穿行在科学发现的历史丛林中
——伦敦科学博物馆撷英 

刘 兵

 

 

我们的历史就镶嵌在那些我们发明、制造和使用的物体中。

  英国,以存在众多出色的博物馆而闻名。英国,也以注重历史而闻名。注重历史,可以说是一种传统,尽管有人批评英国人过于注重历史而导致现实发展的落后。不过,我却以为,注重历史确实是一种值得发扬光大的传统,它并不一定与现实的发展存在矛盾,反而可以使人们更深刻地理解过去与现在,更理性地规划未来的发展。 
  英国作为一度执世界科技发展之牛耳,拥有牛顿、达尔文、法拉第等科学巨人的一个国家,其科学史的资源非常宏富,该国的博物馆也常有科学史方面的内容。在这些博物馆中,伦敦科学博物馆是专门以科学为主题的博物馆,大概也是科学博物馆中最著名的一个。这个科学博物馆自从1909年从其母馆--维多利亚与艾伯特博物馆独立出来以后,一直就是英国普及科学的重镇,拥有大约20万件藏品,约70个陈列室,其规模之大、展品之珍贵,均令人叹为观止。笔者今年上半年在英国访学,作为科学史的研究者,自然不能错过参观这个博物馆的机会,而收获果然颇为丰富。 
  从剑桥坐上火车,一个多小时到达伦敦的国王十字车站,不用出站,直接转乘地铁,便可到达科学博物馆所在的南肯辛顿。其实,这里也是一个博物馆的集中所在,除了科学博物馆之外,相邻的,还有颇有名气的自然博物馆,以及号称全球最大的收集装饰艺术及设计的维多利亚与艾伯特博物馆。如果想哪怕是稍微仔细一些地参观的话,每个博物馆一整天恐怕都不够用,而我在计划中只有半天的时间,因此,只能极为粗略地、走马观花式地匆匆在科学博物馆和自然博物馆走上一圈,甚至于不敢说这两个博物馆都曾转遍。 
  在科学博物馆的一层,有一部分名为"近代世界的建造"的科学技术史专题陈列。在说明中,布展者明确地指出:"我们的历史就镶嵌在那些我们发明、制造和使用的物体中。"因为近代世界的建造是以一系列独特的人工制品表现出来的,它们标志着在技术和科学中的新开端,这些事件构成了我们的世界。 
  在一楼的主厅,分为三个展区。其中最重要的中心区域,按照从1750到2000年的编年序列展示了大量在科学技术领域里重要的"首次发明"。由于展品的异常丰富,这里,也只能提及若干给我留下较深刻印象的东西。

 

物理学:焦耳的热功当量实验装置、
X
射线的发射装置、布拉格的X射线光谱仪……

  物理学,显然是其中非常突出的主题。而且,在展品中,也有一些非常难得的珍品。平常,作为物理学史的教学研究者,我也只能在照片上看到它们,如今能够目睹实物,实在是令人感叹。 
  即使对于一般公众来说,法拉弟这个名字也是不陌生的。他作为电磁学的先驱者,对电磁感应原理的发现,奠定了与我们今天的生活密不可分的电的应用的重要基础。这一发现表明,当一个导线线圈在磁场中运动时,在线圈里会有电流流动。这一发现后来被应用于研制发电机和电的许许多多的其他用途。在科学博物馆的展品中,就有法拉弟在他的实验中使用过的磁体和导线线圈。看着那些一百多年前的外观略显陈旧的简单装置,想到正是它们带来了我们今天生活中已经离不开的电的应用,似乎让人有一种不胜感慨的心情。 
  在19世纪的科学发现中,能量守恒定律的发现是少数最为突出的重要事件之一。翻开如今的物理学教科书,在有关的部分,首位地会提到焦耳的名字。正是焦耳这位曼彻斯特酿酒师的儿子通过长期的实验,发现了热功当量,定量地表明热可以怎样转变成机械功,以及相反的过程,而这一切,再加上其他人的工作,最终导致了热力学第一定律的提出。科学博物馆展出的焦耳的装置,正是我们经常可以在各种教科书或历史著作的图片中见到的熟悉的形式,这一经典的装置使用了旋桨来在容器中搅动水,使他发现了水温的升高与转动桨所用的机械功相关。今天,科学界将能量的标准单位称为"焦耳",可以说是对这位先驱者最好的纪念。 
  从近代物理学史发展来看,19世纪末20世纪初的物理学革命,是人类认识自然的过程中的一次巨大的观念的转变,也为我们今天的物理学奠定了最重要的基础。作为这场革命的前奏或者说序曲,1895年伦琴对X射线的发现是重要的事件之一,它与放射性的发现和电子的发现一道并列为当时物理学的三大发现。对应于此,科学博物馆也收集了一些与X射线的早期研究相关的藏品。 
  就在伦琴发现X射线的第二年,1896年,英国就有了第一篇关于X射线的报告。这些发现引起了一个名叫雷诺兹(Russell Reynolds)的人的兴趣。在他的父亲,以及朋友克鲁克斯(William Crookes,也是阴极射线现象的开创性研究者)的参与下,他于同年制成了在这里展出的那套X射线装置。1938年,他将此装置捐给了科学博物馆。雷诺兹也是放射学的开创者之一,他后来一直都在从事这一领域的专业研究。 
  X射线的发现不仅拉开了物理学革命的序幕,不仅仅对于纯科学的研究意义重大,在实际应用方面的意义也同样不可忽视。当然,对此人们最先、最容易想到的,是它在医疗中的应用。但作为一种研究手段,X射线在科学的实验研究中,也是一种重要的手段。在科学博物馆,也收藏有一些与此相关的早期装置。例如,英国物理学家布拉格父子,因其对晶体结构的研究而闻名。这里展出的,就有由英国物理学教授老布拉格(William Bragg)设计的X射线光谱仪,他曾用这套装置与他的儿子小布拉格(Lawrence Bragg)一起研究晶体的结构,并因此而一同获得了1915年的诺贝尔物理学。与此相关地,展出中还有英国科学家贝尔纳(J. D. Bernal)所造的的X射线衍射照相机,它可以用来确定晶体的分子结构,这种技术最终为理解青霉素、胰岛素和DNA的分子结构提供了关键性的方法。贝尔纳是晶体研究方面的重要人物。他的工作还包括了对分子生物学、生命的起源以及地壳的结构与构成的研究,他还是科学史、科学与社会研究方面的专家,在中国国内早就有中译本并颇有影响的科学史著作《历史上的科学》,和科学社会学著作《科学的社会功能》,就出自这位号称"红色教授"的学者之手。 
  随着20世纪初物理学革命的发生,以及随后对微观世界研究的更加深入,粒子物理学开始浮出水面。科学博物馆的历史陈列部分在这方面也有表现。其一,是它展出的由美国实验物理学家劳伦斯在1932年制造的11英寸迥旋加速器。虽然与今天的粒子加速器--它们现在几乎是最庞大的科学研究装置--相比,这个设备简直算不上什么,甚至有些不起眼,但它却是最早的能够将原子分裂的装置。它由劳伦斯建造,利用高频脉冲磁场加速粒子,让粒子在迥旋中获得能量。科学博物馆毕竟是英国人所建,英国人也没有在展览说明中提到,就分裂原子而言,英国科学家曾有过领先。在最初那场争先分裂原子的竞争中,本来是英国剑桥卡文迪什实验室的物理学家科克罗夫特和瓦尔顿在1932年6月获胜,他们合作建造了第一台高压粒子直线加速器,为此,他们"因为利用人工加速的原子粒子进行原子核嬗变的开创性工作"而分享了1951年的诺贝尔物理学奖。但就在他们二人的成功之后仅仅3个月的时间,劳伦斯就重复了他们的结果。而劳伦斯则早在1939年,便"因为发现和发展迥旋加速器以及使用加速器所取得的成果,特别是有关人工放射性元素方面的成果"而获得了诺贝尔物理学奖。当然,展览的说明也相对公平地评论说,劳伦斯的这一装置与科克罗夫特和瓦尔顿在剑桥研制的加速器一起,开辟了现代粒子物理学。 
  粒子物理学一旦诞生,其发展速度就相当惊人。这里展出的一件体积比较庞大的装置,就是在1937年制造的百万伏粒子加速器。按照说明,它可以产生加速粒子所需的125万伏的高压。在第二次世界大战中,它被用来研究铀和钋的性质,为制造第一颗原子弹的曼哈顿计划做出了贡献。

 

技术发明:贝尔的电话、爱迪生和斯万的白炽灯泡……


  除了像物理学这样的纯科学研究的历史之外,科学博物馆也对技术的发展相当关注,甚至在某种程度上胜于对纯科学的关注。比如说,就通讯技术的发展,在展出中,我就看到了电话的发明者贝尔(Alexander Graham Bell)在1878年制造的电话。他向英国的维多利亚女王展示了他的新发明,这部展出的电话装置,在向女王演示时,在1878年1月14日,成功地在南安普顿到伦敦之间进行了通话联系。 
  贝尔的电话属于有线通讯,而如今应用也极其广泛的无线通讯的鼻祖马可尼(Guglielmo Marconi)的工作,在这里的展览中也有所反映。1901年12月12日,马可尼成功地将一系列无线电信号传过了大西洋。在此试验中传输的信号,是由一个被称为"意大利海军"探测器的小装置收到的。这里展出的,就是在那个著名的日子里所用的两个小装置之一,而且很可能是实际探测到了历史性信号的那一个装置。能够看到它也是非常幸运的,因为说明指出,它只属于在2002年1月6日的临时陈列。 
  其它的一些历史上重要的技术发明陈列也非常吸引人,如1916年的福特T型车、1950年在英国最早研制的通用电子计算机,1945年德国的V2导弹(它的展出与英国在二战中的经历显然相关,说明中专门谈到,1944年9月8日,V2导弹最先落在伦敦,随后,大约1100枚V2导弹打在英国,杀死了2700人)如此等等。参观中,我第一次知道了19世纪70年代与美国著名的发明家爱迪生独立地发明了电力白炽灯的,还 有 英 国 发 明 家 斯 万(Joseph Swan)。展览中陈列的斯万和爱迪生当时发明的灯泡,是他们向科学博物馆提供的各自发明的早期样品。正是通过他们的工作,在灯丝设计、真空技术和玻璃吹制方面的进展,导致了灯泡的迅速完善,并最终导致了电力照明的无处不在。

 


生物医学:弗莱明研究青霉素霉菌的样品、

沃森和克里克的
DNA模型、詹纳的种痘用具、列文虎克的显微镜……

  生物医学,也是科学博物馆的展出内容的重要方面。引起我兴趣的相关展品,有1935年弗莱明(Alexander Fleming)研究青霉素霉菌的样品。说明中指出这一样品标志着青霉素从一种有趣的现象向一种潜在的药品的转变。最初,弗莱明在1928年发现青霉菌菌系渗出物可以杀死某些细菌,但他并没有马上想到把它作为一种药物。后来在德国一家公司宣布生产出一种杀菌药后,他才改变了观点。他把这一霉菌的样品给了圣玛丽医院,最终青霉素于1939年在牛津被分离出来,并从1942年起成为一种重要的药品。另外,展出的还有沃森和克里克于1953年发现的DNA的双螺旋结构模型。只是不知道这一模型是否真的就是当时他们亲手制作的原件,但至少看上去,是用很简单、很常见的实验室用品做成的。 
  设在科学博物馆的6层的"韦尔卡姆医学史博物馆"(Wellcome Museum)不能不提及。这个医学史博物馆实际上现在也是科学博物馆的一个部门,它是以一位大型制药公司的创立者韦尔卡姆爵士(Sir Henry Wellcome,1853-1936)的名字来命名的。韦尔卡姆本人也是一位收藏家,从1896年起,直到他去世为止,他收集了大量有关医学发展的历史文物,这些收藏构成了如今这个博物馆藏品的基础。1977年,这些藏品由韦尔卡姆托管会永久地借给科学博物馆展出。而从那个时候开始,科学博物馆也一直在更多地收集更近些时期的医史文物,尤其是20世纪的文物。 
  也许是由于楼层太高,也许是由于内容太专,这个博物馆里参观者不多,静静的,倒真适合于有专门兴趣的研究者,而且展览布置的很好,放置了许多非常珍贵的展品。这些展品的时间跨度,是从史前时期,一直到最近,以编年的顺序排列,并分成了不同的主题,从美索不达米亚和古代埃及,到希腊、罗马时期,到中世纪,到科学革命时期,再一直到20世纪。在展品中,有两项让我记忆犹新。其一,是"詹纳与天花",在展柜中陈列了詹纳种痘的各种用具,甚至还有他的一撮头发,当然,说明也很详细。其二,就是列文虎克的显微镜,只不过它是复制品,让我惊讶的是它要比我平常所想象的小得多得多。

 


科技与社会:广岛原子弹爆炸中熔化的碗、
日常生活中的科技、非西方文明中的科学像……


   以上所提到的那些挂一漏万的展出品,基本上还都是关注科学发现和技术发明本身,当然也关注其带来的社会影响和正面意义。不过,这个展览也鲜明地体现出了陈列的设计者对科学与技术的发展所带来的其他一些负面效应的人文关注。这一点,或许最明显地表现在对核物理学的发展的介绍与原子弹的研制相关的展示中。其实,这一部分的展示表面上看起来是非常普通的,甚至普通到并非通常意义上的"珍稀"收藏品,但那两件普通的展品,却实实在在、真真切切地带给人一种震撼。其一,是1945年曼哈顿计划在美国新墨西哥州的原子弹试验中,熔化了的砂子的样品。它直观地告诉参观者核爆炸的威力。另一件展品,是一只普通的日本瓷碗,但它的非同寻常之处在于,它是在1945年8月6日原子弹在日本广岛爆炸后的废墟中找到的。展出说明中说到,这是一个典型的用来吃饭的日本瓷碗,核爆炸的热量竟然使碗的釉都熔化了。使用这个碗的家庭也因爆炸而消失了。大约78000人马上被杀死,随后50000多人也很快死去。而且,第二颗炸弹在三天后被投掷在长崎,至少杀死了60000人。 
  其实在科学博物馆一楼的这部分名为"近代世界的建造"的科学技术发展史的陈列中,上面提到的那些展品只是陈列大厅中间的一部分。在两边,还有更多的展柜、更多的展品。展览说明中介绍说,其中左边的内容是"日常生活中的技术",它表现了范围广泛的技术以及人工制造的物品,都是在家庭、工作和娱乐中可以见到的。它以适度的观点来看待技术,揭示了技术创新和"高科学"(high science)如何迅速地渗入到我们购买和使用的物品中,表现了科学、技术和制造怎样达到我们的生活,影响了像医疗和音乐这样的多个领域。而在右边,则是分成了9个小区的分立的展览。这些小区展示了在各个时代对科学技术的希望,以及社会对科学的反应方式。此外,还有一个模型通道,展出了与主要陈列有关的实际大小的模型。我想,在那些地方,肯定有更多值得认真参观的珍品。可惜的是,由于博物馆经常要对其展品进行整理,这些展区暂不开放,当我问过工作人员,知道在我离开英国之前,它们是否会重新开放仍不可知,也就只好在向那些因被隔离绳挡开而在远处看不清的展品再多看了几眼以后,带着深深的遗憾而离去。 
  在韦尔卡姆医学史博物馆里,除了常规的历史专题之外,也还有像"医学与战争"、"世界健康"等专题。在前一专题中,像"医学与核武器"、"原子弹与医学",被置于突出的重点,表现出明确的反战与和平的观念,而在后一专题中,"第三世界的健康问题"是被关注的重点。除了编年顺序的历史,在博物馆的中央部分,还非常突出地展出了有关"非西方有文化的社会",如印度和远东,以及其他类似地方的民族的医学实践。从那些展出的雕塑、用品来看,确实与今天流行的西方医学大相径庭。如果用某些极端科学主义者的立场来看,显然会被毫不犹豫地归入"巫术"或"伪科学"一类。但是,这些成为医学人类学、专业的医学史的研究对象的非西方标准医学,又确实在这个博物馆中占据着"中心"的地位。也许是偶然,也许是因为布展设计的方便或美观的原因,无论如何,这样一个格局,倒真是件令人深思的事。 
  当然,伦敦科学博物馆中的科学史展览的意义,以及在这些展览中所体现出来的思想观念,肯定远远不止这些。


2002年11月24日加入