小事件中誕生的大發現

許多的發明創造看似意外，實際上是善于捕捉機遇、運用特殊的注意力的產物，尤其在科學活動中表現得最為突出。如琴納創立了“免疫學”，是因為他注意到擠牛奶的婦女不得天花這一現象；左德伊爾發明了橡膠加硫的制造法，是因為他注意到一時不慎落到爐子上的橡膠塊沒有熔化的現象；牛頓發現了萬有引力定律，是因為他注意到了蘋果落地的現象……

一、倒茶助瑞利

英國著名的物理學家瑞利，小時候經常注意他母親招待客人時端茶的樣子。每當有客人登門，他母親總是沏好一碗茶，放在小碟子里，端到客人面前去。由于母親上了年紀，她端碟子的手老是哆嗦打顫，茶碗也就不停地在碟子里滑來滑去，有時候滑動得連茶都灑了出來。可是當茶水溢落到小碟子里以后，茶碗反而不那么滑動了……瑞利反復觀察后，開始了對摩擦力的探索研究，并于1904年獲得諾貝爾物理學獎的殊榮。

二、母子對話促成“拉曼效應”

印度科學家拉曼在英國皇家學會上做了聲學與光學的研究報告后，取道地中海乘船回國。甲板上漫步的人群中，一對印度母子的對話引起了拉曼的注意。“媽媽，這個大海叫什么名字?”“地中海!”“為什么叫地中海?”“因為它夾在歐亞大陸和非洲大陸之間。”“那它為什么是藍色的?”

年輕的母親一時語塞，求助的目光正好遇上了在一旁饒有興味地傾聽他們談話的拉曼。拉曼告訴男孩：“海水所以呈藍色，是因為它反射了天空的顏色。”當時，幾乎所有的人都認可這一解釋，它出自英國物理學家瑞利勛爵，這位以發現惰性氣體而聞名于世的大科學家，曾用太陽光被大氣分子散射的理論解釋過天空的顏色，并由此推斷，海水的藍色是反射了天空的顏色所致。但不知為什么，在告別了那一對母子之后，拉曼總對自己的解釋心存疑惑，那個充滿好奇心的稚童，那雙求知的大眼睛，那些源源不斷涌現出來的“為什么”使拉曼深感愧疚。作為一名訓練有素的科學家，拉曼發現自己在不知不覺中喪失了男孩那種到所有的“已知”中去追求“未知”的好奇心，他不禁為之一震!

拉曼回到加爾各答后，立即著手研究海水為什么是藍的，遂發現瑞利的解釋實驗證據不足，于是決心重新進行研究。他從光線散射與水分子相互作用人手，運用愛因斯坦等人的漲落理論，獲得了光線穿過凈水、冰塊及其他材料時發生散射現象的充分數據，證明出水分子對光線的散射使海水顯出藍色的機制，這與大氣分子散射太陽光而使天空呈現藍色的機制完全相同。進而又在固體、液體和氣體中，分別發現了一種普遍存在的光散射效應，被人們統稱為“拉曼效應”，為20世紀初科學界最終接受“光的粒子性學說”提供了有力的證據。1930年，地中海輪船上那個男孩的問號，把拉曼領上了諾貝爾物理學獎的獎臺，使拉曼成為印度也是亞洲歷史上第一個獲得此項殊榮的科學家。

三、摔出來的雅備布·搏爾碎片規律

有一天，丹麥大學生雅各布·博爾在實驗室做實驗，快下課時，不小心打爛了一只玻璃瓶子。在清掃玻璃碎片的時候，雅各布·博爾突發奇想，將那些碎片分為大的、次大的、次小的和最小的4類，接著拿去稱重量。結果發現：10～100克的最少，1～10克的稍多，0.1～1克以下的最多!尤其有趣的是，這些碎片的重量之間有著嚴整的倍數關系，即最大碎片與次大碎片的重量比為16：1，次大碎片與中等碎片的重量比為16：1，中等碎片與較小碎片的重量比為16：1，較小碎片與最小碎片的重量比也是16：1。他對這同樣的比率很感興趣，于是又故意往地上摔爛了幾個玻璃瓶和瓷瓶，結果發現幾種碎片的比率都接近16比1！這就是著名的雅各布·博爾碎片規律。這一規律，現在已廣泛應用于考古和天體研究，人們據此從已知瓷器、隕石的碎片來推測它們原來的形狀和面積。

四、意外發現而產生的理論

1925年，美國天文學家W．S．亞當斯根據愛因斯坦廣義相對論的預言，通過對天狼星密度很大的伴星的觀察，確認了恒星發出的光譜線的頻率向紅色方向移動，即出現頻率變低、波長變長的紅移現象。

1929年，大天文學家哈勃根據新的觀測資料，發現了銀河系以外的星系光譜紅移與星系離開我們的距離成正比，即距離我們愈遠的星系，離開我們的速度愈快。

這種宇宙天體愈遠向外飛逝速度愈快的天文現象，預示著宇宙在不斷地向外膨脹。對于這種巨大的天文之謎，科學家們一時沒有恰當的理論來解釋它，一些天文學家和物理學家提出了較為合理的宇宙膨脹說和宇宙爆炸理論。該理論認為：整個宇宙起源于一個高溫、高密度的“原始火球”的大爆炸，火球爆炸而向外膨脹的過程中，產生的各種元素就形成了今天宇宙間的各種物質，逐漸凝聚成星云，再演化為各種天體。由于大爆炸后宇宙中原初輻射達到熱平衡，至今宇宙間還殘存著均勻而微弱的背景輻射。

為了驗證這種學說，20世紀60年代初，美國普林斯頓大學的射電天文學家R.H.迪克等人建造了一架天線，努力探尋背景輻射。也許天線靈敏度不夠或別的什么原因，未能尋到這種背景輻射。

1962年，美國貝爾實驗室研制發射成功了世界上第一顆國際通信衛星“電信星1號”。第二年，貝爾實驗室兩位30歲左右的青年工程師彭齊斯和威爾遜在裝置衛星通信用的天線時，發現總有原因不明的“噪聲”干擾。他們經過反復測試，覺察到這是一種消除不掉的噪聲輻射，相當于絕對溫度2.7K左右。而且這種微波輻射在天空的各個方向都是強度相等的，且不隨季節而變化。顯然這不是來自某些天體的特定的輻射，而只能是一種宇宙輻射。這個發現打破了以前認為廣闊的星系際空問是絕對空虛，不可能有任何能量輻射，溫度只能是絕對零度(相當于零下273℃)的傳統觀念。

貝爾實驗室這兩位工程師當時還不知道宇宙大爆炸理論，一時對這種宇宙輻射現象疑惑不解。次年春，彭齊斯向麻省理工學院的一位科學家偶爾談起這個不解之謎，那位科學家告訴他迪克小組正在探索這個問題。彭齊斯喜出望外，立即與迪克小組進行了互訪。經研究進一步確認，這個3K宇宙背景輻射就是“原始火球”大爆炸后的殘余輻射。后來，彭齊斯和威爾遜因此項發現而榮獲諾貝爾物理學獎。