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《科學思維的八堂課》 吉姆·艾爾·哈利 著 殷融 譯 中信出版集團

殷融

上世紀80年代中期，我還是一名年輕的學生，那時我讀了一本名為《承認奇跡》的書，作者是英國物理學家尤安·斯夸爾斯。這本書講的是當時基礎物理學的最新觀點，近40年過去了，它仍在我的書架上占有一席之地。雖然書中的一些內容現在已經過時了，但我一直很喜歡它的標題。在人生的某個時刻，當我考慮從事物理學研究時，有機會在物理世界中“承認奇跡”是激勵我投身于科學事業的真正原因。

人們對某一學科產生興趣的原因有很多。在科學研究領域，有些人會享受爬到火山口或蹲在懸崖邊觀察鳥類筑巢帶來的刺激感；有些人喜歡通過望遠鏡或顯微鏡窺視我們有限的感官無法直接感受到的世界；有些人在他們的實驗室工作臺上通過設計巧奪天工的實驗來揭示恒星內部的秘密；有些人會使用巨大的地下粒子加速器來探測物質的基本組成；有些人研究微生物的基因，這樣他們就可以開發出保護我們免受疾病傷害的藥物和疫苗；有些人精通數學，他們寫出凌亂、抽象卻又美麗的代數方程，指導超級計算機模擬地球天氣變化、星系演化或者我們體內的生物過程。科學是一項偉大的事業，你目之所及的每一個角落都迸發著靈感、激情和奇跡。

但是，“情人眼里出西施”這句古老的諺語不僅適用于科學，也適用于我們的生活。我們對某些迷人或美麗事物的欣賞其實具有高度主觀性。和其他人一樣，當面對新的主題和新的思維方式時，科學家也會有望而生畏的感覺。如果你在缺乏合適引導的情形下貿然接觸某個新知識領域，它會顯得非常不可捉摸、讓人無法親近。然而我的觀點是，如果努力嘗試，我們幾乎總是可以更好地理解一個曾經對我們來說高深莫測的想法或概念。只需要保持視野和思想的開放，花點必要時間吸收和消化知識，我們不一定能達到專家的水平，但足以讓我們理解想要知道的事情。

讓我們以彩虹這個自然界中最簡單又常見的現象為例。我們都同意彩虹是一種迷人的景象，如果我向你解釋形成彩虹的科學原理，它的魅力是否會減弱？詩人濟慈曾聲稱，牛頓“將彩虹還原為光譜，從而摧毀了彩虹的所有詩意”。在我看來，科學不僅不會破壞它的詩意，反而提高了我們對自然之美的感受。這取決于你怎么想。

彩虹來自陽光和雨水的結合，它背后的科學原理的美妙程度絲毫不亞于這一景象本身，也就是我們在雨后看到的那道奇異彩色弧線。“破碎的”陽光構成了彩虹的主材料，陽光對億萬滴雨水的撞擊則構成了彩虹的主要加工過程。當光線進入每一顆小水滴時，組成陽光的所有單色光會放緩并以不同的速度傳播，彎曲并彼此分離，這一過程被稱為折射。然后它們在水滴的背面反射，離開水滴時穿過水滴正面，又發生第二次折射，最終展開形成彩虹。如果我們測量陽光和從雨滴中折射出不同顏色的光線之間的角度，會發現它們之間的角度從40度到42度不等，其中紫光的折射率最大，因此構成了彩虹最內側的顏色，紅光的折射率最小，因此構成了彩虹外邊緣的顏色。

你無法觸摸彩虹，它沒有實體，它也不存在于天空中任何特定位置。彩虹是自然界與我們的眼睛和大腦之間無形互動的結果。事實上，沒有兩個人會看到相同的彩虹。我們看到的彩虹是那些光進入我們每個人眼睛后形成的，所以每個人體驗到的都是他自己獨特的彩虹，這是大自然為我們創造的，而且只屬于我們自己。對我來說，這就是科學帶給我們的快樂：對世界有更豐富、更深刻，甚至更私人的認識，如果沒有科學，我們就不會有這種感覺。

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