會跳舞的花粉

駱昌芹

顫動的雄性花蕊

1827年夏天，剛剛擔任大英博物館植物部主任的植物學家羅伯特·布朗，正在忙著研究植物受精的秘密，想看一看花粉在這一過程中，扮演了什么樣的角色。他從頭一年冬天起，就開始為這次研究作準備。他設計并親自動手制作了許多小工具，還特地買了一臺當時最好的顯微鏡。當然，從今天的眼光來看，這臺顯微鏡太簡陋了，只能放大300倍。不過，這對于觀察花粉，已經足夠了。

到了鮮花盛開的季節，布朗從花園里摘下一朵又大又美麗的花，用特制的小工具，小心翼翼地把花粉從雄蕊上取下來。為了不讓風把花粉吹散，他把它們浸在水里，然后移到顯微鏡下觀察。

布朗剛把眼睛湊上去，就被一種奇妙的現象迷住了：那些小小的花粉顆粒，全部在不停地顫動，一面顫動一面還緩慢地移動著，沒有一個例外，就像是一群演員在舞臺上翩翩起舞。

布朗馬上又跑去采集了幾種其他植物的花粉，放到顯微鏡下，也同樣看到了這種奇怪的現象。

無法解釋的現象

“沒有運動器官的花粉，怎么一下子變活了呢？”晚上，布朗躺在床上，輾轉難眠，腦子里一直盤旋著這個問題。

莫非是水在流動的緣故？第二天一早，布朗帶著疑問，又一次仔仔細細地觀察了顯微鏡下的奇跡。顯微鏡放置得很平穩，水也沒有流動。而且最奇怪的是，花粉的運動是雜亂無章的。要是它們是被水推動的話，就應該順著水流朝著一個方向漂動或順著渦流轉動才對。

布朗再也無心去研究植物的受精作用了，他非要把眼下的這個奇怪現象搞清楚不可。他把苔蘚弄成很細很細的粉末，浸在水里用顯微鏡觀察，又把樹葉碾成細小的粉末，進行同樣的實驗，居然也看到了跟花粉一樣的運動。于是，布朗想：“一切有機物的微粒都會在水里運動。”

那么，換成無機物又會如何呢？布朗又把煤灰、塵埃和煙灰等泡在水里，同樣也發現了這種現象。“化石如何呢？”布朗想起博物館里的巖石標本，他把鐘乳巖、熔巖、浮石、火山灰……甚至從埃及獅身人面像上取下來的花崗巖碎片，都拿來一一察看。他發現，不管它們是什么東西，只要碾成顯微鏡下能看得清楚的小顆粒，浸在水里，都會生機勃勃地亂動。

布朗的這一發現，立即傳遍了整個歐洲，科學家們到處議論著布朗先生的發現，可是誰也揭不開這個謎。有的人說，大概是光線照射在小顆粒上，推動了它們。可是，無論是用明亮的光線，還是用暗淡的光線照射，都不能改變花粉的運動。所以，看起來這跟光照是無關的。也有人猜想，是某種化學反應驅動了花粉，可是這種猜測很快就又被實驗否定了。人們把這種運動稱為布朗運動，可是連布朗先生自己也沒法解釋這個撲朔迷離的現象。

原來水分子在作怪

10年、20年、30年過去了，一直到1863年，德國科學家維納才找到一個大家都同意的看法：水和其他所有物體，都是由極小極小的分子組成的，這些分子都在一刻不停地運動著，可是分子實在太小了，即使用放大幾百倍的顯微鏡也看不清。但是，浮在水中的花粉微粒，不斷地受到周圍水分子的沖撞，因此就會時而往這邊、時而向那邊亂動。這就是布朗看到的現象。

一個正確的理論必須經過精確的實驗考證才能成立。如何用布朗運動來證明維納的設想呢？

這個難題，一直到1905年，才由一位當時默默無聞的青年給解決了。這位青年就是愛因斯坦。愛因斯坦那時才26歲，剛剛從蘇黎世工學院畢業，由一位朋友介紹，在瑞士伯爾尼的專利局工作，只能利用業余時間鉆研心愛的物理學。在艱苦的研究中，愛因斯坦找到一個聰明的辦法，可以從小顆粒那雜亂無章的運動中，測量出分子的數目，甚至還能測出分子的大小。三年之后，一位名叫伯蘭的物理學家，按照愛因斯坦的辦法，證明了布朗運動確實是由水分子推動而引起的。

今天，科學家們已經制造出了電子顯微鏡，用它能觀察到物質的分子結構分子的大小，分子那不停運動的性質也早已成為眾所周知的常識了。可是在從前，人們還無法直接看到分子時，他們通過布朗運動，在肉眼看得見的花粉世界和無法觀察的分子之間，架起了第一座橋梁。這確確實實是在物理學和人類對自然的認識道路上，邁出了關鍵的一步。