桑托里奧
由小溪流發(fā)明催眠鐘
很多人用過(guò)鬧鐘，但是很少人聽(tīng)過(guò)“催眠鐘”，催眠鐘會(huì)發(fā)出一種連續(xù)性、柔和、低頻的聲音，使人越聽(tīng)越想睡覺(jué)，最后忍不住就睡著了。現(xiàn)代人生活講求效率，所以只知道有鬧鐘，不知道有催眠鐘的存在�！∩Ｍ欣飱W是世界上第一個(gè)制造催眠鐘的人，他是個(gè)很有愛(ài)心的醫(yī)生，在當(dāng)時(shí)的意大利具有極高的名望，他很關(guān)心醫(yī)院里經(jīng)常失眠的病人。他想：有沒(méi)有什么方法可以使這些睡不著的病人容易入睡呢？桑托里奧想到小溪中的潺潺水聲，也許具有讓病人放松、催眠的效果，但是什么樣的溪水邊才適合病人躺臥安歇呢？總不能把一堆病人抬放到不同的小溪邊，看他們?cè)谀囊粭l小溪邊比較容易睡著，這樣病人豈不是更加緊張得睡不著，還容易感冒？
是不是一個(gè)不切實(shí)際的醫(yī)生才會(huì)想這種不切實(shí)際的問(wèn)題？剛好相反。桑托里奧是醫(yī)學(xué)史上第一個(gè)把“精確測(cè)量”帶入醫(yī)學(xué)的人，他制造了很多儀器來(lái)幫助醫(yī)生做更精確的診斷，也是體溫計(jì)、脈搏測(cè)量器的發(fā)明人，被后人稱為“醫(yī)學(xué)物理之父”。
桑托里奧用30年的時(shí)間，測(cè)量觀察自己的體溫及體重的變化，進(jìn)行基礎(chǔ)代謝的研究，并且測(cè)量自己每天喝進(jìn)去的水量與排汗、小便、大便等排出水量的差異。他發(fā)現(xiàn)人類喝進(jìn)去的水量，總是比排出去的水量多，于是推論有些水分是從人的皮膚表面直接散發(fā)到空氣中的。桑托里奧將該現(xiàn)象稱為“不顯汗”，這一現(xiàn)象又叫作“無(wú)感蒸發(fā)”，是指人除發(fā)汗外，由皮膚和呼吸道黏膜進(jìn)行的人體感覺(jué)不到的水分蒸發(fā)。
30年間，桑托里奧每天在自己的診所里量自己排出的尿液的體積，稱自己的糞便烘干后的重量，把診所搞得又臭又濕。但是，桑托里奧不以為意，持續(xù)地測(cè)量下去。他晚年擔(dān)任帕多瓦大學(xué)的醫(yī)學(xué)教授，使17世紀(jì)初期的帕多瓦大學(xué)，成為歐洲的醫(yī)學(xué)重鎮(zhèn)。
如何為病人尋找一條具有催眠效果的小溪？如何去量化一條小溪是否具有安歇的效果？桑托里奧制造了一桿秤，秤的右端是一個(gè)可以移動(dòng)的鉛錘，秤的左端吊一片鐵板，鐵板上鉆有大小不同的圓孔，秤的支點(diǎn)在靠近左邊處。此外，桑托里奧在病房外挖了一條小水溝，引來(lái)一道干凈的水流。但是，水的流速要達(dá)到多少，才能產(chǎn)生催眠效果呢？
夜里，桑托里奧偷偷來(lái)到水溝邊，他打開(kāi)水溝的閘門，讓水流進(jìn)水溝，取出那桿自制的怪秤，把吊有鐵板的一端放入水中，水流對(duì)鐵板產(chǎn)生沖力，這個(gè)沖力與水的流速有關(guān)。桑托里奧一只手扯著秤的支點(diǎn)，另一只手移動(dòng)秤上的鉛錘，保持秤的平衡。流速越小，鉛錘越往左移才能保持平衡；流速越大，鉛錘越往右移。桑托里奧一邊調(diào)整鉛錘，一邊觀察病床上的病人聽(tīng)到水流聲后的睡眠情況。
做了無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)后，桑托里奧發(fā)現(xiàn)了使病人安睡的最佳流速，并且在這桿“流速秤”相應(yīng)的位置畫(huà)下刻度，再用這桿流速秤去測(cè)定、調(diào)整所有病房外的水溝的水流速度，使病人安睡。
一般人只知道用秤來(lái)稱東西的重量，桑托里奧卻用秤去測(cè)水的流速。他把水流對(duì)鐵板的阻力，轉(zhuǎn)換成秤杠桿左端的受力，再以秤右端的鉛錘去平衡，由鉛錘的位移就可以知道水流的速度。桑托里奧的實(shí)驗(yàn)，不僅顯現(xiàn)了一個(gè)醫(yī)生對(duì)病人的用心，也顯示了科學(xué)的思索是多么的有趣。桑托里奧的流速秤校準(zhǔn)出讓病人進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)的水流聲，這便是最早的催眠鐘。
桑托里奧并沒(méi)有將這使人容易進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)的流速數(shù)據(jù)留給后人，他只記載了這桿秤的制造法，并且繼續(xù)研究如何把水流的速度提高，使得水流發(fā)出的聲音，剛好足夠把一個(gè)該醒來(lái)的病人喚醒。現(xiàn)今的科技已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，但是仍然沒(méi)有哪個(gè)鬧鐘是用水流的聲音將人喚醒。
這也令人深思，現(xiàn)在的鬧鐘可以把人叫醒，卻仿佛缺少了什么，以至于沒(méi)有一所醫(yī)院的病床邊放著鬧鐘，也許我們需要的正是能發(fā)出水流聲音的鬧鐘。
桑托里奧的流速秤發(fā)明之后，約隔了50年，另一個(gè)著名的科學(xué)家虎克(1635——1703)，將流速秤加以改進(jìn)，用一個(gè)螺旋槳將水的流速，換成螺旋槳的轉(zhuǎn)速，并且用發(fā)聲器取代鉛錘，螺旋槳轉(zhuǎn)一圈，發(fā)聲器就響一聲，所以可以根據(jù)在一定的時(shí)間內(nèi)聽(tīng)到幾次聲響，來(lái)測(cè)定水流的速度是多少。從1683年虎克制造了這種發(fā)聲流速計(jì)，300多年來(lái)測(cè)定水流速度的儀器就幾乎沒(méi)有改變了。
實(shí)在很難想象，現(xiàn)今廣泛用來(lái)測(cè)定自然界水資源最重要的參數(shù)————水流速度的方法，竟是源自一個(gè)想讓病人能順利進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)的醫(yī)生。P9-14張文亮，美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校水土空氣資源系博士，臺(tái)灣地區(qū)大學(xué)生物環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)系教授、生命教育中心咨詢委員。2007年獲得由師生評(píng)選的靠前屆“臺(tái)灣地區(qū)大學(xué)優(yōu)良導(dǎo)師獎(jiǎng)”，2012年獲臺(tái)灣地區(qū)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)“農(nóng)業(yè)工程學(xué)術(shù)獎(jiǎng)”、臺(tái)灣地區(qū)大學(xué)社會(huì)服務(wù)杰出獎(jiǎng)和教學(xué)優(yōu)良獎(jiǎng)等。在學(xué)校里，他自稱“河馬教授”，是很受學(xué)生肯定的教授之一，更是影響無(wú)數(shù)學(xué)生的人生導(dǎo)師。在課堂上，他把冰冷的科學(xué)變成一個(gè)個(gè)精彩的故事。有人說(shuō)，他是很會(huì)說(shuō)故事的科學(xué)家，也有人稱他為教育工程師。環(huán)境工程是他的專業(yè)，教育是他的職志。已出版圖書(shū)《牽一只蝸牛去散步》《蜥蜴也有一張英俊的臉》《河馬教授說(shuō)故事：大自然里的生命教育》《我聽(tīng)見(jiàn)石頭在唱歌》等。曾獲金鼎獎(jiǎng)、吳大猷科普獎(jiǎng)、“好書(shū)大家讀”年度好書(shū)、臺(tái)灣地區(qū)新聞主管部門推介優(yōu)良讀物等獎(jiǎng)項(xiàng)。
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