偶然中之必然

李恩民

1在現(xiàn)實生活中，機遇對每個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)初的拿破侖時代，歐洲爆發(fā)了大規(guī)模的戰(zhàn)爭，迫切需要大量火藥。火藥的成分是硫磺、炭粉和硝石。但硝石在當(dāng)時很緊張，因此許多科學(xué)家都在研究制取硝石的新方法。

4當(dāng)時，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驗，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，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物——酚醛樹脂。他的實驗室內(nèi)老鼠猖獗，常常攪得他不能安心實驗。

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、堅硬的物質(zhì)。抓住這偶然的現(xiàn)象，經(jīng)過反復(fù)試驗，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大獎。影片中的角斗場完全是一個由男人和血腥構(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)的唯一兩個被雕刻在石頭上的女性角斗士。事實上，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，從羅馬帝國的某個地方來到了那時的倫敦。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，因為古羅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歷史之謎存有強烈好奇，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，因為英國本土并不出產(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，最后補種上草，使原先踐踏出的小道完全消失。這時他們撤除圍欄，以觀后果。

22時隔不久，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。這是因為人走出的路徑是個自成系統(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)了一個計算機模擬程序。他給第一個模擬行人設(shè)置了一個目標(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隨著時間的積累，計算機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建筑物人員出入量的多少等。公用道路的設(shè)計應(yīng)考慮行人的趨同習(xí)慣。

26海濱教授教授的計算機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際應(yīng)用。城市公園規(guī)劃設(shè)計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、搜索、取樣分析以后，他們決定重點研究洞內(nèi)沉積形成的方解石。

31方解石是礦物學(xué)重點研究的對象之一，它的氧同位素¹⁸O與¹⁶O比值取決于形成時的氣候條件。大洋水比地下水中保存有更多的¹⁸O，這是因為重的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個樣品，然后在試驗室進(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為水太深和洞壁邊緣太陡峭。

36當(dāng)時冰川曾覆蓋過約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。