连连看－科学研究背后的情感渴望

连连看－科学研究背后的情感渴望

黄定维口述陈韵琳执笔

远古以前的人们，除了烛火、没有其它照明设备，必须跟着日出日落，定出生活节奏。太阳落下月亮升起的夜晚一到，也就是停止工作休息的时刻。于是一家子人，出到庭外，或坐或躺，讲闲话，看星星。既然传媒不发达，聊天话题自然环绕在家族史、地域史上。星星看多了，也多半能熟悉最亮的几颗星的位置，有时候躺在地上，他们就玩起「连连看」的游戏：把最亮的星找出来，环着它，勾勒出一个图形。

很奇妙的是，世界各民族，几乎都流传下来这种「连连看」游戏发展出来的图形、与图形背后蕴含的民族故事。

拿北斗七星作比方。印地安民族连出一个杓子，英国是犁田的牛车，中国是做官的大人在马车上、前边有小官频频鞠躬，法国则是个豪华浪漫的马英国连出的北斗车，最有趣的是埃及，他们连成「牛拖了人走、鳄鱼骑在河马身上。」而古希腊，则是连出大熊的图案。我们可以想象，他们玩连连看的同时，也在讲故事。每一个图形都可以讲一个或很多个故事，于是家族史民族史就这样传述下来，形成不同的地域文化特点。

北美印地安连出的北斗中国连出的北斗古希腊连出的北斗

中欧连出的北斗埃及连出的北斗

当然，会玩连连看，前提得是：目视下，星星会在比较长的时间内不移动。并且随着季节更替，物换星移时，星星会同步移动，否则连连看的图案就变了!但是他们也会发现，有些星星是会随着季节更替而变动位置的。所以他们又发展另一种连连看的游戏：把同一颗星星走动的位置连起来。就这样，他们画出行星的轨迹。

当时的人们面对浩瀚的天空，想象星星移动的轨迹，是觉得充满神妙的奥秘的。他们一定会想：这些奥秘，一定与起起伏伏难以掌握的人生相关。如果人不能掌控自己的命运，那命运的掌控者，就一定在遥远浩瀚的天空上。

人有没有可能透过这种轨迹，稍稍知晓人生与命运的奥秘呢？现在我们火星轨迹经常玩星座、个性与命运的游戏。这正是行星轨迹连连看的结果。他们把行行星轨迹星轨迹范围中，所有的星座找出来，发现总共是十二个，然后用他们认为的1450年左右的星座图大地最基础元素土(棕色)气(风)(蓝色)、水(绿色)、火(红色)搭配。

1450年左右预测月蚀的仪器1450年左右预测日蚀的仪器1450年幻想的天堂，地球与地狱

于是天上的星星的奥秘，就这样跟大地人生的命运息息相关，人与人之间，也从星星奥秘中看见关连。正因为远古时候的人相信，大地万物背后的规律，一定跟人类命运有某种关连，所以他们尽管完全不知晓这些规律背后的原因，但他们透过观察，掌握到规律，也因为能掌握，所以敢作预测，让天与地，人与人紧密的关连互动。

正是可以预测这件事，成为日后科学发展的最大动力。科学尽一切努力，要让预测准确无误，让预测的可靠度让人信赖。我们都知道天体的观察与准确预测包括日蚀月蚀等，成为后来科学发展中非常重要的起点，但我们不能忘记最初的天体预测，其实是呈现出人类心灵深处的共同渴望-人类不愿成为浩瀚宇宙下的渺小孤儿。

苹果与月亮――走出前设的询问「为什么」

为了预测准确，人们不停寻找各种可能的方法，而绘出天体图，是很重要的步骤。

我们现今人绝无法想象，当时天体图有很长一段时间，因受限于柏拉图亚里士多德时代的天体图观念，而将星体轨迹画成正圆形。正圆，在柏拉图观念中是「完美」，既然天是完美的，星体运行就该是正圆形。当时的人对正圆视为理所当然，如果不是圆，还可能是什么呢？

以地球为中心

于是当时的天体图，地球在中间，其它行星以正圆形环绕地球旋转。他们其实也发现行星运行的轨迹路线很怪，但他们就用大圆套小圆的方法(类似我们在儿童乐园玩的旋转咖啡杯)尝试把「怪」路线放进正圆形里。所有轨迹路线「怪」的星体，都变成大圆套小圆的图形。大圆套小圆，地球为中心的天体图们称之为周转圆(Epicycle)。当然，这样画天体图是非常复杂也存在很多不准确的预测的，科学家不甘心的，一直尝试要解决这些问题。

以太阳为中心

于是出现了哥白尼(1473-1543)。哥白尼说，这种大圆套小圆的天体图体图太复杂了，如果用太阳作中心来画天体图，会少掉很多很多大圆套小圆的麻烦，只剩下唯一的星球得用大圆套小圆的方法来处理，这个星球就是月亮。

哥白尼提出太阳中心说，其实只是为了绘图的方便。他的预测准确与否就科学角度来说，并没有非常大的突破，因为他仍确信星球轨迹是正圆形，而当太阳地球其实都在动的情况下，星体图是太阳中心还是地球中心，根本没有什么差别。

不过，哥白尼多少具备了跳开地球、从外层空间看星体的前瞻视野。

克卜勒绘的行星模型，想象中的六行星

是到了克卜勒(1571-1630)，才提出「真的是圆形的吗？」的反问。

克卜勒的时代，已经有更多的观察实验数据与数学训练。他和哥白尼一样，从一开始就假定宇宙现象可以用数学来解释，数学和宇宙一样都是和谐的，最简单的解释，一定就是最真确的解释！为了这个假定，他甚至推论「宇宙一定有六个行星，因为完美的立方体有五种，将这完美的立方体一个套完美多面体只有五种一个的套在一起，由内到外可以插入六个圆球，所以宇宙应当也有六个行星，连地球就是六个。」

当然我们现在知道，他这「伟大的预设」之下对宇宙的推论不怎么高明。但是克卜勒却以其数学验算的实事求是的态度，说出行星运行轨道应当是椭圆的。克卜勒计算火星运行轨道，怎么算都有八分差距，他怎么努力都无法解释这一现象，最后他只好另外对其它形式的轨道进行试验，直到接触到椭圆形轨道，问题突然迎刃而解。克卜勒终于建立了克卜勒三大定律。我们今天知道，克卜勒的伟大是在这根据观察实验数据与数学演算建立出来的三大定律，而不是他预设的宇宙属于「美学」形式的立方体学说。

谈过天体研究，现在得先处理一下重力研究，我们才能谈伟大的牛顿。很久以前，人们就知道东西在手上，手若一放，东西会往下掉。

但是到了文艺复兴时代，有个人观察研究，发现东西越往下掉速度越快，而数字12345正好表达出越来越大的概念，所以推论东西往下掉时单位时间内的移动必定是「1、2、3、4、5」，这个人就是顶顶有名的达文西。后来伽利略修正为：「1、3、5、7、9」，竟然给他蒙对了!真正开始用实验与数学计算的方法把重力研究科学化的人是伽利略(1564-1642)。

现在我们来谈牛顿(1642-1727)。牛顿被誉为「世界史上最伟大的科学家」，爱因斯坦却只能被称为「二十世纪最伟大的科学家」。为什么呢？

牛顿、苹果与月亮

我们现在来想象一下。当牛顿坐在苹果树下时，一棵苹果掉下来打到他的头，而被打到的同时，他正望着遥遥升起的月亮。这个图景伟大在哪里？何以这个图景产生出世界史上最伟大的科学家？因为牛顿将两个分属不同领域――「力学」与「天文学」的科学，问出牛顿、苹果树与月亮关连性的问题来：「为什么树上的苹果往下掉？为什么天上的星体轨迹是圆的？这两者间有什么关系？」

所有的科学家都是在求预测准确当中，不断修正前人的看法，但却无法弃某些想当然尔的前设，只有牛顿走出预设的限制，问出大家都觉得再合理不过无须再问的问题，并将两个隶属不同领域的问题，问出关连性问题来。牛顿开了科学综合的先河，把力学与天文学构建出「牛顿空间」来。尽管牛顿之前有非常多人在努力，牛顿也必须站在前人的努力上，才能有如此惊人的发现。但是不可否认的，询问早已不需再问的前设，寻找互不相干的事物之间的关连，然后用数学证实其理论，正是他让人惊叹之点。

很多人都说，科学的产生是有人在问为什么。牛顿让我们知道，让我们知道，伟大的牛顿的家与苹果树科学家，不是只在问「为什么」，而是问对「为什么」，这是需要走出自我限制的。