偶然中之必然

李恩民

1在現(xiàn)實(shí)生活中，機(jī)遇對每個(gè)人來說或多或少都會有，抓住偶然的現(xiàn)象，不輕易放過，勤思考，多研究，掌握偶然中之必然，這是許多科學(xué)家通向成功的道路。

2貓是人類的寵物，人們不知道的是許多科學(xué)的發(fā)現(xiàn)也都與貓有關(guān)。

319世紀(jì)初的拿破侖時(shí)代，歐洲爆發(fā)了大規(guī)模的戰(zhàn)爭，迫切需要大量火藥?；鹚幍某煞质橇蚧恰⑻糠酆拖跏?。但硝石在當(dāng)時(shí)很緊張，因此許多科學(xué)家都在研究制取硝石的新方法。

4當(dāng)時(shí)，法國有一位叫庫爾特瓦的藥劑師，正研究從海草中提取硝石。他把海草燒成灰，加水浸泡，再從過濾后的溶液里提取硝石。

5有一天，庫爾特瓦正在專心致志地做實(shí)驗(yàn)，突然一只貓闖了進(jìn)來，把桌子上的硫酸瓶打翻了，硫酸沿著桌面流進(jìn)了浸過海草灰的溶液中。

6這時(shí)，奇怪的現(xiàn)象出現(xiàn)了。溶液起了反應(yīng)，升起了一縷縷紫色的煙霧，散發(fā)出一種刺鼻的氣味。這種煙霧凝結(jié)后，變成了鹽粒似的紫灰色晶體，并閃爍出金屬的光澤。

7庫爾特瓦興奮極了，立即進(jìn)行化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)它是一種新的化學(xué)元素。后來，這種元素被命名為“碘”，它的希臘文原意就是“紫色”。

8無獨(dú)有偶，1906年，美國著名的化學(xué)家貝克蘭正在研究一種新的有機(jī)物——酚醛樹脂。他的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)老鼠猖獗，常常攪得他不能安心實(shí)驗(yàn)。

9他雖然養(yǎng)了一只貓，但卻是只不會捉老鼠的懶貓。沒有辦法，貝克蘭只好求助于捕鼠器。有一天晚上臨睡前，貝克蘭在捕鼠器上放了塊香噴噴的奶酪。

10半夜里，老鼠還沒來，那只懶貓卻順著香味跑來了。它東聞聞，西嗅嗅，把桌上的酚醛樹脂溶液打翻了，正好倒在奶酪上。

11第二天，貝克蘭發(fā)現(xiàn)，漿糊似的奶酪變成了光滑的、堅(jiān)硬的物質(zhì)。抓住這偶然的現(xiàn)象，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，貝克蘭提出了最佳配方。一種新型的絕緣材料——電木誕生了。

122000年，反映羅馬帝國時(shí)代角斗士愛恨情仇的好萊塢巨片《角斗士》，一舉奪得奧斯卡最佳影片等多項(xiàng)大獎。影片中的角斗場完全是一個(gè)由男人和血腥構(gòu)成的世界。那么，古羅馬人的角斗場上是否有女性的身影呢？

13哈利卡納斯鎮(zhèn)位于倫敦附近。2001年11月，考古學(xué)家在那里的古墓地中，挖掘出一具古羅馬人的遺骸，伴隨墓主人的那塊異常精美的石雕尤其令人矚目。石雕上的兩位女性衣飾整齊，肌肉健碩，手執(zhí)利刃和盾牌，擺出決一死戰(zhàn)的架勢。

14大英博物館的雕刻家杰克遜介紹，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一兩個(gè)被雕刻在石頭上的女性角斗士。事實(shí)上，一些史書上也記載過古羅馬人在觀看角斗士血腥搏斗場面時(shí)的瘋狂場景。以放蕩著稱的古羅馬皇帝尼羅曾將帝國議員們的妻子逼進(jìn)角斗場，以她們的互相殘殺取樂。

15這個(gè)神秘女人的墓葬方式非常特殊，從埋葬的位置和方式看，她屬于賤民階層，但墓中出土的物品卻非常考究，比如明顯屬于死者的玻璃珠子，在當(dāng)時(shí)非常昂貴。骨骼學(xué)家比爾·懷特研究后確認(rèn)死者是一名二十歲上下的年輕女性。

16考古學(xué)家在陪葬的陶燈上的圖案發(fā)現(xiàn)了重要線索：上面刻有一名倒在地上的角斗士！在古羅馬，角斗士可以像奴隸一樣被買賣，但羅馬人崇拜勇士，一些角斗士的面龐成為新版硬幣的圖案，大量的裝飾品上繪有角斗時(shí)的精彩場面。

17斯萬恩博士認(rèn)為，她可能是一位職業(yè)角斗士，從羅馬帝國的某個(gè)地方來到了那時(shí)的倫敦。她有很多追隨者，這些人死后也都葬在她的墓地周圍，人數(shù)多達(dá)數(shù)千人。

18“女角斗士石雕”在英國出土并不奇怪，因?yàn)楣帕_馬帝國的確曾將觸角伸到過英倫大地。斯萬恩博士同樣對女角斗士這個(gè)歷史之謎存有強(qiáng)烈好奇，他保存著一堆被命名為“角斗士女郎”的人骨碎片，這個(gè)距今大約一千九百年的女人遺骸，也是在哈利卡納斯鎮(zhèn)出土的。

19斯萬恩等數(shù)名專家一致認(rèn)定，這個(gè)陶燈說明墓主人就是一名受人尊敬的角斗士。哀悼者用焚燒石松果的方式送她上路，進(jìn)一步佐證了這種推斷，因?yàn)橛就敛⒉怀霎a(chǎn)石松，而古羅馬人喜歡在角斗場周圍栽種這種植物，踏上看臺前還要用石松果的香味驅(qū)除身上的異味。

20有位偉人曾經(jīng)說過，路是人走出來的。事實(shí)證明，凡是人走出來的路都是捷徑。和所有人一樣，德國斯圖加特大學(xué)的學(xué)生們也喜歡抄近路。該校物理系教授D·海濱教授和K·哈姆伯特對人們抄近路的癖好進(jìn)行了深入的研究。

21他們沿草地設(shè)置圍欄，禁止通行。再把草地上的羊腸小道刨松，最后補(bǔ)種上草，使原先踐踏出的小道完全消失。這時(shí)他們撤除圍欄，以觀后果。

22時(shí)隔不久，行人又在草地上踏出了新的路徑。新路徑的位置和形狀與原先的羊腸小道幾乎完全一樣。這是因?yàn)槿俗叱龅穆窂绞莻€(gè)自成系統(tǒng)，它能自發(fā)地構(gòu)造出復(fù)雜而固有的圖形。

23為了演示行人路徑的形成和發(fā)展情況，海濱教授開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬程序。他給第一個(gè)模擬行人設(shè)置了一個(gè)目標(biāo)，讓他朝草地另一端的建筑物走去。行人并沒有沿正規(guī)水泥路行走，而是踐踏草地而過。后續(xù)模擬行人也多數(shù)跟著走，只有少數(shù)模擬行人在草地另開叉路。

24隨著時(shí)間的積累，計(jì)算機(jī)中所有模擬行人走出的各種路徑開始結(jié)合在一起，原本是筆直的路徑開始形成彎曲形狀，布局成復(fù)雜的圖案。

25海濱教授發(fā)現(xiàn)，草地上路徑的形狀取決于各種因素：比如踐踏草地的行人數(shù)量，草地周圍建筑物的分布密度以及各個(gè)建筑物人員出入量的多少等。公用道路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮行人的趨同習(xí)慣。

26海濱教授教授的計(jì)算機(jī)程序建立在平坦草地的基礎(chǔ)上，但地形也影響踐踏圖案的變化。海濱教授的研究成果很快就會投入實(shí)際應(yīng)用。城市公園規(guī)劃設(shè)計(jì)人員已采納他的研究成果。

27美國內(nèi)華達(dá)州的大峽谷地區(qū)是著名的旅游區(qū)，其南端的“死亡峽谷”以險(xiǎn)峻而聞名天下。在該峽谷以東65千米處有一塊沙漠綠洲，那更是一個(gè)不尋常的地區(qū)。在這片綠洲，發(fā)育有一條16千米長的斷層裂縫，下邊有水，長期以來，一些旅游者和牲畜屢屢在此地失蹤，被人們稱為“魔鬼洞”。

28“魔鬼洞”多年來吸引了無數(shù)探險(xiǎn)者，他們在領(lǐng)略了奇峰峻嶺后紛紛到“魔鬼洞”潛水獵奇。在這些探險(xiǎn)者中，有許多登山愛好者、生物學(xué)家，當(dāng)然也不乏有地質(zhì)學(xué)家。

29那里與眾不同的地質(zhì)構(gòu)造引起了許多地質(zhì)學(xué)家的注意，他們先是在死亡峽谷的峭壁上發(fā)現(xiàn)了許多醒目的方解石脈，雖然都已干燥一百萬年以上了，但“魔鬼洞”中有水，應(yīng)還有方解石沉淀發(fā)生。

30科學(xué)家用儀器探測到，“魔鬼洞”內(nèi)水深大于92米。幾位美國地質(zhì)學(xué)家和海洋學(xué)家在“魔鬼洞”一帶從事了30年的研究，經(jīng)過多次在洞內(nèi)的下潛探險(xiǎn)、搜索、取樣分析以后，他們決定重點(diǎn)研究洞內(nèi)沉積形成的方解石。

31方解石是礦物學(xué)重點(diǎn)研究的對象之一，它的氧同位素¹⁸O與¹⁶O比值取決于形成時(shí)的氣候條件。大洋水比地下水中保存有更多的¹⁸O，這是因?yàn)橹氐?sup>18O不易被蒸發(fā)，而且一旦被蒸發(fā)出來也更容易以雨水的形式從云降落下來。

32人們已經(jīng)注意到，從大海向陸地延伸，雨水中的¹⁸O也就逐漸減少。地球上的水是一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)，海水中重¹⁸O和輕¹⁶O氧同位素保持平衡的比例是通過河水帶回“輕”同位素保持的。在冰期，大量含¹⁶O的水被封存在大陸冰蓋中，海洋中就相對富集¹⁸O。

33他們在“魔鬼洞”反復(fù)下潛了多次，在30厘米厚的方解石層面上從基部逐層采集了100個(gè)樣品，然后在試驗(yàn)室進(jìn)行同位素分析。分析結(jié)果得出了清晰的變化曲線。

34地質(zhì)學(xué)家們認(rèn)定，從這條曲線上可以勾劃出每十萬年一循環(huán)的冰川現(xiàn)象，每一次冰期后又有一次突然的變暖。隨后，科學(xué)家與探險(xiǎn)家們又?jǐn)y手到北大西洋、印度洋的海底沉積物中取樣。

35研究人員又趕到格陵蘭和北極圈的冰鉆孔中取樣，這些樣品的穩(wěn)定同位素等分析證實(shí)了這種冰期的循環(huán)，地質(zhì)學(xué)家們高興地稱“魔鬼洞”為“地球之窗”。“魔鬼洞”屢屢有人失蹤主要是因?yàn)樗詈投幢谶吘壧盖汀?/p>

36當(dāng)時(shí)冰川曾覆蓋過約2850萬平方千米的陸地，其中絕大部分在北半球。冰川并沒有到達(dá)內(nèi)華達(dá)的大峽谷，但正是大峽谷的“魔鬼洞”成為探索地球秘密的“窗口”，給了科學(xué)家們成功的啟示。

37如果放過這些偶然的現(xiàn)象，見怪不怪，熟視無睹，那就不會有這些成就，科學(xué)史上失之交臂的事例太多了。