[转载]【整理】那些年，科学家爱过的非人类
近日读《上帝掷骰子吗？》，看到几个有意思的东东，如“薛定谔的猫”“巴甫洛夫的狗”之类，科学家的名字和常见生物物名称构成的偏正短语，生动形象，简洁有趣，代表着与科学家们有关的一个个新奇观点或者经典实验，一时兴起，于网上搜索了一些类似的表述，整理于此，怡然自得。
1、孟德尔的豌豆
生物学中，孟德尔之名可谓如雷贯耳，他是两大遗传定律——分离定律和自由组合定律的的发现者，身前名不见经传，死后名动天下，其人生经历亦堪称一段传奇。当然，这里想说说的是他的豌豆实验。
孟德尔自幼爱好园艺，又于维也纳大学系统学习过植物学、动物学等课程，1854年回家乡在修道院任职，利用业余时间进行了长达12年的植物杂交实验，由以豌豆杂交实验最为成功。小小的豌豆，使孟德尔得窥遗传的奥秘。经过整整8年（）的不懈努力，终于在1866年发表了《植物杂交试验》的论文，提出了遗传单位是遗传因子（现代遗传学称为基因）的论点，并揭示出遗传学的两个基本规律——基因的分离规律和基因的自由组合规律。这两个重要规律的发现和提出，为遗传学的诞生和发展奠定了坚实的基础，这也正是孟德尔名垂后世的重大科研成果。　孟德尔的这篇不朽论文虽然问世了，但令人遗憾的是，由于他那不同于前人的创造性见解，对于他所处的时代显得太超前了，竟然使得他的科学论文在长达35年的时间里，没有引起生物界同行们的注意。直到1900年，他的发现被欧洲三位不同国籍的植物学家在各自的杂交试验中分别予以证实后，才受到重视和公认，遗传学的研究从此也就很快地发展起来。
2、薛定谔的猫
量子力学在普朗克、爱因斯坦，以及哥本哈根学派的波尔、海森堡等物理学大师的前赴后继之下横空出世，然而，量子力学从诞生之初开始便伴随着无休无止的争论和质疑，毕竟，优美而精确的经典物理学太让人们迷醉，而量子力学对世界的解释有些近乎哲学，玄之又玄，然而，它又是如此的实用，怎能不让物理学家百思不得其解？海森堡提出了不确定原理之后，得到波尔的大力支持，爱因斯坦则想出思想实验予以质疑，曾提出波动方程的薛定谔亦加入战团。
薛定谔在1935年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验：哥本哈根学派认为，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变/不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机地选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个中子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。
这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－原子－毒药瓶”这条因果链，似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起，使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性；微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其一，不可能同时既死又活！
3、巴甫洛夫的狗
巴甫洛夫，生物学中又一让人顶礼膜拜的名字。他在生理学、神经生物学方面的研究，都足以令其名垂青史。巴甫洛夫做了这样的实验：每次给狗送食物以前打开红灯、响起铃声。这样经过一段时间以后，铃声一响或红灯一亮，狗就开始分泌唾液。这一看似简单的实验揭示了著名的条件反射理论，开辟了一条通往认知学的道路，让研究人员研究动物如何学习时有一个最基本的认识。
4、芝诺的乌龟
古希腊数学家芝诺提出的悖论之一，他提出了一个阿喀琉斯永远也追不上乌龟的著名逻辑：在阿喀琉斯和乌龟的竞赛中，他速度为乌龟十倍，乌龟在前面100米跑，他在后面追，但他不可能追上乌龟。因为在竞赛中，追者首先必须到达被追者的出发点，当阿喀琉斯追到100米时，乌龟已经又向前爬了10米，于是，一个新的起点产生了；阿喀琉斯必须继续追，而当他追到乌龟爬的这10米时，乌龟又已经向前爬了1米，阿喀琉斯只能再追向那个1米。就这样，乌龟会制造出无穷个起点，它总能在起点与自己之间制造出一个距离，不管这个距离有多小，但只要乌龟不停地奋力向前爬，阿喀琉斯就永远也追不上乌龟！
阿喀琉斯自然可以追上乌龟，只是芝诺的悖论逻辑上却也并无问题。当然，牛顿和莱布尼兹的微积分、波尔的能级跃迁观点出现后，芝诺悖论已经不攻自破，这是，这神一般的思维却不能不叫人叹服！
5、凯库勒的蛇
苯环结构的诞生，是有机化学发展史上的一块里程碑，凯库勒认为苯环中六个碳原子是由单键与双键交替相连的，以保持碳原子为四价，如贪吃蛇游戏中蛇咬住自己的尾巴一般。而人们做梦也不会想到，苯环结构竟是凯库勒做梦得到的结果！
1861年，凯库勒开始研究苯的结构。他早年受到建筑师的训练，具有一定的形象思维能力，他善于运用模型方法，把化合物的性能与结构联系起来，1864年冬天，他的科学灵感导致他获得了重大的突破。他曾记载道：“我坐下来写我的教科书，但工作没有进展；我的思想开小差了。我把椅子转向炉火，打起瞌睡来了。原子又在我眼前跳跃起来，这时较小的基团谦逊地退到后面。我的思想因这类幻觉的不断出现变得更敏锐了，现在能分辨出多种形状的大结构，也能分辨出有时紧密地靠近在一起的长行分子，它围绕、旋转，象蛇一样地动着。看！那是什么？有一条蛇咬住了自己的尾巴，这个形状虚幻地在我的眼前旋转着。象是电光一闪，我醒了。我花了这一夜的剩余时间，作出了这个假想。”于是，凯库勒首次满意地写出了苯的结构式。指出芳香族化合物的结构含有封闭的碳原子环。它不同于具有开链结构的脂肪族化合物。
6、内格尔的蝙蝠
&& 成为一只蝙蝠可能是什么样子（What is it like
to be a bat?）是汤玛斯·内格尔在1974年发表的论文，旨在说明感质在物理与心灵之间的解释鸿沟（Explanatory
根据内格尔的论证，物理信息无法让我们知道身为一只蝙蝠的感觉是什么，也借此推知，我们无法知道他人对于颜色、声音、气味、疼痛等等的感觉“是什么感觉”。首先，按物理学的观点，世界上所有事物似乎都能由科学来解释，那么每个人个别的、主观的感质，是否也能还原为客观的物理信息？内格尔认为，“从还原中排除经验的现象学特征是不可能的”。譬如蝙蝠是由声呐或回声来感知世界，借此得知物体的距离、大小、形状等等。由于蝙蝠的感受方式与我们有很大的不同，我们无法以自身的内在生活去推知蝙蝠的内在生活，所以我们无法得知身为一只蝙蝠真正的感觉是什么。就算以科学方法得知蝙蝠在接收到超音波时，脑中会出现特定的神经冲动，但人类不能知道脑中产生那种神经冲动“是什么感觉”。只有从蝙蝠的主观观点出发，才会知道是蝙蝠是什么感觉，它的感觉无法用物理的术语去理解，因为物理术语必定是以许多观点都能理解为基础的。
7、罗素的火鸡
罗素的火鸡说的是英国哲学家伯特兰·罗素有一个关于归纳主义者火鸡的事，在火鸡饲养场里，有一只火鸡发现，第一天上午9点钟主人给它喂食。然而作为一个卓越的归纳主义者，它并不马上作出结论。它一直等到已收集了有关上午9点给它喂食这一经验事实的大量观察；而且，它是在多种情况下进行这些观察的：雨天和晴天，热天和冷天，星期三和星期四……它每天都在自己的记录表中加进新的观察陈述。最后，它的归纳主义良心感到满意，它进行归纳推理，得出了下面的结论：“主人总是在上午9点钟给我喂食。”可是，事情并不像它所想像的那样简单和乐观。在圣诞节前夕，当主人没有给它喂食，而是把它宰杀的时候，它通过归纳概括而得到的结论终于被无情地推翻了。大概火鸡临终前也会因此而感到深深遗憾。
这个故事当然不是讨论这只火鸡的可笑，而是嘲笑归纳主义者，科学始于观察，观察提供科学知识能够赖以确立的可靠基础，而科学知识是用归纳法从有限的观察陈述中推导出来的，所以说这种归纳法得出的结论未必是正确的，甚至可能是非常可笑的。这与下面要说的波普尔的观点有些类似，科学难以被证实，但必须能被证伪。
8、波普尔的乌鸦
波普尔是一个著名的科学哲学家，他阐明了一个被现在科学界广为接受的道理。所有的物理规律（或者说科学定律）都是永远无法“证实”的，通俗的讲就是科学规律永远不可能用摆事实讲道理的方法来给你证明的，尤其是证明给那些伪哲学家们。乍一听这个说法，你似乎很难理解，其实很好理解。
比如说我现在发现了一个科学规律：天下乌鸦一般黑。那我怎么证明这个规律呢？我只能到全世界去抓乌鸦的样本，每抓到一只都发现是黑的，然后我就跟你说，你看，我从全世界抓了那么多的乌鸦，无一不是黑的，这下你总该相信我关于天下乌鸦一般黑的理论了吧？你说，不，你又没有把地球上的所有乌鸦都抓来给我看，你怎么就知道没有一只白色的乌鸦呢？就算你把地球上所有的乌鸦都抓来了，你怎么知道宋朝的乌鸦也都是黑的呢？你怎么知道以后会不会生出白色的乌鸦呢？总之你跟我说什么都不能让我相信天下乌鸦一般黑这个理论。波普尔说没错，确实我无法证明这个规律是正确的，但是我可以大胆的做出一种预言，哪一天你跟我说你又在非洲的某个丛林里面抓到了一只乌鸦，我不用去看，我就敢说那只乌鸦是黑的。你每抓到一只黑色的乌鸦，我只能说给“天下乌鸦一般黑”这个理论增加了一分可信度，直到我们有一天发现了一只白色的乌鸦，则这个理论就不攻自破了。而科学理论之所以能称之为科学，首先他要能做出一些预言，而这些预言恰恰是要能够被“证伪”的，也就是说这个科学理论做出的预言是有可能被试验所推翻的，只有满足了“预言”和“证伪”这两个条件，我们才能冠以科学之名。反过来说，如果你提出的一个理论并且做出的预言是永远不可能被实验推翻的，那么这个就可以称之为伪科学了。
9、 斯金纳的鸽子
人们总是会有这样那样的迷信行为，比方说，忌讳从梯子下走过，忌讳踩到裂缝等等。很多人不愿意承认这一点，但是某些时候人们是会因为迷信而做某些事情。斯金纳认为，人们这样做的原因是他们相信或推测在迷信行为和某些被强化的结果之间存在联系，即便是实际情况下两者并不相关。所以，斯金纳说了下面的话“如果你认为这是人类特有的行为，那么我将给你一只迷信的鸽子。”
斯金纳曾于1948年以鸽子做实验，在他的实验里，把8只鸽子分别放进8个特制的实验箱中几分钟，不管当时每只鸽子从事何种工作，每隔15秒，便自动给予谷粒增强物。一连几天后，其中竟有6只鸽养成阴阳怪气的迷信行为。第1只不断向反时针方向打转，有如陀螺旋转一样。&
第2只频频叩头如捣蒜。 第3只密密举首引颈如撞钟。第4只、第5只头部颈部连上身作左右摆动如钟摆。
第6只则装模作样作洗澡擦喙状。
这些动作，假使偶尔为之，实不足为怪，但若在15秒钟内一连反复几次便为奇观矣。就过程而言，这些迷信行为之产生，当然受到增强的影响。在它们偶然做这些动作时，刹那间福从天降，一顿盛餐立即如魔术般地摆在面前，在该动作还未完全终止之前，新的美食又按时送达，如此，该动作一次又一次地受到增强，其强度一次又一次加大，终于养成固定的行为模式。
斯金纳这个研究成果没有引起多大的争议，并慢慢成为迷信心理方面的一个经典研究。
10、桑代克的猫
美国心理学家桑代克于19世纪末就开始进行了大量的动物学习的实验研究，其中最著名的实验是饿猫学习如何逃出迷笼获得食物的实验（1898）。
桑代克将饥饿的猫禁闭于迷笼之内，饿猫可以用抓绳或按钮等三种不同的动作逃出笼外获得食物。饥饿的猫第一次被关进迷笼时，开始盲目地乱撞乱叫，东抓西咬，经过一段时间后，它可能做对了打开迷笼门的动作，逃出笼外。桑代克重新将猫再关入笼内，并记录每次从实验开始到猫做出打开笼门的正确动作所用的时间。经过上述多次重复实验，桑代克得出猫的学习曲线。桑代克认为猫是在进行“尝试错误”的学习，经过多次的尝试错误，饿猫学会了打开笼门的动作。因此，有人将桑代克的这种观点称为学习的“尝试错误说”，或简称为“试误说”。
11、科勒的猩猩
德国科学家沃尔夫冈·科勒对黑猩猩的学习行为进行了一系列的实验，证明黑猩猩的确有推理的能力（顿悟学习）。他把香蕉挂在天花板上，屋内有三只木箱，黑猩猩只有把三只木箱叠在一起才能吃到香蕉。开始时黑猩猩到处乱跑，一会儿它安静下来了，仿佛在思考问题，最终把三个箱子叠在一起拿到了食物。
12、托尔曼的老鼠
爱德华·查斯·托尔曼（）是美国30和40年代著名的新行为主义者。他观察到，一只老鼠跑过几次迷宫之后，它会在某个地方停下来做决定，左边看看，右边看看，往前走一点，也许再往回跑一点，都是在作出决定并继续进行之前发生的。他在1938年就任美国心理学协会主席时的致辞中说，很清楚，老鼠是在脑袋里面进行“替代性的试误法”。“从人类的角度来看，”他说，“老鼠似乎是在进行‘三思而后行’之类的把戏。”
　　这是托尔曼在老鼠的许多行为当中找出的一部分例子，他认为，这些行为只能解释成老鼠的头部有某种过程在进行中。几年以前，他和一位同事曾制作过一只简单的迷宫箱，里面有三条通向目标盒的路径。最短的那条是从启始处直通目标盒的；第二条稍长一些，向左弯了一下然后在中途接入最短的直路，距目标盒尚有一半的路程；第三条最长，向右转了很长的弯，然后才在靠近目标盒的地方接入最短的那条直路。经过一系列试验后，老鼠按行为主义的理论所预测的那样三条路都跑过，然后学会了选最短的那条直路，因为这是最容易建立起来的习惯。
　　然后，托尔曼在直路的中途设了一道障碍，这样的话，老鼠只能通过最长的那条路才能取到食物。按照行为主义理论，当老鼠顺着直路跑下去然后发现障碍时，它应该绕回头来试下一个最容易建立起习惯的路径——即中等长度的那条——可它立即就选了最长的那条。对托尔曼来说，这意味着，老鼠已经建立起了这整个迷宫的某种思维全图，并“意识到”障碍物挡住所有的路径，只除开最长的哪条。
托尔曼进行过许多类似的实验，其中大部分的实验都要复杂得多，可所有的实验都支持他的观点，即，“老鼠的大脑里已经建立起了这个环境的某种类似场图的东西。”他说，标准的行为主义理论只提供了迷宫学习的部分解释：“我们同意……穿迷宫的老鼠经受着刺激，作为这些刺激的结果，它最终导向实际发生的反应。可是，我们感觉到，其中的大脑活动更为复杂，更有模式，而且，从实用主义的角度来看，比刺激－反应论心理学家的自主能力更大。”
　　这些研究导致托尔曼推敲出一种他叫做“目标性的行为主义”的学说。它的基本意思是，老鼠并非作为一种自动机而产生行为，它们并非完全按照自己所体验的刺激的次数和种类而形成习惯，而是，就好像，它们还受到自己的期盼、它们认为某种东西在某种情况下会导致某种结果的知识、它们的目标和其它一些内部的过程或者状态的影响。如一位正统的行为主义者所嘲笑的那样，托尔曼的老鼠已经“陷入了沉思”。
13、布里当的驴
法国经院哲学家布里当提出过一个很著名的论点：一头又饥又渴的驴子,在它前面等距离的放上一捆干草和一桶水,因为驴子不能决定先喝水还是先吃干草,结果因饥渴而死.
这一论点类似于孟子的鱼与熊掌的两难抉择，选择很艰难，然而不做选择也是一种选择，不选择也许结果会更糟。
14、坎德尔的海兔
海兔的神经系统由仅20,000个神经细胞组成，而且多数细胞体积相当大。海兔具有一种可以保护鳃的简单保护性反射，可以用来研究基本的学习机制。
坎德尔发现，某种类型的刺激可引起海兔保护性反射加强。这种反射加强可以持续几天或几周，是一种学习的过程。后来他又发现，学习与连接感觉神经细胞和产生保护性反射肌群活化的神经细胞之间的突触加强有关。较弱的刺激形成短期记忆，一般持续数分钟到数小时。“短期记忆”的机制是由于离子通道受影响，使更多的钙离子进入神经末梢。由此，导致神经突触释放更多的神经递质，从而使反射加强。这些转变是由几个离子通道蛋白的磷酸化所致，这种机制已被保罗·格林加德（Paul
Greengard）阐明。强大和持续的刺激将导致能持续几周的长期记忆形成。强刺激可引起信使分子cAMP和蛋白激酶A水平增高，这些信号到达细胞核，引起突触蛋白质水平的变化。一些蛋白增加了，而另一些蛋白数量减少。结果是突触的体积变大，使得突触功能持续增强。与短期记忆不同的是，长期记忆需要生成新的蛋白质。如果新蛋白的合成受阻，长期记忆将会阻断，而短期记忆却无影响。
坎德尔用海兔证明，短期记忆与长期记忆均发生在突触部位。
15、摩尔根的果蝇
摩尔根，第三大遗传定律——基因连锁与互换定律的提出者，基因学说的创立者，伟大成就的背后，离不开小小英雄——果蝇。果蝇之于摩尔根，正如如豌豆之于孟德尔。
大约在1910年5月，在摩尔根的实验室中诞生了一只白眼雄果蝇，而它的兄弟姐妹眼睛都是红色的，它是从哪里来的呢？它可能是用射线照射后突变而来的，也可能是从别人实验室里产生而继承过来的。这时摩尔根家里正好添了第三个孩子，当他去医院见他妻子时，他妻子的第一句话就是“那只白眼果蝇怎么样了？”他的第三个孩子长得很好，而那只白眼雄果蝇却长得很虚弱，摩尔根把它带回家中，让它睡在床边的一只瓶子中，白天把它带回实验室，不久他把这只果蝇与另一只红眼雌果蝇进行交配，在下一代果蝇中产生了全是红眼的果蝇，一共是1240只。后来摩尔根让一只白眼雌果蝇与一只正常的雄果蝇交配。却在其后代中得到一半是红眼、一半是白眼的雄果蝇，而雌果蝇中却没有白眼，全部雌性都长有正常的红眼睛。
　　摩尔根对此现象如何解释呢？他说：“眼睛的颜色基因（R）与性别决定的基因是结合在一起的，即在X染色体上。”或者像我们现在所说那样是链锁的，那样得到一条既带有白眼基因的X染色体，又有一条Y染色体的话，即发育为白眼雄果蝇。
　　摩尔根及其同事、学生用果蝇做实验材料。到1925年已经在这个小生物身上发现它有四对染色体，并鉴定了约10O个不同的基因。并且由交配试验而确定链锁的程度，可以用来测量染色体上基因间的距离。1911年他提出了“染色体遗传理论”。他的学生斯特蒂文特还绘制了一张果蝇染色体图，果蝇给摩尔根的研究带来如此巨大的成功，以致后来有人说这种果蝇是上帝专门为摩尔根创造的。
16、威尔逊的蚂蚁
&& 2010 年 8
月的《自然》期刊上发表了一篇文章，作者是威尔逊、马丁 · 诺瓦克（Martin A. Nowak）还有科琳娜 · 塔妮塔（Corina
E. Tarnita），后两人都来自哈佛大学。这篇题为《真社会性的演化》（ The Evolution of
Eusociality ）的文章掀起了滔天巨浪，因为此文对近亲选择理论的一个关键概念——“内含适应度”（Inclusive
Fitness）——展开了正面猛攻。
这篇文章运用了大量的数学工具，结合演化博弈论与种群遗传学，论证：要解释真社会性，并不需要用到雌蚁姐妹间亲缘关系很近这一事实；实际上后者根本就不是前者的原因。文章还指出，汉密尔顿不等式在绝大多数情况下根本就不成立。至于社会性和利他行为产生的真正原因，则是威尔逊过去一贯的主张——巢穴。许多个体同居一处并形成分工，这在很多情况下都有利；而这样的合作并不是因为个体间的亲缘程度而产生的。作为佐证，文章指出，自然界很多亲缘关系极近、甚至根本就是采用克隆生殖的物种，并没有产生真社会性；相反，一些在亲缘关系上并无特殊之处的物种却反而有高度发达的真社会性。
17、洛伦兹的蝴蝶
美国气象学家爱德华·罗伦兹（Edward
N.Lorentz）1963年在一篇提交纽约科学院的论文中分析了蝴蝶效应。“一个气象学家提及，如果这个理论被证明正确，一只海鸥扇动翅膀足以永远改变天气变化。”在以后的演讲和论文中他用了更加有诗意的蝴蝶。对于这个效应最常见的阐述是：“一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风。”其原因就是蝴蝶扇动翅膀的运动，导致其身边的空气系统发生变化，并产生微弱的气流，而微弱的气流的产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化，由此引起一个连锁反应，最终导致其他系统的极大变化。他称之为混沌学。当然，“蝴蝶效应”主要还是关于混沌学的一个比喻。也是蝴蝶效应的真实反应。不起眼的一个小动作却能引起一连串的巨大反应。
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近日读《上帝掷骰子吗？》，看到几个有意思的东东，如“薛定谔的猫”“巴甫洛夫的狗”之类，科学家的名字和常见生物物名称构成的偏正短语，生动形象，简洁有趣，代表着与科学家们有关的一个个新奇观点或者经典实验。一时兴起，于网上搜索了一些类似的表述，整理于此，自有一番趣味。
1、孟德尔的豌豆
生物学中，孟德尔之名可谓如雷贯耳，他是两大遗传定律——分离定律和自由组合定律的的发现者，身前名不见经传，死后名动天下，其人生经历亦堪称一段传奇。当然，这里想说说的是他的豌豆实验。
孟德尔自幼爱好园艺，又于维也纳大学系统学习过植物学、动物学等课程，1854年回家乡在修道院任职，利用业余时间进行了长达12年的植物杂交实验，由以豌豆杂交实验最为成功。小小的豌豆，使孟德尔得窥遗传的奥秘。经过整整8年（）的不懈努力，终于在1866年发表了《植物杂交试验》的论文，提出了遗传单位是遗传因子（现代遗传学称为基因）的论点，并揭示出遗传学的两个基本规律——基因的分离规律和基因的自由组合规律。这两个重要规律的发现和提出，为遗传学的诞生和发展奠定了坚实的基础，这也正是孟德尔名垂后世的重大科研成果。　孟德尔的这篇不朽论文虽然问世了，但令人遗憾的是，由于他那不同于前人的创造性见解，对于他所处的时代显得太超前了，竟然使得他的科学论文在长达35年的时间里，没有引起生物界同行们的注意。直到1900年，他的发现被欧洲三位不同国籍的植物学家在各自的杂交试验中分别予以证实后，才受到重视和公认，遗传学的研究从此也就很快地发展起来。
2、薛定谔的猫
量子力学在普朗克、爱因斯坦，以及哥本哈根学派的波尔、海森堡等物理学大师的前赴后继之下横空出世，然而，量子力学从诞生之初开始便伴随着无休无止的争论和质疑，毕竟，优美而精确的经典物理学太让人们迷醉，而量子力学对世界的解释有些近乎哲学，玄之又玄，然而，它又是如此的实用，怎能不让物理学家百思不得其解？海森堡提出了不确定原理之后，得到波尔的大力支持，爱因斯坦则想出思想实验予以质疑，曾提出波动方程的薛定谔亦加入战团。
薛定谔在1935年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验：哥本哈根学派认为，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变/不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机地选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个中子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。
这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－原子－毒药瓶”这条因果链，似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起，使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性；微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其一，不可能同时既死又活！
3、巴甫洛夫的狗
巴甫洛夫，生物学中又一让人顶礼膜拜的名字。他在生理学、神经生物学方面的研究，都足以令其名垂青史。巴甫洛夫做了这样的实验：每次给狗送食物以前打开红灯、响起铃声。这样经过一段时间以后，铃声一响或红灯一亮，狗就开始分泌唾液。这一看似简单的实验揭示了著名的条件反射理论，开辟了一条通往认知学的道路，让研究人员研究动物如何学习时有一个最基本的认识。
4、芝诺的乌龟
古希腊数学家芝诺提出的悖论之一，他提出了一个阿喀琉斯永远也追不上乌龟的著名逻辑：在阿喀琉斯和乌龟的竞赛中，他速度为乌龟十倍，乌龟在前面100米跑，他在后面追，但他不可能追上乌龟。因为在竞赛中，追者首先必须到达被追者的出发点，当阿喀琉斯追到100米时，乌龟已经又向前爬了10米，于是，一个新的起点产生了；阿喀琉斯必须继续追，而当他追到乌龟爬的这10米时，乌龟又已经向前爬了1米，阿喀琉斯只能再追向那个1米。就这样，乌龟会制造出无穷个起点，它总能在起点与自己之间制造出一个距离，不管这个距离有多小，但只要乌龟不停地奋力向前爬，阿喀琉斯就永远也追不上乌龟！
阿喀琉斯自然可以追上乌龟，只是芝诺的悖论逻辑上却也并无问题。当然，牛顿和莱布尼兹的微积分、波尔的能级跃迁观点出现后，芝诺悖论已经不攻自破，这是，这神一般的思维却不能不叫人叹服！
5、凯库勒的蛇
苯环结构的诞生，是有机化学发展史上的一块里程碑，凯库勒认为苯环中六个碳原子是由单键与双键交替相连的，以保持碳原子为四价，如贪吃蛇游戏中蛇咬住自己的尾巴一般。而人们做梦也不会想到，苯环结构竟是凯库勒做梦得到的结果！
1861年，凯库勒开始研究苯的结构。他早年受到建筑师的训练，具有一定的形象思维能力，他善于运用模型方法，把化合物的性能与结构联系起来，1864年冬天，他的科学灵感导致他获得了重大的突破。他曾记载道：“我坐下来写我的教科书，但工作没有进展；我的思想开小差了。我把椅子转向炉火，打起瞌睡来了。原子又在我眼前跳跃起来，这时较小的基团谦逊地退到后面。我的思想因这类幻觉的不断出现变得更敏锐了，现在能分辨出多种形状的大结构，也能分辨出有时紧密地靠近在一起的长行分子，它围绕、旋转，象蛇一样地动着。看！那是什么？有一条蛇咬住了自己的尾巴，这个形状虚幻地在我的眼前旋转着。象是电光一闪，我醒了。我花了这一夜的剩余时间，作出了这个假想。”于是，凯库勒首次满意地写出了苯的结构式。指出芳香族化合物的结构含有封闭的碳原子环。它不同于具有开链结构的脂肪族化合物。
6、内格尔的蝙蝠
&& 成为一只蝙蝠可能是什么样子（What is it like
to be a bat?）是汤玛斯·内格尔在1974年发表的论文，旨在说明感质在物理与心灵之间的解释鸿沟（Explanatory
根据内格尔的论证，物理信息无法让我们知道身为一只蝙蝠的感觉是什么，也借此推知，我们无法知道他人对于颜色、声音、气味、疼痛等等的感觉“是什么感觉”。首先，按物理学的观点，世界上所有事物似乎都能由科学来解释，那么每个人个别的、主观的感质，是否也能还原为客观的物理信息？内格尔认为，“从还原中排除经验的现象学特征是不可能的”。譬如蝙蝠是由声呐或回声来感知世界，借此得知物体的距离、大小、形状等等。由于蝙蝠的感受方式与我们有很大的不同，我们无法以自身的内在生活去推知蝙蝠的内在生活，所以我们无法得知身为一只蝙蝠真正的感觉是什么。就算以科学方法得知蝙蝠在接收到超音波时，脑中会出现特定的神经冲动，但人类不能知道脑中产生那种神经冲动“是什么感觉”。只有从蝙蝠的主观观点出发，才会知道是蝙蝠是什么感觉，它的感觉无法用物理的术语去理解，因为物理术语必定是以许多观点都能理解为基础的。
7、罗素的火鸡
罗素的火鸡说的是英国哲学家伯特兰·罗素有一个关于归纳主义者火鸡的事，在火鸡饲养场里，有一只火鸡发现，第一天上午9点钟主人给它喂食。然而作为一个卓越的归纳主义者，它并不马上作出结论。它一直等到已收集了有关上午9点给它喂食这一经验事实的大量观察；而且，它是在多种情况下进行这些观察的：雨天和晴天，热天和冷天，星期三和星期四……它每天都在自己的记录表中加进新的观察陈述。最后，它的归纳主义良心感到满意，它进行归纳推理，得出了下面的结论：“主人总是在上午9点钟给我喂食。”可是，事情并不像它所想像的那样简单和乐观。在圣诞节前夕，当主人没有给它喂食，而是把它宰杀的时候，它通过归纳概括而得到的结论终于被无情地推翻了。大概火鸡临终前也会因此而感到深深遗憾。
这个故事当然不是讨论这只火鸡的可笑，而是嘲笑归纳主义者，科学始于观察，观察提供科学知识能够赖以确立的可靠基础，而科学知识是用归纳法从有限的观察陈述中推导出来的，所以说这种归纳法得出的结论未必是正确的，甚至可能是非常可笑的。这与下面要说的波普尔的观点有些类似，科学难以被证实，但必须能被证伪。
8、波普尔的乌鸦
波普尔是一个著名的科学哲学家，他阐明了一个被现在科学界广为接受的道理。所有的物理规律（或者说科学定律）都是永远无法“证实”的，通俗的讲就是科学规律永远不可能用摆事实讲道理的方法来给你证明的，尤其是证明给那些伪哲学家们。乍一听这个说法，你似乎很难理解，其实很好理解。
比如说我现在发现了一个科学规律：天下乌鸦一般黑。那我怎么证明这个规律呢？我只能到全世界去抓乌鸦的样本，每抓到一只都发现是黑的，然后我就跟你说，你看，我从全世界抓了那么多的乌鸦，无一不是黑的，这下你总该相信我关于天下乌鸦一般黑的理论了吧？你说，不，你又没有把地球上的所有乌鸦都抓来给我看，你怎么就知道没有一只白色的乌鸦呢？就算你把地球上所有的乌鸦都抓来了，你怎么知道宋朝的乌鸦也都是黑的呢？你怎么知道以后会不会生出白色的乌鸦呢？总之你跟我说什么都不能让我相信天下乌鸦一般黑这个理论。波普尔说没错，确实我无法证明这个规律是正确的，但是我可以大胆的做出一种预言，哪一天你跟我说你又在非洲的某个丛林里面抓到了一只乌鸦，我不用去看，我就敢说那只乌鸦是黑的。你每抓到一只黑色的乌鸦，我只能说给“天下乌鸦一般黑”这个理论增加了一分可信度，直到我们有一天发现了一只白色的乌鸦，则这个理论就不攻自破了。而科学理论之所以能称之为科学，首先他要能做出一些预言，而这些预言恰恰是要能够被“证伪”的，也就是说这个科学理论做出的预言是有可能被试验所推翻的，只有满足了“预言”和“证伪”这两个条件，我们才能冠以科学之名。反过来说，如果你提出的一个理论并且做出的预言是永远不可能被实验推翻的，那么这个就可以称之为伪科学了。
9、 斯金纳的鸽子
人们总是会有这样那样的迷信行为，比方说，忌讳从梯子下走过，忌讳踩到裂缝等等。很多人不愿意承认这一点，但是某些时候人们是会因为迷信而做某些事情。斯金纳认为，人们这样做的原因是他们相信或推测在迷信行为和某些被强化的结果之间存在联系，即便是实际情况下两者并不相关。所以，斯金纳说了下面的话“如果你认为这是人类特有的行为，那么我将给你一只迷信的鸽子。”
斯金纳曾于1948年以鸽子做实验，在他的实验里，把8只鸽子分别放进8个特制的实验箱中几分钟，不管当时每只鸽子从事何种工作，每隔15秒，便自动给予谷粒增强物。一连几天后，其中竟有6只鸽养成阴阳怪气的迷信行为。第1只不断向反时针方向打转，有如陀螺旋转一样。&
第2只频频叩头如捣蒜。
第3只密密举首引颈如撞钟。第4只、第5只头部颈部连上身作左右摆动如钟摆。第6只则装模作样作洗澡擦喙状。
这些动作，假使偶尔为之，实不足为怪，但若在15秒钟内一连反复几次便为奇观矣。就过程而言，这些迷信行为之产生，当然受到增强的影响。在它们偶然做这些动作时，刹那间福从天降，一顿盛餐立即如魔术般地摆在面前，在该动作还未完全终止之前，新的美食又按时送达，如此，该动作一次又一次地受到增强，其强度一次又一次加大，终于养成固定的行为模式。
斯金纳这个研究成果没有引起多大的争议，并慢慢成为迷信心理方面的一个经典研究。
10、桑代克的猫
美国心理学家桑代克于19世纪末就开始进行了大量的动物学习的实验研究，其中最著名的实验是饿猫学习如何逃出迷笼获得食物的实验（1898）。
桑代克将饥饿的猫禁闭于迷笼之内，饿猫可以用抓绳或按钮等三种不同的动作逃出笼外获得食物。饥饿的猫第一次被关进迷笼时，开始盲目地乱撞乱叫，东抓西咬，经过一段时间后，它可能做对了打开迷笼门的动作，逃出笼外。桑代克重新将猫再关入笼内，并记录每次从实验开始到猫做出打开笼门的正确动作所用的时间。经过上述多次重复实验，桑代克得出猫的学习曲线。桑代克认为猫是在进行“尝试错误”的学习，经过多次的尝试错误，饿猫学会了打开笼门的动作。因此，有人将桑代克的这种观点称为学习的“尝试错误说”，或简称为“试误说”。
11、科勒的猩猩
德国科学家沃尔夫冈·科勒对黑猩猩的学习行为进行了一系列的实验，证明黑猩猩的确有推理的能力（顿悟学习）。他把香蕉挂在天花板上，屋内有三只木箱，黑猩猩只有把三只木箱叠在一起才能吃到香蕉。开始时黑猩猩到处乱跑，一会儿它安静下来了，仿佛在思考问题，最终把三个箱子叠在一起拿到了食物。
12、托尔曼的老鼠
爱德华·查斯·托尔曼（）是美国30和40年代著名的新行为主义者。他观察到，一只老鼠跑过几次迷宫之后，它会在某个地方停下来做决定，左边看看，右边看看，往前走一点，也许再往回跑一点，都是在作出决定并继续进行之前发生的。他在1938年就任美国心理学协会主席时的致辞中说，很清楚，老鼠是在脑袋里面进行“替代性的试误法”。“从人类的角度来看，”他说，“老鼠似乎是在进行‘三思而后行’之类的把戏。”
　　这是托尔曼在老鼠的许多行为当中找出的一部分例子，他认为，这些行为只能解释成老鼠的头部有某种过程在进行中。几年以前，他和一位同事曾制作过一只简单的迷宫箱，里面有三条通向目标盒的路径。最短的那条是从启始处直通目标盒的；第二条稍长一些，向左弯了一下然后在中途接入最短的直路，距目标盒尚有一半的路程；第三条最长，向右转了很长的弯，然后才在靠近目标盒的地方接入最短的那条直路。经过一系列试验后，老鼠按行为主义的理论所预测的那样三条路都跑过，然后学会了选最短的那条直路，因为这是最容易建立起来的习惯。
　　然后，托尔曼在直路的中途设了一道障碍，这样的话，老鼠只能通过最长的那条路才能取到食物。按照行为主义理论，当老鼠顺着直路跑下去然后发现障碍时，它应该绕回头来试下一个最容易建立起习惯的路径——即中等长度的那条——可它立即就选了最长的那条。对托尔曼来说，这意味着，老鼠已经建立起了这整个迷宫的某种思维全图，并“意识到”障碍物挡住所有的路径，只除开最长的哪条。
托尔曼进行过许多类似的实验，其中大部分的实验都要复杂得多，可所有的实验都支持他的观点，即，“老鼠的大脑里已经建立起了这个环境的某种类似场图的东西。”他说，标准的行为主义理论只提供了迷宫学习的部分解释：“我们同意……穿迷宫的老鼠经受着刺激，作为这些刺激的结果，它最终导向实际发生的反应。可是，我们感觉到，其中的大脑活动更为复杂，更有模式，而且，从实用主义的角度来看，比刺激－反应论心理学家的自主能力更大。”
　　这些研究导致托尔曼推敲出一种他叫做“目标性的行为主义”的学说。它的基本意思是，老鼠并非作为一种自动机而产生行为，它们并非完全按照自己所体验的刺激的次数和种类而形成习惯，而是，就好像，它们还受到自己的期盼、它们认为某种东西在某种情况下会导致某种结果的知识、它们的目标和其它一些内部的过程或者状态的影响。如一位正统的行为主义者所嘲笑的那样，托尔曼的老鼠已经“陷入了沉思”。
13、布里当的驴
法国经院哲学家布里当提出过一个很著名的论点：一头又饥又渴的驴子,在它前面等距离的放上一捆干草和一桶水,因为驴子不能决定先喝水还是先吃干草,结果因饥渴而死.
这一论点类似于孟子的鱼与熊掌的两难抉择，选择很艰难，然而不做选择也是一种选择，不选择也许结果会更糟。
14、坎德尔的海兔
海兔的神经系统由仅20,000个神经细胞组成，而且多数细胞体积相当大。海兔具有一种可以保护鳃的简单保护性反射，可以用来研究基本的学习机制。
坎德尔发现，某种类型的刺激可引起海兔保护性反射加强。这种反射加强可以持续几天或几周，是一种学习的过程。后来他又发现，学习与连接感觉神经细胞和产生保护性反射肌群活化的神经细胞之间的突触加强有关。较弱的刺激形成短期记忆，一般持续数分钟到数小时。“短期记忆”的机制是由于离子通道受影响，使更多的钙离子进入神经末梢。由此，导致神经突触释放更多的神经递质，从而使反射加强。这些转变是由几个离子通道蛋白的磷酸化所致，这种机制已被保罗·格林加德（Paul
Greengard）阐明。强大和持续的刺激将导致能持续几周的长期记忆形成。强刺激可引起信使分子cAMP和蛋白激酶A水平增高，这些信号到达细胞核，引起突触蛋白质水平的变化。一些蛋白增加了，而另一些蛋白数量减少。结果是突触的体积变大，使得突触功能持续增强。与短期记忆不同的是，长期记忆需要生成新的蛋白质。如果新蛋白的合成受阻，长期记忆将会阻断，而短期记忆却无影响。
坎德尔用海兔证明，短期记忆与长期记忆均发生在突触部位。
15、摩尔根的果蝇
摩尔根，第三大遗传定律——基因连锁与互换定律的提出者，基因学说的创立者，伟大成就的背后，离不开小小英雄——果蝇。果蝇之于摩尔根，正如如豌豆之于孟德尔。
大约在1910年5月，在摩尔根的实验室中诞生了一只白眼雄果蝇，而它的兄弟姐妹眼睛都是红色的，它是从哪里来的呢？它可能是用射线照射后突变而来的，也可能是从别人实验室里产生而继承过来的。这时摩尔根家里正好添了第三个孩子，当他去医院见他妻子时，他妻子的第一句话就是“那只白眼果蝇怎么样了？”他的第三个孩子长得很好，而那只白眼雄果蝇却长得很虚弱，摩尔根把它带回家中，让它睡在床边的一只瓶子中，白天把它带回实验室，不久他把这只果蝇与另一只红眼雌果蝇进行交配，在下一代果蝇中产生了全是红眼的果蝇，一共是1240只。后来摩尔根让一只白眼雌果蝇与一只正常的雄果蝇交配。却在其后代中得到一半是红眼、一半是白眼的雄果蝇，而雌果蝇中却没有白眼，全部雌性都长有正常的红眼睛。
　　摩尔根对此现象如何解释呢？他说：“眼睛的颜色基因（R）与性别决定的基因是结合在一起的，即在X染色体上。”或者像我们现在所说那样是链锁的，那样得到一条既带有白眼基因的X染色体，又有一条Y染色体的话，即发育为白眼雄果蝇。
　　摩尔根及其同事、学生用果蝇做实验材料。到1925年已经在这个小生物身上发现它有四对染色体，并鉴定了约10O个不同的基因。并且由交配试验而确定链锁的程度，可以用来测量染色体上基因间的距离。1911年他提出了“染色体遗传理论”。他的学生斯特蒂文特还绘制了一张果蝇染色体图，果蝇给摩尔根的研究带来如此巨大的成功，以致后来有人说这种果蝇是上帝专门为摩尔根创造的。
16、威尔逊的蚂蚁
&& 2010 年 8
月的《自然》期刊上发表了一篇文章，作者是威尔逊、马丁 · 诺瓦克（Martin A. Nowak）还有科琳娜 · 塔妮塔（Corina
E. Tarnita），后两人都来自哈佛大学。这篇题为《真社会性的演化》（ The Evolution of
Eusociality ）的文章掀起了滔天巨浪，因为此文对近亲选择理论的一个关键概念——“内含适应度”（Inclusive
Fitness）——展开了正面猛攻。
这篇文章运用了大量的数学工具，结合演化博弈论与种群遗传学，论证：要解释真社会性，并不需要用到雌蚁姐妹间亲缘关系很近这一事实；实际上后者根本就不是前者的原因。文章还指出，汉密尔顿不等式在绝大多数情况下根本就不成立。至于社会性和利他行为产生的真正原因，则是威尔逊过去一贯的主张——巢穴。许多个体同居一处并形成分工，这在很多情况下都有利；而这样的合作并不是因为个体间的亲缘程度而产生的。作为佐证，文章指出，自然界很多亲缘关系极近、甚至根本就是采用克隆生殖的物种，并没有产生真社会性；相反，一些在亲缘关系上并无特殊之处的物种却反而有高度发达的真社会性。
17、洛伦兹的蝴蝶
美国气象学家爱德华·罗伦兹（Edward
N.Lorentz）1963年在一篇提交纽约科学院的论文中分析了蝴蝶效应。“一个气象学家提及，如果这个理论被证明正确，一只海鸥扇动翅膀足以永远改变天气变化。”在以后的演讲和论文中他用了更加有诗意的蝴蝶。对于这个效应最常见的阐述是：“一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风。”其原因就是蝴蝶扇动翅膀的运动，导致其身边的空气系统发生变化，并产生微弱的气流，而微弱的气流的产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化，由此引起一个连锁反应，最终导致其他系统的极大变化。他称之为混沌学。当然，“蝴蝶效应”主要还是关于混沌学的一个比喻。也是蝴蝶效应的真实反应。不起眼的一个小动作却能引起一连串的巨大反应。
18、卡尔萨根的火龙
中学语文教材中有卡尔萨根的《宇宙的边疆》的课文，对于这位科普作家我们并不陌生。他认为“科学不仅仅是一个知识体系，它还是一种思维方式”。他有一个著名的典故：在我的车库里有一条喷火的龙。你说，那打开车库给我们瞧瞧吧！——非常遗憾，这条龙是隐形的，这条龙只有我能看到。你建议在地上撒上面粉看看有没有爪印。——好主意，但龙是浮在半空中。你说：让我们用红外探测器来测试一下喷火的温度吧。——嘿嘿，我这条龙喷出来的火是无形的，当然没有温度。你还不死心，要往车库里面喷漆，它身上肯定能沾上油漆。——妙极了，但我这条龙是非物质的，不粘油漆。现在，卡尔&萨根问道：说一条看不见的、无实体的、浮在空中的、喷着没有热度的火的龙，与根本没有龙之间有什么区别呢？这并不是一个玩笑，它说的是，如果不讲究证据，如果证据不能证伪，这将多么荒谬？！
如果不能通过科学方法观测到，这与没有毫无区别，这不是玄之又玄的唯心主义哲学，而是实实在在的科学思维方式。当然，这里的无法观测，是绝对的无法观测，而非因为一片荒漠无人踏足，便认为其不存在。
19、麦克斯韦妖
1871年，麦克斯韦在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中，设计了一个假想的存在物——“麦克斯韦妖”。麦克斯韦妖有极高的智能，可以追踪每个分子的行踪，并能辨别出它们各自的速度。这个设计方案如下：“我们知道，在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子，其运动速度决不均匀，然而任意选取的任何大量分子的平均速度几乎是完全均匀的。现在让我们假定把这样一个容器分为两部分，A和B，在分界上有一个小孔，在设想一个能见到单个分子的存在物，打开或关闭那个小孔，使得只有快分子从A跑向B，而慢分子从B跑向A。这样，它就在不消耗功的情况下，B的温度提高，A的温度降低，而与热力学第二定律发生了矛盾"。
麦克斯韦认为，只有当我们能够处理的只是大块的物体而无法看出或处理借以构成物体分离的分子时，热力学第二定律才是正确的，并由此提出应当对热力学第二定律的应用范围加以限制。
20、奥卡姆的剃刀
14世纪逻辑学家、圣方济各会修士奥卡姆 威廉（William
ofOccam，约1285年至1349年）提出。这个原理称为“如无必要，勿增实体”，即“简单有效原理”。正如他在《箴言书注》2卷15题说“切勿浪费较多东西去做，用较少的东西，同样可以做好的事情。”
这一表述也有一种更为常见的形式：如果你有两个原理，它们都能解释观测到的事实，那么你应该使用简单的那个，直到发现更多的证据。对于现象最简单的解释往往比较复杂的解释更正确。如果你有两个类似的解决方案，选择最简单的。需要最少假设的解释最有可能是正确的。或者以这种自我肯定的形式出现：让事情保持简单！
21、维格纳的朋友
“薛定谔的猫”加强版，由维格纳提出。以下援引《上帝掷骰子吗？》原文描述
“维格纳的朋友”是他所想象的某个熟人（我猜想其原型不是狄拉克就是冯诺伊曼！），当薛定谔的猫在箱子里默默地等待命运的判决之时，这位朋友戴着一个防毒面具也同样呆在箱子里观察这只猫。维格纳本人则退到房间外面不去观测箱子里到底发生了什么。&
现在，对于维格纳来说，他对房间里的情况一无所知，他是不是可以假定箱子里处于一个（活猫 高兴的朋友）AND（死猫
悲伤的朋友）的混合态呢？可是，当他事后询问那位朋友的时候，后者肯定会否认这一种叠加状态。维格纳总结道，当朋友的意识被包含在整个系统中的时候，叠加态就不适用了。即使他本人在门外，箱子里的波函数还是因为朋友的观测而不断地被触动，因此只有活猫或者死猫两个纯态的可能。
22、爱因斯坦的双生子
爱因斯坦在13岁时，首次碰到了光速问题，从那时起这个问题就连续不断地激励着他不停地思考。他想：倘若一个人以光速跟着光线跑，那将会看到什么结果呢？对这一问题的研究便产生了狭义相对论。
&&&&爱因斯坦通过论证得出相对论的这么一条原理：一个运动的钟的速率要比静止的钟慢。当运动的钟速度愈大，静止观测者所见到的是它的周期愈长，也就是说走得愈慢；当钟速达到光速时，静止的观测者所看到的周期将变得无限长，它就失去意义。打个比方说，假如有一对二十岁的孪生兄弟，弟弟留在地球上，哥哥乘上宇宙飞船，以每秒二十九万九千九百公里的接近光速的速度飞往太空，那么，按照相对论的原理，哥哥在太空中飞行一年后返回地球时，仍不过是21岁的生龙活虎的小伙子，他的弟弟却已经变成一位70岁的老态龙钟的老人了。这就是广为传诵的所谓“双生子”佯谬。这一说法给宇航科学家极大地增强了信心，人们可以用有限的生命到几万、几十万、乃至几百万光年的遥远的星际去旅行。
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