我们人类生来就是追光者。世世代代,我们追寻着那一束“光”。远古时期的一束火光照亮了我们的文明进程,我们拿着“科学”的小蜡烛,向着光明的未来在黑暗中曲折前进。
让我来讲讲几个追光者的故事吧。
18世纪,巴伐利亚,德国,有一个被迫在领主家做苦力的少年。他白天早早地起来挖煤,然后负责熬制一锅一锅的有毒物质。领主严禁像他这样的长工读书,可他仍然在深夜偷偷点灯苦读。
一天,领主家的房子塌掉了。巴伐利亚的王子当时路过,并亲自参与抢险,亲手救出了这个地位低下的少年。少年的命运由此改变,他得以接受良好的教育。学成毕业后,他在巴伐利亚境内的造镜厂担任科学总监,人们这时才开始叫他“夫朗和费”。
夫朗和费在职内作出了极大的贡献。因为他,巴伐利亚得以生产出当时世界上最好的镜片。对于工业革命时代的人们,用于望远镜、显微镜上的镜片几乎是当时的最高科技。夫朗和费由此得以名噪一时。
可是夫朗和费也没有忘记在业余继续做着科研工作。一百年前,牛顿用三棱镜将太阳光分成赤橙黄绿蓝靛紫的七色光带,证明了白光是由七色光合成的。但牛顿的时代还没有显微镜。夫朗和费在好奇心的驱动下,用自制的显微镜对准了色散后的光带。光带上出现了令他无论如何意想不到的图案:一条条竖向排列,毫无规律的阴影。他又进行了多次实验。阴影依然在同样的位置上。夫朗和费无法解释这一现象,他们那个时代的人都无法解释这样的现象。夫朗和费用他的空余时间,发现了一个牛顿也未发现的光的秘密。
夫朗和费后来英年早逝,去世时才不过30岁。在遗嘱里,他称要把他的全部科研成果公之于众。可惜的是,由于技术保密的需要,他的镜片研究成果未曾公布。
18世纪的英国,法拉第已经是一名久负盛名、头发苍白的老人。在过去的几十年里,他发明了电动机、发电机和变压器,“电”这数十个世纪以来困扰人类的自然现象终于变成了人类可以利用的动力。几十年后,人们逐渐抛弃了这位看似已经落伍于时代的老科学家。法拉第当时面临着病魔的百般折磨,他经历着对一名科学家最可拍的症状——记忆力衰退。但是,法拉第仍然没有放弃工作。
法拉第早年曾发现电和磁有密切的联系,一定条件下,电能转化磁,磁能转化为电。如果自然界中的第三种自然现象——光,能与它们两个发生联系的话,那么他就可以证明这三位是一体的,光是一种电磁波。
法拉第设计了一个实验,他让蜡烛通过偏振片。过滤出单方向振动的光。接着,他把另一张偏振片转动900放在了烛光之前。如果光的振动方向不发生偏转的话,光是无法通过它到光屏之上的。两张偏振片之间,法拉第设计了一个用磁力将光发生偏转的装置。在合适的介质之下,磁力可以偏转光线。
为了寻找着合适的介质,法拉第尝试了上千次。氢气,失败。氮气,失败。硫酸,失败。碳酸,失败… …“或许这个实验的理论是错误的,”他想。他看到了他书架上的一块难看的玻璃。几十年前,他的导师戴维嫉妒他的才华,把他送去制造镜片,可他花费了四年页没有成功制出合适的玻璃。巴伐利亚人保守着他们的秘密,法拉第几乎不可能成功。制镜一事过去后,法拉第将他的失败品放在房间里留作纪念。
他拿起这块玻璃,放在了两片偏振片间。开关被摁下后,光屏上呈现了清晰的烛光。舞动的烛光,闪烁的烛光… …他发表论文后不久,一个名叫麦克斯韦的人根据他的实验结果写出了19世纪最重要的科学论文之一。烛光化为字母和公式,闪耀在斑驳的纸上。法拉第由此推动了物理学最重要公式之一——麦克斯韦方程式的发现。
20世纪初,一个名叫海伦的女大学生来到了当时为数不多招收女性的大学之一—哈佛大学。尽管如此,女性在学校里也多是做一些诸如计算、整理之类技术含量低的工作。
当时的科学界已经发现夫朗和费光线阴影上的秘密:有一些元素吸收某些特定波长的光线,通过阴影的位置可以得出这些元素的组成。将物质加热到高温,根据电磁波上的谱线就能知道物质的元素组成,看似确实是这样。
哈佛大学的男性科学家们得出了一个结论,由于地球物质加热到高温的谱线和太阳的相同,所以太阳的各种元素含量和地球完全相同,太阳是由和地球相同的氧、硅、铝、铁醉成的。
海伦不同意这个结论。能量不同,谱线的位置可能相同,但深浅会有差别。她结合多次实验结果,推断出太阳的主要成分是氢和氦。她于是写信给当时的权威,但回信总是他们的否定。
几年以后,权威们也发现了他们的错误。庆幸的是,这些权威没有埋没海伦的名字。埋藏在光线里的另一个秘密又被揭开了。
今天,站在这些追光者的肩上,我们得以做一些以前想都不敢想的事情:用望远镜窥探宇宙,得知数万光年外行星的元素组成,用光进行通信… …我们也跟随着这些追光者,一步一步向着科学的光明前进。