飛行科學(xué)：一個(gè)最絢爛的主題

“1802年6月，洪博爬上當(dāng)時(shí)公認(rèn)的世界最高峰，也就是秘魯欽博拉索山的火頂山，海拔6267米。盡管危險(xiǎn)，洪博還是明察秋毫，注意到一般人容易忽略之處：‘在雪線之上，也就是5000余米的高處，有些巖石上仍有苔蘚。上一次，我們?cè)诒饶抢锏?80米之處看到綠色苔蘚。龐普蘭德（洪博的伙伴）在4500米的高處抓到一只蝴蝶，我們?cè)诒饶抢锔?00米之處，看到一只蒼蠅……’”這是在《旅行的藝術(shù)》一書中，提到科學(xué)旅行家（或說(shuō)旅行科學(xué)家）洪博獨(dú)到之處時(shí)的一段描述。

如同對(duì)作家艾倫狄波頓旅行主題作品的評(píng)論，如果這趟旅行的背后有一個(gè)靈魂，絕不是馬可波羅和麥哲倫，而可能會(huì)是達(dá)文西或達(dá)爾文；絕不是哥倫布和鄭和，而可能會(huì)是洪博或法布爾；絕不是凱薩和狄亞士，而可能會(huì)是帕斯卡爾或蒙田……這種旅行，不見(jiàn)得是指一般所謂田野調(diào)查和實(shí)地觀察性質(zhì)的科學(xué)工作與正規(guī)實(shí)驗(yàn)，而是由一種親身經(jīng)驗(yàn)啟發(fā)的科學(xué)思考與情懷。

一晚在素食餐廳，暑假迷上西游記卡通的兒子和女兒看到墻上的一幅《八仙過(guò)海》圖，開(kāi)始好奇地問(wèn)起一些直白而好玩的問(wèn)題，例如為什么孫悟空可以飛那么遠(yuǎn)而唐三藏卻不能（或者不要）？八仙中為什么有的這樣飛有的那樣飄？甚至我還必須從頭幫他們復(fù)習(xí)：其實(shí)在超級(jí)英雄的正義聯(lián)盟中（超人、蝙蝠俠、蜘蛛人），真正會(huì)飛行的只有超人，蝙蝠俠算是滑翔，蜘蛛人算是擺蕩和跳躍?！栋讼蛇^(guò)海》圖的俗世重點(diǎn)，當(dāng)然在于“八仙過(guò)海，各顯神通”，小孩們對(duì)這些仙人騰空過(guò)海的法寶與技術(shù)，是充滿好奇與欣賞的。同樣，飛行之旅的重點(diǎn)，也是自己稍微用心對(duì)于掙脫（或利用）地心引力與飛行科技的一種提問(wèn)與觀察。

人類和飛行之間，或者應(yīng)該說(shuō)人類和地心引力之間的關(guān)系是非常奧妙與糾結(jié)的，不要說(shuō)夢(mèng)想，就連夢(mèng)境，都可以說(shuō)“飛行”是一種可正可邪的事物。不知道是不是每一個(gè)人都有這樣的經(jīng)驗(yàn)和記憶：自己做過(guò)的好夢(mèng)與噩夢(mèng)中，都有以飛行為主題的，一種例如是自己展現(xiàn)一股小小的飛行超能力，神氣活現(xiàn)地“飛”奔，瞬行百里；另一種同樣是騰空，不過(guò)加入一種“失控”的元素，毫無(wú)著力地被拋離地表，身體不知會(huì)飄落何方，感覺(jué)到一種莫名的恐懼！這樣可正可邪的飛行夢(mèng)境記憶與經(jīng)驗(yàn)其實(shí)在提醒我們一件事：飛行的本質(zhì)一定并非完全貼近虛幻、夢(mèng)想與浪漫，而應(yīng)該比較趨向現(xiàn)實(shí)、生存與科學(xué)，但兩端之間又充滿重合與混雜。

（熱）氣球是航天器的一種，在飛行科技分類的位階上屬于單純利用空氣浮力的無(wú)動(dòng)力浮升器。它的飛行原理也可以說(shuō)是最簡(jiǎn)單的，它配備填充氣體的袋狀物，當(dāng)充入氣體的密度小于其周圍環(huán)境的氣體密度，且由此壓力差產(chǎn)生的靜浮力大于氣球本身與其搭載物的重量時(shí)，氣球就可浮升。氣球作為一種交通工具可用來(lái)運(yùn)載觀測(cè)儀器和乘客，只裝載設(shè)備的無(wú)載人氣球經(jīng)常用于對(duì)高空大氣環(huán)境的科學(xué)研究，有時(shí)也用于測(cè)定宇宙射線。很多人不知道，其實(shí)熱氣球最早是由中國(guó)人發(fā)明的，稱為天燈或孔明燈，在公元二三世紀(jì)被發(fā)明，用來(lái)傳遞軍事信號(hào)。知名學(xué)者李約瑟也指出，公元1241年，蒙古人曾經(jīng)在李格尼茲戰(zhàn)役中使用過(guò)龍形天燈來(lái)傳遞信號(hào)，而歐洲人直到1783年才向空中釋放第一個(gè)內(nèi)充熱空氣的氣球。

到了18世紀(jì)，法國(guó)造紙商孟格菲兄弟在歐洲重新發(fā)明了熱氣球。他們受碎紙屑在火爐中不斷升起的啟發(fā)，用紙袋把熱氣聚集起來(lái)做實(shí)驗(yàn)，使紙袋能夠隨著氣流不斷上升。1783年6月4日，孟格菲兄弟在里昂安諾內(nèi)廣場(chǎng)做公開(kāi)表演，一個(gè)圓周為33米的模擬氣球升起，飄然飛行了2.4千米。同年9月19日，在巴黎凡爾賽宮前，孟格菲兄弟為國(guó)王、王后、宮庭大臣及13萬(wàn)巴黎市民進(jìn)行了熱氣球的升空表演。同年11月21日下午，孟格菲兄弟又在巴黎穆埃特堡進(jìn)行了世界上第一次載人空中航行，熱氣球飛行了25分鐘，在飛越半個(gè)巴黎之后降落在意大利廣場(chǎng)附近。這次飛行比萊特兄弟的飛機(jī)早了整整120年。在充氣氣球方面，法國(guó)的羅伯特兄弟則是最先乘充滿氫氣的氣球飛上天空的。

“飛機(jī)是怎么飛的？”這個(gè)看起來(lái)基本通俗的問(wèn)題，其實(shí)有著非常復(fù)雜深?yuàn)W的答案，甚至是現(xiàn)今科學(xué)還沒(méi)有辦法做完整解釋與掌握的，至于早期教科書上提到的白努利定律與傳統(tǒng)流體力學(xué)，例如“由于機(jī)翼的上方是彎曲的，其上方距離會(huì)比下方來(lái)得長(zhǎng)，因此被分成上下兩股的空氣為了要同時(shí)匯流在一起，通過(guò)上方的空氣速度就必須要加快才行；這樣一來(lái)，根據(jù)白努利定律，由于上方的空氣速度變快了，因此其壓力降低。于是在機(jī)翼的上下之間就產(chǎn)生了壓力差，使得機(jī)體被由壓力高的地方往壓力低的地方推，也就是由下往上推；而這，就是飛機(jī)之所以能飛起來(lái)的原因”之類的說(shuō)法，不是無(wú)法全面解釋，就是被后面的現(xiàn)實(shí)觀察與科學(xué)研究給推翻了。正如我的一位機(jī)師朋友說(shuō)：“自己駕駛客機(jī)都已經(jīng)有好幾年的經(jīng)驗(yàn)，卻無(wú)法完全搞懂飛機(jī)到底是怎么飛的？！”

人類科技和天然生物之間的競(jìng)合相長(zhǎng)、愛(ài)恨情仇不是三言兩語(yǔ)可以道盡的。比如一般流傳萊特兄弟的飛機(jī)創(chuàng)作是受到鳥類飛行的啟發(fā)，就連兄弟倆的意見(jiàn)都是不同調(diào)的，韋伯·萊特在自傳中堅(jiān)持認(rèn)為鳥類是他們教育的一部分，而另一位奧維爾·萊特則認(rèn)為鳥類飛翔的觀察只給了他們靈感。而在20世紀(jì)二三十年代，有數(shù)百家從事研發(fā)、制造并販賣飛機(jī)的小公司。據(jù)航空工程師與名作家諾威估計(jì)，那段期間共有10余萬(wàn)種不同的飛機(jī)在天上飛來(lái)飛去。后來(lái)，許多飛行員都撞了機(jī)，許多航空公司也都破了產(chǎn)。在這10余萬(wàn)種形形色色的飛機(jī)中，大約只有100種存活下來(lái)，形成今日航空的基礎(chǔ)。飛機(jī)的演化過(guò)程活脫脫就是達(dá)爾文的演化流程，少數(shù)存活下來(lái)的飛機(jī)，全都極為穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)又安全。

當(dāng)我正仰望著天空，追蹤飛機(jī)的來(lái)處去向時(shí)，幾只樺斑蝶和鳳蝶又從面前翩翩飛舞而過(guò)，加上稍早遇到的眾多紫斑蝶和善變蜻蜓，以及手邊剛好有一篇《科學(xué)人》雜志標(biāo)題為《蜘蛛吹氣球》的科學(xué)新聞，提到一些初生蜘蛛可以利用“蛛絲氣球”進(jìn)行播遷，讓人不得不又驚想起這些不到0.01克的小東西，無(wú)論在飛行模式、細(xì)微構(gòu)造與遺傳信息各個(gè)方面，依然著實(shí)地展現(xiàn)出浩瀚天地、宏偉生命的精妙與感動(dòng)。

哲學(xué)家尼采曾提到“豐富人生”這個(gè)語(yǔ)匯。1873年的夏天，他寫了一篇論文，來(lái)區(qū)分搜集事實(shí)與運(yùn)用已知事實(shí)：前者像是探險(xiǎn)或研究，后者則是內(nèi)在或心靈的充實(shí)。他認(rèn)為前者沒(méi)有什么，而贊揚(yáng)后者，并且表示以近乎科學(xué)的方式去搜集事實(shí)注定徒勞，真正的挑戰(zhàn)是利用事實(shí)“豐富人生”。

我喜歡欣賞飛行，探究飛行物不是沒(méi)有原因的。一向給人以樂(lè)觀甚至調(diào)皮形象的科學(xué)家費(fèi)曼曾表示：“我們很幸運(yùn)，能活在一個(gè)還有很多新發(fā)現(xiàn)的年代。這就像發(fā)現(xiàn)新大陸一樣——你只能發(fā)現(xiàn)美洲一次。我們這個(gè)年代是發(fā)現(xiàn)大自然基本定律的年代，這個(gè)日子永遠(yuǎn)不會(huì)再來(lái)了?！蔽覍幙上嘈潘@句話是開(kāi)玩笑的，因?yàn)檫@樣的觀點(diǎn)有些消極。我相信，單是“飛行的奧妙”及其延伸的問(wèn)題探究與衍生的科學(xué)趣味，就絕不是哪一個(gè)年代哪一個(gè)地區(qū)或哪一群人，甚至不是人類可以獨(dú)占與窮盡的！

在這些年參與或聽(tīng)聞科學(xué)工作與科技教育的日子，我深深感受到科技進(jìn)步帶來(lái)的方便與效率，但這樣的背景有時(shí)會(huì)造成在不必要或不適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，科學(xué)脫離切身與現(xiàn)實(shí)，科技疏遠(yuǎn)觀察與生活。藝術(shù)家羅斯金曾說(shuō)：“科技使我們輕而易舉地到達(dá)美景跟前，但美的擁有和欣賞不是可以簡(jiǎn)化的……我教畫的目的，是希望我的學(xué)生學(xué)著去愛(ài)大自然，而不是教他們盯著大自然去畫畫?！?/p>

其實(shí)不單是藝術(shù)與美的欣賞，科學(xué)科技本身亦然！飛行是一個(gè)好主題，因?yàn)椤帮w行”對(duì)眾生而言是一種長(zhǎng)遠(yuǎn)歷史的創(chuàng)新，多元發(fā)展的傳統(tǒng)，不退流行的經(jīng)典，無(wú)邊無(wú)際的發(fā)現(xiàn)，永不褪色的探尋！而在其他相關(guān)事情上的一個(gè)實(shí)踐，就是鼓勵(lì)科學(xué)家與科技人去旅行，不單是為了放松，而是一種融入生活與自然的旅行，實(shí)踐強(qiáng)度越高越好，結(jié)構(gòu)差異越大越好，形式限制越寬越好。這就如同帕斯卡爾在《沉思錄》中寫出的：“如果我們對(duì)實(shí)物不以為然，畫得再怎么像、再如何令人激賞，也沒(méi)有用！”

早先為洪博立傳的史瓦振博格，為這部傳記取了個(gè)副標(biāo)題——《一生能夠締造的成就》。他將洪博那不尋常的好奇主要?dú)w納為五個(gè)領(lǐng)域：“①對(duì)地球及其棲居生物的知識(shí)。②找出支配宇宙、人類、動(dòng)物、植物、礦物的更高自然法則。③發(fā)現(xiàn)生命的新形態(tài)。④發(fā)現(xiàn)罕為人知的土地，以及這些土地的各種產(chǎn)物。⑤了解新的人種，包括其習(xí)俗、語(yǔ)言及文化發(fā)展脈絡(luò)。”洪博的一生都在興奮地證明：“我們應(yīng)該向這個(gè)世界探詢正確的問(wèn)題！”

用心旅行就是一場(chǎng)最華麗的實(shí)驗(yàn)！飛行科學(xué)就是一個(gè)最絢爛的主題！