“规则”的价值

“道可道非常道”——老子

  “科学没有永恒的理论”——爱因斯坦

  这里所说的“规则”,主要指科学的原理、法则、公式、定律等——近似理解为客观规律;有时也指人们遵守的行为准则或养成的习惯。

  

  被哈佛除名和惨死马车之下

  

  “着火了!着火了……”1764年的一天深夜,一场大火烧毁了哈佛大学的图书馆,很多珍贵书籍被毁于一旦。第二天,消息传遍学校上下,有个学生面色尤其凝重。

  在这之前,这个学生违反图书馆的规则,悄悄把哈佛牧师捐赠的一本书带出馆外,准备优哉游哉地阅读完后再归还。突然之间,这本书就成为哈佛捐赠的250本书中的惟一珍本。怎么办?是神鬼不知地据为已有,还是光明坦荡地承认错误?

  一番激烈的思想斗争后,惴惴不安的学生终于敲开了校长办公室的房门,说明理由后,郑重地将书还给学校。霍里厄克校长接下来的举动更令人吃惊:收下书表示感谢,对学生的勇气和诚实予以褒奖,然后把他开除出校——没有对他“坦白从宽”。

  对居里夫人来说,1906年春末没有了往年的暖意。4月19日,她的丈夫皮埃尔·居里参加理学院教授联合会的聚餐后,到一家出版社去校稿。在横穿巴黎繁华拥挤的多菲拉路时还在“专心致志”——思考他的书稿。两辆马车飞驰而来,他急忙躲避时因路太滑不幸倒地,被载着6吨货的马车当场撞死。

  被哈佛除名和惨死马车之下的悲剧,都是不遵守规则造成的。规则有时会决定你的命运,这就是规则的价值。所以有人说,应该“让规则守望世界”。

  当然,局面有时没有恶劣到“决定命运”的程度,但也足以闹出下面“天大”的笑话。

  1854年,约翰·戴维斯在《圆的测量》中说:“圆周率π=3.1666…。有人问我,你是如何证明的?我回答说,大家都认为苹果是酸的,所以苹果就是酸的,这就是证明。”真是“乱拳打死老师傅”。

  1897年2月5日,美国印第安纳州众议院于以67比0的“比分”,一致通过了编号为246的议案:确定π=3.2。在普度大学的数学教授瓦尔多的干涉下,才没有拿到该州参议院去表决,搁置至今。

  1998年8月30日,《自由时报》登载了一则发自渥太华的新闻,说π“永远除不尽”的神话,已经被加拿大年仅17岁的天才少年伯熙瓦打破,所以π是一个有理数。几个月后,伯熙瓦说自己踢进了一个“乌龙球”。

  2002年10月22日,某报在《农民挑战祖冲之》一文中说:只有小学文化程度的某农民,倾其50余年心血,将π推算到小数点后17位数3.141 594 323 489 432 03。这个值“改变”了祖冲之圆周率3.141 592 6中的后两位,从而向祖冲之发出了“挑战”。但所说的“专家鉴定”,至今仍不见影踪。

  

  镓的“远猜”胜“近测”

  

  “您的测量不准,……”1875年末的一天,法国化学家布瓦博德朗收到了一封来自俄国的“不速之客”的信,信上这样写着。写信的是谁,为什么要写这样一封信?

  1875年9月20日,布氏在分析“比利牛斯闪锌矿”时,偶然发现了新元素镓。他进行了一番研究之后,就把测得的镓的一些重要性质简要地发表在《巴黎科学院院报》上。

  “千万里”之外的俄国化学家门捷列夫读到布氏的这篇论文之后,就写了前面那封信。它更详细的内容是:“先生,您发现的镓,就是我在5年前预言的‘类铝’,只是它的密度应该是5.9克/厘米3,而您测得是4.7克/厘米3。请您再测一次,我想是您的新物质还不是太纯的缘故吧! ”

  这下,布氏成了“丈二和尚”:当今世界只有我手中才有这一点点镓,你门氏远在异国他乡,手中又没有镓,怎么能在5年前就知道它的密度等性质呢?于是,他半信半疑地提纯手中的1.15克镓,重新仔细准确地测量了它的密度。天啦!5.94克/厘米3,果然与门氏的5.9克/厘米3相差无几!

  这一结果使正在为自己的新发现陶醉的布氏目瞪口呆:从来没有见过镓的门氏5年前的“远猜”是对的,唯一手中握镓的我“近测”却错了!于是他写信给彼得堡的门氏:“首先祝贺您的胜利。我能说什么呢?这次实验,连同我的新发现,都不过是您的元素周期律的一个小注释。这是您的元素周期律的伟大之处的最好证明。”

  这就是规则的价值:在“千万里”之外能“未卜先知”。

  

  “招回哈雷”和“擒拿海王”

  

  牛顿力学体系创立之后,还没有经历过严峻的考验。

  哈雷在观测了1682年出现的彗星和1456年隆哥蒙坦斯、1531年阿皮安、1607年开普勒观测到的彗星,并经过仔细研究之后认为,这四次出现的彗星实际上是同一颗彗星。1705年,他用牛顿万有引力定律,计算出它将于1758年底或1759年初再度回归。

  1759年3月13日(一说12日),许多人目睹了一颗光彩夺目的彗星通过近日点的天文奇观。不用说,它就是著名的哈雷彗星。

  1781年3月13日,威廉·赫谢耳发现了天王星。但是,天王星却不“安分守纪”——总是偏离计算的轨道。

  亚当斯和勒·威烈拿起了笔,也用牛顿万有引力定律,分别在1845年和1846年算出了有另一颗星对天王星的“勾引”,才使它“乱走乱动”的。于是,太阳系大家族又“添”了一个“新丁”——海王星。

  利用规则,哈雷、亚当斯和勒·威烈做出了重大的科学发现并青史流芳。这就是规则的价值。

  

  New、Cor和“火神”

  

  “胡迪尼栽了!胡迪尼栽了!”能在60分钟从任何锁中挣脱的魔术大师胡迪尼,用了120分钟也没有从锁着他的牢门出来,于是观众这样大叫大喊。

  当胡迪尼筋疲力尽、绝望地靠坐在牢门旁的时候,“奇迹”发生了——牢门被顺势打开。原来,他太守规则——牢门都要锁上的。其实,牢门根本就没有锁,当然锁也就无从“打开”。

  看来,太遵守规则,未必都是喜剧,在科学中也是如此。

  门捷列夫在1869年创立的元素周期律取得巨大成功之后的1903年说,元素周期表中还应该有新元素New和Cor。New的电荷为零,是最轻的惰性气体,位于周期表中零族元素氦的上方,原子量是0.17;而Cor的原子量为0.4,应能在日冕中找到它。

  可是,人们却始终没有找到New和Cor。

  勒·威烈在用牛顿万有引力定律算出了海王星的轨道之后,在1859年用它算出了水星和太阳之间还有一颗“火神星”,并预言它将在1877年3月22日将从日面上划过。可是,那一天望眼欲穿的人们都没有看到“火神星”的尊容——它根本就不存在。

  你说规则不管用么,那为什么当初门捷列夫、勒·威烈等会因“遵纪守法”而取得成功呢?你说规则管用么,那为什么后来这些“遵纪守法”者又两手空空呢?

  “一把钥匙开一把锁。”原来,规则是一把专用钥匙——它永远只能开某一把特定的锁。

  规则这把专用钥匙的价值在于,考验你开锁的水平——能否找到那把特定的锁,去开启锁着的科学大门。

  从《天体力学》、相对论到飞机

  巴尼·罗伯格真是倒霉极了——一棵被他用电锯锯断的大树倒下时,被对面的大树反弹回来压在他的右大腿上,大腿受伤后血流不止。周围几十公里内人迹罕见,如果10小时内不能自救,这位美国缅因州的伐木工人将因失血过多而命丧黄泉。

  罗伯格强忍剧痛,用斧头砍压着他的大树,但因用力过猛,斧柄折断了。他只好用断斧柄把电锯“刨”到身边,用它锯树。但他很快发现,树干是斜着的,如果继续锯,锯条会被树干死死夹住而无法再动。看来,几小时后就要魂归西天了。

  突然,罗伯格想到了“犯规”,舍“车”保“帅”——不锯大树,锯大腿……

  看来,打破规则,有时会有喜剧。拉普拉斯和爱因斯坦就先后上演了这样的喜剧,而和他们对应演悲剧的,则是牛顿和洛仑兹、庞加莱。

  晚年“遵纪守法”的牛顿,始终无法摆脱规则的束缚——众生顶礼膜拜的“上帝”主宰一切,所以在科学上鲜有作为。

  对比之下,拉普拉斯不依靠“上帝”的《天体力学》却轰动了西方世界,连日理万机的拿破仑也饶有兴致地问,您在书中为什么没有提到“上帝”?拉普拉斯直截了当地回答:“我不需要这种假设。”

  洛仑兹和庞加莱也是两位“遵纪守法”者。在19和20世纪之交,他们比爱因斯坦更早认识到相对论的某些奥秘,但却不敢越牛顿力学的传统时空观一步,从而与创立相对论擦肩而过。

  爱因斯坦是不“循规蹈矩”的。而我们知道,正因为如此,他才分别在1905和1915年创立了狭义和广义相对论——它们是牛顿力学在宏观高速条件下的发展。而在微观高速条件下,牛顿力学则被量子力学取代。

  “大江歌罢掉头东。”原来,规则是一条有时“乱窜”的“变色龙”——它永远是变化发展着的。

  例如,我们还知道,门捷列夫的“元素的性质随原子量的变化而呈周期性变化”的元素周期律,在1913年就被摩斯莱修正:决定元素性质变化的根本,不是原子量而是核电荷数。

  是遵守规则,还是敢于“腾云驾雾”去“大闹天宫”?在这里,规则是你严峻的考卷,这就是它的价值。

  1903年12月7日,莱特兄弟就在美国北卡罗莱纳州猫头鹰村附近的歼魔山上,玩了一次“腾云驾雾”,用飞机“闹”了开尔文和西蒙·纽康的“天宫”。

  开尔文和西蒙·纽康的“天宫”是什么呢?

  1895年,曾任英国皇家学会主席的开尔文说:“比空气还轻的飞行器是不可想象的。”

  1902年,曾任美国海军科学顾问的、当时美国最著名的天文学家西蒙·纽康“证明”:比空气重的机械无法离开地面。

  可见,莱特兄弟“闹”了“比空气重的物体不能飞上天”的“天宫”,从而发明了飞机。

  这里,似乎有一个悖论。比空气重的物体的确不能自动飞上天——例如一本书;然而,比空气重的“铁跎跎”的确又飞上了天——例如宇宙飞船。其实,这一点也不矛盾:前者是流体静力学的问题,而后者是流体动力学的问题。

  开尔文和西蒙·纽康,墨守流体静力学的规则,当然就只有目瞪口呆地望着遵循流体动力学的飞机“腾云驾雾”了。

  流体力学从“静”到“动”的发展,不但印证了规则“永远是变化发展着的”这个规律,也说明各种规则都占据各自不同的“地盘”。

  “永远是变化发展的”规则,在科学发现中也不少见。

  “DNA是右双螺旋结构。”这似乎已经成为一个规则。然而,以下发现完全改变了这个规则:1979年,里奇等发现了左双螺旋结构的DNA——Z-DNA;1990年,中国科学家在世界上首先观察到三辫状的DNA;而截至2004年底,人们至少发现了DNA的9种特殊结构。

  输电方式,就经历了直流—交流—直流的变化过程——当年使爱迪生残败的直流输电方式,重现在长江三峡的强大输电网中。

  这样,我们就要补充说,有时不要“让规则守望世界”。此时,我们想起了雪莱那著名的格言兼悖论:“除了变,一切都不能长久。”

  

  规则,使无数“英雄”折腰

  

  “不以规矩,无以成方圆。”但古希腊的一个“规矩”——“尺规作图法”“化圆为方”,却“坑害”了人类2000多年。

  1686年3月4日出版的《博览》杂志报道:“一位女士断然拒绝了一名条件很好的先生的求婚。原因很简单,因为他在给定的时间内,始终无法对化圆为方问题提出新见解。”可怜的“白马王子”啊,你在“尺规作图法”的规则之下,竟没有得到“白雪公主”的爱!

  近现代形形色色的“大人物”,都在规则面前折过腰。

  1872年,图卢兹大学生理学教授皮埃尔·帕谢说:“巴斯德的细菌理论,是一种可笑的虚构。”

  爱迪生说,没有容器能装能溶化一切物质的“万能溶液”。而我们看到的则是“托卡马克”中悬浮着的粒子被加速到接近光速,还看到磁悬浮列车以几百公里每小时的速度飞奔……

  1878年,牛津大学教授伊拉兹马斯·威尔逊说:“当巴黎博览会降下帷幕时,电灯也将与它一起熄灭而杳无音讯。”

  1865年的一天,《波士顿邮报》载:“在电线上传递声音是不可能的。”

  美国专利局局长查尔斯·迪尤尔在1899年说:“一切可以被发明的都被发明了。”

  莱特兄弟发明飞机之后8年的1911年,法国高级军事学院院长暨战略学教官马雷夏尔·费迪南·福什说:“(飞机)是有趣的玩意,但毫无军事价值。”

  真空三极管的发明者德福雷斯特说:“人绝对登不上月球,不管将来的科学多么先进。”他的这段话刊登在1957年2月25日的《纽约时报》上。

  1977年,数字设备公司总裁肯·奥尔森在国际未来大会上说:“没有理由要每个人家里有一台电脑。”

  1981年,大名鼎鼎的比尔·盖茨曾这样放“黄腔”:“640k对任何人来说都足够了。”

  规则,使无数“老英雄”竞折腰,然后崛起“新英雄”。它检验人们是否真的用行动“与时俱进,开拓进取”。这就是规则的“试金石”价值。

  

  ABCD,不只是“咏哥”和“丫姐”

  

  央视每周都各有一台精彩的“幸运52”和“开心辞典”。我们当然也准时和帅哥靓妹心中的“咏哥”和“丫姐”“约会”,有时还要在重播时“第二次握手”。但是,每次“约会”时都有一个小小的“阴影”。

  什么“阴影”呢?就是那几乎每题必有的、使人心烦意乱的“ABCD”或“1234”。

  举例来说,在2004年10月的一期“开心词典”中,有赵氏百家姓中“王”这个姓之后是什么姓这个问题,答案在A、韩B、陈C、冯D、杨(其中个别姓氏和排序可能有误)中选取。那么,这个题有必要用ABCD、吗?

  完全是画蛇添足。去掉“蛇足”之后,就是:答案在韩陈冯杨中选取。

  为什么是蛇足呢?因为去掉ABCD之后,毫不影响答题:例如,答“C”和答“冯”所花的时间一样多。

  不仅如此,在这里用A、B、C、D、还有以下三大“罪状”。

  电脑打字员本来只要打4个字符,现在要多打8个字符,工作量增加约一倍多。

  浪费答题者用电话求助的时间,和增加了远方被电话求助者答题的难度。因为后者没有看到字幕,不能清晰地把4个供选择的答案和ABCD一一对应。事实的确如此。在“开心辞典”中经常看到,30秒求助时间已到,被电话求助者还在晕头晕脑地问:“喂,喂,C是什么?”所以,少数高明的答题者在用电话求助的时候,只说韩陈冯杨而不说那ABCD。

  模糊观众和答题者本来应该非常明晰的视觉效果和浪费观众的时间,让本来应该轻松的他们去紧张思考谁和谁对应,有时甚至弄得“脑筋急转不了弯”。

  因此,这类节目中的一部分题目,完全没有必要用ABCD。

  那么,这个ABCD从何而来的呢?来自学校老师试卷——中的选择题。于是,“咏哥”、“丫姐”及其“幕后英雄”们,就循规蹈矩地ABCD了!

  试卷选择题中的ABCD不可少,否则用“笔答”就要多花几倍至几十倍的时间来写答案。但是,在节目中用“口答”就不一样了——说“C”和说“冯”所花的时间,完全相同。

  无独有偶,一些“问卷调查”也是通篇ABCD或1234。其实这ABCD纯属多余,因为被问者只要在问卷上打“○”或其他符号即可,丝毫不关心ABCD。被通篇ABCD加大了的篇幅,是一些人对问卷调查望而生畏或避之不答的重要原因。

  从试卷中的“ABCD规则”被那么多人机械移植来看,弗朗西斯·培根所说对了:“习惯真是一种巨大而顽强的力量,它可以主宰人的一生。”

  据说,中国在甲午中日海战中失败的重要原因之一是“礼数”太多:士兵必须行叩拜之礼后,才能请示“(炮弹)可发射否?”而此时倭寇的炮弹已经飞过来了。如果真是如此,我们不能不再次体验不合理规则的沉重!

  被应试教育束缚的我们,不要当试卷上ABCD的卫道士,而应从实际出发,从善如流地决定取舍。“规矩”太多或不合理,也难成好的“方圆”。

  其实,客观规律的多元化或多种表达形式,决定了我们这个绚丽多彩的世界不一定要遵守某一种规则。

  1923年9月1日的关东大地震引出防震的柔性建筑,和传统的刚性防震建筑并存。

  飞利浦公司的黑底显像管和东芝公司等的非黑底显像管,都一样重现逼真的图像。发光二极管、液晶、背投、等离子显示器,也都可以重现绚丽的图像。

  宇宙结构的几何学不是欧几里得的平直世界,而是非欧几何的弯曲空间,正如古希腊的卢克莱修不是把宇宙看成边长无限的立方体,而是看成半径无限的球体那样。

  量子力学中的薛定谔波动力学和海森堡的矩阵力学,表面看来水火不容,实际上两种表达等效。

  ……

  (责编 林方时)

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