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当绘画揭示科学探险

2018-03-08刘夕庆

知识就是力量 2018年3期
关键词:热气球探险太空

刘夕庆

冒险是人类获得文明的重要渠道之一。总有不少科学探险家,他们对神秘的大自然充满了敬畏,同时又对未知世界充满了好奇。他们痴迷于对极端险峻环境和目标的探求,有时甚至不惜付出生命代价,执着于冒险后才能得到的发现。于是,从风云多变的天空到深邃浩渺的太空,从茫茫大海到环球之旅,从喷发的火山到极地探险,处处留下了他们飞越、漂泊、跋涉的足迹和许多令人惊心动魄的探险画面。

飞上蓝天、穿越太空的探险

自古以来,人类就向往像鸟儿一样自由自在地在天空中展翅飞翔。几千年来,许多勇士做了种种努力,试图通过人类自身的力量实现飞行梦想,但均未成功。直到19—20世纪之交,人类才终于依靠发达的科技手段飞上了天空,不仅如此,后来人类还实现了登月和建立太空站等计划,完成了从前只有在神话中才能实现的伟大壮举。

由于受地球重力的约束,人类只能在地表上活动。有些人认为人之所以不能飞起来,是因为没有翅膀,只要造出一个合适的翅膀,人大概就可以像鸟儿一样在空中飞翔。因此,一些人类飞行事业的先驱,不是摔死,就是残废。可是人群中总有一些勇于探险的人在行动。人们最早实现升空靠的是热气球和飞艇,它们升空的原理即阿基米德的浮力原理。1782年11月,法国造纸商蒙哥菲尔兄弟受烟火上升的启发,设计了一个热气球。升空实验在法国引起了轰动,公众非常渴望看到热气球载人升天。1783年11月21日,法国青年科学家罗泽尔和达尔朗德完成了首次载人升空试验,他们乘坐热气球升到了26米的高空。

热气球在高空中如不继续加热,就会冷却下来从而自动落到地面。于是物理学家想把氢气引入气球中(氢气的密度比空气要小)。法国气球专家、查尔斯气体定律的发现者雅克·查尔斯于1783年在几千名热情观众的注视下,进行了第一次上升约914米之高的气球之旅。

世界上第一架飞机是由美国人威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟制造的。从1896年开始,他俩就研究飞行技术,并立志制造一架用引擎驱动的飞机。与其他飞行设计爱好者不同的是,他们一开始就非常重视理论指导,系统阅读了空气动力学方面的许多文献,充分吸取了航空先驱者们的经验和教训。

1909年7月25日,法国人布雷里奥驾驶自行设计的飞机飞越了英吉利海峡。他从法国海岸出发,用了36分钟飞行了42千米,最终到达英国——这是飞机史上的第一次国际航行。

与航空相比,人类航天梦的成功之路则更要漫长。

艾伦·比恩是阿波罗12号上的一名成员,同时也是一位太空油画家。他用绘画记录了自己月球探险的经历。阿列克谢·列昂诺夫是第一个在太空行走的地球人,同时也是一位不折不扣的艺术家和插画家。他还是携带画具进入太空的第一人,他在太空中用这些绘画工具记录下了他亲眼所见的太空景象。

1899年,莱特兄弟通过对鸽子飞行的观察,得出了第一个重要发现——鸟的横向平衡是通过翼尖沿横向轴摆动而实现的,而纵向平衡则由翅膀的前后伸展来保证。这就是后来所谓的“冀尖翘曲”法,它首次突破了前人所开创的固定机翼模式。1903年,他们在第3台滑翔机的基础上加载动力机,造出了第一架动力飞行器飞行者1号。当年12月,兄弟俩做了两次飞行,第一架飞机就这样诞生了。后来的飞行者3号实际上已经具备了实用效能。莱特兄弟确信,一个飞行器的时代已经来临,自古以来人类的飞行梦想已经成真。

漂洋过海、环球远航的探险

中国明朝第三任皇帝朱棣(又被称为永乐大帝)从1405年开始,启动了七次兼具探险考察、外交和商贸使命的航海之旅,并任命一位名叫郑和的官员负责指挥。

郑和出生于中国边陲云南省的一个村落。尽管身份卑微,甚至还是一名太监,但他后来却成为一位外交家、朝廷官员和海军战略家。由于在南京制造宝船和率领船队七下西洋,他还应当是一位探险家。郑和的第五次、第六次航行是最为艰辛和遥远的旅程,船队甚至抵达了东非沿岸的许多地区(索马里、摩加迪沙和蒙巴萨等)——当地曾发现过中国15世纪制造的器物。

《物种起源》的著者、英国人达尔文长达5年的环球科学历险在科学史上极有意义。在贝格尔号舰上的科学旅行,使他大大开阔了眼界,并最终创立了生物进化论。当他在南美洲自北向南看到动物亲缘关系相近的种群逐渐变化时,一切就很清楚了,因为这只有用“物种在逐渐地发生变异”才能解释这类事实。通过长期观察动植物的生活情况,他对于到处进行的生存竞争有了深切了解,因此他顿悟到,在这些情况下,适于环境的变种将会被保存下来,不适的必将被消灭——其结果就是新种的形成。

18世纪60年代末,又一位航海探险大家登上了历史舞台,他就是英国人詹姆斯·库克。他在奋进号航船上绘制新西兰地图的探险经历成为了探险史上的佳话。库克指挥奋进号以沿着海岸线前进而不触碰海岸的方式(实际上这种船只以动态航行的方式充当了科学观测的仪器)推断出了海岸线的基本轮廓,绘制出了陆地海岸图。这里,船只不仅充当了科学实验的仪器、运载实验仪器的容器,也充当了科学研究的重要地点。

深入山地、观察火山的探险

冯·洪堡是一位出生于德国柏林的博物学家和探险家。1799—1804年,他和艾梅·邦普朗在南美洲探测未知大陆。在安第斯山脉,他们试图攀登高约6100米的休眠火山钦博腊索山,但未到达顶峰。作为这次经历的一个結果——他们第一次描述了高山病。往南走,他们惊讶地看到海岸线的迅速变化——从厄瓜多尔潮湿炎热的热带丛林转变为秘鲁的沙漠。洪堡还做了许多海上和陆地的温度记录,发现有一个冷洋流向北移动,并控制了沿海的气候,这就是洪堡寒流,现在叫作秘鲁寒流。后来他们穿越中美洲,倡议开辟一条运河连接大西洋和太平洋。

1828年,英国杰出的地质学家莱尔开始着手写作一本展示他的观点并带有大量证据支持的地质学名著《地质学原理》。为了寻找支持性证据,他有时必须进行一些探险性的收集证据素材的工作。

《地质学原理》第一卷发表于1830年,1832年和1833年他完成了《地质学原理》的第二卷和第三卷。其中,他关于地球巨大年龄的观点给人们留下了深刻印象——在此,他让支持性证据为自己说话。莱尔的成就是把地质学放在一个严格的科学立足点之上,大力宣称当前起作用的同一法则也控制着过去的年代——正像物理学定律一样。当然,它们都要有事实证据的支持,而地质学、地理学观点的许多支持证据都要来自于深入山地、观察火山的探险。

事实证明,科学探险虽然充满未知和荆棘,但它却以满足人们的好奇心及不同途径、多姿多彩的目的地为诱惑,吸引了众多敢为人先的勇士们去探究。他们中间不乏画家和喜爱绘画的人,否则,我们也不会在此欣赏到这些兼具科学性与艺术性的绘画作品了。

(责任编辑/岳萌  美术编辑/刘强)endprint

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