懷疑是科學進步的動力

　　什么叫常識？常識就是不經證明而常常引用的知識。一個人不可不懂常識，但是過分迷信常識的人，就會錯過一些重大發(fā)現(xiàn)的機會。歷史上這類例子是不勝枚舉的。地心說最初由古希臘學者歐多克斯提出，幾千年來一直被人們認為是常識，但是后來它被哥白尼顛覆了；時間是絕對的，這是牛頓力學中的常識，后來被愛因斯坦看出了破綻；宇稱總是守恒的，這本來也是一條常識，卻又被李政道和楊振寧兩位物理學家動搖了。
　　
　　羅巴切夫斯基挑戰(zhàn)第五公設
　　1893年，喀山大學樹立起世界上第一個數(shù)學家的塑像。他就是非歐幾何的創(chuàng)始人之一俄國人尼古拉斯?羅巴切夫斯基。
　　在公元前三世紀，歐幾里得編寫了數(shù)學發(fā)展史上極具影響力的巨著《幾何原本》?？上У氖?，這件精美絕倫的“天衣”上，有一條小縫隙。這條縫隙就是論及平行線的第五公設：若一條直線與兩直線相交，且若同側所交兩內角之和小于180°，則兩直線無限延長后，必相交于該側的一點。數(shù)學家們并不懷疑這個命題的真實性，只是認為歐幾里得沒能找到它的證明，才不得不把它放在公設之列。
　　既然在美麗的“天衣”上出現(xiàn)縫隙，人們當然要千方百計地把它補好，后世的數(shù)學家們?yōu)榇送度肓藷o窮無盡的精力，但都遭到了失敗。
　　前人的失敗從反面啟迪了巴切夫斯基，使他大膽思索問題的相反提法：可能根本就不存在第五公設的證明。于是，他便著手尋求第五公設不可證的解答。
　　他首先假設第五公設是可證的，即第五公設可由其他公理公設推演出來。那么，在新公理系統(tǒng)的推演過程中一定會出現(xiàn)邏輯矛盾，至少第五公設和它的否定命題就是一對邏輯矛盾；反之，如果推演不出矛盾，就反駁了“第五公設可證”這一假設，從而也就間接證得“第五公設不可證”。在推演過程中，羅巴切夫斯發(fā)現(xiàn)了一種新的幾何，它的邏輯完整性和嚴密性可以和歐幾里得幾何相媲美。而這個無矛盾的新幾何的存在，也就是對第五公設不可證性的邏輯證明。
　　可是，這一重要的數(shù)學發(fā)現(xiàn)在當時不但沒能贏得社會的承認和贊美，反而遭到種種歪曲、非難和攻擊，使非歐幾何這一新理論遲遲得不到學術界的公認。
　　但歷史是最公允的，1868年，意大利數(shù)學家貝特拉米發(fā)表了一篇著名論文《非歐幾何解釋的嘗試》，證明非歐幾何可以在歐幾里得空間的曲面（例如擬球曲面）上實現(xiàn)。直到這時，羅巴切夫斯基的獨創(chuàng)性研究才得到學術界的高度評價和一致贊美，他本人則被人們贊譽為“幾何學中的哥白尼”。
　　相關專業(yè)連接：信息與計算科學、數(shù)學與應用數(shù)學
　　就業(yè)方向：研究員、教師、程序開發(fā)員
　　求學點評：羅巴切夫斯基的理論是他的同代人無法理解的，因為他與一種幾千年來被視若神明的“公理”相矛盾。在科學探索的征途上，“真理”或許也只是未被推翻的“悖論”，未經驗證的真理，或許本身就隱藏著下一個重大發(fā)現(xiàn)。
　　
　　丁肇中發(fā)現(xiàn)J粒子
　　翻開物理學史，我們不難發(fā)現(xiàn)：物理學的發(fā)展猶如滔滔江水，滾滾前流。從17世紀牛頓建立了萬有引力的理論；到19世紀，麥克斯韋建立了電磁理論；再到愛因斯坦提出的廣義相對論和20世紀30年代出現(xiàn)的量子力學。各種新的理論學說不斷被提出，經典物理不斷被挑戰(zhàn)。
　　丁肇中通覽了物理學發(fā)展史后，看清了自己要走的路。對于他來說，近代物理學就像是一個大旋渦，其中心部分就是實驗高能物理學。越接近這個旋渦的中心吸引力就越大，丁肇中就越離不開它。
　　但是，當丁肇中向布魯克海文國立實驗所提出了尋找新粒子的計劃時。由于這一實驗費用多、難度大，所以計劃一出臺，便受到來自各方面的批評和責難。一位權威的物理學家在參觀了丁肇中的工作室后，拍了拍丁肇中的肩膀說:“老兄，你難道連這點常識也不懂，在那個區(qū)域，即使有什么新的粒子出現(xiàn)，也不過是些寬度很大的粒子，你為什么要花那么大的本錢去搞這種勞民傷財?shù)耐嬉鈨耗兀俊倍≌刂泻敛皇救?，他反問說:“先生，這不是懂不懂常識的問題，而是要靠事實來回答。一般說來，我是不相信理論上的爭論的?！?br/>　　但是令人沮喪的是，雖然他們每天用16個小時以上的時間在能量為40億～50億電子伏特那一區(qū)域反復尋找新粒子，卻毫無任何收獲。一位組員說:“看來過去批評我們沙里淘金的人也許是說對了。”丁肇中瞪了他一眼。然后把尋找的能量范圍向下調低了一些，又開始了一輪新的探索。
　　突然，儀器出現(xiàn)了反常的現(xiàn)象，計數(shù)器接受的信號驟然增加。大家的臉上流露出掩飾不住的興奮。一向冷靜的丁肇中，也無法抑制內心的喜悅，注視著儀表的動靜。已經可以毫不含糊地講，在他們面前，果真出現(xiàn)了一個新粒子。這就是讓丁肇中走進瑞典皇家科學院領獎的J粒子。
　　丁肇中不顧傳統(tǒng)的習慣，頂住了反對意見，強調了改進儀器分辨本領的重要性，戰(zhàn)勝了一個又一個困難，才取得成功。這里，我們不由得想起銘刻在貝爾塑像下面的一句忠告:“有時需要離開常走的大道，潛入森林，才會發(fā)現(xiàn)前所未見的東西?！?br/>　　相關專業(yè)連接：物理學、應用物理學
　　就業(yè)方向：研究員、教師
　　求學點評：學物理的同學，如果你也想要像丁教授那樣有所作為，那就請記住他說過的一句話：“做基礎研究要有信心，你認為是正確的事，就要堅持去做；不要因為多數(shù)人的反對而不做，也不要去管其他人怎么看?！?br/>　　
　　病原體理論先驅：路易?巴斯德
　　千百年來，普遍流行著一種所謂“自然發(fā)生說”。它認為，不潔的衣物會自生蚤虱，污穢的死水會自生蚊蚋，骯臟的垃圾會自生蟲蟻，糞便和腐敗的尸體會自生蠅蛆?？傊锟梢詮乃鼈兇嬖诘奈镔|元素中自然發(fā)生，而沒有上代。古希臘學者亞里士多德，中世紀神學家阿奎那，甚至連17世紀的大科學家哈維和牛頓 ，都相信這種學說。意大利醫(yī)生雷地于1668年進行的實驗以及其他一些科學家的反復驗證，曾一度動搖了人們對自然發(fā)生論的信念?？墒钱敽髞戆l(fā)現(xiàn)了微生物時，很多科學家又認為至少像微生物這樣“最小的”生物體總該是自生的。加罩容器中的腐肉不是長滿了細菌嗎！
　　巴斯德根據(jù)自己的研究實踐，認為微生物也是不可能自然發(fā)生的，微生物肯定有母體。這下子可激怒了自生論者。他們問巴斯德：“酵母從什么地方出現(xiàn)，這些使每個罐里的牛奶變酸，每個瓶里的牛油變壞、每個桶里的葡萄汁釀成酒的小動物，來自什么地方？”
　　為了回答這些挑戰(zhàn)，巴斯德設計了一個曲頸瓶，瓶里有一個彎曲的長管與外界空氣相通。瓶內的溶液加熱至沸點，冷卻后，空氣可以重新進入，但因為有向下彎曲的長管，空氣中的塵埃和微生物不能與溶液接觸，使溶液保持無菌狀態(tài)，溶液可以較長時間不腐敗。如果瓶頸破裂，溶液就會很快腐敗變質，并有大量的微生物出現(xiàn)。實驗得到了令人信服的結論：腐敗物質中的微生物是來自空氣中的微生物。為了駁倒自生論者，巴斯德和助手們還將煮過的裝有細菌培養(yǎng)液的燒瓶分放在多塵的市區(qū)、陰冷的地窖里和其他環(huán)境中打開。發(fā)現(xiàn)空氣越是不潔，培養(yǎng)液變質就越快、越嚴重。這說明使培養(yǎng)液變質的細菌不是自生的，而是來自空氣。他還推測，海拔越高，空氣一定越潔凈，培養(yǎng)液受細菌的污染也越輕微。為了驗證這一點，他和助手們又先后登上浦佩山和勃朗峰進行實驗。結果，猜想得到了證實。
　　巴斯德的試驗徹底否定了“自生說”，并從此建立了病原學說，推動了微生物學的發(fā)展。
　　相關專業(yè)連接：生物技術、生物科學、生物信息學
　　就業(yè)方向：研究員、技術員、生產管理人員
　　求學點評：雖然現(xiàn)今的生物學課本都記載了巴斯德實驗的正確性，但當時幾乎所有的科學家都反對他。而巴斯德用嚴謹?shù)?、科學的實驗設計將懷疑他的人一一擊潰。要做研究，就不要為莫名其妙的現(xiàn)象找借口，萬物皆有本源，微生物亦不能例外。