在科學發展的長河中,有幾項重大突破並非來自實驗室裡的日夜苦思,而是誕生於科學家的夢境。苯環結構、神經化學傳遞、元素週期律,以及工業縫紉機的針孔設計,都是科學家在夢中獲得啟示、迸發靈感的經典案例。
苯於1825年由英國科學家法拉第(Michael Faraday,1791–1867)首先發現。此後數十年間,人們始終無法確定它的分子結構——所有證據都顯示苯分子高度對稱,但六個碳原子和六個氫原子究竟如何對稱排列成穩定的分子,令化學家百思不解。
1864年冬天的某個夜晚,德國化學家凱庫勒坐在壁爐前打盹,恍惚間原子和分子彷彿在眼前起舞,一條碳原子鏈如蛇般咬住自己的尾巴,不斷旋轉。他猛然驚醒,頓悟苯分子是一個環狀結構——也就是如今有機化學教科書中那個熟悉的六角形。
雖然後來的研究顯示,苯的真實結構遠比凱庫勒當初想像的複雜得多,但他提出的苯環結構圖(習慣上稱為「凱庫勒式」)仍能解釋不少現象,至今仍具有一定的參考價值。
1921年復活節前的夜晚,奧地利生物學家洛伊從夢中醒來,迷迷糊糊抓過一張紙寫下幾行字,便倒頭繼續睡去。清晨六點,他猛然想起昨夜記下了極重要的東西,趕緊找出那張紙,卻怎麼也認不出自己寫下的「鬼畫符」。幸運的是,第二天凌晨三點,那個逃走的新想法又回來了——這是一個實驗設計,可用來驗證他17年前提出的假說是否正確。
洛伊立刻起床奔向實驗室,取出兩隻青蛙的心臟浸泡在生理鹽水中:一號心臟保留迷走神經,二號則不帶。他用電極刺激一號心臟的迷走神經,使其跳動變慢;幾分鐘後,再將浸泡過一號心臟的鹽水移入二號心臟所在的容器,結果二號心臟的跳動也隨之減慢。
這個實驗證明:神經並非直接作用於肌肉,而是透過釋放化學物質來傳遞訊息。一號心臟的迷走神經受刺激時產生了某些物質,溶解在鹽水中,進而對二號心臟產生作用。「神經衝動的化學傳遞」就此被發現,開啟了一個全新的研究領域,洛伊也因此榮獲1936年諾貝爾生理學和醫學獎。
1869年2月,另一個影響深遠的夢降臨,它關係到「化學王國的憲法」——元素週期律。當時已發現63種元素,科學家們不可避免地思考:自然界是否存在某種規律,使元素能夠有序地分門別類、各得其所?
35歲的化學教授門捷列夫為此苦苦思索,在疲憊中進入夢鄉。夢裡,他看見一張表格,元素們紛紛落入合適的格子。醒來後,他立即記下這張表的設計理念:元素的性質隨原子序數的遞增,呈現有規律的變化。門捷列夫還在表中為未知元素留下了空位;不久之後,新元素相繼被發現,各種性質與他的預言驚人地吻合。
還有人在夢中完成了發明的關鍵突破。在工業化服裝生產出現之前,人們概念中的縫紉針都一樣:穿線的洞開在與針尖相反的一端,因此針穿過布料時,線最後才穿過。對手工縫紉而言這不成問題,但工業化的縫紉機需要讓線先穿過布料。當時的發明家們採用了雙頭針或多針的方法,效率都不高。
19世紀40年代,美國人埃利亞斯·豪(Elias Howe)在無法解決這個難題的困惱中入睡,夢見一群野蠻人要砍掉他的頭,或把他煮來吃(關於細節有不同說法),總之處境大大不妙。豪拼命想爬出鍋外或躲過砍刀,卻被土著用長矛恐嚇——就在此刻,他注意到長矛的尖頭上竟然開著孔!
這個夢使他決定放棄手工縫紉的原理,設計出針孔開在針尖一端的曲針,並配合飛梭來鎖線。1845年,他的第一台模型問世,每分世,每分鐘能縫250針,比好幾個熟練工人還快,真正實用的工業縫紉原理終於誕生。
任何科學發現都不是絕對的偶然。唯有平時認真思考、深入鑽研的人,才能抓住夢境中閃過的一絲靈感,並勇於投入實驗加以驗證,從而獲得成功。這四個著名的夢告訴我們:偉大的突破,往往屬於那些日思夜想的頭腦。
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