回想当初,每当“阿波罗号”宇宙飞船升空,我都在黎明为BBC做报道,因此现在每当一架航天飞机返回地球被回收时,我都会回忆起那早已不在的“一次性用完便丢弃”的“土星V号”运载火箭时代。1973年的一次升空,一组宇航员登上了正在沿轨道运行的太空实验室(它本身就是用“阿波罗号”遗留物改造成的),在那次太空实验中,对关于日冕有黑子的问题取得了重大发现,这对有兴趣研究太阳风的人有重大意义。那当然是。
当然,当你想起“阿波罗号”时,你不可能不想起布劳恩(Werner von Braun),对不对?正是这位德国工程师使得这些非凡的“土星”运载火箭发射升空成为可能,因为(如他自己所言)他早期做过很多研制战时导弹(亦称“报复武器”)的实际工作,这些导弹以固定时间间隔和极高的速度从(德国的)佩讷明德对准英国(和我)发射。这些嗡嗡弹(“V”型飞弹)极难被打中。刚开始,高射机枪手需要发射2500发炮弹才能击中一个目标。后来(我代表英国感谢你:贝尔实验室)借助于M-9高射瞄准器,击落嗡嗡弹的平均成本下降到几百发炮弹,各方面成本显著下降(包括生命损失)。所有奥秘就在于奇妙的数学:运行一个反馈回路,不断地更新从雷达那里得到的关于目标 最近 位置的数据,从而能够非常准确地估计出目标的下一个位置,并指挥高射机枪指向那个地方。然后,开火。
整个这一套关于反馈的思想是从那些研究胃液等的人那里传到研究枪炮等的人那里的。自从19世纪中期葡萄酒产地博若莱的医生贝尔纳(Claude Bernard)首先注意到兔子的一些奇怪特性以来,生理学一直在研究身体的内在反馈平衡系统(例如:热—出汗,渴—喝水)。简单地说,如果一段时间不给兔子任何食物,小兔子们看来就得靠自己来生存(可以说是靠它们自己身体里的脂肪储蓄来生存),饮食的变化反映在尿液的混浊度方面。这引起了贝尔纳的进一步发现,如肝脏如何刚好分泌人体所缺乏的那么多的糖(或刚好不分泌人体所不需要的糖),进而他发现了那些为了保持现在所谓的体内平衡而发生的所有其他反应。
提醒一下,当贝尔纳等人正在用兔子以及狗、青蛙、鸭子、豚鼠和小老鼠做各种实验时,周围有很多人不高兴。有些实验,说实话,也许不一定不可避免。(贝尔纳说过“生命科学就像一个富丽堂皇的沙龙,阳光灿烂,但只能通过一个漫长而恐怖的厨房才能进入”。)贝尔纳的妻子实在忍受不了,离开了他,参加了反对活体解剖的组织。这个组织里有一位英国妇女金斯福德(Kingsford),她大部分时间呆在巴黎,想方设法用意念杀死贝尔纳[及其他名声显赫的生理学家,如因研究减压病而出名的贝尔(Paul Bert)]。
反对活体解剖组织最后被人误以为是救生协会运动。事实上,救生协会(Humane Society)自从18世纪就开始活动。他们根本就不是为了营救动物,仅仅是为了营救“显然的溺水者”,所有这些都是人。这些不幸者中很多人由于各种暧昧的原因,只不过是掉进了水里。但另外一些人被认为是“显然的溺水者”,在动机上是没有多大问题的。要成为合格的“显然的溺水者”,你必须做的是,当你的船触礁时,跳进浪涛汹涌的大海(所以你无处可去,只能游到对岸),然后,靠着一点儿运气,被救生协会的一个分支机构“船只失事协会”(Shipwreck Institution,1824年成立)营救。
这个协会为什么会有这些软木救生船和救生员?是因为当时出事的船只大大多于安全抵达港口的船只。由于工业革命,大量货物飘洋过海(成吨的成品运往一个方向,成吨的原材料驶往另一个方向),因此当人们的船只没有正常归来时,钱财的损失是前所未有的。所以才有了这一切忙乎和软木救生设备。
19世纪后半叶这种情况更加严重。这时一位名叫莫里(Matthew Maury)的美国海军军官说服几百艘船只的航海者定时记录海风、气压、气温以及海流(并把日志寄给他)。他还说服他们每天往海里扔一些(封好的)瓶子,内装一些写有他们所在经度、纬度和日期的小纸片。一旦小瓶子被其他船只捡到,他们也同样这样做。结果,莫里收集到了多得数不清的关于海风和海流状况的详细信息,最终使他出版了著名的《航行指南》( Sailing Directions )。这些信息勾勒出了可以称为海上高速公路的路线图,指出从任何地点A到任何地点B的最快(最便宜的)航道。这也为带上你的货物航行去外国给出了另一个很好的理由。不过,如我曾说的,沉船很可能发生。
莫里关于风和水流的知识的另一个来源是法国物理学家傅科(J.B.L.Foucault),他几年以前发明了一个神奇的摆,这个摆吊在一根很长的绳子上,它证明了地球确实在转动。随着这个(惯性)摆来回摇摆,显然每一次摆动的轨迹在变化(在北半球,顺时针方向;在南半球,逆时针方向)。这件事告诉莫里这样的人,随着地球表面的旋转,在北半球,从赤道刮来的风向东偏转(在南半球则相反)。
傅科对惯性的研究,也导致他研究受地球旋转影响的另一件事情。有关的问题是:由于地球自转,天文学家和天文望远镜以相当快的速度嗖嗖转动(在天文观察上,可没有其他的意思哦 ),这让人很难盯住恒星和星际物质(这同争看娱乐界明星毕竟不是一回事),这样天文学家的日子不那么好过了。于是,傅科发明了一个有发条装置的小玩意(定星镜),其中有一面镜子沿着与地球自转方向相反的方向旋转,每24小时转360度。这使得这面镜子恒定地指向一个天体目标,从而人们就可以毫无顾虑地仔细研究镜子中的映像。这也使傅科在1845年更加容易做他的下一个小玩意儿。它是利用新的达盖尔银版照相机拍摄各种天体的照片,现在这些天体可以长时间呆在取景框里,允许你从容照相了。这一绝妙方法在各地观望星辰者中获得巨大成功,因为有了星空图,你就可以做很多事情(例如数星星,或让照相板过度曝光,从而看见更多星星)。
在德国的柯尼希斯贝格,1851年的日食期间,一位职业摄影师贝尔科夫斯基(Berkowski)用同一技术拍摄下来的第一张日食现象的照片,这正是122年以后,太空实验室的宇航员在轨道上研究的现象:日冕。
这印证了在充满联系(和轨迹)的世界里,种瓜得瓜,种豆得豆。