【西】大衛(wèi)·加耶 譯/姜寧

【內(nèi)容簡(jiǎn)介】

西班牙超火的“網(wǎng)紅”科普播主——大衛(wèi)·加耶以幽默風(fēng)趣的方式探索40個(gè)科學(xué)問(wèn)題：把你的房間和宇宙都搞亂的是同一個(gè)“神秘力量”？時(shí)間真的存在嗎？住在樓下的鄰居比住在樓上的你活得更久？如何結(jié)交到一個(gè)外星人朋友？需要多少只蜘蛛才能停下一架波音747？……所有腦洞大開(kāi)的問(wèn)題的答案，都在這里！

本書(shū)不僅涵蓋數(shù)學(xué)、地理、物理、化學(xué)等知識(shí)，還將這些知識(shí)與人們的生活相關(guān)聯(lián)，讓讀者迅速獲取新的知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)帶來(lái)的樂(lè)趣。

需要幾只蜘蛛

才能剎住一架波音747？

雖然大多數(shù)人都很害怕蜘蛛，但我卻很喜歡它們。你可以覺(jué)得我是個(gè)怪胎，當(dāng)然也可以叫我蜘蛛人，就像電影《蜘蛛俠》的主角彼得·派克那樣。在一次科學(xué)展覽中，這個(gè)小伙子被一只受過(guò)放射性感染的蜘蛛咬傷，結(jié)果獲得了符合蜘蛛特性的超能力，如超級(jí)力量、超敏捷性、蜘蛛感應(yīng)，以及像蜘蛛一樣能在墻上行走。最終，彼得·派克成為漫威的超級(jí)英雄，打響了自己的名頭——蜘蛛俠。漫威的老板斯坦·李是一個(gè)喜愛(ài)在自家電影中客串的人，他作為編劇，和漫畫(huà)家史蒂夫·迪特科一起打造了蜘蛛俠系列?；蛟S是蜘蛛俠的設(shè)定引起了害羞的青少年，甚至是怪胎們的共鳴，自從1962年這一形象首次出現(xiàn)在《驚奇幻想》第15期開(kāi)始，蜘蛛俠便受到了人們難以置信的歡迎。我甚至在自己的科學(xué)視頻中也用過(guò)蜘蛛俠的例子來(lái)解釋單擺現(xiàn)象。不過(guò)，我必須把這幾部電影重新再看一遍，因?yàn)槲覊焊鶅翰挥浀媚蔷鋵?duì)我的教學(xué)視頻至關(guān)重要的話出現(xiàn)在第幾部里。我發(fā)現(xiàn)墨菲定律確實(shí)是不可阻擋的，因?yàn)槲也](méi)有按順序去看那幾部電影，所以直到看到最后一部時(shí)，我才找到我需要的場(chǎng)景——兩個(gè)可能來(lái)自物理系的學(xué)生，一邊漫步校園，一邊討論著蜘蛛俠的重量，其中一個(gè)說(shuō)：“得了吧，你明明知道擺球的質(zhì)量根本不會(huì)影響擺動(dòng)的速度?！?/p>

讓我們回到蜘蛛本身以及和它有關(guān)的科學(xué)中來(lái)吧。蜘蛛屬于蜘蛛目下的蛛形綱，和蝎子或螨蟲(chóng)一樣同屬節(jié)肢動(dòng)物。當(dāng)然，如果螨蟲(chóng)能更大一點(diǎn)的話，可能也會(huì)有屬于它的末日電影了。如今，已有多達(dá)46500種蜘蛛被確認(rèn)，而且其中許多蜘蛛都具有令人驚訝的特征。

最令人驚奇的，還并不是蜘蛛的體育才能，而是它們能夠制造出一種堅(jiān)韌的蛋白纖維，也就是我們常說(shuō)的“蜘蛛網(wǎng)”。很多年前，科學(xué)家和工程師們就已經(jīng)開(kāi)始研究這種極為獨(dú)特的材料，試圖發(fā)現(xiàn)其新的用途。當(dāng)然了，并不是所有的蜘蛛都會(huì)織網(wǎng)，只有那些視力很差的織布工蜘蛛才需要編織出一張網(wǎng)，方便自己捕獵進(jìn)食。蜘蛛網(wǎng)有多么牢固呢？鉛筆厚度（70毫米）的蜘蛛絲可以讓一架飛行中的波音747停下來(lái)，它的強(qiáng)度是鋼鐵的五倍還多，幾乎是凱夫拉防彈衣的五倍了。精準(zhǔn)到數(shù)字的話，按一根蜘蛛絲的厚度是1微米，也就是千分之一毫米來(lái)算，只需要70000只蜘蛛就足以讓我們的波音飛機(jī)停下來(lái)。誰(shuí)還會(huì)說(shuō)蜘蛛絲看起來(lái)很脆弱呢？

除了讓飛機(jī)停下，蜘蛛絲的生物相容性也使其在生物技術(shù)、再生醫(yī)學(xué)、可吸收手術(shù)縫合線或細(xì)胞培養(yǎng)方面都具有潛在的用途。人們還在研究其他可能的用途，以提高電池的效率和耐用性，從而應(yīng)用于智能手機(jī)或平板電腦中。不過(guò)，確切地說(shuō)，蜘蛛俠的蜘蛛網(wǎng)本身并不是一種超能力，他是依靠自己的科學(xué)知識(shí)才設(shè)計(jì)制造出著名的蛛網(wǎng)發(fā)射器。誰(shuí)還敢說(shuō)物理課和生物課沒(méi)用呢？

蜘蛛的纖維除了能夠用于織網(wǎng)外，還有很多別的用途，如筑巢、繁殖、攀爬、空飄、潛水鐘（適用于生活在水下的水蛛）、運(yùn)動(dòng)傳感器，甚至食物——當(dāng)沒(méi)有其他東西可吃的時(shí)候。蜘蛛的空飄行為也被稱為“氣球飛行”，在某種程度上類似于人類所做的滑翔傘訓(xùn)練。蜘蛛有著既能隨風(fēng)飄蕩又能粘牢獵物的蜘蛛網(wǎng)，所以它們能夠遠(yuǎn)赴幾十公里外的海島進(jìn)行“殖民”，以求得生存，并讓蜘蛛這一物種散播各地。1883年，喀拉喀托火山噴發(fā)，幾乎完全摧毀了這座位于爪哇和蘇門(mén)答臘島之間的小島。七個(gè)月后，登島的探險(xiǎn)者們發(fā)現(xiàn)的第一種生物便是蜘蛛——它們很有可能就是通過(guò)空飄的方式到達(dá)這座小島的。

讓我們從蜘蛛談回蜘蛛俠。蜘蛛俠的存在有什么科學(xué)原理嗎？首先，我們來(lái)看下蜘蛛俠的爬墻能力。在電影中，我們看到這位超級(jí)英雄的手指上長(zhǎng)出了小刺——盡管嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，我們并不確定這些小鉤子是否足以讓他爬上墻。那蜘蛛又是怎么做到這一點(diǎn)的呢？答案是通過(guò)所謂的“范德華力”。蜘蛛，又或者是蠑螈、蜥蜴等，腳上長(zhǎng)滿了成千上萬(wàn)的細(xì)小剛毛，在與墻壁表面分子近距離接觸時(shí)便會(huì)產(chǎn)生“范德華力”，使它們能夠在墻壁上爬行。粗略地講，“范德華力”的產(chǎn)生是由于分子的正電荷和負(fù)電荷并不總是均勻分布，并且在不同的分子中會(huì)產(chǎn)生短暫的正電荷和負(fù)電荷區(qū)，從而相互吸引。這些力雖然很微弱，但是當(dāng)有大量的分子同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，效果就會(huì)成倍增加。

現(xiàn)在，借鑒二次立方定律，能夠產(chǎn)生“范德華力”的表面所占身體的比例，應(yīng)當(dāng)取決于攀登者的體重——這是很合乎邏輯的。對(duì)于蜘蛛來(lái)說(shuō)，它們的重量很輕，僅僅依賴爪子的微小表面就足夠了，而人類如果想要依靠“范德華力”在墻壁上行走，40%的皮膚上都必須要長(zhǎng)滿剛毛——或者，根據(jù)劍橋大學(xué)的研究，有一雙145碼（即132.588米）的腳也行。

至于蜘蛛的感官——多虧了這一點(diǎn)，彼得才擺脫了自己的眼鏡——它的四對(duì)眼睛可以向不同的方向聚焦，從而留心觀察周圍的一切。盡管蜘蛛通常都是近視眼，但跳蛛的視網(wǎng)膜上有四層感光細(xì)胞，因此擁有動(dòng)物王國(guó)最好的視力。大多數(shù)蜘蛛，盡管沒(méi)辦法看清東西，但它們渾身的毛發(fā)，尤其是腳部的毛發(fā)，都對(duì)振動(dòng)以及空氣流動(dòng)十分敏感，這些毛發(fā)能讓它們感受到那些即將到來(lái)的危險(xiǎn)并做出反應(yīng)。這就是蜘蛛俠所擁有的、著名的蜘蛛感應(yīng)。

我想起了一句話，“所有的力量都意味著要肩負(fù)起巨大的責(zé)任”。

“需要幾只蜘蛛才能剎住一架波音747？”我把這個(gè)問(wèn)題發(fā)表在了各大社交網(wǎng)站上，有網(wǎng)友說(shuō)：對(duì)一個(gè)有蜘蛛恐懼癥的飛行員來(lái)說(shuō)，只需要在他的機(jī)艙里放一只蜘蛛就夠了！

你屬于理科，還是文科？

我敢肯定，你曾經(jīng)很多次被問(wèn)過(guò)“你是屬于理科還是文科”。甚至，你可能自己也這樣回答過(guò)：“我是文科的，所以千萬(wàn)別讓我算咱們晚飯的賬單?！薄拔沂抢砜频模铱刹辉敢饣卮鹗裁此囆g(shù)和文學(xué)的題目?！?/p>

上述回答很常見(jiàn)，因?yàn)槿祟愂侨绱藷嶂再N標(biāo)簽的生活方式。甚至在科研機(jī)構(gòu)中，也已然形成了兩個(gè)截然不同的群體：一群人熱衷于研究自然規(guī)律及其特性，并且試圖推動(dòng)科技工具的進(jìn)步;另一群人則醉心于人類世界，關(guān)注人類的思想、歷史以及語(yǔ)言，并從事人文與藝術(shù)創(chuàng)作。這是兩個(gè)有著不同主題和方法論的知識(shí)領(lǐng)域，盡管科學(xué)方法的成功能促使人文學(xué)科變得更加科學(xué)化和數(shù)學(xué)化，但這并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)，畢竟經(jīng)濟(jì)學(xué)、歷史或人類心理等人文學(xué)科比自然要難預(yù)測(cè)多了。

1959年，英國(guó)物理學(xué)家、小說(shuō)家C.P.斯諾在劍橋大學(xué)評(píng)議會(huì)大樓發(fā)表了題為《兩種文化》的著名演講。在這次載入史冊(cè)的演講中，他提到了這種發(fā)生在理工科學(xué)生與人文科學(xué)生之間的分裂。斯諾認(rèn)為這種缺乏溝通、缺乏多學(xué)科性的現(xiàn)象，在人類未來(lái)面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)，可能會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題。必須指出的是，斯諾的演講內(nèi)容并不完全公正，因?yàn)樗盐锢韺W(xué)家描繪成了進(jìn)步的英雄斗士，而把作家和停滯不前的傳統(tǒng)文化之間幾乎畫(huà)上了等號(hào)，認(rèn)為他們同任何進(jìn)步都背道而馳——事實(shí)上，由于他的介入，人們的爭(zhēng)論產(chǎn)生了有價(jià)值的成果，但這不是問(wèn)題的關(guān)鍵。

確實(shí)，人文學(xué)派和科學(xué)學(xué)派的人并不理解對(duì)方，甚至根本不愿意試圖去理解。形容一個(gè)人“有文化”，通常同人文學(xué)科而不是科學(xué)學(xué)科的知識(shí)聯(lián)系在一起，比如說(shuō)，當(dāng)一個(gè)人不知道法國(guó)大革命或堂·吉訶德的某些基本事實(shí)時(shí)，人們會(huì)認(rèn)為他沒(méi)有文化。然而，如果一個(gè)人不知道牛頓定律或熱力學(xué)第二定律——構(gòu)成我們這個(gè)世界的自然基本定律——的含義時(shí)，人們并不會(huì)認(rèn)為他很無(wú)知。但是，必須承認(rèn)的是，“科學(xué)也是文化的一種”。

許多年來(lái)，科學(xué)在媒體報(bào)道中并不占據(jù)多少篇幅，然而也有好消息：近年來(lái)，主流媒體似乎更加關(guān)注科學(xué)及其結(jié)果，公眾對(duì)這些信息的要求也越來(lái)越高。我突然想到，這種興趣的產(chǎn)生或許可以歸因于我們正被卷入技術(shù)革命之中，它讓人們產(chǎn)生了探索現(xiàn)代奇跡的欲望——這些奇跡是如何被發(fā)明出來(lái)的，以及這些奇跡背后的科學(xué)原理究竟是什么。

也許這種繁榮是為了彌補(bǔ)西班牙和世界上許多其他國(guó)家所遭受的傳統(tǒng)科學(xué)文化的匱乏。西班牙科學(xué)技術(shù)基金會(huì)（FECYT）經(jīng)常調(diào)查社會(huì)對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，以了解人們對(duì)科學(xué)及科學(xué)家的認(rèn)識(shí)與看法。在2017年的第8版的報(bào)告中，它帶來(lái)了好消息：對(duì)科學(xué)感興趣的西班牙人的比例從2004年的6.9%上升到2016年的16%;另一方面，44.2%的受訪者認(rèn)為自己所受的科學(xué)教育程度較低或非常低（與之前的47.1%相比有所改善）。

另一個(gè)有趣的事實(shí)是：盡管我們生活在一個(gè)高度科技化而且越來(lái)越科技化的世界，但實(shí)際上科技領(lǐng)域的從業(yè)者并不多。2015年時(shí)，歐盟委員會(huì)預(yù)測(cè)：到2020年，歐盟境內(nèi)將有90萬(wàn)個(gè)技術(shù)職位空缺。社會(huì)對(duì)科技類和工程類崗位有著極大的需求，然而卻沒(méi)有足夠的年輕人選擇從事這些行業(yè)，公司也很難招到自己所需要的專業(yè)人才，而經(jīng)濟(jì)和發(fā)展恰恰依賴于這些崗位。人文學(xué)科在數(shù)字時(shí)代也不是一無(wú)是處。據(jù)專家們所說(shuō)，人文學(xué)科的主要任務(wù)之一是引導(dǎo)人類在突破性的技術(shù)進(jìn)步中前進(jìn)，而不讓人們迷失方向。比如說(shuō)，我們需要技術(shù)做什么？如何使其與人類文化的維系相容？如何應(yīng)對(duì)諸如后人類時(shí)代、機(jī)器人、生態(tài)破壞等挑戰(zhàn)？

有些人主張建立一種超越這兩種文化的第三種文化，如美國(guó)出版商約翰·布羅克曼。對(duì)布羅克曼來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在以及未來(lái)的知識(shí)分子會(huì)從經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的角度來(lái)處理人類遇到的所有日常問(wèn)題（而不是通過(guò)分析尼采、弗洛伊德、馬克思或法國(guó)結(jié)構(gòu)主義的論點(diǎn)）。因此，未來(lái)的問(wèn)題解決者們會(huì)來(lái)自理工科。這也是進(jìn)化心理學(xué)家史迪芬·平克、生物學(xué)家理查德·道金斯和哲學(xué)家丹尼爾·丹尼特等人的一致看法。比如說(shuō)，語(yǔ)言學(xué)家、語(yǔ)言科學(xué)家與計(jì)算機(jī)科學(xué)家和工程師合作，就可以開(kāi)發(fā)出語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用程序、自動(dòng)翻譯程序、拼寫(xiě)檢查程序、搜索中的語(yǔ)義改進(jìn)程序，以及我們每天使用的數(shù)百種應(yīng)用程序。如果你不相信我的話，那就去找蘋(píng)果手機(jī)的語(yǔ)音助手Siri來(lái)問(wèn)問(wèn)吧。

簡(jiǎn)而言之，重要的是停止對(duì)科學(xué)和人文的分裂，保持對(duì)世界上所有東西的興趣，不管它們是否在你熟悉的領(lǐng)域內(nèi)——物理學(xué)家會(huì)對(duì)歷史感興趣，語(yǔ)言學(xué)家會(huì)對(duì)生物學(xué)感興趣。正如斯諾所說(shuō)，這樣，人類將會(huì)有更多的技能去面對(duì)將來(lái)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。我的建議是，你要對(duì)你周圍的一切都感興趣，無(wú)論是自然現(xiàn)象還是人文現(xiàn)象。當(dāng)別人問(wèn)你來(lái)自理科領(lǐng)域還是文科領(lǐng)域時(shí)，你完全可以回答：“兩者皆是！” 就像你不會(huì)在挑選你自己喜歡的顏色時(shí)猶豫一樣，你也會(huì)對(duì)文理學(xué)科兼收并蓄。

（殺破狼摘自四川文藝出版社《那些聽(tīng)過(guò)卻從未搞明白的問(wèn)題》）

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