書選:
不只是正確性―― 談達成劃時代的科學成就必要的條件
《電的旅程》 《別鬧了，費曼先生》 《十項最美的實驗》
一位科學家如果只耽溺於自己的實驗和實驗數據的正確性，就未免太平凡了， 如此是無法達成劃時代的科學成就的，頂多成為科學史上的配角和後浪推前浪的 犧牲者。這些普通的科學家，做了千千萬萬的實驗，雖然算是成功了，卻只帶給 了這個世界許多數據化的垃圾，最終他們的影響，不過如小漣漪一般微不足道， 然後很快的就被大浪，那些偉大的科學成就吞噬。大浪不只是超越科學的正確性， 甚至可以往四周擴散，影響各個領域，並且在時間的長流中，持續的來回波動。 究竟劃時代的科學成就和普通的科學實驗有什麼差別?運氣也許是其一，許 多新發現正是在當事者不經意的情況下發生，或是當事者在反覆測試的過程，先 競爭者一步，找到正確的方向，但這都是少數，而且也只是一小部分。許多人還 會想到先天的天賦，和後天的努力，這兩者當然也是成功的條件。綜合了以上三 點，讓我們回到原本的問題，劃時代的科學成就和普通的科學實驗到底哪裡不一 樣?難道在普通的科學實驗我們就看不到運氣、天賦和努力嗎?當然是看的到的， 沒有一點運氣；沒有一點天賦；沒有一點努力，連正確性都是會喪失的，因此這 個問題的答案不在這三項，在我們看來，答案應該是現實環境的保障、思考模式 的創新和茅塞頓開的激動。 科學家也是需要錢生存的，當肚子都餵不飽，身體都顧不好，自然會放下研 究，從事更實際的工作，科學發展也無從論起。然而當生活獲得保障，卻只有簡 陋的儀器和不符標準的工作空間，劃時代的科學成就當然就淪為紙上空談。但是 這樣還不夠，沒有正式的發表的平台，科學家就無法交流，無法刺激更快速的進 步；沒有公正的專利權制度，就缺乏研發的動機，只能讓科學停留在理論的階段， 無法生活化。 這些現實的問題和機遇在《電的旅程》當中可以清楚看見。隨著人駕馭「電」 從電磁時代到真空電子，然後現代的固態電子，人不斷發現關於電的許多新的特 性和應用，而刺激這些發展的，簡單來講就是「錢」啊!從出 現西聯電報公司、 貝爾電話，到通用電氣和西屋電氣、美國 無線電，到現在耳熟能詳的 IBM、德 州儀器、Intel 和台積電 等，「錢」就不斷在各個劃時代產品的一生發生化學反 應，許 多優秀人才前仆後繼的發明、改良，為的就是糊一口飯吃。 摩斯(Samuel F.B. Morse)整合了電報技術並研發實用的電報， 然後又在美國國會大力推廣，就是為了取得比教授薪水更多 的錢；大家都以為貝爾(Alexander Graham Bell)發明了電話， 但糾結在其中金錢利益，非人人皆知，其實不算是電話的發 明者，他應該算是後繼者，只是這位後繼者，在一位律師的 主使下，做了虧心事，抄襲他人的專利申請書，成了名正言 圖一:貝爾在 1892 年從紐約到 芝加哥的長途電話線的啟用
順的發明者，這種成者為王的情形，也發生在電視商業化的過程。貝爾自己後來 也厭倦了，於是就遠離電話產業，而貝爾的公司後來經過他人接手，不僅用賄賂 打贏了一場專利，使貝爾發明電話的錯誤訊息強化外，還建立了貝爾實驗室，提 供一流人才最好的研究環境，使貝爾電話公司在技術上領先世界，並獨霸美國電 話系統幾近一百年，可見在人類發展科技時，除了科學技術的因素外，專利、市 場、管理、資金等現實環境的差異也發揮了決定性的作用。 除了社經情況不同，一個人本身的能力當然也是成功與否的重要因素。費曼 (Richard Phillips Feynman)是近代物理學的中要學者之一，要理解費曼的成功，就 不能不知道他的生活，《別鬧了，費曼先生》內容主要就是介 紹查理費曼的一些 有趣事蹟，這些看似有趣的事蹟，都是費曼 之所以厲害的原因，也是我們接下 來要討論的思考模式的創新。 費曼小時候喜歡破解鎖的技能，他看到上鎖的東西都想打 開它，而他也自創了幾種解鎖的方法，甚至破解了國家機密文 件存放地方，並警告政府國家安全不應該這麼容易受到威脅。 他超越了普通鎖匠單純學習傳統技巧的框架，並且自我挑戰 ，這種小創新的種子，已經從小時候費曼的身上看到。此外 ，費曼竟然也跳了森巴，而且他不只有跳森巴舞而已，他還 領了他的那個團遊街，實在難以想像一個偉大的物理學家跳 著森巴舞遊街，那種帶領遊街的不都是具有豐富經驗的嗎? 他這種凡事都做的特質也造就了他的想法總是比別人多，總
圖二:比較正常的費曼
是比人新奇有趣。費曼除了在實驗室之外，還喜歡到酒店去玩，他在這方面也做 得很好。他聽取朋友的建議而稱霸酒店，他也有勇氣去邀約每一個美眉，或許他 就在一次又一次的交際中，在面對許多截然不同的人時，去擷取新的靈感。他無 時無刻都觀察著身邊所發生的事情，隨時聯想到任何東西，進而幫助他構想新的 可能性。誰知道費曼是怎麼想到費曼圖的，但我們總覺得費曼圖中的捲曲線像是 鎖裡面的結構；波浪也許是森巴舞；而箭頭就想是向美眉邀約，這種詭譎的思考 模式，不失為一個合理的解釋啊! 古代的科學，雖然往往依附在宗教之下，但也使得科學家們相信世界是有那 麼一套規律與準則的，並非不能預測的，於是從發現到的現象，他們試圖用想像 的情況去說明，到了近現代，有了科學方法的加持，如今又多了電腦這項利器， 科學家們依舊不斷建構一個完美的宇宙，嘗試用最簡潔的數學式子描述一切的動 與靜，說的感性一點，就是古今所有的科學家，持續在探討自然界規律之美，和 享受美帶給好奇心的那股驚豔感。 什麼是最美的實驗？一直到不久之前，最撼動人心的科學多來自個人的雙手， 而非今日已然「產業化」的大型科學實驗，現實的我們往往耽溺於精密儀器上的 創新突破，而忘卻了對實驗那份純真的感動。心靈透過實際動手做，正面迎戰未 知，領航著我們進入純粹實驗美的世界。 《十項最美的實驗》這本令人無法抗拒的書中，引領我們進入那些世界似乎
仍充斥神祕力量的時代，當時科學家對光、電，以及解剖台上心臟的跳動困惑不 已，許多影響著現實生活我們的實驗，透過作者的描述，彷彿身歷其境般的臨場 感，我們化身成穿梭時空的探險者，一步步窺探著實驗的原理、運作與奇妙。 美的定義，往往是由主觀的自我詮釋，但本書卻顛覆了傳統美的感性，取而 代之的卻是一篇篇極具客觀性的小品文章。作者以自身的 堅持，歸納出的十項 最美實驗，它們需要有控制條件，有 系統性的試驗，並且追尋著他認為的純粹， 利用手邊的材 料，一個好奇的靈魂，找到一種方式向宇宙提出問題， 堅持到它回答。 我們目睹了伽利略在測量引力時，以歌唱的方式記 時；牛頓小心地將一根針插入他的眼睛後方，以了解光 如何造成視網膜的震顫；哈維在手臂上綁止血帶，觀察 動脈在上方跳動、靜脈在下方鼓脹，證明血液的循環； 法
圖三:伽凡尼蛙腿動物電實驗
拉第用水銀和軟木塞做了一個粗糙的裝置，讓帶電的 電線 繞著一個磁鐵旋轉；伽凡尼在切開的蛙腿上釋放電 流，對 痙攣的肌肉纖維驚異不已；巴夫洛夫進行了他著名 的實驗， 研究狗隨著音高而產生唾液；邁克生用光束干涉 儀,來為 以外太空為背景的地球速度計時，焦耳面對世界的 脈動， 提出來的運作模式，利用轉動發電機搖桿的砝碼和 滑輪，精
確地指出要消耗多少呎磅的功。一切的一切
都是多麼的精巧美妙，上帝似乎安排了一場康莊大道，等
圖四:哈維血管實驗
著人類因為好奇，前去摸索。 對他們所有人來說，勤奮獲得了獎賞，努力不只是一場空，而是完成每項實 驗的最棒墊腳石。一瞬間，困惑一掃而空，對自然的某種全新理解躍入眼中，對 於科學家對大自然的信仰，那是多麼的令人振奮。一篇篇平易近人的小故事，讓 我們重溫一個靈魂凝望未知之境時縈迴的激情，對科學的境界懷有更高的瞻仰。 於是當一位科學家，不管是專業的還是高國中科展的，有了一點運氣、天賦 和 努力再加上足夠的社會資源支持、創新思考和本身對科學之美的熱愛後，達成 劃時代的科學成便指日可待! 照片來源: 圖一: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Alexander_Graham_Telepho ne_in_Newyork.jpg 圖二: http://www.xuekewang.com/uploads/allimg/100804/1140111964-0.jpg 圖三: http://www.ihep.ac.cn/kejiyuandi/news/10-faxian/galvani2.gif 圖四: http://210.60.224.4/ct/content/1986/00090201/images/729.jpg