【秋天的故事】(2) 无色的光




我紧紧抱住一根桅杆,头上是厚厚的云,脚下是迷茫的雾。桅杆高得看不到地面,没有风,却在慢慢地摇晃着,发出嘎吱的声音。桅杆上有参差的脚踏伸出来,像断了的枯树枝桠,我就站在其中的一个上。我本能地感到恐惧不安,想快快下到地面。伸出一只脚,探到下面一级的脚踏;咔嚓——,那脚踏断了,落到了雾里。我死抱住桅杆,咬着牙再试下一个脚踏。嘎吱——,这次没断,可我不敢把全部重量压上去,仍然抱着桅杆,胆战心惊地找下一级脚踏

在醒来之前,我终于站到了地上。

类似的梦,我已经做了三次。第一次在船上遇到大风浪,差点覆灭;第二次遇到三个头的巨兽,吓得魂不附体,却不知怎么又死里逃生。醒来以后一面庆幸,一面揣摩着那梦的涵义。

这是父亲的病房。隔墙传来一个女人的呻吟,一声又一声,近乎哀嚎;间或有一个男人的吼声,但我听不清他吼了什么。护士说那病人的癌症转移到大脑,已经神志不清,止痛药也对她无效了。她此刻的痛,只能用最原始的、近于哀嚎的呻吟来表达,在黑夜的寂静中凄惨地传到墙的这一面。那男人我白天见过,想必是她的丈夫。看着亲人经受这样的折磨,他吼出来的也是深深的、束手无策的痛苦。

父亲住进医院已经二十多天了。十月间,他开始背痛、咳血。CT片显示肺部有一个鸡蛋大小的肿瘤,而且已经侵蚀到邻近的肋骨,疼痛就是从肋骨发出的。父亲吸了大半辈子烟,近年来一直和老慢支、慢阻肺为伍;现在母亲和我担心的事终于发生。他的身体,已经不能做手术,也经不住化疗,唯一可行的就是做放疗了,在我们那里叫照光。这“光”是无色的放射线,从体外照射肿瘤,希望能抑制它的生长,也只是一种保守疗法。

在美国一个医学院工作的好朋友是放疗专家。他告诉我:肺部的肿瘤会随着呼吸移动,放疗时得考虑到那移动后的位置,再加上肿瘤周围的血管,射线的“靶子”要比肿瘤本身大得多。这就意味着有很多正常的细胞也会同时遭殃,就像飞机轰炸,在靶区里的人,无论好坏都会被炸到。父亲的肺功能本来就只有常人的几分之一,这样的放疗,他吃得消吗?

两难啊!不治吧,父亲疼痛难忍,而且极可能继续转移;治吧,引起肺炎就很危险。医学进步到现在,对于癌症仍然没有安全的治疗方法。就像我梦中的险境,一步踏空,就不可挽回。
 
她父亲得了食道癌,开刀以后食道太窄,不能下咽。医生说需要做食道扩张手术,用一根金属管硬把它撑大。这个手术不但非常疼,而且万一撑破了,后果将不可设想。性命攸关,做与不做都有风险;怎么办?签字做手术,还是不签?
 
她父亲在病床上,插着输液管。她心疼父亲,恨不能替他去受那痛苦。她躲到厕所,关了门哭泣,这么难的决定,她该怎么作?
 
听到女儿的哭声,她的父亲把针管拔掉,推开了厕所的门说:好姑娘,你不要为难。无论你决定怎么治,爸爸都听你的。


无论你决定怎么治,爸爸都听你的 —— 这是我儿时伙伴的父亲十几年前说的话;他和我父亲同龄,如今还健在。我的父亲没有这么说。相反,他不愿意治疗,只说吃点止痛片就好了。他不相信自己的肿瘤是恶性的,因为两次穿刺都没找到癌细胞。可是从片子上显示的骨转移来看,医生们都说没有疑问,因为良性肿瘤是不会转移的。

-    医生,我爸的放疗能有什么预期呢?
-    能够止住咳血和疼痛,抑制肿瘤的生长速度,甚至可能缩小肿瘤。还能防止向身体其它部位扩散。老年病人的肿瘤一般长得比较慢,也许能“带癌生存”一段时间。
-    那放疗有什么副作用呢?
-    免疫系统会变弱,这个需要随时监测,同时用药物增强免疫力。最大的风险是放射性肺炎。但我们这里几十年中只有很少的病人得了放射性肺炎。看情况吧,你父亲如果吃不消我们就停止放疗。
-    放疗要做多久?
-    一共三十次。星期一到星期五每天做,周末休息。
-    我爸年纪大了,身体又弱,可不可以减一些剂量?
-    可以考虑。我们可以按正常剂量的百分之九十来给你父亲做。
-    我朋友介绍说可以从多个角度做放射,是不是这样的?
-    是的,那叫照野数。我们可以给他从五个角度来照光,尽可能减少对正常细胞的损害。
-    医生,您知道我爸的穿刺没有找到癌细胞。做穿刺的医生说他们医院不能做放疗,因为没有确诊。他要我爸再做穿刺,用粗针头,可我爸不肯做了。我们也怕穿刺造成气胸,所以没给他再做。
-    是的,肺部肿瘤穿刺常常需要做多次的。
-    如果是良性的,但是做了放疗,会有什么后果呢?
-    其实这种情况并不少见。比如脑瘤,不能做穿刺,一般就只能凭高质量的CT片子来做诊断。误诊是可能的。
-    没有穿刺确诊,你们给做放疗吗?
-    可以的,但是需要本人或者家属签字同意。

     权衡再三,征得亲友的共识和父亲的同意,我在治疗书上签了字。

三十次,此时已经完成了一半。父亲的咳血在几次放疗以后就止住了;背部的疼痛也减轻了:原来每天四颗止痛片还喊疼,如今一颗就可以。我和母亲都抱着希望,想象着那奇形怪状的肿瘤在一点点退缩,从父亲的肺部消失。

放疗室在病房的楼下。我从护士站推来轮椅,和母亲一起帮父亲脱去毛衣,穿上厚实的羽绒衣,戴上帽子围巾,坐到轮椅上。放疗室外面是候诊室,长凳、椅子上坐着病人和家属。从他们的口音和穿着看,大多数是从周边农村来的。他们中,有的像我爸一样住院治疗,还有的每天来做完放疗就走。

“老人家多大岁数了?有人问。
八十五了。我说。你家老伴呢?
六十二啊。

出乎我的意料,病人以中年居多,特别是五六十岁的。一个男人,看上去不过五十岁;第一次见到他时,是他的妻子推着轮椅;现在却是躺在一张带轮子的病床上,由两个护工推来了。他苍白的脸上没有表情,只显着疲惫。一个年轻姑娘,打扮得很时尚,看上去是上大学的年龄,不停地在用她的智能手机。她是陪母亲来的。她母亲高高瘦瘦,看上去是职业妇女。她的癌症一定是早期,除了脸上的倦容,并没有其它的征兆。

常常见到的病人家属中,有一个最让我注意:她个子不高,一脸健康色,身体结实却很有型,看上去只有四十不到吧,尽管她自己说已经五十多了。她丈夫的癌在脊椎,不能行动。她每次都是用自己壮实的手臂将他抱上放疗台,完了再抱他下来坐进轮椅。她脸上总带着一丝微笑,回应着别人善意的关注。我能感到她的坚强和乐观,在那气氛压抑的侯诊室,她就像一缕阳光。

侯诊室和放疗室用厚厚的金属拉门隔开。门很高,从地面直到天花板,宽度足有六尺。前面的病人做完放疗,技师走过来按了电钮,金属门缓缓拉开,露出长廊。我推着爸爸的轮椅,跟着两位技师走进去。房间很大,中间是可以旋转的放疗机,对着一个可以升降的台子,病人就要睡在那张台子上。靠墙是高高的、货架似的木架,一层层地放着每一个病人的定位模子。我把轮椅推到放疗台前,给父亲脱了上衣,只留一件贴身的棉毛衫,再扶着他坐上台子,把棉毛衫卷上去,露出胸腹,躺到定位模里。

房间的两边射出激光,在父亲的身上交叉成红色的“十字。他的胸部也有一个红色的“十”字,作为定位的记号,帮助放疗的射线找到“靶子”。技师们挪动着定位模,挪动着父亲的身体,直到满意。我们快步出去,留下父亲一个人躺在放疗台上,双手抱在脑后,深度近视的眼镜片紧盯着他头上那台巨大的机器。

他叫罗伯特.鄱普(Robert Pope),加拿大画家。二十五岁时,他得了癌症,年后去世。在治疗的过程中,他感受到癌症病人的特殊体验,思考着生与死,给世人留下了不同寻常的画。

这是画家的《放疗》。他把放疗台想象成祭坛,把自己比喻为献给上帝(亦或医学?)的牺牲。那定位的激光十字,把这个比喻诠释得鲜明如血。

 
Robert Pope 《Radiation》

这场景母亲不敢看,她留在候诊室等我。我们看着那金属门上的灯,交替显示着治疗中治疗完毕。正如医生所设计的,父亲的“照光”有五个角度,每个照几秒钟,让机器转一个角度再照。技师们操作的房间有视频监控,我曾经在那里看过全过程。

最后一个角度照完,技师来开了门,我再进去帮父亲坐起下床进轮椅穿衣服推出来回病房。这一天最大的事完成了,父亲向三十次的目标又走近了一步

夜色里的一条河,流着牛奶般的液体,在静谧的月下闪着银色和蓝色的光。美丽奇妙的银色和蓝色!我从来没有见过这么好看的河,好看得无法用语言描述。

河很宽,或者说更像一个无边的湖,缓缓地漫过我的肢体。柔和的波浪,无声地、轻轻地抚摸着我。我在里面沉浮,没有忧愁,只有欣喜

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两个月后,我在罗伯特.鄱普的画中看到了这一张,竟然和我的梦境极其相似,只是我梦到的蓝色比他画的更美妙、更神秘。我不知道他的解读是什么;也许,他的蓝色和我的一样,是对那无色之光所寄托的希望?


罗伯特.鄱普《变形(Metamorphosis)

【现代思维的诞生】(8)牛顿的发现和发现牛顿


艾萨克.牛顿

牛顿发现了什么?人们或多或少都知道些:苹果熟了为什么落到地上而不是飞到天上?行星绕着太阳转的轨迹为什么是椭圆而不是圆?别忘了,还有微积分,还有力学三大定律。牛顿不愧是科学界的巨人;没有牛顿,就没有现代科学,我们如今也不会在博客上相遇了。

牛顿是如何被欧洲发现的?这个过程也充满了戏剧性。

本文是我对美国宾夕法尼亚大学教授Alan Kors的讲座【现代思维的诞生】的译述。文中插图均转自互联网,鸣谢!         ——风铃


造就艾萨克.牛顿的(1642-1727),是什么样的学术、思想背景呢?这本身就是个有趣的题目。

17世纪中叶,欧洲各地的男青年们对于科学很感兴趣,关注着以数学、物理为主题的各种社团。这些科学社团几乎都在“体制外”,和当时的欧洲大学界完全分开。为什么呢?因为当时的学校还在继续用拉丁文教授传统的经院哲学,继续用上帝赋予物体的目的来解释物体的运动,就好象哥白尼、伽利略等科学巨匠们根本不存在似的。这种经院哲学占据欧洲大学的情况,直到18世纪后才有所改变。对新思维有兴趣的人们,只能到学校以外去结社,探讨那些离经叛道的科学知识。(体制内不容许讨论新思想、新科学,体制外社团却能“百花齐放”,这说明那时的欧洲对思想的控制还不算很严,呵呵!——风铃)

在英国,从1640年开始,伦敦、剑桥、牛津大学的学生和教授们就常在校外开会。他们反对经院哲学,对于自然科学(被他们叫做“经验哲学或“新哲学”)有着浓烈的兴趣。弗朗西斯.培根的理论、力学和其它定量科学的进步,让这些新一代的科学家们兴奋无比。

到了1660年,这个科学社团每个星期都要开会,探讨物理-数学-实验推理。他们很明智地选了一个英国皇家理事会成员当他们的头,因而争取到很多的赞助。1662年英王查理二世将他们命名为皇家学会,当时有大约130个成员。皇家学会对于科学的态度,就像伽利略所主张的:不要通过书本来了解自然,而要观察自然,通过对自然的观察,提出假设,再到自然中去验证。皇家学会的活动有两方面:一方面是进行观察和实验的具体工作;另一方面是通过动态的、合作的方法来做研究,不僵化停滞,也不是靠一个人、一个天才,而是互相交流工作,同时也向大众报告研究成果。(这个合作、交流的传统一直保存到今天。——风铃)

1664年,英国皇家学会根据其成员的兴趣特长,成立了八个学部委员会:运动力学(物理),天文学与光学,解剖学,化学,农学,贸易史及航海学,“记录从未被记录过或从未被观察到自然现象,加上通信交流。其中第七个委员会最奇特:“记录从未被记录过或从未被观察到的自然现象委员会,或者可以叫做新发现记录委员会吧?这个名称,和开普勒的感受相呼应:“上帝他已经等待了6000年,等待有人用真正理解的目光,凝视他的创造物。”

培根对于皇家学会的影响是不可低估的,虽然他早就过世了。1670年,培根的《新科学(The New Atlantis)》一书已经出了第十版;书中描写到科学家们在一起工作,向社会提供基础知识和对自然的了解。培根的这个理想,正是皇家学会用来定义自己位置的自画像。培根对于人们急于作结论的倾向很不安,他主张小心谨慎地验证和推断。(我觉得胡适的大胆假设,小心求证很符合培根精神。——风铃)虽然培根在自己的书中并没有提到定量研究,那些新型科学家们却都自称为培根主义者。他们阅读培根的著作,被他的思想所激励,相信他们应用的正是培根的方法:观察自然现象,提出假设,用实验证明,再加以概括。

皇家学会还出版期刊,向大众报告他们的实验和观察结果。在第一期的扉页上,画着查理二世、皇家学会的会长、和培根,而培根被称为修复艺术的人the restorer of the arts)。在当时,艺术指的是人类知识的实际应用。每本期刊的出版,都被英国的学者和民众所期待,因为那里面既有开创性的光学物理学数学成果,也有实用性的窍门比如酿酒的配方、做苹果汁的指南,或是家畜交配的窍门。从“专家到乡绅,都可以在皇家学会的期刊上发表文章;有的成为西方科学史上重要的里程碑,还有的提供了各种测量数据,比如各地的高度和气压。(听上去是既有阳春白雪,也有“下里巴人”的科学期刊,适应了当时普及和提高科学水平的需要。英国皇室对于非正统的科学讨论研究如此赞助,实在是有眼光和气度的。——风铃)

让欧洲认识牛顿的,是他登在皇家学会期刊上的一篇文章:《光学(Optics)》。这篇文章为现代光学理论奠定了基础;它的发表,不但是西方科学史上的重大事件,也向读者们引荐了牛顿。在那之前,牛顿是个无名之辈;在那之后,牛顿一个又一个杰出的发现,让他成为迄今最伟大的自然科学家。

牛顿出生于1642年,父亲是个农场主。从他早期所受的教育来看,父亲是想把他培养成一个有知识的继承人的。1661年,牛顿进剑桥大学就读。当时的剑桥大学,占主导地位的是经院哲学;但是牛顿所在的“三一学院”(Trinity College),却深受笛卡尔主义的影响。年轻的牛顿在那里学习了笛卡尔的解析几何和其它数学理论。尽管牛顿后来推翻了笛卡尔的物理学,但在早期是受了笛卡尔学说的启蒙。牛顿从师于当时英国最优秀的数学家Isaac Barrow,为他自己后来成为数学大师打下了坚实的基础。

1665年,牛顿大学毕业。但是英国流行瘟疫,有办法的人家都躲到乡村去。牛顿回到父亲的农场,在那里度过了18个月。这一年半中,牛顿都想了些什么呢?他想了月亮的运行,和摆动的圆球的运动。这个问题是当时一个有名的力学家Christiaan Huygens提出来的。你如果仔细想想一个球的摆动旋转,就能懂得牛顿要解决的问题具有怎样的戏剧性。看看世界,天上有天体在转圈,漩涡里有水在转圈,惯性的旋转似乎是一种常见的自然运动。当时只有开普勒提出了“行星轨道是椭圆形”的假设,但他没能证明这一点。Huygens还观察到:让一个圆球摆动旋转,然后松手,那球不是继续旋转,而是按直线飞了出去。

牛顿思考着这个问题的时候,苹果确实从树上掉了下来,那个传说是确有其事的。他开始琢磨:什么样的一种力,能让苹果落到地上,也能让月亮在它的轨道上转?最简单的解释是:有一根看不见的绳索在拉着月亮或是其它的天体。当时,很多人都在思考这个问题,但就是没法用计算来证明。而牛顿的推算是:地球对任何一个物体的引力,和那个物体到地心的距离的平方成反比;物体离地心越远,那个引力就越弱。但他的书不在家里,牛顿只好凭着记忆中的地球周长来计算地球半径,结果略有误差。他觉得这个问题几乎解决了,就把它搁在了一边。事实上,牛顿发现的是重力定理,他却没有对任何人提起这件事。

在牛顿的计算中,有多个变量:空间,运动,时间;他感到笛卡尔的解析几何不够用了,于是自己开始推导微积分。为了解释伽利略的天体理论,牛顿提出了三个运动学的定律:
  1. 任何物体在没有外力作用的条件下,动者恒动,静者恒静。
  2. 速度等于加速度乘以时间。
  3. 对于每一个力,都会有一个大小相等、方向相反的反作用力。

在大学毕业后的18个月中,23-24岁的牛顿发现了计算重力的公式,提出了成为现代物理学基础的力学三定律,创立了微积分,为现代光学奠定了基础,还解决了大量的数列计算问题。可就像他常常忘了吃饭一样,牛顿没有把这些发现告诉任何人。几年以后,牛顿把他的数学成果给Isaac Barrow教授看,后者立刻辞去了自己的系主任职位,坚持要牛顿代替他;这在学术界是前无古人、后无来者的。

可牛顿关于地球重力的理论和力学定律还是没人知道,直到二十多年以后的1684年。 那天,在伦敦的一家咖啡店里,坐着三个科学家:有名的天文学者Edmond Halley (哈雷,哈雷彗星以他命名),伟大的建筑师Christopher Wren(雷恩,1666年伦敦大火后重建的设计师),和天文学家、数学家Robert Hook(虎克,发现了弹性物体的虎克定理)。他们三人谈到圆球摆动的问题,又联想到月球的旋转轨道。而牛顿在二十多年前就看到了这两者间的联系。虎克提出力与距离平方成反比的假设,雷恩想了想,打赌说那不可能证明。哈雷和虎克的数学都很棒,就去演算证明,但没成功,俩人很沮丧。听说剑桥大学的牛顿是个数学天才,哈雷就去请教牛顿。

哈雷被领到牛顿的房间里,问他假如卫星和地球之间的力与距离的平方成反比,那个行星的轨道是什么样的?牛顿不假思索地回答他:椭圆。所有天体包括月球的轨道都是椭圆,和开普勒假设的一样。哈雷听了大吃一惊,说你怎么知道?牛顿说:哦,我二十年前就证明了,但算出来的地心位置有点误差。”“你的论文在哪里?哈雷问。牛顿于是一个一个地翻抽屉,找他二十年前写下的计算。正如一位史学家描绘的:整个欧洲都在寻找重力定律,牛顿却把它搞丢了”!

牛顿最后找到了他的稿纸,哈雷读了,立刻看出了误差在哪里。哈雷意识到,只要把牛顿用的地球半径的数字改正过来,那计算结果就对了;整个太阳系的运动就得到圆满的解释,开普勒的行星运动定律也就得到了证明,牛顿用数学发现了宇宙的属性、系统性和引力。在哈雷的鼓励和私人资助下,牛顿继续研究,整合了他的力学理论,在1687年用拉丁文发表,题为《The Mathematical Principles of Natural Philosophy(自然哲学的数学原理)》。

牛顿自己保存的《自然哲学的数学原理》第一版,
内有他为该书第20版所作的修改手迹

 这本书牛顿写了18个月;它改变了整个文化,改变了人们理解世界的方法,也改变了人类和自然的关系。下一节,我们来讲牛顿的发现给欧洲带来的革命。



伦敦西敏寺内的牛顿墓

(待续)

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(艾伦.考尔斯教授是牛津出版社出版的四卷《启蒙运动大百科全书》的总编辑。如果您有意听考尔斯教授原汁原味的讲座,可以通过美国的公共图书馆借到CD书《The Birth of the Modern Mind: The Intellectual History of the 17th and 18th Centuries》。更多资料见:http://www.thegreatcourses.com/tgc/courses/course_detail.aspx?cid=447