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(音乐)
关于大脑有一个非常有趣的现象
那就是我们无法控制大脑收集和掌握的信息,
无论是事实还是故事。而且年纪越大,情况就越糟糕。
有时候这些事物已经跟随你许多年了,
你却还没弄清为何会对这些事物感兴趣,
还没了解他们对你的重要性。
我这有三个例子。
理查德 费曼小的时候住在纽约皇后区,
有一次他和他爸爸推着车出去散步,
车上有一个球。他注意到当他拉动车子的时候,
球就会滚到车的后面。
他问爸爸:“为什么球会滚到车的后面?”
爸爸回答说:“这叫惯性。”
他接着问:“什么叫惯性?” 爸爸说:“啊。
惯性嘛,就是科学家们
给’球滚到车后面‘这种现象取的名字。
但事实上,没人明白这是怎么回事。“
费曼后来在麻省理工学院和普林斯顿获得了学位,
他解决了挑战者号航天飞机失事事件的谜团,
他最后获得了诺贝尔物理学奖
因他提出的描述粒子运动的费曼图。
他把这归功于和父亲的那次对话,
让他认识到
最简单的问题可以将你带入人类知识的前沿,
而且那就是他想有所作为的地方。
他确实成功了。
埃拉托斯特尼是亚历山大图书馆的第三任馆长,
他为科学做出了很多贡献。
但他最为人们所铭记的成就
是由他在当图书馆馆长时收到的一封信开始的,
这封信来自亚历山大南边的一个叫塞尼的小镇(现埃及的阿斯旺)。
信中的一个事实在埃拉托斯特尼的脑中挥之不去,
写信的人说在夏至的正午时分,
当他向一口深井望下去的时候,
他可以看到井底的倒影,并发现他的头
正遮挡着太阳。
现在我告诉大家,哥伦布发现地球是圆的这个说法
纯属是胡说八道,根本不是真的。
事实上,所有受过教育的人都知道地球是圆的
这是自从亚里士多德时代起,而且亚里士多德本人
还通过一个非常简单的观测证明过这个说法。
他注意到地球在月亮上的影子
是圆的,
而且唯一能够持续的产生圆形影子的形状
就是球体,证明完毕。地球是圆的。
但是没有人知道地球有多大,
直到埃拉托斯特尼看到这封信里描述的事实。
他知道当时太阳在直射塞尼
因为向井底看的时候,一条垂直光线
经过那个人正当着太阳的头部,直射到井底。
埃拉托斯特尼还知道另一个事实。
他知道在同一天的同一时间,
也就是夏至的正午,
在亚历山大插一根棍子,
从太阳投射的影子得知光线偏离轴线7.2度。
如果你知道一个圆周边,
在圆上取两个点,
只需要知道这两点之间的距离,
然后就可以推算周长了。
360度除以7.2等于50。
我知道这是个整数,这也让我对这个故事产生了怀疑
但它仍是个不错的故事,所以我们继续讲下去。
他需要知道塞尼和亚历山大之间的距离,
这个问题很好解决,因为埃拉托斯特尼很擅长地理。
事实上,是他创造了地理这个词。
塞尼和亚历山大之间的路
是一条商业之路,
商人们需要知道多久能到达目的地,
就有必要知道两地的确切距离,所以埃拉托斯特尼
非常精确的知道两地之间距离500英里。
再乘以50,得到25000,
这与地球实际周长的误差不到百分之一,
但他在2200年前就做到了。
现在我们生活的时代
有价值几十亿美金的机器用来寻找希格斯玻色子。
我们正在探究比光速传播更快的粒子,
这一切科学探索成为可能
是依靠过去几十年来的科技进步。
但是在大部分人类历史上,
我们不得不用自己的眼睛、耳朵和大脑来探索问题。
阿曼德·斐索是巴黎一名实验物理学家,
他的专业领域是确认和完善他人的成果,
这听上去似乎有点无足轻重。
但事实上,这正是科学的精髓,
因为没有一件事实不可以被独立证明。
他很熟悉伽利略试图的实验
来判断光是否拥有速度。
伽利略精彩绝伦的实验室这样完成的
他和助手各有一盏灯,
他们每人提一盏灯,伽利略打开他的灯,助手也打开自己的灯。
他们的时机把握得很好。
他们很清楚自己的时机。他们分别站在两个山顶上,
距离两英里,然后做同样的事情
按照伽利略的假设,如果光线拥有可识别速度,
他就会注意到从助手那里返回光线的延时。
但对于伽利略来讲,光线实在是太快了,
当他假设光速大约是声速的10倍时,
他少说了好几个数量级。
斐索很清楚这个实验。他住在巴黎,
于是他在那建立了两个实验站点,
大约相距5.5英里。
他解决了伽利略的问题,
而且他的实验器材相对来讲十分普通,
他就是用的这个。
我要把这个遥控器先放在一边,
因为我要让你们的大脑也活跃起来。
这是一个齿轮,有一串凹槽,
还有一串轮齿。
这就是斐索发送离散脉冲光的方法。
他将一束光线放在其中一个凹槽后面。
如果我让这束光线通过这个凹槽射向一面五公里之外的镜子
这束光线由镜面反射回来
通过这个凹槽回到我这里。
但当他快速转动齿轮时,有趣的现象发生了
他注意到就好像是有一扇门在阻挡着
返回他视野的光线
为什么会这样?
这是因为光线返回的时候
通过的不是同一个凹槽。实际上,光线撞到了一个轮齿上。
当他把齿轮转得足够快的时候
光线被完全阻挡了
然后,根据两个实验站点的距离
和齿轮的转速以及齿轮上凹槽的数量
他计算出了光的速度,和真实的光速只有百分之二的误差。
而他在1849年就做到了。
这就是我从事科学研究的原因。
每当我理解不了某个概念时,我就回过头研究那些发现这个概念的人们。
我要看看他们是如何理解这个概念的。
当你看到这些科学发现者是如何思考他们的探索研究的时候
你就会明白
其实他们和我们没有什么不同
我们都是塞着肉、装着水的皮囊, 使用的都是同样的工具
我喜欢这种把不同的科学分支称为学科领域的说法,
大多数人认为科学就是一个封闭的黑匣子
实际上它却是一片广阔天地
我们都是探险家。
那些在科学探索中取得成就的人仅仅是对他们看到的东西
思考得更认真一点,并且他们的好奇心更多一点罢了,
他们的好奇心改变了人们看世界的方法,
进而改变了这个世界。
他们改变了世界,你们大家也可以。
谢谢。
(掌声)