会跳舞的花粉

骆昌芹

颤动的雄性花蕊

1827年夏天，刚刚担任大英博物馆植物部主任的植物学家罗伯特·布朗，正在忙着研究植物受精的秘密，想看一看花粉在这一过程中，扮演了什么样的角色。他从头一年冬天起，就开始为这次研究作准备。他设计并亲自动手制作了许多小工具，还特地买了一台当时最好的显微镜。当然，从今天的眼光来看，这台显微镜太简陋了，只能放大300倍。不过，这对于观察花粉，已经足够了。

到了鲜花盛开的季节，布朗从花园里摘下一朵又大又美丽的花，用特制的小工具，小心翼翼地把花粉从雄蕊上取下来。为了不让风把花粉吹散，他把它们浸在水里，然后移到显微镜下观察。

布朗刚把眼睛凑上去，就被一种奇妙的现象迷住了：那些小小的花粉颗粒，全部在不停地颤动，一面颤动一面还缓慢地移动着，没有一个例外，就像是一群演员在舞台上翩翩起舞。

布朗马上又跑去采集了几种其他植物的花粉，放到显微镜下，也同样看到了这种奇怪的现象。

无法解释的现象

“没有运动器官的花粉，怎么一下子变活了呢？”晚上，布朗躺在床上，辗转难眠，脑子里一直盘旋着这个问题。

莫非是水在流动的缘故？第二天一早，布朗带着疑问，又一次仔仔细细地观察了显微镜下的奇迹。显微镜放置得很平稳，水也没有流动。而且最奇怪的是，花粉的运动是杂乱无章的。要是它们是被水推动的话，就应该顺着水流朝着一个方向漂动或顺着涡流转动才对。

布朗再也无心去研究植物的受精作用了，他非要把眼下的这个奇怪现象搞清楚不可。他把苔藓弄成很细很细的粉末，浸在水里用显微镜观察，又把树叶碾成细小的粉末，进行同样的实验，居然也看到了跟花粉一样的运动。于是，布朗想：“一切有机物的微粒都会在水里运动。”

那么，换成无机物又会如何呢？布朗又把煤灰、尘埃和烟灰等泡在水里，同样也发现了这种现象。“化石如何呢？”布朗想起博物馆里的岩石标本，他把钟乳岩、熔岩、浮石、火山灰……甚至从埃及狮身人面像上取下来的花岗岩碎片，都拿来一一察看。他发现，不管它们是什么东西，只要碾成显微镜下能看得清楚的小颗粒，浸在水里，都会生机勃勃地乱动。

布朗的这一发现，立即传遍了整个欧洲，科学家们到处议论着布朗先生的发现，可是谁也揭不开这个谜。有的人说，大概是光线照射在小颗粒上，推动了它们。可是，無论是用明亮的光线，还是用暗淡的光线照射，都不能改变花粉的运动。所以，看起来这跟光照是无关的。也有人猜想，是某种化学反应驱动了花粉，可是这种猜测很快就又被实验否定了。人们把这种运动称为布朗运动，可是连布朗先生自己也没法解释这个扑朔迷离的现象。

原来水分子在作怪

10年、20年、30年过去了，一直到1863年，德国科学家维纳才找到一个大家都同意的看法：水和其他所有物体，都是由极小极小的分子组成的，这些分子都在一刻不停地运动着，可是分子实在太小了，即使用放大几百倍的显微镜也看不清。但是，浮在水中的花粉微粒，不断地受到周围水分子的冲撞，因此就会时而往这边、时而向那边乱动。这就是布朗看到的现象。

一个正确的理论必须经过精确的实验考证才能成立。如何用布朗运动来证明维纳的设想呢？

这个难题，一直到1905年，才由一位当时默默无闻的青年给解决了。这位青年就是爱因斯坦。爱因斯坦那时才26岁，刚刚从苏黎世工学院毕业，由一位朋友介绍，在瑞士伯尔尼的专利局工作，只能利用业余时间钻研心爱的物理学。在艰苦的研究中，爱因斯坦找到一个聪明的办法，可以从小颗粒那杂乱无章的运动中，测量出分子的数目，甚至还能测出分子的大小。三年之后，一位名叫伯兰的物理学家，按照爱因斯坦的办法，证明了布朗运动确实是由水分子推动而引起的。

今天，科学家们已经制造出了电子显微镜，用它能观察到物质的分子结构分子的大小，分子那不停运动的性质也早已成为众所周知的常识了。可是在从前，人们还无法直接看到分子时，他们通过布朗运动，在肉眼看得见的花粉世界和无法观察的分子之间，架起了第一座桥梁。这确确实实是在物理学和人类对自然的认识道路上，迈出了关键的一步。