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扑克牌与发现双螺旋
精选
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Feynman的第一堂数学课
Feynman是物理学家中公认的大牛人。他还在满地乱爬的时候，家里有很多或蓝或白的塑料拼花地板。他老爸就让他把这些塑料块排成一行，一脚踹下去，就成了渐次倒下去的多米诺骨牌，非常好玩。但是，他老爸不让他乱摆，非的要一块白的，一块蓝的，摆成非常有规律的蓝白相间，否则就让他推倒重来。小孩子一开始自然不认这个理，乱摆一气，老爸就不让他玩多米诺骨牌，急得Feynman 直嚷嚷。老妈毕竟心肠软，就说：“Richard，你就让他随便摆吧。” Feynman老爸说：“不行，我要让他从小就养成对模式的直观感受。” Feynman后来感叹道，只是他一生中最早的一堂数学课（因为数学无外乎是某种抽象模式的认识），这让他以后对物理和数学中的各种模式，有超乎常人的洞察力。
扑克牌中的科学发现
我还在念博士的时候，英国政府有一个在高中生中间推广对科学兴趣的计划，叫作Researcher in Resident，就是鼓励博士生到各个中学展开一对一的科学课外活动。我去的是苏格兰的一家很有声望的公立中学，所有的博士们都要到爱丁堡参加一个培训，因为对中学生的科学训练需要有不同的思维和方法。一位非常有经验的中年女老师，在培训之前让我们玩一个游戏：每五个人一个小组，发一副扑克牌，一个人做庄并制定任意一个规则：比如偶数为红色，奇数为黑色；或者点数正好是张数的平方加一等等。其余四个人抽出一张牌，询问庄家，如果符合其规则就放在桌上，不符合就拿走。这四个人看着桌上的牌，来猜扑克牌后面隐藏的规则。私下里以为，这种对隐藏模式的猜测能力，对科学发现能力的训练可能比微积分更加重要。
发现双螺旋
最近读了分子生物学鼻祖之一Waston的一本自传---“The Double Helix”。这是一本真正值得每一位青年科学研究者一读的好书。关于DNA这一解释生命奥秘最重要的分子结构，问题是如何提出的，为何被当时的科研界主流所忽视，三个课题组之间的竞争与协作，关于发现双螺旋的进展是如何跌宕起伏，充满悬念。整个故事的主人公宛如舞台上莎士比亚的一幕戏剧，声望崇高而所向披靡的Linus Pauling，冷若冰霜、拒人千里之外的Rosy，成天念念不忘要打败Pauling，并与其竞争Nobel的Waston和Crick，他们之间的故事是如此吸引人，使你不得不一口气将起读完。Waston和Crick之所以能在这场竞争中胜出，发现双螺旋并由此名垂青史，最重要的不是复杂的数学演算，而是他们像小时候的Feynman一样，用过家家搭积木的方式来猜测正确的DNA结构，尤其是Waston以惊人的洞察力猜到了adenine 与thymine, guanine与 cytosine配对居中，sugar chain在外的这一异常漂亮的模式，完成了这一石破天惊的发现，当时Waston 年仅25岁。
Fig. 1 Watson and Crick with their hand-made DNA model
因此，对模式的敏感和乐于猜测，是科学发现最重要的训练之一。而这一点，是科学与艺术最接近的地方。这里有个简单的测试，看看你对模式的敏感和猜测能力：假设我们有一个无穷长的符号序列，给出其中的头三个符号，看看你能不能猜测出其中的规则，并给出你的理由，并由此可以写出无穷多个的后继符号。
Fig. 3 一个无穷长的符号序列
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