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一碗冰淇淋引发的国际化学大赛

2013-02-06 11:08:27 来源: 中青在线-中国青年报
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核心提示:50年前,还是中学生的坦桑尼亚人彭巴向老师:到底为什么热水结冰比冷水快?可50年过去了,依然没人能给他一个答案。这个不起眼的小问题被写进了学术期刊,印在各种语言的化学课本里,英国皇家化学学会去年6月甚至悬赏1000英镑向全世界征集“最站得住脚的答案”。

彭巴(左)和奥斯伯恩
彭巴(左)和奥斯伯恩

在过去50年里,坦桑尼亚人彭巴几乎每周都会收到世界各地陌生人的来信。尽管他只是当地野生动物保护区的退休管理员,但寄信人还是像追求国际巨星一样锲而不舍。有时候,彭巴只不过去树林里溜达了一趟,回来一看,信箱又多了40封信。

几乎所有这些来信,说的都是同一件不起眼的“小事”:到底为什么热水结冰比冷水快?

50年前,还是中学生的彭巴向老师提出这个问题,可50年过去了,依然没人能给他一个答案。这个不起眼的小问题被写进了学术期刊,印在各种语言的化学课本里,成了上个世纪留下的“世纪悬案”。

为了解答这个看似不起眼的小问题,有近200年历史的英国皇家化学学会去年6月悬赏1000英镑,向全世界征集“最站得住脚的答案”。几个月里,他们得到来自122个国家的超过22000条反馈,其中有873条来自中国。

“这是全世界最简单也最困难的问题。”英国皇家化学学会负责人伊索尔德·罗德福德对中国青年报记者说。“我们之所以举办这场比赛,就是因为这是一个能让所有人对化学感兴趣的好机会。”

终于,答案夹在邀请函里,寄到了彭巴的信箱。2013年1月10日,英国皇家化学学会邀请已经长大的彭巴,去参加比赛的颁奖典礼,看看那些素不相识的陌生人,对他的问题都给出了怎样千奇百怪的答案。

爱吃冰淇淋的彭巴发现,热水结冰比冷水快

在这场“彭巴比赛”中,英国皇家化学学会从22000封解答邮件中选出11份,进入最终环节。入选的其中一封来自台湾大学生吴家伟和陈泊翌。

去年夏天,吴家伟在网上看到关于彭巴比赛的新闻。当时,这个计划暑假打工赚钱的生物学系学生一下子就被两个词吸引了——“英国皇家化学学会”和“1000英镑奖金”。

对这个喜欢解谜的小伙子来说,这是场从没经历过的新鲜比赛。“不能赚钱又不能拿诺贝尔奖,这样的题目有谁肯做?”可吴家伟决定参加这个难得的比赛。

这俩爱读书又爱搞怪的小伙子跑到学校附近的文具店买了便宜的道具,把重要的概念画在平时用的笔记本上,打算重现这个“科学小事”。原来,这场悬赏1000英镑的世界级化学竞赛,起因是彭巴贪吃冰淇淋。

1963年夏天,正上初中的彭巴打算给自己做冰激凌吃,办法很简单,往煮热的牛奶里拌些糖,晾凉后放进冰箱冷冻起来。可当他还在煮牛奶的时候,他的同学在旁边一个劲往冰箱塞东西。眼看着冰箱就快放不下了,虽然家里大人天天唠叨“不准把热东西放进冰箱”,为了冰淇淋,他一咬牙,把滚烫的牛奶塞了进去。

一个半小时以后,彭巴发现,自己的冰淇淋反而比同学用冷水调制的先冻好了,热水结冰竟然比冷水快?他跑去问冰淇淋店的老板,却没有得到答案。

事实上,这个现象早在公元前4世纪就被古希腊哲学家亚里士多德发现过,后来,英国哲学家弗朗西斯·培根和法国数学家笛卡尔也在著作里记载过这个现象。

身为90后的陈泊翌,也在外婆家的冰箱里发现过这个现象,可他和吴家伟翻遍了科普书,都没能找到答案。

“这个效应发生在我们每天的生活中,它不是个只有行家才见得到的稀罕事。不管是化学家还是哲学家,演员还是学生,每个人都对它感兴趣。”负责彭巴比赛的另一位负责人埃德温斯·雷沃斯特对中国青年报记者说。

可是,彭巴却曾经因为提出这个问题受尽了嘲讽。他的高中老师要么严厉地斥责他,“你根本就没好好学牛顿冷却定律”;要么不屑地否定他,“你想错了”;就连身边的同学都会模仿老师的样子调侃他,“彭巴说的是‘彭巴的科学’,不是咱们宇宙的科学!”

只有偶然到访学校的达累斯萨拉姆大学教授奥斯伯恩没有轻视这个非洲孩子的话。作为当时坦桑尼亚最好的大学物理系系主任,奥斯伯恩重做了彭巴的实验,并邀请这个中学生跟他一起撰写论文,向学术界公布这一发现。

现在,再也没有人会笑话皮肤黝黑的彭巴关心“热水结冰比冷水快”这件事了,因为这一现象已经被化学家命名为“彭巴效应”。

科学面前人人平等,没有专业背景的人同样可以为科学难题提供创意

作为彭巴比赛的协调人,英国皇家化学学会的布莱恩·埃姆斯利从收到第一封参赛者邮件那天起就非常忙碌,他甚至在早上挤地铁的时候,还拿手机回复工作邮件。

每个工作人员都要一字不落地阅读每一封解答彭巴问题的邮件,尽管其中有351封邮件都是用这样的句式开头的:“我不是个科学家,也不懂化学,但是,我想说……”

“没有任何一份答案会被草草否定。我们相信,科学面前人人平等,没有专业背景的人同样可以为科学难题提供创意,这不就是小彭巴给我们上的一课吗?”埃德温说。

2.2万份解题邮件中既有英文答案,也有中文和土耳其语答案。英国皇家化学学会邀请了20名业内专家组成评审团,对海量答案进行评选。

他们中有化学专业期刊的主编,也有教育和传播领域的专家,而评选标准不仅要求答案准确科学,还要有趣生动,让每个不懂化学的普通人都能看得懂。

直到现在,埃德温还能清楚地列举出参赛答案里的一些细节——有38个参赛者将水分子比喻成“企鹅”,还有一个人把它想象成“啤酒机”;参赛者里有刚满5岁的小女孩和她11岁的哥哥,有哥伦比亚大学的退休教授,生活在纽约的家庭主妇,土耳其的渔夫,推销房地产的营销员,做冰淇淋的师傅……

答案也是五花八门的。既有写得规规矩矩的学术论文,也有模拟实验、手绘海报和演示视频,甚至还有漫画家制作的动画片。

其中,在克罗地亚萨格雷布大学物理化学系读博士的尼古拉·布莱格威客的答案,得到评委最多的投票。不满于现有理论推测的他在图书馆和实验室两头跑,设计了自己的实验,从而确定了涉及彭巴效应的关键影响因素。“热水会比冷水先结冰的现象,只出现在冷水发生过冷现象的时候。”他颇为笃定地写道。

相比严谨的实验论证,吴家伟和陈泊翌的小短片简陋多了。他们的短片是用陈泊翌从家里拿出来的老相机拍摄的,最后用免费的剪辑软件添上字幕。他们还一直担心:“老外会不会听不懂我们的破英文啊?”

就在他们快要忘记自己参加过彭巴比赛的时候,英国皇家化学学会给他们寄来了回信,通知他们入选最终环节,还邀请他们到伦敦参加颁奖典礼。

“英国人居然认真看完我们拙劣的影片。换做在国内的比赛,评审大概看上20秒就让我们出局了吧。”吴家伟说。

傲慢的态度对科学是有害的

彭巴比赛的颁奖典礼在英国皇家化学学会的伦敦总部举办。如同大教堂般的办公楼里摆放着许多科学家的雕像,大厅被书架环绕,像是开在宫殿里的图书馆。已经67岁的彭巴坐在大厅中央,黝黑的下巴上长出了花白的胡子,可向台下参赛者讲述发现问题的过程时,语气依然铿锵有力。

“热水结冰就是比冷水快,可我的老师却总说我是错的。”回忆起50年前被责骂的情形,彭巴依然满心不乐意,“这事让我很难受。”

坐在他身边的是曾跟他共同提出“彭巴效应”的奥斯伯恩教授。如今的他已是满头银发,眼睛旁边满是褶皱。他也记得彭巴向他提问的那一天,“教室里的学生喝着倒彩,不想让他提问”,可彭巴还是坚持在哄笑声中大声强调着:“我做过实验,我做过实验!”

“当时我觉得这不可能,这是一个错误。但我还是答应这个孩子重做实验。”奥斯伯恩说,“后来,重做实验老是得到这个‘错误结果’,我才意味到,这根本不是错误,而是真正的事实。”

在这位教授看来,“傲慢的态度对科学是有害的”,“我们要对自然谦卑,要知道,提出问题比给出答案重要得多”,因为提问者常会遭受彭巴所遇到的“否定、取笑和指责”。

他扭过头去,看着已经白发的彭巴说:“多亏他是一个倔强的孩子。”

最终,评委会宣布,能够最准确有力回答彭巴疑问的答案是尼古拉·布莱格威客提出的“过冷现象”。拿到1000英镑奖金的时候,这个冠军依然谦虚地说:“这次比赛还有其他22000名选手,我相信,把我们所有人的答案加在一起,一定会有对彭巴效应的最全面解释。”

虽然落选,但有没有奖金对于两个台湾小伙子并不是最重要的事。吴家伟对未来还抱有信心:“在我看来,这场比赛还没结束,过冷是个重要的里程碑,但要说它就是彭巴之谜的终点我认为言之过早,真正的答案应该还能更纯粹、更干净漂亮。”

虽然彭巴问题还没有定论,这次的彭巴比赛却算是结束了。吴家伟和陈泊翌回到台湾上课,参与协调这次比赛的工作人员也奔波在英国皇家化学学会新一年的科学项目上,热情地发送每一封邀请邮件,让更多人爱上化学。白发苍苍的奥斯伯恩也为能够来到这个世界历史最悠久的化学学术团体高兴不已,笑眯眯地拿着相机在大厅里不停地拍照留念。

结束了伦敦之行,听了那些经过层层筛选的优秀答案后,彭巴也早早买好了回家的飞机票。在那里,他可能还会继续面对每天塞满信封的邮箱。尽管过去50年里不断收到来信,他却还在等着新邮件的到来:“我的一生都感到充实无比,就是因为我总能够回封邮件,给世界各地的陌生人。”

陈雅娟 本文来源:中青在线-中国青年报 作者:李斐然 责任编辑:王晓易_NE0011
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