科學(xué)實驗和現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展

路明

當(dāng)我們聽到來自原子世界的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的消息的時候，當(dāng)我們看到關(guān)于宇宙的科學(xué)新聞的時候，當(dāng)我們興奮地談?wù)撝锏拇菩坌詣e可以控制、生物的品種可以大大改良的研究報道的時候……總之，當(dāng)我們注視著、傾聽著現(xiàn)代科學(xué)的一切進(jìn)展的時候，我們會問：現(xiàn)代科學(xué)是在什么樣的基礎(chǔ)上建立起來的？它是憑借什么力量而得到這樣迅速地發(fā)展的？是建立在科學(xué)家的純理論研究的基礎(chǔ)上的呢，還是憑借少數(shù)天才的靈感、聰明和偶然的奮發(fā)的激動呢？

不，都不是。歷史告訴我們，是科學(xué)實驗打下了現(xiàn)代科學(xué)研究的基礎(chǔ)。恩格斯在談到古希臘人和現(xiàn)代人對于科學(xué)的貢獻(xiàn)的時候說，我們和他們“只有這樣一個本質(zhì)的差別：在希臘人那里是天才的直覺，而在我們這里卻是嚴(yán)格科學(xué)的以實驗為基礎(chǔ)的研究的結(jié)果，因而也就具有確定得多和明白得多的形式。”

科學(xué)實驗推翻了唯心主義的謬論

在現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展過程中，有過不少唯物主義思想和唯心主義思想的斗爭?？茖W(xué)實驗在這些斗爭里捍衛(wèi)了唯物主義，打擊了唯心主義，替現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展開辟了道路。

十六世紀(jì)中葉，在歐洲開始了現(xiàn)代科學(xué)的萌芽。但是，古代希臘哲人亞里斯多德的一切學(xué)說，正像圣經(jīng)一樣仍為當(dāng)時科學(xué)界奉為金科玉律。誰敢對亞里斯多德的學(xué)說提出疑問和批評，誰就被看作妖妄而遭到嚴(yán)厲的打擊。亞里斯多德當(dāng)初認(rèn)為，物體下落的速度是和它的重量成正比的，物體越重，下落越快。亞里斯多德的這一個看法本來沒有任何根據(jù)，僅僅是想當(dāng)然。然而在很長的時間里，都無人敢對這個說法發(fā)出疑問。只有意大利科學(xué)家伽利略，對這個問題提出相反的意見。他認(rèn)為物體下落的速度和它的重量無關(guān)，僅僅是空氣的陰力起著影響。如果不算或略去空氣的阻力，或者受到的阻力相同，兩個不同重的物體同時下落時，那么就會同時著地。當(dāng)時，不管伽利略如何解釋，許多所謂學(xué)者都不相信。相反，大家都把不相干的罪名加到伽利略的頭上。用什么辦法才能證明自己提出的意見是科學(xué)真理呢？伽利略想到了實驗。

一五八九年，在比薩地方，伽利略拿了一個重五公斤，一個重一公斤的鐵球（兩個球的體積是相同的，因此它們所受的空氣阻力是相同的），登上了一個斜塔。伽利略面對著塔下觀看的人群——其中有許多人是被請來的學(xué)者名流，把一個盛著兩只球的木箱子一翻。兩個球落了下來，砰的一聲，同時著地。

伽利略的比薩斜塔實驗，推翻了自來奉為權(quán)威的亞里斯多德學(xué)說，建立了落體定律。這是科學(xué)實驗的偉大勝利。

十九世紀(jì)，科學(xué)家當(dāng)然已不相信“腐肉化蛆”，“污泥生鰻”和“垃圾長蛋”之類的荒唐言論了。但是對顯微鏡下的微生物是不是也和高等生物一樣有著它們的祖先的問題，還有爭論。有些學(xué)者認(rèn)為，為什么無論是雨水或是有機物的液汁，只要露在空氣中，過幾天就會生出幾百萬個微生物來呢？如不是自生出來，還有什么別的道理可以解釋呢？

法國微生物學(xué)家巴斯德是反對這種“自生”論的最激烈的一個人。他認(rèn)為，只有當(dāng)空氣中有微生物的“種子”時，才會由此而繁殖出更多的微生物，否則，是絕對不可能的。巴斯德把一塊過濾空氣用的棉花放在嚴(yán)格消毒的養(yǎng)液中，不久發(fā)現(xiàn)，整個養(yǎng)液布滿了微生物。他說，這是因為棉花上粘有生物“種子”?？墒钱?dāng)時作為他的激烈的反對者的法國魯昂博物院院長普謝卻說：“這是因為棉花是有機物，可以自然發(fā)生微生物?！?/p>

用怎樣嚴(yán)密的精確的辦法才能使反對者啞口無言呢？巴斯德想來想去，辦法還是嚴(yán)密的精確的科學(xué)實驗。

巴斯德做了一個新的實驗。他把經(jīng)過煮沸消毒的養(yǎng)液盛在向下彎的細(xì)頸玻璃瓶中，靜放了好久，沒有發(fā)現(xiàn)微生物的產(chǎn)生。這是因為微生物比空氣重，不能自下彎的瓶頸上升，和液面接觸，所以養(yǎng)液雖經(jīng)久放置而仍不生微生物。可是如果把瓶子傾斜，讓養(yǎng)液流至瓶口，然后再恢復(fù)原狀。這時，養(yǎng)液已帶了空氣中的微生物了，這樣必定會有大量微生物繁殖出來。實驗結(jié)果，果然不錯。

這樣的實驗，巴斯德不只做了

一次，不僅只在一個地方做。他還雇了騾子載著實驗工具，爬到四千米高的阿爾卑斯山上的冰河地帶，重復(fù)地做這樣的實驗。

一八六四年四月七日，巴斯德在巴黎大學(xué)大禮堂的講臺上發(fā)表了他的試驗結(jié)果和結(jié)論。巴斯德當(dāng)眾出示了他的實驗器材。他拿出許多培養(yǎng)瓶給大家看，用來證實他的實驗與論斷是完全一致的。事實勝于雄辯。巴斯德的科學(xué)實驗勝過千萬篇論文，有力地打擊了生物的“自生論”。因而使拉馬克和達(dá)爾文的生物進(jìn)化學(xué)說的基礎(chǔ)更加鞏固了，為近代醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)和消毒、防腐等方法提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

科學(xué)實驗是科學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和科學(xué)理論之母

實踐是知識的源泉。許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和理論，也都是從科學(xué)實踐——科學(xué)實驗中誕生出來的。

解剖學(xué)在我國的歷史本來巳很悠久了，一千九百多年前，已有了醫(yī)生解剖人體的記載了。我國清代學(xué)者王清任，少年學(xué)醫(yī)時，就認(rèn)識到搞清人體五臟六腑的機能、部位對醫(yī)療的必要性，所以他就畢生從事解剖學(xué)的研究，觀察了幾十個被丟棄在荒野中的兒童尸體，幾個受剮刑的犯人的內(nèi)臟。他還解剖了許多動物，和人體作比較。在這些科學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，他于一八三○年寫成“醫(yī)林改錯”一書，指出了古人對人的心、肺、胃等部位和機能的某些錯誤認(rèn)識，做出了正確的結(jié)論。

再說生物電流吧，它對我們中的許多人也許還是陌生的。但是它在今天已經(jīng)得到許多應(yīng)用，而且將來還要得到更大的應(yīng)用。生物會產(chǎn)生電流嗎？是的，這個重大的發(fā)現(xiàn)就是由實驗得來的。一七八六年，意大利生理學(xué)家伽伐尼，有一次把剛解剖了的青蛙，用銅鉤穿起掛到鐵架子上，蛙腿忽然抽搐了一下。這使他非常驚奇。是風(fēng)吹的嗎？他取下青蛙再掛上去，蛙腿又抽動了，伽伐尼決定揭開這個謎。他開始做試驗：把青蛙拿到開動的起電機旁邊，蛙腿也抽動一下。這是由于靜電感應(yīng)的電刺激而引起肌肉收縮，難道以前發(fā)現(xiàn)的蛙腿收縮也是一種電的作用嗎？于是生物電這個概念第一次在伽伐尼的腦子里出現(xiàn)。當(dāng)經(jīng)過多次實驗而確證無誤時，伽伐尼宣布了自己的結(jié)論：在蛙腿的肌肉和神經(jīng)之間，各帶有相反的電荷，當(dāng)銅鉤穿過時使神經(jīng)和肌肉接通，便發(fā)出了“生物電”，刺激蛙腿而收縮。

伽伐尼的這一結(jié)論的宣布，當(dāng)即引起了生理學(xué)界和物理學(xué)界的震動和興趣。當(dāng)時有一位著名的物理學(xué)家伏特，在研究了伽伐尼的實驗以后，不同意伽伐尼的結(jié)論。他說蛙腿的抽動確實是由于電刺激，但電流并不是由蛙腿產(chǎn)生的，而是由于銅鉤和鐵架子，兩種不同金屬間的作用加上蛙腿潮濕的條件而產(chǎn)生的。他說，如果是銅鉤和銅架子就不會出現(xiàn)這一現(xiàn)象。

伽伐尼又作了更嚴(yán)密的實驗，他不用伏特認(rèn)為可以產(chǎn)生電流的金屬，而是剝出蛙腿的一條神經(jīng)，一頭和青蛙的脊髓接觸，一頭縛在另一條蛙腿上，結(jié)果這條蛙腿也會收縮。這一事實證明，引起蛙腿收縮的電刺激是來自生物本身?！吧镫姟钡拇嬖谑谴_定不移的了。

但是，伏特也做了許多實驗來證實他的兩種金屬接觸可以產(chǎn)生電流的假定。他用各種不同的金屬棒，一會兒插在水中，一會兒插在鹽溶液中，一會兒插在酸中，并用導(dǎo)線把兩根金屬棒聯(lián)起來。經(jīng)過多年的研究，不僅證實了兩種不同的金屬接觸可以產(chǎn)生電流，而且因此發(fā)明了“伏特電池”。這個電池就是我們今天所用的電池的老祖先。

那末到底是伽伐尼對呢，還是伏特對呢？我們說：兩人都對。伽伐尼最初發(fā)現(xiàn)的蛙腿的抽動，確實是由于銅鉤和鐵架子這兩種不同金屬，再加上蛙腿潮濕的條件，相互作用而產(chǎn)生的電流所刺激發(fā)生的；但是生物電也確實存在，那正如伽伐尼以后的實驗所證實的那樣。

請看，多么有意思呀！科學(xué)實驗中蘊藏多么豐富的理論和知識呀！由一個問題出發(fā)，從不同的角度去做試驗，卻得到了兩個完全無關(guān)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。這連科學(xué)家在實驗以前也不曾想到。

科學(xué)實驗使科學(xué)假說成為科學(xué)理論

許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)來自科學(xué)實驗，但是不是就沒有純理論性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)了嗎？純理論性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是有的，而且有些科學(xué)家只依靠他的泠酷的數(shù)學(xué)公式所揭露出來的東西，有時常是重大的科學(xué)真理。這里似乎看不到科學(xué)實驗起什么作用。但是，正如毛主席在《實踐論》中說的：“許多自然科學(xué)理論之所以被稱為真理，不但在于自然科學(xué)家們創(chuàng)立這些學(xué)說的時候，而且在于為爾后的科學(xué)實踐所證實的時候?！?/p>

赫赫有名的電磁波，是先有理論預(yù)言而后被實驗證實的。一八六○年英國物理學(xué)家馬克斯威爾通過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推求，創(chuàng)立了電磁波學(xué)說。這是一個著名的理論，但是它的正確性和真正的實際意義，只是在二十五年以后，由德國科學(xué)家赫芝用實驗找到了電磁波的時候。如果沒有赫芝的實驗，那末馬克斯威爾的學(xué)說又有什么力量和實際意義呢？

一九一六年，愛因斯坦建立了廣義相對論，這是當(dāng)代科學(xué)界最權(quán)威的一種理論。根據(jù)這個理論，宇宙空間以特殊的形式被歪曲著。愛因斯坦還算出了其他星球的光線在經(jīng)過太陽身邊時被歪曲的程度。這真是太玄奧了。不要說一般人不能理解這個理論，就是許多著名的科

學(xué)家當(dāng)時也還抱著懷疑的態(tài)度。但是一九一九年以后的多次日蝕觀測，確定了光線在經(jīng)過太陽身邊被歪曲的程度和理論計算的完全一致，加上其他一些實驗，這才使人們看到愛因斯坦理論的真正光輝。

科學(xué)實驗需要科學(xué)理論的指導(dǎo)

一八七五年，法國科學(xué)家巴波朗德發(fā)現(xiàn)了鎵，測出了鎵的比重是四點七。這個發(fā)現(xiàn)宣布以后，巴波朗德接到俄國化學(xué)家門捷列夫的一封信，指出鎵的此重不應(yīng)是四點七，而應(yīng)在五點九和六之間。這封信使巴波朗德大為驚奇，門捷列夫憑什么敢如此斷言？然而科學(xué)家的慎重感使他決定重做實驗。當(dāng)他十分小心地又做完了同樣的實驗以后，發(fā)現(xiàn)鎵的比重是五點九四。這里，門捷列夫根據(jù)他的周期律，對新元素的發(fā)現(xiàn)作出了科學(xué)的預(yù)言。理論可以指導(dǎo)實踐，這是真理。但這并不是說，實踐必須靠理論來檢定，而是說，科學(xué)理論能夠指導(dǎo)實驗的正確進(jìn)行，能夠指出實驗中可能出現(xiàn)的錯誤。最后證明門捷列夫的理論——周期律——的正確，能夠確切地知道鎵的比重，還是實踐——巴波朗德重做了的實驗。這個重做的實驗，使得周期律更加光輝，更加讓人信服了。

科學(xué)高峰屬于勤于科學(xué)實驗的人們

我們已經(jīng)看到科學(xué)實驗的力量和意義。但是科學(xué)實驗并不是游戲，它的道路是曲折的。它可以培養(yǎng)人們不怕艱苦、不怕犧牲的品質(zhì)。它往往通過千百次失敗，通過對失敗的總結(jié)，最后才得到成功。在愛迪生發(fā)明電燈時，為了找到理想的燈絲，試了六千多種材料，甚至連頭發(fā)都用了。最后，愛迪生用了碳化的竹絲，才把電燈點亮。以后又通過不少實驗，發(fā)明了鎢絲燈泡，才有今日的電燈。人們熟知的“六六六”藥粉，不就是在第六百六十六次實驗時才成功的嗎？我國上海滬光科學(xué)儀器廠工人王林鶴，在廣大工人和科學(xué)家的幫助下，通過三百七十次的試驗，才創(chuàng)造了高壓電橋的。在科學(xué)史上，以幾十幾百次實驗才成功的例子是舉不完的。

為了科學(xué)研究的需要，科舉家們在實驗過程中，有時卻偏偏要走那更難更曲折的道路，做傻子，給自己找麻煩。蘇聯(lián)的米丘林，當(dāng)他發(fā)現(xiàn)生在肥沃的土地上的果樹幼苗多不耐寒，而在一小塊貧瘠沙土中長大的幼苗，卻有很好的抗寒本領(lǐng)以后，他懂得對果樹來說也需要艱苦的鍛煉。為了實現(xiàn)他培育耐寒果樹品種的理想，他毅然決然地把精心經(jīng)營了十一年的果園賣掉，買進(jìn)了一片荒涼沙地。當(dāng)時誰不以為這是十足的傻子行為？可是米丘林全家動手，把樹苗都搬到沙土上，一切工作又從頭開始，辛勤實驗了幾十年，終于創(chuàng)造了三百五十種耐寒的果樹品種，得到了世界的聲譽。真正的科學(xué)家總是這樣奮斗一生的。

為了科學(xué)而進(jìn)行的實驗，不僅會遭到一些無知的人的譏笑，有時還會遭到打擊，甚至冒著犧牲生命的危險。當(dāng)巴斯德為尋找防范蠶得桑蠶毒粒病的新檢種方法，進(jìn)行實驗的期間，那些只知要錢的舊檢種商人攻擊巴斯德，跟在他后面扔石頭。但是巴斯德沒有為這些嚇倒，他堅持了實驗，取得了成功。

為了揭露科學(xué)之謎，像南北極這樣遼遠(yuǎn)冰凍的地方，地理學(xué)家要去探險；在蒼茫寒冷的高空層，飛行家要去升騰；像感染病菌這樣可能致命的事，微生物學(xué)家要以自身作實驗。著名的俄羅斯科學(xué)院院士、羅蒙諾索夫的親密朋友——利赫曼為了研究雷電而被雷電擊死；一七八五年法國的德·羅齊用自制氣球作飛跨愛爾末運河的實驗，不幸犧牲；一八九七年瑞典安得萊和他的朋友乘氣球飛往北極，一去不返；在本世紀(jì)開始的三十年中，為研究醫(yī)學(xué)昆蟲學(xué)而獻(xiàn)身的科學(xué)家有二十余人。這些科學(xué)界的“先烈”的犧牲，不但沒有嚇倒后來人，而且更鼓舞了后來人。是那些同樣勇敢頑強、不怕犧牲的科學(xué)家，踏著他們的道路，通過科學(xué)實驗，攀上了科學(xué)頂峰！

我們要揭開科學(xué)之謎，就要從事科學(xué)實驗。歷代大量的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，常常不是來自赫赫有名的科學(xué)家，而是勞動群眾、科學(xué)界中不大聞名或完全不聞名的人。科學(xué)試驗必須和生產(chǎn)勞動結(jié)合，依靠勞動群眾的力量，才能得到很好地發(fā)展。料學(xué)實驗和生產(chǎn)斗爭、階級斗爭是我國建設(shè)社會主義的三大革命運動，讓我們?yōu)樗I(xiàn)出自己的光和熱吧！