- 科學(xué)的優(yōu)雅:科學(xué)史上的8個(gè)簡(jiǎn)約之美
- (英)伊恩·格林
- 6722字
- 2025-06-05 14:30:18
第1章
優(yōu)雅的含義
字典中“優(yōu)雅”一詞的定義——儀態(tài)萬方、品位非凡、精致奢華,在本書中并沒有太大參考價(jià)值?!把胖陆?jīng)濟(jì)”(Elegant economy)更接近我要表達(dá)的意思,但該詞已被蓋斯凱爾夫人用來描述《克蘭福德》[(1)]里的生活方式(那可不是我要表達(dá)的意思)。因此,我想通過一個(gè)完全微不足道的數(shù)學(xué)題(這道題沒有其他的用途,不深刻,也不重要)的3種解答方式,來試著解釋一下“科學(xué)中的優(yōu)雅”指的是什么。問題是這樣的:
畫一個(gè)8×8網(wǎng)格,總共有64個(gè)方格(圖1左)。假設(shè)我們有32塊多米諾骨牌,每塊的大小為2個(gè)方格。顯然,把所有骨牌都用上,我們就可以覆蓋所有方格,而且會(huì)有很多不同的方法。現(xiàn)在,假設(shè)我們從網(wǎng)格的對(duì)角處移走2個(gè)方格,并扔掉1塊骨牌。問題是:我們能用剩下31塊骨牌覆蓋剩下62個(gè)方格嗎?

圖1 用多米諾骨牌覆蓋一個(gè)8×8網(wǎng)格
31塊骨牌覆蓋的總面積與62個(gè)方格的總面積相同,因此這項(xiàng)任務(wù)并非不可能完成。那么,我們?nèi)绾闻袛嗍欠裼锌赡苣??一種方法是通過系統(tǒng)的試錯(cuò),那將是單調(diào)乏味,且與優(yōu)雅毫無關(guān)聯(lián)的,而你不會(huì)瘋狂做這件事的唯一原因是,你需要真正瘋掉才會(huì)那么干。
另一種更好的方法是假設(shè)任務(wù)可以完成,然后看看該假設(shè)會(huì)引出什么推論。看一下最上面一行方格,由于失去了1個(gè)角上的方格,只有7個(gè)方格需要覆蓋。任何一塊橫向放置的骨牌都會(huì)覆蓋2個(gè)方格,所以無論我們?cè)谀且恍袡M向放置多少塊骨牌,它們覆蓋方格的總數(shù)始終是偶數(shù)。這將留下奇數(shù)個(gè)方格由豎向放置的骨牌填充,因此會(huì)有奇數(shù)個(gè)豎向骨牌垂到第二行。相對(duì)地,這意味著第二行中有奇數(shù)個(gè)方格需要填充,并且可以重復(fù)同樣的論證。我們一直走到最后一行。無論如何,奇數(shù)個(gè)豎向骨牌都會(huì)從上一行垂下,所以橫向骨牌會(huì)填滿偶數(shù)個(gè)方格。到目前為止,顯然沒有什么是不可能的。
但是考慮一下豎向骨牌的總數(shù)。我們有7行,每行都有奇數(shù)個(gè)豎向骨牌。奇數(shù)的7倍本身就是奇數(shù),所以豎向骨牌的總數(shù)一定是奇數(shù)。
現(xiàn)在,如果我們不是從最上面一行開始,而是從最左邊一列開始,類似的論證將證明橫向骨牌的總數(shù)一定是奇數(shù)。如果豎向骨牌的數(shù)量是奇數(shù),橫向骨牌的數(shù)量也是奇數(shù),那么骨牌的總數(shù)一定是偶數(shù)。但這是不對(duì)的,因?yàn)槲覀冎佬枰?1塊骨牌才能覆蓋所有方格。到底是哪里出了問題?好吧,論證中唯一不確定的步驟是最初的假設(shè),即該任務(wù)是有解的。如果這個(gè)假設(shè)得出兩個(gè)相互矛盾的結(jié)論,那么它一定是錯(cuò)的。這個(gè)任務(wù)定然不可能完成。
這一論證過程是完全合理的,甚至稱得上巧妙,它給出了正確答案。但它是那種我們必須檢查幾遍、確信沒有問題才能放下心來的論證。因此,讓我們來看看第三個(gè)解決方案。
想象一下,我們一開始的網(wǎng)格是一個(gè)黑白交替的棋盤。任何正確放置在棋盤上的骨牌都將不可避免地覆蓋一個(gè)黑方格和一個(gè)白方格。但當(dāng)我們從棋盤的對(duì)角移走一對(duì)方格時(shí),它們必然要么都是黑色的,要么都是白色的。結(jié)論很明顯了,在每塊骨牌都必須覆蓋一黑一白兩個(gè)方格的情況下,我們無法用31塊骨牌覆蓋整個(gè)棋盤。這的確是一個(gè)非常優(yōu)雅的證明。人們只要領(lǐng)會(huì)了這個(gè)論證,就會(huì)覺得它一目了然,對(duì)其有效性也不再有任何懷疑。它易于理解、簡(jiǎn)潔巧妙、有說服力。它出人意料,也令人心滿意足。

當(dāng)然,如果這個(gè)問題不是那么微不足道,它就更令人心滿意足了。因此,我們來看一些更重要的問題。
畢達(dá)哥拉斯定理(又被稱為勾股定理)已經(jīng)存在了幾千年,人們其實(shí)并不確定畢達(dá)哥拉斯是否發(fā)現(xiàn)或證明過它,而且似乎巴比倫人更早的時(shí)候就知道了它。[1]該定理指出,在任意直角三角形中,斜邊(與直角相對(duì)的那條邊)的平方等于其他兩邊邊長(zhǎng)的平方之和(見圖2)。有人認(rèn)為,畢達(dá)哥拉斯可能是在訪問埃及期間對(duì)該定理產(chǎn)生了興趣,因?yàn)榘<叭酥酪粋€(gè)三邊分別為3、4和5個(gè)單位長(zhǎng)的三角形是直角三角形,當(dāng)然還有32+42等于52。該定理對(duì)以圖3所示的那種模式排列的“半方形三角形”瓷磚來說顯然是正確的,這是埃及墻壁和地板上的一種常見圖案。但“3、4、5三角形”和“半方形三角形”是特殊情況,勾股定理適用于所有直角三角形。

圖2 勾股定理

圖3 埃及瓷磚上的圖案
我們并不知道該定理于何時(shí)、何地以及如何首次被證明,但在畢達(dá)哥拉斯之后3個(gè)世紀(jì),歐幾里得提供了一個(gè)從那時(shí)起就一直是標(biāo)準(zhǔn)的證明。它涉及一個(gè)略微復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(見圖4)和關(guān)于全等三角形定理的應(yīng)用,以及關(guān)于(用專業(yè)術(shù)語來說)“在同一底邊和同一對(duì)平行線之間”的三角形和矩形的面積之間的關(guān)系。對(duì)于像我們這樣難以記住復(fù)雜結(jié)構(gòu)或者相關(guān)定理的人,還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)證明,其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,幾何論證更少,但涉及代數(shù)證明較多。這兩個(gè)證明以及其他無數(shù)證明,包括美國(guó)第20任總統(tǒng)詹姆斯·加菲爾德(James Garfield)發(fā)明的證明方法,都是完全令人信服的,但它們大多缺少讓人“哇”一聲的元素。不過,還有一個(gè)簡(jiǎn)單得多的證明,其來源不詳,但肯定在19世紀(jì)就已經(jīng)為人所知。它是這樣的:

圖4 歐幾里得證明勾股定理的必要結(jié)構(gòu)
取4個(gè)相同的直角三角形,如圖5左圖所示排列,它們的直角邊連接成了一個(gè)方框。這個(gè)方框的總面積等于4個(gè)三角形的面積加上中間正方形(由三角形斜邊圍成的正方形)的面積。接著在方框內(nèi)重新排列三角形,如圖5右圖所示。這時(shí)方框的總面積等于4個(gè)三角形的面積加上2個(gè)正方形(邊長(zhǎng)分別是直角三角形的兩個(gè)直角邊)的面積。由于方框的總面積和4個(gè)三角形的面積是不變的,所以(圖5左圖)由斜邊圍成的正方形面積必然等于(圖5右圖)由兩個(gè)直角邊圍成的正方形的面積之和。這一論證令人不禁想喊一聲:“哇!”

圖5 勾股定理的優(yōu)雅證明

第二個(gè)重要的數(shù)學(xué)問題是由生活在公元前3世紀(jì)的錫拉庫薩的阿基米德解決的。他是第一個(gè)證明圓的面積等于πr2的人,其中r是半徑,π(他實(shí)際上并沒有把它稱為“π”)是任意圓的周長(zhǎng)與直徑的比。這個(gè)證明不僅非常優(yōu)雅,而且啟發(fā)了2000年后積分學(xué)發(fā)展中所使用的方法。該方法的原理是,將一系列邊數(shù)不斷增加的正多邊形放入圓內(nèi)(如圖6所示)。隨著邊數(shù)的增加,多邊形的面積越來越接近圓的面積,多邊形的周長(zhǎng)越來越接近圓的周長(zhǎng),而組成多邊形的三角形的高則越來越接近圓的半徑。通過觀察重新排列組成每個(gè)多邊形的三角形,我們不難得出:隨著多邊形邊數(shù)的增加,多邊形的面積也越來越接近寬度等于圓的半徑、長(zhǎng)度等于圓的周長(zhǎng)的矩形面積的一半。由于周長(zhǎng)是2πr,這個(gè)長(zhǎng)方形的面積一定是2πr2,所以面積的一半一定是πr2。由此可見,隨著多邊形邊數(shù)的增加,其面積越來越接近πr2。因此,它一定是圓的面積。

圖6 阿基米德關(guān)于圓的面積等于πr2的證明
當(dāng)我把這個(gè)證明給我剛剛掌握?qǐng)A面積計(jì)算方法的12歲孫女看時(shí),她的評(píng)價(jià)是:“這確實(shí)很酷!”對(duì)她這一代人來說,“確實(shí)很酷”或許應(yīng)該被納入決定科學(xué)中什么是優(yōu)雅的標(biāo)準(zhǔn)中。但據(jù)我所知,盡管阿基米德的證明簡(jiǎn)單且古老,但學(xué)校從未將其傳授給孩子們。這是個(gè)遺憾。
奇怪的是,雖然阿基米德認(rèn)為自己是數(shù)學(xué)家,并要求后人在他的墓碑上銘刻他在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的成就,但大多數(shù)人之所以熟悉他的名字,要么是因?yàn)槲覀冊(cè)趯W(xué)校里學(xué)過的他的“原理”,要么是因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)金匠為錫拉庫薩國(guó)王制作的新王冠不是純金的非凡故事。這個(gè)原理是一個(gè)深刻發(fā)現(xiàn),揭開了浮力的神秘面紗,即當(dāng)固體全部或部分浸入液體中時(shí),液體對(duì)固體的浮力等于被排開液體的重量。他的“偵探工作”雖然涉及被排開的水,但與他的“原理”無關(guān)。國(guó)王是阿基米德的朋友,他懷疑金匠在制作王冠時(shí)私吞了一些黃金,用相同重量的銀來代替金。據(jù)說,阿基米德在洗澡時(shí)想到了這個(gè)問題的答案。他走進(jìn)一個(gè)裝滿水的浴缸時(shí),注意到水溢出來了。于是他立即意識(shí)到,如果能測(cè)量出王冠浸入水中排出的水量,他就能知道它的體積。如果他把王冠的重量也稱出來,就可以計(jì)算出它的密度,而這也將告訴他王冠中是否混有密度較低的銀。據(jù)說當(dāng)時(shí)他由于太興奮,赤身裸體地沖到街上,大喊道:“尤里卡!尤里卡!”(這是個(gè)古希臘語單詞,意思是“我發(fā)現(xiàn)了”)。這個(gè)如今已是老生常談的故事是否真實(shí)尚不清楚:我們是從公元前1世紀(jì)的建筑師維特魯威的著作中讀到它的。
順便說一句,阿基米德常常會(huì)在巧妙地解決了機(jī)械問題后發(fā)表一些令人難忘的言論。雖然杠桿的使用由來已久,但他似乎是最早意識(shí)到施加在杠桿上的拉力與施加在負(fù)載上的力之間的比率等于兩個(gè)距離——從支點(diǎn)到負(fù)載的距離和從支點(diǎn)到拉力受力點(diǎn)的距離——之間比率的人?!敖o我一個(gè)支點(diǎn),”他說,“我就能撬動(dòng)地球!”當(dāng)然,這是一個(gè)夸張說法,因?yàn)樗€需要為支點(diǎn)找個(gè)立足之地,更不用說一根超長(zhǎng)桿子了。但總的來說,阿基米德的想法既實(shí)用又優(yōu)雅。通過在密封管道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)一根圓柱形螺絲(見圖7),他能夠?qū)⑺蒙仙狡?,既可以用于灌溉,也可以用來清洗希臘船只的積水艙。

圖7 用于泵水的阿基米德螺桿
順便提一下,2007年4月,正是由于人們使用“阿基米德螺桿”的現(xiàn)代水泵發(fā)生故障,導(dǎo)致1.2億升經(jīng)過過濾但未經(jīng)其他處理的污水被排放到愛丁堡附近的福斯灣。[2]

阿基米德如此優(yōu)雅地解決了這5個(gè)問題:如何計(jì)算一個(gè)圓的面積?是什么決定了物體能否漂?。咳绾闻袛嗄愕摹敖鸸凇笔欠駬诫s了銀?如果你想用微弱的力舉起一個(gè)重物,你該如何安置杠桿?如何往山上泵水?這些都是之前已經(jīng)被意識(shí)到的問題。當(dāng)然,先發(fā)現(xiàn)問題再解決問題也是事件通常的處理流程。但有一種罕見情況是,一個(gè)優(yōu)雅論證揭示了一個(gè)完全未被懷疑的問題存在。一個(gè)極佳的例子就是大眾熟知的“奧伯斯佯謬”,盡管先前已經(jīng)有人意識(shí)到這個(gè)問題。[3]海因里?!W伯斯(Heinrich Olbers)是18世紀(jì)末19世紀(jì)初德國(guó)不來梅一位出色的醫(yī)生,對(duì)數(shù)學(xué)和天文學(xué)充滿熱情。16歲時(shí),還是學(xué)生的他預(yù)測(cè)出了一次日食事件的發(fā)生時(shí)間,讓所有人都大吃一驚。在哥廷根大學(xué),他學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)、物理和醫(yī)學(xué)。后來他還發(fā)現(xiàn)了小行星和彗星,并想出了計(jì)算彗星軌跡的更好方法。他在64歲時(shí)退出醫(yī)療行業(yè),并于同年發(fā)表了他的佯謬。那么,這個(gè)佯謬是什么呢?
我們所有人一生中都看過夜空,欣賞過星星,并理所當(dāng)然地認(rèn)為星星之間的天空是黑色的。奧伯斯的成就在于,他認(rèn)識(shí)到為什么夜空呈現(xiàn)黑色是一個(gè)值得探究的問題。
他假設(shè)宇宙是無限的,而且在各個(gè)方向上大致是均勻的。想一下天空中的星星發(fā)散至我們這里的光。以我們自己為中心,把天空想象成任意厚度的同心殼層——所有殼的厚度相同,就像一層層的洋蔥(見圖8)。現(xiàn)在考慮兩個(gè)殼,一個(gè)離我們的距離是另一個(gè)的2倍,然后比較我們從每個(gè)殼中接收到的光量。正如開普勒在1604年認(rèn)識(shí)到的那樣,從點(diǎn)光源落在表面的光量與該表面和光源之間距離的平方成反比(想象一個(gè)位于空心球體中心的蠟燭,并思考落在球體內(nèi)表面單位面積上的光量如何隨球體半徑的變化而變化,這樣你就能明白定然如此。無論球的半徑是多少,落在內(nèi)表面的光量都是一樣的。半徑增加1倍,內(nèi)表面的面積就會(huì)增加4倍,所以落在單位面積上的光量將是原來的四分之一)?,F(xiàn)在,接著聊我們從兩個(gè)殼中的恒星接收到的光量,從較遠(yuǎn)殼中的單個(gè)恒星發(fā)出的光,平均來說,要走2倍遠(yuǎn)的距離,所以根據(jù)平方反比定律,其強(qiáng)度將是原來的四分之一。但較遠(yuǎn)殼的體積是較近殼的4倍(這是因?yàn)闅さ暮穸认嗤?,以及面積與半徑的平方成正比)。如果宇宙大體上是均勻的,那么較遠(yuǎn)殼將包含4倍數(shù)量的恒星,所以平方反比定律的影響將被增加的恒星數(shù)量抵消。因此,從較遠(yuǎn)殼到達(dá)我們這里的光如果沒有被中間的恒星阻擋,其平均強(qiáng)度與從較近殼到達(dá)這里的光相同。這對(duì)其他所有的殼來說都成立。按照這個(gè)思路論證下去,你就能意識(shí)到天空中的所有區(qū)域都應(yīng)該看起來非常明亮才對(duì),因?yàn)檩^近恒星之間的空隙可以讓我們看到來自更遠(yuǎn)恒星的光。換句話說,在每個(gè)方向上,我們都應(yīng)該能看到來自恒星的光,而人們認(rèn)為太遠(yuǎn)的恒星太暗的直覺是不對(duì)的,因?yàn)樗鼈兊臄?shù)量更多。

圖8 奧伯斯佯謬
從天空呈現(xiàn)黑色這一點(diǎn)得出的結(jié)論是,我們看到的光一定來自有限數(shù)量的恒星,這要么是因?yàn)楹阈菙?shù)量確實(shí)有限,要么是因?yàn)椋ú还苁裁丛颍﹣碜愿h(yuǎn)恒星的光沒有到達(dá)我們這里。奧伯斯本人認(rèn)為,這個(gè)解釋是因?yàn)樾请H物質(zhì)的存在,空間并非絕對(duì)透明的。我們現(xiàn)在知道,天空呈現(xiàn)黑色主要是因?yàn)闆]有無限數(shù)量的星系,部分原因是宇宙的膨脹(由于宇宙在均勻地膨脹,其他星系正以與我們距離成正比的速度遠(yuǎn)離我們,所以來自更遠(yuǎn)星系的光在我們看來會(huì)有更長(zhǎng)的波長(zhǎng),即所謂的“紅移”,而來自它們的能量則會(huì)以更低的速度到達(dá)我們這里)。但是“奧伯斯佯謬”的優(yōu)雅之處在于,這種意義深遠(yuǎn)的結(jié)論既可以從人們第一次仰望夜空時(shí)的觀測(cè)中得出,也可以從哪怕在奧伯斯時(shí)代就已經(jīng)存在了兩個(gè)多世紀(jì)的理論——基本幾何學(xué)和平方反比定律中得出。

我認(rèn)為,數(shù)學(xué)家比其他科學(xué)家更關(guān)心其工作的優(yōu)雅性,這可能就是為什么本書以數(shù)學(xué)或者與部分?jǐn)?shù)學(xué)相關(guān)的例子作為開始是件很自然的事情。雖然很少有人關(guān)注它,但優(yōu)雅存在于整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域,我想用兩個(gè)幾乎完全沒有數(shù)學(xué)概念的例子來結(jié)束本章。
第一個(gè)是生理學(xué)家威廉·哈維(William Harvey)在1628年發(fā)表的一個(gè)實(shí)驗(yàn),[4]當(dāng)時(shí)他大約50歲,不過該實(shí)驗(yàn)在10年前就已經(jīng)完成。當(dāng)時(shí),人們還沒有意識(shí)到心臟是一個(gè)泵,也沒有意識(shí)到血液的持續(xù)循環(huán)。人們認(rèn)為,血液在動(dòng)脈和靜脈中以不規(guī)則的方式涌動(dòng)。
19歲時(shí),哈維在劍橋大學(xué)凱斯學(xué)院取得學(xué)士學(xué)位,并決定成為一名醫(yī)生。為此,他去了意大利帕多瓦大學(xué),師從阿卡彭登特的耶羅尼米斯·法布里修斯(Hieronymus Fabricius)。當(dāng)時(shí)法布里修斯正對(duì)16世紀(jì)人們?cè)陟o脈中發(fā)現(xiàn)的瓣膜進(jìn)行研究,但他誤解了這些瓣膜的作用,認(rèn)為它們只是為了減緩血液的流動(dòng),好讓組織有更多時(shí)間吸收營(yíng)養(yǎng)。獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位后,哈維回到倫敦,開始行醫(yī),后來成為圣巴塞洛繆醫(yī)院的醫(yī)生。在業(yè)余時(shí)間,他檢查了大量動(dòng)物的心臟和血管,并做了許多實(shí)驗(yàn)。不過我想描述的實(shí)驗(yàn)不需要任何動(dòng)物,極其簡(jiǎn)單。
如果你在手臂肘部上方系一根袖帶,并將其拉緊(但不要過緊),前臂的靜脈就會(huì)充血,你可以看到它們變成了一個(gè)由略微凸起的藍(lán)色線條組成的網(wǎng)絡(luò),偶爾會(huì)有“結(jié)點(diǎn)或凸起”(這是哈維當(dāng)時(shí)的措辭),表明有瓣膜存在(見圖9上圖)。接著,如果你把指尖緊緊地按在靜脈的一個(gè)點(diǎn)上,然后用另一根手指“把血往上趕(肘部方向),趕過下一個(gè)瓣膜”,你會(huì)發(fā)現(xiàn),即使第二根手指已經(jīng)移開,第一根手指和瓣膜之間的靜脈仍然是空的(見圖9下圖)。用哈維的話說:“血液不能逆行?!钡灰阋崎_第一根手指,靜脈無血部分就會(huì)立即從下面回流。這一連串的事件可以重復(fù)無數(shù)次。從這類觀察中可能得出的唯一結(jié)論是,靜脈中的血液只流向一個(gè)方向,而且是流向心臟。根據(jù)靜脈的尺寸和它回流的速度,哈維對(duì)血液流速做了粗略估計(jì),并得出結(jié)論:血液不僅在循環(huán),而且在快速循環(huán)。

圖9 威廉·哈維關(guān)于血液循環(huán)的證明
哈維這個(gè)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)顯著特點(diǎn),就是它很容易做到。因此,人們不得不問,為什么直到17世紀(jì)才有人做?哈維本人對(duì)蓋倫(Galen)沒有發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)感到困惑,后者在公元2世紀(jì)就證明了動(dòng)脈中含有血液,而不是空氣[(2)]——與當(dāng)時(shí)人們普遍認(rèn)為的觀點(diǎn)相反。哈維的實(shí)驗(yàn)遲遲沒有發(fā)表,這無疑在一定程度上反映了哈維推翻蓋倫觀點(diǎn)時(shí)的謹(jǐn)慎,但也有一個(gè)真正的困難。如果血液通過動(dòng)脈離開心臟,由靜脈返回,那么它是如何從動(dòng)脈流向靜脈的呢?直到哈維去世、顯微鏡發(fā)明之后,馬塞洛·馬爾皮吉(Marcello Malpighi)才發(fā)現(xiàn)毛細(xì)血管的存在。
日記作家約翰·奧布里(John Aubrey)在他的《簡(jiǎn)明生活》一書中寫道:
哈維說,在他的《血液循環(huán)》一書出版后,他的問診人數(shù)大幅減少,人們都認(rèn)為他腦子有問題。所有醫(yī)生都反對(duì)他的觀點(diǎn),嫉妒他……
盡管如此,哈維1657年去世時(shí),還是給他兄弟留下了2萬英鎊遺產(chǎn)。

哈維實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論令他同時(shí)代的人感到震驚,但對(duì)4個(gè)世紀(jì)后的我們來說平平無奇。作為本章的結(jié)尾,我想描述一個(gè)至今仍然令人吃驚的觀察結(jié)果(盡管該實(shí)驗(yàn)最初在1898年被提出[5])。它揭示了我們視覺的一個(gè)重要特征,且就像哈維對(duì)靜脈的觀察一樣,你幾乎可以不費(fèi)吹灰之力地親自證實(shí)。你需要的只是一面鏡子和一個(gè)朋友。
請(qǐng)朋友站在你面前約60厘米遠(yuǎn)的一個(gè)地方,交替看你的左眼和右眼,每隔一兩秒切換一次。你將發(fā)現(xiàn)你朋友的眼睛在每次切換時(shí)快速移動(dòng)?,F(xiàn)在站在鏡子前大約30厘米處(這樣你的鏡像與你朋友距離你差不多遠(yuǎn)),交替看鏡子里你的左眼和右眼。你完全看不到任何動(dòng)作——盡管旁觀者可以輕松地看到你的眼睛在動(dòng)??磥?,當(dāng)我們的眼球在快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),我們會(huì)忽略自己視網(wǎng)膜上的圖像。這很有道理,因?yàn)樵谶@些快速運(yùn)動(dòng)中,我們視網(wǎng)膜上的圖像會(huì)變得模糊不清和無用,并且會(huì)使我們對(duì)所看場(chǎng)景中接收信息的分析變得復(fù)雜。但這種可以所謂“關(guān)閉”的能力是非同凡響的,且至今尚未被完全理解。其可能涉及視覺通路中的某種“門控”,作用是阻止至少部分傳入的視覺信息從正在迅速改變方向的眼睛到達(dá)大腦皮層。

在本書其余部分,我將探討與優(yōu)雅理論、優(yōu)雅解釋和優(yōu)雅實(shí)驗(yàn)相關(guān)的例子。這些例子涉及許多不同領(lǐng)域,來自不同時(shí)期的研究。我將盡量選擇非科學(xué)界的讀者也能理解的例子,并講清楚被討論的研究在完成時(shí)的“狀態(tài)”。另外,因?yàn)榭茖W(xué)家也是凡人,而且往往頗有魅力,所以我有時(shí)也會(huì)介紹一下科學(xué)家的背景和人物性格。
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