智慧的灵光-第12章

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　　只要仔细想想，一个行星必须同时满足多少条件才能栖息生物，我们就会明白，天体具备适于生物的气候是多么希罕的巧例。1977年，在美国航空局工作的科学家迈克尔·H·哈特指出，只要把我们对太阳的距离缩短5％，地球上的生物就会热不可耐而不能生存；这段距离只要加长1％，地球就要被冰川覆盖。我们所居住的行星伸缩余地是不大的。因此他认为，外部条件合适，使生物能进化到较高级阶段的行星，在银河系中最多只有100万个。　
　　在某个行星上如果适宜的气候能维持足够长的年代，生命确实会形成吗？这个问题应该去问生物学家，而不是天文学家。不过天文学家也能帮一点忙，他了解，除了少数例外，整个宇宙中化学元素的分布大体上是相同的。银河系中离我们最遥远的恒星，甚至别的系中的恒星，它们的化学组成和太阳一样。没有由硫组成的恒星，也没有由汞组成的云团。压倒多数的情况下宇宙物质的最主要成分是氢，再其次才是其他的化学元素。我们可以向生物学家保证，即使是在一个遥远的，但气候适宜的行星上，他也能找到构成一切有机分子所需的各种物质，射电天文学家在气体云中发现了名目繁多的各种有机分子，其中有乙醇和甲酸，有气氰化氢和甲醚。当然，从这类简单有机化合物向那些构成生命基础的复杂分子演变，是一条漫长的道路。让我们假想，凡是可能孕育生命的场所生物实际上都已出现，那么银河系中可能有着100万个居住生物的行星，这些生物也许各自都已演变了40亿年，只不过它们理应处在各自不尽相同的进化阶段罢了。　
　　　　
科学家为什么应该普及科学

　　　　
作者：卡尔·萨根

　　　
　　卡尔·萨根（1934——），美国天文学家。1977年起担任康奈尔大学天文和空间科学教授。他在生命科学和天文学研究方面卓有成就，对地球生命起源、行星大气、球外生命等领域进行过权威性研究。他还是一个优秀的科普作家，创作的科普作品有《伊甸园的飞龙》、《布罗卡的脑》等。　

　　为什么物理学家或其他领域的科学家竟然花大量时间和精力向公众普及科学知识呢？这里所说的不仅是为《科学美国人》写文章（它是提供给科学爱好者和其他领域的科学家阅读的），也不仅是教本科生入门课程，而是真正尽力通过报纸、电视、杂志和对一般公众的讲演，来传播科学知识和科学方法。　
　　科学研究的资助主要来自公共基金。由此容易得出片面的看法：科学家要向纳税人解释自己所做的工作。若仅以此来看，便会吃惊地发现更多的科学家并不从事科学普及工作。从大的方面来说，存在着大量的重大社会问题，从温室效应和臭氧层空洞到核竞赛和艾滋病，解决这些问题关键在科学。科学的结果导致其中一些问题的产生和恶化。同时很显然，没有深入的科学研究，不可能有解决这些问题的方法。我们的真正危险在于构造了一个基本上依赖于科学和技术的社会，却几乎没有人懂科学和技术。这就是问题的“症结”。（例如，在国会535名议员中，大科学家出身的人屈指可数。）但这里我想要讨论的是普及科学的其他原因，这种科学普及工作是科学家职业日程的重要部分。　
　　我们是能思考的生物。这正是我们的长处所在。我们不如其他动物跑得快、会伪装、善于挖洞、长于飞翔和游泳。但我们善于思考。并且由于有双手，我们善于建造。这是我们的特殊天赋，也是人类延续的主要原因。如果我们仅自己最明智地运用这些能力而没有鼓励他人运用，那就否认了我们人类善于思考的天生权力。因而我认为没有被鼓励着去积极思考的人是不幸的。理解世界是一种享乐。我每每看到人们，一些普通的人们，当懂得了一些他们从前一无所知的自然知识——为什么天空是蓝的、为什么月亮是圆的、我们为什么会有脚趾时，他们是多么兴奋不已。这兴奋一是由于知识本身的乐趣，二是由于这给了他们某种才智上的鼓励。他们发现，他们并不是如某些人所说的那么不可教。我们的教育系统培养出来的许多人确信他们缺乏理解世界的能力。　
　　科学不仅是知识的本体，更主要的，它是一种思维方法。这种思维以严格的怀疑观与对新思想的开放性的结合为其特征。在我们生活的各个领域——社会、经济、政治、宗教等，都绝对地需要科学。科学也是一种智能探险，它更易于被青年接受。科学对青年特别具有感召力的原因是：未来是属于青年的，他们懂得科学与他们未来生活的世界有某种联系。　
　　另外，每种文化都有一个创世的神话。它通常是很好的，有时也很不完美。它是一种试图解释我们根源的尝试：每个民族是怎么来的，人类、景物、地球、太阳、恒星、行星是怎么来的，及最主要的问题——如果宇宙存在开端的话，它是如何开始的。你会发现世界上各种传说、神话、迷信、宗教——我们人类的许多伟大的文学作品——都试图解决这些深奥的问题。对于这些问题中的每一个，科学都已给出某种近似的答案。如此，科学回报了人类古老的紧迫的需求。电视连续剧《宇宙》在世界范围内产生了反响，我们发现如此众多的公众对宇宙演化的描述产生共鸣。它影响人们几乎达到了宗教的程度。　
　　由于以上所述的原因，我认为，任何一个社会，如果希望在下个世纪生存得好，且其基本价值不受影响的话，那么都应该关心国民的思维、理解水平，并为未来作好规划。我坚持认为，科学是达到上述目的的基本手段——它不仅是专业人员所讨论的科学，而更是整个人类社会所理解和接受的科学。如果科学家不来完成科学普及的工作，谁来完成？　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（詹启明　译）　
　　　　
应有格物致知精神

　　　　
作者：丁肇中

　　　
　　丁肇中（1936——），美国物理学家。生于密执安州安阿伯。1962年获哲学博士学位。1969年后任马萨诸塞理工学院教授。主要从事高能物理学研究。1974年领导的研究小组在实验中发现新粒子（J/ψ粒子），并导致了一系列与之相关的新粒子的发现，使粒子物理学进入了一个新的发展阶段。因此于1976年与里克特同获诺贝尔物理学奖。　

　　我非常荣幸地接受《瞭望》周刊授予我的“情系中华”征文特别荣誉奖。我父亲是受中国传统教育长大的，我受的教育的一部分是传统教育，一部分是西方教育。缅怀我的父亲，我写了《怀念》这篇文章。多年来，我在学校里接触到不少中国学生，因此，我想借这个机会向大家谈谈学习自然科学的中国学生应该怎样了解自然科学。　
　　在中国传统教育里，最重要的书是“囚书”。“四书”之一的《大学》里这样说：一个人教育的出发点是“格物”和“致知”。就是说，从探察物体而得到知识。用这个名词描写现代学术发展是再适当也没有了。现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。　
　　但是传统的中国教育并不重视真正的格物和致知。这可能是因为传统教育的目的并不是寻求新知识，而是适应一个固定的社会制度。《大学》本身就说，格物致知的目的，是使人能达到诚意、正心、修身、齐家、治国和田地，从而追求儒家的最高理想——平天下。因为这样，格物致知的真正意义被埋没了。　
　　大家都知道明朝的大理论家王阳明，他的思想可以代表传统儒家对实验的态度。有一天王阳明要依照《大学》的指示，先从“格物”做起。他决定要“格”院子里的竹子。于是他搬了一条凳子坐在院子里，面对着竹子硬想了七天，结果因为头痛而宣告失败。这位先生明明是把探察外界误认为探讨自己。　
　　王阳明的观点，在当时的社会环境里是可以理解的。因为儒家传统的看法认为天下有不变的真理，而真理是“圣人”从内心领悟的。圣人知道真理以后，就传给一般人。所以经书上的道理是可“推之于四海，传之于万世”的。这种观点，经验告诉我们，是不能适用于现在的世界的。　
　　我是研究科学的人，所以先让我谈谈实验精神在科学上的重要性。　
　　科学进展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。　
　　实验的过程不是消极的观察，而是积极的、有计划的探测。比如，我们要知道竹子的性质，就要特别栽种竹树，以研究它生长的过程，要把叶子切下来拿到显微镜下去观察，绝不是袖手旁观就可以得到知识的。　
　　实验的过程不是毫无选择的测量，它需要有小心具体的计划。特别重要的，是要有一个适当的目标，以作为整个探索过程的向导。至于这目标怎样选定，就要靠实验者的判断力和灵感。一个成功的实验需要的是眼光、勇气和毅力。　
　　由此我们可以了解，为什么基本知识上的突破是不常有的事情。我们也可以了解，为什么历史上学术的进展只靠很少数的人关键性的发现。　
　　在今天，王阳明的思想还在继续地支配着一些中国读书人的头脑。因为这个文化背景，中国学生大部偏向于理论而轻视实验，偏向于抽象的思维而不愿动手。中国学生往往念功课成绩很好，考试都得近100分，但是面临着需要主意的研究工作时，就常常不知所措了。　
　　在这方面，我有个人的经验为证。我是受传统教育长大的。到美国大学念物理的时候，起先以为只要很“用功”，什么都遵照老师的指导，就可以一帆风顺了，但是事实并不是这样。一开始做研究便马上发现不能光靠教师，需要自己做主张、出主意。当时因为事先没有准备，不知吃了多少苦。最使我彷徨恐慌的，是当时的惟一办法——以埋头读书应付一切，对于实际的需要毫无帮助。　
　　我觉得真正的格物致知精神，不但是在研究学术中不可缺少，而且在应付今天的世界环境中也是不可少的。在今天一般的教育里，我们需要培养实验的精神。就是说，不管研究科学，研究人文学，或者在个人行动上，我们都要保留一个怀疑求真的态度，要靠实践来发现事物的真相。现在世界和社会的环境变化得很快。世界上不同文化的交流也越来越密切。我们不能盲目地接受过去认为的真理，也不能等待“学术权威”的指示。我们要自己有判断力。在环境激变的今天，我们应该重新体会到几千年前经书里说的格物致知真正的意义。这意义有两个方面：第一，寻求真理的唯一途径是对事物客观的探索；第二，探索的过程不是消极的袖手旁观，而是有想象力的有计划的探索。希望我们这一代对于格物和致知有新的认识和思考，使得实验精神真正地变成中国文化的一部分。　

　　
　



二、科学发现纵横谈

　　●“地球是球形的”，这是古希腊著名哲学家、科学家亚里士多德的一个重大科学发现，在科学技术极其落后的2000多年前，亚里士多德凭什么证据而得出这一结论的呢？　
　　●英国医生威廉·哈维是血液循环理论的创立者，无数病人因这一理论而获救，人类社会应永远感谢他，然而，威廉·哈维在创立血液循环理论时，却“深惧人类全体将以我为仇敌”。　
　　●法国昆虫学家法布尔，以研究昆虫解剖学及行为而著名，他撰写的10卷《昆虫记》，是用生动文笔写成的观察昆虫生活的书，它向人们展示了科学发现所需要的细心观察。　
　　●照相技术自诞生以来，在一代又一代科学家的努力下日臻完善，法国著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李普曼博士，在“彩色照相”一文中谈了他发明天然彩色照相法的经过。　
　　●英国著名人类学家弗雷泽，在“告别内米”一文中提出一个令人惊讶的问题：“科学与巫术的共同之处具在于两者都相信一切事物都有其内规律。”对这一问题，弗雷泽进行解释。　
　　奥秘引起惊奇，而惊奇则是人们求知欲的基础。谁能知道，在我们这一生能解答什么样的奥秘，新的一代又将面临什么新的奥秘的挑战？　
　　　　　　　　　　　　　　　——阿姆斯特朗　
　　东方和西方，谁说二者永不碰头？它们在伟大艺术家的灵魂中相聚，伟大的艺术家不仅是艺术家，他们所热爱的不同限于美；它们在伟大利学家的头脑中相会，伟大的科学家已经认识到，真理，不论是多么珍贵的真理，也不是生活的全部内容，它应该以美和博爱来补充。　
　　　　　　　　　　　　　　　　——乔治·萨顿　
　　任凭是全宇宙的重量，也动摇不了一个真正的无神论者，更不必说粉碎他了。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——拉美特里　
　　自然界并非从精神出来，并不能拿神来解释，因为神的一切属性，凡虽然不是属于人性的，本身都是从自然界抽象出来和派生出来的。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　——费尔巴哈　
　　人类较高级的思想运动，就我们所能见到的而言，大体上是由巫术的发展到宗教的，更进而到科学的这几个阶段。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——弗雷泽　

　　



1
　　　　
地球形状的证据

　　　　
作者：亚里士多德

　　　
　　亚里士多德（前384——前322），古希腊哲学家、科学家。公元前367年到雅典就学于柏拉图近20年。公元前335年在雅典创办学校，开创了逍遥学派。他是古代最伟大的思想家，著有《诗学》、《形而上学》、《政治学》、《伦理学》、《修辞学》等。他将科学分为理论的科学、创造的科学和实践的科学，是形式逻辑的奠基人。哲学上提出四因说，具有朴素的辩证法。政治上主张由中等奴隶主来治理国家。对生物学、生理学、医学等方面也有贡献。　

　　地球的形状必定是球形的。因为地球的每部分到中心为止都有重量，因此，当一个较小部分被一个较大部分推进时，这较小部分不可能在较大部分周围波动，而是同它压紧和合并在一起，直到它们达到中心为止。要理解这个话的意义，我们必须想象，地球是在生成过程中，就像有些自然哲学家所说的那样。只不过他们认为，向下运动是由外部强制造成的；而我们则宁可说，其实向心运动是因为有重量的物体的本性而产生的。　
　　在这些自然哲学家的理论体系中，当混合物还处于潜在状态时，微粒在分解过程中从四面八方同样作向心运动。不管周围各部分分布得是否均匀，它们都从各极端向中心集中，并产生同样的结果。因此，很清楚，第一，如果所有微粒从四面八方向一点（即中心）运动，那么结成的一团在各方面必定是一样的。因为，如果在周围各处加上相等的量，那么极端与中心之间必定是个不变量。这样的形状当然是一个球。即使地球的各个部分不是均匀地从四面八方向中心集中，上述证据同样适用。一个较大的质块必然要推动在它前面的一个较小的质块，如果二者的倾向都是向心的，那么较轻的东西因受到较重的东西的推动力，总归要到那个中心去的。　
　　根据感觉的证据也可以得到进一步的证明。　
　　如果地球不是球形的