我與科學世界
我讀中學是在河北省重點中學唐山開灤二中,那是一所學習氣氛非常濃厚的學校,而且,那期間正是宇宙火箭、人造衛星上天和原子能利用大發展的時代。小狗萊依卡乘人造衛星上天,月球探測器拍到月球背麵照片,當時科學技術的一係列新發展,使我對科學產生了濃厚的興趣。1960年,高中畢業,我考取了中國科學院主辦的中國科學技術大學。從那時起,我便與科學結下了不解之緣:38年來,堅持不懈,學習科學,了解科學,認識科學。
我學的是生物物理學專業。這是一門由物理學與生物學相互結合而發展起來的邊緣科學,它研究生命活動的物理或物理化學過程,以及環境物理因素對生命機體的影響。美國遺傳學家沃森和英國物理學家克裏克合作,根據英國晶體衍射專家維爾金斯對脫氧核糖核酸(簡稱DNA)的X射線晶體衍射資料,提出的“DNA雙螺旋結構模型”,是生物物理學最有代表性的研究成果。這項成果被譽為20世紀自然科學的一項重大突破,沃森、克裏克和維爾金斯因此榮獲1962年諾貝爾醫學生理學獎。
學習生物物理學專業,需要有堅實的物理學、化學和數學的基礎,掌握生物化學、生物物理學和生物學的基本知識,出於以後從事科學研究的需要,還要進行從事科學實驗必備的基本訓練。這樣,我們專業的課程就很多,學習很緊張,實驗課也很多,一做就是半天,有時甚至還需熬夜。然而,我們並不覺得苦,因為正是那些看似枯燥的公式、定理,以及前人奮鬥多年取得的一項項成果,帶領著我們一步步進入了一個誘人的科學世界。我們為能夠遨遊在科學世界的知識海洋裏而振奮.倍感榮幸!
我的大學畢業論文《金矽麵壘式半導體探測器用於監測空氣d放射性汙染的可行性》,是在中國科學院生物物理研究所的一個國家軍工任務課題組做的。我們的專業就是這個研究所創建的,是當時國際上少數幾個生物物理學教學專業之一。著名生物學家貝時璋所長兼任我們的係主任,專業課都由研究所的研究人員任教。因此,到這個研究所來做畢業論文,我感到既很親切,又激動不已。大學學了五年,這是我第一次正式參加科學研究活動,可以檢驗課堂上學到的科學知識和掌握的科學研究技能,而且,這是實實在在地為科學事業工作啊!懷著這樣的心情,可想而知,我是怎樣抓緊時間去工作了。聽導師講課、查閱文獻、設計方案、繪製圖紙、焊接和調試電子線路,最後是一係列的正式實驗,一環扣一環,我緊張地工作了四個月,研究工作有了結果:將金矽麵壘式半導體探測器應用到核爆炸等造成的空氣a放射性汙染監測係統是可行的。在實驗期間,我們就準確地監測到了一次核爆炸造成的空氣a放射性水平的升高。時間已經過去了三十多年,但我對那四個月的工作情景仍記憶猶新。
1965年夏天,大學畢業,我被統一分配到湖北省人民委員會(即省政府)辦公廳工作。在那裏,我留下了由學校步入社會的足跡,經受了多方麵有益的鍛煉,結識了許多可以作為摯友的領導和同事。我把湖北看作是自己的第二故鄉,盡我所能,努力地工作。然而,在內心深處,我卻一直為不能從事科學研究工作而感到遺憾。對科學研究工作,我心中一直蘊藏著一種深深的向往。
兩年半之後,在各方麵的關懷下,我終於“歸隊”了——被調回中國科學院生物物理研究所工作。那是1968年4月1日,這一天成了一個新起點,我開始投身到我所熱愛的科學事業之中。
我的研究領域是視覺生物物理學。眼睛是人和動物的視覺器官,是最重要的感覺器官,人由外界獲得的信息有80%以上來自眼睛。正如俗話所說的,眼睛是心靈的窗戶。由於眼睛的重要性,科學界還把它稱為“腦外腦”,科學家們就是借助於研究眼睛來了解大腦的功能的。視覺研究是神經科學的重要內容。我們的研究課題是“複眼視覺信息加工”,主要著眼於研究視覺過程中的信息加工這一物理過程。我們的實驗動物是蒼蠅。蒼蠅,人人討厭,但在實驗時,我們對它不僅不討厭,還有所偏愛。要知道,蒼蠅的身體不大,眼睛更小,但是,透過這小小的蠅眼,展現在我們麵前的卻是一個廣闊的科學世界。在那個世界裏,大自然造就了精致結構與奇妙功能的完美統一。
日複一日,我們測量蠅眼的光學特性;在顯微鏡下觀察它的組織結構;用尖端粗細僅為一微米的微小電極,由蠅眼的視覺細胞中引導出神經電信號,來了解視覺過程中信息的輸入與輸出之間的關係;還在計算機上模擬蠅眼看東西時進行信息加工的過程……我們不斷地收集各種必要的數據與實驗資料,進而不斷地在我們的頭腦中構建蠅眼執行視覺功能的工作模式。所有這一切,在局外人看來也許枯燥而乏味,然而對我們卻有著強烈的吸引力。因為,那小小的蠅眼是我們了解生命奧秘的一個窗口。
1978年全國科學大會的召開,迎來了科學的春天。一時間,京城內掀起了學習科學知識的熱潮。許多單位來研究所邀請我們前去舉辦科學知識講座,新聞出版單位也相繼開辦了科學節目或專欄,不斷前來約稿。提高公眾的科學文化素質,是每一個科學工作者義不容辭的責任,在這種形勢的推動之下,我開始做起了科學普及的工作,除應邀到科研單位、高等院校、機關部隊和新聞出版等單位舉辦科學知識講座之外,也開始了科普寫作。後來,我正式加入了中國科普作家協會。
我所在的研究室,以前是搞仿生學研究的,後來從事的視覺生物物理學研究也與視覺仿生學有著密切的聯係,加之有關仿生學的知識是十分吸引人的,這一學科又是我所熟悉的,所以,開始我的講座和科普文章的內容,多是關於仿生學和眼睛視覺方麵的,後來,才逐漸擴展到生命科學的其他方麵。1978年的全國科學大會之後不久,人民教育出版社中小學通用教材中學語文編寫組開始組織編寫新教材,約我寫一篇科學說明文。經過反複思考,我把文章內容定在視覺的仿生學研究方麵,題目是《眼睛與仿生學》。這篇文章編入了人民教育出版社1979年6月第1版全日製十年製學校高中語文課本第二冊,並被編入以後的各個版本及現行的高中語文課本,及其他幾種高中和中專語文課本。1978年末.我完成了自己的第一本科普書稿《仿生學漫話》的寫作,1979年9月由北京出版社出版發行。我利用業餘時間進行的科普寫作,至今算來已有20個年頭,有了5本小書和近200篇文章,另外還有我擔任編劇的3部影視科教片。
我們所處的偉大的變革時代呼喚著科普,科普工作是一項意義重大的事業。我熱愛這項事業,像對待科學研究工作一樣,我要求自己永遠以科學的態度對待科普創作。我總有一種期望,那就是把我學習科學、了解科學和認識科學的心得與收獲,奉獻給更多的讀者。江蘇教育出版社為推進我們國家的科普事業,出版這套經過精心策劃和編輯的《金蘋果文庫》,為我提供了實現這一願望的又一次機會,我由衷地感謝江蘇教育出版社。我也要感謝叢書主編卞毓麟、趙所生兩位先生的盛情約稿。
生命是最為奇妙的一種自然現象,生命科學的發展突飛猛進。收入這本集子裏的30篇文章,都圍繞著“生命”這個主題。這些文章,或談及某類生命現象,或介紹生命科學的某些研究成果,從中可以了解生命奧妙之所在,了解有關生命的各種知識。為此,我把書名定為《了解生命》。
這本集子分成“奧秘篇”和“探究篇”兩部分。“奧秘篇”的16篇文章,是介紹有關人和幾種動物的某些生理特征或生活習性的,側重於生命活動對各種信息的接收、加工與利用。因為我的研究領域是視覺,所以在此部分中收進了4篇關於眼睛的文章。大自然造就了形形色色的動物,也造就了千姿百態的眼睛,各種不同的眼睛有著各自不同的視覺特性,從中,讀者更可以了解生命現象的無窮奧妙和它的絢麗多彩!“探究篇”的14篇文章,則給出了人類探索研究生命現象的曆程和取得的成果的一個剪影。我的專業背景是生物物理學。生物物理學是用物理學的理論與方法去探索生命現象的奧秘的。因而,我試圖也讓各位讀者在這個背景下,去了解光、電、時間和信息等物理因素與生命的關係,從而從這一個個側麵來洞察生命的本質。“探究篇”還介紹了生物技術、基因工程、細胞工程、酶工程和神經科學的有關知識,以及它們與人類生活和健康的關係。