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科学家是怎样炼成的

我有一位艺术家朋友,有时候他的观点令我无法赞同。他会拿起一枝花,然后说:“看,多美啊!”我会表示同意。但接下来他会说:“作为一个艺术家,我能看到一朵花的美。但你这个科学家会把它拆分一番,事情就变得索然无味了。”我觉得他这么想有点傻。

首先,他看到的美,其他人也看得到,我相信也包括我。虽然我可能不像他那样精于审美,但我可以欣赏一朵花。不仅如此,我在一朵花上看到的东西比他多得多。我可以想象其中的细胞,细胞也具有美感。美不仅存在于厘米见方的尺度,也存在于更小的尺度。

那里有复杂的细胞活动和其他进程。花进化出颜色是为了吸引昆虫为自身授粉,这个事实很有趣:这意味着昆虫能看到颜色。于是就产生了一个问题:我们拥有的这种对美的感受是否也存在于更低等的生命形式中?科学知识可以引出各种各样有趣的问题,这只会 增加 一朵花带给我们的兴奋、神秘和敬畏。只会增加。我不明白为什么会减少。

我一向单方面地专注于科学,在更年轻的时候,我几乎把所有精力都投入到科学中。在那段时间里,我没有时间也没有耐心去学习所谓的人文学科。即使必须学习大学里某些人文课程才能毕业,我也尽量避而远之。直到后来我年纪渐长、更有闲余时,才扩展了一些兴趣。我学习了绘画,也读了一些书,但我仍然是一个片面的人,我并不博学。才智有限,我选择把它用在特定的方向上。

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在我出生前,父亲告诉母亲:“如果生个男孩,他会成为科学家。” 当我还是个坐在高脚儿童椅里的小孩时,父亲拿了一堆不同颜色的小块浴室瓷砖(次等品)回家。我们在一起玩,父亲把瓷砖像多米诺骨牌一样竖直摆在儿童椅的桌板上,然后我会推动一端让所有瓷砖都倒下。

玩了一段时间后,我也会帮忙摆瓷砖。很快,我们开始用一种更复杂的方式摆瓷砖:两块白色一块蓝色,两块白色一块蓝色,如此这般。母亲看到这个情景,说道:“别难为可怜的孩子了。他想放蓝色的就让他放吧!”

但父亲说:“不行,我要让他知道什么是模式和模式的有趣之处。这是一种初等数学。”可以说,他很早就开始带我认识世界,告诉我世界多有趣。

我们家里有一部《大英百科全书》。在我还是个小男孩的时候,父亲总是让我坐在他的腿上,给我读《大英百科全书》。比如,我们会读关于恐龙的内容。在讲到霸王龙时,书里会写“这种恐龙有25英尺高,头有6英尺宽”。

这时父亲会停下来对我说:“现在我们来看看这是什么意思吧。这就是说,如果恐龙站在我们的前院,它的身高足以让它把头伸到这里的窗户。”(当时我们在二楼。)“但是它的头太宽了,因此没法把头伸进来。”他会尽可能把读给我的所有东西“翻译”得现实一点儿。

想到世界上曾经有这等庞然大物,我非常兴奋,十分感兴趣。不仅如此,这些动物还都灭绝了,而且没人知道原因。我不害怕会有一头恐龙从窗子钻进来,但我从父亲那里学到了“翻译”的能力:努力搞清楚所有我读到的东西到底是什么意思,说的到底是什么。

我们过去经常去卡茨基尔山,这是纽约人夏季经常去的地方。所有的父亲都是工作日待在纽约,然后周末返回这里。周末,父亲会带我在林中漫步,然后告诉我曾经在树林中发生的趣事。别人的母亲看到我们后,觉得这样很不错,认为自家的丈夫也应该带着儿子散步。她们开始说服丈夫们这样做,但起初毫无进展。随后她们又想让我父亲带着所有孩子散步,但是他并不愿意,因为他只与我有特别的关系。结果就是,下个周末别人的父亲也要带着自己的孩子散步了。

到了下周一,父亲们都回去工作后,我们这些孩子在田地里玩耍。一个孩子问我:“看见那只鸟了吗?那是什么鸟?”

我说:“我完全不知道这是一种什么鸟。”

他说:“那是一只褐喉画眉。你爸什么都没教你!”

但事实恰恰相反。父亲是这样教我的:“看到那只鸟了吗?”他说,“那是斯潘塞莺。”(我知道他也不知道这鸟的真名。)“意大利语里叫‘Ciutto Lapittida’,葡萄牙语里叫‘Bom da Peida’,中文里叫‘钟隆达’,日语里叫‘Katano Tekeda’。你可以用全世界所有语言说这种鸟的名字,但是完事之后,你对这种鸟依然一无所知。你只知道不同地方的人怎么称呼这种鸟。我们来看看这只鸟,看看它在 做什么 ——这才有意义。”(我很早就明白了知道一个东西叫什么和了解这个东西之间的区别。)

他说:“比如,看那只鸟一直在啄自己的羽毛。看到了吗?它一边走来走去,一边啄自己的羽毛。”

“看到了。”

他说:“你觉得鸟为什么要啄自己的羽毛?”

我说:“它们可能在飞的时候把羽毛弄乱了,所以它们啄羽毛是为了梳理整齐。”

“好吧。”他说,“如果是这样的话,它们刚刚飞过之后应该啄得更勤。那么它们在落到地上一阵子后,就不会啄得那么勤了——你明白我的意思吗?”

“明白。”

他说:“我们来看看它们刚落地时会不会啄得更勤。”

不难发现,已经在地上走了一阵的鸟和那些刚刚落地的鸟没有太大区别。于是我说道:“我放弃了。鸟为什么要啄自己的羽毛?”

“因为虱子正骚扰着它们,”父亲说,“虱子会吃从鸟的羽毛上掉落的小片蛋白质。”

他继续说:“每只虱子的腿上都有一些蜡状物,小螨虫会吃这些蜡。螨虫无法完全消化这些食物,因此它们会从尾部分泌一种糖类物质,而细菌就以此为生。”

最终他说:“所以你看,哪里有食物源,哪里就会有发现它的 某种 生命。”

现在,我知道实际上可能不一定有虱子,虱子的腿上也不一定就长有螨虫。这个故事在 细节上 未必正确,但父亲告诉我的事情在 原则上 是对的。

还有一次,当我大一点的时候,父亲从树上摘下一片叶子。这片叶子有个缺口,我们通常不会关注这种东西。叶子受到了某种损坏,它上面有一条棕色的C形细线,从中间某处开始一直弯曲着延伸到边缘。

“看看这条棕色的线,”他说,“它在起始处很窄,延伸到边缘时逐渐变宽。这些都是因为一只苍蝇,一只黄眼睛绿翅膀的蓝色苍蝇来到这里,并在叶子上排了一个卵。然后当卵孵出了蛆(一种像毛毛虫一样的生物),蛆就一直吃这片树叶,它就是这么获取食物的。它一路吃下去,就在叶子上留下了这条棕色痕迹。蛆不断生长,痕迹也越来越宽,直到蛆在叶子边缘长得够大了,它就会变成苍蝇(一只黄眼睛绿翅膀的蓝色苍蝇),飞走后在另一片叶子上产卵。”

我依然知道这些细节并不完全准确,叶子上的虫子甚至可能是一只甲虫,但是父亲努力向我解释的概念正是生命的有趣之处:整件事情的意义就是繁殖。无论生命这件事有多复杂,它的重点就是“再来一遍”!

如果不是和父亲多多相处,我就意识不到他有多么非凡。他如何学到科学的深层原理并感受到对科学的热爱?他如何知道科学背后的东西并相信科学值得我们为之努力?我从来没有真正问过他,因为我一直以为这就是父亲们都知道的事。

父亲教我学会观察。有一天,我在玩一辆“快递货车”,这是一辆带环绕轨道的小货车。车里有一个球,当我拉动货车的时候,我注意到球的移动方式。我找到父亲,问他:“嘿,爸爸,我注意到一些东西。当我拉货车的时候,球会滚到货车的后部。当我一直拉着车然后忽然停止时,球又会滚到车的前部。为什么会这样?”

“这个嘛,没人知道。”他说,“总的原则是,移动的东西趋向于一直移动下去,而静止的东西趋向于一直静止,除非你使劲推动它们。这种趋向叫‘惯性’,但没人知道为什么会这样。”这次他给了我一个深刻的见解。他没有仅仅告诉我名字。

他接着说:“如果你从侧面看,你会发现是你拉动的货车后部与球摩擦,而球则静止不动。事实上,球由于摩擦力相对地面向前移动了一点儿。它并没有向后移动。”

我回到小货车那里,重新把球放好,开始拉车。从侧面观察,我发现父亲说的确实没错。相对于路面,球果然向前移动了一点儿。

父亲就这样用举例和讨论的方式教育我,没有压力,只有令人愉快的有趣对话。这在我余生中一直激励着我,让我对科学的 所有 领域都充满兴趣。(只是我刚好更擅长物理而已。)

可以说,我被深深吸引住了,就像有人在孩童时期得到一件很棒的东西,他就会永远想着如何再得到它。我总是像孩子一样,寻找那些待我发现的奇妙事物,可能不是每次都有,但隔段时间就有所发现。

————————

大我三岁的表哥那时正读高中。他学习代数非常吃力,因此请了一位家庭教师。当家庭教师给我表哥讲代数的时候,我可以坐在角落。我听他说起 x

我对我的表哥说:“你要做什么?”

“我想解出 x 是多少,比如在2 x +7=15里。”

我说:“你是说4。”

“是的,但你是用算术方法解的。必须用代数方法来解。”

幸运的是,我不是在学校里而是通过阁楼里找到的姨妈的旧课本学会的代数,我明白了代数的整体思想就是解出 x 是多少,怎样求解并没什么分别。对我来说,无所谓“用算术解”还是“用代数解”。“用代数解”就是一套规则,如果你盲目遵从这些规则,就能得出答案——“等号两边同时减7;如果 x 有系数,两边就同时除以系数”,以此类推。即使你不理解自己在做什么,也可以通过一系列的步骤得到答案。之所以有这些规则,是为了让不得不学习代数的孩子可以通过考试。这也是我的表哥一直都不会解代数题的原因。

在我们本地的图书馆里有一系列数学书,包括《给实用主义者的算术》,还有《给实用主义者的代数》以及《给实用主义者的三角学》(我就是从这本书上学到了三角学,但是我很快就忘光了,因为当时我没有很好地理解)。在我13岁时,图书馆收入了《给实用主义者的微积分》。那时我已经通过百科全书知道微积分的重要和有趣,我必须学习微积分。

当我终于在图书馆里看到那本微积分书时,我非常兴奋。我到图书管理员那儿办理借阅手续,但是她看着我说:“你只是个孩子。你带走这本书做什么呢?”

这是我人生中为数不多的几次感觉尴尬和撒谎之一。我说书是给父亲的。

我把书拿回家,然后开始看书学习微积分。我认为微积分比较简单直接。父亲也开始读这本书,但是书中内容让他感到很困惑,他无法理解。因此我就试着给他解释微积分。我从没有意识到他的能力如此有限,而这让我有点困扰。这是我第一次认识到在某些方面我学到的东西比他多。

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除了物理,父亲教给我的事还包括(无论正确与否)对于某类特定事物的不敬。当我还是个小男孩时,他会让我坐在他的膝盖上,给我看《纽约时报》的插图版——刚刚从报纸上打印出来的图片。

有一次我们正看一张教皇的照片,照片里所有人都在向教皇行礼。父亲说:“看看这些人吧。一个人站着,而其他人都在朝他鞠躬。看看,区别是什么?这个人是教皇。”他就是讨厌教皇。他说:“区别在于他戴的帽子。”(如果图上是一位将军,区别就是肩章。总之区别就是装束、制服、姿势。)“但是,”他说,“这个人也和其他所有人有同样的问题:他吃晚餐,他上厕所,他是个人。”(顺便说一句,我父亲从事制服生意,因此他知道一个人穿着制服和脱下制服有什么区别——对于他来说就是同一个人。)

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父亲对我挺满意,至少我是这样想的。但是有一次,我从麻省理工学院回来(我已经在那里待了几年),他对我说:“现在你已经很了解这些东西了,我一直有一个问题不太明白。”

我问他是什么。

他说:“我知道当一个原子从一个状态跃迁到另一个状态时,它会释放一种光的粒子,叫光子。”

“没错。”我回答。

他问:“光子在此之前就在原子里吗?”

“没有,在这之前没有光子。”

“那么,”他又问,“它是从哪儿来的?它是怎么出来的?”

我努力向他解释,光子的数量不是守恒的,它们是由电子的运动创造出来的。但我解释得不是很好。我说:“就和我现在发出的声音一样,之前并不存在于我身体里。”(我儿子可不这样想。他在非常小的时候,有一天突然宣称,他无法再说某个特定的词了,这个词是“猫”,因为他“词汇袋”中的这个词用完了。事实上,根本就不存在词语会被用光的词汇袋,同样道理,原子里也没有“光子袋”。)

在这方面父亲对我不太满意。我一直没有向他解释清楚任何他不理解的事。因此他并不成功:为了弄明白那些东西,他把我送到这么多大学里去,而最终他也没弄明白。

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虽然我母亲对科学一无所知,但她也对我产生了很大影响。特别是她那绝佳的幽默感,我从她身上学到,我们能够达到的最高级理解就是欢笑与爱心。 bByDKUyyPcyitlVl+cR2aoiXX/yov9m1FMAKbOyk6DpJP79xJXUQqFe6CI50Aa4m

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