做大自然的有心人

路明

大自然不仅有壮丽的山峦，浩瀚的海洋，蔚蓝的天空，而且在大地的气象中，还有动物的无穷体态活跃着，植物的无阻美景装饰着，不论是空中、陆地还是海洋，到处是生气，到处是知识。

我们只要仔细地想一想，那水中的游鱼，空中的飞鸟，缓缓下落的蒲公英的绒毛以及牵在树枝间的蜘蛛网，不都是早在人类之先就应用了类似潜水艇、飞机、降落伞和链索桥的原理了吗？

还有那无知的蝙蝠，它天生就会应用“超声波定位技术”，虽然在黑暗中飞来飞去，总也不会碰到墙上；那萤火虫在自已身体里点亮起来的“小灯笼”，却和人类在本世纪发明的“萤光灯”是亲属，同属于“冷光”光源。自从1895年俄国学者波波夫发明了无线电以后，人类才掌握了打电报的技术，可是生物界有许多昆虫也许早就会收发“无线电波——打电报”了，因为它们能在很长的距离问跟踪并且找到伴侣。

谁能说在人类应用和发明象潜水艇、飞机、降落伞、萤光灯……等等这些科学技术成就的时候，没有得到大自然的启发、没有学习大自然呢？谁能说大自然不是人类许多发现发明的思想的源泉呢？

虽然我们每一个人都生活在大自然中，天天看到它，天天摸着它，可是当我们看到苹果从树上落下来的时候，有谁能和万有引力定律的发现者——伟大科学家中顿那样，对使苹果落地的是一种什么力量引起了疑问呢？当我们面对着金银铜铁锡……这样数十上百种元素的时候，有谁能和伟大的自然定律元素周期律的发现者——俄国科学家门捷列夫那样想到要去寻找在这些元素中间存在着的互相联系的客观规律呢？当我们看到蒸汽从沸腾的壶水中冲出来的时候，又有谁能和蒸汽机的创造者——瓦特那样，想到要去利用蒸气的力量呢？

这些科学家是怎样取得了发明发现的伟大成就呢？他们为什么就能从别人司空见惯的大自然的平凡现象中得到了启发、揭露了客观事物的规律呢？曾经有人问牛顿，他是怎样得出万有引力定律的伟大发现的。他答道：“经常在想它。”啊，这就是发明创造的秘密：要做大自然的有心人。

能够发明创造的科学家，确实都是大自然的有心人，都是勤于观察、勤于思想的人，他们观察入微，“明察秋毫”，别人没有注意的，他们却注意到了。我国的木匠祖师鲁班，有一次，在他上山砍伐木料的时候，不小心，手被草刮破了。他低头一看，嘿！丝茅草，它怎么这样厉害？他拔起一把，注意观察，原来草边上长了曲面，锋利就在这里。由于丝茅草的启发，他作了研究，用同样的原理，发明了锯子，给木匠工作带来很大的方便。一个普通的蜂窝，这能引起人们多大的注意呢？最多赞赏一番罢了。也许有人注意到了这蜂窝都是些六角柱形的孔洞组成的。可是细心的法国学者马拉尔琪，就不是一般的看到蜂窝，他仔细地观察了它，研究了每一个由菱形面构成的孔洞的形状。看来，这菱形面组成的角都是一样大的。观察恐感不够，辅之以测量，果然，那菱形面的钝角平均都是109°28，锐角平均都是70°32。为什么会这样呢？他没有找出原因。最后，他忠实地记录了自己的观察，留给了后来人。果然这位学者的观察结果，后来竟引起了数学上的一件有趣的发现。那就是物理学家列奥缪拉从这个观察结果中得到的启发。他想，是不是蜂窝的特殊的容量是和这固定大小的角度有关系呢？他就请法国科学院的数学家来帮忙，请他们计算一下，应当用有什么样的角度的菱形面，组成路窝那样的孔洞是材料最少容积最大的？计算结果证明，这个角就是那实测的数字，一分不差。

科学家需要观察，更需要在观察时和观察后去思想，去研究。就说牛顿吧，人们总是喜欢用苹果落地这件事来概括他的整个发明发现的过程。殊不知在此以前，牛顿对“引力”这样的问题想了怎样的长久啊！他不仅想自己看到的苹果落地，而且深入研究刻卜勒和伽利略关于天体运行的思想以及伽利略关于自由落体加速度和投射物体的抛物线轨迹的实验。你看他想得多么认真。有一个故事说，他牵着一匹马上山，可是边走边想天上的太阳，到山顶时他想骑马，但他侧过头来看时，马却早已跑了，自己只抓着一个马鞍。另一个故事说，他有一次请朋友来吃饭，菜已摆好了好久，可是还在室内计算月球轨道的牛顿还不出来，他的朋友只好自己动手把那份鸡吃掉，把骨头仍留在盘子里。当牛顿出来看见了盘中的骨头时却说：“我以为我还没有吃饭呢，我原来已吃过了。”这些故事究竟是真是假并不重要，它们不过是说明了牛顿就是这样一个沉思者。他总是想着星辰的旋转，想着甩动用绳子缚住的石头，石头为什么不掉下来？是人手的拉力通过绳子作用于石头了。可是手一松，石头就在惯性的要求下飞出去了。是什么力量拉住月球绕地球旋转的呢？是地球的引力！

当牛顿确信自己关于引力的想法是正确的时候，他就努力去证实自己的想法。他第一次计算月球的轨道的时候，由于他利用了别人的不精确的地球半径的数字，得出的月球位置和实际不符。然而他一次两次地去验算，他算了月亮又去算行星，1672年他终于得出了符合实际的结果，证明了他关于万有引力想法的正确。可是这时牛顿并没有急着宣布自己的发现，他仍继续观察和研究了几年，最后还是由一位朋友硬把他的成果拿去发表了的。牛顿不仅自己做了大自然的有心人，而且还依靠了前人已经筑好的阶梯才把自己的思想引上了发明发现的顶峰。所以他后来曾经谦虚地说：“如果我所见的比笛卡儿要远一点，那是因为我站在巨人的肩上的缘故。”

大自然中有些现象确是坦露的，象蜂窝与苹果落地那两个例子一样，很容易给人注意到。但也有些现象则非是极其细心的人才可能直接或间接地注意到，而有时光这个现象还不足以引起什么发明发现，还必须把这许多类似的现象联系起来，加以联想，才能最终获得科学的创见。

1932年夏天，航行在北极的苏联“塔依梅尔”号探险船上，有一位气象学家，在放送探空气球时，无意把脸贴近了气球，可是立即就有一股剧痛使他叫了起来，似乎在气球中发生了强烈的震荡。可是他当时没有再去注意这件事，只是夜间海上起了风暴。但这位气象学家却忠实地记录下了发生的这些事。

不久，舒来依金院士在翻阅“塔依梅尔”号探险船的航行日志时，注意到了上述那件事的记录，顿时在他脑海中发生了这样的联想：气球的震荡和夜间的风暴有什么关系？同时他又想到每当海上要起风暴的前夕，有经验的渔人总是能“未卜先知”地安全地避开。原来这些渔人看到了海滩上的暇儿都急急忙忙跳蹦到海中去了，嬉游在海面的鱼儿都赶忙沉下去了，水母也躲开了。这就告诉他，大风暴要来了。于是就使这位院士发生了疑问，鱼虾和水母又怎么能预知风暴的来临呢？这和那“气球事件”有无瓜葛呢？

舒来依金院士做了实验，他把从气球中发出的震荡记下来，发现这些象是声波的震荡总是发生在恶劣天气的前夕。终于他研究确定：气球的震荡，就是由掀起波涛的风的淌流引起的声波震荡，不过这风的震荡和气球的震荡，都是人耳听不到的频率，在每秒20次以下的低声震荡。风越强，浪越大越频繁，产生的低声越强。这种按声速传播的风的低声震荡，远远超过了浪涛的速度，而把暴风的警报先预告给那些能听到低声的动物了。

低声能在水中快速传播的性能带来了许多发现，它不仅能预报恶劣天气的临近，而且还能帮助海上船只觉察那处在地平线后面的，夜间的或者在浓雾中的来船，保证航行安全。因为打在船身上的海浪，以及在海水深处由于航行中的船只的重力而产生的压力的不显著的改变，都是低声的声源，可以借助仪器收集到。

确实，正象牛顿说过的那样，我们还应当“经常想到它”——想到大自然，想到怎样利用大自然的现象为人类造福。

就说雷电吧，霹雳一声，犹如山崩地裂，就在电光一闪的瞬间，产生了多么巨大的能量，可是怎样把雷电驯服，变成一个造福人类的力量呢？27年以前，列宁格勒公路学院的学生尤特金就经常想到这个问题。有一次他在白海弯的海滩上散步，忽然天气变了，顷刻间乌云密布，雷电交加，只听“轰隆——哗啦”一声巨响，他看到了一个长长的闪电一头打入白海弯的水中去了，顿时掀起了白花花的巨大水柱。

“能不能利用雷电打入水中所发生的这股力量呢？”尤特金想到此，回来就做了试验。当他在盛满水的金属盘中作两根电极间的放电实验时，他高兴地看到了水中蓝色闪光的那一刻，一股水柱喷了出来，而且盘底也跟着分裂两半了。

盘子破了——这不是失败，却是成功的开始。成为今天最新的加工方法之一的“液电效应加工法”，就是尤特金经过多次试验的成果。这个方法能把电能最简单最有效最经济地转化为机械能。后来人们利用液电效应加工法制成了成型、切削、锻压、钻孔、硬化等各种机械加工工具。我们知道，能够产生一万大气压的水压机足有七、八层楼那么高大，而力量比它大10倍的液电效应压力机却只有和普通机床那么大！把液电效应成型器放在制造流线型小轿车车身的模子中，一下子能把一个由复杂的曲线构成的车身“爆炸”出来，这是多么省事的事！

由大自然的现象而启发的发明创造那是很多的。象某些植物能吸取某些元素的事实，启发人们发明了“生物冶金”法。许多有害的昆虫的趋光特性，启发人们发明了诱捕它们的黑光灯，既消灭了害虫，又获得了家禽的饲料。某些动物在冬眠时期抵抗外界恶劣条件能力的增长，启发人们发明了“人工冬眠”的技术，成功地用于人体手术。高空的大气发光现象的被揭露（在高空中被宇宙线、紫外线等分裂为原子状态的氧，当重新由原子状态结合成分子时，又放出了射线给于它的能量，发出了光），使科学家想到，在未来的宇宙航行中，宇宙飞船有可能把这种原子状态的

氧吸入燃烧窒，让它们在这里结合成分子，放出推动宇宙船前进的能量。

千千万万个事实，证明人类的科学发现和发明，是离不开气象万千的大自然的，离不开大自然中的气体、液体、固体或者矿物、植物、动物这样一些平凡的东西，离不开水沸，火烧，鱼游，鸟飞，虫爬，兽走，花开，叶落以及吸引和排斥，化合和分解，生长和死亡——这些平凡的现象的。

大自然的知识大门是向着所有有心的人敞开着的，只要我们在改造大自然的同时，学习大自然，细心观察和刻苦钻研大自然的现象，那对于我们的科学研究和发明创造就都会有巨大的意义。同时我们在改造和研究大自然的过程中也就会增长更多的知识，掌握更多的大自然的奥妙。但是，话又得说回来，立志做大自然的有心人，这还只是一个方面，光有这种精神毅力还不够，我们还得具备一定的有关的基本知识。这对于我们钻研大自然却是十分重要的。假如我们缺乏一定的科学知识，对有些自然现象即使苦思苦想，也恐怕难有所成就。苹果从树上掉下来，能够启发牛顿更好地研究万有引力的问题，就因为牛顿在看到苹果掉下来以前就已经在研究引力的问题，研究刻卜勒和伽利略关于天体运行的思想，他在这方面已经掌握了相当丰富的知识。所以他对苹果落地这样的自然现象就相当敏锐，就能够和引力的问题联系起来加以研究，终于发现了万有引力的定律。但要换一个没有研究引力关系和缺乏知识的人来想苹果落地的现象，也就不一定能想出一个名堂来。牛顿如此，其他一些具有伟大发明创造的人亦莫不如此。所以我们要有所成就，把我们的理想变成现实，除了要立志做大自然的有心人，孜孜不倦地进行思考和研究，同时还要在平时多积累有关的知识，掌握一定的科学理论基础，这样才能产生良好的结果。让我们都来掌握有关的科学基础知识，刻苦钻研，做大自然的有心人！