你最想知道的科學

幼年的小愛因斯坦很晚才開口説話。家中的女僕甚至稱他為“傻孩子”。於是他的父母帶他去看醫生，結果發現他只是喜歡一開口就説出完整的句子。年幼的愛因斯坦開始探索日常生活的世界，他對自然現象深深着迷。愛因斯坦不喜歡受人擺佈——這使得他和老師關係不佳。事實上，在他口中，學校是“軍營”，而老師則是“中尉”。由於沒有一科成績及格，“列兵”愛因斯坦成為了一名高中輟學少年。他也沒能通過瑞士蘇黎世聯邦理工學院的入學考試。不過17歲時他又考了一次，這一次他高分通過~~只是他後來變得有些叛逆，時常逃課，還與老師們爭論。他覺得教育體制扼殺了創新性和原創性，所以他在學校裏鬱鬱寡歡。他上課不專心聽講;他會對老師正在講授的內容提出質疑。他不喜歡循規蹈矩，而這種表現在學校裏是不受歡迎的——即使到了今天也是如此。有一位教授對愛因斯坦的叛逆舉動非常氣惱，竭盡全力阻撓他的學業。所以，愛因斯坦22歲時仍然失業、前途渺茫，另外，還有一個懷孕的女友。幸運的是，他在位於伯爾尼的瑞士專利局謀得了一份小差事，他把這份工作稱為自己的“補鞋匠生涯”。所以，愛因斯坦並沒有花7年時間修補高跟鞋!但他確實花了很多時間來做自己最喜歡的事——思考。

在我們每個人的體內，都有一個已知宇宙中最不可思議、最複雜的物體——我們的大腦。但你有沒有想過：為什麼男人不問路?為什麼殭屍很可怕?我能相信自己的大腦嗎?請跟我們一起開始一段探索深邃大腦的旅程，回答你最想知道的關於大腦的問題。我們的大腦真的只用了10%嗎?根據亞里士多德的理論，你根本沒有使用你的大腦。他認為大腦只是讓我們保持冷靜的散熱器。但是現代科學告訴我們，即使你的大腦看上去像一個顫動的核桃，你無時無刻不在使用整個大腦。事實上，儘管大腦只佔體重的2%，但這個機器會消耗你近四分之一的能量。只使用大腦10%的容量，就像買了一輛坦克而只是為了去擠早高峯的車流。現在，你的大腦正為1000億個神經元提供動力。你的大腦中有超過18萬公里長的“電氣意大利面”在工作，這個長度足夠環繞地球4圈。即使是喝茶這一簡單的動作也會產生一系列雷暴般的活動。

人與老鼠有怎樣的親緣關係?戰爭有什麼好處?我性感嗎?這些都是你最想知道的有關進化的科學。讓我們從博物學界最著名的人物查爾斯·達爾文説起。眾所周知，達爾文是進化論之父。查爾斯·達爾文之於生物學的意義，就像是牛頓之於物理學。他改變了人們想當然的世界觀，世界已經改變，生物體也發生了進化，但是關於生命的整個理念卻是普適通用的。這是思想與哲學的一大突破。神奇的是，這個生活在幾個世紀以前的人物，時至今日依然是我們不可或缺的一位知識達人。或許我們要問的第一個問題應該是：達爾文究竟做了什麼?除非你與世隔絕，不然你一定聽説過查爾斯·達爾文。但在研究出革命性的進化論之前，達爾文的生活卻與生物學沒什麼關係。最初，他從醫學院輟學，因為他總是暈血。之後他又差點成了一位神職人員。鑑於他曾有望成為神的僕人，那麼達爾文不是提出進化概念第一人的事實，就不那麼令人驚訝了。當時的學術氣氛下，各種學説蓬勃發展，生物發生過進化的想法並不新鮮。舉例來説，查爾斯·達爾文的祖父就曾寫到，生物發生過進化，生物體進行了改變，並且他談到了數百萬年的歲月，説明世界十分古老。

你是否有時需要急速狂奔?那麼你是否確切知道速度的含義?你知道如何解答這些問題嗎?比如：環遊世界最快的方式是什麼?在雨中我應該跑還是走?音爆是怎麼產生的?我的速度是多少?在你看來，計算物體的速度是小兒科。速度等於從A到B的距離，除以在兩點間移動所花費的時間。發怒灰熊的速度可達每小時30英里;高速列車以每小時186英里的速度行駛;澳大利亞每年向中國移動兩英寸，這個速度和你指甲生長的速度一樣。速度的定義聽上去比其本質要易懂些，速度就是在一定時間內你移動的距離。這能有多難呢?事實上速度比這還要複雜一點。你問我的速度是多少，我並沒有移動，但我其實又正在移動，因為地球在轉動，繞着地軸自轉。所以我速度可達每小時1000英里，但地球同時也繞着太陽以每小時67000英里的速度公轉，哪個是對的呢?事實上它們都對。細想之下會變得不簡單了。對於我的速度是多少這個問題，絕不只有一個答案。關鍵取決於問題的前提。問題是你總是需要一個參照系來測量速度。如果宇宙中空無一物，你甚至都無法判斷你是否在移動。也許你移動的速度快得嚇人。速度總是相對的，因為它取決於參照系。

工程學的方方面面都與解決問題相關。如果你想知道：蒸汽為我們做過什麼?我們能建多高的房子?什麼時候我能移居火星?那麼請做好準備，跟隨我們去發掘你最想知道的有關工程的一切。史上最早的工程師是誰?我們人類自認為非常聰明，我們建起了可以容納3000萬人的大都市、超過500米高的摩天大樓，製造了可以抵擋子彈的強韌纖維。我們是地球上最早的、而且是唯一的工程師——這是真的嗎?以美國恢弘的胡佛大壩為例，它用了650萬噸混凝土建造，有365米多寬，可以阻擋340億立方米的水，足以將整個紐約州淹沒在0.3米深的水中。但是加拿大有一條大壩比胡佛大壩長兩倍，從太空都能看見。而它的建造者——是河狸!人類文明約有上萬年的歷史，而大自然的工程自古有之。生物界的工程歷史已有35億年，甚至38億年。大自然早已遙遙領先，而且還將領先我們很長一段時間。説道摩天大樓，非洲白蟻造的蟻冢通常高達9米。如果按人類比例換算，蟻冢高度超過了500米，並且它們還有獨立的房間和空調。有趣之處在於，人類工程和自然工程的區別是，自然工程可以自我修復。一根樹枝折斷了，樹木自己可以長好，你摔斷了腿骨，你的腿也會自我修復。但是通常機器沒有這一功能。人類的工程作業，和大自然母親處理問題的方式完全不同。人類建造工程時認為我們擁有大量資源，但時間有限。然而大自然母親的作品看上去資源很有限，然而擁有無窮的時間。大自然的奇妙之處在於，你能看到自然界通過自然選擇等自然而然的過程，創造出了不可思議的產物。

在大多數人看來，比化學更復雜的學科寥寥無幾，但事實上，化學與烹飪有很多相似之處。取幾種原料，在大碗或燒杯裏把它們混合起來，最後得到各種出人意料的混合物，當然，做完化學實驗，你最好不要舔攪拌勺。化學和生活息息相關，因此它當然會充滿趣味。我們身穿的衣服、呼吸的空氣、走過的地板、早餐的食物、烹飪的方式，做的每一件事，看到的每一幕，都與化學有關。道理是沒錯，但或許我們還是應該從一些簡單的問題着手：什麼是化學反應?世界就像一個充滿了化學反應的巨大實驗室。但就算你沒有博士學位也可以證明這一點，你只需要幾種家中常用的原料。你在廚房幹活，也是在進行化學活動。烹飪與化學實驗大同小異。我們會把麪粉、水、牛奶和雞蛋，按特定比例混合在一起，來製作蛋糕。如果你改變了原料的比例，那麼做出來的就不會是蛋糕，而可能是曲奇。而化學與這種情況非常類似。化學的部分樂趣在於，化學物質可以轉化成與本身截然不同的產物。例如我們加了醋的鬆餅，它就是化學反應的傑作，二氧化碳就是導致麪糊爆炸的罪魁禍首。由此得到的教訓就是，千萬要看清原料標籤。