搞笑的实验
雷托·U·施奈德(RetoUSchneider,1963-),电气工程硕士,曾入读灵吉尔新闻学校,现任《新苏黎世报》编辑,在该报辟有专栏“实验”,另著有《行星猎人》等。
他的研究与爱有关,但实验本身却没有一点人性的温暖。
大家晓得吗,诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆[1]还获得过一个荣誉——“搞笑诺贝尔奖”[2]。2000年的时候他做了一个实验,通过磁性克服重力让一只青蛙悬浮在半空中,那情形想象一下就够搞笑的。其实搞笑诺贝尔奖不可小视,每年都会有一些真正的诺贝尔奖得主出席这个颁奖大会,可见他们对这个奖多么重视。
这些奖项看上去好像很无聊,不过却往往能催生出真正有意义的实验。比如安德烈·海姆就和他的助手康斯坦丁·诺沃肖洛夫一起用最普通的家用透明胶带,一次又一次把铅笔尖的石墨贴到最薄的层次。这听起来非常简单,但这种恶作剧性质的搞笑实验却最终创造出了很多重要成果[3]。
过去很多人都觉得中国学者太严肃了,意外的是今年的搞笑诺贝尔生物奖颁给了广东昆虫研究所的学者,他们用红外摄像机拍摄蝙蝠夜晚活动时发现它们会利用口交延长交配时间。这听起来确实挺有趣的。
类似的例子在《疯狂实验史》中数不胜数,书中罗列了几百年来历史上曾经进行过的疯狂实验。比如17世纪的时候,有一个叫圣多里奥的意大利医生,三十多年来坚持不懈地想要量出自己体重的变化。后来他用一根绳子,把所有家具包括工作台、椅子和床都连在房顶的天平上,等于是做了一架巨大的秤。
经过长达三十年的研究,他得出了什么结论呢?在《静态医学医疗术》(DeStaticaMedicina)一书中,他披露了这样一个事实:人们所排泄的大小便仅占进食的食品重量的很小一部分。如果一个人一天进食八磅肉和饮料,那么有五磅都在不知不觉的情况下蒸发了,这种看不见的蒸发首先是排汗。
圣多里奥由此成为量化实验医学的鼻祖。接下来这个实验就有点恶心了。1802年,美国宾夕法尼亚大学的一位博士生提交了一份相当可怕的博士论文,他的研究可以告诉大家做科学实验有多么不容易。斯塔宾斯·弗斯从18岁就开始关注黄热病的传染问题。他先是拿小狗做实验,喂它吃一些黄热病人的呕吐物,结果狗没事,拿别的动物实验也一样,这就证明黄热病不是通过接触传染的。
接着他又换了个方法,在狗的背上切开一块皮,把黄热病人的呕吐物贴在狗皮上缝回去,狗还是没事。后来他还拿自己做实验,在自己身上划开伤口再敷上呕吐物,先后在全身20个部位重复这个实验,基本上陷入自虐状态,结果都平安无事。他又把这些呕吐物像眼药水一样滴到自己眼睛里,没事。再把呕吐物放在火上烤,吸那些蒸汽,还是没事,最后他又把这些呕吐物制成硬饼干一样的东西吞下去,居然还是没事。
后来他终于拿血液开刀,喝了大量病人的血液,还把血液敷在自己的伤口上,结果都没事。其实那只是因为幸运,因为黄热病确实是可以通过血液传染的。大概是他实验做得太久,一天到晚接触这些病菌,已经有了免疫力。不过他最终还是没能发现黄热病是怎么传染的。直到一百年后,人们才知道是通过蚊子传染的。虽然那位博士对医学的贡献并不大,但他的经历确实给后人带来了很多快乐。大家都知道巴甫洛夫[4]这位科学家吧,他曾经获得诺贝尔化学奖,不过他广为人知的还是“巴甫洛夫铃铛”[5]。这个实验证明狗会在外在的刺激下作出新反应,为后来的行为主义心理学实验奠定了基础。拿动物做这样的实验确实有些冷酷,《疯狂实验史》中还有一个实验可以与之相提并论,那就是“斯金纳箱”。斯金纳[6]是20世纪30年代哈佛大学的心理学教授,他的实验是在一个箱子里放上杠杆,每次老鼠过去压一压杠杆,就会有食物滑出来。这样过了一段时间,老鼠就找到两者之间的联系,学会通过压杠杆获取食物。这个实验与“巴甫洛夫铃铛”的区别在于,巴甫洛夫是想证明本能反应会被一些新的刺激引发出来,而斯金纳却想说明人的行为是通过学习得来的。
通过这个实验,斯金纳发现动物的行为并不是仅靠先天反应,而是一个学习过程,就像老鼠学会压杠杆一样。他在此基础上建立的理论包含三个元素:第一,是动物持续呈现本能行为;第二,肯定或否定的结果增加或减少都会影响动物重复这种行为的可能性;第三,这个结果也会受环境影响。他在实验过程中设计了很多变化,通过奖励和惩罚,动物学到的花招也越来越多。
斯金纳后来教会了一只鸽子用儿童钢琴弹奏曲子,教会了两只鸽子打一种乒乓球。他的经验是不要期望动物一下就达到总目标,而是把它拆解成十几个小目标,一步一步鼓励它慢慢学。这套理论后来在教育学上有很大影响,现在还有很多人用同样的方式教小孩,通过一步一步的小目标改变他的行为,这就属于行为心理学。
斯金纳后来还设计出一种可怕的装置,把鸽子训练成原始的导弹定位系统。以前的导弹还不够精确,要打中目标物很难,斯金纳训练出一批鸽子,让它们在认出目标物的时候用嘴巴轻轻敲一下导弹,就能够准确打中目标。当然导弹发射的时候,鸽子也完蛋了,这个实验相当残忍。
更凄惨的例子是哈利·哈洛[7]的“母亲机器”,这个实验研究的是小猴子与母亲的关系。他发现如果小猴子从小就与母亲隔离,即使用奶粉喂养得肥肥壮壮,它们还是会习惯缩在角落里,喜欢变态地吸吮自己的手指或抱着毛毯不放。这是一种恋母情结,说明动物也有精神和情感需要。
后来哈洛就做了一些假妈妈,摸起来像真的一样,另一边放一个同样体积的铁丝网,不过里面有个奶瓶。他发现,小猴子也只有饿了才过来吸奶瓶,绝大部分还是喜欢抱着那个假妈妈。后来哈洛又用了一些比较残忍的方法,在这个假妈妈的身体里藏铁钉,或者让它排放压缩冷气吓唬小猴子,反复驱赶它。没想到饱受虐待的小猴子还是会过来贴着这个毛茸茸的假妈妈。
哈洛的另一个实验叫“绝望陷阱”,就是把猴子放在一个漏斗状的笼子里,开始它还不断顺着陡峭的笼壁向上爬,后来发现徒劳无果,就孤独失望地坐在那里,好像得了抑郁症。实验本身也许很有科学价值,但是动物们实在很可怜。据说哈洛本人的家庭也不幸福,他是个出了名的酗酒狂和工作狂。他的研究与爱有关,但实验本身却没有一点人性的温暖。
(主讲梁文道)
《如何帮地球量体重》
庄严的实验
罗伯特·克里斯(RobertP.Crease,1953-),纽约石溪大学哲学系教授,布鲁克海文国家实验室的史学家,《物理学世界》杂志专栏作家,著有《创造物理学》《二度创世:二十世纪物理学的革新先驱》等。
真正在动的并不是那个摆,而是我们所站立的地球。
这本书的副标题是“史上最美的科学实验”。我们常说科学是很美的,但是这种美可能更多是在理论和观念上,比如一个简洁的方程式,也许具有某种代表理想秩序的美感。作者曾经在物理学界内部的一个刊物上开设专栏,让同行们投票选出自己心目中最美的实验是什么,后来经过筛选就编成了这本书。
为什么做实验也可以很美呢?作者试图先从哲学层面回答这个问题。实验是动态的,这就区别于书画和雕像,而更像戏剧表演,人们通过有计划地布置和观察,得出他们感兴趣的结果。做实验又不同于变戏法,不像从帽子里拉出一只兔子那么简单,精心策划的结果是为了让谜团自己开口说话。数学家哈代说过,实验之美就在于它能够显示事物深层次的东西,让它所含的元素开口说话,并改变我们对它的认识。
例如,卡文迪什[8]测量万有引力的“扭秤实验”[9],这个实验在18世纪很有影响,它的目的是“帮地球量体重”。这听起来是有些不可思议,一般称重都是使用秤,怎么才能把地球挂在秤上呢?卡文迪什这个实验非常精密,他的方法是先测出地球密度,再推算出它的重量。
英国皇家学会曾特别委任一个“万有引力委员会”来测量地球的密度,卡文迪什是其中的一员。万有引力与地球密度有什么关系呢?牛顿发现,物体之间的万有引力和它们的密度是成正比的,如果用不同物质的相对密度去猜测地球的密度,结果会相当精确。但是这个实验相当困难,因为很难排除干扰,比如空气的流动和温度,以及杠杆本身的密度如何计算等等。卡文迪什的实验当然成功了,他精确地把握了实验过程,排除了各种干扰条件,使这个实验成为科学史上的经典。
卡文迪什的扭秤装置让我想起“傅科摆”[10],这个装置在很多博物馆里都能看到,它通常是从三四层楼高的天花板上垂下来,末端挂一个铅锤或铁球,下面则是一个转动的罗盘,而球就在空旷的室内空间里缓缓地来回摆动。
当大家一起观看这个装置的时候,往往都会觉得那是一种令人震撼的美。即使不知道这个实验是做什么用的,但这个巨大的景观本身就足以让人窒息了。那个圆球摆动的节奏缓慢而悠长,在空旷的博物馆里更显得神圣庄严。
傅科最初注意到这个问题,是为了拍摄恒星照片。因为地球自转的关系,如果曝光时间过长,恒星会拍得比较模糊。后来傅科发明了一种摆动装置,让相机在曝光过程中可以固定指向恒星,跟着它摆动。当然这个装置用的不是细绳,而是类似现在钟表里用的一种金属拨棒。
发现这个原理之后,傅科就设计了这种球摆做展示用。底下的转盘相当于地球,而周围的空间则是宇宙。当我们把球摆吊在转盘上动起来的时候,就会看到,它并没有跟着底下的圆盘转动,摆的振荡面与圆盘无关,因此可以说它是周围空间的一部分,并不附属于圆盘。现在全世界都能看到这种傅科摆,它们被吊在各地的大楼中央来回摆动。根据牛顿定律,这些自由运动物体是朝着相同方向移动的,除非施加作用力,方向不会改变。底下罗盘的旋转完全不会对摆有任何影响,它的方向维持不变。在全世界不同地点,这些摆的幅度和速度会略有不同,我们通过这个变化可以计算出自己所在的纬度。
这个实验让傅科一炮而红,尽管在此之前大家都知道地球是转动的,不过这一点还只是天文观测的推断,而傅科摆能让人们亲眼目睹这个事实。这个实验之所以迷人,是因为它唤起了知觉意义本身的深奥,我们的感官看到了摆在动,但它同时引领我们进入另一个观念世界,这个观念告诉我们,是地球在动。
(主讲梁文道)
《史上最美的十项科学实验》
最美的实验
乔治·约翰逊(GeorgeJohnson,1952-),美国科学作家,《纽约时报》《科学人》等报刊撰稿人,著有《勒维特之星》《奇异之美》《心灵之火》等。
一个实验的设计和执行必须简洁优雅,才能称之为美。
乔治·约翰逊在美国主持了一个“圣塔菲写作工作坊”(SantaFeScienceWritingWorkshop),这个工作坊专门培养一些投身科学写作的作家。作者本人也在美国很多报刊上开设专栏,是一位著名的科学作家。
书中介绍了十种最美的科学实验,这些实验也跨越了不同学科。所谓最美是用什么标准来选择的呢?作者说,他不会选择那种庞大的、像产业一样动辄投入几百人的大型科学实验,而更向往伽利略那种英雄式的个人实验。或者像牛顿,仅凭双手独自挑战未知世界,这显然是一种非常浪漫的科学实验观念。在作者看来,一个实验的设计和执行必须简洁优雅,才能称之为美。分析逻辑就像希腊雕像的线条一般纯粹而必然,尽扫混乱与含糊的瞬间,这才是古典美的含义。
比如威廉·哈维[11]的心脏实验。哈维是17世纪英国著名生物学家、医学家,他这个人并不可爱,性情沉默,据说还总是随身带着匕首,不过并不是为了打斗,而是为了可以随时割开心脏。他割开心脏也不是为了杀人,而是为了做研究。在此之前,历史上恐怕没有一个人曾经剖开过那么多的心脏。哈维说,他甚至打开鸡蛋观察过鸡的胚胎,看到了那个非常微小的心脏的跳动,那种跳动在可见与不可见之间,存在与不存在之间,是生命最初开始搏动的表征。
哈维最有名的成果是推翻了欧洲关于血液的传统认知。此传统认知来自于罗马医生盖伦[12],他通过解剖发现了人体有动脉和静脉之分,它们的颜色是不一样的。他把动脉中的红色血液叫做维生液,认为它经由心脏和动脉活化肌肉,刺激动作,让我们充满活力。而把静脉里的血液叫做生长液,是促进人体成长的营养精华,由肝脏制造出来然后又输往全身。
今天我们当然都知道了,这是大错特错的,但这个说法一直到17世纪才被哈维推翻。哈维曾在帕多瓦大学[13]学习过,那时候伽利略也在那里执教。当然哈维学的是解剖学,主要做心脏解剖,观察心脏的运动。
根据传统说法,心脏的收缩和扩张并不由它本身来完成,而是靠血液的力量。血液涌进去,它就扩张,血液流走,它就收缩。但是哈维观察到,心脏进行收缩性搏动的时候,就像把拳头捏紧了,变得比较苍白,而舒张开的时候又会变红,这个时候血液又流回来。而且只要把手指放在动脉上,就可以感觉到心脏的搏动,可见它不是被动的,而是主动的,是驱动整个系统的中心。
接着他又研究了心脏的驱动方式,发现左边心脏的作用是把血液打入动脉,带到身体末梢,这个流动是单向的,而静脉中的血液则从身体流回心脏。当时还有一个传统说法,认为两种血液都是经由摄入食物产生。
哈维认为,如果真是那样,我们身体里的血量就会比体重还大。他用一个著名实验证实这个问题,他把一条蛇剖开,在场的观众可以清楚地看到蛇的心脏还在跳动,血液流进流出形成一个循环。当心脏收缩的时候,颜色就变得比较白,舒张的时候则变红。他还教给大家,其实只要捏着自己的手腕就能看到我们的血液是怎么从动脉出去,从静脉回来的,这是人人都能做的简单实验。
(主讲梁文道)
《利维坦与空气泵》
实验的意义
史蒂芬·夏平(StevenShapin,1943-),英国社会学家、科学史家,曾任爱丁堡大学科学研究部讲师、加州大学圣地亚哥分校社会学教授,哈佛大学科学史教授。另著有《真理的社会史:十七世纪英格兰的文明与科学》《科学革命》等。
西蒙·谢弗(SimonSchaffer,1955-),剑桥大学科学史与科学哲学教授,著有《实验之用》《启蒙欧洲的科学》等。曾在英国国家广播公司制作《光之舞》系列纪录片。
科学家也是社会权力网络的一部分,他们的科学研究难免会受信仰和政治立场的影响。
很多人都把实验看做寻求真知、发现真理的有效方法,甚至是唯一途径。有人说著名科学家斯蒂文·霍金[14]至今没有得诺贝尔物理学奖,是因为他所提出的理论还没有得到实验的证实。《利维坦与空气泵》这本书试图解答这个问题,为什么实验被认为是寻找科学真知的必要工具或程序呢?
这本书主要关注的是科学史上的一个重要争论,就是17世纪两个著名英国学者,霍布斯[15]和波义耳[16]之间的争论。霍布斯的名著《利维坦》是一部政治哲学经典,至今仍有很多学者通过这本书去讨论民主与独裁等政治哲学问题。而空气泵则是波义耳用来证明著名的波义耳定律的重要实验工具。
两件事看起来风马牛不相及,怎么会被拉到一起呢?首先我们要了解,那个时候所谓哲学的定义与现在是不一样的,像伽利略、牛顿这些搞自然科学的当时也被叫做哲学家。17世纪的时候,一个合格的哲学家被认为应该有能力去探讨各个领域的知识。
霍布斯的很多著作都是科学史上的必读书目,而波义耳参与缔造的英国皇家学会也是科学史上的重要机构。他们之间的争论表面上看是波义耳利用空气泵制造出了真空,而霍布斯反对他的结论,认为空间之中不可能什么都没有,至少还有“以太”[17]。当然现在我们知道,霍布斯的观点是错误的,“以太”这个东西在科学史上流行了那么久,最后被证实并不存在。作者说,他们争论的焦点与其说是空气泵能不能制造真空,倒不如说是实验本身到底有多重要。
这个争论所代表的也是两种科学方法——演绎法和归纳法之争。演绎法的典范当然是数学,只要将一些定义作为基本前提,就可以一步步推出结果,这叫演绎;而归纳则是从各种可见的事实和例证中总结出一个说法。两种方法各有利弊,演绎法的缺点是,如果一开始这个定义就有问题,就算中间的步骤逻辑再怎么合理,推出来的结果仍然可能是错的。但是归纳法的问题更严重,它从大量的事实中推出一个好像客观不变的规律,却没有人能够保证这个事实是否永远如此。
在这场争论中,为什么实验最后能够胜出呢?实验在今天被看做是不证自明的方式,而当时却饱受攻击,并不被科学界信任,因为它看上去太像一种表演。我们知道从前的炼金术士也做实验,但是在自己的斗室中秘密进行,炼金术与现代科学实验的区别就在表演。
波义耳的空气泵就是一种科学表演,当时的皇家学会为了扩大自己的影响力,最常做的两个公开展示是虎克[18]的显微镜和波义耳的空气泵。空气泵就像17世纪的加速器,看起来非常壮观。它首先是一个技术上的进步,让我们了解到仪器的重要性。比如我们用显微镜去观察蚂蚁的足部,就会相信仪器是人类感官的延伸,可以帮助我们做到眼睛、耳朵、鼻子做不到的事,甚至纠正人类感官的谬误。波义耳的空气泵可以说服大家,相信通过仪器看到的比眼睛看到的还要真实。
其次,波义耳的空气泵将实验变成一种公共行为。从前的炼金术士都很神秘,但科学实验理论上是一个公共空间,必须有人去见证实验结果。这些人最好受过专业训练,能看懂实验的关键。此外,这个实验还必须是能够重复操作的,任何人按照同样的方法和步骤都会得出同样的结果。波义耳当年作科学报告的时候设计得十分周详,让大家尽可能多地了解实验过程。当然这个实验一般人很难做到,设备本身就不大可能轻易制造出来,一旦出现漏洞,就很难抽成真空了。
所以霍布斯对波义耳的批评还是有一定道理的,他说空气泵实验根本错漏百出,并没有达到哲学真理所要求的严格程度,而且他对真空是否存在也有不同看法。这其实是两套哲学观争议的焦点。波义耳通过实验证明他找到了真空,但霍布斯认为空间中一定会有东西存在,不存在玄学意义上的真空。就这个意义而言,波义耳坚持以实验为本,是将现代科学与自然玄学分开的第一人。
这个争论有特殊背景。1666年正值英国王政复辟时期[19],之前则是著名的克伦威尔[20]专政。这时候英国的社会秩序动荡不安,也存在着很多宗教上的意见冲突,这种冲突甚至可以引发战争。波义耳跟霍布斯的争论,其实也牵涉到对社会秩序的看法。霍布斯不能容许由少数科学家拥有特权,宣称他们能够观察到甚至制造出事实和真理,因为在此之前,事实的认定一直来自于个人信念。比如法庭判案,一个人被控告杀了人,如果有一个证人说他看到了,那这个证词并不可靠,不排除他有栽赃的可能。但是如果有一百人看到,这个可信度就大不相同了。实验的推行,就是允许成百上千人共同说出他们看到的真理,这会威胁到国家秩序。
在波义耳宣布找到真空之前,很多人一直相信世界上有一些看不见摸不着的事物存在,比如灵魂。关于这些事物的解释,一直被掌握在教会手中,他们才有权力去解释这些神秘的东西,这是一种奇怪的特权,也被认为是一种绝对秩序,是大家都应该遵守的。而实验科学的出现无疑打破了这种秩序。
以波义耳为代表的皇家学会认为,科学研究一定会有争论,但这种争论应该在事实范围以内。我们不谈玄学、不谈神学,也不谈政治,但是我们会在一个安全的范围内进行谦卑的争论,并期望它最终在共识中得到解决,这种共识才是社会秩序安定的基础。
《利维坦与空气泵》就试图发掘霍布斯与波义耳的科学争论之后的政治内涵。书中大量列举了两派的不同意见,既有科学上的也有政治上的,并指出这两者其实是相通的。这本书出版后引起了很多争议,因为它其实不是科学研究,而是把科学本身当成了研究对象。当你试图用历史学、社会学以及人类学方法去重新审视科学,就会发现科学家也是社会权力网络的一部分,他们的科学研究难免会受信仰和政治立场的影响。
波义耳一直坚持不要把政治和宗教带进实验室,但他把实验本身举得这么高,反而引发了某种政治争论。如果把社会分割成不同领域,每个领域都各自处理好自己的争论,这样社会秩序就会稳定吗?是不是同意这种观点,还得大家自己去读这本书才知道。
(主讲梁文道)
《寻求哲人石》
炼金术到底是不是科学
汉斯-魏尔纳·舒特(Hans-WernerSchütt,1937-),德国化学家、化学史学家,柏林理工大学教授,曾任德国科学史学会主席。
炼金的过程就像修道,当一个人突然看穿了世界的表象,并且通过研究物质的变化进入了另一个世界,他也就“得道成仙”了。
喜欢看漫画的朋友一定都知道《钢之炼金术士》,里面有一个很关键的道具叫做“贤者之石”。在《哈利·波特》,以及很多网游中也都出现过类似的“Philosopher‘sStone”——哲人石,那到底是什么呢?
中世纪的时候,哲人石被认为是一种红色的粉末或液体,并且是可以变化的。既然是粉末或液体,为什么又叫哲人石呢?那是因为它具有固定不变的性质,能够完好地经受火的烧烤,它比黄金还要纯,是炼金术士的最高追求。
一说起炼金术士,很多人都觉得那是骗子,因为他们声称能够把破铜烂铁炼成黄金。炼金术到底是不是前科学时代迷信的产物呢?《寻求哲人石》这本书就介绍了炼金术的历史,它的副标题是“炼金术文化史”。
炼金术的英文是Alchemy,从词源上看,它与化学Chemistry应该大有关系。很多人都把炼金术当做化学的前身,从前很多炼金术士用的坩埚和烧瓶之类的器皿,现在依然在化学实验室里使用。炼金过程中使用的方法,至今也还是化学家们做简单实验的标准程序。为什么炼金术会被认定是不科学的呢?
书中说,炼金术绝不是骗人的把戏,它是一种把物质提升到更高层次的艺术,同时也是把人生提升到更高生存状态的艺术。炼金术士们追求的是物质的转化,是把一种物质从较低的境界提升到更高的境界,最高的境界就是哲人石。
怎样才算把物质提升到更高状态呢?其实很多炼金术士都跟采矿工关系密切。你可以想象一下,当矿工们深入到矿脉底下,找到那些黑魆魆的矿石,他们会觉得自己已经深入地心,触摸到了大地的秘密。而这些矿物经过熔炼之后,又会变成散发着光彩的金属,与之前截然不同。这是一种什么样的体验?
在炼金术士看来,这个过程就是神的事业,是大自然借助他们的手,使物质从一个阶段到达另一个更高的阶段。他们是物质的解脱者,是协助升华的重要人物。这样的人怎么能算是骗子呢?
哲人石介乎物质与非物质之间,它所代表的其实是炼金术士们的一种理想。他们要在物质世界中提炼出一种高纯度的精神状态,通过对物质世界的研究,发现那个无法用言语形容,只能用密码谱写的神秘秩序。那也是一个超乎我们感官之外的,只有真善美存在的完满境界。而哲人石就是能够从物质世界进入这个神秘世界的东西,它以物质形式向我们显现出来。
从前的阿拉伯世界是炼金术发达的地方,当欧洲进入黑暗的中世纪,巴格达保留了很多西方文明的精华。Alchemy这个词就出自阿拉伯文,我们知道AL其实是阿拉伯文中的一个定冠词。那么这种文化又是怎样被传回到欧洲的呢?当时的欧洲处于基督教和天主教的统治之下,如何容得下这种异端邪说?那是因为,炼金术士们找到了与基督教的新的对应点,炼金的过程被与救世说联系起来。耶稣基督是要拯救世界的,而炼金术士也在用自己的方式拯救物质世界,于是炼金术就在西方文化中得以保存下来。
在源远流长的炼金术历史上,最后一个伟大的炼金术士是谁呢?大家可能想象不到,是现代物理学的奠基者牛顿,他同时也是现代解析几何和微积分的创始人。牛顿确实花费过不少心血研究炼金术,他在1675年的时候说过,炼金术不仅仅是从事金属研究,只有无知或头脑简单的人才会这样看。所谓科学的化学只是一种庸俗的化学,真正高尚的化学其实是炼金术。因为通过炼金术,所有的生物开始运动,并且获得它们新的存在。
牛顿如此热心地研究炼金术,其实是想要解决一个问题。虽然现代自然科学能够告诉我们世界是如何演变以及运作的,却不能为我们解答世界为什么是这样的?世界的意义在哪里?人又为什么存在?当我们打开一本化学教科书,会发现在这个世界上,铁没有打算和盐酸化合的崇高目的,也没有哪个氧分子急于把自己和纤维素一起充满激情地燃烧掉。在现代科学的物质世界里,任何活动都是机械而没有意义的。
但是这一切都可以从炼金术的世界里找到答案。炼金的过程就像修道,当一个人突然看穿了世界的表象,并且通过研究物质的变化进入了另一个世界,他也就“得道成仙”了。这是炼金术与化学的最大区别。
(主讲梁文道)
《周期表》
一个碳原子两百年的游历
普利摩·李维(PrimoLevi,1919-1987),犹太裔意大利小说家、化学家。著有《周期表》《奥兹维辛残存》《休止》等。1987年坠楼自杀离世。
原子总是存在的,只是在不停地变化中。如果从这个角度去看世界,你会发现,人的生死又算得了什么呢?
我们常常把科学看成是冰冷的东西,虽然我们知道它决定了日常生活中的很多事情,却依旧感觉它离我们很遥远。这种思维惯性使得我们在书籍选择上有着明显的偏食症。读者通常喜欢关注人文社科尤其是历史,却并不注重科学知识。其实貌似“冰冷”的科学也可以用人文角度去贴近,在故事中获取鲜活认知。
《周期表》就是一本科学故事书,作者普利摩·李维(PrimoLevi)是一位化学家,他在文学上也取得了很多成就。李维是奥斯维辛集中营的幸存者,这段遭遇对他的人生影响很大。他曾在书里说:“凡是经历过那场浩劫的幸存者,都应该觉得愧疚,为什么是自己活下来了?我对所有的死者都心怀歉疚。”他甚至为此产生自杀冲动。这种悲悯成为他写作的内核,也使他的作品至今为人所称颂。
《周期表》很像一本故事集,每个章节都用不同的化学元素命名,作者为每个化学元素写了一则故事,在想象中捕捉对它们的认识,集科普散文、自传小说以及哲理沉思的特点于一身,让我们以一种全新的方式观看世界。
普利摩·李维认为这是一部微观历史,也是一部行业志,记录了他一生的胜利、失败和痛苦,是一个事业快走到终点的人才会讲的故事。的确,书中没有出现什么化学史上的科学英雄,只是一些默默无闻的化学工程师,他们的工作是给农夫配制饲料,帮工厂研究配方,或者生产化学原料……书中有一节讲到碳元素,作者说,每一个化学家都会发现,总有一个元素对他来说是有着特殊意义的,就像年轻时爬过的某座山,去过的某个海滩。但只有一个元素例外,那就是碳,因为碳元素对每个人都有意义,它不专属于任何人,它属于每一个人。
于是他为碳元素写了一个故事,碳原子和三个氧原子还有一个钙原子结合成了石灰岩的形式,埋藏在矿脉之中,但是有一天它们暴露出来了,有一个人带着锄头走来。作者说我们要向锄头致敬,因为它是千百年来人与元素对话的最佳中介。这个人一锄头把这块石灰岩敲下来,送到石灰窑,改变了它的命运。
在石灰窑里,碳原子一直被烤到和钙原子分离,但仍然和它以前三个氧伴侣中的两个连接着,成为二氧化碳,从烟囱飘到空中。原来宁静的日子变成了风暴。它随风飘浮,上天入地,曾经有老鹰把它吸入肺中,渗入血液,又排了出来。它一会儿在海上,一会儿在云端,在森林、沙漠、冰原上飘浮了八年。最后,它被俘虏了,进入了一棵植物的有机世界。
作者把时间设定为1848年,那一年,故事的主角碳原子进入一片树叶,与一些氧原子和氮原子做了无数次的无效碰撞,最终在它遇上了一个巨大而复杂的分子之后被活化了。这时候,它在植物里成为葡萄糖分子的一部分,后来葡萄树的果汁酿成了酒,碳原子就到了某一个喝酒的人身上,进入他的身体,在他跑步或进行其他运动的时候又被排了出去,形成二氧化碳。
这个碳原子在大气中游荡了200年,这恰好是二氧化碳分子在空气中停留的周期。它环绕地球飘行了三圈,直到1960年,才又重新回到大地,回到植物中,被牛吃掉成为牛奶的一部分。普利摩·李维说,它在牛奶中被我喝下去,进而在我身体里被活化进入我的大脑,使得我写下这本书的最后一个句号。
这就是一个碳原子的故事。原子总是存在的,只是在不停地变化中。如果从这个角度去看世界,你会发现,人的生死又算得了什么呢?
(主讲梁文道)
《来自水的信息》
神秘的“心念力”
江本胜(EmotoMasaru,1943-),生于日本横滨。1994年起,开始在冷室中以高速摄影的方式拍摄和观察水结晶,以证明水具有复制、记忆、感受和传达信息的能力,著有《来自水的信息》《生命的答案,水知道》《幸福的真义,水知道》等。
美丽的语言和文字可以创造更美好的世界,丑陋的语言和文字则会导致更丑陋的世界。
你可以想象吗,音乐也会对水产生影响。如果你看到播放《肖邦的离别曲》时水面凝结出来的画面,唯一可用的形容词就是——心碎一地。
很多时候水的变化确实让人惊讶,甚至一个人的心念也可以影响水的形状。其实早在两千多年前,佛祖释迦牟尼就有过类似的阐述,他说眼前的一滴水里面,可能包含有十万八千个生命。在一个没有显微镜的年代,对世界的感受能够达到这样的深度,的确让人震惊。
《来自水的信息》是江本胜博士用八年时间作的一个研究报告。江博士从各地采回不同的水源,然后让它们分别去感受音乐、文字和图片,记录的方法则是拍下水面在零下5摄氏度的结晶状态,而不同的图案就代表着水在面对不同事物时的表情或神态。先说说水对音乐的反应,很多年轻人都喜欢重金属音乐,不过如果你看到水面的反应可能会有点晕——有什么东西要坏掉了吗?画面呈现出来的是一种马上要分解或破裂的感觉。当然我们不能依此去简单判断重金属音乐的好坏。不过相比之下,具有疗愈能量的音乐带给水的影响就是另一种截然不同的感觉,好像植物正在抽出新的枝条,让你觉得自己的身心也慢慢舒展和强壮了。
不同的语言和文字也能使水产生不同的反应,如果你对着水说“爱”或“恨”,它的反应是完全不一样的。而当水看到天真无邪的儿童的照片,它所结晶出来的画面简直就像长辈看到了孩子一般心花怒放,充满了慈爱和喜悦。植物也会对水产生独特影响,当我们把几滴香薰精油放入水中,你会看到,效果真是令人惊讶,野菊花的香味在水面上的呈现基本上是还原了花朵的样子。
如果我们把这样的水喝下去,会对自己的身体产生什么影响呢?以前听人说过,一个厨师做的东西好不好吃,不仅与材料和火候有关,厨师的心情也会在菜肴中体现出来,并通过食物传递给你,融化成你身体的一部分,甚至可以再通过你传递开去。因此我们的生活和生命都是紧密相连的,一个信息套着一个信息,一个能量接着一个能量,谁也没有办法脱离这个世界。
所以,我们应该用什么样的心情去生活,用什么样的状态去影响周围的事物呢?佛说万物由心生,也就是这个道理。
《来自水的信息》所记录的现象不过是其中的一种反应而已。这个世界的好与坏、善与恶,与每个人的心态都有莫大的关系。
当今世界的发展非常迅速,在这样的时代里,如何让我们的心态与这个世界的变化平衡?这恐怕是每一个人都需要认真选择和调整的。正如江本胜博士在书中所言:“美丽的语言和文字可以创造更美好的世界,丑陋的语言和文字则会导致更丑陋的世界。”这就是宇宙的法则。
(主讲李辉)
[1]安德烈·海姆(AndreGeim,1958-),荷兰籍科学家,英国曼彻斯特大学物理教授,因在石墨烯材料方面的研究获2010年诺贝尔物理学奖。
[2]搞笑诺贝尔奖(IgNobelPrizes)是对诺贝尔奖的有趣模仿,其名称来自Ignoble(不名誉的)和NobelPrize(诺贝尔奖)的结合。该奖项的主办方是一份名叫《不可能的研究记录》的科学幽默杂志。颁奖仪式在诺贝尔奖颁奖前一至两周举行,地点为哈佛大学的桑德斯剧场。
[3]安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫所制成的石墨烯材料是目前世界上最薄的材料,仅有一个原子厚,而且石墨烯高度稳定,即使被切成一纳米宽的元件,导电性也很好,石墨烯被认为会最终替代硅,引发电子工业革命。
[4]巴甫洛夫·伊凡·彼德罗维奇(1849-1936),俄国生理学家、心理学家、医师、高级神经活动学说的创始人、条件反射理论的建构者,诺贝尔奖获得者。
[5]这个实验过程是把一只狗拴在那里,每次给它食物前先摇一下铃铛,作为信号,经过长期训练,狗一听见铃铛响就会流口水,而通常狗只有在见到食物以后才会流口水,巴甫洛夫据此提出了著名的条件反射学说。
[6]B.F.斯金纳(BurrhusFredericSkinner,1904-1990),美国心理学家,行为主义学派代表人物,著有《言语行为》《关于行为主义》等。
[7]哈利·哈洛(HarryF.Harlow,1905-1981),比较心理学家,专注于研究灵长类动物的智力研究和辨别反应学习,1958年当选为美国心理学会主席。
[8]卡文迪什(HenryCavendish,1731-1810),英国物理学家、化学家,重大贡献是建立电势概念、测量万有引力扭秤实验等。卡文迪什去世后,后人筹建了著名的卡文迪什实验室纪念他,该实验室已培养出26位诺贝尔奖获得者。
[9]这个实验是用一根39英寸的镀银铜丝吊一根6英尺木杆,杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球,另用两个直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们,测出铅球间引力引起的摆动周期,由此计算出两个铅球的引力,由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。整个实验用望远镜在室外远距离操纵和测量,防止了空气流动的干扰,操作十分精巧,被称为“开创了弱力测量的新时代”。
[10]为了证明地球在自转,法国物理学家傅科(1819-1868)于1851年做了一个实验,设计了一种仅受引力和吊线张力作用而在惯性空间固定平面内运动的摆,傅科摆(FoucaultPendulum)由此而得名。
[11]威廉·哈维(WilliamHarvey,1578-1657),英国医生、生理学家,他发现了血液循环的规律,奠定了近代生理科学发展的基础。著有《心血运动论》和《论动物的生殖》等。
[12]盖伦(Galen,129-199),古罗马著名医学家,最重要成就是建立了血液的运动理论,发展了三种灵魂学说,著有《论解剖过程》《论身体各部器官功能》等。
[13]帕多瓦大学建立于1222年,是欧洲仅次于博洛尼亚大学和巴黎大学的第三座最古老的大学,也是意大利最大的大学。1592-1610年,伽利略在此执教。
[14]斯蒂文·霍金(StephenWilliamHawking,1942-),剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,英国科学院院士,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,著有《时间简史》《果壳中的宇宙》等。
[15]托马斯·霍布斯(ThomasHobbes,1588-1679),英国政治家、思想家、哲学家。他创立了机械唯物主义的完整体系,并继承了培根的唯物主义经验论观点,著有《论物体》《利维坦》《论人》等。
[16]罗伯特·波义耳(RobertBoyle,1627-1691),英国化学家,他的《怀疑派化学家》一书的问世被视为近代化学的开端。
[17]以太(Ether,又译为“乙太”),希腊语,原义为上层的空气,天上的神所呼吸的空气。在宇宙学中又用来表示占据天体空间的物质。17世纪笛卡儿最先将以太引入科学,并赋予它某种力学性质。
[18]罗伯特·虎克(RobertHook,1635-1703),伦敦格雷舍姆学院几何学教授,主要贡献是作为弹性力学基础的虎克定律,另发明有钟表摆轮、毛发湿度计、航海仪器、显微镜与望远镜等。
[19]王政复辟(TheRestoration),1658年奥利弗·克伦威尔去世后,他的儿子理查德继任护国公,政权立即开始瓦解。1660年选出的议会要求上一任国王的儿子、长期流亡法国的查尔斯二世回国做国王,从而解决了危机。
[20]奥利弗·克伦威尔(OliverCromwell,1599-1658),英国政治家、军事家。在1642年到1648年的两次内战中,先后统率“铁骑军”和新模范军战胜了王党的军队,并处死国王查理一世,宣布成立共和国。
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