路明

大自然不僅有壯麗的山巒，浩瀚的海洋，蔚藍(lán)的天空，而且在大地的氣象中，還有動(dòng)物的無(wú)窮體態(tài)活躍著，植物的無(wú)阻美景裝飾著，不論是空中、陸地還是海洋，到處是生氣，到處是知識(shí)。

我們只要仔細(xì)地想一想，那水中的游魚(yú)，空中的飛鳥(niǎo)，緩緩下落的蒲公英的絨毛以及牽在樹(shù)枝間的蜘蛛網(wǎng)，不都是早在人類之先就應(yīng)用了類似潛水艇、飛機(jī)、降落傘和鏈索橋的原理了嗎？

還有那無(wú)知的蝙蝠，它天生就會(huì)應(yīng)用“超聲波定位技術(shù)”，雖然在黑暗中飛來(lái)飛去，總也不會(huì)碰到墻上；那螢火蟲(chóng)在自已身體里點(diǎn)亮起來(lái)的“小燈籠”，卻和人類在本世紀(jì)發(fā)明的“螢光燈”是親屬，同屬于“冷光”光源。自從1895年俄國(guó)學(xué)者波波夫發(fā)明了無(wú)線電以后，人類才掌握了打電報(bào)的技術(shù)，可是生物界有許多昆蟲(chóng)也許早就會(huì)收發(fā)“無(wú)線電波——打電報(bào)”了，因?yàn)樗鼈兡茉诤荛L(zhǎng)的距離問(wèn)跟蹤并且找到伴侶。

誰(shuí)能說(shuō)在人類應(yīng)用和發(fā)明象潛水艇、飛機(jī)、降落傘、螢光燈……等等這些科學(xué)技術(shù)成就的時(shí)候，沒(méi)有得到大自然的啟發(fā)、沒(méi)有學(xué)習(xí)大自然呢？誰(shuí)能說(shuō)大自然不是人類許多發(fā)現(xiàn)發(fā)明的思想的源泉呢？

雖然我們每一個(gè)人都生活在大自然中，天天看到它，天天摸著它，可是當(dāng)我們看到蘋果從樹(shù)上落下來(lái)的時(shí)候，有誰(shuí)能和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)者——偉大科學(xué)家中頓那樣，對(duì)使蘋果落地的是一種什么力量引起了疑問(wèn)呢？當(dāng)我們面對(duì)著金銀銅鐵錫……這樣數(shù)十上百種元素的時(shí)候，有誰(shuí)能和偉大的自然定律元素周期律的發(fā)現(xiàn)者——俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫那樣想到要去尋找在這些元素中間存在著的互相聯(lián)系的客觀規(guī)律呢？當(dāng)我們看到蒸汽從沸騰的壺水中沖出來(lái)的時(shí)候，又有誰(shuí)能和蒸汽機(jī)的創(chuàng)造者——瓦特那樣，想到要去利用蒸氣的力量呢？

這些科學(xué)家是怎樣取得了發(fā)明發(fā)現(xiàn)的偉大成就呢？他們?yōu)槭裁淳湍軓膭e人司空見(jiàn)慣的大自然的平凡現(xiàn)象中得到了啟發(fā)、揭露了客觀事物的規(guī)律呢？曾經(jīng)有人問(wèn)牛頓，他是怎樣得出萬(wàn)有引力定律的偉大發(fā)現(xiàn)的。他答道：“經(jīng)常在想它?！卑。@就是發(fā)明創(chuàng)造的秘密：要做大自然的有心人。

能夠發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)家，確實(shí)都是大自然的有心人，都是勤于觀察、勤于思想的人，他們觀察入微，“明察秋毫”，別人沒(méi)有注意的，他們卻注意到了。我國(guó)的木匠祖師魯班，有一次，在他上山砍伐木料的時(shí)候，不小心，手被草刮破了。他低頭一看，嘿！絲茅草，它怎么這樣厲害？他拔起一把，注意觀察，原來(lái)草邊上長(zhǎng)了曲面，鋒利就在這里。由于絲茅草的啟發(fā)，他作了研究，用同樣的原理，發(fā)明了鋸子，給木匠工作帶來(lái)很大的方便。一個(gè)普通的蜂窩，這能引起人們多大的注意呢？最多贊賞一番罷了。也許有人注意到了這蜂窩都是些六角柱形的孔洞組成的。可是細(xì)心的法國(guó)學(xué)者馬拉爾琪，就不是一般的看到蜂窩，他仔細(xì)地觀察了它，研究了每一個(gè)由菱形面構(gòu)成的孔洞的形狀?？磥?lái)，這菱形面組成的角都是一樣大的。觀察恐感不夠，輔之以測(cè)量，果然，那菱形面的鈍角平均都是109°28，銳角平均都是70°32。為什么會(huì)這樣呢？他沒(méi)有找出原因。最后，他忠實(shí)地記錄了自己的觀察，留給了后來(lái)人。果然這位學(xué)者的觀察結(jié)果，后來(lái)竟引起了數(shù)學(xué)上的一件有趣的發(fā)現(xiàn)。那就是物理學(xué)家列奧繆拉從這個(gè)觀察結(jié)果中得到的啟發(fā)。他想，是不是蜂窩的特殊的容量是和這固定大小的角度有關(guān)系呢？他就請(qǐng)法國(guó)科學(xué)院的數(shù)學(xué)家來(lái)幫忙，請(qǐng)他們計(jì)算一下，應(yīng)當(dāng)用有什么樣的角度的菱形面，組成路窩那樣的孔洞是材料最少容積最大的？計(jì)算結(jié)果證明，這個(gè)角就是那實(shí)測(cè)的數(shù)字，一分不差。

科學(xué)家需要觀察，更需要在觀察時(shí)和觀察后去思想，去研究。就說(shuō)牛頓吧，人們總是喜歡用蘋果落地這件事來(lái)概括他的整個(gè)發(fā)明發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。殊不知在此以前，牛頓對(duì)“引力”這樣的問(wèn)題想了怎樣的長(zhǎng)久??！他不僅想自己看到的蘋果落地，而且深入研究刻卜勒和伽利略關(guān)于天體運(yùn)行的思想以及伽利略關(guān)于自由落體加速度和投射物體的拋物線軌跡的實(shí)驗(yàn)。你看他想得多么認(rèn)真。有一個(gè)故事說(shuō)，他牽著一匹馬上山，可是邊走邊想天上的太陽(yáng)，到山頂時(shí)他想騎馬，但他側(cè)過(guò)頭來(lái)看時(shí)，馬卻早已跑了，自己只抓著一個(gè)馬鞍。另一個(gè)故事說(shuō)，他有一次請(qǐng)朋友來(lái)吃飯，菜已擺好了好久，可是還在室內(nèi)計(jì)算月球軌道的牛頓還不出來(lái)，他的朋友只好自己動(dòng)手把那份雞吃掉，把骨頭仍留在盤子里。當(dāng)牛頓出來(lái)看見(jiàn)了盤中的骨頭時(shí)卻說(shuō)：“我以為我還沒(méi)有吃飯呢，我原來(lái)已吃過(guò)了。”這些故事究竟是真是假并不重要，它們不過(guò)是說(shuō)明了牛頓就是這樣一個(gè)沉思者。他總是想著星辰的旋轉(zhuǎn)，想著甩動(dòng)用繩子縛住的石頭，石頭為什么不掉下來(lái)？是人手的拉力通過(guò)繩子作用于石頭了?？墒鞘忠凰?，石頭就在慣性的要求下飛出去了。是什么力量拉住月球繞地球旋轉(zhuǎn)的呢？是地球的引力！

當(dāng)牛頓確信自己關(guān)于引力的想法是正確的時(shí)候，他就努力去證實(shí)自己的想法。他第一次計(jì)算月球的軌道的時(shí)候，由于他利用了別人的不精確的地球半徑的數(shù)字，得出的月球位置和實(shí)際不符。然而他一次兩次地去驗(yàn)算，他算了月亮又去算行星，1672年他終于得出了符合實(shí)際的結(jié)果，證明了他關(guān)于萬(wàn)有引力想法的正確?？墒沁@時(shí)牛頓并沒(méi)有急著宣布自己的發(fā)現(xiàn)，他仍繼續(xù)觀察和研究了幾年，最后還是由一位朋友硬把他的成果拿去發(fā)表了的。牛頓不僅自己做了大自然的有心人，而且還依靠了前人已經(jīng)筑好的階梯才把自己的思想引上了發(fā)明發(fā)現(xiàn)的頂峰。所以他后來(lái)曾經(jīng)謙虛地說(shuō)：“如果我所見(jiàn)的比笛卡兒要遠(yuǎn)一點(diǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟系木壒?。?/p>

大自然中有些現(xiàn)象確是坦露的，象蜂窩與蘋果落地那兩個(gè)例子一樣，很容易給人注意到。但也有些現(xiàn)象則非是極其細(xì)心的人才可能直接或間接地注意到，而有時(shí)光這個(gè)現(xiàn)象還不足以引起什么發(fā)明發(fā)現(xiàn)，還必須把這許多類似的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，加以聯(lián)想，才能最終獲得科學(xué)的創(chuàng)見(jiàn)。

1932年夏天，航行在北極的蘇聯(lián)“塔依梅爾”號(hào)探險(xiǎn)船上，有一位氣象學(xué)家，在放送探空氣球時(shí)，無(wú)意把臉貼近了氣球，可是立即就有一股劇痛使他叫了起來(lái)，似乎在氣球中發(fā)生了強(qiáng)烈的震蕩?？墒撬?dāng)時(shí)沒(méi)有再去注意這件事，只是夜間海上起了風(fēng)暴。但這位氣象學(xué)家卻忠實(shí)地記錄下了發(fā)生的這些事。

不久，舒來(lái)依金院士在翻閱“塔依梅爾”號(hào)探險(xiǎn)船的航行日志時(shí)，注意到了上述那件事的記錄，頓時(shí)在他腦海中發(fā)生了這樣的聯(lián)想：氣球的震蕩和夜間的風(fēng)暴有什么關(guān)系？同時(shí)他又想到每當(dāng)海上要起風(fēng)暴的前夕，有經(jīng)驗(yàn)的漁人總是能“未卜先知”地安全地避開(kāi)。原來(lái)這些漁人看到了海灘上的暇兒都急急忙忙跳蹦到海中去了，嬉游在海面的魚(yú)兒都趕忙沉下去了，水母也躲開(kāi)了。這就告訴他，大風(fēng)暴要來(lái)了。于是就使這位院士發(fā)生了疑問(wèn)，魚(yú)蝦和水母又怎么能預(yù)知風(fēng)暴的來(lái)臨呢？這和那“氣球事件”有無(wú)瓜葛呢？

舒來(lái)依金院士做了實(shí)驗(yàn)，他把從氣球中發(fā)出的震蕩記下來(lái)，發(fā)現(xiàn)這些象是聲波的震蕩總是發(fā)生在惡劣天氣的前夕。終于他研究確定：氣球的震蕩，就是由掀起波濤的風(fēng)的淌流引起的聲波震蕩，不過(guò)這風(fēng)的震蕩和氣球的震蕩，都是人耳聽(tīng)不到的頻率，在每秒20次以下的低聲震蕩。風(fēng)越強(qiáng)，浪越大越頻繁，產(chǎn)生的低聲越強(qiáng)。這種按聲速傳播的風(fēng)的低聲震蕩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了浪濤的速度，而把暴風(fēng)的警報(bào)先預(yù)告給那些能聽(tīng)到低聲的動(dòng)物了。

低聲能在水中快速傳播的性能帶來(lái)了許多發(fā)現(xiàn)，它不僅能預(yù)報(bào)惡劣天氣的臨近，而且還能幫助海上船只覺(jué)察那處在地平線后面的，夜間的或者在濃霧中的來(lái)船，保證航行安全。因?yàn)榇蛟诖砩系暮＠?，以及在海水深處由于航行中的船只的重力而產(chǎn)生的壓力的不顯著的改變，都是低聲的聲源，可以借助儀器收集到。

確實(shí)，正象牛頓說(shuō)過(guò)的那樣，我們還應(yīng)當(dāng)“經(jīng)常想到它”——想到大自然，想到怎樣利用大自然的現(xiàn)象為人類造福。

就說(shuō)雷電吧，霹靂一聲，猶如山崩地裂，就在電光一閃的瞬間，產(chǎn)生了多么巨大的能量，可是怎樣把雷電馴服，變成一個(gè)造福人類的力量呢？27年以前，列寧格勒公路學(xué)院的學(xué)生尤特金就經(jīng)常想到這個(gè)問(wèn)題。有一次他在白海彎的海灘上散步，忽然天氣變了，頃刻間烏云密布，雷電交加，只聽(tīng)“轟隆——嘩啦”一聲巨響，他看到了一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的閃電一頭打入白海彎的水中去了，頓時(shí)掀起了白花花的巨大水柱。

“能不能利用雷電打入水中所發(fā)生的這股力量呢？”尤特金想到此，回來(lái)就做了試驗(yàn)。當(dāng)他在盛滿水的金屬盤中作兩根電極間的放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，他高興地看到了水中藍(lán)色閃光的那一刻，一股水柱噴了出來(lái)，而且盤底也跟著分裂兩半了。

盤子破了——這不是失敗，卻是成功的開(kāi)始。成為今天最新的加工方法之一的“液電效應(yīng)加工法”，就是尤特金經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)的成果。這個(gè)方法能把電能最簡(jiǎn)單最有效最經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。后來(lái)人們利用液電效應(yīng)加工法制成了成型、切削、鍛壓、鉆孔、硬化等各種機(jī)械加工工具。我們知道，能夠產(chǎn)生一萬(wàn)大氣壓的水壓機(jī)足有七、八層樓那么高大，而力量比它大10倍的液電效應(yīng)壓力機(jī)卻只有和普通機(jī)床那么大！把液電效應(yīng)成型器放在制造流線型小轎車車身的模子中，一下子能把一個(gè)由復(fù)雜的曲線構(gòu)成的車身“爆炸”出來(lái)，這是多么省事的事！

由大自然的現(xiàn)象而啟發(fā)的發(fā)明創(chuàng)造那是很多的。象某些植物能吸取某些元素的事實(shí)，啟發(fā)人們發(fā)明了“生物冶金”法。許多有害的昆蟲(chóng)的趨光特性，啟發(fā)人們發(fā)明了誘捕它們的黑光燈，既消滅了害蟲(chóng)，又獲得了家禽的飼料。某些動(dòng)物在冬眠時(shí)期抵抗外界惡劣條件能力的增長(zhǎng)，啟發(fā)人們發(fā)明了“人工冬眠”的技術(shù)，成功地用于人體手術(shù)。高空的大氣發(fā)光現(xiàn)象的被揭露（在高空中被宇宙線、紫外線等分裂為原子狀態(tài)的氧，當(dāng)重新由原子狀態(tài)結(jié)合成分子時(shí)，又放出了射線給于它的能量，發(fā)出了光），使科學(xué)家想到，在未來(lái)的宇宙航行中，宇宙飛船有可能把這種原子狀態(tài)的

氧吸入燃燒窒，讓它們?cè)谶@里結(jié)合成分子，放出推動(dòng)宇宙船前進(jìn)的能量。

千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)事實(shí)，證明人類的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，是離不開(kāi)氣象萬(wàn)千的大自然的，離不開(kāi)大自然中的氣體、液體、固體或者礦物、植物、動(dòng)物這樣一些平凡的東西，離不開(kāi)水沸，火燒，魚(yú)游，鳥(niǎo)飛，蟲(chóng)爬，獸走，花開(kāi)，葉落以及吸引和排斥，化合和分解，生長(zhǎng)和死亡——這些平凡的現(xiàn)象的。

大自然的知識(shí)大門是向著所有有心的人敞開(kāi)著的，只要我們?cè)诟脑齑笞匀坏耐瑫r(shí)，學(xué)習(xí)大自然，細(xì)心觀察和刻苦鉆研大自然的現(xiàn)象，那對(duì)于我們的科學(xué)研究和發(fā)明創(chuàng)造就都會(huì)有巨大的意義。同時(shí)我們?cè)诟脑旌脱芯看笞匀坏倪^(guò)程中也就會(huì)增長(zhǎng)更多的知識(shí)，掌握更多的大自然的奧妙。但是，話又得說(shuō)回來(lái)，立志做大自然的有心人，這還只是一個(gè)方面，光有這種精神毅力還不夠，我們還得具備一定的有關(guān)的基本知識(shí)。這對(duì)于我們鉆研大自然卻是十分重要的。假如我們?nèi)狈σ欢ǖ目茖W(xué)知識(shí)，對(duì)有些自然現(xiàn)象即使苦思苦想，也恐怕難有所成就。蘋果從樹(shù)上掉下來(lái)，能夠啟發(fā)牛頓更好地研究萬(wàn)有引力的問(wèn)題，就因?yàn)榕ｎD在看到蘋果掉下來(lái)以前就已經(jīng)在研究引力的問(wèn)題，研究刻卜勒和伽利略關(guān)于天體運(yùn)行的思想，他在這方面已經(jīng)掌握了相當(dāng)豐富的知識(shí)。所以他對(duì)蘋果落地這樣的自然現(xiàn)象就相當(dāng)敏銳，就能夠和引力的問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)加以研究，終于發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力的定律。但要換一個(gè)沒(méi)有研究引力關(guān)系和缺乏知識(shí)的人來(lái)想蘋果落地的現(xiàn)象，也就不一定能想出一個(gè)名堂來(lái)。牛頓如此，其他一些具有偉大發(fā)明創(chuàng)造的人亦莫不如此。所以我們要有所成就，把我們的理想變成現(xiàn)實(shí)，除了要立志做大自然的有心人，孜孜不倦地進(jìn)行思考和研究，同時(shí)還要在平時(shí)多積累有關(guān)的知識(shí)，掌握一定的科學(xué)理論基礎(chǔ)，這樣才能產(chǎn)生良好的結(jié)果。讓我們都來(lái)掌握有關(guān)的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，刻苦鉆研，做大自然的有心人！