物理学大厦的基础。他们二人都有科学研究的背景,对当时科学发展的前沿和所要解决的问题都有深入的了解,而机遇又让他们有了独处的时光,让他们的思想沉浸流连在无边奥妙的宇宙里,他们非凡的理解力和创造力让他们在物理的天地中驰骋。一个真正致力于科学的人,他心无旁骛,他喜欢独处的时光,喜欢沉思和获得灵感的霎那,因为,这才是他们所要追寻的世界,这才是他们所要奋斗的事业。

勇敢者的游戏

科学研究并不仅仅是瓶瓶罐罐和仪表仪器和记录数据,科学探索中同样存在着风险和危险,有时甚至需要拿生命做赌注。科学研究就是要拿出货真价实的真东西,而不是舞枪弄棒耍把式、吹吹牛。2015年,国际上将诺贝尔生理医学奖颁给我国的屠呦呦先生,因她发现了彻底治疗疟疾病的青蒿素,挽救了无数患者的生命。她不仅提出了自己的想法并有效地提炼出了青蒿素,她还亲自不惜以自己的身体做临床试验。同样,2005年,澳大利亚的马歇尔医生(Barry Mashall)和沃伦医生 (Robin Warren)因其在幽门螺旋杆菌与胃病研究中具有革命性的发现而被授予诺贝尔生理医学奖。马歇尔医生同样勇敢地把自己当作小白鼠来完成人体实验。科学探索,仿佛是勇敢者的游戏。

 

条条大路通罗马

 科学探索的大路上,有千万条,即离不开个体的属性成分,也离不开时代的属性成分,发明和发现的模式也千差万别。

 发明发现既有偶然性,也有必然性。比如,早期集成电路的发明就是如此。信号传输中所使用的电子管,其个头大、由玻璃制成而易碎,且又耗电,所以可靠性无法保障。而贝尔实验室负责人就是抱着是否能够采用其它方式来代替电子管的想法,结果他们探索出了今天的固态集成电路,也就是芯片的制造模式。

 发明与发现也离不开个体的勤奋、专注和忘我,甚至是舍身的工作。居里夫人就从近十吨的沥青中通过提纯发现了放射性元素镭和钋。公元前212年,古罗马军队入侵叙拉古而阿基米德还在做着他的计算工作,结果被无情的罗马士兵杀死。

       发明与发现更离不开感官与仪器。第谷、伽利略不辞劳苦数十年来用肉眼观察星空,研究了许多星体,其艰辛劳作非常人所能感受与想象。人的感官、眼界能力毕竟有限,利用仪器设备更能让人触摸到人类感官永远无法企及的宇宙深度。哈勃望远镜让人类的目光投射到永无止境的星空深处。

 发明与发现更离不开个体的灵感与机遇。化学上,著名的苯环结构的发现就是如此。1865年,德国著名的科学家凯库勒在睡梦中发现了一条蛇紧紧的咬自己的尾巴,从而让他意识到他一直苦思冥想的苯环结构。还有如脉冲星,以及双螺旋的发现等。那些问题,一直萦绕在他们的心里,而一旦有了‘棒喝’,便在他们的大脑中立时绽放了火花。

 科学与人们的生产实践密不可分。古埃及人就通过观察天狼星的运动,从而制定出了相关的历法。

 

远处有星光闪耀

追求真理,追求永恒,超越自我,是一个真正探索者的毕生追求!他们对科学痴迷,没有名利的瓜葛纠缠,没有世俗的投机取巧,以顽强的个人意志和能力,发现和探索那些真正让他兴奋的东西,而且他始终认为这才是真正有价值和意义之处。攀登之路,在于那一路的风景,仿佛在黑夜里寻找一丝微光,仿佛在荆棘丛中摘下一朵花,仿佛在汹涌的大海里觅得一枚贝壳,只有那些发自内心的真诚者和热爱者,才会忘我的向上攀登。一路前行,他们是侠者。

浩瀚的星辰,数不清的星星,光年穿梭的距离,我们渺小的人类可能永远也到不了那里,但我们的目光早已投向到那里,我们的思想早已荡漾在那里。科学之路是一条心路,是一条纯粹的路,这是科学的起点和征程。

 


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