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一个神奇的实验:揭开静止之下的运动世界

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:外婆走了以后,生活中的一切似乎都发生了改变。一个雾天,我独自散步到了伦敦郊外的养鹿场。我忽然意识到,世界就是由静止和运动两种呼吸构成的。也许长眠于海边的外婆,也是从“运动”归于“静止”吧?于是他将微粒浸入了酒精,晒干11个月,确保已经将之“杀死”后,再次放到了能够放大370倍的镜片之下。将所有物质切开、切开,直到无法再切开,看起来静止的无机物的内部也有一个动荡不息的世界。

一个神奇的实验:揭开静止之下的运动世界

分子机器:世界上最小的魔术师

本单元由四川大学化学学院成楚旸审读。

成楚旸,博士生导师,博士及博士后研究师从分子机器及机械键奠基人、2016年诺贝尔化学奖得主弗雷泽·斯托达特。主要研究超分子化学。

外婆走了以后,生活中的一切似乎都发生了改变。夕阳下的港湾,草坪上的松鼠,一阵风,一片叶子……这些原本习以为常的东西,全都变得陌生起来。

原来港湾点点闪光,就像星夜一般迷人;松鼠为了过冬,正抱着灰扑扑的果壳往窝里搬。原来一阵风经过,会在发梢和耳畔留下味道;而那片叶子静静地打着旋儿,卷入了大地的罗盘。

在一次次旅途中,我对生命和存在的思考也变得更深了。一个雾天,我独自散步到了伦敦郊外的养鹿场。雾气一片连一片袭来,仿佛长了脚。它缓慢而坚决地拂过了一排排路灯架、穿着透明衣服的稻草人,以及远处那些湿漉漉的山峰。

我忽然意识到,世界就是由静止和运动两种呼吸构成的。当湍流裹挟了成吨泥沙,呼啸着向低地奔去,鼠灰色的水滴高高抛起,勇敢地迎击浮出河床的花岗岩石。岩石内部就是“静止”的,从未有过任何的呼喊。

也许长眠于海边的外婆,也是从“运动”归于“静止”吧?这样的思绪让我越走越远,经历了许多许多情绪。

但是没过多久,一位叫罗伯特·布朗[1]苏格兰人就让我明白,这些感觉其实都错了。1827年夏天的一个早上,他从奇斯威克园艺协会的花园弄来了一些花粉,它们来自一种长得很像鹿角的紫色小花。布朗小心翼翼地在一张长凳上解剖了花粉囊,并将取出的微粒丢入平静的水面。透过显微镜,微粒中喷出的长方形和圆形的颗粒一览无余。它们正不停抖动,胡乱奔走。(www.xing528.com)

起初,这位植物学家还以为有这种运动是因为花粉粒是“活”的。于是他将微粒浸入了酒精,晒干11个月,确保已经将之“杀死”后,再次放到了能够放大370倍的镜片之下。然而,“死去”的微粒们依然没有停下,在水溶液中蜂拥而上。

布朗干脆将微粒换成了粉状的坑煤、玻璃、金属和灰尘等无机物[2],而这些悬浮在水中的“死去”的粒子同样在无休无止地舞蹈

所谓静与动的分别,仅仅是因为我们无时无刻不被自己的直觉欺骗。将所有物质切开、切开,直到无法再切开,看起来静止的无机物的内部也有一个动荡不息的世界。

即便改变了生命的形状,从蛋白质变成灰尘,从微笑变成碑文,在极小的底层尺度上,它们保留了相同的特征,改变的只是微粒被搭建起来的方式而已。

最后,一个大胆的念头冒了出来:假如我们真的可以学习这些粒子搭建的法则,有没有可能根据万物的说明书,组装出自己想要的物质呢?一只灭绝的鸟,一封丢失的信,甚至一个逝去的人?

我被自己大胆的想法吓到了,但很快就发现,很多人早已开始了他们疯狂的冒险。

[1] 罗伯特·布朗(Robert Brown,1773—1858),19世纪英国植物学家,以描述细胞核和溶液中微小粒子的连续运动而闻名。他在植物形态学、胚胎学和生物地理学方面做出了重大贡献,尤其突出的是其对澳大利亚植物群的原创研究。

[2] 无机物是相对于有机物而言的。有机物是生命产生的物质基础,无机物就是除了有机物以外的一切元素和其化合物。

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