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《科學(xué)思維的八堂課》 吉姆·艾爾·哈利 著 殷融 譯 中信出版集團(tuán)

殷融

上世紀(jì)80年代中期，我還是一名年輕的學(xué)生，那時我讀了一本名為《承認(rèn)奇跡》的書，作者是英國物理學(xué)家尤安·斯夸爾斯。這本書講的是當(dāng)時基礎(chǔ)物理學(xué)的最新觀點(diǎn)，近40年過去了，它仍在我的書架上占有一席之地。雖然書中的一些內(nèi)容現(xiàn)在已經(jīng)過時了，但我一直很喜歡它的標(biāo)題。在人生的某個時刻，當(dāng)我考慮從事物理學(xué)研究時，有機(jī)會在物理世界中“承認(rèn)奇跡”是激勵我投身于科學(xué)事業(yè)的真正原因。

人們對某一學(xué)科產(chǎn)生興趣的原因有很多。在科學(xué)研究領(lǐng)域，有些人會享受爬到火山口或蹲在懸崖邊觀察鳥類筑巢帶來的刺激感；有些人喜歡通過望遠(yuǎn)鏡或顯微鏡窺視我們有限的感官無法直接感受到的世界；有些人在他們的實(shí)驗(yàn)室工作臺上通過設(shè)計巧奪天工的實(shí)驗(yàn)來揭示恒星內(nèi)部的秘密；有些人會使用巨大的地下粒子加速器來探測物質(zhì)的基本組成；有些人研究微生物的基因，這樣他們就可以開發(fā)出保護(hù)我們免受疾病傷害的藥物和疫苗；有些人精通數(shù)學(xué)，他們寫出凌亂、抽象卻又美麗的代數(shù)方程，指導(dǎo)超級計算機(jī)模擬地球天氣變化、星系演化或者我們體內(nèi)的生物過程。科學(xué)是一項(xiàng)偉大的事業(yè)，你目之所及的每一個角落都迸發(fā)著靈感、激情和奇跡。

但是，“情人眼里出西施”這句古老的諺語不僅適用于科學(xué)，也適用于我們的生活。我們對某些迷人或美麗事物的欣賞其實(shí)具有高度主觀性。和其他人一樣，當(dāng)面對新的主題和新的思維方式時，科學(xué)家也會有望而生畏的感覺。如果你在缺乏合適引導(dǎo)的情形下貿(mào)然接觸某個新知識領(lǐng)域，它會顯得非常不可捉摸、讓人無法親近。然而我的觀點(diǎn)是，如果努力嘗試，我們幾乎總是可以更好地理解一個曾經(jīng)對我們來說高深莫測的想法或概念。只需要保持視野和思想的開放，花點(diǎn)必要時間吸收和消化知識，我們不一定能達(dá)到專家的水平，但足以讓我們理解想要知道的事情。

讓我們以彩虹這個自然界中最簡單又常見的現(xiàn)象為例。我們都同意彩虹是一種迷人的景象，如果我向你解釋形成彩虹的科學(xué)原理，它的魅力是否會減弱？詩人濟(jì)慈曾聲稱，牛頓“將彩虹還原為光譜，從而摧毀了彩虹的所有詩意”。在我看來，科學(xué)不僅不會破壞它的詩意，反而提高了我們對自然之美的感受。這取決于你怎么想。

彩虹來自陽光和雨水的結(jié)合，它背后的科學(xué)原理的美妙程度絲毫不亞于這一景象本身，也就是我們在雨后看到的那道奇異彩色弧線。“破碎的”陽光構(gòu)成了彩虹的主材料，陽光對億萬滴雨水的撞擊則構(gòu)成了彩虹的主要加工過程。當(dāng)光線進(jìn)入每一顆小水滴時，組成陽光的所有單色光會放緩并以不同的速度傳播，彎曲并彼此分離，這一過程被稱為折射。然后它們在水滴的背面反射，離開水滴時穿過水滴正面，又發(fā)生第二次折射，最終展開形成彩虹。如果我們測量陽光和從雨滴中折射出不同顏色的光線之間的角度，會發(fā)現(xiàn)它們之間的角度從40度到42度不等，其中紫光的折射率最大，因此構(gòu)成了彩虹最內(nèi)側(cè)的顏色，紅光的折射率最小，因此構(gòu)成了彩虹外邊緣的顏色。

你無法觸摸彩虹，它沒有實(shí)體，它也不存在于天空中任何特定位置。彩虹是自然界與我們的眼睛和大腦之間無形互動的結(jié)果。事實(shí)上，沒有兩個人會看到相同的彩虹。我們看到的彩虹是那些光進(jìn)入我們每個人眼睛后形成的，所以每個人體驗(yàn)到的都是他自己獨(dú)特的彩虹，這是大自然為我們創(chuàng)造的，而且只屬于我們自己。對我來說，這就是科學(xué)帶給我們的快樂：對世界有更豐富、更深刻，甚至更私人的認(rèn)識，如果沒有科學(xué)，我們就不會有這種感覺。

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