陈邕：从万物的故事里走进科学殿堂（3）

作者把一个个枯燥的科学知识和科学历史变成一个个妙趣横生的故事。大家可能都听到过牛顿的故事,说牛顿最初是坐在一棵苹果树下，然后看到苹果从树上掉下来，牛顿产生了为什么所有的苹果是往地下掉，而不是往天上飞的疑问，从而产生了对万有引力理论的一些最初的构思。作者告诉我们，实际上这个故事是查无实据或者说是以讹传讹的一个美丽传说。实际情况是促成牛顿万有引力的不是一棵苹果，而是一个名叫哈雷的科学家，哈雷慧星就是以他的名字命名的。作者这样讲这个故事： 1683年有三位科学家在伦敦的一家小餐馆里吃饭聊天，这三个科学家分别是雷恩、胡克、哈雷，他们聊天的内容可以说是海阔天空，当时就谈到了天体的运行方式，他们三人都猜想到天体之间有吸引力，其引力受制于距离的平方，但是三人凭直觉意识到的这个规律并没有得到数学上的证明。因为科学特别是西方科学是非常强调实证的，必须要有相关的证明，才能称之为理论，贵族出身的科学家雷恩就打了一个赌，说谁先拿出证明方案我出40先令奖励。40先令在当时是雷恩两个星期的工资，雷恩没有意识到40先令的一个赌注会赢得一个崭新的新世界。哈雷回去就为这个问题进行研究，但是百思不得其解，百般无奈之下想起了剑桥大学的牛顿。牛顿是那个时代最伟大的科学家，但是《万物简史》的作者告诉我们，牛顿绝对是一个怪人，他常常离群索居，沉闷无趣，而且敏感多疑，注意力也不集中，有一次他曾经把一根大针眼缝针塞进自己的眼窝里，目的就是要看看会不会发生什么？还有一次，他瞪着大眼睛望着太阳，能看多久就看多久，结果受到严重伤害，他不得不在他的暗室里待上几天，过几天眼睛才恢复过来。与他的非凡天才相比，这些奇异的性格和古怪的特点根本算不了什么，在学生时代他曾经感到普通数学的局限性很大，于是就创造了微积分，发明这个成果之后，他27年之间从没有对任何人说起过。在光学领域里，他改变了我们对光的认识，为光谱学奠定了基础，但是过了40年，他才把自己的成果与别人分享。这样聪明的一个人，终其一生却曾经用了将近一半的时间研究和科学丝毫不沾边的炼金术。他还参加了一些宗教活动，他曾经信仰一种叫阿里乌斯教的异教，该教的主要教旨是认为根本没有三位一体这样的说法。他还用了无数个小时去研究耶路撒冷不复存在的所罗门王神殿的平面图，为此自学了希伯来语以便了解更多的一手资料和知识。他对炼金术也非常热心，牛顿逝世以后，对他的一绺头发所做的分析发现，头发里面的汞含量是高度超标，这与他沉迷炼金术是有关系的，这些不属于科学的研究耗费了他大量的精力，甚至有可能过早地夺去了他的生命。哈雷拜访牛顿，向他请教如果太阳的引力与行星到太阳距离的平方成反比的话，行星运行的轨迹将会是什么样的？令哈雷万万没有想到的是，牛顿脱口而出说是椭圆形的。哈雷当时差一点从坐的椅子上掉下来了，牛顿轻描淡写的说：我计算过了。哈雷让他赶紧找出来。但是牛顿在杂乱的资料堆里翻了半天，结果说他的演算手稿不知道放到哪里去了。比尔?布莱森说，好比现在有一个人说他发明了治愈艾滋病的药，但是处方却找不到了，牛顿就是这么荒唐。在哈雷的百般劝说之下，牛顿同意重新计算，闷在家里两年时间足不出户，最终创作出改变世界的巨著——《自然哲学的数学原理》。在书里面，作者引用了亚历山大?蒲珀的一句话来说明牛顿在科学史上的重要性：“大自然和大自然的法则藏匿于黑暗之中；上帝说让牛顿出世吧!于是世界一片光明”。为什么这样说呢？因为牛顿首先发现了万有引力，为现代天文学奠定了基础；其次，发现了力学三定律，为经典物理学奠定了基础；他还创造了微积分，为现代数学奠定了基础。
《万物简史》第二个方面的特点是赏心悦目的科学旅行。一般写作科普作品的作者，往往是科学家，像霍金等，还有一些是鼎鼎有名的专业科普作家，如中国的高士奇、竺可桢，反正至少是相关领域的作家，但是这本书的作者却是旅游文学家。我记得在比尔?布莱森接受英国《独立报》采访的时候，曾经说他对科学的了解，可以说非常之少，基本上是一个门外汉。他究竟是如何写出这样一个轰动世界的科普书的？北京大学哲学系刘华杰教授是这样说的：比尔.布莱森的《万物简史》实际上是一次旅行，不过这次旅行是科学之旅，在写作当中作者扮演的是导游的角色，他展示给我们的是科学的名山大川和美丽风景，把那些看似枯燥无味的科学原理，变成了老百姓都能理解的东西。在科学知识的深度上，他可能不如科学家，但是因为作者为这本书做了大量的准备工作，阅读了很多最新的前沿科学著作，所以涉及的学科十分广泛。刘华杰教授说，从宇宙大爆炸到人类在地球的出现，从浩瀚的星球到细小的微生物，可以说书中每一个知识点、每一件事在别人的书中都讲过，但是这本书和其他任何一本书都不一样，现代人的快节奏生活方式，使以前板着面孔讲授科学的这些科普书，已经没有市场了。比尔?布莱森以清晰明了的方式，同时，用讲故事方式来叙述，这很符合现代人的阅读习惯。在阅读这次科学之旅的过程中，你不必担心在这个旅行过程中会感到乏味，因为有很多幽默风趣、充满魔力的文字，使这本书变得非常引人入胜。
这本书第一个特点就是比尔?布莱森善于将陌生的东西化为直观的、易想象与理解的事物，清晰明了、通俗生动是《万物简史》的首要特点。大家知道爱因斯坦著名的质能公式E=mc2，在这个等式中E代表能量，m代表质量，C平方代表光速的平方，就是光的速度的平方，比尔?布莱森这样解释这个公式，这个等式的意思是：质量和能量是等价的，他们是同一东西的两种形式，能量是获释的质量，质量是获释的能量，由于C平方也就是光速的平方是个非常大的数字，这个等式就意味着每个物体里面都包含着极其多的能量，这就是为什么E=mc2跟后来美国原子弹最初的诞生也是非常相关的。关于这个公式，作者比尔?布莱森举了这样一个例子来显示蕴含的能量是多大。你可能觉得自己是一个不大健壮的个人，但是如果你是个普通个子的成人，那么你那不起眼的躯体里面包含着不少于7×10的18次方焦耳的能量，这样能量是一种潜能，它的威力足足抵得上30颗氢弹。这种阐发给人的印象确实非常深刻。爱因斯坦的相对论是以深奥难懂著称的，比尔?布莱森在书中提到，有一个英国记者曾经问英国天文学家阿瑟?爱丁顿，是不是真的仅有三个人能理解爱因斯坦的相对论，爱丁顿认真地想了片刻，然后回答说我正在想谁是第三个人。真的能够理解爱因斯坦相对论的人是非常之少的，比尔?布莱森是这样来解释相对论的，想象一列90米长的火车，以光速的60%的速度行使，对于站在站台上望着它行驶过来的人，那列火车看上去长度会缩小一些，也许只有70余米长，同样的，车上一切的通话都会同样缩小，如果我们能够听得见车上的人在说话，他们的声音听上去会显得含糊不清，十分缓慢，犹如唱片放得太慢，他们的行动看上去会变得很笨拙。然而，比尔?布莱森说问题就在这里，车上的人并不觉得自己变了形，在他们看来，车上的一切似乎都很正常，倒是站在站台上的我们，古怪地变小了，动作变慢了，比尔?布莱森说这一切都归因于你与移动物体的相对位置。他又举了一个音乐的例子。也许你在公园里听到有人在演奏音乐，这个乐曲很难听，所以你走得远一点，这时音乐声音会变轻了一些，但并不是音乐本身真的轻了一点，而是你对于音乐的位置发生了变化，对于体积很小或行动缓慢，比如说蜗牛，也许就难以置信，一个喇叭是否能同时对两个听众，放出两种音量的音乐？在广义相对论的很多概念中，最具挑战性的在于时间是空间的组成部分这样一个概念，我们本能地把时间看作是永恒、绝对不可改变的，事实上爱因斯坦认为时间是可以不断变化的，时间甚至还有形状，一份时间与三份空间结合在一起，就不可思议的构成了一个时空。比尔?布莱森这样解释，请你想象一件平坦而又柔韧的东西，比如一块地毯或一块伸直的橡皮垫子，上面放了一个又重又圆的物体，比如铁球，铁球的重量使得下面的垫子稍稍伸展或下陷，类似太阳这样的庞然大物对于时空地垫的作用，铁球使底垫伸展、弯曲、翘起，现在要你让较小的球从地垫上滚过去，它试图做直线运动，就像牛顿的运动定律要求的那样，然而当它接近大球以及地垫下陷部分的时候，它就会自动地滚向低处，不可避免地被大球吸引过去了，这就是引力——时空弯曲的产物。这可能跟霍金讲的黑洞有关系，宇宙当中存在的，凡是有质量的物体在宇宙的地垫上都能造成一个小小的凹坑，正如丹尼斯?奥弗比所说，宇宙是最终的下陷地垫。从这个观点来看，引力与其说是一种东西，不如说是一种结果，引力是时空弯曲的一件副产品。从某种意义上说，引力并不存在，其实是时间和空间的变形。通过这些形象的语言，我们对爱因斯坦的广义相对论有了直观的了解，这具有通俗易懂、清晰明了的特点。
第二个特点是非常诙谐、机智、幽默风趣，这是笔法上的特点。这个与他采取很独特的视角以及随处可见的幽默感不无关系。我给大家举个例子。作者这样描写我们身上的细菌：我们身上的细菌多的简直无法想象，即使身体健康，而且很注意卫生，那么身上大约也有一万亿个细菌在皮肤里面进食，平均每平方厘米上有10万个左右，它们在那里吃掉100亿片左右你每天脱落的皮屑，再加上从每个毛孔和组织里流出来味道不错的油脂，以及你强壮身体的矿物质，你是它们举行冷餐会的场所，还具有暖暖和和不停移动的便利条件，为了表示感激，他们给你清扫。还有几万亿个细菌钻进你的肠胃和鼻孔，粘在你的头发和睫毛上，在你的眼睛表面游泳，在你的牙龈上打孔，光消化系统就有一百万亿以上的细菌，至少有400多个品种，有的分解糖，有的处理淀粉，有的向别的细菌发起攻击。许多细菌没有明显的作用，比如无处不在的肠内螺旋体，它们似乎只喜欢跟你待在一起，每个人体大约由1亿亿个细胞组成，但是它却是大约10亿亿个细菌细胞的寄主，总而言之，细菌是我们人体很大的组成部分。通过这样一些笔法的描写，使我们对这些细菌产生很直观很形象的认识。书当中令人看了会心一笑，忍俊不禁的地方是非常多的。比如作者曾经讲到在18世纪末期，当时的物理学已经发展到了一个高峰，物理学家认为他们已经把世界上重大问题已经解决了，终极目标已经实现了。所以他们非常骄傲，非常看不起其他领域的科学家。他举了一个例子来形容物理学家的高傲。当伟大的奥地利物理学家沃尔夫冈?波利的妻子离他而去转嫁给一个化学家的时候，他感到非常吃惊，他说，要是她嫁个斗牛士我倒还能理解，可是她居然嫁了一个化学家。卢瑟福是英国著名物理学家，他宣称说科学要么是物理学，要么是集邮，其他的学科都算不上科学。具有讽刺意味的是1908年他获得诺贝尔奖的时候，获得的是化学奖而不是物理奖。
还有一个写作特点就是作者善于把非常复杂的事情简单化，把难懂的话题通俗化，非常善于打比方。他曾经在一开篇的时候提到质子小到什么程度，他举了一个例子，英国字母i上面的点那般大小的一滴墨水，可以拥有5000亿个质子，很形象。为了说明澳大利亚天文学家埃文斯的超常本领——能够在浩渺天空里发现新出现的超新星，他说这就好比在一张标准的餐桌上，铺上一块很大的桌布，然后撒上一把盐，我们把撒开的盐类比作一个星系。现在进一步想象一下，再增加1500张这样的餐桌，足以形成一条3公里长的直线，每一张餐桌上都随意撒上一把盐，然后让埃文斯在中间行走，他一眼就能看见那粒盐，那粒盐就是超新星。为了形容地球上古代生物化石的难得，他打了这样一个比方，在10000亿根骨头当中，只有大约1根能变成化石，要是那样的话，这就意味着每人有206根骨头的2亿7000万美国人，他们留下来的全部化石不过是50根左右，只有一幅完整骨架的四分之一。
还有一个写作特点是很多很简单平凡的科学常识，通过他优美的文笔，增添了浪漫的诗情画意。比如说，“雾只不过是没有决心远走高飞的云。”“表面张力使水产生了一层坚固的薄膜，昆虫可以停在上面，你也可以用食指玩打水漂。”还有这句话也很有意思，“不管你信不信神，信不信灵魂，一个人无论活着还是死去，都是一个个原子的集合体，活的时候这些原子组成一个个生命体，死了之后这些原子又四散去组成骨架，组成空气中的尘埃，或者组成一只猪的一部分，所以，说不定你身上就有牛顿当时的原子，爱因斯坦的原子，当然说不定也有远古时期的一只猪的成分。”，这么说你们是不是觉得自己特别伟大，或者是感觉比较古怪？所以，曾经有一个读者说，阅读《万物简史》以后，他对死亡就不再感到恐惧。《万物简史》作者曾这样说过，“这本书的主旨就是要唤起人们对科学的激情，我认为科学应该比我小时候在美国上学时更令人激动。”这样看来，比尔?布莱森是完全达到了他的预期目的。