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2、第一课 从哲学到自然科学? ...

  •   苏裴今年18岁,是个苦逼的理科生,刚刚被母亲大人打包扔上火车,向梦想中的A大进发。
      虽然说学的是理科,可说到底也不过是因为高中理科成绩比较好的缘故,毕竟比起文科的背背背背,逻辑和理解更重要的理科学起来对她更轻松一些。数学,物理,化学,生物,实际上她还真的一点都不喜欢这些东西,其实也就是背就是了,只不过背的少一点,算的多一点。
      考上了大学,父母固然是高兴的,可是她自己却是一片茫然——我的专业要学啥,学完了以后要干啥,虽说进了学校的大门,可是比高中还要两眼一抹黑:起码高中还有个目标,考大学。
      一想到大学四年还要面对高中就已经学烦了的东西,苏裴的头就开始大了起来,不过算了,她揉揉太阳穴心想,大不了玩四年就是了,这年头谁还认真上大学啊。
      突然,眼前一黑,火车进了隧道,手机响了起来,似乎是来了条短信。苏裴翻出手机一看,是妈妈发来的短信:
      “裴裴,上了大学好好学习,不要浪费了时间和机会,学习知识是年轻时最重要的事情,许多事过了就再也回不去了。爸爸妈妈当初没有这样的条件,你一定要好好珍惜啊!”
      苏裴撇撇嘴,在手机上敲上一行“我知道了妈妈”,心里却不以为然,科学有什么好的,不过就是学完了赚碗饭吃呗,学出来还不一定比人家学医学法甚至学商的好,怎么上学不是上啊。
      【唔,你不喜欢科学么?】
      喜欢个屁,被科学虐了6年能爱上那是真爱啊我去!苏裴翻了个白眼。
      【那可糟糕了,作为一个理科生,自然科学的美好,你怎么能不知道呢?】
      我干嘛要知道……等等!苏裴猛地抬起头,发现眼前还是一片黑暗,隧道不会这么长,更不会什么都看不见,她现在究竟在什么地方!
      【啊呀,你终于发现了么?欢迎来到科学大世界,我是你的引导者,我们的目标是:让人人都爱科学!】
      我呸呸呸,苏裴想站起来却发现自己动不了了,连一句话也说不出来。
      【不要着急,我们科学大世界系统是绿色无害的,绝对没有任何毒副作用,我们会通过一些有趣的小手段,让体验者爱上科学!】
      什么有趣的小手段!快放我出去!苏裴急的眼泪都快流出来了。
      【麻~麻~不要这么紧张,现在我们就来第一课,自然科学的起源吧~】
      苏裴眼前一黑,晕了过去。

      当苏裴再次睁开眼睛,发现自己已经不再在火车上了,而是站在一座山峰的顶端。山峰下不远处乌云堆积,电流撕裂空气的声音震耳欲聋。大自然的力量如此可畏,近在眼前的雷云吓得苏裴浑身颤栗。
      “我,我现在在哪里啊!这是什么地方啊!会死的,离闪电这么近会死了!!!”
      眼前一花,身边环境瞬间改变,变成了汪洋之中的一片礁石。海水咕噜沸腾,不断有白烟腾起,空气味道臭臭的,仿佛想象中的世界末日。
      “我说,我现在究竟在哪里啊口胡!!!这是要干什么啊不是学科学吗这是什么科学啊!!!”
      【我们现在所在的地方可以被称之为原始海洋。这里是产生一切生命的地方。
      1953年一位美国芝加哥大学的研究生米勒(S.L.Miller)在其导师尤利(H.C.Urey)指导下完成了一个著名的模拟实验——米勒模拟实验(Miller’s simulated experiment)。
      这项实验模拟了在原始大气接近海洋表面的地方,即无氧,存在氨气,氮气,氢气,硫化氢和水蒸气的高温雷电环境下自然合成了生物高分子单体,特别是氨基酸。证明了生命确实可以起源于原始环境。】
      【这就是为什么我们要研究,发展自然科学——科学可以告诉我们,我们从哪里来。】

      环境再次改变。
      苏裴出现在古典的街道上,身边的人都穿着古希腊式的布衣。
      【现在我们在公元前400年左右的古希腊,这里正是西方哲学乃至自然哲学的发源地。】
      “哲学(Philosophia)正是爱与追求(Philein)智慧(Sophia)的意思,我一息尚存而力所能及,总不会放弃爱智之学。”
      一位身披白袍的先生向四周正敬服的看向他的年轻雅典人说道。
      【苏格拉底,柏拉图,亚里士多德是古希腊最具盛名的三位哲学家。古希腊的哲学家在探讨哲学问题的同时,还专注于数学和物理研究。
      毕达哥拉斯发现了直角三角形的勾股定理,德谟克里特斯提出原子论,欧几里德的《几何原本》是跨越整个数学史中平面几何最重要的教材和权威著作,阿基米德使用穷举法算出了π的数值。】
      【啊啊,关于阿基米德,还有一个著名的故事呢。】
      希腊式的殿堂中央,一位头戴金冠的老者向以为蓄着络腮胡的青年说:
      “阿基米德,我知道你是叙拉古最聪明的人,现在请你为我解开一个难题。
      “我的工匠为我打造了一顶金冠,可是有人告诉我它并不是纯金的。能否请你为我想一个办法,不破坏我的金冠,证明工匠在其中用了银而不是纯金?”
      青年低头答应了请求,回家冥思苦想却没有得到答案。一天,他在浴室里洗澡,浴池里的水太满,当他进入浴池的时候,水溢了出来。他突然意识到,他所排出的水的体积与正是他自己的体积!这意味着无需破坏金冠就可以比较它与等质量纯金的体积!而排出水的体积正等于他在水中所受的垂直向上的浮力,这可以证明两者的密度差!
      这发现让他欣喜至极,连衣服都没来得及穿就冲到街上大喊:“Eureka!Eureka!(我发现了!)”
      阿基米德进入王宫,向叙拉古国王希伦二世(Hiero II)展示了他的发现。他将等同重量的金与银吊在等臂杠杆的两端放入水中,由于银的密度比较小,体积较金更大,因此受到更大的浮力,于是金一端的杠杆低于银一端的杠杆。他又将金冠与等同重量的纯金吊于等臂杠杆的两端,金冠一端的杠杆高于纯金一端的杠杆!事实证明,金冠中掺了银。而垂直向上的浮力等于排出水的重力等于物体的体积,物体的密度以及重力之积的浮力公式也被称为阿基米德定律。(a.k.a F[浮]=G[排]=ρ[液]·g·V[排液])
      【古希腊的哲学家们建立了最基本的科学研究方法:实验与逻辑推导。
      基于古希腊自然哲学发展出的自然科学,正是继承了这样的研究方法。】
      苏裴重新回到黑暗之中,眼前一幕幕画面飞过。
      树上的苹果砸到少年的头上,天空中的月亮却遥远的散发着诱人的光辉;银色的金属掉到酸液里迅速的溶解并浮上细小的气泡;滚滚乌云之中闪电时隐时现;同一把种子种在不同的土地上开出了不同颜色的花朵。
      【我们总是在自然中发现种种无法理解的现象。】
      青年在草稿纸上写下一行公式,又草草的划去;头戴假发的中年人将不同的金属和酸液摆在桌子上,在笔记本上记录其性质;形形色色的人们在各种载体——羊皮纸,竹简,宣纸,纸张上记录下各种对自然现象的猜测。
      【然后我们对这些现象的原理进行合理的假设。】
      青年用绳子提起一桶半满的水,深吸一口气,将桶抡了起来,桶以青年的身体为圆心横向转动,却没有一滴水溅出桶外;中年人将不同的金属放入同一种酸液,将其中溶解的种类记录了下来;风筝在雷雨天被放上填空,湿润的绳子上系上了一把钥匙,雷电劈中了风筝,电流通过钥匙的瞬间爆发出了耀眼的电火花;花朵被浸入不同的液体之中,神奇的呈现出完全不同的颜色,有的是粉色,有的是蓝色。
      【为了验证假设,我们设计各种实验。】
      无数次的失败,无数次的假设,科学家们孜孜不倦,有的人穷其一生也未将问题解开,而他的学生,同行,甚至仅仅是拜读过相关文章的初学者,又将自己的时间与精力投入到这些看似没有意义假设与实验之中,直到有一个人提出了一个能被实验验证的假设,所有人欣喜若狂。
      【当假设被实验所验证,我们将其称之为定律。】
      青年抛了抛手中的苹果,仰望天空中的月亮:苹果固然遵从着定律,月亮呢?行星呢?要如何计算它们的速度和轨迹?雷电穿破天空,它的速度有多快?它是如何产生的?能量有多大?科学家们通过更多的实验,将定律书写成为一行简单的公式。
      【用数学的方法来表达定律,从定性的分析事物转为定量的分析事物。】
      气焰喷发,运载火箭带着宇宙飞船飞上云霄;石墨棒被一根根插入重水之中,中子源启动,核裂变开始;环形粒子加速器节节开启,带点离子猛地撞上金属原子。
      【通过这些简单又基本的定理与公式,我们以区区人类之身创造出远超其它任何生物的技术与文明。拓展自身的领域与认知,一步一步的解开宇宙之谜。】
      【自然科学可以为我们铺就通往未来的道路。从未有任何一刻,人类文明的未来像现在这般清晰。】
      【这就是自然科学。
      这就是我们为什么要学习它,为什么要研究它,为什么要发展它。
      通过它,我们能够推断过去,了解自身,预测未来。
      这是一条通往真理的道路,人类有限的生命通过科学与知识的传承被升华了。我们为能触摸到宇宙的真理而欢喜颤栗,这真理超越一切虚伪的争斗,矫饰的傲慢和无知的愚昧,这是宇宙对人类的恩赐,使我们有足够的智力去学习与发现它。
      这就是自然科学,这就是它的美。
      这就是为什么我在你身旁,为你展示它的种种伟大与美好。】

      眼前重新亮了起来,苏裴发现自己回到了火车座位上,低头看看手上的手机,时间不过过去一分钟。
      犹豫了一下,苏裴在短信输入框里打上了一行字:
      “我会好好学的,妈。”
note 作者有话说
第2章 第一课 从哲学到自然科学?

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