你怎樣才能把226 796千克的水浮懸在空中，而不用到看得見的支架? (答案：把它變成云。)

——藝術家米勒

受邀去游歷每一件事物都比我們世界中的要大許多或小很多的世界，似乎帶有一種迷人的魔力。去冥想海洋或天空的廣闊，或者在顯微鏡下觀看池溏中拿來的污水，或是去想象原子的內在生活，這些行為都把我們遠遠帶離到日常生活之外的領域，進入一個只能依靠想象力才能跨入的極有異域情調的景色中去。

能長成巨人的滋味是什么?變成一只小蟲的大小呢?愛麗絲吃了一枚蘑菇，就脹大到如感恩節(jié)游行隊的大氣球，從她的屋中爆出去；她再多吃一點。就縮小成不可思議的不斷縮小的女人，她永遠的恐懼就是掉到洗手盆排水口里。從“小史都華”到“金剛”，從“親愛的，我把孩子變小了”到“拇指人”，這種能把大小變化的觀念，對我們的心靈顯然有一股極強的吸引力。

有很好的理由去想象，不同尺度的世界也是截然不同的世界。一加一可能大于二，在量上面的改變，可以引起在質方面極大的不同。

當物體的大小有了基本的改變時，就有不同的自然規(guī)律去管理它，時間的滴答聲也因不同的鐘而異，新的世界自無中生出來，而舊的世界則完全融化不見。舉個例子，有一個奇怪的巨人——當然，毫無疑問的，他高大而強壯?？墒歉叽蟮纳聿膸砹孙@然的不便。按照霍登在他的經(jīng)典散文《大小要正好》中說的，一位18米高的巨人，每走一步就會把他的大腿骨壓碎。

原因是很簡單的幾何原理，高度只按一維增大，而表面積則按二維增大，可是體積則按i維增大。如果你把一個人的身高加倍，支持他抗拒重力的肌肉的截面積會變大4倍，而他的體積，也就是他的重量，會增大為8倍。如果你把他的身高加為10倍，他的體重要增加為1000倍，可是支撐他的肌肉及骨骼的截面積只增加了100倍。結果是：骨骼碎裂了。

你可想一下大象或河馬吧，對它們來說，跳躍完全是不可能的。超人一定只能是跳蚤的大小。長得愈大，跌得愈重

跳蚤當然經(jīng)常表演超人的絕技，這就是現(xiàn)在幾乎已絕跡的跳蚤馬戲團的科學原理。這些微不足道的小生物可以拉動比它們體重重了16萬倍的大象，可以跳到它們身高一百倍的高度。小生物的體重和它們的肌肉截面積相比起來，使得它們似乎無比強壯。雖然它們的肌肉比起我們的不知要微弱多少倍，可是它們要去拉動的質量更加小很多很多，因而使每一只螞蟻都成為超生物，跳過高建筑似乎也不成問題。

巨人跌倒也不行。這古老的諺語也是真的：“長得愈大，跌得愈重?！倍?，跌在地上也愈輕。原因很簡單，如果一只大象從高樓跌下，重力把它的極大質量重重拉下來，而它那相對較小的表面積，對空氣的阻力則幾乎沒有。反之，一只小老鼠的體積(及質量)小到重力沒有什么可以去拉的，而相對表面積大到就像它有一頂長在身上的降落傘一樣。

霍登這么寫道，一只小老鼠可以從0.9千米的懸崖跌下，毫發(fā)無傷。大老鼠卻可能傷重致死。而人呢，必死無疑。而馬呢?霍登告訴我們：“血肉橫飛!”

同樣的相對關系，也可以應用在無生命的下墜物體，例如水滴。大氣中充滿了水汽，即使水汽沒有我們能看見的云的形象?？墒?，一旦一粒微小的水滴開始吸引其他水分子到它的邊上，事情就開始變化了。當這成長中的水滴直徑增加100倍之際，它的表面積增加的倍數(shù)為1萬倍，而它的體積增加的倍數(shù)則為100萬倍。大的表面積能反射更多的光，因而使云層變成可以看得見。這個增加了不知多少倍的體積，最后大到能被重力拉下，墜到地面成為雨點。

按照研究云的專家的說法，空氣中的水滴同時被靜電的吸引力拉住(這電力把水滴拉聚成群成為云)以及被重力往下拉。當這些水滴很小的時候，它們的表面積和體積相對來說極大，這時是電力在管事，因此水滴浮懸在空中。一旦水滴的大小大到某種程度后，重力就一定贏。

針頭大小的物體幾乎察覺不到重力，重力是只有大尺度的物體才能感覺到的力。把分子聚集在一起的電力，比重力強了近乎1兆倍。

對跳蚤大小的超人來說，這些電力會造成很大的問題。首先，如果他想要飛得比子彈還快的話，會遭遇到極大的困難，因為對它而言，空氣就像濃極了的分子湯，從任一方向都可把它攔住，那就像在濃稠的糖漿中游泳一樣困難。

蒼蠅可以毫無困難的在天花板上倒著走，是因為把它們的腳黏在天花板上的分子膠的膠力，要比把它們微小的重量向下拉的重力強得多?？墒?，水的電力可像磁石一樣吸引住昆蟲。如霍登指出的，水分子的電力使得昆蟲想去喝水的動作，成為一種危險的絕技。一只彎下身去小水坑喝水的昆蟲遭遇到的危險性，就如一個人在懸崖邊上彎下腰去采灌木上的漿果一樣。 水是最具黏性的物質之一。剛淋浴過的人身上帶了約0.5千克的水，可是這幾乎不能算是負荷。不過按照霍登的說法，一只剛淋浴過的小老鼠身上帶的水，就幾乎相當于它的體重。對蒼蠅而言，水更具有捕蠅紙的威力，一旦蒼蠅身上沾濕了，就會被黏到死。按霍登的說法，這就是為什么昆蟲有長的針狀吻(嘴)的原因。

事實上，如果你變成昆蟲的大小，生活中的每件事幾乎都不同了。一個螞蟻般大小的人永遠寫不出書來，因為一臺螞蟻大小的打字機的鍵盤都會黏在一起，一本書的書頁亦然。螞蟻永遠不能生一團火，因為最小的火焰也要比它的身體大。

不同尺度，不同的力在管轄

把人或其他物體縮小到原子的大小時，就會把現(xiàn)實世界改變到不可辨認的地步，完全成了期望之外的新景色。原子大小的物體，和分子大小的物體或人的大小的物體，行為全然不同。管理原子大小的法則是量子力學的幾率性定律。物理學家一定要極聰慧，才能把這些量子特性引誘出來，因為在人的大小的儀器中，這些特性根本不存在。我們看到的能量并不是可以很精確定量的一團，看到的繞著原子嗡嗡地轉的電子云永遠都在幾率狀態(tài)中。只有在很特異的情形下，才能在宏觀的范疇中看到這些特性。舉個例子，超導現(xiàn)象是一種超級有秩序的狀態(tài)，在這狀態(tài)中材料里的自由電子都自動排成隊，就如一排整齊跳著舞的“火箭女郎”。由于所有的電子都鎖在齊步操舞中，在超導體中的電流可以毫無阻力的流動。

把尺度放大到分子大小時，電力就接管了。把尺度再放得更大，重力就接管了。如莫里森夫婦在合著的《十的威力》這本經(jīng)典書中所指出的，如果你把手指放在糖罐中，拿出時手指上沾滿了很小的糖粒，是電力把它們沾上的。可是，如果你把手指放在方塊糖的罐中。如果有方糖沾在手上，你必定會嚇一大跳，除非你存心抓一塊方糖出來。

我們知道，所有大尺度的物體都由重力管理，因為宇宙中任何比小行星大的物體都呈球形。原因是，重力把所有物體都拉向一個共同的中心。你我周遭的物體如房屋和山，外觀看起來都大不相同，可是山只能那么高，再高的話就要被重力拉倒了。在火星上，山可以更高大，因為那里的重力小些。大的物體在和重力掙扎時，就失去了凹凸不平的邊緣?！安璞衲拘悄前愦笮?，可沒這回事?！蹦锷驄D這么說。當一只茶杯成長到木星的大小時，它的柄和杯緣都會被自身的重力拉向中心去，直到變成一顆圓，球為止。

再多加一些物質，重力的壓縮就會把核之火點燃，星球便在核火向外膨脹的壓力與重力塌縮的拉鋸戰(zhàn)中幸存。時間久了，核火燃盡，重力總是贏家。一枚巨星最后會塌縮成一個黑洞。這種現(xiàn)象與這星球周邊是否有行星繞著它轉，或者這星球最初是由什么樣的塵云組成的毫無關聯(lián)。重力很民主，任何東西都可以成長為黑洞。如果時間的腳步慢慢走……

在小事物的宇宙中，即使時間也滴答得快些。小動物動作快，吃下去的食物新陳代謝也快些(吃得也多些)，它們的心跳快了些，生命的長度也短了些。戴維斯在他的書《關于時間》中提出這個問題：是否老鼠覺得自己的生命很短暫，就像我們常覺得人生苦短?

生物學家古爾德對這個問題的回答是否定的?！靶游锷畈阶涌?，活得短；大的哺乳類活得長，生活步調慢。以體內各自的生理時鐘來衡量，不同大小的哺乳類，活的時間大致相同?！?/p>

我們都按自己的節(jié)拍器打出拍子。走我們人生的路程?？墒谴骶S斯倡議說，所有的生命都分享同一種拍子，因為地球上所有的生物都依賴化學反應為生，而化學反應進行的時間窗口極窄。在物理學家佛華德的傳奇科幻小說說《龍之卵》中，在中子星上生活的生物，能量是來自核反應。在它們的世界中，每件事物發(fā)生的時間都要比地球快百萬倍以上。地球上1分鐘的時間還沒有過去，那中子星上許多世代的生物都已經(jīng)度過了從生到死的循環(huán)。

想象一下，如果我們能把新陳代謝慢下來，地球的形象會是什么。如果時間夠慢的話，我們可以看到山的成長；大陸的板塊漂移、碰撞在一起；天空中爆滿了超新星；彗星會像隕石一樣規(guī)律墜落到崖岸邊上；每一日都像7月4日那樣。

顯微鏡下另有一片天地

探測我們皮膚表面的世界，可以成為一種令人恐懼的經(jīng)歷。我知道這一點，因為我試過。我用了舊金山探險館的一具裝了攝影機的可撓式顯微鏡來看過。肩膀上的皮膚顯出了令人目眩的景色，有刻痕、皺痕、濕濕的看上去如巨紅木的汗毛——都藏在極大塊的穢物之中。眼睫毛看上去更令人生厭：順著睫毛分泌出的油水，就如從狗尾巴上流下污泥一樣。看到皮膚底下毛細管中流動的血球，的確令人驚嘆，就像看著不穿衣服的自己一樣。

更有威力的顯微鏡，還可顯露出所有住在你臉上的生物——懸掛在極細的絨毛上、或隱藏在你的睫毛中。更不必去提那億萬個在你床上和你共眠的以及隱藏在你的浴巾、面巾里的微生物了。有多少只細菌可以站在一根大頭針的針尖上?也許你不會想知道。

在微生物學家馬古利斯與多立安·薩根所著的《演化之舞》中，兩位作者指出了“大的生物總要優(yōu)越些”想法的謬誤。在細胞組成的生物(如我們)于地球上出現(xiàn)之前10億年中，簡單的細菌已把這行星的表面改了觀，它們發(fā)明了許多人類還在嘗試了解的高科技過程——包括以近乎百分之百的效率去把太陽光轉變?yōu)槟芰?綠色植物經(jīng)常在做)。真的，兩位作者指出我們體重(把水減掉后)的10％都是細菌，其中大多數(shù)細菌都是我們不能缺少的，否則人類就無法生存。

再把鏡頭對準結實的桌子放大來看，桌子變成了有極大空域的空間，偶爾有一粒迷了路的原子核在那里游蕩，周邊圍滿了怒發(fā)沖冠的電子云。你再把鏡頭拉到極遠，然后快速托近，這個新世界看起來先是簡單，后來變復雜，再變成簡單：從夠遠的地方看地球，只是蒼藍一小點而已；走近些，你看到了氣候的模式及海洋；再近些，人就出現(xiàn)了；再近些，所有都消失了，你又回到物質內部的景色——大都是空空的空間。

因此，復雜性也因尺度而變。蛋是否很復雜?從外貌來看，只是一個平凡的橢圓體，就如木星的巨紅斑。蛋的內部有蛋白、蛋黃、血管、DNA及分子搭接起來的序列……

極小宇宙的奇異與豐富，已到了我們想去掌握都不可能的地步。沒有人可以說出比薛丁格更好的活了：

當我們的心靈之眼穿透入愈來愈短的時間、愈來愈小的距離的時候，我們發(fā)現(xiàn)自然界的行為表現(xiàn)與我們周邊的、在可見光觀測到的、及可觸摸到的物體的行為表現(xiàn)完全不同，因此沒有一個按照我們宏觀經(jīng)驗所創(chuàng)出的模型，能說是“真實”的。一個完全能令人滿意的這類模型，非但在實際上是達不到的，而且可能根本是不可思議的。或者更精確來說，我們當然可以去思考它，可是無論我們怎樣去思考還是錯的；也許不會和“二三角形的圓”一樣的無意義，可是也許要比“長了翅翼的獅子”更沒意義些。

(曉東摘自《教學與頭腦相遇的地方》，有刪節(jié))