距去年末舉行的“太空講課”僅3個月，我們又迎來了天和核心艙的第二次“太空講課”。首次太空講課結(jié)束后，不少朋友反映太空課堂的實驗現(xiàn)象很神奇，但原理有些簡單，希望見到更深刻的內(nèi)容，這也從側(cè)面表明公眾科學(xué)素質(zhì)在急劇提高。第二次太空講課可以說是進階版，與小學(xué)數(shù)學(xué)課程中的科學(xué)實驗更為緊貼，也更能彰顯科學(xué)思路。
圖為神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富進行“天宮課堂”第二課講課。（視覺中國供圖）
在第二次太空講課的多個實驗中，最能說明這一點的就是平拋實驗。該實驗看似沒有哪些難度，只是輕輕往前扔個東西，具備一定化學(xué)基礎(chǔ)知識的朋友應(yīng)當都能判定出在微重力環(huán)境下，物體肯定是緩緩?fù)帮w行的，惟一不同的就是被拋出的冰墩墩是不規(guī)則物體，會繞著剛體轉(zhuǎn)動。
學(xué)過學(xué)校數(shù)學(xué)的同事應(yīng)當記得研究運動的起點是牛頓第一定理，即慣性定理——一切物體在不受外力的作用時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。這個考試必考的知識點，可以說是貫串了整個化學(xué)課程學(xué)習(xí)一直。不過這么重要的知識點，你是否還記得化學(xué)老師是怎樣講的？幾乎所有的數(shù)學(xué)老師都是讓朋友們想像有一個小球，在不受力的情況下會順著一條直線仍然勻速運動下去。化學(xué)而且須要實驗作為基礎(chǔ)來支持的，但如此重要的牛頓第一定理居然要靠我們想像！這是由于牛頓描述的這些理想狀態(tài)在現(xiàn)實里壓根不存在，由于不受力的物體是不存在的，所以這不是實驗得到的定理。雖然是太空講課中的平拋實驗，也只是模擬了牛頓第一定理的現(xiàn)象而非牛頓第一定理本身。恐怕全省的學(xué)校數(shù)學(xué)老師就會收藏并反復(fù)為中學(xué)生播放這個實驗視頻，由于它早已比“想象”真實太多了，在化學(xué)現(xiàn)象的驗證方面邁出了巨大的一步。
科學(xué)研究的意義和價值也恰恰就在這兒牛頓第一定律實驗叫什么，按照科學(xué)原理設(shè)計實驗環(huán)境和預(yù)設(shè)條件，進行可靠的研究能夠收獲靠譜的數(shù)據(jù)，支持我們進一步往前研究。
再看另外幾個實驗，其中的關(guān)鍵就顯露下來了。空間站環(huán)境最大特征就是微重力。盡管重力可以說是我們現(xiàn)今生存的基礎(chǔ)，但從科學(xué)研究角度來說，在地面上重力是一個怎樣也清除不了的干擾項。油水分離和液橋?qū)嶒灦寄茏屓酥苯痈性獾轿⒅亓Νh(huán)境中物質(zhì)在微觀尺度上的變化。而從無水醋酸鈉結(jié)晶實驗中，我們能看見一種材料的微觀結(jié)構(gòu)是如何產(chǎn)生和變化的。分辨隕石和月球上的鐵，科學(xué)家靠的就是剖析結(jié)晶形式，重力是其中的關(guān)鍵變量。這么進一步講，原則上對于所有材料的微觀結(jié)構(gòu)，我們都可以通過微重力環(huán)境進行剖析和檢測，無容器材料實驗柜承當?shù)木褪沁@項工作。從更宏觀的意義上講，這種實驗數(shù)據(jù)是建立現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)牛頓第一定律實驗叫什么，沒有扎實的數(shù)據(jù)，一切都等于是在海灘上建房子。
對于基礎(chǔ)研究而言，極端環(huán)境、大裝置、自主知識產(chǎn)權(quán)等都是我們必需要牢牢把握在自己手中的。曾有人這樣總結(jié)：中國載人航天工程的每一個任務(wù)都是重大的技術(shù)突破，沒有任何兩次任務(wù)是重復(fù)的，實現(xiàn)以后立刻攻破更難的下一步，一步一個腳印地獨立自主發(fā)展！
（作者系中國科技館《榕哥烙科》科學(xué)脫口秀主持人）