“從前五一排景點(diǎn)，今年五一排核酸~”

啊——? |? 糾結(jié)的貓G

為了疫情防控毅然決然選擇了居（fei）家（zhai）辦（tang）公（ping）的小編，決心憑借強(qiáng)大的想象力，去往以往五一小長假都不敢奢望的地方——

別不信，吶，路線都給規(guī)劃好了：

五一靈魂旅行規(guī)劃圖（前三天，第四天見后文揭曉）? |? 谷歌地圖

話不多說，就讓我們來一場，說走就走的靈魂旅行吧！

???

?DAY 1

愛爾蘭 布魯穆橋

???

第一天，就讓我們來到一座小小的石橋——布魯穆橋（Brougham Bridge，現(xiàn)改名為Broom Bridge）吧。這座橋乍一看平平無奇：

坐落于愛爾蘭都柏林皇家運(yùn)河的布魯穆橋? | tales of a wanderer

但湊近一點(diǎn)，仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)橋身左上角有幾行字——

布魯穆橋上的石牌? |?tales of a wanderer

原來在1843年10月16日，哈密頓（William Rowan Hamilton）正與妻子漫步于皇家運(yùn)河河畔，路過此橋時(shí)，靈光一現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了定義四元數(shù)（quaternion）乘法的基本公式i=j=k=ijk=-1，也顧不得保護(hù)文物了，當(dāng)即把它刻了到橋上的某個(gè)石頭處。

皇家運(yùn)河? |??tales of a wander

當(dāng)時(shí)的哈密頓正在研究，將二維的復(fù)數(shù)拓展到更高的維度，以便在更高維空間為物理學(xué)科找到理想的數(shù)學(xué)工具。數(shù)學(xué)家高斯也思考過這個(gè)問題，他提出的一種“三維復(fù)數(shù)”代數(shù)體系必須拋棄結(jié)合律，不符合實(shí)際需要，遂無人問津。哈密頓在經(jīng)歷了長達(dá)十五年的思考和嘗試后，意識到三維空間可能并不存在完全類似于平面復(fù)數(shù)的代數(shù)體系，于是寄希望于四維空間，并且還需要放棄一些嚴(yán)格的要求——比如之前被認(rèn)為天經(jīng)地義的乘法交換律。

四維就創(chuàng)造了四元數(shù)，四元數(shù)的形式為ai+bj+ck+d，其中a,b,c,d為實(shí)數(shù)，i=j=k =-1，ij=k，ji=-k，jk=i，kj=-i，ki=j，ik=-j。它們之間的加法完全和復(fù)數(shù)一樣，但乘法最大的特點(diǎn)是：不符合交換律。相較于復(fù)數(shù)所代表的二維空間，哈密頓用四元數(shù)創(chuàng)造出一個(gè)四維的空間，給當(dāng)時(shí)尚未發(fā)展出向量和矩陣的數(shù)學(xué)界帶來了極大的震動。哈密爾頓本人也認(rèn)為，這是自己一生中最重要的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，并窮其此后余生發(fā)展和“推廣”四元數(shù)，只是結(jié)果并不理想。此后楊振寧花了大量時(shí)間嘗試發(fā)展一套基于四元數(shù)的量子場論；到現(xiàn)在仍然還有科學(xué)家鉆研著這個(gè)古老的理論，并證明了在三維和四維空間中的朗道能級和四元數(shù)解析函數(shù)之間存在對應(yīng)關(guān)系。

???

?DAY 2

英國 老鷹酒吧

???

老鷹酒吧（The Eagle Pub）位于劍橋大學(xué)國王學(xué)院斜對面，其標(biāo)志是一只展開翅膀的老鷹。

老鷹酒吧（The Eagle Pub）|? cambridge independent

1953年2月28日中午，劍橋大學(xué)的兩位年輕的科學(xué)家弗朗西斯·克里克（Francis Harry Compton Crick）和詹姆斯·沃森（James Dewey Watson）步入老鷹酒吧，自豪的宣布他們的發(fā)現(xiàn)：DNA是由兩條核苷酸鏈組成的雙螺旋結(jié)構(gòu)！

沃森、克里克與雙螺旋結(jié)構(gòu) | 搜狐@哲學(xué)園

不過當(dāng)時(shí)的沃森（25歲）和克里克（37歲）在劍橋大學(xué)還是無名之輩，在酒吧宣布的這個(gè)偉大發(fā)現(xiàn)并沒有立即引起很大的轟動?？茖W(xué)史家奧爾貝評論這段歷史為“雙螺旋悄然登場亮相”。這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)在《自然》期刊上發(fā)表了大約20天后，劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任勞倫斯布拉格爵士在演講中講到了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，這才引起了廣泛關(guān)注。

現(xiàn)在的老鷹酒吧隨拍? |??wanderingwatsons

當(dāng)然，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)充滿了曲折意味。當(dāng)時(shí)的權(quán)威鮑林（Pauling）錯(cuò)誤的將DNA確定為3股螺旋，沃森與克里克按照3股螺旋的思路進(jìn)行了很長時(shí)間的工作也沒能構(gòu)建出合理的模型。兩位名不見經(jīng)傳的年輕科學(xué)家沒有迷信權(quán)威，而是認(rèn)真考慮并請教同事；此外，威爾金斯（Wilkins）將富蘭克林（Franklin）成功拍攝的DNA晶體X射線衍射照片展示給他們后，沃森和克里克立即領(lǐng)悟到，這是兩條以磷酸為骨架的鏈相互纏繞形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，靠氫鍵連接。雙螺旋結(jié)構(gòu)顯示出DNA分子在細(xì)胞分裂時(shí)能夠自我復(fù)制，完善地解釋了生命體要繁衍后代，物種要保持穩(wěn)定，細(xì)胞內(nèi)必須有遺傳屬性和復(fù)制能力的機(jī)制。這是生物學(xué)的一座里程碑，分子生物學(xué)時(shí)代的開端。

富蘭克林與拍攝的DNA晶體X射線衍射照片? |? 騰訊網(wǎng)

現(xiàn)在想來，那天中午的午餐對于酒吧里的顧客來說是多么美妙的一頓午餐啊~這件事后來被記錄在酒吧入口旁的一塊牌匾上，沃森的著作《雙螺旋》中也有記載。

A drink in the Eagle is a chance to step into history.（在老鷹酒吧淺酌一杯就有一次涉足歷史的機(jī)會。）? |? ?老鷹酒吧官網(wǎng)

???

?DAY 3?

法國 梅森學(xué)院

???

法國科學(xué)院的前身可以追溯到一位偉大的科學(xué)家——馬林·梅森（Marin Mersenne），17世紀(jì)法國著名的數(shù)學(xué)家兼修道士。梅森少年時(shí)畢業(yè)于耶穌會學(xué)校，是數(shù)學(xué)大師笛卡爾的校友。梅森才華橫溢又平易近人，因此和當(dāng)時(shí)歐洲很多科學(xué)家都建立著良好的聯(lián)系，身邊聚集了一大批學(xué)者，定期在梅森的寓所里討論科學(xué)問題。久而久之，梅森寓所就被參加沙龍的科學(xué)家尊稱為“梅森學(xué)院”，甚至成為了當(dāng)時(shí)歐洲的學(xué)術(shù)交流中心。

馬林·梅森（Marin Mersenne） |? Linda Hall Library

1648年梅森去世，人們在他的遺產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)其與歐洲78位學(xué)者的十分珍貴的信函，對很多科學(xué)領(lǐng)域均有涉獵，其中就包括很多數(shù)學(xué)大師費(fèi)馬、伽利略、托里拆利、笛卡爾、惠更斯。法國最珍貴的遺產(chǎn)——梅森學(xué)院，成為了現(xiàn)如今的巴黎皇家科學(xué)院，1666年，巴黎皇家科學(xué)院（即法國科學(xué)院）建立。

法國科學(xué)院? | wikipedia

巴黎皇家科學(xué)院繼承了梅森學(xué)院海納百川的精神，不拘一格降人才?；始覍W(xué)院開立之初，核心人物惠更斯來自荷蘭，卡西尼來自意大利（48歲才入法國籍），但法國政府卻十分信任且把學(xué)院委托給他們；萊布尼茨長期居住在德國，但仍然是學(xué)院的通訊院士；寒門出身的達(dá)朗貝爾和普通出身的拉普拉斯，憑靠學(xué)術(shù)成就便能躋身貴族之間；拉格朗日原本出生于意大利，年過半百仍然受到法國的邀請，而且在重建中起到了巨大作用。法國科學(xué)院也因此培養(yǎng)出了安培(Ampère)、卡諾(Carnot)、菲涅爾(Fresnel)、泊松(Poisson)等偉大科學(xué)家。

???

?DAY 4?

太陽系 月球

???

只剩最后一天的出游計(jì)劃了，讓我們不妨走出地球，走向星辰大海吧——這一次，去月球！

1971年美國阿波羅15號成功登月，指令長戴維·斯科特（David Scott）在月球表面做了“錘子和羽毛下落”的實(shí)驗(yàn)。在月球上，斯科特在大致相同的高度上，同時(shí)松開手中的錘子和羽毛，結(jié)果它們同時(shí)落到了月球表面。這證明了當(dāng)空氣阻力等沒有作用在物體上時(shí)，不同質(zhì)量的物體會以相同的速度著地。這相當(dāng)于一次比薩斜塔實(shí)驗(yàn)——將兩個(gè)重量不同的小球同時(shí)從比薩斜塔自由落下，小球會同時(shí)著地。

?

?

斯科特在月球上演示錘子與羽毛同時(shí)落地? | NASA

這里有一個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)——月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，周期為27.32166日，正好是一個(gè)恒星月，所以我們看不見月球背面——而阿波羅登月的月球影像都是在月球正面拍的，大家不知道背面的月亮是什么樣子。

一直到2019年1月3日10點(diǎn)26分，由中國發(fā)射的“嫦娥四號”探測器在月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預(yù)選著陸區(qū)成功著陸，世界第一張近距離拍攝的月背影像圖通過“鵲橋”中繼星傳回地球，這才第一次揭開了古老月背的神秘面紗。

月背照片? |? 中國探月CLEP

中國科學(xué)院國家天文臺李春來研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)利用玉兔二號月球車攜帶的可見光和近紅外光譜儀的探測數(shù)據(jù)，證明了嫦娥四號落區(qū)月壤中存在以橄欖石和低鈣輝石為主的月球深部物質(zhì)?！蹲匀弧酚诒本r(shí)間5月16日凌晨在線發(fā)表了這一重大發(fā)現(xiàn)。

玉兔二號在月球背面留下的“足跡”? |? 中國探月CLEP

為什么一定要去月球背面呢？這不僅僅是為了好奇平日看不見的風(fēng)景，更是因?yàn)樵虑虮趁娴囊黄厥鈪^(qū)域——南極-艾特肯盆地——這個(gè)四十多億年前，因?yàn)樘祗w撞擊而形成的盆地（直徑約2500公里，深度約13公里），科學(xué)家認(rèn)為這里極有可能發(fā)現(xiàn)月球深部的物質(zhì)。嫦娥四號很幸運(yùn)的落在了撞擊時(shí)濺射出的月幔物質(zhì)碎屑（月幔處于月球深處）的周圍，再對比濺射物成分與月球表面的玄武巖成分，就能夠開始研究月球這塊化石，揭秘月球乃至地球的早期活動了！

好了，本期的種草就到這里啦！期待疫情結(jié)束之后 ，真的可以去這些地方游覽一二~ 河山大好，讓我們早日拔草！

“靈魂和身體，總有一個(gè)在路上~”

祝/您/假/期/愉/快

END

《五一最浪不完全攻略》

參考文獻(xiàn)

1. 趙亞溥. 《力學(xué)講義》. 科學(xué)出版社

2. 四元數(shù)_百度百科 (baidu.com)
   

3. 一個(gè)迷戀對稱的科學(xué)家_吳從軍 (sohu.com)
   

4. 數(shù)學(xué)中的一朵“奇葩”——四元數(shù)_復(fù)數(shù) (sohu.com)

5. DNA與劍橋的老鷹酒吧_克里克 (sohu.com)

6. 走進(jìn)劍橋大學(xué) 第10期:老鷹酒吧 (tingclass.net)

7. 嫦娥四號首批科學(xué)成果發(fā)表 玉兔二號揭示月球深部物質(zhì) - 中國探月與深空探測網(wǎng) (clep.org.cn)

8. 法國數(shù)學(xué)到底有多厲害？- 知乎 (zhihu.com)

9. 阿波羅15號_百度百科 (baidu.com)

特別鳴謝：平平無奇小葉榕

封圖來源：微博@糾結(jié)的貓G

表情包來源：網(wǎng)絡(luò)

編輯：蕉