第二課　2加2等于HIP-HOP

科學的想法有大有小

我們在前一課討論了光合作用。它是一個很重要的科學概念，讓我們了解了植物為何不用進食就能生存。更進一步來說，動物自身并不能制造食物，而是以植物或者植食動物為食。因此，光合作用實際上解釋了地球上所有生物的生存方式，具有非常重大的現實意義。

關于科學家，大家必須要了解的一點就是他們對細節非常重視。像光合作用這樣的科學念想并不是突然跳入某個人腦中的，而是多位科學家花費大量時間觀察研究，用各種植物做實驗的結果。隨著時間的推移，點滴的經驗和知識逐漸積累起來，從而得到了植物利用陽光結合水與二氧化碳生成糖分的結論。

人們以前一直認為動物以植物為食，植物則以泥土為食。然而，就在伽利略發現木星周圍存在衛星前后，馮·赫爾蒙特做了一個實驗來研究樹增加的質量從何而來。赫爾蒙特在裝有90千克泥土的大木桶里栽種了一顆重2.25千克的柳樹樹苗。他仔細地給樹苗澆水，避免其他任何雜質混入到泥土中。5年以后，小樹苗長到了76千克，而泥土的重量只比實驗開始時減輕了56.7克。

那樹苗增加的73.75千克是從何而來的呢？通過這個實驗，赫爾蒙特證明了其增加的重量（包括樹干、樹葉、樹皮和樹根）并非來自泥土，而是來自水。事實上，他的結論并不完全正確。記住光合作用教給我們的：植物利用水和二氧化碳生成糖，再利用糖生成其他成分。這就表明樹（或植物）的大部分增重并不來自水，而是來自二氧化碳。

植物一般通過其葉面上的微小孔隙來吸收空氣中的二氧化碳，因此，這個能夠吸收二氧化碳釋放氧氣的結構正是植物進行光合作用的一個重要證據。葉面上的微小孔隙對于植物而言雖很重要，但若與“光合作用”這樣的偉大科學概念相比，它只不過是一個非常普通的科學現象。

由此，大家可以看出，科學中包含有很多不同的概念和信息。其中，有些屬于非常重要的概念，而另一些意義則不是那么重大。下面是我們所發現的一些科學現象與定理，我把它們按照從重要到不是很重要的順序排列如下：

很明顯，以上那些字體較大的科學結論確實非常重要，因為我們最關心的就是可吃的食物和可供呼吸的氧氣。但就另一方面而言，其他字體較小的科學結論同樣也很重要。因為一般情況下，科學家都是通過研究發現一些小現象以及這些現象之間的聯系來解決大問題的。當然，如果科學家們想要利用自己所掌握的知識改變事物，例如治療疾病，那么他們還需要了解更多的科學細節。

同樣，對疾病的研究也能證明科學想法有大有小。醫生和科學家花了幾百年的時間研究疾病，卻沒有意識到大多數疾病其實是由一些極其微小、肉眼看不見的有機體引起的。19世紀后期，法國科學家路易斯·巴斯德和德國科學家羅伯特·科赫研究了兩種疾病：炭疽熱和肺結核。他們證實：炭疽熱由一種特殊的細菌引起，而肺結核（或簡稱TB）則由另一種不同的細菌引起。很快，這兩位科學家以及其他研究者就發現許多其他疾病也是由細菌引起的，甚至有些疾病是由更小的微生物——病毒引起的。

通過對疾病的仔細研究與觀察，科學家普遍認為大多數疾病都是由只能用高倍顯微鏡才能看見的微小有機體引發的。這一結論就是疾病的微生物理論，其已作為重要的科學理論獲得了大家的認可。這一理論的發展建立在大量多種不同疾病的研究細節基礎之上。相反，對于某種特定的疾病而言，科學家主要的研究對象包括哪種微生物引發了這種疾病，微生物是怎樣讓我們生病的，以及微生物是怎樣傳播的。例如，通過研究，他們發現黃熱病是由病毒引起的，并由一種特殊的蚊子攜帶進行傳播。然而，與“病毒誘發疾病”這一重大的科學發現相比，對黃熱病的認識只是屬于比較小的科學發現罷了。

疾病的病毒理論解釋了疾病的誘因問題，而那些意義不是非常重大的科學觀念與細節則解決了我們在日常生活中應如何應用這些科學知識的問題。以黃熱病為例，我們可以通過捕殺傳播黃熱病病毒的蚊子來達到預防疾病的目的。

因此，為了更好地研究科學、學習科學知識，我們既需要非常重要的科學理論（例如光合作用和疾病病毒論），同時也需要細小瑣碎的科學發現。所以，為了更好地傳授和學習科學知識，就要達到不同種科學理論的完美平衡。如果有太多瑣碎的科學細節與現象，我們就很難弄清楚它們之間的聯系，也會很難記憶。但另一方面，如果科學細節與現象太少，我們就不能真正地理解那些重大的科學結論，這是因為科學現象與細節可以幫助我們理解重大科學理論的由來及其在現實生活中的應用。

本書就是要挑選出最重要的科學理論和適量的科學細節，再把它們結合起來。下面即將討論的科學理論意義非常重大，因此，我們就把它稱為令人敬畏的觀點。