色彩改變世界

駱昌芹

當(dāng)光線照射到物體上時(shí)，人眼通過視網(wǎng)膜上細(xì)胞的幫助，視覺神經(jīng)就會(huì)對(duì)其產(chǎn)生反應(yīng)，即物體反射的光會(huì)作用于眼睛。不同顏色的光的波長不同，投射到視網(wǎng)膜上后產(chǎn)生的神經(jīng)沖動(dòng)也就不同。當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳輸?shù)酱竽X后會(huì)被記錄下來，大腦對(duì)這些形形色色的神經(jīng)沖動(dòng)加以分析記憶后，腦海中就會(huì)呈現(xiàn)出這個(gè)五彩的世界。

在畫師的調(diào)色盤中，色彩是藝術(shù)創(chuàng)造的靈感;在服裝設(shè)計(jì)師的圖紙上，色彩是體現(xiàn)個(gè)人審美的基石;而在科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室里，色彩卻能幫助他們揭開許多大自然的秘密。

讓細(xì)菌“穿上花衣服”

眾所周知，人類的許多疾病都源于細(xì)菌，科學(xué)家也曾因識(shí)破不了它們的“廬山真面目”而傷透腦筋。細(xì)菌不但微小，肉眼無法看清，而且它們幾近無色透明，即使在顯微鏡下，呈現(xiàn)的也只是白茫茫、模糊糊的一片。

19世紀(jì)，一位名叫柯赫的德國醫(yī)生提出了用染料染色，讓細(xì)菌“穿”上一件“花衣服”的辦法去識(shí)別細(xì)菌。不可否認(rèn)，這樣的想法確實(shí)非常新穎，但做起來卻并不容易，在前幾次實(shí)驗(yàn)時(shí)，柯赫經(jīng)歷了多次失敗。每當(dāng)他把一滴染料溶液滴在光潔的細(xì)菌涂片上時(shí)，溶液的顏色就會(huì)迅速化開，并把涂片完全覆蓋。但當(dāng)他小心翼翼地用水沖洗時(shí)，細(xì)菌身上的那件“花衣服”，也會(huì)同時(shí)被流水帶走。

最終，柯赫找到了一種不會(huì)被水輕易吞噬的苯胺染料，細(xì)菌“穿”上這件不褪色的“藍(lán)裝”后，第一次在顯微鏡下向人類展現(xiàn)了它纖細(xì)清晰的身體?？潞樟⒓闯藙僮窊?，沒過多久，就把嚴(yán)重危害人類健康的結(jié)核病菌“緝拿歸案”。

如今，柯赫發(fā)明的“細(xì)菌染色法”已被高度認(rèn)可，成為人類醫(yī)學(xué)史上一座光輝的里程碑。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，不同細(xì)菌對(duì)于色彩的愛好也不盡相同。例如，有一類細(xì)菌就特別愛“穿”紫衣服——它們能被結(jié)晶紫染料和碘染成紫色，這在醫(yī)學(xué)上叫做“固紫陽性菌”，對(duì)付它們的武器就是青霉素。而另一類“固紫陰性菌”卻愛“穿”紅衣服——它們能被色素鹽基性桃紅精染成紅色，氯霉素是它們的“克星”。通過了解細(xì)菌的這些特性，化驗(yàn)員就能偵察到究竟是哪一類細(xì)菌在患者體內(nèi)為非作歹，并讓醫(yī)生“對(duì)菌下藥”。

從雷諾實(shí)驗(yàn)到當(dāng)代“風(fēng)洞”

20世紀(jì)80年代初，物理學(xué)家雷諾突發(fā)奇想，在一根長長的裝滿流水的玻璃管里，注入了染色液體，隨后竟發(fā)生了不可思議的一幕：玻璃管中出現(xiàn)了一條與水管軸平行的直線，隨著水流逐漸加快，水流竟然劇烈地涌動(dòng)起來。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，雷諾發(fā)現(xiàn)液體、氣體和流體三者的運(yùn)動(dòng)特性和速度有密切關(guān)系，而這個(gè)發(fā)現(xiàn)也成了當(dāng)代流體力學(xué)的奠基石。

飛機(jī)在空中飛行時(shí)，空氣其實(shí)也以同樣的速度相對(duì)地流向飛機(jī)。因此，當(dāng)一架飛機(jī)設(shè)計(jì)制造成功后，我們根本無需像過去那樣進(jìn)行冒險(xiǎn)試飛，只要把做好的飛機(jī)模型放在一個(gè)巨大的鼓風(fēng)機(jī)前就可以了。隨著將鼓風(fēng)機(jī)制造出的，與飛機(jī)飛行速度幾乎相等的風(fēng)速吹向飛機(jī)模型，設(shè)計(jì)師就可以精確地測(cè)算出飛機(jī)各個(gè)部分所承受的壓力，從而對(duì)飛機(jī)進(jìn)行改良加工乃至回爐再造。

當(dāng)然，人們只能感受到這股強(qiáng)烈的“人造風(fēng)”，根本看不見它的運(yùn)行軌跡，這給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的具體測(cè)算帶來了不小的麻煩。設(shè)計(jì)師根據(jù)雷諾實(shí)驗(yàn)得出的啟示，將煤油持續(xù)不斷且均勻地噴射進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)里，隨之而出的空氣就會(huì)變成有色煙霧，由此人們便能更加直觀地感受到風(fēng)的威力及其運(yùn)行軌跡。而這，正是當(dāng)代“風(fēng)洞”的起源。

撒進(jìn)大西洋里的染料

加拿大北部地區(qū)是一片寒冷的不毛之地，尤其是在冬季，氣溫常常在-20℃以下。但在和加拿大緯度相仿的挪威，氣候卻相對(duì)暖和得多。按照常識(shí)來說，緯度相同的地域的氣溫應(yīng)該是大致一樣的，但為什么這兩個(gè)地區(qū)的氣候會(huì)有這么大的差別呢？

據(jù)說，在大西洋里常年存在著一股強(qiáng)大的暖流，由此影響了挪威地區(qū)的氣溫，但暖流究竟來自何方，又去向何方呢？科學(xué)家對(duì)此一無所知，這也成了氣候?qū)W中一個(gè)著名的懸案——墨西哥灣暖流之謎。

19世紀(jì)時(shí)，德國有一位名叫斐雪的化學(xué)家，他在一次洗澡時(shí)，不小心弄臟了浴池——池子里的清水忽然變成了黃色，而且還閃閃發(fā)光。原來，斐雪教授當(dāng)時(shí)正在集中精力研究一種熒光染料，這種染料有一個(gè)特點(diǎn)，能在紫外線的“激發(fā)”下發(fā)出各色光輝，并具有很強(qiáng)的著色能力。斐雪教授由于頭發(fā)上沾附了一點(diǎn)兒染料粒子，浴池也就變成了“大染缸”。

當(dāng)代科學(xué)家由此得到靈感，決定在海洋上制造一個(gè)巨大的“染缸”，以揭開墨西哥灣暖流之謎。他們?cè)诖笪餮罄锶鱿铝藥讎崯晒馊玖?，使暖流印上了黃綠色的熒光“標(biāo)記”。經(jīng)過近幾個(gè)月的跟蹤研究，暖流的軌跡終于清晰地呈現(xiàn)在科學(xué)家眼前——暖流發(fā)源于中美洲墨西哥灣，經(jīng)過英國和斯堪的納維亞半島，穿過北海，進(jìn)入巴倫支海，最后消失在北冰洋里。據(jù)測(cè)算，如果把這股暖流全部轉(zhuǎn)換成熱能，就相當(dāng)于在歐洲西北部的海岸線上，每隔一米都約有6萬噸煤炭在燃燒。有了這么一根特大號(hào)的“天然暖氣管”在，難怪挪威的氣溫要比加拿大高得多了。

紅色的交通信號(hào)燈，藍(lán)色的天空，綠色的植物——顏色一直在我們身邊。這些看似不同的色彩常常會(huì)被我們忽略，甚至讓我們忘記它們對(duì)人類歷史發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)。當(dāng)牛頓拿著三棱鏡，成功地將陽光分解成赤橙黃綠青藍(lán)紫七種顏色時(shí)，就已昭示了色彩與科學(xué)的密不可分。色彩改變了世界，而且這個(gè)進(jìn)程仍在繼續(xù)。