那些改變世界的民間科學愛好者們

□ 石毓智

那些改變世界的民間科學愛好者們

□ 石毓智

科技創新是現時的熱門話題。實際上，科技創新不僅要靠科技工作者，也需要民間科學愛好者的參與，這樣才能形成熱愛科學的社會氛圍。因為有什么樣的群眾愛好，就會出現什么樣的大師。

一個家庭婦女發現了疫苗

歷史上，傳染病造成了人類一次又一次的大災難。比如，15世紀前后在歐洲流行的黑死病，奪走了將近一半人的生命，而天花則讓無數的人失去生命或者留下疤痕而毀容。疫苗的發現阻止了這些疾病的傳播，挽救了無數人的生命。可是接種疫苗的最早發現者，則是一位沒有受過任何科學訓練的家庭婦女，她就是英國人瑪麗·蒙塔古夫人。

1712年，時年24歲的瑪麗·蒙塔古夫人隨擔任英國大使的丈夫來到土耳其。她就是個文學愛好者，平時除了服侍丈夫外，就是寫寫詩什么的。

蒙塔古夫人發現了疫苗

在土耳其，蒙塔古夫人發現當地人不得天花病，而英國每年都有數以萬計的人患上這種可怕的疾病。她進而注意到土耳其有這樣一種習俗：一個家族對那些有可能患天花的人，會提早作預防，預防的辦法就是用一枚堅果殼盛著有天花細菌的液體，將一枚針頭在這些液體中浸一浸，然后用受污染的針，扎他們的靜脈。被感染后的人會發低燒，出現輕微麻疹，可是在床上躺兩三天就好了，隨后就不容易得天花了。

翌年，蒙塔古夫人回到英國，開始宣講接種疫苗的療效。可是在一般人心目中，蒙塔古夫人連個民科都算不上，就是個只能圍著鍋臺轉的家庭婦女，所以沒有人理會她說的那一套。盡管如此，蒙塔古夫人不放棄，繼續到處宣講。

蒙塔古夫人的舉動終于感動了威爾士的一位公主，她同意在犯人和孤兒身上先做實驗。蒙塔古夫人就從天花病人的水泡中抽取膿水，再把少量這種致命細菌注射到受試者身上。結果，這些接種的人，患天花的幾率大幅下降，就算得了天花，死亡率不到普通人的三分之一，而且這些人的病勢較輕，不留傷疤者是普通人的五倍。

接種天花疫苗的技術，后來經過英國外科醫生愛德華·詹納完善后，開始大規模給兒童接種，使這種可怕的疾病得到有效的遏止，愛德華·詹納因此被人稱為“免疫學之父”。如果沒有蒙塔古夫人的創新，就沒有詹納醫生對天花疫苗的發展和貢獻，人類受這種疾病折磨的時間或許還要拖延許久。

今天的人們，已經可以靠接種牛痘而免遭天花的威脅，可是人們很難想到，這種保障人類生命和健康的醫療技術，竟來自于一個家庭婦女的觀察與執著。

修道院的神父創立了遺傳科學

在一般人看來，科學與宗教是不相容的兩個領域，然而生命科學的鼻祖卻是一位修道院的神父。1865年，奧地利神父孟德爾發現了生物遺傳的規律，在他的工作的啟發下，后來的科學家又相繼發現了基因、染色體、DNA和人類基因組，這一連串的重大科學發現又進而推動了醫學事業的發展，攻克了很多疑難疾病的治療難題。

奧地利的布魯恩修道院坐落在一個風景旖旎的小山上，孟德爾就在這里當神父，他除了處理宗教事務外，業余時間還喜歡種豌豆，而且年復一年都種這種植物。

神父孟德爾創立了遺傳學

孟德爾種莊稼的方式不同于一般的農民，他是位勤于動腦、善于觀察的人。他用一種高棵豌豆與低棵豌豆雜交，再從雜交的豌豆中挑選高個豌豆的種子，第二年再種。結果發現有少數豌豆長得很矮，即低棵豌豆的特征在第二代身上又出現了。

于是，孟德爾又把黃豌豆與綠豌豆雜交，第一代長出的全是黃豌豆，但是在第二代中，雖然大部分是黃豌豆，也有少量的綠豌豆，但是從來沒有出現黃綠混合后的青豌豆。就是說，豌豆的顏色可以復現，但是從不混雜。

孟德爾經過連續六年的觀察，發現雜交豌豆的生長規律，即在第二代身上，四分之一的植物發生變化，即顯示回歸第一代的特征。他最后得出結論，遺傳特征不混雜，它們代代相傳，只有這種特征在占據一株植物的主導時，才會顯現出來。

從孟德爾的發現中，可推出普遍的遺傳規律，就無數祖先的生理特征打包成“基因”，留在下一代身上。即便是一種特征在某一代身上沒有出現，但這些基因在遺傳過程中，也不會發生混雜現象。

孟德爾發現遺傳規律的過程給人以啟發，不管你從事什么職業，不管你受過什么訓練，只要抱著一顆好奇心，觀察日常事務，會理性思維，就能夠做出重大的科學發現。

律師費馬發現了“費馬大定律”

一位律師提出了“費馬大定律”

科學是在解決問題的過程中進步的，提出好問題會激發人們思考，不管最后是證實還是證偽，都將推動科學發展。歐洲科學的發展走的就是這個模式，一個人提出一個猜想或者假說，后來經過一代又一代人探討，甚至幾個世紀后才找到答案，最后推動科學的發展。然而，不少影響科學發展的問題是來自民間科學愛好者甚至普通民眾。

就像中國人愛好詩文一樣，法國人癡迷于數學。中國人在閑暇時間喜歡背誦唐詩宋詞，所以民間詩人很多，并以吟詩作賦來顯示自己的才華。而很多法國人在閑暇時間喜歡看數學，相互之間喜歡交流數學問題，以提出和解決數學問題來證明自己的智慧。

17世紀中葉，法國有一位叫費馬的律師，白天幫人打官司賺錢養家，晚上就看數學書消遣解悶。一天閑暇，他翻看丟番圖的《算術》，眼睛盯著那著名的畢達哥拉斯公式：a2+b2=c2，他突發奇想，如果把平方改為立方、四次方……N次方，自然數中是否還存在著這樣的整數關系呢?費馬驗證了無數次，答案都是否定的。就是費馬這一閃念，才出現了一個世界級的數學猜想：“將一個立方數分成兩個立方數之和，或一個四次冪分成兩個四次冪之和，或者一般地將一個高于二次的冪分成兩個同次冪之和，這是不可能的。”

這一猜想困擾了人們300多年之久，期間無數杰出的數學家嘗試證明它，其中包括高斯、歐拉這些大腕兒，可是都沒有成功。直到上個世紀90年代，英國數學家懷爾斯才最后證明了。這個猜想被譽為20世紀最偉大的數學成就，美國的《時代周刊》發專文報道此事，時任美國總統的克林頓還在白宮接見了這位數學家。

在數學發展史上，費馬大定理提出的意義一點也不亞于哥德巴赫猜想。可是中國人大都知道哥德巴赫猜想，不太清楚費馬大定理的價值。其實，陳景潤只證明了哥德巴赫猜想的輔助性定理，這個猜想迄今仍然沒有被證明。中國優秀的數學家不少，但就缺少像費馬這種能夠提出問題的人，這就是中國數學與世界的差距。

正是法國人具有這種喜愛數學的傳統，不僅使法國在歷史上出現過像高斯這樣一批數學家，而且今天的數學水準在世界上仍然是數一數二的。拿數學國際最高榮譽——菲爾茲獎獲獎人數來說，美國迄今為止有12人獲獎，名列世界第一；法國則有9人獲獎，名列世界第二。要知道美國的人口是法國的五倍以上，而且它不斷收羅世界各地的人才。由此可知，法國民眾的整體數學水準如何了得。有什么樣的大眾愛好，就會出什么樣的天才。

居民散步走出了兩個數學分支

除了費馬這種數學民科外，普通百姓的一些想法也會促使科學發展。現代數學的兩個重要分支——圖論和拓撲學就是來自普通城鎮居民的日常休閑活動。

17世紀初葉，德國的哥尼斯堡附近河流縱橫，上面有七座小橋連接，居民們常來這里散步休閑。他們中就有人提出了這么一個問題：“誰可以不重復地一次走完這七座橋?”這個問題的提出就不一般，其中就包含著深刻的數理思維。盡管有很多人反復嘗試，但都無法做到這一點。到底是邏輯上完全不可能，還是沒有找到合適的途徑?對此，當地的居民百思不得其解。這些連數學民科都算不上的居民只能提出問題，但是沒有能力去證明它。然而科學發展史證明，提出問題比證明問題往往更有意義，這是促使科學飛躍發展的契機。

1736年，時年才29歲的歐拉來到哥尼斯堡旅游，聽說了這個問題，他就是用數學方法嚴格證明了這個“七橋問題”，最后得出結論：“不重復地一次走完這七座橋”在邏輯上是不可能的。歐拉向圣彼得堡科學院遞交了《哥尼斯堡的七座橋》的論文，在解答這個居民所提的問題的同時，開創了數學的兩個新的分支——圖論與拓撲學，也由此開辟了數學史上的新歷程。

“七橋問題”這件事很能說明，德國能出現了歐拉、希爾伯特這些偉大的數學家，是與德國民眾的科學好奇心和邏輯思維分不開的。

歐 拉

喬布斯（左）和沃茲設計出人類第一臺個人電腦

家庭電腦俱樂部催生第一臺個人電腦

蘋果公司賴以建立的第一款產品是Apple II型電腦，這是世界上第一款真正意義的個人電腦，被譽為人類100個最偉大的發明之一。設計這款電腦的喬布斯和沃茲，當時都是二十幾歲的小伙子，他們被時任美國總統的里根在白宮接見，并被授予“總統發明獎”。

亦如中國的改革開放，已走過萬水千山，但仍需不斷跋山涉水；已呈“大潮奔涌逐浪高”的壯闊，也進入“中流擊水非奮楫不能進”的關口——

其實喬布斯和沃茲都是電子設計的民科。這款電腦的主要設計者是沃茲，他在科羅拉多大學只念了一年就輟學了。回到在舊金山灣區的老家，繼續上社區夜校，什么正經的學位也沒有。他老爸是加州理工學院畢業生，從他老爸那里學到一些零零碎碎的電子學知識。而他的主要知識來源大都是靠自學，那款電腦是在喬布斯家車庫里利用業余時間搗鼓出來的。

可以說，喬布斯比沃茲更民科。他在一個側重人文藝術的里德學院只讀了一年就輟學了，學了些文學、書法之類的課程。他對電子的知識主要來自兩個方面，一是他中學時候參加過惠普公司舉辦的青少年電子設計夏令營，二是他爸爸是個汽車修理工人，喬布斯小時候經常站在一邊看爸爸拆裝汽車里的電子元器件，從而獲得一些直觀感受。

喬布斯和沃茲對電子發明的熱情和靈感，都來自一個民間電腦愛好者組織。美國大眾有一種社會風尚，那就是具有共同科技愛好的人自發組織起來，定期聚會交流思想。上個世紀70年代初，與斯坦福大學緊鄰的帕洛奧圖鎮，出現了一個純粹的自發民間組織“家庭計算機俱樂部”，它把該地區具有共同愛好的居民團聚在一起。他們每個周末在其中一家聚會，成員什么背景都有，有電子設計愛好者，有商店老板，有中小學生，也有家庭主婦。在電腦剛剛興起的時代，這種組織使得各種新思維或者新點子，迅速在具有共同愛好的人群中交流傳播。

沃茲形容第一次俱樂部會議對他的影響：“那天晚上是我一生中最重要的時刻。”沃茲和喬布斯初期的創意和機遇，都直接來自這個俱樂部。沃茲在這次聚會上看到一個微處理器的規格表，那天晚上回到家里，沃茲就開始設計后來成為Apple I型計算機草圖，嘗試把鍵盤、屏幕、計算機整合在一套個人裝置中。沃茲在此基礎上又設計出了升級版Apple II型電腦，這款電腦一出來就風靡世界，是蘋果公司賴以建立的經濟支柱。

這個家庭計算機俱樂部對喬布斯和沃茲的創業生涯至為關鍵，他們的創造欲望、設計靈感、第一個買主都是來自這個民間科技俱樂部。這再一次證明有什么樣的群眾愛好，就會出現什么樣的大師。

科學和體育在這方面是相通的，巴西、阿根廷這些國家的足球為何長盛不衰，就是因為他們有一個熱愛足球的群眾基礎，這就保證了足球明星一代又一代層出不窮。歐美為何科學發達，這與它們擁有廣泛的愛好科學的群眾基礎不無關系。

愛因斯坦25歲時在伯爾尼專利局

專利局的三級小職員提出相對論

愛因斯坦的相對論不僅推動了物理學的巨大進步，也深深改變了人們的世界觀，因而被譽為近一個世紀以來人類的頭號天才。

實際上，提出相對論時的愛因斯坦，嚴格來說還是位民科。雖然他是蘇黎世工學院的畢業生，但是要知道，他所在的這所大學在當時只是一個培養技術人才和中學老師的職業學院，不是培養科學家的，尚沒有授予博士學位的資格。當然，他后來在蘇黎世大學拿到了博士學位。

當時，在蘇黎世工學院畢業后，愛因斯坦在瑞士的伯爾尼市的一家專利局做一個助理鑒定員，從事電磁發明專利申請的技術鑒定工作。愛因斯坦每天要工作8個小時，工作很繁重，只有下班和周日才有時間思考理論物理問題。

那時愛因斯坦跟典型的民科一樣都是“三無”：沒有資金，沒有設備，沒有專門的時間搞科研，所以只能利用自己的業余時間做些“思想實驗”來提出自己的假說。

1905年是愛因斯坦一生中成就最輝煌的一年，當時他只有25歲，這是他在專利局工作的第三個年頭，此時還是一個三級小職員。他對科學的最重要貢獻都是這一年做出來的，提出了一種革命性的光量子理論，間接證明了原子的存在，解釋了布朗運動，顛覆了經典物理學的時空概念，并提出了科學上最著名的質能方程：E=mc2。沒有這一年的成就，愛因斯坦就可能在專利局長期工作下去。

更重要的是，即使愛因斯坦做出了這些重要成就，如果沒有重要的人物發現愛因斯坦所提理論的價值，他也很可能被淹沒了，而以一個默默無聞的小職員終其一生。愛因斯坦的伯樂就是當時歐洲理論物理學界的巨擘——普朗克，可以這樣說，愛因斯坦發現了相對論，普朗克發現了愛因斯坦。

愛因斯坦利用在專利局工作的業余時間連寫了三篇論文，送給《物理學紀事》刊物發表，負責理論物理審稿的就是普朗克。假如普朗克一看這位作者的背景，就是一個專利局的小職員，所說的又都是些沒有經過科學驗證的理論假說，因而看不上愛因斯坦的文章，甚至不看一眼就把他的這些文章扔到廢紙簍里，那么很可能就沒有人知道相對論這回事了。

慧眼識英才的普朗克，不僅連續發表了這位專利局小職員的文章，而且還專門做演講宣傳愛因斯坦的理論。爾后普朗克又多次與這位二十幾歲的年輕人通信交流，并說要到伯爾尼的專利局去看望他。這不僅對年輕的愛因斯坦是莫大的鼓勵，而且給予了這位年輕人極大的信心投身科學研究。普朗克對民科的做法值得今日位居高位的科學家或者院士們借鑒。

實際上，愛因斯坦的許多數理知識，都是少年時自學來的。12歲時，他自學歐幾里德幾何，開始懷疑歐幾里德的假定。16歲時，他自學完微積分。

愛因斯坦回憶道，他的相對論思想始于他16歲的一個思想實驗，那時他還是一個中學生。當時他設想，自己騎著一個光束去追趕另一個光束會怎么樣，感到經典物理的一些規律將會被動搖。這一想法一直困惑了他十幾年，直到他大學畢業到專利局工作時，才突發靈感，僅憑直覺提出了相對論。

可是直到1919年，通過觀測日全食證明了愛因斯坦的理論預測，愛因斯坦才在全世界名聲大噪。1921年，愛因斯坦獲得了物理學諾貝爾獎。雖然從此以后愛因斯坦的名聲越來越大，榮譽越來越多，但是他的科學貢獻以獲得諾貝爾獎這一年為分水嶺，他一生最輝煌的成就都是此前做出來的。

（摘自《羊城晚報》）