Purcell的水世界

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                           

 

 

 

 

 

 

 

老者語畢,全場起立鼓掌,歷久方歇。也許是這種場面看多了,窩在輪椅
堛漲悒生看不出來有任何表情。但19951210日早晨,踩著皚皚白雪前來參與盛會的聽眾們心裡明白,這可能是這位傑出的物理學家最後一次
公開講話。

是的,是講話,不是演講,因為主辦單位很貼心,怕他撐不住,整個五十
週年慶
golden jubilee)只排了十分鐘給他話當年。至於他所發明的,全
世界的科學單位、醫療院所,只要是有點規模、夠水準的,都會購置的儀
器,就讓其他人去發揮吧。

其實,那十分鐘對聽眾的意義遠大於對老先生的,因為許多人當年不是還
小,就是還沒出生,只能藉著這十分鐘和這位科學巨擘的英雄時刻交會。
關於那個歷史時刻,英雄要說的,早在四十三年前就說了:

...in a drop of water. Commonplace as such experiments have
become in our laboratories, I have not yet lost a feeling of
wonder, and of delight, that this delicate motion should reside
in all the ordinary things around us, revealing itself only to
him who looks for it. I remember, in the winter of our first
experiments, just seven years ago, looking on snow with new
eyes. There the snow lay around my doorstep-great heaps of
protons quietly precessing in the earth's magnetic field. To
see the world for a moment as something rich and strange is
the private reward of many a discovery.

這是Purcell1912-1997)在1952年諾貝爾物理獎受獎演說中,回顧1945
冬天,那個發明核磁共振的歷史時刻時所說的,非常動人的開場白。

二十多年後,他又發現了一個嶄新的方式,來觀看水分子所建構出來的世
界,因而看到了一個完全不同的,違反直覺的世界。

這回他看的還是微觀尺度下的水世界,但比1945年那次大了許多,不再是
原子尺度的,而是微米尺度的微生物世界。在這個世界中,水變得非常非
常非常黏。有多黏呢?大腸桿菌在水中竄來竄去看似輕鬆,但實際上就像
游泳健將跳入乾冷的瀝青池中,卻還能把泳速維持得像在水中游泳一樣快
地令人匪夷所思。也就是說,水的黏性之於微生物就像瀝青的黏性之於游
泳健將。

水的黏性讓Purcell看到微生物世界中的生物物理,影響所及,許多物理學
家開始認真看待微生物所面對的物理問題。無獨有偶地,水的黏性也促成
了另一位偉大的科學家從物理轉向生物物理。在半自傳What Mad Pursuit
中,Crick說他在大學畢業之後,跟著一位教授做了一陣子研究,是他這輩
子做過最最最無聊的研究工作:量測水在高壓下的黏性。據他說,這個無
聊的差事讓他見識到物理學家的傲慢,最後終於促成他轉向生物物理。

明天,十一月一日(週四),中午十二點十分,中研院物理所的鄭天佑教
授將要來告訴我們,除了微生物的運動之外,水的黏性還會引領我們進入
什麼樣的奇妙世界?

水的黏性會不會造就另一位PurcellCrick,就看你有沒有來聽了!