會(huì)跳舞的花粉

駱昌芹

顫動(dòng)的雄性花蕊

1827年夏天，剛剛擔(dān)任大英博物館植物部主任的植物學(xué)家羅伯特·布朗，正在忙著研究植物受精的秘密，想看一看花粉在這一過(guò)程中，扮演了什么樣的角色。他從頭一年冬天起，就開(kāi)始為這次研究作準(zhǔn)備。他設(shè)計(jì)并親自動(dòng)手制作了許多小工具，還特地買(mǎi)了一臺(tái)當(dāng)時(shí)最好的顯微鏡。當(dāng)然，從今天的眼光來(lái)看，這臺(tái)顯微鏡太簡(jiǎn)陋了，只能放大300倍。不過(guò)，這對(duì)于觀察花粉，已經(jīng)足夠了。

到了鮮花盛開(kāi)的季節(jié)，布朗從花園里摘下一朵又大又美麗的花，用特制的小工具，小心翼翼地把花粉從雄蕊上取下來(lái)。為了不讓風(fēng)把花粉吹散，他把它們浸在水里，然后移到顯微鏡下觀察。

布朗剛把眼睛湊上去，就被一種奇妙的現(xiàn)象迷住了：那些小小的花粉顆粒，全部在不停地顫動(dòng)，一面顫動(dòng)一面還緩慢地移動(dòng)著，沒(méi)有一個(gè)例外，就像是一群演員在舞臺(tái)上翩翩起舞。

布朗馬上又跑去采集了幾種其他植物的花粉，放到顯微鏡下，也同樣看到了這種奇怪的現(xiàn)象。

無(wú)法解釋的現(xiàn)象

“沒(méi)有運(yùn)動(dòng)器官的花粉，怎么一下子變活了呢？”晚上，布朗躺在床上，輾轉(zhuǎn)難眠，腦子里一直盤(pán)旋著這個(gè)問(wèn)題。

莫非是水在流動(dòng)的緣故？第二天一早，布朗帶著疑問(wèn)，又一次仔仔細(xì)細(xì)地觀察了顯微鏡下的奇跡。顯微鏡放置得很平穩(wěn)，水也沒(méi)有流動(dòng)。而且最奇怪的是，花粉的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的。要是它們是被水推動(dòng)的話(huà)，就應(yīng)該順著水流朝著一個(gè)方向漂動(dòng)或順著渦流轉(zhuǎn)動(dòng)才對(duì)。

布朗再也無(wú)心去研究植物的受精作用了，他非要把眼下的這個(gè)奇怪現(xiàn)象搞清楚不可。他把苔蘚弄成很細(xì)很細(xì)的粉末，浸在水里用顯微鏡觀察，又把樹(shù)葉碾成細(xì)小的粉末，進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，居然也看到了跟花粉一樣的運(yùn)動(dòng)。于是，布朗想：“一切有機(jī)物的微粒都會(huì)在水里運(yùn)動(dòng)。”

那么，換成無(wú)機(jī)物又會(huì)如何呢？布朗又把煤灰、塵埃和煙灰等泡在水里，同樣也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象?！盎绾文?？”布朗想起博物館里的巖石標(biāo)本，他把鐘乳巖、熔巖、浮石、火山灰……甚至從埃及獅身人面像上取下來(lái)的花崗巖碎片，都拿來(lái)一一察看。他發(fā)現(xiàn)，不管它們是什么東西，只要碾成顯微鏡下能看得清楚的小顆粒，浸在水里，都會(huì)生機(jī)勃勃地亂動(dòng)。

布朗的這一發(fā)現(xiàn)，立即傳遍了整個(gè)歐洲，科學(xué)家們到處議論著布朗先生的發(fā)現(xiàn)，可是誰(shuí)也揭不開(kāi)這個(gè)謎。有的人說(shuō)，大概是光線(xiàn)照射在小顆粒上，推動(dòng)了它們?？墒?，無(wú)論是用明亮的光線(xiàn)，還是用暗淡的光線(xiàn)照射，都不能改變花粉的運(yùn)動(dòng)。所以，看起來(lái)這跟光照是無(wú)關(guān)的。也有人猜想，是某種化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)了花粉，可是這種猜測(cè)很快就又被實(shí)驗(yàn)否定了。人們把這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為布朗運(yùn)動(dòng)，可是連布朗先生自己也沒(méi)法解釋這個(gè)撲朔迷離的現(xiàn)象。

原來(lái)水分子在作怪

10年、20年、30年過(guò)去了，一直到1863年，德國(guó)科學(xué)家維納才找到一個(gè)大家都同意的看法：水和其他所有物體，都是由極小極小的分子組成的，這些分子都在一刻不停地運(yùn)動(dòng)著，可是分子實(shí)在太小了，即使用放大幾百倍的顯微鏡也看不清。但是，浮在水中的花粉微粒，不斷地受到周?chē)肿拥臎_撞，因此就會(huì)時(shí)而往這邊、時(shí)而向那邊亂動(dòng)。這就是布朗看到的現(xiàn)象。

一個(gè)正確的理論必須經(jīng)過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)考證才能成立。如何用布朗運(yùn)動(dòng)來(lái)證明維納的設(shè)想呢？

這個(gè)難題，一直到1905年，才由一位當(dāng)時(shí)默默無(wú)聞的青年給解決了。這位青年就是愛(ài)因斯坦。愛(ài)因斯坦那時(shí)才26歲，剛剛從蘇黎世工學(xué)院畢業(yè)，由一位朋友介紹，在瑞士伯爾尼的專(zhuān)利局工作，只能利用業(yè)余時(shí)間鉆研心愛(ài)的物理學(xué)。在艱苦的研究中，愛(ài)因斯坦找到一個(gè)聰明的辦法，可以從小顆粒那雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)中，測(cè)量出分子的數(shù)目，甚至還能測(cè)出分子的大小。三年之后，一位名叫伯蘭的物理學(xué)家，按照愛(ài)因斯坦的辦法，證明了布朗運(yùn)動(dòng)確實(shí)是由水分子推動(dòng)而引起的。

今天，科學(xué)家們已經(jīng)制造出了電子顯微鏡，用它能觀察到物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分子的大小，分子那不停運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也早已成為眾所周知的常識(shí)了。可是在從前，人們還無(wú)法直接看到分子時(shí)，他們通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)，在肉眼看得見(jiàn)的花粉世界和無(wú)法觀察的分子之間，架起了第一座橋梁。這確確實(shí)實(shí)是在物理學(xué)和人類(lèi)對(duì)自然的認(rèn)識(shí)道路上，邁出了關(guān)鍵的一步。