如何科學地看待一隻貓

科學明星咯噠咯噠

不從事科研工作的人們常常傾向於把科學想像為一種寂寞清苦，嚴肅繁重的工作。報紙雜誌上報道總是某某科學家寒窗數載，夜以繼日，解決了領域中的重大難題。這些工作的內容對大眾來說是抽象的，只是讓人模糊覺得「很辛苦很辛苦」。普通人也不太容易想像那些一個個頑固如磐石的科學難題是什麼，什麼樣的解決方案才會被認為成功。好象某些科學家們宣布他們解決了這個問題，別人就必須接受這一結論；雄心勃勃的後來人只能再找下一個難題，開展寂寞清苦，嚴肅繁重的工作，希望有一天艱苦工作會有回報。

對科學工作和科學家的刻板印象不是一天養成的。從中小學起我們就常常讀到那些科學家廢寢忘食，不舍晝夜，試驗千百次才獲得成功的勵志故事。牛頓把懷錶當雞蛋煮，愛因斯坦鍥而不捨連做三個小板凳。好象忘卻日常生活，完全沉浸在科學裡才算是科學家的派頭。這種刻板印象並非完全沒根據，但世界上以科學為職業的人何止數十萬，哪能個個是牛頓或愛因斯坦。這些人也一樣吃飯睡覺談戀愛，生兒育女過日子。他們花在科學上的時間也許不止八小時，但絕對不是二十四小時。科學不是科學家生活的全部，雖然科學家常常會把科學方法帶進生活中。科學不是全部生活，但它是一種生活方式。

咯噠咯噠的忠實奴僕若曼·斯托克

麻省理工學院的若曼·斯托克(Roman Stocker)的研究領域是海洋微生物的流動。有一天，他突然被一件與自己的研究領域完全無關的事——家裡的寵物貓咯噠咯噠（Cutta Cutta）喝水的方式吸引住了。人類進化出了拇指並發明了不漏水的容器，喝水是舉手之勞；自然界中生活在陸地上的哺乳動物要喝水，就必須把嘴貼近水平面並讓水克服重力的影響進入消化道。羊，馬等哺乳動物可以嘬起兩頰和嘴唇作管狀把水吸進嘴；貓狗沒有能充分閉合的兩頰，所以無法吮吸。看過貓喝水的人都會認為貓是在「舐」水——靠舌頭不停地觸碰水面來喝水。貓「舐」水的速度極快，人眼無法看清，因此斯托克動心想要用科學的方法弄清楚，貓到底是怎麼把水喝進嘴裡的。

斯托克不是唯一對貓喝水感興趣的人，他在弗吉尼亞理工學院和普林斯頓找到了合作夥伴，用高速攝像機拍下了愛貓咯噠咯噠喝牛奶的過程並加以分析。他們驚奇地發現貓的「舐」並不是用舌頭將液體舀進口腔，而是只用舌尖的光滑表面接觸液體面然後迅速縮回。舌尖回縮時將液拉向空中，形成一條小小的液柱。液柱在重力的作用下跌回水面以前，貓的下頜已經合攏，液體喝進了貓嘴。這幾個科學家花了許多時間拍攝咯噠咯噠和其他的貓，發現貓舌擊水的頻率可達每秒3到4次，每次可以喝到0.14毫升左右的水。這幾位科學家根據觀測數據建立了數學模型和物理模型來驗證他們的觀察和計算，得到了和真貓喝水相似的數據。他們把這些觀察，數據和驗證寫成了論文，與家貓咯噠咯噠的照片一起發表在2010年11月26日的《科學》雜誌上，咯噠咯噠毛茸茸的嘴巴和一汪牛奶成為該周雜誌的封面。

高速攝錄機下貓喝牛奶的詳細動作分解

貓喝水這樣的休閑娛樂型科學，更象是高中生課外活動項目，竟然發表在業界頂尖雜誌之一《科學》上而且是封面文章，作者和眾多科學家對此有種種不同的看法。身兼貓主人和文章通訊作者雙重角色的斯托克說：「科學讓我們能以不同的角度來來觀察自然中發生的過程並發現其中的原理，即使是象我的貓吃早餐這樣的小事也不例外。」科學本初的意義也的確是探索自然界中的未知，令人類的生活變得更美好是它後來的副產品。那些我們從小耳熟能詳的科學家的故事描述的正是他們為了解答自然界的問題作出的巨大努力：蘋果為什麼往地上落，太陽為什麼從東邊升起。這些現象在人類還是遠古大猿時已經司空見慣，在春耕夏耘秋收冬藏的日曆里，這些問題沒有答案人們也能象昨天一樣過活。但是終有人不甘於全盤接受這熟悉的天地，不僅勇於發問而且善於求解，從此產生了科學。

科學研究很費錢。十七十八世紀歐洲的大科學家很多是富有的貴族，有能力投資研究興趣所在。在現代，聰明的普通人在受到足夠的科學訓練以後也有機會通過申請政府撥款和各種基金做科研。科學家拿的是從大眾處來的錢，研究就要向大眾負責，開拓與公眾利益和福祉有關的未知領域。很多人對「貓喝水」研究的批評是寶貴的科研時間和金錢就花在這種沒有用的東西上嗎？對此斯托克的回答是：除了借用了高速攝錄機以外，四個作者沒有花費任何科研基金在這個項目上面，也沒有用除他們自己之外的人力，一切投入全憑興趣。

最後也是最關鍵的問題是：四個人，一隻貓以及一台高速攝錄機的通力合作，真的一勞永逸地解答了貓喝水這個從來沒人注意到的小問題了嗎？加州大學桑塔克魯茲分校物理系的邁克爾·納恩堡(Michael Nauenberg)有不同意見。他在《科學》雜誌上發表了對該文章的批評，認為原文模型採用的流體力學有誤，並給出了他認為正確的公式。原作者們也在《科學》上發表了回應，反駁納恩堡的計算，堅持自己的模型。在讀不懂這些物理公式的外行人看來，貓喝水的過程被觀察和測量過了，但是貓喝水的物理原理分析似乎還沒有最終正確答案，有待進一步的分析和驗證。貓怎樣喝水這個問題被提了出來而且得到了部分解決，有人的好奇心得到了滿足，有人的好奇心被挑起來了。持不同意見的科學家公開唇槍舌劍，認為對方的設想是錯的，只有下一輪的實驗數據能讓爭執暫時平息；但是新的模型也會剌激出新的不同意見，於是又需要新的實驗，數據和猜想——科學的車輪就是這樣旋轉前進的。它每轉一圈，就帶著人類向未知的領域深入一點。

聰明靈敏的貓是各種研究的富礦

今日之科學的深奧廣大遠遠超越一個人的理解能力，沒有人能繪出又全面又細緻的科學進展藍圖。但如果讀過這篇文章以後，你明白了人們如何以科學方式觀察一隻貓，又從此開始思考一隻貓的起坐眠卧有哪些科學可以插手解釋的地方，我的文章的目的就達到了。

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