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对科学的四年探索

对科学的四年探索四年,很短,眨眼之间就过去了;四年,很长,长到足以丰硕一个人。然而,已经四年了……记得在大学期间,《读大学,究竟读什么》这本书比较畅销,因为很切合那种刚进入大一

四年,很短,眨眼之间就过去了;四年,很长,长到足以丰硕一个人。然而,已经四年了……

记得在大学期间,《读大学,究竟读什么》这本书比较畅销,因为很切合那种刚进入大一,怀揣着梦想的孩子。当时的我就是这样,迷茫的一代,迫切地需要指引。四年后的今天,对当时的情景依稀记得些许,好奇与困惑交织,不知道自己喜欢什么,又感觉有很多喜欢的,到处都是诱惑。有时候努力并没有什么结果,与沮丧形影相随。有时候还能体会一下:上帝给你关了一扇门,还会再帮你关一扇窗,顺便夹一下你的脑子,然后让狗再咬你一口……当你想做好一件事的时候,全世界都来为你挡路。让你感受一下,你不努力一把,都不知道什么叫做绝望,不拼一把,不知道什么叫做失败。不过,年轻,有资本这样挥霍。

读大学,究竟读什么?我思考了四年,也实践了四年。如果非得回答这个问题,我的答案是大学能帮助我更好的理解这个世界。这并不是说我学到了多少人情世故,有多少阅历,而是学会了理解万物皆有其内在属性和秩序,后面我会详细叙说我如何通过生命科学来理解世界。当通过某一种角度理解了这个世界后,我们就会明白自己需要什么,现在和将来想过着何种生活。

大学,大的学,广泛涉猎,但浅尝辄止,是一种通识教育。每个领域都有其独特的美感,都是一件艺术品。大学是个平台,让我们全面的接触各类学科,明白自己感兴趣的,知道自己不喜欢的,然后自己去追寻适合自己的。然后学术才有专攻,自己去精雕细琢。

开始的时候,我认为物理是美的。这门科学让我们准确把握物体的规律,了解到物体都是有秩序的。我可以准确地知道高铁从上海到我家需要多长时间。我知道从十二楼掉一个玻璃杯子到水泥地面会碎裂,并且看到它碎了之后才听到声音。我明白食堂里红色灯光下菜色让我们食欲大振,但拿出来在日光灯下准备进食的时候还以为打错了菜……物理让我们知道这些现象背后的原因,知道某种物体过去可能是什么状态,以后将会是什么状态,以及处于这种状态的原因。从某种意义上讲,因为物体的规律性,到处都是秩序,一切井然有序、有条不紊地在运转,给人一种安全感,并且可预测。当然,物理界后来发现物体的不确定性,然后又进入了令人费解的量子世界,到如今热门的量子纠缠,这些都是极其微观的层面,超出了我们大众的认知范围。我相信,站在一个更高的尺度上看,这些问题终将解决,我们也会进入全新的体验,感受到物理的美感。

其实我发现数学也是美的。我知道从宿舍走到东校区的生命大楼的最短距离是从哪条路,明白飞机在天上为什么是弧线飞行。当利用微积分进行曲线面积计算时,从左边无穷趋近于一个常数(比实际面积小),从右边仍然趋近于那个常数(比实际面积大),这里体现出一种统一的美。数学领域,有人说是一群人在那里秀自己的高智商,数学家大都具有优越感。在我能理解的数学里,数学是先提出一个问题,然后建立模型,最后求解。非常规律和有效,准确解决问题。以前我不明白为什么建立一加一等于二这种法则,还强迫我们学习,现在似乎知道了一点。这实际上也是一个建模的过程,最后简化了我们的生活。不然,我们比较多少的时候,只能你一个我一个,然后再你一个我一个的比较,最后一方没有了,另一方还剩下才知道谁多谁少。这种方法两个人比较还稍稍简单一点,如果十个人二十个人进行比较,则需要进行45或190次比较才能进行排名。建立一加一等于二之后,比较就变得简单了。因此,我由衷敬佩发明一加一等于二的那个人。至此,数学给我一种简洁的美感。而且,据我的理解,数学是一门解决在特定条件下的最优化问题的应用科学。比如,两点之间直线最短。再比如,顾客数量与商品价格之间有关系,店主如何调整价格获取最大利润。

起初,我以为化学不是那么美的。因为我觉得化学处于一种略微尴尬的境地,从比较宏观一点的角度看,化学像是物理的一个分支,研究分子重新组合或排列。后来我接触到生命科学的时候,感觉生命里也有着非常复杂的化学。这时候我有一种感觉,物理大体上是研究没有生命的物体的物质属性和定律,生命科学研究生命的活动规律和方式,而化学在生命和非生命之间起着桥梁的作用。在后来,我觉得化学本身具有其独特的特性。因为从某种角度上讲,物理倾向于研究变化中的不变性,化学强调变化的过程。因为化学,我们看到了五彩缤纷的烟花,穿着颜色各异的衣服,闻着沁人心脾的香水味……化学,让我们的世界更加多姿多彩。

其他的理工科学也是美的,这里不一一列举。人文科学是美的,文学作品中那种酣畅淋漓的表达、婉约的情絮,实在是出彩,能够从某种特别的角度流露出作者本身的思绪变化,我们可以通过文字一窥人物内心的世界。似乎,彷佛……感同身受。历史也是很有趣的,对史学家而言,是对过去的某一时刻所发生的事的一种好奇心。通过历史,我们不仅仅可以了解到当时社会的存在状态,还可以窥探到社会发展的趋势。再面临类似的重大选择的时候,古人所做的选择具有极大的参考作用。对我们个人而言,对历史需要怀有一颗敬畏之心,我们尝试着去理解社会是如何发展的,社会是怎么形成和即将形成的。

艺术也是美的。如舞蹈,它是身体的语言,是流动的音乐。很多人享受舞蹈来带了的那种身体上的流畅。配上恰到好处的音乐,彷佛人本身成了一个舞动的音乐,极大的满足了视觉上的审美体验。素描等绘画艺术是美的。从某种角度讲,绘画是对一个二维平面的切割与雕塑,是一个艺术家对某个物体三维空间理解之后的二维再现。每一笔一画,都是艺术家的艺术创作。

然而,最美在生命。当茫茫宇宙的尘埃中诞生了生命之后,那一瞬间,就注定不平凡。生命的出现,给世界添加了生机和活力。当我们学习物理时,我们知道万物的源头——宇宙是怎么诞生的;而我们学习生命科学之后,惊叹生命是如此美妙。

生物的进化具有不可抗拒的力量。自达尔文以来,我们知道了物种的起源。打破了人至高无上存在的权利,但同时也满足了我们的好奇心。从生命的出现,到人的形成,中间经历了太多太多的偶然。如果不是已经发生,很难让人相信会有人的存在。从无机到生命,从原核生物到我们人类,如果说中间有一千次选择对人的形成至关重要,否则就无法形成人类。那么,我们出现的概率是1/21000。也就是10后面添300个0次中可能出现一次。所以,就不难理解为什么生命是难得的可贵了。进化没有方向性,使得所有的物种都是独一无二的,以前没有,以后也可能不会存在,一切都是缘分。生命因缘而起,也因缘而灭。在精子与卵子的结合中,数亿个精子中最后才有一个可能受到卵子的宠幸,形成受精卵,最后发育成人。所以一个人的诞生,耗尽了一个精子一生的运气。

曾有人说过最美的细胞是受精卵,因为我们就是从这么一个细胞发育而来的,从一个细胞发育,到调控着500-600万亿个细胞,使得一切都井然有序,该是有多么神奇!受精卵在生命中的地位就像宇宙大爆炸中的奇点,有着万物起始的作用。再者,就是精美复杂的神经细胞。这类细胞亦是让人欲罢不能,我们能感知这个世界正是因为这类细胞的存在。大脑是目前我们遇见的,可以说是宇宙上最为复杂的东西,吸引着一波又一波科研工作者进行自由探索。

神经科学或者说脑科学是一门非常有意思的科学。正是因为这门科学,彻底改变了我的三观,使我能深刻的理解到人的行为,以及这些行为背后的原因。很多人都知道我们大脑很神秘,但大多数人都有或多或少的误解。在研究者眼中,大脑是粗糙的,甚至是有缺陷的。在漫长的进化长河中,脑的进化,就像戴维·J·林登博士比喻的那样,脑可以比作不断添加成分的甜筒冰激凌,是在已有的结构上添砖添瓦,而不是动辄大范围替换。就我们人的大脑来说,可能是进化得最为复杂、最为精巧的。但仍然有许多缺陷。

最经典的案例就是我们的视觉盲点。在眼睛里有一层视网膜,这层膜上分布着很多视神经,处理着我们的视觉信息。光进入我们眼睛之后先到达最里面的光感受器,然后传导信号到靠近外面的视神经,然后集中从盲点那里又穿进去,把神经信号传导到大脑里视觉皮层进行处理,最后才产生了我们的视觉觉知,看到了眼前的东西。盲点那里因为塞满了传入大脑的神经束,因而没有光感受器在后面,所以无法感知光的存在,理论上我们在看到的物体上会有一个小黑点。实际上我们并没有感受到,因为大脑对输入的视觉信息强行解释,把这一点给填补了。所以说,我们看到的并不一定就是真实存在的,有些我们看到的东西是我们大脑想让我们感知到的东西。生活中,我们有时候在看汽车行驶时,感觉轮子是反着转动的。其实这是一个常见的视错觉,也是我们大脑强行解释看到的现象的结果。

我们看到的东西不是所有的都是其原本的样子,虽然习以为常,却不见得是正确的。比如,树叶是绿色的吗?红旗是红色的吗?……颜色不是这些物质的属性,树叶只不过吸收了其他波长的光,反射了绿光对应的波长而已,而我们接收到这个波长的光,所以感觉树叶是绿色的。这能说树叶是绿色的吗?红旗是红的吗?我们所谓的绿色和树没有一毛钱的关系,只是我们感知到的是颜色而已,绿色并不是树叶的,或者说树叶没有颜色。对其他动物而言,树叶可能又是其他的颜色了。比如对青蛙而言,如果树叶不动,那就是不存在,更别说什么颜色了。对蝙蝠来说,世界都是黑色的。对我们严重的红绿色盲的人来说,红花和绿叶都一样……现在,还相信世界就是自己看到的那样么?

我们总是很怀念以前吃过的东西,抱怨小时候的美味现在尝起来怎么都没有了那个味道,尽管是一模一样的东西。以前我百思不得其解,一直以为是厂家偷工减料。其实,随着我们年龄的变化,吃过的东西在改变,会使大脑对味觉感受的进行修改,而且我们的味觉感受器也随着时间会发生变化,这些因素都会较大的影响我们的味觉。每个人都有自己喜欢的口味,有些人喜欢吃臭豆腐,有些人喜欢吃辣,还有些人喜欢吃甜……总之有些人喜欢吃的,你可能觉得好难吃,感觉难以理解。其实归根到底都是因为味觉刺激辅助以视觉嗅觉刺激一同进入大脑后,同时引起相关愉悦的脑区活跃的结果。不同的是你是通过这种味觉感受器,他是通过另外一种味觉感受器而已。打个粗糙的比喻,就像打篮球,别人用右手,我用左手,有的人是运球上篮,我是定点跳投,结果球都进了。虽然途径不同,但最后目的都一样,殊途同归。明白了这一点之后,对他人的爱好也就多了一份理解。

生活中有些人让我们感到很费解,比如自虐狂,有时简直不可理喻。但是当你了解我们大脑之后,就会明白他们自虐或者被别人虐待是一件很享受的事情。就像你喜欢打羽毛球或者跑步,然后就会想经常去,因为你很喜欢这种感觉。身体上的运动,视觉的享受使得你大脑的运动神经等很兴奋,与此同时,你大脑里的悬赏机制开始工作,愉悦感产生。自虐狂也一样,只不过是通过刺激自己的身体,痛感和愉悦的神经区域同时兴奋,愉悦的快感产生。

当我们从进化的角度理解了生命的出现,我们人类的产生是多么不易之后,不自觉会多了对生命的一份敬畏,一个生命的消逝意味着一个奇迹在消失。可爱的生命,值得我们好好珍惜。生命科学是一门感恩生命,珍爱自己,理解他人的科学,使我们对世界多了一份理解。在某些情况下,我们对他人的做法不管多么难以接受,但至少多了一份理解与包容。

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