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科學的仙境(簡體書)
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科學的仙境(簡體書)

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作者簡介
名人/編輯推薦
目次
書摘/試閱

作者簡介

作者:(英國)阿拉貝拉?B.巴克利

阿拉貝拉?B.巴克利,英國享有盛譽的作家、科學教育家。她以優美、動人的語言,獨特、新穎的視角,展示了一個個充滿詩情畫意的科學世界。
《科學的仙境》是阿拉貝拉?B.巴克利的第一本著作,甫一問世就深受讀者喜歡。目前已被譯成3種語言,83個版本,全球209個著名圖書館收錄,是一部世界著名的經典兒童讀物。

名人/編輯推薦

《科學的仙境》被全球200多個著名圖書館收錄、英、美兒童必讀科普書目、孩子瞭解世界的第一本科學啟蒙讀本。
《科學的仙境》是世界經典兒童讀物,國內首次引進,孩子瞭解世界的第一本科學啟蒙讀本,家長指導孩子必備的好玩科普書,暑期給孩子最好的禮物。

目次

第一講 漫遊科學的仙境
一、科學的童話 3
二、隱形的仙子 7
三、奇妙的魔杖 11
四、科學的語言 15
五、快樂的國度 18
六、生命的奧妙 23

第二講 快樂的陽光
一、熟悉而又陌生 30
二、看得見卻摸不著 34
三、陽光給了我們什麼 38
四、美妙的仙界使者 43

第三講 大氣的海洋
一、空氣一家 48
二、很重又很輕 52
三、擁擠的旅程 58
四、活力四射的星球 61

第四講 旅途中的一滴水
一、居無定所,隨遇而安 67
二、七十二般變化 73
三、奇妙的秩序 76
四、環遊世界的旅程 82
五、無形的力量 86

第五講 兩位偉大的雕刻家——水和冰
一、地表雕刻家 92
二、大刀闊斧,鬼斧神工 95
三、最柔軟卻最鋒利的刻刀 100
四、大力士搬運工 105
五、天翻地覆的變化 108

第六講 聽出美妙的聲音
一、耳朵外的世界 115
二、東奔西突的聲波 119
三、小小的耳朵,復雜而奇妙 122
四、自然的話語和歌聲 126
五、諦聽生命之音 131

第七講 報春花的一生
一、從種子開始 137
二、老朋友來幫忙 140
三、孕育新生命 145
四、從終點回到起點 150

第八講 一塊煤的歷史
一、生命力的轉移 156
二、被埋葬的輝煌 158
三、上億年的積澱 162
四、無法想像的重壓 165
五、文明世界的動力 167

第九講 巢中之蜂
一、孜孜不倦,精工細作 174
二、蜂王的煩惱 179
三、抵禦外敵,呵護家園 184

第十講 蜂與花
一、神奇的吸引力 192
二、花的智慧 197
三、魔術師的箱子 202
四、善意的心懷 206

結語 209

書摘/試閱

第一講 漫遊科學的仙境
我答應過要在今天帶領大家遊歷科學的仙境——這個承諾作得有些魯莽,因為我知道,你們大多數人可能都把科學看作是一堆枯燥無味的事實,而“仙境”卻是一片美麗、充滿詩情畫意、引人無限遐思的樂土。
雖然如此,我對自己完成這個承諾還是信心十足,也想借此證明給大家看:科學的世界裏觸目皆是美麗的景象、濃濃的詩意,處處是創造奇跡的仙女們。並且,我將給大家證明她們的真實性,不管你是個兩鬢斑白的老人,還是個童心未泯的孩子,你都一樣會深深地愛上她們。
無論你漫步在陸地,還是遨遊于大海;無論你是穿過草地,還是越過叢林;無論你是搭輪船,還是乘飛機,縱然無法看到這些仙女,你卻能感受到她們揮灑出的美妙詩篇。
一、科學的童話
首先,讓我們來看看科學要給我們講述怎樣的童話故事。和那些我們耳熟能詳的童話相比,它們之間又有多少不同呢?
誰會不記得《睡美人》的故事?在仙子憤怒的詛咒之下,少女拿起紡錘弄傷了自己,然後沉睡了一百年。廄中的駿馬,庭院裏的狗,屋頂上的鴿子,還有宮廷裏的國王、王后和臣子們,世間萬物都中了魔法,瞬間停滯了。城堡外的厚厚籬笆在一天天長高,而籬笆內的一切卻是死一般的沉寂。直到一百年之後,一位英勇的王子來到這裏,爬滿荊棘的籬笆為他讓路,並開出朵朵美麗的鮮花。王子走入城堡,直接進入到公主沉睡的房間,以一個甜蜜的吻將她喚醒,而公主周圍的一切也恢復了生機。
科學能講給我們與此相媲美的故事嗎?
誰能告訴我,世界上有比水更忙碌和活潑的東西嗎?它或是沿著湍急的小溪一路前沖,或激射到巖石上,或從噴泉中噴湧而出,或自屋頂上涓涓流下,或在風拂過池塘表面上搖曳成一圈圈漣漪。
難道你就從來沒見過這麼波瀾不興,像丟了魂一樣到處跑的水其他的狀態嗎?那就試試在一個寒冷的、風霜遍地的冬日早晨透過窗戶向外看一看,看那以前緩緩流過屋前的小溪,今天已經完全凝固下來而顯得何等寧靜啊,在它的周圍,曾被日夜沖刷過的石頭,現在已經被牢牢地封住在冰層裏;再看一看之前被風吹皺的池塘的漣漪,如今已定格成靜默了;抬起頭來,瞧一瞧屋頂,原來鮮活的鴿子陶然入夢的景象已然不見,只有那正要一瀉而下的水流忽地被定住,化作一條條透明的冰棱,為屋簷鑲上了一條水晶鍍邊。
你還可以在每一株樹,每一簇灌木叢中,找到正在打瞌睡的水珠,像一顆顆微小的水晶;而此刻的噴泉呢,就像株玻璃樹似的,掛滿了長長、低垂的尖刺狀樹葉;就連你自己呼出的潮濕空氣,都會瞬間在玻璃窗上凝結,凍成蕨樹葉狀的精美冰花。
這所有的水,昨天還奔流不息、滴滴下墜、隱身飄浮在空氣中呢,而今天,卻像是被誰捉住了、被催眠了,下咒語的是誰呢?是冰霜巨人的魅惑,他將一切緊緊地抓在手中,不肯松開。
但請稍等片刻,拯救者馬上就要到了。幾周,數天之內,甚至也就是幾個小時的工夫,那勇敢的太陽就會出現,普照這冰雪大地。這灰濛濛、重鉛色的天空會在它面前一掃陰霾,就像童話中籬笆會為王子讓路一樣,當陽光溫柔地親吻著被冰封了的水時,水就獲得了自由。那小溪就會再次潺潺地流淌,樹上的霜會被搖落,屋簷上的冰棱也會跌落,原本凝結在窗戶玻璃上的水蒸氣也會化成水滴並滑落,沐浴在明亮而溫暖的陽光之下,一切又都勃發生機,鮮活起來了。
這難道不是大自然講述的一個童話嗎?而這些也正是科學要講述的童話。
再講一個。會有誰沒聽過《貓皮姑娘》(英國人約瑟芬?賈科布?摩爾於1894年創作的童話故事)的童話故事呢?女孩從一棵空心樹中走出,帶著一顆核桃,裏面裝有三套美麗禮服——第一套像太陽一樣光彩奪目,第二套像明月一樣皎潔美麗,第三套像群星閃耀的夜空一樣熠熠生輝,而每一套都是如此精細纖巧,這三套衣服可以同時放入核桃殼裏。
每一件纖小的裙子都不單是漂亮的裙裝,還是一個活蹦亂跳的小動物的家。正是在核桃殼這個極小極小的空間裏,住在裏面的這個小生靈,用海洋的泡沫製造出如此細膩精緻的蕾絲裙,而這個小生靈只不過是一個小小的水母而已。
最後再說一個吧。曾經讀過《奇妙旅行者》故事的人肯定記得故事裏的男孩吧?他擁有一雙火眼金睛,能看到落在3000米外一棵樹上蒼蠅的眼睛。可是,請實事求是地告訴我,在天然氣被點燃之前,你能看到它嗎,即便那個天然氣噴嘴就放在你眼前?
不過呢,如果你會使用一個神奇的工具——分光鏡(分光鏡是一個可以將一束光分成兩束的光學裝置,是光學干涉儀中的重要零件,通常由一個立體的光學玻璃鍍膜做成,如我們熟知的三棱鏡),那麼你就可以將不同的氣體分辨出來了。即使這些氣體都位於將近1億5000萬千米之外的太陽表面也沒有問題。更妙的是,它能為你解讀數十億千米以外、極度遙遠的恒星上不同氣體的性質。事實上,它還可以告訴你能否在那裏找到跟我們地球上同樣的金屬。
在科學的領域裏,我們能找到許許多多類似的“科學的童話”,而我只舉了上面三個例子。在日常生活中,我們會遇到更多曼妙的“科學的童話”,而且它們並不是什麼相隔千山萬水、令人無法奢望踏足其間的國度,它就存在於大家的腦海間,只不過我們必須睜大眼睛仔細觀察,否則就無法發現其蹤跡。那麼,就請看一看它們是不是和那些古老的童話一樣真實吧!
有一天晚上,一個農夫在一片樹林中睡著了,他的眼睛被一根魔杖撐開了,就這樣他看見了許多小精靈在他周圍的綠草地上翩翩起舞,或是坐在蘑菇上,或是站在花頭上用橡子殼做成的杯子暢飲花蜜,或是用草葉邊做成的武器在打鬧,騎著蚱蜢飛來飛去。
還有同樣英勇的騎士乘著駿馬前去拯救受到壓迫的可憐少女,像出弦的箭一般沖進翻騰著泡沫的激流,剛到河中央準備往下游的時候,他的眼睛被撐開了,他看見了水中仙子正在撫慰他那受了驚的駿馬並溫柔地把馬兒引到河對岸。
他們近在咫尺,不論是對淳樸的農夫還是英勇的騎士,或是對任何受到過仙子禮遇的人來說,他們都可以看得見仙子,但那些對仙子存在說法嗤之以鼻的人,對拒絕相信並懶得理會仙子的人來說,他們就永遠也不可能看到仙子的存在了。仙子會偶爾狠狠地捉弄一下這種人,引他們進入一些危機四伏的泥淖,讓他們自己使出渾身解數想辦法脫離困境。
現在回過頭來看,所有這一切在我們童年童話中真實發生過的故事,同樣也真實地發生在科學的領域中。
二、隱形的仙子
在我們周圍、我們的身體內部都充斥著各種力,在此我要請大家允許我把這些力叫做仙子,他們比老式的童話故事更奇妙、更具魔力、更要美麗上一萬倍。他們也是隱形的,有許多人終其一生也沒有見過或不屑於看到他們。這些人在生活中已經閉上了眼睛,或是因為他們不願睜開眼睛,或是因為他們沒有學過該如何睜開眼睛。他們會因為自己卑微的工作以及微不足道的麻煩而煩憂、而憂慮,他們也不懂得該怎樣做才能恢復體力、才能振作精神。其實解決方法很簡單,只要讓仙子們撐開他們的眼睛,並向他們展示大自然恬靜而和美的風景就足夠了。
只要走出房間來到鄉間,安安靜靜地坐下來欣賞大自然的運作:聆聽風吹過的聲音,仰望頭頂白雲舒卷,俯視腳下池塘裏波浪掀起圈圈漣漪,傾聽小溪緩緩流過的水聲,俯察次第綻放的花蕾,然後自問:這一切都是怎麼發生的呢?夜間來到戶外,觀察露水一滴一滴地在草葉上凝結,或是在冬日的早晨追尋精緻霜晶的蹤跡,它們將每一片葉子點綴得披金掛銀般閃閃發亮。看一看風暴中那如有生命般的靈動閃電,再聽一聽那振聾發聵的雷聲,請告訴我,有什麼機器能創造出這種奇妙無比的一切呢?這一切都不是人幹的,即使人想阻止它們的發生也辦不到,因為這些都是我們的眼睛所無法看見的力量(或仙子們)創造的,而我正希望大家結識他們。
不管是白天還是黑夜,風暴如怒還是平靜如水,這些仙子們一直在忙碌地進行創造性的工作,而我們或可聽到他們忙碌的聲音或知道他們的存在。如果我們願意的話,還可以跟他們成為朋友。
在嘗試著去認識他們之前,我們所需要的只是一種天賦——我們需要有想像力。我並不是指那種純粹的異想天開、天馬行空,異想天開會創造出虛幻的景象以及荒誕不經的怪物,但想像力則不同,這是種能在我們的心靈中創造出種種圖景或形象的力量,雖說我們看不到它的存在。
多數兒童和少年都有這種無比榮光的天賦,他們鐘愛把聽到的故事在腦海的想像中加以充實,而他們會一遍遍地反復聽故事直到這些故事就像確有其事一般。這也是我確信他們一定會熱愛科學的原因所在,不過前提是要把向他們講述的科學故事講述得完美無瑕。就我個人而言,我的希望是,大家失去童年時的想像力的那一天永遠也不要到來,那是一種讓我們透過眼前如白駒過隙般的萬事萬物去體察那些為我們雙眼所不可見的永恆真理。
如果你擁有這種想像力的天賦,那麼請隨我來,在此後的講座中我們會一起在大自然中找尋這些隱身的仙子。
觀察一下陣雨。這些雨滴是從什麼地方來的?它們為什麼會是圓的,確切地說為什麼會是略有些橢圓形的呢?在第四講中我們將瞭解到,這些細微的水顆粒被熱力撕開並被托舉到空中,直到冷風吹過將空氣冷卻,使這些小顆粒構成了自天而降的雨滴,而熱力這種大自然的力量是最美妙的仙子之一。然後,當熱力減少時,另外一個始終伺機而動的隱形力——凝聚力立刻便會抓住這些微小的顆粒,將它們緊緊抱住結合在一個水滴中,這是它們能挨在一起的最親近的形式。後來,隨著雨滴不斷地變大,它們就進入了另一種隱形力量的勢力範圍——重力,重力將它們拉向地球,一滴滴地,直到把它們變成一陣雨落下。請你停下來想一想,你一定聽說過重力這個詞吧,不正是在重力的作用下,那個砸到牛頓的蘋果才會掉下來嗎?
不錯,每當有陣雨降落到地面上時都是重力在起作用。有誰能說這不是一個偉大的隱形巨人呢?事無巨細,他總是無聲無息地隱身在物體後面發揮著作用,不管是在我們的清醒時刻還是酣然入眠之時。
現在陣雨已經結束,太陽出來了,地面上很快就幹透了,似乎壓根沒有下過雨。請告訴我,雨滴哪里去了?毫無疑問,有一部分滲進了地裏,至於其餘的雨,都被太陽曬幹了。它們是怎樣被曬幹的?太陽距離我們有將近1億5000萬千米遠,它是怎麼接觸到雨滴的呢?你是否聽說過不可見的波每時每刻地在太陽和我們之間來回穿梭呢?在下一個講座中我們將一起考察一下這些波是如何成為太陽派到地球上來的信使,以及它們是如何將地面上的雨滴撕成碎片,並進一步將它們打散成小到我們肉眼無法看到的微小顆粒,然後把它們帶到雲層上的。這裏是些隱形工作做得更好的仙子們,他們時時刻刻地在你們身邊發揮著作用,他們無所不在,你在透過窗戶隨意向外看的時候都有他們忙碌的身形。
不過,如果天氣寒冷起霜的話,水就不會以陣雨的形式降落下了,它會以雪的形式悄無聲息紛紛揚揚地飄落下來。在一個平靜的日子裏,雪後到戶外走一走,找一些落到地面上的雪審視一番,你會發現,如果你拿到手裏的是些沒有被破壞掉的樣本的話,那麼你會發現,它們不單純是凍結的水亂糟糟地聚在一起的,每一個樣本都是漂亮的六角水晶星形。
這些水晶是如何集聚到一起的呢?是什麼力量使得它們形成如此精緻的形狀呢?在第四講中我們將一起探討隱身在雲層中的另外一位仙子,至於他,由於眼下尚沒有一個好聽一點的名字,我們就把他叫做“晶化力”吧。這種晶化力早在“凝結”作用開始把小水滴轉化成圓圓的雨滴之前便已抓住了水滴顆粒,並悄無聲息但卻是迅捷無比地把它們轉化成精緻的水晶星,這便是我們所知的“雪花”。
現在,我們假設這場陣雪在二月初下的,先暫且不要去觀察雪花,把新降在草地上花圃裏的雪清理出來。
在厚厚的雪層下從土裏向外探頭探腦的綠色小尖是什麼東西?這是一株新生的雪花蓮。你能告訴我它為什麼會生長嗎?它從什麼地方獲取養料?是什麼讓它的葉子日漸舒展開來並讓莖幹逐漸拔高?這裏又是哪些仙子們在忙碌呢?
首先,那就是仙子的隱秘“生活”,對此,就算是我們人類中最睿智的人也是知之甚少。然而我們中間這些睿智的人的確對他工作的方式略有所知,在第七講中我們也將瞭解到這些隱身的陽光仙子是如何光顧這裏的,並講一講在上一年裏雪花蓮是如何捕捉到了陽光並把它們儲存到自己的球莖裏,講一講那些被囚禁起來的微小太陽波開始活躍起來,攪動著球莖裏的物質,使得它膨脹並向上躥升直到把一個小小的苗芽送到地面上來。然後地面上的太陽波會接手繼續工作,在這些細小的葉子裏生成綠色的顆粒,幫助它們從空氣中吸取養料,而地下小小的根須便會從地底下吸取水分。這種隱形的生活和隱形的陽光在這裏忙碌著,觸發了另一個仙子的工作——“化學吸引力”,因此小小的雪花蓮植株就會生長、開花,在這個過程中無須借助你我的絲毫幫助。
三、奇妙的魔杖
再看一幅畫,我希望大家看完後就會相信我所講的童話故事了。
你從寒冷的花園進了房間,發現柴火的的確確都堆在壁爐裏,但木柴毫無生命氣息,煤炭也是烏黑冰冷,等待著被點燃的那一刻。你劃了一根火柴扔進壁爐,不一會兒,熊熊大火燃燒起來了。熱力從哪里來的?為什麼煤炭會燃燒並發出熾熱的光呢?你難道沒聽說過地精被深埋在地下、在礦藏裏,被緊緊地束縛在那裏,直到有魔杖將它們釋放並允許它們重返地面的故事嗎?不錯,數十億年以前,那此煤炭原本就是植物。就像今天我們花園裏的雪花蓮一樣,它們捕捉到了陽光並將陽光轉化到自己的葉子裏儲存起來,然後那些植物死去並被深埋進地下,而這些陽光也一同被埋在地下。它們就像地精一樣被囚禁在地下,直到有一天採煤工將它們挖出並送到你的壁爐裏。
而剛才你親自用魔杖把它們解救出來了。你劃著了一根火柴,然後它的原子跟空氣中的氧氣原子發生碰撞,將不可見的仙子“熱力”與“化學吸引力”啟動起來,於是它們很快便在木柴和煤炭中忙碌起來,使它們的原子也相互發生碰撞。而長久以來被囚禁起來的陽光也一躍而出,化作熊熊火焰燃燒起來。然後你會伸出雙手感嘆道:“哦,太妙了,真是暖和極了!”而極少想到你用來取暖的東西是來自於年代極其久遠的陽光。
這可不是什麼荒誕不經的奇談怪論,這是實實在在的真相,我們將會在第八講裏講到,如果沒有陽光幫助生成葉子並留待這些被壓碎的葉子在燃燒時釋放出熱量,那麼這些煤炭薪火裏的熱量是不可能存在的。
現在,你相信並對我講的仙境產生出一點興趣了吧?你能在腦海中想像仙界“凝結力”一直在蓄勢以待,隨時準備等著各原子相互吸引靠近的時候將它們粘到一起,或者是“重力”將雨滴吸引到地面上來,或是仙界的“晶化力”在高高雲層中打造雪花的景象嗎?
你能想像微小的太陽光波及熱力從太陽運行到地球上來的情形嗎?你介意再認識一個奇怪的仙子——“電荷”嗎?他在天空揮舞著閃電,指揮著隆隆作響的驚雷。你想瞭解太陽是如何在他光耀所到之處揮毫作畫嗎?正是因為他的工作我們才可以隨身攜帶著相片欣賞,或在風景如畫的地球上到處拍照。你對“化學作用”有過絲毫的好奇心嗎?正是這種作用力創造出了天空、陸地及海洋裏的種種奇跡。如果有意瞭解並與這些無形的力交朋友,那麼我們的下一個問題正是:
你該如何進入科學的仙境呢?
方法只有一個。就像是童話故事中的騎士或農夫,你得睜大眼睛仔細搜尋。要找的東西可著實不少,如果用想像力的魔杖輕輕一點,那麼你身邊的萬事萬物就都會向你吐露一些歷史。有時走在街上我會遇見個病仄仄的孩子形單影只地躺在大人推著的手推車裏,而其他的孩子則在旁邊嬉戲打鬧。我常想,如果給這些生病在家或住院的孩子們講些有關隱藏在他們身邊的科學的仙子的故事,那該是一件多麼讓人快樂的事情啊!他們甚至不需要從病床上下來,因為即便是在病床上,陽光也一樣可以潑灑到他們身上,而關於陽光的故事足可以讓一個人講個不停,閑不下來。壁爐裏的柴火、床邊的燈、平底杯裏的水、天花板上的蒼蠅、插在桌子上花瓶裏的花朵,萬事萬物,各有各的來歷,都可以向我們揭示大自然的各種隱形的仙子們。
只有憑借想像力你才能見到他們的存在。如果你把世間萬事萬物只是看作衣食住行之用,那麼你永遠也無法見到科學仙子們的存在。但如果你自問這些事情為什麼會發生,天國裏全能的上帝是如何創造並管理著我們這個世界的;如果你仔細傾聽風聲,並且打算瞭解它為什麼會刮起來;如果你詢問小小的花朵,它為什麼會在陽光照射的時候開放但在風暴來臨時閉合;如果發現有些問題是自己所無法解答的,你便會不辭辛勞去查找資料,或做個實驗來解決自己面臨的問題,那麼,你便會認識並喜歡上這些仙子了。
請注意,我並不建議大家經常向別人討教,因為一個會被迅速得到解答的問題同樣也會快速地被遺忘,但一個真正花費了大氣力解決的難題則會被當作一個勝績永生難忘。舉個例子,如果你問別人為什麼地面上的雨會幹,別人十有八九會告訴你,“那是因為太陽把它曬幹了”,聽到這句話後你便會釋然。但如果你在火堆前撐開一條手帕,觀察濕氣從中升騰而出,那麼你就會對濕氣可能是被熱力從地面上逼出來這一原理產生一些切實的概念。
我有一個侄女,只有四歲,她甚至連話都還說不利索,有一天早上,她站在臥室窗前,注意到了濕氣匯成涓涓細流從玻璃窗上流下來。“阿姨,”她問,“為什麼房子裏面還會下雨呢?”用言語向她解釋是毫無用處的,告訴她我們呼出的氣遇到冷冰的玻璃凝結成水滴這種原理是沒用的,於是我擦凈了玻璃,在上面哈了幾口氣。當有新的水滴形成時,我說:“昨晚整晚茜茜和阿姨在這間房子都在做這種事。”她點了點小小的腦袋,然後她便向玻璃窗上哈氣,觀察小小的水滴流下,自娛自樂了好久。大約一個月後,當我們結束旅行回家時,我發現她用小小的手指在車廂玻璃上比劃著水滴,聽到她自言自語:“茜茜和阿姨創造出了你們。”雖說孩子還這麼小,難道她就沒在腦海裏想像出無形的水從她的嘴裏呼出然後附著在玻璃窗上凝結成滴的過程嗎?
四、科學的語言
除了有想像力這支魔杖,你還必須學一點科學的語言。如果在一個你對它的語言一竅不通的國度裏旅行,你可能什麼都學不到。同樣道理,如果你打算從書中找尋問題的答案,也必須懂一點它們所講的語言。你不必學習自然科學術語,因為越是寫得出色的書裏包含的專用術語往往越少,但你至少必須能夠真正弄懂用日常語言寫出的文章。
例如,能夠真正解釋清楚固體、液體與氣體三者之間區別的人寥寥無幾。固體,如製成桌子的木材;液體,如水;以及氣體,如做飯時使用的天然氣。然而,只要將這三種物體按適當的方式放在面前,任何兒童都可以在腦海中想像出其中的區別。
世界上的所有物質全部由微小的粒子構成。在固體中,那些粒子被緊緊地聚攏在一起,如果要改變這種固體的形狀的話,你必須用大力才能把它撕裂。如果要折斷或折彎一根木頭,那麼你就必須用力驅使這些粒子移動,而這是非常困難的。但在液體狀態下,雖然物質的粒子仍然被聚攏在一起,但它們卻沒有緊緊依附於彼此,而是可以在彼此間滾動或滑動,因此在你把水從杯子裏倒到桌子上時,它就失去了原先的杯子狀形態,而是平平地鋪展開來。最後,在氣態下,粒子根本就沒有聚攏在一起,而是試圖從彼此間分離,因此如果你封閉得不夠嚴密、不夠安全的話,那麼它便會很快擴散到整個房間裏。
因此,除非用大力改變形狀,否則固體會維持同樣的體積及形狀;液體會維持同樣體積,但如果不加約束的話,它的形狀會發生變化;氣體既不會維持同樣的體積也不會維持同樣的形狀,而是會擴散到它可以滲透進的盡可能大的空間裏。這類簡單的知識你必須從書本上以及通過實驗學到。
其次,你還必須瞭解“化學吸引力”是什麼意思。盡管我可以在此粗略解釋一下,但你仍然必須親自動手做許多有趣的實驗才會真正瞭解這種奇妙的力量。如果我把糖溶解在水裏,盡管它消失了,但它仍然是糖,而且它不會跟水結合。我只要讓杯子裏的水蒸發掉,糖就會被剩在杯底了。這裏面沒有化學吸引力起作用。
但現在我將在水裏另外放一些東西,這是會召喚出科學的仙子的東西。我這裏有一小塊金屬鉀,這是一種在地球上的簡單物質,也就是說,我們無法把它分解成其他物質,不論在哪里發現的,它始終都是同樣的物質。現在,如果我把這塊鉀放進水裏,它不會像糖一樣悄無聲息地消失。注意它是怎樣一圈圈地打著圈轉,周圍伴隨著藍色火焰嘶嘶作響,最終噗的一聲煙消雲散。
這裏到底發生了些什麼?
首先,你必須知道水是由兩種元素構成的,氫和氧,而且這兩種元素還不是簡單地聚攏在一起,而是徹底地結合在一起:兩種元素的原子完全結合後變成水了,每一個水分子由兩個氫原子加一個氧原子構成。
現在金屬鉀對氧的愛是全心全意的,我將鉀扔到水面上的一瞬間,它便召喚出了仙界的“化學吸引力”來幫助自己,把氧原子從水分子手中搶過來,然後自己跟它結合起來。在這一過程中它還捕獲了一部分氫,只是一半氫,因此剩餘部分氫就被冷落在那裏了。不,不是被冷落!因為鉀和氧碰撞結合的時候發出了大量的熱,因此事實上剩餘部分的氫變得非常熱,躍升到空中去找尋其他夥伴來彌補它的損失去了。在空氣中它找到了一些飄浮在附近的遊離氧,它捕獲氧的作用力劇烈到產生出了燃燒的火焰。與此同時,鉀與新找到的氧及氫悄悄地沉降到水底,形成氫氧化鉀。這樣一來,我們就在杯子裏得到了一種全新的物質——氫氧化鉀。在“化學吸引力”將不同的原子聚攏到一起的過程中著實熱鬧了一場。
當你可以在腦海中想像這種力量的時候,它便會對你理解讀到的或觀察到的大自然現象產生極大的幫助。
再者,因為植物生長在我們的房前屋後,它們對於這個世界極其重要,你必須也要知道一朵花上不同部位的名字,這樣你才能讀懂那些針對植物如何生長以及種子的生命和形狀進行解釋的書籍。你還必須知道動物身上不同部位的通用名稱,以及你自己身體上各部位的名稱,這樣你才會有興趣瞭解不同器官的功用:瞭解你是如何呼吸的,血液是如何流動的;為什麼有的動物會行走,另外一種動物卻會飛行,而再一種動物卻會游泳。然後你還必須瞭解這個世界不同地區的一些情況,這樣你才會知道河流、平原、山谷或三角洲的意思。這些事物都不難理解,你可以從一些簡單的物理學、化學、植物學、生理學及自然地理學中輕松地學到這些知識。
在你學會了一些簡單的科學術語之後,如果你願意睜開自己的眼睛、善用自己的耳朵,全憑一己之力你就可以快樂地漫遊在科學的仙境之中了。然後,不論你去哪里,你總會發現:“樹上長了嘴巴,奔流的小溪裏浮動著書本,石頭上承載著啟示,萬物中處處體現著智慧的光輝。”
五、快樂的國度
現在進入到我們話題的最後一部分。當你走到並進入科學國度的大門時,你將如何運用這對你來說是新奇美麗的國度並從中獲得快樂呢?
這個問題很重要,因為你可能在兩個層次上對它加以利用。如果你只是野心勃勃,只想在這個世界上出人頭地,你可能主要是利用它來獲取獎勵,在班上表現得出類拔萃,或只是通過考試而已;但如果你同時也樂於享受探索其中的秘密,渴望更多地瞭解大自然、陶醉於它那夢幻般的美,那麼你會為了科學本身而研究科學。去贏取獎勵以及在班上表現得出類拔萃都是些好事,因為它表明你是個勤勉的學生;以良好的成績通過考試也是一件好事,因為這表明你獲得知識的準確性。但如果你只是因為這個原因而學習科學,那麼你就不要因為科學知識太全面、太枯燥無味、難以領會而心生抱怨了。
你可能會學到許多有用的知識,而如果你提出的問題夠準確,那麼大自然就會老老實實地回答你,但她只會給你一些乾巴巴的事實,你怎麼問她怎麼回答。如果你愛的不是她本人,那麼她永遠也不會向你敞開心扉。
這也是許多人抱怨科學枯燥乏味的原因所在。他們忘記了一點,盡管有必要進行準確的學習,因為唯有這樣才可以找尋真理,但同樣必要的是,要熱愛知識並把學習轉變成學習者的一項樂事,要做到這一點我們就必須進入到隱藏在事實下面的科學的精神。有哪個喜歡母親面孔的兒童會滿足於只知道她有一雙棕色眼睛、一個高挑鼻子、小小嘴巴以及頭發梳成如此這般樣式的呢?不,兒童會知道自己的母親擁有世界上女性中最甜美的笑容,她的眼睛裏滿含愛意,她的吻是如此的甜蜜,而如果她板著臉那麼就一定是什麼事情出錯了,而這是必須得到糾正的。那些希望從科學的仙境中獲得快樂的人一定要以這種方式來熱愛大自然。
當一片鉀扔進水中時,所發生的變化可用方程式2K+2H2O=2KOH+H2↑來表示。但更好的辦法是,在頭腦中想像一個這些微小原子擁抱在一起並融合生成新物質的圖景,去感受大自然中數不清的變化所展現出的奇妙之處。一朵花的分類以及知道毛茛屬于毛茛科,花瓣不受拘束而且輪廓清晰,雄蕊輪廓不明,雄蕊群則是由一定數目的雄蕊組成,能夠搞清楚這裏面的區別是很有用處的。但去瞭解小小植株的生活、理解為什麼只有那獨一無二形狀的花朵適合它、它是如何獲取養分以及如何孕育種子等是一件更為愜意的事。誰也不喜歡乾巴巴的事實,如果我們希望從科學中獲取快樂,那麼我們就必須用實實在在的意義來對它加以包裝並發自內心地喜歡聽它們所講述的真理。
讓我用一個例子來展示這一點。我今天帶到現場的一段白珊瑚,這是大自然創造出的脆弱而又美麗的傑作。我會從一本教科書中引用對珊瑚的一段描述,這種書的目的就是讓孩子們鸚鵡學舌地學習單詞,在對內容基本上沒有什麼理解的情況下進行重復性記憶。
珊瑚是屬於輻射對稱界的一種動物。這種動物的柔軟身體附著在支撐物上,它的“口”以一排觸須的形式開向上方。珊瑚是珊瑚蟲用海洋裏的碳酸鈣在體內分泌出來的。因此在溫暖水域裏,珊瑚微生物構造出珊瑚群聚地或巖石結構,並在海島周邊塑造礁體或障礙物。從化學構成的角度講,珊瑚是一種碳酸鹽;從生理結構上講,它是一種動物的骨架;從地理學上講,它是溫暖海域所特有的,尤其是生活在太平洋海域的動物。
這種描述是沒錯的,如果你在知道足夠多的科目以後再來理解的話,這種描述甚至可以說是相當全面的。但請告訴我,這會引導我去喜歡我手中的這段珊瑚嗎?你在心目中是否對珊瑚、它生存的家園或它的工作方式有過任何想像嗎?
然而,在眼下,我們不是試圖要掌握這些枯燥難懂的文字,相反,我們會通過赫胥黎先生關于“珊瑚和珊瑚礁”的簡短講座及拿在大家手中的一段珊瑚來嘗試真正瞭解它的歷史。
然後大家就可以在腦海中把珊瑚蟲想像成一種海葵,像紅色、藍色或綠色的花朵,在我們海邊的水域中伸出觸角,捕捉微小的海洋動物。大家將學到這種奇妙的動物是如何通過將自己一分為二的方式形成兩個珊瑚蟲,或從身體側面伸出一個胞芽並長成一種“珊瑚樹或珊瑚灌木叢”,或它是如何可以在體內孵化出幼珊瑚並從口腔噴出珊瑚幼蟲的。這些珊瑚幼蟲上身長有茸毛,這可以幫助它們遊到新的棲息地。
大家也將會以新的興趣觀察我們手裏的這段白珊瑚,大家接下去會讀到,珊瑚底座上的每一個車輪輻條狀物體上帶有精緻界限的突起都曾經是一隻珊瑚蟲的家,像大家飲用溶解在水中的糖一樣,每一隻這種細小的腔腸動物都汲取溶解在海水中的碳酸鈣,然後將這些碳酸鈣一粒粒地打造成精緻的杯狀,接下來再添加到珊瑚樹上。
我們沒時間停下來專門就珊瑚進行全面講解,我們要學習的只是學會學習的方法,但可以肯定的是我們的樣品正變得越來越有趣了。而當你跟隨著珊瑚的足跡到遼闊的太平洋中去,洶湧的波濤日夜不停地沖刷著這些珊瑚樹,而在見證到這些微小的生物征服了大海並建造了龐大的礁石抵禦狂暴的驚濤駭浪之後,你的心便很難再平靜下來,直到你完全瞭解了珊瑚的歷史為止。
看一看圖中那神奇的環形海島,上面長滿了茂密的棕櫚樹。島中央有一個水準如鏡的巨大湖泊,而湖底則滿布著藍色、紅色及綠色的微小動物,在水中伸展開它們的觸角,看上去就像一朵朵美麗的花朵。而在海島外圍處處可以看見環島分佈的類似動物,時時刻刻被海浪不停地沖刷著。這種島嶼完全是由珊瑚蟲築成的,正如這種微小的動物一寸一寸地加高礁石的過程,關於礁石是如何逐漸沉沒的歷史也像任何古代仙庭的建造過程一樣令人著迷。
如果你手中這時還沒有拿到珊瑚來觀察的話,那就去大英博物館去看一看那些裝在玻璃匣中的漂亮樣品,試想這些珊瑚都是由微小的珊瑚蟲在洶湧的浪潮中長年累積起來的,只有這樣想,珊瑚才會在你眼中變成真正活生生的事物,而你也將喜歡上這些微小的動物。
六、生命的奧妙
但人們通常會問,學習這些東西有什麼用處呢?如果到現在為止你的心中還沒有因為大自然這優美的景色而陶醉的話,再多說什麼也是白搭。但在我們生活的這個時代裏,當騷動和愛刺激的情緒蒙蔽了無數人的心靈,我們不是該從自己的生活中摒棄一些東西,不該強迫自己去看一看我們四周正在發生著的奇跡嗎?你難道從來就沒有感覺到過身體疲勞和“心情不暢”,想悄悄從夥伴中間溜走嗎?因為你覺得他們是那麼快樂而自己卻怎麼也開心不起來。這時你就該花點時間讀些關于星星的文章,瞭解它們是如何年復一年地沿著固有的軌道運行;或者是去看一看某種小花,去問它可以講些什麼故事;或者去看看天空的雲彩,嘗試想像一下風是如何驅使它們越過天空的。
沒有誰能夠比那種可以在一塊光禿禿的巖石、一滴水、海洋裏的泡沫裏、墻上的蜘蛛上、腳下的花朵或頭頂天空上的星星裏找到興趣所在的人更具有獨立性了,而這些興趣是對所有進入科學仙境國度的人開放的。
此外,我們從這種研究中懂得了這樣一個道理,這個宇宙中的萬事萬物的存在都有其規律和意義,在識別環繞著我們的大自然悄無聲息工作機理的時候,認識到這一點會讓我們變得耐心十足。
研究光並瞭解顏色、美及生命何以全部依賴於陽光而存在;注意一下風及氣流的姿態,即使是處於明顯的紊亂狀態,它們仍然表現出規則性,它們把熱及濕氣攜帶到全球各地;觀察緩緩流淌在深澗中水的流動姿態,或匯聚一起形成汪洋大海的壯觀景象;再反思一下每一滴水均由不可見的力按既定規律引導著運動;看一看植物在陽光照耀下的迅猛生長,弄清楚植物生活的秘密以及它們的氣味及顏色是如何引來昆蟲的;通過閱讀瞭解一下為什麼昆蟲的生命離不開植物,或植物也離不開穿梭其間的蝴蝶或忙碌的蜜蜂;體味這一切都是在按照既定法則在運作,而經由這種法則(即使有時是承受磨難或痛苦)誕生出我們身處其中的這個美妙宇宙。
然後就請自問:你難道能為自己卑微的生命而感到恐懼嗎,雖說生命中或許會有羈絆;你難道能忍住不去切身體味一下這導引有序管理大自然的奧妙嗎?甚或可以懷疑那規定了星星及最細微水滴運行法則的力量——正是它使得植物從太陽光裏汲取力量、珊瑚蟲從澎湃的激流中捕獲食物,它使得花朵生長適應昆蟲活動同時使得昆蟲活動適應花朵生長——它同時也將你的生命作為宇宙這部偉大機器的一部分加以塑造,因此難道你就只需要工作、等待以及奉獻出愛?
我們都在黑暗中摸索著尋找未曾現身的力量,但只要是熱愛大自然並對其進行研究的人都不會在這個世界上感到孤單或被愛所拋棄。事實上,僅僅作為事實是枯燥無味的,但大自然卻洋溢著生命的活力和愛,而它那平靜但卻堅定不移的法則是通向偉大卻秘而不宣的意義。你可以按自己的意願把此稱作未現身的力量——可能會在充滿愛意、始終不渝的信念中依重於它,或在虔誠無聲的敬畏中退縮。

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