科學家的耐心

科學家不可思議的耐心源于他們的遠見卓識、奉獻精神和堅忍不拔的毅力。

為了證明瀝青是液體

86年前，澳大利亞昆士蘭大學的物理學家帕內爾，為了向學生證明“瀝青是液體而不是固體”，設計了一個實驗：他將瀝青加熱。倒入一個封口的玻璃漏斗。等到瀝青完全凝固之后，再將漏斗的下端封口切除，并開始記錄每一滴瀝青滴落到燒杯中的時間。為了等待瀝青完全凝固，他花費了3年時間，而到第一滴瀝青滴落，他又耗費了8年。盡管直到帕內爾去世，他只等到了3滴滴落的瀝青，卻證明了在冷卻狀態下脆得可以用錘子敲碎的瀝青，也能夠像液體一樣從一個漏斗底部滴出，盡管是以極慢的速度。

隨后接管該實驗的另一位物理學家梅因斯通，在50多年的時間里，也只迎來了5滴滴落的瀝青。由于各種各樣的原因，這5次“見證奇跡的時刻”都郁悶地與他擦肩而過了。事實上，從這個實驗開始到現在的86年中，雖然已滴下8滴瀝青，卻還沒有人親眼見到過瀝青滴落的那一瞬間。讓梅因斯通后悔得腸子發青的一次，發生在1979年。當時，那個像淚滴一樣的瀝青滴，和漏斗的連接處已經變成了一根細絲。梅因斯通觀察了一會兒，覺得要等到它滴下來，至少還要一天時間。結果，等他第二天來到實驗室時，這第5滴瀝青早已掉進了燒杯里。梅因斯通為此懊惱了很長時間，他堅持說，自己和那個瞬間只差了5分鐘。

由這兩位物理學家開創和堅持的這個小實驗，已被公認為“世界上耗時最長的實驗室實驗”。其結果也正如他們所料，瀝青的滴漏速度大約為每6-12年1滴。有人預計，第9滴瀝青將于今年年底左右的某個時候滴下。但誰知道這究竟會不會發生呢，第9滴瀝青也會有它自己的“主意”。自然界的偉大之處就在于它的不可預測！

與此同時，這一“歷史悠久”看上去有點古怪的實驗裝置，已經成了昆士蘭大學的一個著名景點。一些校友領著自己的兒女、孫子重訪母校時，常常會感慨該實驗裝置“和幾十年前沒什么變化”；而那些通過網絡攝像頭觀看這一實驗的人們也會發現，相隔幾個月的畫而，幾乎看不出任何不同；很多人因此懷疑自己每次看到的只是一張靜止的圖片。人們都覺得，時間在這里似乎停止了，以至于梅因斯通教授不得不在該實驗裝置旁擺上了一只綠色的時鐘，提醒人們“時間確實在流逝”。

毫無疑問，這個實驗并不處于科研前沿。86年的時間里，這一實驗只產生了一篇科學論文，計算出了瀝青的黏度大約是水的2300億倍。該實驗的價值不在于對科學的貢獻，而在于其對歷史和文化的影響。它讓人們聯想到無論世事如何變幻無常，科學和事物的發展仍然遵循著恒常不變的規律。那些相隔幾十年滴落的瀝青滴，早已在燒杯底部慢慢融合，看不出一丁點差別；而漏斗中還存有大量的瀝青，未來的100多年里它仍將無視世事的紛擾，靜靜地準備著下一-滴瀝青的滴落。如今678歲的梅因斯通已經將繼續這一實驗的任務，交付給了一位年輕的同事。

86年的時間里，該實驗收獲的最大榮譽，是在2005年贏得了“搞笑諾貝爾獎”。在美國哈佛大學的桑德斯劇院，面對臺下1200名觀眾，由真正的諾貝爾經濟學獎得主向梅因斯通和帕內爾教授的后人頒發了獲獎證書。在接受采訪中，梅因斯通感謝從未相識的帕內爾教授留下了這一寶貴的遺產；它幽默搞笑，同時也讓人們有興趣了解瀝青奇特的物理性質和行為。他同時也感激那些實驗室的管理員們，當年沒有隨手扔掉櫥柜里這件“奇怪的垃圾”。

每當有人問梅因斯通，“你覺得第9滴瀝青會在什么時候掉下來？”他總是說：“我真的不知道。”這位物理學家解釋說，瀝青的掉落時間取決于在當地平均室溫的環境下，瀝青表面的黏度系數。他認為，這個持續了80余年的實驗并不只是簡單地說明了“瀝青是液體而非固體”，更準確的說法應該是，“瀝青是一種相態復雜的混合物”。

關于太陽黑子的常識

太陽黑子是在太陽的光球層上發生的一種最基本、最明顯的活動現象。太陽黑子是太陽表面由熾熱氣體形成的巨大旋渦，一個小黑子的直徑大約有1000千米，而一個大黑子的直徑則可達20萬千米。黑子的溫度大約為4500攝氏度，比太陽的光球層表面溫度要低，因此，從地球上看上去就像一個個深暗色的斑點，“黑子”的名稱也由此而來。一個發展完全的黑子，由較暗的核和周圍較亮的部分構成，中間凹陷大約500千米。黑子經常成對或成群出現。太陽黑子活動的盛衰變化周期約為11年。太陽黑子產生的帶電粒子流向四周空間噴發，對人造衛星和地球上的電網、各種電子設備會產生很大的影響。

科學家告訴我們，就像地球上的核反應堆會產生核廢料，黑子很可能是太陽產生的核廢料；黑子的溫度較低應該是一個證據，就好像煤爐中的炭灰在一般情況下不能再產生高溫一樣。黑子約11年的活動周期，很可能是黑子在太陽里面和表面翻滾一次的時間，就像湯圓在鍋里被煮得上下翻動一樣。因為太陽的密度小和太陽自轉的原因，黑子總是向太陽的低緯度區域運動，就像地球上的大陸版塊向低緯度運動一樣。有黑子的地方之所以存在500千米深的凹陷，可能是因為溫度低而不再膨脹的原因。太陽黑子的形成與太陽磁場有密切的關系。但黑子究竟是如何形成的？天文學家還沒有找到確切的答案。他們知道的是，不是太陽磁場影響了黑子，而是黑子影響了太陽磁場。

人類對太陽黑子的了解，源于400多年來天文學家對太陽黑子堅持不懈的觀察、記錄。伽利略是第一個將望遠鏡指向星空的人。他記錄了對太陽黑子活動的觀察結果。盡管由于他還要忙于觀察行星等其他事情，以至于他的觀察數據并不全面，但人們仍然能從伽利略400年前所繪制的太陽黑子圖中，找到與現代繪制的太陽黑子圖的相同之處，并被這位天文學先輩的遠見深深吸引。這些幾百年前繪制的太陽黑子觀察圖，忠實地記錄了他們當時所看到的一切，為后世提供了許多有用的信息。而數百年積累下來的觀察數據，更是預測太陽黑子活動的一份十分珍貴的歷史遺產。

1840年，德國的一位業余天文學家發現了太陽黑子以10～11年為周期的變化規律。1848年，瑞士天文學家沃爾夫開始對太陽黑子進行系統的觀察，他提出的“太陽黑子相對數”至今仍被用來測算太陽黑子活動的周期性變化。通過幾百年的長期觀測，天文學家還發現，太陽黑子在日面上的活動隨時間變化的緯度分布也有規律性。一開始，幾乎所有的黑子都分布在±30°的緯度內；太陽活動劇烈時，它們往往出現在±15°處，并逐步向低緯度區移動，在±8°處消失。在上一個周期的黑子還沒有完全消失時，下一個周期的黑子又出現在±30°緯度附近。

對太陽黑子的觀察至今仍在繼續，參與其中的三分之二為業余天文愛好者；盡管他們用來觀察太陽黑子的小型光學望遠鏡的倍率，比200年前天文學家使用的望遠鏡強大不了多少，但他們堅信，忠實地記錄實驗數據是科學研究的一個基本點，不管最后的結果是什么。

科學研究有時更像馬拉松賽，而不是很快就能見分曉的百米決賽。為了收集化肥對農作物產量影響的數據，英國的洛桑研究所，從1843年開始進行的礦物肥料和有機肥料對作物產量影響的研究測試，至今已經持續進行了170年。主要研究測試氮、磷、鉀、鈉、鎂和農家肥，對包括小麥、大麥、豆類和一些塊莖作物在內的幾種主要農作物產量的影響。所收集的數據資料并不是保存在博物館里的老古董，而是當今科研的組成部分。

維蘇威火山天文臺是世界上最古老的火山觀測站，自1841年建立以來，一直密切關注著維蘇威火山這個曾經埋葬了整個龐貝城的危險的觀測對象。以便及時發現即將到來的危險。這個火山觀測站曾經所做的一切，塑造了當今火山學和地質學研究的雛形。