那些年，科學家追過的神獸

【小編提示】

本文是「少兒報刊閱讀季」專題，請仔細閱讀，文末有10個問題，全部答對的同學，有精美科普圖書奉送哦！

它們是造物者的萌寵，更是科學家的好幫手，是人類認識世界的旅程中不可替代的風景。如果諾貝爾獎能夠頒給動物，那下面這些神獸各個都是「諾獎」大明星！

薛定諤的貓

沒有什麼比「薛定諤的貓」更有名的神獸了。薛定諤是一名奧地利物理學家，他的主業是研究量子力學。他並沒有真的養寵物貓，而只是在1935年發表的一篇題為《量子力學的現狀》的論文中提到了一隻貓。

他設計了一個假想實驗：在一個封閉的盒子里有一隻貓和一個裝滿毒氣的裝置，裝置有50%的概率開啟，如果開啟，裝置內的毒氣會殺死盒子里的貓。這隻貓有50%的可能性被殺死，因此它處在一種既死又活的狀態。但是當觀察者把盒子打開時，他要麼看到死貓，要麼看到活貓，而絕不是一隻半生半死的貓！

薛定諤為什麼要設計這個「莫名其妙」的實驗呢？原來，當時量子力學的主流學派有一個觀點—如果1個放射性的原子核有50%的可能性發生衰變，那麼它就處於已衰變和未衰變的疊加狀態。薛定諤是要用這個假想實驗來質疑他們的觀點呀。

薛定諤的貓一戰成名，引起了量子物理學界的大討論，成為科學史上極其著名的神獸！

巴甫洛夫的狗

如果非要說一種跟「薛定諤的貓」一樣齊名神獸界的動物，那非「巴甫洛夫的狗」莫屬。巴甫洛夫是俄國的一名生理學家，而這隻狗是一隻貪吃的狗，很不幸地，它的唾液腺位置接了一根小導管，導管的另一端與一個可以測量狗狗分泌了多少滴唾液的裝置相連。

巴甫洛夫不是無緣無故這麼做的。若干天前，他在研究狗的消化腺分泌時意外地發現，只要給狗餵食的助手一出現，狗就開始分泌唾液，因此他給狗做了這個無傷大雅的小手術。

實驗開始了，助手把食物拿到狗的面前，這時狗會分泌大量唾液；後來，他在每次餵食之前都先搖幾下鈴。一開始，狗聽到鈴聲沒有任何反應，但重複多次後，狗一聽到鈴聲就知道一會兒有吃的，從而分泌出大量唾液；最後，助手壞壞地光搖鈴而不給食物，但狗只要聽到鈴聲就會瘋狂分泌唾液。

巴甫洛夫把這一生理現象稱為「條件反射」，我們上中學時就會學到它。這隻功勛卓著的狗狗的標本，現在還保存在巴甫洛夫博物館裡呢！

摩爾根的果蠅

果蠅不是蒼蠅，果蠅喜歡吃腐壞後散發著酒精味兒的水果、蔬菜，它們不喜歡吃便便，所以沒那麼噁心。除此之外，你可能不知道，果蠅是生物學研究領域的大明星，是遺傳學家摩爾根先生的神獸，幫助他發現了遺傳學的第三大定律——連鎖交換定律。

基因是遺傳的基本單位，位於染色體上。摩爾根在研究中發現，果蠅的基因數量遠遠高於其染色體的數量，說明一條染色體上含有多種基因。那麼在遺傳的過程中，同一條染色體上不同的基因是獨立發揮作用的，還是相互之間發生聯繫的呢？

針對這一疑問，摩爾根和他的學生們用果蠅做了大量實驗。他們讓具有不同身體特徵的果蠅交配、交配、再交配，通過大量的觀察和統計，摩爾根發現這些果蠅後代相較它們的父母而言，表現出更多不同的身體特徵。原來，果蠅的染色體片段在遺傳的過程中會出現交叉互換的現象，原本位於A位置的基因被轉移到了B位置，於是這些基因之間會重新組合，產生了更多的身體特徵。這就是所謂的連鎖交換定律。

洛倫茨的鴨子

人類飼養的小鴨子會愛上它們的主人嗎？奧地利動物行為學家康拉德·洛倫茨給了我們一個肯定的答案。

洛倫茨一定也喜歡小鴨子。一天，他逗著一隻剛剛破殼而出的小鴨子玩了一會兒，這隻鴨子竟然不願回到鴨媽媽身邊，反而視洛倫茨為母親。洛倫茨不得不學著怎麼做一個合格的鴨媽媽，他像真正的鴨子一樣蹲在地上走路，並不停地發出咯咯聲，只要他停下幾秒，立刻就能聽到小鴨子的「哭聲」。更有意思的是，洛倫茨因為這一實驗差點被送進了瘋人院！

洛倫茨將這一現象稱為「印刻」，印刻在剛剛出生不久的動物身上會發生，過了這個時期則不會發生。印刻行為會作為習性保存下來，並且不可逆，一旦形成，就不能修正和還原。所以我們一定要對家裡飼養的小寵物負責哦，愛它們就要愛一輩子，它們對我們的愛可能超乎我們的想像！

科勒的黑猩猩

心理學家科勒曾對動物園的黑猩猩進行觀察，在它們的房間里設置了各種難題，以檢測它們是不是也懂得「抄近道」。

某次實驗中，科勒將香蕉掛在天花板上，房間里唯一可用的工具只有一個木箱。幾隻黑猩猩爭相跳起，想要抓住香蕉，但都沒有成功。其中有一隻聰明的黑猩猩停止了白費力氣，而開始打量房間里有什麼東西。它看到了箱子，並將箱子移到香蕉下方，站在箱子上，從而成功摘到了香蕉。

黑猩猩幾次嘗試取香蕉失敗後並未慌張，而是坐下來觀察環境，而後突然顯露出領悟的樣子，並隨即採取行動以達到目的。科勒將這種現象稱為「頓悟學習」，他認為學習不必通過盲目的嘗試和重複練習，而需要理解整個情境，從而獲得頓悟。

只是想簡單吃根香蕉的黑猩猩也不得不首先努力學習一番，誰說學習不是一個痛並快樂著的過程呢？

洛倫茨的蝴蝶

此「洛倫茨」非彼「洛倫茨」，這位洛倫茨提出的是「蝴蝶效應」。「蝴蝶效應」是「失之毫釐，謬以千里」的意思，經過同名科幻電影的宣傳而迅速成為膾炙人口的辭彙。但「蝴蝶效應」跟蝴蝶到底有什麼關係呢？

美國氣象學家愛德華·洛倫茨有一個模擬大氣流動的數學模型。有一次，他沒有從頭開始計算，而是從上一次中斷的地方開始，但計算出來的結果卻與前幾次大相徑庭。經過反覆檢查，他發現後一次使用的數據是0.506，而正確的數據則是0.506127。僅僅省略了3位小數，就造成了如此大的差異。洛倫茨因此意識到：初始條件十分微小的變化，經過不斷地放大後，會對最終的狀態造成極其巨大的差別，這就是所謂的「混沌理論」。

後來，洛倫茨在他的演講中用蝴蝶來闡明混沌理論：一隻蝴蝶在巴西輕拍翅膀，會使更多的蝴蝶跟著一起輕拍翅膀，最後將有特別多的蝴蝶都跟著那隻蝴蝶一同拍翅膀，其產生的強風可導致一個月後在美國得克薩斯州發生一場颶風。這就是著名的「蝴蝶效應」。

柯普和馬什的蛇頸龍

蛇頸龍是一類遠古水生爬行動物，體型無比碩大，是海洋中的霸主，與魚龍一起統治著中生代的海洋。而在接下來的爭執中，這個海洋霸主顯然非常無辜，因為那時它們已經滅絕多年啦！

1868年的一天，美國古生物學家柯普得到了一堆亂七八糟、不知所云的化石，但天賦過人的他竟然拼出了一副完美的骨架！這副骨架的主椎體上長有與眾不同的板狀橫突，還有一條又長又平的尾巴，樣子很像蛇頸龍。柯普認為這條龍是蛇頸龍中的一員，就給它命名為「平尾薄片龍」，並很快在科學期刊上宣告了這個發現！

但柯普在組裝骨架時，把平尾薄片龍長長的尾巴誤認成了脖子，於是它的腦袋安在了尾巴上！他的老師萊迪發現了這個錯誤，出於對古生物學負責的態度，萊迪對外公布了自己的發現。不料萊迪的發現被柯普的死對頭——另一位古生物學教授馬什利用了。

馬什不僅在權威雜誌上發表文章宣傳柯普的錯誤：「柯普又組裝了一個新物種，這個新物種最大的特點就是腦袋長在尾巴上。」他還親自寫信給柯普說：「你應該給你組裝的動物命名為『滑稽龍』。」兩人的關係進一步惡化，一場關於化石的爭論愈演愈烈，蛇頸龍也因此出了名。

凱庫勒的銜尾蛇

德國化學家凱庫勒最大的貢獻在於發現了苯的環狀結構。苯是一類化學物質，在凱庫勒之前，沒有人能搞明白苯具有怎樣的分子結構。凱庫勒是一位極具想像力的科學家，他早年學習建築，非常善於運用模型的方法將化合物的性能與結構聯繫起來。

凱庫勒曾在書中寫道：「我坐下來寫我的教科書，但工作沒有進展。我把椅子轉向火爐，打起瞌睡來。原子又在我眼前跳動起來，較小的基團謙遜地退到了後面的位置，而我的思維變得更敏銳了，能夠分辨出多種形狀的大結構，也能分辨出緊密靠近在一起的長分子，它圍繞、旋轉，像蛇一樣扭動。看！那是什麼？有一條蛇咬住了自己的尾巴。電光火石之間，我醒了……」由此，凱庫勒首次寫出了苯的結構式——就像一個環，苯環的誕生為有機化學的發展奠定了堅實的基礎！

這就是傳說中的日有所思、夜有所夢了吧，科學家之所以為科學家，可能就是因為連做夢都不放棄思考！

坎德爾的海兔

人類的大腦是科學家們迫切想要了解的器官，大腦的極限在哪裡，是至今未解的謎團。幸運的是，隨著科學的進步，我們也不是一無所知！

美國生物學家埃里克·坎德爾正是通過對海兔的研究找到了長期和短期記憶的作用機制。海兔身長僅20厘米左右，卻含有2萬個神經細胞，而且這些神經細胞個頭大，易於實驗操作，因此海兔非常適合用於對腦和認知行為的研究。

給海兔某個輕微的刺激，它們會做出保護性的反射，而且這種情況能夠持續幾天甚至幾周，坎德爾認為海兔形成了短期記憶。經研究，他發現這類輕微刺激能夠使海兔體內的鈣離子進入神經末梢，導致神經突觸釋放出更多的神經遞質，從而使反射加強，並因此形成短期記憶——這就是短期記憶的作用機制。長期記憶的形成也發生在神經突觸部位，但長期記憶的作用機制更加複雜，還涉及新蛋白質的合成。

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