怀疑是科学进步的动力

什么叫常识？常识就是不经证明而常常引用的知识。一个人不可不懂常识，但是过分迷信常识的人，就会错过一些重大发现的机会。历史上这类例子是不胜枚举的。地心说最初由古希腊学者欧多克斯提出，几千年来一直被人们认为是常识，但是后来它被哥白尼颠覆了；时间是绝对的，这是牛顿力学中的常识，后来被爱因斯坦看出了破绽；宇称总是守恒的，这本来也是一条常识，却又被李政道和杨振宁两位物理学家动摇了。

罗巴切夫斯基挑战第五公设

1893年，喀山大学树立起世界上第一个数学家的塑像。他就是非欧几何的创始人之一俄国人尼古拉斯•罗巴切夫斯基。

在公元前三世纪，欧几里得编写了数学发展史上极具影响力的巨著《几何原本》。可惜的是，这件精美绝伦的“天衣”上，有一条小缝隙。这条缝隙就是论及平行线的第五公设：若一条直线与两直线相交，且若同侧所交两内角之和小于180°，则两直线无限延长后，必相交于该侧的一点。数学家们并不怀疑这个命题的真实性，只是认为欧几里得没能找到它的证明，才不得不把它放在公设之列。

既然在美丽的“天衣”上出现缝隙，人们当然要千方百计地把它补好，后世的数学家们为此投入了无穷无尽的精力，但都遭到了失败。

前人的失败从反面启迪了巴切夫斯基，使他大胆思索问题的相反提法：可能根本就不存在第五公设的证明。于是，他便着手寻求第五公设不可证的解答。

他首先假设第五公设是可证的，即第五公设可由其他公理公设推演出来。那么，在新公理系统的推演过程中一定会出现逻辑矛盾，至少第五公设和它的否定命题就是一对逻辑矛盾；反之，如果推演不出矛盾，就反驳了“第五公设可证”这一假设，从而也就间接证得“第五公设不可证”。在推演过程中，罗巴切夫斯发现了一种新的几何，它的逻辑完整性和严密性可以和欧几里得几何相媲美。而这个无矛盾的新几何的存在，也就是对第五公设不可证性的逻辑证明。

可是，这一重要的数学发现在当时不但没能赢得社会的承认和赞美，反而遭到种种歪曲、非难和攻击，使非欧几何这一新理论迟迟得不到学术界的公认。

但历史是最公允的，1868年，意大利数学家贝特拉米发表了一篇著名论文《非欧几何解释的尝试》，证明非欧几何可以在欧几里得空间的曲面（例如拟球曲面）上实现。直到这时，罗巴切夫斯基的独创性研究才得到学术界的高度评价和一致赞美，他本人则被人们赞誉为“几何学中的哥白尼”。

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求学点评：罗巴切夫斯基的理论是他的同代人无法理解的，因为他与一种几千年来被视若神明的“公理”相矛盾。在科学探索的征途上，“真理”或许也只是未被推翻的“悖论”，未经验证的真理，或许本身就隐藏着下一个重大发现。

丁肇中发现J粒子

翻开物理学史，我们不难发现：物理学的发展犹如滔滔江水，滚滚前流。从17世纪牛顿建立了万有引力的理论；到19世纪，麦克斯韦建立了电磁理论；再到爱因斯坦提出的广义相对论和20世纪30年代出现的量子力学。各种新的理论学说不断被提出，经典物理不断被挑战。

丁肇中通览了物理学发展史后，看清了自己要走的路。对于他来说，近代物理学就像是一个大旋涡，其中心部分就是实验高能物理学。越接近这个旋涡的中心吸引力就越大，丁肇中就越离不开它。

但是，当丁肇中向布鲁克海文国立实验所提出了寻找新粒子的计划时。由于这一实验费用多、难度大，所以计划一出台，便受到来自各方面的批评和责难。一位权威的物理学家在参观了丁肇中的工作室后，拍了拍丁肇中的肩膀说:“老兄，你难道连这点常识也不懂，在那个区域，即使有什么新的粒子出现，也不过是些宽度很大的粒子，你为什么要花那么大的本钱去搞这种劳民伤财的玩意儿呢？”丁肇中毫不示弱，他反问说:“先生，这不是懂不懂常识的问题，而是要靠事实来回答。一般说来，我是不相信理论上的争论的。”

但是令人沮丧的是，虽然他们每天用16个小时以上的时间在能量为40亿～50亿电子伏特那一区域反复寻找新粒子，却毫无任何收获。一位组员说:“看来过去批评我们沙里淘金的人也许是说对了。”丁肇中瞪了他一眼。然后把寻找的能量范围向下调低了一些，又开始了一轮新的探索。

突然，仪器出现了反常的现象，计数器接受的信号骤然增加。大家的脸上流露出掩饰不住的兴奋。一向冷静的丁肇中，也无法抑制内心的喜悦，注视着仪表的动静。已经可以毫不含糊地讲，在他们面前，果真出现了一个新粒子。这就是让丁肇中走进瑞典皇家科学院领奖的J粒子。

丁肇中不顾传统的习惯，顶住了反对意见，强调了改进仪器分辨本领的重要性，战胜了一个又一个困难，才取得成功。这里，我们不由得想起铭刻在贝尔塑像下面的一句忠告:“有时需要离开常走的大道，潜入森林，才会发现前所未见的东西。”

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求学点评：学物理的同学，如果你也想要像丁教授那样有所作为，那就请记住他说过的一句话：“做基础研究要有信心，你认为是正确的事，就要坚持去做；不要因为多数人的反对而不做，也不要去管其他人怎么看。”

病原体理论先驱：路易•巴斯德

千百年来，普遍流行着一种所谓“自然发生说”。它认为，不洁的衣物会自生蚤虱，污秽的死水会自生蚊蚋，肮脏的垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败的尸体会自生蝇蛆。总之生物可以从它们存在的物质元素中自然发生，而没有上代。古希腊学者亚里士多德，中世纪神学家阿奎那，甚至连17世纪的大科学家哈维和牛顿 ，都相信这种学说。意大利医生雷地于1668年进行的实验以及其他一些科学家的反复验证，曾一度动摇了人们对自然发生论的信念。可是当后来发现了微生物时，很多科学家又认为至少像微生物这样“最小的”生物体总该是自生的。加罩容器中的腐肉不是长满了细菌吗！

巴斯德根据自己的研究实践，认为微生物也是不可能自然发生的，微生物肯定有母体。这下子可激怒了自生论者。他们问巴斯德：“酵母从什么地方出现，这些使每个罐里的牛奶变酸，每个瓶里的牛油变坏、每个桶里的葡萄汁酿成酒的小动物，来自什么地方？”

为了回答这些挑战，巴斯德设计了一个曲颈瓶，瓶里有一个弯曲的长管与外界空气相通。瓶内的溶液加热至沸点，冷却后，空气可以重新进入，但因为有向下弯曲的长管，空气中的尘埃和微生物不能与溶液接触，使溶液保持无菌状态，溶液可以较长时间不腐败。如果瓶颈破裂，溶液就会很快腐败变质，并有大量的微生物出现。实验得到了令人信服的结论：腐败物质中的微生物是来自空气中的微生物。为了驳倒自生论者，巴斯德和助手们还将煮过的装有细菌培养液的烧瓶分放在多尘的市区、阴冷的地窖里和其他环境中打开。发现空气越是不洁，培养液变质就越快、越严重。这说明使培养液变质的细菌不是自生的，而是来自空气。他还推测，海拔越高，空气一定越洁净，培养液受细菌的污染也越轻微。为了验证这一点，他和助手们又先后登上浦佩山和勃朗峰进行实验。结果，猜想得到了证实。

巴斯德的试验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展。

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求学点评：虽然现今的生物学课本都记载了巴斯德实验的正确性，但当时几乎所有的科学家都反对他。而巴斯德用严谨的、科学的实验设计将怀疑他的人一一击溃。要做研究，就不要为莫名其妙的现象找借口，万物皆有本源，微生物亦不能例外。

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