二十九、野猪与防毒面具——类比推理
第一次世界大战中的1915年4月22日,德军和英法联军在比利时的伊普雷发生激战,于上风头使用了180吨的液态氯气攻击对方阵地,致使英法联军1500人中毒,5000多人丧命。毒气区的大量家禽、野生动物也遭厄运。但令人惊奇的是唯有野猪却安然无恙。
这一现象引起了英法联军的极大兴趣,难道野猪天生有抗毒、解毒的腺细胞吗?经军事科研人员的多次试验观察,野猪并没有这种腺细胞,而是发挥了拱土的天赋才能幸免于难。原来,当毒气袭来时,野猪的呼吸道受到毒气的刺激,野猪不堪忍受,就拼命用嘴巴拱土。把土拱起后,将嘴埋在松软的泥土中。含有毒气的空气通过土壤大小不同的疏松颗粒时,毒气被土壤颗粒吸附,而野猪吸到的已是经过净化的空气。
科研人员由此受到启发,根据这一原理找到了既能吸附有毒物质又能畅通空气的木炭并很快设计制造出世界上首批防毒面具。
向动物学习,古已有之,20世纪60年代甚至由此兴起一门新的学科——仿生学。这是专门研究生物(主要是动物)系统的结构和功能并创造出模拟它们的技术系统。例如,青蛙的眼睛是跟踪运动目标——飞虫的非常完善的器官,人们研究蛙眼的结构与反应原理,并设计出模拟蛙眼的“电子蛙眼”,它能跟踪天上的卫星以及监视空中的飞机。在茫茫雪原上,由于摩擦力减小,胶轮汽车前进极为困难,可是,生活在冰天雪地的南极的企鹅,只要扑倒在地,把肚子贴在雪地表面上,蹬动起双脚,就能以每小时达30公里的速度滑行前进。受此启示,人们设计制造了一种“极地越野车”,它宽阔的底部贴在雪地上,用转动的轮勺扒雪前进,行驶的速度达每小时50公里。
以上事例都是类比推理的具体应用。类比推理是这样的推理:它根据两个(或两类)对象在一系列属性上是相同或相似的,且已知其中一个(类)对象还具有其他的属性,由此推出另一个(类)对象也具有同样的其他属性。科研人员受野猪启发设计制造防毒面具的思路就是:土壤有大小不同疏松的颗粒,能吸附毒气且能畅通空气,木炭同样具有大小不同疏松的颗粒,因此,木炭也能吸附毒气且能畅通空气。
据说,鲁班大师有一次上山砍树,不小心手指被丝茅草的叶子划破。他发现,这些叶子的边缘上有许多锋利的小齿,他想,如果像丝茅草那样打成有齿的铁片,不就可以锯树了吗?经过多次试验,发明了沿用至今的伐木工具——锯子。德国动物学家施万和植物学家施莱登分别发现动物和植物的机体都由细胞组成。以后施莱登又在植物细胞中发现了细胞核,并研究了细胞核与细胞其他部分的关系。施莱登把自己的结果告诉了施万。施万认为,如果动物和植物机体的相似不是表面的,那么,动物的细胞也有细胞核,后来经过显微镜的观察果然在动物细胞中发现了细胞核。可见,类比推理能够触类旁通,启发思维,在重大的发明与发现中具有重要作用。
模拟方法是类比推理在现代科学和工程技术中的应用。模拟方法就是在实验室中模拟自然界中的某些现象,通过缩小或放大的模型对原型进行定性、定量的细微考察,并把模型中所得结果推厂到其类似物原型中去。如在三峡工程上马之前,专家们要建立其模型,通过模型研究航道的变化、河沙的淤塞、大坝的承受力等,由此了解三峡工程建成后的情形。
类比推理还是论证和说理的方法。古时浙江某地有一妇女谋害了丈夫,怕官府追究,立即放火把房子烧掉,然后号哭着告诉别人说房屋失火烧死了丈夫。死者家人怀疑此事,告到县衙。当时县里有一检验官张举,他在验尸后当众向这一妇人宣告:“你丈夫不是失火烧死的。”妇人不服,张举命人取来两头活猪,杀死其中一头,然后将二者同时放入柴堆里点着火烧