16  真理诞生于一百个问号之后

（一）瓦特发明蒸汽机的故事

在瓦特的故乡——格林诺克的小镇上，家家户户都是生火烧水做饭。对这种司空见惯的事，有谁留过心呢？瓦特就留了心。他在厨房里看祖母做饭，灶上坐着一壶开水，开水在沸腾，壶盖啪啪啪地作响，不停地往上跳动。瓦特观察好半天,感到很奇怪，猜不透这是什么缘故,就问祖母说:“什么玩意儿使壶盖跳动呢？”

祖母回答说:“水开了，就这样。”

瓦特没有满足，又追问:“为什么水开了壶盖就跳动？是有什么东西推动它吗？”

可能是祖母太忙了，没有工夫答对他，便不耐烦地说:“不知道。小孩子刨根问底地问这些有什么意思呢？”

瓦特在他祖母那里不但没有找到答案，反而受到了冤枉的批评，心里很不舒服，可他并不灰心。

连续几天,每当做饭时,他就蹲在火炉旁边细心地观察着。起初，壶盖很安稳，隔了一会儿，水要开了，发出哗哗的响声。壶里的水蒸气冒出来,推动壶盖跳动了。蒸气不住地往上冒,壶盖也不停地跳动着,好像里边藏着个魔术师,在变戏法似的。瓦特高兴极了,几乎叫出声来,他把壶盖揭开盖上,盖上又揭开,反复验证。他还把杯子、调羹遮在水蒸气喷出的地方。瓦特终于弄清楚了,是水蒸气推动壶盖跳动,这水蒸气的力量还真不小呢。

就在瓦特兴高采烈、欣喜若狂的时候,祖母又开腔了:“你这孩子，不知好歹，水壶有什么好玩的，快给我走开！”她漫不经心地说。

他的祖母过于急躁和主观了,这随随便便不放在心上的话,险些挫伤了瓦特的自尊心和探求科学知识的积极性。年迈的老人啊,根本不理解瓦特的心,不知水蒸气对瓦特有多么大的启示！水蒸气推动壶盖跳动的物理现象,不正是瓦特发明蒸汽机的认识源泉吗？

1769年,瓦特把蒸汽机改成为发动力较大的单动式发动机。后来又经过多次研究,于1782年,完成了新的蒸汽机的试制工作。机器上有了联动装置,把单式改为旋转运动,完善的蒸汽机成功发明了。

（二）斜塔上的实验

比萨城一个年轻的医科大学生，正在大教堂里跪着祈祷。除了链条扰人的擦碰声，大厅里一片寂静。一个教堂司事，刚注满一盏从教堂顶上悬挂下来的油灯，漫不经心地让它在空中来回摆动。摆动着的挂灯链条的滴答声惊扰了这个学生，引起他一连串的思考。

突然，他跳起身来，这一举动使其他礼拜者大为惊讶。在摆动着的油灯的节奏中，他仿佛遭到了闪光的突然袭击。他觉得链条的节奏似乎是有规律的，那盏滴答作响的挂灯每往返摆一次用的时间似乎一样长，尽管往返的距离越来越小。

他的感觉正确吗？如果正确，那他就是发现了奇迹。他决定立刻回家，马上去弄明白究竟是看花了眼，还是发现了大自然的一个伟大真理。

他一到家，就找来两根同样长的绳索，各坠上一块重量相同的铅块，将两条绳索分别系在不同的厅柱上，准备做他的实验。他请他的教父穆契柯·铁达迪帮助他进行这个实验:“你数这条绳索的摆动次数，我数那一条。”

老头子耸一耸肩。“又是伽利略，一个发疯的念头。”他咕哝着，但是他同意帮忙。

伽利略手拿两个铅摆，将一个拉到距垂直线四手掌宽的位置，另一个拉到两手掌宽的位置，然后同时放开手。两个人分别数了两条绳索的来回次数，然后加以比较。总数是一样的，各为100次。两条绳索的起点虽大不相同，但在同样时间内到达同样的点上。

就这样，从教堂的油灯的摆动中，伽利略发现了自然的节奏原则。今天，这项原则已应用于时钟计时、计数脉搏、计算日食和推算星辰的运动等方面。

伽利略不停地搞实验。甚至当他还是一个孩子的时候，就不轻易相信权威。他将每一事物都放在自己的感官和思索的考察之下。他是一个音乐师的儿子，但从小就对“天空的音乐”有兴趣。他父亲提到他时说，他是一个心不在焉的小星象家，说他常常眼里看见奇象，耳朵里听见异音。在学校里，当老师试图解说拉丁文的介词或意大利文的动词的重要性时，小伽利略的心已经随着他父亲买给他作为生日礼物的那个小气球而飞到天外去了。在游戏时，他制作了各式各样粗糙的像车、船、风车之类的小玩意儿。这些也就是他在每天步行中以异常敏锐的感官观察到的各种东西。

他父亲有自己的生意，他要伽利略去做一个服装商人。可伽利略也有自己的打算，他决定以科学为终身事业。在那不讲科学的年代里，从事这一行，意味着一辈子的贫困和默默无闻。最后，父子两人妥协，伽利略进入了比萨大学学医。

背着别人，他仍一心一意地钻研他的数学，藏在他的希波克拉底和盖仑的医学教科书下面的，是欧几里德和阿基米德的著作。空闲时，他用自制的仪器进行实验。

他的教授们很快就风闻他的学习动向和实验活动了。他们很不赞成，认为一个学生要独立思考，这简直是不折不扣的异端。教授们宣布说，所有科学上的问题最后都被亚里士多德一劳永逸地解决了。无论何时，如果一个学生敢于对一条教条式的说法提出异议，教授只需引用亚里士多德的一句话就可以结束争论:导师已经指示过了。那就等因奉此，再没有什么可说的了。可是这儿却偏有一个青年学生，倔强到敢于用自己的实际观察来检验他的教授们的那些教条。这种狂妄行为必须加以制裁——为了大学的名声，也为了有益于他的灵魂。可是伽利略并不理会，他已经发现“数理科学是大自然的语言”。为了学好这种语言，他决意献出自己的一生。

伽利略的教授们拒绝发给他医生文凭，因此他就离开了比萨大学。这样，他成了一个人所共知的学医失败的人，一个“玩弄无用的数学的精神病患者”。可是，他玩弄数学的技巧，却在意大利一些知名的数学家，如基乌塞比·莫列提、克里士多浮若·克拉菲阿教父以及基乌杜巴多·德尔·蒙地等人中间，赢得了赫赫英名。伽利略曾经把自己的一些科学见解告诉他们，而他们也送给他一个“当代的亚里士多德”的光荣称号。

比萨大学的数学教授席位空出了，伽利略总算得到了这个位置——主要是由于别人不屑要它，因为年薪只有60士库提。

教学之余，伽利略忙于实验。他说，他的目的是重新检验亚里士多德有关科学的学说，而不是把这些学说当作福音真理来接受。他发现真理的道路，不是靠背诵亚里士多德的著作，而是通过学习“大自然这本宝书”。

学生们听了他的讲课，不客气地嘲笑他。有些教授也骂得他狗血喷头。这个不知天高地厚的后生小子想要干什么？他居然把亚里士多德的神圣的卷帙从书架上搬走，而代之以绳索、锡块、杠杆，圆形的、多角形的、平面的这样那样滑稽的玩意儿。不是吗，这些都是小孩子的玩具，是不可以作为严肃地研究宇宙秘密的工具的。“制止这种胡闹！”他们威胁说，否则，他们就将给他一顿教训，叫他永远不会忘记。

伽利略拒绝停止他的实验，因此他们就决定将威胁付诸行动。与亚里士多德的教导相反，伽利略认为，如果两个不同重量的物体同时从同一高度落下，就会同时落地。这些教授认为，这完全是胡说八道。“除了傻瓜，没有人会相信一根羽毛同一颗炮弹能以同样速度通过空间下降。”现在正是揭穿伽利略的荒唐，叫他永世不得翻身的时候了。他们要让他在大学的全体教授和学生面前当场出丑，使他愚笨的学说当场被揭穿。

伽利略很乐于接受这个挑战。为这次“表演”选定的地点是比萨斜塔。指定的日期到了，教授们穿着他们的紫色丝绒长袍，列队走到塔前。学生们和镇上的很多人则走在这些人的前面。大家吵吵嚷嚷，兴高采烈，准备看伽利略出洋相，对他的人品宣判死刑。

当伽利略一步一步爬上斜塔时，大家都嘘他。他一只手拿着一个十磅重的铅球，另一只手拿着一个一磅重的铅球。时间到了，伽利略让两个铅球从塔顶同时落下。大家先是一阵嘲弄的哄笑——然后随之是大吃一惊的窃窃私语。难以相信的事情发生了！两个重量不同的铅球，同时从塔顶下落，同时越过空中，同时落到地上。

伽利略用实验证明了他的理论。

（三）用手指说话的科学巨人（节选）

王近尧

一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上。他要用很大的努力才能举起头来,他不能写字,看书必须依赖一种翻书页的机器,读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般逐页阅读。

他,就是史蒂芬·霍金,被称为在世的最伟大的科学家,当今的爱因斯坦。

就是这样一位被疾病固定在轮椅上三十多年的人,他的思维却穿越时间与空间,追寻着宇宙的尽头、黑洞的隐秘；他敏锐的直觉和坚定的推理,直接挑战已被人广泛认同的传统量子力学、大爆炸理论甚至是爱因斯坦的相对论。

1962年,20岁的霍金选择去剑桥大学学习应用数学及理论物理学,为的就是跟随著名的宇宙学家霍伊耳做研究导师。但是,学校给他指派的是另一个名师,丹尼斯·席阿玛,相对论宇宙学界的权威。

剑桥的求学无疑给了霍金很高的起点。一年后,他斗胆向霍伊耳教授的理论提出质疑,引起轰动。1965年,在他23岁时,发表博士论文,关于“可应用于宇宙的奇点理论”。

在他长子罗伯特诞生的1967年,霍金开始进行黑洞奇点定理的研究。数年后,他与人合著的《大尺度时空结构》,成为引力物理学的经典。1974年3月1日,他在权威刊物《自然》杂志上发表的论文,阐述了自己的新发现——黑洞是有辐射的。这一发现,被认为是多年来理论物理学界最重要的进展,他的论文被认为是“物理学史上最深刻的论文之一”。

随后,轮椅上的霍金也和作者一起提出了“开放暴胀”理论,对宇宙的起源和归宿做出了全新的解释。从宇宙大爆炸的奇点,到黑洞辐射机制,只会用指头说话的霍金教授对量子宇宙论的发展做出了贡献。他获得了“继爱因斯坦之后世界上最杰出的理论物理学家”的美誉。

2002年,霍金在中国说:“我发现真实的宇宙比电影《星球大战》更吸引人。”

他鼓励更多中国优秀的年轻人将看似枯燥的理论物理、天体物理研究作为他们终身奉献的事业。这位60岁的聪明老头说:“我希望年轻人走上这条道路。如果要走这条道路,我建议你们要先学好理论物理学。我发现物理学和宇宙学极其激动人心,它就像星球航行,勇敢地向未被征服的领域前进。”

“我能够在头脑中探索黑洞,进入宇宙最遥远的地方。我的建议是,如果你想进入空间,就进入物理学。”用指头现场打出这些字,霍金用了很长时间；从一个对宇宙感兴趣的英国青年,到今天一个被世人所知的科学巨星,霍金付出的太多。探索宇宙时空的杰出科学成就,加上战胜罕见疾病的坚强毅力,也使得他成为当今世界最具传奇色彩的科学家之一。

（四）一个神父的探索

1900年，三个植物学家——荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯、奥地利的切马克几乎在同时发表了各自的论文，而且，在论文中都称赞了一个奥地利人孟德尔，说他发现了重要的遗传学定律，是“遗传学的奠基人”。这究竟是怎么回事呢？

原来，他们3人各自在遗传学研究上获得重要发现，都准备发表论文，就去查阅以前的文献资料，又都发现了1866年的奥地利自然科学学会年刊，这本杂志上有孟德尔的论文。这使他们非常吃惊——孟德尔远在他们之前，竟然已经如此深入研究了遗传现象。

孟德尔生于1822年，他本是奥地利的一个农家子弟，父母都是园艺家，对各种植物都很有研究，这对小孟德尔当然大有影响。

1853年，孟德尔从温那大学毕业后，来到布隆的修道院，就终生在那里过着刻板、宁静的生活。虽然他生活的那个时代正是科学兴旺发达的时代:达尔文正在英国著述进化论，巴斯德正在法国研究微生物。然而他生活在那个四周围着高墙的小小修道院里，对外界知道得很少，他不像达尔文那样有周游世界的机会，也不像巴斯德那样有许多研究科学的朋友。

但孟德尔却有着足够的时间，修道院里还有一块园地，这就使他也有可能做出像达尔文、巴斯德一样令人瞩目的成绩出来。

孟德尔研究的是生物遗传学。我国自古以来就有“种瓜得瓜，种豆得豆”的谚语，有人还说过“龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞”，这些谚语实际上就是说的遗传现象。那么，究竟是什么原因，或者是什么力量，能使生物有遗传现象呢？我国古代好像还没有人提出过这类问题，可能是因为这种现象太自然了的缘故吧。倒是2300多年前的亚里士多德提出过这类问题:“有一个白种人的女子嫁给一个黑种人，他们的子女是白色的，但到了孙儿那一代之中，又有黑色的。那么，他们白色的子女中，如何藏着黑色血统的呢？”

问题是提出来了，但在两千多年的漫长岁月里，没有人能答复这个问题。现在，孟德尔准备来解答这个问题了。

孟德尔利用修道院里的那块园地，栽培了许多植物，并做了许多杂交试验。他所试验过的植物有豌豆、龙头花、山柳菊、紫茉莉、菜豆、洋莓、毛蕊花、玉米等。他还养了些蜜蜂和小白鼠，对它们也作过杂交试验。

经过比较之后，孟德尔把自己的精力集中在豌豆的杂交研究上。为什么选用豌豆呢？因为豌豆是一种严格进行自交的植物。原来豌豆花不等到花瓣张开，雄蕊上的花粉就落到雌蕊的柱头上，完成了授粉作用。而且花瓣裹得很严实，不会让别朵花的花粉有侵入的机会。这类通过严格的自交传种接代的植物，各种不同的品种都能保持自己的独特性状，这对孟德尔的实验来说是非常重要的。

孟德尔将一种高个儿的豌豆，与一种矮个儿的豌豆进行杂交。当高个豌豆快要开花的时候，他把一朵花的花瓣扒开，摘掉还未成熟的雄蕊。然后，用袋把这朵只有雌蕊的花套起来，不让别朵花的花粉飘进去或者由昆虫带进去。等到雌蕊成熟的时候，他用鸡毛在矮个豌豆雄蕊上一擦，花粉就附着在鸡毛上了。这时候，把套在高个豌豆的花上的纸袋取下来，把这鸡毛往雌蕊的柱头上轻轻一擦，杂交就实现了。第二年，都长出了高个豌豆。孟德尔让这种高个豌豆自花授粉，结出种子。第3年，这些种子成长之后，出现了有趣的现象:有的长成高个儿，也有的长成矮个儿。高与矮之比为3∶1。这些豌豆经自花授粉后得到了种子。第4年，孟德尔又把这些种子都种下去。这一年出现了更奇特的现象:那矮个儿的种子，长出来的都是矮个儿；而高个儿的种子，除了有三分之一长成高个儿外，剩下来的却仍以3∶1的比例产生了高个豌豆和矮个豌豆。

孟德尔在这个实验的基础上，提出了关于遗传因子的分离定律:“每一植株都具有两个决定高度性状的因子，每一亲体赋予后代一个因子。高的因子是显性，而矮的因子是隐性，因此杂交后第一代的植株全是高的。当这一代自花受精后，这些因子在第二代中的排列可以是两个高因子在一起，或者两个矮因子在一起，或者一高一矮，一矮一高。前两种组合将会繁育出同样的后代，各自生出全是高的或者全是矮的植物，而后面的两种组合将以3∶1之比生出高的或矮的植物来。”

孟德尔还提出了遗传学上另一个重要理论——遗传因子自由组合定律。可是，这开创性的伟大成就却未能引起当时社会的注意。虽然他的论文发表了，自然科学学会的年刊也分送到欧洲和美洲的大约120个图书馆里，可没有一个人能弄懂孟德尔这篇论文，也没有一个人能认识这篇论文的重大意义。

1884年1月6日，62岁的孟德尔在布隆修道院悄悄地离开了人间。一直到他死去16年后，人们才了解到他创立的学说的伟大，并在布隆立了一座石像来隆重纪念他。孟德尔在修道院花园里默默无闻的劳动，终于得到了世界的公认！