## OF TECHNOLOGY 技术思想前沿 | 现象是技术赖以产生的必不可少的源泉。技术要达到某个目的,总是需要依赖于某种可被开发或利用的自然现象。无论是简单还是复杂的技术,它们都应用了某一种或几种现象。 |
现象通常是显而易见的,但有时也很难察觉。我们面对一些非常熟悉的技术的时候,常常会碰到这种情况。比如,一辆卡车应用了什么现象?一辆卡车看起来似乎没有应用任何自然现象。然而,它确实用了一个,或者应该说,两个。一辆卡车的实质是一个平台,这个平台能够自动推进,同时比较容易移动。它自动推进的核心是基于这样一个现象:某种化学物质(例如,柴油)燃烧时会产生能量;而它能轻易移动的核心则基于圆的东西滚动起来比方的东西摩擦力要小(这一现象被理所当然地应用在轮子和轴承上)。后一种现象很难说是一种“自然规律”,它仅仅是一种可用的自然现象,而且看起来似乎很微不足道,但它一旦被开发出来,并应用于所有有轮子或能滚动的东西上的时候,它就变成了一种力量。
现象是技术赖以产生的必不可少的源泉。1所有的技术,无论是多么简单或者多么复杂,实际上都是在应用了一种或几种现象之后乔装打扮出来的。
让我用下面的例子来说服你相信这个观点。假定你被要求测量某种不太容易测量的东西。比如你正身处0重力的外太空,而你需要测量一小块金属的质量。这时你不能将它放在天平上,或者把它悬挂成摆锤,或者挂在弹簧下端任其上下振荡,因为所有这些都需要重力。这时你可以把它挂在两个弹簧之间让它振动,或者想办法让它获得加速度,然后测量所需的力,这样你就可以间接测量它的质量了。但是请注意,这里你要寻找的是某个现象或者说某种效应,但是那个效应与你要测量质量这件事可能完全不是一回事。对于所有的技术,你需要一些可靠的现象来建立你的方法。
这样的例子听起来有点像传统本科生的物理试题。比如要求学生用一个气压计、一团线、一支铅笔以及封蜡去测量一栋建筑的高度。我可以举个类似物理试题的例子,它正是始于问题,再通过寻找相应的现象来解决问题的。这是一个现实的技术,实现它需要依赖四个基本现象。
题目是这样的:如何探察那些绕着遥远的恒星运行的行星(通常被称作系外行星)?这个技术是20世纪90年代由天文学家杰弗里·马西(Geoffrey Marcy) 和保罗·巴特勒(Paul Butler)开发的。2因为那些行星太遥远了,直到最近,我们才有了可以直接观测它们的望远镜。而那时的天文学家则需要被迫去寻找证据以间接证明它们的存在。马西和巴特勒从一个简单但细微的现象入手:假设恒星是飘浮在太空中的,它们之间有成千上万光年的距离,行星向它们所围绕的恒星提供微小的引力,这引起了恒星的规律的、重复性的振荡。恒星的晃动很轻微,每秒钟只移动几米。而且这种晃动过程实际上无比缓慢,因为它是在行星沿轨道移动数月,甚至数年的过程当中发生的。但是,如果天文学家能够探察到这些晃动,就能由此推断出一个行星的存在。
那么如何才能探察到这样细微的振荡(天文学家称之为“摄动”)呢?这里需要两个现象:一个是,从恒星发出的光能够被分解,形成光谱,因而呈现出连续的、颜色分明的色带(即光频);另一个是,如果恒星朝我们的方向发生位移,这些线就会产生微小的偏移(即著名的多普勒效应)。马西和巴特勒将这两个现象结合起来,用望远镜锁定一颗恒星,分解它的光,形成光谱,并尝试去寻找谱线上数月或数年间发生的微小变化,从而检测恒星任何一次微小的摄动。这听起来简单,但做起来很困难。行星摄动在光谱上引起的变化太微小了,如果将光谱中一个特定的谱线比作音节中的中央C,那么马西和巴特勒正在寻找的将是从C到升C之间的一亿分之一的微小移动。如何才能观察到光谱中那么细微的变化呢?
马西和巴特勒用第四个现象来完成这个任务,这也是他们的最主要的贡献。他们让恒星的光穿过一个碘蒸气小室。当光穿过时,有特殊光谱特征的光会被气体吸收,这样一来,恒星光谱就呈现出像超市的条码一样的黑色的“吸收带”。这个碘蒸气过滤装置是不动的,所以这条带也不动,成为定尺。这样当恒星向观察者移近或远离时,光谱上的谱线的微小移动就可以被观察到。这项技术的实现需要不断地改进,马西和巴特勒用了9年的时间进行完善。尽管如此,为推断出外部行星存在而测量一个星星每秒钟不超过10米的位移——这项技术还是太不稳定了。
整个技术更像一个拼凑起来的物理实验,而不像一项高度精密的发明,事实也正是如此。这个例子阐明了如何应用现象的组合去达到目的。其中涉及了四个现象:行星的存在引起恒星摄动;恒星的光可以被分解形成光谱;如果恒星相对我们有位移,光谱线就会移动;光穿过气体可以产生一条固定的谱线作为记录恒星光谱中任何变动的基准。通过将上述现象加以合理地选取和组织,就形成了一项技术。之后,在这些效应的辅助下,天文学家们发现了150个新的系外行星。
我说过,技术是建立在概念或原理之上的,这和“技术是建立在现象之上”的说法一致吗?首先,原理和现象一样吗?回答是:不一样,至少不同于我所指的“原理”。一项技术建立在某种原理、“某种方法”之上,这是一个技术过程得以开始的理念性基础。原理需要发掘出某个(或几个)现象来完成它。因此,原理和现象是不同的。比如某个特定的对象,如钟摆或石英晶体,会按照一个给定的频率摆动,这是一种现象。利用(using)这一现象来计时,便构成了一个原理,进而产生了时钟。高频无线信号遇到金属,会出现干扰和回声,这是一种现象。利用这种现象,通过发送信号然后接收回声来探察飞行物就构成一个原理,进而产生了雷达。现象只是简单的自然效应,因此独立于人类和技术而存在,现象本身并没有什么“使用”(use)与之相连。相比之下,原理是为达成某个目的而利用某个现象的理念(idea),它广泛存在于人类及“使用”的世界。
在实践中,现象在能够被应用于技术之前,一定要被“驯服”,并且作好恰当的准备。天然形式的现象很难被利用,需要巧妙的诱导,它们才能令人满意地运作起来。它们可能只在很有限的条件下起作用,所以一定要建立正确的支持方式才能使它们为预设的目的服务。