尊敬的讀者,本書到這一回就要結束了。當我們合書默想之時,會發現一個問題,就是科學家費盡心機所探索到的自然現象,原來如此相似。你看那伽利略望遠鏡裏的月亮和地球多麼相似;牛頓眼裏的月亮和蘋果多麼相似;盧瑟福發現的小小原子結構和哥白尼發現的龐大的太陽係結構多麼相似;摩爾根發現的果蠅的遺傳和孟德爾發現的豌豆的遺傳多麼相似,甚至高級的人的基因結構和那最簡單的噬菌體病毒的基因結構多麼相似;普朗克發現的能量的分束急跳和祖衝之發現的圓周可以看成正多邊形的無數個邊多麼相似;電場和磁場多麼相似;電波和光波多麼相似;貝克勒爾發現的天然放射性和倫琴發現的陰極射線多麼相似;德布羅意發現的物質波和光波多麼相似;達爾文和華萊士遠隔萬裏之外,分別發現的生物進化現象多麼相似;戴維發現的鉀與鈉的化學特性多麼相似;拉姆賽等發現的氦、氖、氬、氪、氙等惰性元素多麼相似;還有焦耳發現的電流生熱和摩擦生熱之間的相似,法拉第發現磁變電和電變磁之間的相似,甚至我們乍一看來毫無關係的人血液中血紅素與樹葉裏的葉綠素,其化學結構也很相似。
真是大至宇宙,小至原子,從動物到植物,從人到細菌,好一個相似的世界!
這到底是為什麼呢?辯證唯物主義告訴我們,外部世界是客觀存在的,是互相聯係發展的。別的不談,我們隻說這“聯係”的一種重要形式就是相似(當然還有對立、變異等形式的聯係)。
原來客觀世界不管它多麼複雜都可以分解成一定的層次,每一層次又都有一定的單元。這種不同單元和層次的排列組合就是一個複雜的世界。我們觀察客觀世界時隻要像剝竹筍一樣層層剝去,就能發現它們各自間的相似關係,通過這種相似關係就能發現製約每一層次的規律。比如宏觀宇宙間,眾星圍繞太陽運動是一個相似的層次,有開普勒定律管著;而在微觀原子內,核外電子是一個相似層次,其作用力是電磁力;再深入到原子核中,質子、中子等又是一個相似層次,其作用力是強相互力和弱相互力。原子組成分子,分子組成各種物體,組成地球;眾星又組成太陽係;很多個星係又組成銀河係等。這樣一層一層組成世界。但是層次再多,我們隻要找到其中的一層,就可以找到其中相似的聯係。正如,世界上的人有幾十億,但總可以分為少年、青年、中年、老年等幾個層次,隻要是青年人,他們之間總有一些相似的聯係。
在人對自然的探討中,無論是牛頓還是達爾文,阿基米德還是愛因斯坦,他們都是力圖通過一些相似的現象去發現其中的聯係,然後概括出某個層次上的規律。不過有的人隻能在低層次、淺層次發現規律,管的範圍小一些;有的人可以在高層次、深層次發現規律,管的範圍大一些。當伽利略在比薩斜塔上一站時,他發現了地球上的自由落體定律,而1666年當牛頓迎著涼爽的秋風,在蘋果樹下仰望明月時,蘋果與月亮的相似,使他發現了萬有引力,完成了人類認識自然的第一次理論大綜合(天、地間規律的綜合);當1847年焦爾分析了電、機械、化學等運動的做功發熱的相似性時,確定了能量守恒定律,完成了人類認識自然的第二次理論大綜合;當1873年麥克斯韋發現光、電、磁都是波的相似性時,將它們統一起來,建立了電磁理論,完成了第三次理論大綜合。科學史上的第四次理論大綜合,是迄今完成的一個最高層次,即1905年到1915年愛因斯坦創立的相對論。它揭示了“尺縮鍾慢”、“質能互變”等時間、物質在空間和運動中的相似變化,揭示了它們之間的本質的統一。
看來,自然界的事物常以相似(不是相同)關係來體現它們之間的聯係,而抓住這種聯係也就發現了規律。
人們在對相似規律的運用中又常表現為幾種方式。一是,從橫向看,通過相似形的擴大來加大研究的深度廣度。比如我們常見的白光,在牛頓之前,認為是一色的。牛頓第一次用三棱鏡分出從紅到紫的七色,創光譜學,光的範圍由一段到七段,以後的研究者又向兩邊做相似形的擴大,紫外又有X光、射線、射線,紅外又有微波、電視波、無線電波,不斷擴大戰果,就出現一個大的相似係列。
二是,通過發現兩事物間的相似聯接點,來開拓新的研究領域。比如本生發現不同元素都有自己的固定光譜,根據這一點相似聯係便創立了光譜分析學,並得以發現銫、銣、鉈、銦、氦、氬等,開墾出一片新元素的處女地;居裏夫人根據一些不同元素都有一定的放射性的相似聯係,創立了放射化學,據此,人們發現了釙、鐳、錒、氡等,在元素王國裏又拓出一片領地。作為物理學家的盧瑟福,在研究原子放射性時,卻發現了原子的衰變,從而發現“放射性是原子現象,又是產生新物質的化學變化的伴隨物”。他在這個十字路口上不自覺地走進化學領域。因此,當他獲得1908年的諾貝爾化學獎時,連他自己也大吃一驚。他說這一生經曆許多變化,想不到這一次從物理學家變成了化學家。量子力學興起後,這個相似點更是聯結了許多學科,出現了量子物理、量子化學、量子生物學等。