做大自然的有心人

路明

大自然不僅有壯麗的山巒，浩瀚的海洋，蔚藍的天空，而且在大地的氣象中，還有動物的無窮體態活躍著，植物的無阻美景裝飾著，不論是空中、陸地還是海洋，到處是生氣，到處是知識。

我們只要仔細地想一想，那水中的游魚，空中的飛鳥，緩緩下落的蒲公英的絨毛以及牽在樹枝間的蜘蛛網，不都是早在人類之先就應用了類似潛水艇、飛機、降落傘和鏈索橋的原理了嗎？

還有那無知的蝙蝠，它天生就會應用“超聲波定位技術”，雖然在黑暗中飛來飛去，總也不會碰到墻上；那螢火蟲在自已身體里點亮起來的“小燈籠”，卻和人類在本世紀發明的“螢光燈”是親屬，同屬于“冷光”光源。自從1895年俄國學者波波夫發明了無線電以后，人類才掌握了打電報的技術，可是生物界有許多昆蟲也許早就會收發“無線電波——打電報”了，因為它們能在很長的距離問跟蹤并且找到伴侶。

誰能說在人類應用和發明象潛水艇、飛機、降落傘、螢光燈……等等這些科學技術成就的時候，沒有得到大自然的啟發、沒有學習大自然呢？誰能說大自然不是人類許多發現發明的思想的源泉呢？

雖然我們每一個人都生活在大自然中，天天看到它，天天摸著它，可是當我們看到蘋果從樹上落下來的時候，有誰能和萬有引力定律的發現者——偉大科學家中頓那樣，對使蘋果落地的是一種什么力量引起了疑問呢？當我們面對著金銀銅鐵錫……這樣數十上百種元素的時候，有誰能和偉大的自然定律元素周期律的發現者——俄國科學家門捷列夫那樣想到要去尋找在這些元素中間存在著的互相聯系的客觀規律呢？當我們看到蒸汽從沸騰的壺水中沖出來的時候，又有誰能和蒸汽機的創造者——瓦特那樣，想到要去利用蒸氣的力量呢？

這些科學家是怎樣取得了發明發現的偉大成就呢？他們為什么就能從別人司空見慣的大自然的平凡現象中得到了啟發、揭露了客觀事物的規律呢？曾經有人問牛頓，他是怎樣得出萬有引力定律的偉大發現的。他答道：“經常在想它。”啊，這就是發明創造的秘密：要做大自然的有心人。

能夠發明創造的科學家，確實都是大自然的有心人，都是勤于觀察、勤于思想的人，他們觀察入微，“明察秋毫”，別人沒有注意的，他們卻注意到了。我國的木匠祖師魯班，有一次，在他上山砍伐木料的時候，不小心，手被草刮破了。他低頭一看，嘿！絲茅草，它怎么這樣厲害？他拔起一把，注意觀察，原來草邊上長了曲面，鋒利就在這里。由于絲茅草的啟發，他作了研究，用同樣的原理，發明了鋸子，給木匠工作帶來很大的方便。一個普通的蜂窩，這能引起人們多大的注意呢？最多贊賞一番罷了。也許有人注意到了這蜂窩都是些六角柱形的孔洞組成的。可是細心的法國學者馬拉爾琪，就不是一般的看到蜂窩，他仔細地觀察了它，研究了每一個由菱形面構成的孔洞的形狀。看來，這菱形面組成的角都是一樣大的。觀察恐感不夠，輔之以測量，果然，那菱形面的鈍角平均都是109°28，銳角平均都是70°32。為什么會這樣呢？他沒有找出原因。最后，他忠實地記錄了自己的觀察，留給了后來人。果然這位學者的觀察結果，后來竟引起了數學上的一件有趣的發現。那就是物理學家列奧繆拉從這個觀察結果中得到的啟發。他想，是不是蜂窩的特殊的容量是和這固定大小的角度有關系呢？他就請法國科學院的數學家來幫忙，請他們計算一下，應當用有什么樣的角度的菱形面，組成路窩那樣的孔洞是材料最少容積最大的？計算結果證明，這個角就是那實測的數字，一分不差。

科學家需要觀察，更需要在觀察時和觀察后去思想，去研究。就說牛頓吧，人們總是喜歡用蘋果落地這件事來概括他的整個發明發現的過程。殊不知在此以前，牛頓對“引力”這樣的問題想了怎樣的長久啊！他不僅想自己看到的蘋果落地，而且深入研究刻卜勒和伽利略關于天體運行的思想以及伽利略關于自由落體加速度和投射物體的拋物線軌跡的實驗。你看他想得多么認真。有一個故事說，他牽著一匹馬上山，可是邊走邊想天上的太陽，到山頂時他想騎馬，但他側過頭來看時，馬卻早已跑了，自己只抓著一個馬鞍。另一個故事說，他有一次請朋友來吃飯，菜已擺好了好久，可是還在室內計算月球軌道的牛頓還不出來，他的朋友只好自己動手把那份雞吃掉，把骨頭仍留在盤子里。當牛頓出來看見了盤中的骨頭時卻說：“我以為我還沒有吃飯呢，我原來已吃過了。”這些故事究竟是真是假并不重要，它們不過是說明了牛頓就是這樣一個沉思者。他總是想著星辰的旋轉，想著甩動用繩子縛住的石頭，石頭為什么不掉下來？是人手的拉力通過繩子作用于石頭了。可是手一松，石頭就在慣性的要求下飛出去了。是什么力量拉住月球繞地球旋轉的呢？是地球的引力！

當牛頓確信自己關于引力的想法是正確的時候，他就努力去證實自己的想法。他第一次計算月球的軌道的時候，由于他利用了別人的不精確的地球半徑的數字，得出的月球位置和實際不符。然而他一次兩次地去驗算，他算了月亮又去算行星，1672年他終于得出了符合實際的結果，證明了他關于萬有引力想法的正確。可是這時牛頓并沒有急著宣布自己的發現，他仍繼續觀察和研究了幾年，最后還是由一位朋友硬把他的成果拿去發表了的。牛頓不僅自己做了大自然的有心人，而且還依靠了前人已經筑好的階梯才把自己的思想引上了發明發現的頂峰。所以他后來曾經謙虛地說：“如果我所見的比笛卡兒要遠一點，那是因為我站在巨人的肩上的緣故。”

大自然中有些現象確是坦露的，象蜂窩與蘋果落地那兩個例子一樣，很容易給人注意到。但也有些現象則非是極其細心的人才可能直接或間接地注意到，而有時光這個現象還不足以引起什么發明發現，還必須把這許多類似的現象聯系起來，加以聯想，才能最終獲得科學的創見。

1932年夏天，航行在北極的蘇聯“塔依梅爾”號探險船上，有一位氣象學家，在放送探空氣球時，無意把臉貼近了氣球，可是立即就有一股劇痛使他叫了起來，似乎在氣球中發生了強烈的震蕩。可是他當時沒有再去注意這件事，只是夜間海上起了風暴。但這位氣象學家卻忠實地記錄下了發生的這些事。

不久，舒來依金院士在翻閱“塔依梅爾”號探險船的航行日志時，注意到了上述那件事的記錄，頓時在他腦海中發生了這樣的聯想：氣球的震蕩和夜間的風暴有什么關系？同時他又想到每當海上要起風暴的前夕，有經驗的漁人總是能“未卜先知”地安全地避開。原來這些漁人看到了海灘上的暇兒都急急忙忙跳蹦到海中去了，嬉游在海面的魚兒都趕忙沉下去了，水母也躲開了。這就告訴他，大風暴要來了。于是就使這位院士發生了疑問，魚蝦和水母又怎么能預知風暴的來臨呢？這和那“氣球事件”有無瓜葛呢？

舒來依金院士做了實驗，他把從氣球中發出的震蕩記下來，發現這些象是聲波的震蕩總是發生在惡劣天氣的前夕。終于他研究確定：氣球的震蕩，就是由掀起波濤的風的淌流引起的聲波震蕩，不過這風的震蕩和氣球的震蕩，都是人耳聽不到的頻率，在每秒20次以下的低聲震蕩。風越強，浪越大越頻繁，產生的低聲越強。這種按聲速傳播的風的低聲震蕩，遠遠超過了浪濤的速度，而把暴風的警報先預告給那些能聽到低聲的動物了。

低聲能在水中快速傳播的性能帶來了許多發現，它不僅能預報惡劣天氣的臨近，而且還能幫助海上船只覺察那處在地平線后面的，夜間的或者在濃霧中的來船，保證航行安全。因為打在船身上的海浪，以及在海水深處由于航行中的船只的重力而產生的壓力的不顯著的改變，都是低聲的聲源，可以借助儀器收集到。

確實，正象牛頓說過的那樣，我們還應當“經常想到它”——想到大自然，想到怎樣利用大自然的現象為人類造福。

就說雷電吧，霹靂一聲，猶如山崩地裂，就在電光一閃的瞬間，產生了多么巨大的能量，可是怎樣把雷電馴服，變成一個造福人類的力量呢？27年以前，列寧格勒公路學院的學生尤特金就經常想到這個問題。有一次他在白海彎的海灘上散步，忽然天氣變了，頃刻間烏云密布，雷電交加，只聽“轟隆——嘩啦”一聲巨響，他看到了一個長長的閃電一頭打入白海彎的水中去了，頓時掀起了白花花的巨大水柱。

“能不能利用雷電打入水中所發生的這股力量呢？”尤特金想到此，回來就做了試驗。當他在盛滿水的金屬盤中作兩根電極間的放電實驗時，他高興地看到了水中藍色閃光的那一刻，一股水柱噴了出來，而且盤底也跟著分裂兩半了。

盤子破了——這不是失敗，卻是成功的開始。成為今天最新的加工方法之一的“液電效應加工法”，就是尤特金經過多次試驗的成果。這個方法能把電能最簡單最有效最經濟地轉化為機械能。后來人們利用液電效應加工法制成了成型、切削、鍛壓、鉆孔、硬化等各種機械加工工具。我們知道，能夠產生一萬大氣壓的水壓機足有七、八層樓那么高大，而力量比它大10倍的液電效應壓力機卻只有和普通機床那么大！把液電效應成型器放在制造流線型小轎車車身的模子中，一下子能把一個由復雜的曲線構成的車身“爆炸”出來，這是多么省事的事！

由大自然的現象而啟發的發明創造那是很多的。象某些植物能吸取某些元素的事實，啟發人們發明了“生物冶金”法。許多有害的昆蟲的趨光特性，啟發人們發明了誘捕它們的黑光燈，既消滅了害蟲，又獲得了家禽的飼料。某些動物在冬眠時期抵抗外界惡劣條件能力的增長，啟發人們發明了“人工冬眠”的技術，成功地用于人體手術。高空的大氣發光現象的被揭露（在高空中被宇宙線、紫外線等分裂為原子狀態的氧，當重新由原子狀態結合成分子時，又放出了射線給于它的能量，發出了光），使科學家想到，在未來的宇宙航行中，宇宙飛船有可能把這種原子狀態的

氧吸入燃燒窒，讓它們在這里結合成分子，放出推動宇宙船前進的能量。

千千萬萬個事實，證明人類的科學發現和發明，是離不開氣象萬千的大自然的，離不開大自然中的氣體、液體、固體或者礦物、植物、動物這樣一些平凡的東西，離不開水沸，火燒，魚游，鳥飛，蟲爬，獸走，花開，葉落以及吸引和排斥，化合和分解，生長和死亡——這些平凡的現象的。

大自然的知識大門是向著所有有心的人敞開著的，只要我們在改造大自然的同時，學習大自然，細心觀察和刻苦鉆研大自然的現象，那對于我們的科學研究和發明創造就都會有巨大的意義。同時我們在改造和研究大自然的過程中也就會增長更多的知識，掌握更多的大自然的奧妙。但是，話又得說回來，立志做大自然的有心人，這還只是一個方面，光有這種精神毅力還不夠，我們還得具備一定的有關的基本知識。這對于我們鉆研大自然卻是十分重要的。假如我們缺乏一定的科學知識，對有些自然現象即使苦思苦想，也恐怕難有所成就。蘋果從樹上掉下來，能夠啟發牛頓更好地研究萬有引力的問題，就因為牛頓在看到蘋果掉下來以前就已經在研究引力的問題，研究刻卜勒和伽利略關于天體運行的思想，他在這方面已經掌握了相當豐富的知識。所以他對蘋果落地這樣的自然現象就相當敏銳，就能夠和引力的問題聯系起來加以研究，終于發現了萬有引力的定律。但要換一個沒有研究引力關系和缺乏知識的人來想蘋果落地的現象，也就不一定能想出一個名堂來。牛頓如此，其他一些具有偉大發明創造的人亦莫不如此。所以我們要有所成就，把我們的理想變成現實，除了要立志做大自然的有心人，孜孜不倦地進行思考和研究，同時還要在平時多積累有關的知識，掌握一定的科學理論基礎，這樣才能產生良好的結果。讓我們都來掌握有關的科學基礎知識，刻苦鉆研，做大自然的有心人！