科學(xué)轉(zhuǎn)向社會(huì)：皇家研究所的圣誕大餐

吳以義

1848年的圣誕節(jié)。倫敦皇家研究所，就是那個(gè)常常被縮寫(xiě)成RI的聲名遠(yuǎn)播的英國(guó)頂尖科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的大講堂里，華燈璀璨，座無(wú)虛席。當(dāng)天的主講人是這個(gè)學(xué)院的富勒講座教授麥克爾·法拉第，大家都知道他，就在不久前，女王還把漢普敦的一套住宅賜給他居住，這可是亨利八世以來(lái)英格蘭最尊貴的人才能得到的殊榮。其實(shí)，法拉第并不怎么在乎這個(gè)榮譽(yù)，他兩次拒絕了皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)一職的聘任，還婉拒了女王的封爵——終其一生，他始終是“法拉第先生”，而不像牛頓那樣，是“牛頓爵士”。他不怎么在乎人世間的榮耀，他關(guān)注的，是科學(xué)的榮耀，他要把這份榮耀介紹給所有的人。

蠟燭的故事

法拉第講演的題目是“蠟燭的故事”，分6次講完。聽(tīng)眾是普通市民，多數(shù)是青少年，對(duì)他們來(lái)說(shuō)，這一系列講演確實(shí)是一份實(shí)在的圣誕禮物。但是，關(guān)于“蠟燭”，這種人人天天在用的東西，這個(gè)圣誕節(jié)日的明星，科學(xué)可以告訴我們什么呢？

法拉第一開(kāi)始就聲明，他是以“一個(gè)少年跟一群小伙伴們談心的身份”，“像與親人談家常似的”，來(lái)給大家介紹蠟燭的故事。先是各種各樣的蠟燭，盡管有些很漂亮，有些很平常，從化學(xué)的角度看，它們?nèi)紵臅r(shí)候都是差不多的。燭油熔化，沿著燭芯，通過(guò)毛細(xì)作用，源源不絕地提供燃油，保持了火焰，發(fā)出了光亮。進(jìn)一步仔細(xì)觀察，很容易發(fā)現(xiàn)火焰的形狀是不一樣的。這就是上升氣流的作用。第2講接著研究火焰的亮度，空氣在燃燒中的作用，還有水的生成。在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，法拉第不忘告訴他的青年聽(tīng)眾，做科學(xué)研究時(shí)，在得到一點(diǎn)啟發(fā)之后，必須尋根究底，求得對(duì)現(xiàn)象的徹底了解。他的演示顯示出火焰有復(fù)雜的構(gòu)造，而在火焰的各個(gè)部分，溫度是不一樣的。他又演示了氫和磷的燃燒，又把硫酸滴在氯酸鉀和硫化銻的混合物上，原來(lái)這也能引起燃燒。當(dāng)種種不同物質(zhì)在燃燒時(shí)發(fā)出的明亮美麗的光芒把他的聽(tīng)眾看得眼花繚亂時(shí)，法拉第問(wèn)道，這種明亮的火焰還能告訴我們什么呢？

第3講是氫燃燒形成的水，冷凝，這一直到現(xiàn)在還是中學(xué)化學(xué)課上受歡迎的一個(gè)保留節(jié)目。但是，在一聲悶響之后——你怎么知道沾在玻璃容器壁上的液體是水呢？法拉第突然問(wèn)道。他演示了檢測(cè)，只是他的測(cè)驗(yàn)方法在今天看來(lái)有點(diǎn)太貴了。他是用他的老師戴維先生發(fā)現(xiàn)的金屬鉀和水的反應(yīng)來(lái)證明的：鉀遇見(jiàn)水后爆裂，水變成了堿性的氫氧化鉀溶液。法拉第接著比較了水在不同溫度下體積的變化，比較了從河水海水蒸餾出來(lái)的水，指出無(wú)論哪里來(lái)的水，它們的性質(zhì)，和金屬的反應(yīng)，都是一樣的，由此又討論了定組成定律。然后，用排水集氣法收集了氫氣，這些氫氣在幾天以后的第4講里，又和氧化合，重新變成了水。他非常詳細(xì)地介紹了水的成分，實(shí)驗(yàn)裝置，反應(yīng)生成物的鑒定，水中氫和氧的比例。利用水的電解，法拉第引入了氧，氧如何助燃。然后是磷在空氣中燃燒，耀眼刺目，光芒四射，給所有人留下了難忘的印象。第5講進(jìn)一步擴(kuò)展到空氣的性質(zhì)，蠟燭燃燒后的其他產(chǎn)品，特別是碳酸氣和氮?dú)?，空氣的成分和重量，原?lái)“空無(wú)一物的空氣”其實(shí)不空，順便介紹了大氣壓力的存在。至于碳酸氣，它的重量讓它常常沉在量筒的底部，“我們可以用小吊桶把它打上來(lái)”，法拉第說(shuō)這和用吊桶把水從井底打上來(lái)沒(méi)什么兩樣。

最后一講，第6講，碳酸氣仍舊是主角，用石灰水驗(yàn)證碳酸氣的存在，探討了碳酸氣的性質(zhì)，最后談到了呼吸，證明這和燃燒是一回事。人和動(dòng)物呼出的碳酸氣，經(jīng)過(guò)大氣環(huán)境，被植物吸收，原來(lái)，法拉第說(shuō)，這就是大自然相輔相成的共存規(guī)律，這也讓人想起了牛頓常說(shuō)的，自然界是和諧的。

法拉第的講演受到了熱烈的歡迎。事隔十幾年，他還把這個(gè)主題又重講了一遍，受到了同樣熱烈的歡迎。講演的速記稿，后來(lái)編成一本小冊(cè)子，叫做《蠟燭的化學(xué)史》，不到幾年，就譯成了所有的歐洲語(yǔ)言。半個(gè)多世紀(jì)后，這本小冊(cè)子的簡(jiǎn)寫(xiě)本還成了蘇聯(lián)學(xué)生的教材，學(xué)生由此同時(shí)得到英語(yǔ)和化學(xué)的訓(xùn)練。1963年，中譯本出版，用了一個(gè)更加吸引人的新名字，《蠟燭的故事》，后來(lái)迭有重印。這樣看來(lái)，這個(gè)圣誕大餐就不僅僅是圣誕時(shí)節(jié)的應(yīng)景，也不僅僅是限于英倫一隅，真正成了世界的食糧了。

科學(xué)概念社會(huì)化

法拉第的講座在皇家研究所有相當(dāng)?shù)臍v史。自1799年創(chuàng)立之初，“傳播知識(shí)”一直是研究所的一項(xiàng)主要工作，而這種把科學(xué)概念社會(huì)化的一個(gè)途徑是開(kāi)設(shè)面向公眾的科學(xué)講座。得益于一幅1802年的速寫(xiě)畫(huà)，我們幾乎能直接看見(jiàn)會(huì)場(chǎng)當(dāng)時(shí)生動(dòng)的情景：衣冠楚楚的紳士，濃妝艷抹的女眷，亂糟糟地圍坐在講臺(tái)周圍，主講人噶爾瑞正用力捏著一個(gè)人的鼻子，似乎是在這個(gè)熱衷的志愿者配合下講解呼吸作用。學(xué)院的創(chuàng)始人湯普森在講臺(tái)的一側(cè)一本正經(jīng)地看著這個(gè)偉大的演示，而當(dāng)時(shí)作為助手的年輕人漢佛萊·戴維則站在主講人的身后，這時(shí)他剛應(yīng)聘為化學(xué)教授不久，但不久則注定要成為這一講座的明星。他后來(lái)展示給世人的，有最新的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，有心肺的作用，從呼吸講到笑氣。據(jù)他報(bào)告，聽(tīng)眾常近 500 人，而且“掌聲不絕”。

這樣的場(chǎng)面和5年以后他關(guān)于堿金屬和堿土金屬的演示相比，真是算不了什么。他先是請(qǐng)出了他發(fā)現(xiàn)的“雙胞胎”鉀和鈉。閃閃發(fā)光的液態(tài)金屬，像是兩顆小水滴，在水面上回旋奔突，絲絲作響，然后爆出一縷火光，轉(zhuǎn)瞬間消失無(wú)形，變成了大眾熟知的苛性堿。上面提到的，法拉第用以檢驗(yàn)水的，正是這種神奇的物質(zhì)。

說(shuō)來(lái)有趣，把法拉第引上科學(xué)道路的，正是這種公眾講座，而他后來(lái)花了大力氣推動(dòng)的圣誕講座則是其中最著名的。法拉第出生在普通的勞工階級(jí)家庭，并沒(méi)有受過(guò)系統(tǒng)的學(xué)院式的教育，從14歲起就在一家書(shū)店當(dāng)書(shū)籍裝訂的學(xué)徒。由一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，1812年2月29日到4月10日，他去聽(tīng)了戴維的4次講座，化學(xué)的神奇令他傾倒?；貋?lái)以后，他把記錄稿謄寫(xiě)清楚，配上插圖，裝訂成冊(cè)，送給戴維并表達(dá)了參加科學(xué)研究的愿望。當(dāng)時(shí)皇家研究所并無(wú)空缺，但這個(gè)年輕人給了時(shí)任皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)的戴維深刻的印象。次年，當(dāng)研究所有空缺時(shí)，法拉第由戴維推薦受聘，開(kāi)始了他的科學(xué)生涯。

從法拉第講演的主題來(lái)說(shuō)，燃燒，大氣的組成成分及其性質(zhì)，即使在當(dāng)年，也不是什么尖端。從席勒發(fā)現(xiàn)氧氣到拉瓦錫提出燃燒理論，還有氧化反應(yīng)和呼吸的關(guān)系，到法拉第的講演，已是將近80年；就是水的電解，也差不多50年了。我們上文之所以不厭其煩地重述他的講演，意在力圖說(shuō)明，他對(duì)概念的把握，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的演示，法拉第的精心設(shè)計(jì)，全注重于凸顯科學(xué)的精神。他的講演之所以成功，不在于時(shí)髦，而在科學(xué)中一種永恒的，貫穿始終的東西，即科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。他在講演中展示了觀察、推理和實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的中心作用，他多次向聽(tīng)眾提問(wèn)，把他們的思路和注意力引向理性的思考和推理。

從法拉第的圣誕講座看我們常常留意的“科學(xué)概念的社會(huì)化”，可以發(fā)現(xiàn)，我們通常所說(shuō)的普及科學(xué)，不僅僅是，甚至主要不是向非專業(yè)受眾介紹科學(xué)成果，宣揚(yáng)科學(xué)的神奇；如果僅限于此，我們不過(guò)是把對(duì)鬼神的崇拜變成了對(duì)科學(xué)的崇拜，成為一種非理性的盲從?？茖W(xué)概念的社會(huì)化，首先是向社會(huì)大眾介紹科學(xué)家是如何工作，科學(xué)是如何發(fā)展的。或者用我們常見(jiàn)的說(shuō)法，不僅僅是“什么”，而是“怎么”。能夠或者正在從事專業(yè)科學(xué)研究的，在社會(huì)上畢竟是一個(gè)很少的少數(shù)，而科學(xué)的知識(shí)和訓(xùn)練，在科學(xué)高度專業(yè)化的今天，只有通過(guò)長(zhǎng)年的、系統(tǒng)的、嚴(yán)格的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)才能得到。講座的作用在于宣揚(yáng)科學(xué)精神，倡導(dǎo)理性思維，在于確立科學(xué)的權(quán)威。這種權(quán)威所要求的，不是對(duì)科學(xué)的頂禮膜拜，而是在社會(huì)活動(dòng)和日常生活中，貫徹科學(xué)的即理性的方法，畢竟，一個(gè)昧于理性思考的民族，是不可能自立于世界民族之林的。