第二课　2加2等于HIP-HOP

科学的想法有大有小

我们在前一课讨论了光合作用。它是一个很重要的科学概念，让我们了解了植物为何不用进食就能生存。更进一步来说，动物自身并不能制造食物，而是以植物或者植食动物为食。因此，光合作用实际上解释了地球上所有生物的生存方式，具有非常重大的现实意义。

关于科学家，大家必须要了解的一点就是他们对细节非常重视。像光合作用这样的科学念想并不是突然跳入某个人脑中的，而是多位科学家花费大量时间观察研究，用各种植物做实验的结果。随着时间的推移，点滴的经验和知识逐渐积累起来，从而得到了植物利用阳光结合水与二氧化碳生成糖分的结论。

人们以前一直认为动物以植物为食，植物则以泥土为食。然而，就在伽利略发现木星周围存在卫星前后，冯·赫尔蒙特做了一个实验来研究树增加的质量从何而来。赫尔蒙特在装有90千克泥土的大木桶里栽种了一颗重2.25千克的柳树树苗。他仔细地给树苗浇水，避免其他任何杂质混入到泥土中。5年以后，小树苗长到了76千克，而泥土的重量只比实验开始时减轻了56.7克。

那树苗增加的73.75千克是从何而来的呢？通过这个实验，赫尔蒙特证明了其增加的重量（包括树干、树叶、树皮和树根）并非来自泥土，而是来自水。事实上，他的结论并不完全正确。记住光合作用教给我们的：植物利用水和二氧化碳生成糖，再利用糖生成其他成分。这就表明树（或植物）的大部分增重并不来自水，而是来自二氧化碳。

植物一般通过其叶面上的微小孔隙来吸收空气中的二氧化碳，因此，这个能够吸收二氧化碳释放氧气的结构正是植物进行光合作用的一个重要证据。叶面上的微小孔隙对于植物而言虽很重要，但若与“光合作用”这样的伟大科学概念相比，它只不过是一个非常普通的科学现象。

由此，大家可以看出，科学中包含有很多不同的概念和信息。其中，有些属于非常重要的概念，而另一些意义则不是那么重大。下面是我们所发现的一些科学现象与定理，我把它们按照从重要到不是很重要的顺序排列如下：

很明显，以上那些字体较大的科学结论确实非常重要，因为我们最关心的就是可吃的食物和可供呼吸的氧气。但就另一方面而言，其他字体较小的科学结论同样也很重要。因为一般情况下，科学家都是通过研究发现一些小现象以及这些现象之间的联系来解决大问题的。当然，如果科学家们想要利用自己所掌握的知识改变事物，例如治疗疾病，那么他们还需要了解更多的科学细节。

同样，对疾病的研究也能证明科学想法有大有小。医生和科学家花了几百年的时间研究疾病，却没有意识到大多数疾病其实是由一些极其微小、肉眼看不见的有机体引起的。19世纪后期，法国科学家路易斯·巴斯德和德国科学家罗伯特·科赫研究了两种疾病：炭疽热和肺结核。他们证实：炭疽热由一种特殊的细菌引起，而肺结核（或简称TB）则由另一种不同的细菌引起。很快，这两位科学家以及其他研究者就发现许多其他疾病也是由细菌引起的，甚至有些疾病是由更小的微生物——病毒引起的。

通过对疾病的仔细研究与观察，科学家普遍认为大多数疾病都是由只能用高倍显微镜才能看见的微小有机体引发的。这一结论就是疾病的微生物理论，其已作为重要的科学理论获得了大家的认可。这一理论的发展建立在大量多种不同疾病的研究细节基础之上。相反，对于某种特定的疾病而言，科学家主要的研究对象包括哪种微生物引发了这种疾病，微生物是怎样让我们生病的，以及微生物是怎样传播的。例如，通过研究，他们发现黄热病是由病毒引起的，并由一种特殊的蚊子携带进行传播。然而，与“病毒诱发疾病”这一重大的科学发现相比，对黄热病的认识只是属于比较小的科学发现罢了。

疾病的病毒理论解释了疾病的诱因问题，而那些意义不是非常重大的科学观念与细节则解决了我们在日常生活中应如何应用这些科学知识的问题。以黄热病为例，我们可以通过捕杀传播黄热病病毒的蚊子来达到预防疾病的目的。

因此，为了更好地研究科学、学习科学知识，我们既需要非常重要的科学理论（例如光合作用和疾病病毒论），同时也需要细小琐碎的科学发现。所以，为了更好地传授和学习科学知识，就要达到不同种科学理论的完美平衡。如果有太多琐碎的科学细节与现象，我们就很难弄清楚它们之间的联系，也会很难记忆。但另一方面，如果科学细节与现象太少，我们就不能真正地理解那些重大的科学结论，这是因为科学现象与细节可以帮助我们理解重大科学理论的由来及其在现实生活中的应用。

本书就是要挑选出最重要的科学理论和适量的科学细节，再把它们结合起来。下面即将讨论的科学理论意义非常重大，因此，我们就把它称为令人敬畏的观点。