疫情期間，人們見(jiàn)面的互相問(wèn)候已經(jīng)從“你吃了嗎？”變成了“你今天核酸了嗎？”， 新冠疫苗按期接種也成了人們生活中的一部分。

事實(shí)上，接種疫苗一直是疫情防治的有效措施。在人類歷史中，疫苗曾幫助人們抵御了天花、破傷風(fēng)、脊髓灰質(zhì)炎等疾病。那么，疫苗是如何研制出來(lái)的呢？古代人沒(méi)有注射器，又是如何接種疫苗的呢？

這就要從可怕的天花傳染病說(shuō)起了……

▲ 天花病人

天花是人類有記載的最古老的烈性傳染病之一。天花病毒繁殖速度快，它可以通過(guò)空氣傳播，帶病毒者在感染后1周內(nèi)最具傳染性，直到病人結(jié)痂剝離后，天花還是可能通過(guò)病人傳染給他人。在人類歷史上，天花病毒累計(jì)造成數(shù)億人死亡。即使幸存，也都留下了可怕的傷疤，甚至導(dǎo)致失明。

于是，為了應(yīng)對(duì)天花，古代的人們研究出了較為原始的防治方式。有書(shū)記載，大約一千年前，也就是宋朝時(shí)，一位隱居在中國(guó)峨眉山的尼姑，將天花所結(jié)的痂搗碎，然后將粉末吹入健康的人的鼻孔里，接種的人會(huì)出現(xiàn)輕度的天花癥狀，慢慢恢復(fù)后也不會(huì)再次感染天花。清朝的康熙皇帝也曾經(jīng)大力推廣過(guò)這種方法來(lái)抵御天花流行。

▲ 康熙皇帝推廣“人痘接種術(shù)”

這種方式我們可以稱為“人痘接種術(shù)”，但是它也有許多問(wèn)題。使用人痘接種的病毒在其他方面與天花病毒相同，盡管人痘接種術(shù)比較溫和，但它仍有可能導(dǎo)致死亡。

直到18世紀(jì)70年代，英國(guó)醫(yī)生愛(ài)德華·詹納發(fā)現(xiàn)了牛痘，人類才終于能夠抵御天花病毒。

▲ 愛(ài)德華·詹納

愛(ài)德華·詹納是如何發(fā)現(xiàn)牛痘能夠幫助人們抵御天花病毒的呢？

今天，我們將回到詹納的時(shí)代來(lái)進(jìn)行科學(xué)探究。就像詹納一樣，我們將通過(guò)對(duì)18世紀(jì)晚期一個(gè)村莊的觀察來(lái)研究天花病毒?？纯茨闶欠衲軌蛘热祟悾?/p>

科學(xué)過(guò)程從觀察開(kāi)始，我們出生后每天都在觀察這個(gè)世界。例如，我們觀察到太陽(yáng)似乎在升起和落下，當(dāng)物體被扔下時(shí)，它們會(huì)落到地面上。

正是這些觀察讓我們理解周?chē)囊磺幸约笆澜缡侨绾芜\(yùn)轉(zhuǎn)的。總而言之，觀察是科學(xué)探究過(guò)程的基石！考慮到這一點(diǎn)，我們將對(duì)村莊中的天花進(jìn)行一些觀察。

現(xiàn)在我們回到1796年的英格蘭，臭名昭著的致命疾病正在摧毀貝克利小鎮(zhèn)。下面的表格顯示了在貝克利不同職業(yè)的人是如何感染天花的。你可以根據(jù)這張表格，觀察到小鎮(zhèn)里天花情況嗎?

01

詹納也注意到了我們剛剛分析的情況。與其他職業(yè)相比，在擠奶女工中感染天花的人較少。這說(shuō)明人類對(duì)天花并非完全毫無(wú)抵抗力。

而牛痘是一種類似天花的疾病，會(huì)導(dǎo)致手上的膿皰。這種較溫和的疾病是從牛身上獲得的。根據(jù)這張表格，你觀察到了什么?

02

正如我們所發(fā)現(xiàn)的，詹納觀察到:

? 人痘接種術(shù)引起的感染通常比天花弱，從而導(dǎo)致免疫;

? 牛痘感染的癥狀與人痘和天花感染的癥狀相似，但危險(xiǎn)性要小得多;

? 患過(guò)牛痘的擠奶女工不會(huì)感染天花。

詹納就這樣觀察了天花感染如何影響鎮(zhèn)上的不同人，尤其是它對(duì)擠奶女工沒(méi)有影響。詹納進(jìn)一步觀察到，患有牛痘的擠奶女工不會(huì)感染天花。由此，詹納有了一個(gè)預(yù)測(cè)。他懷疑，如果一個(gè)人感染了牛痘，他就會(huì)對(duì)天花免疫。

這個(gè)預(yù)測(cè)是一個(gè)假設(shè)。假設(shè)基于觀察和研究，是一種可檢驗(yàn)的解釋，它描述了科學(xué)問(wèn)題的答案。當(dāng)某些東西是可檢驗(yàn)的，我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定答案。詹納就需要對(duì)他的假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。

詹納假設(shè)“如果一個(gè)人感染了牛痘，他就會(huì)對(duì)天花免疫”。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，詹納需要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是一種調(diào)查，一種方法，用來(lái)檢驗(yàn)我們對(duì)問(wèn)題答案的推測(cè)。

03

為了驗(yàn)證他的假設(shè)，詹納先讓人感染牛痘，然后再嘗試感染人痘。他的第一個(gè)測(cè)試對(duì)象是一個(gè)名叫“詹姆斯·菲普斯”的8歲男孩，是他的園丁的兒子(測(cè)試是在現(xiàn)代生物倫理學(xué)發(fā)展之前)。 

詹納讓詹姆斯從一個(gè)擠奶女工那里感染了牛痘，然后又使用了人痘接種術(shù)。

04

幸運(yùn)的是，男孩沒(méi)事！在他從一次輕微的牛痘感染中恢復(fù)過(guò)來(lái)，并測(cè)試人痘接種后，他沒(méi)有顯示出感染的跡象! 但詹納并沒(méi)有就此止步。只有一例成功的結(jié)果不足以證明任何事情。所以，他在另外23個(gè)人身上驗(yàn)證了他的假設(shè)，這些人都被證明對(duì)天花有免疫力。并且牛痘的危險(xiǎn)性要比人痘接種小得多。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以被有效地看作是新的觀察、新的信息和新的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果通常稱為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但在科學(xué)領(lǐng)域，這一過(guò)程還不止于此，有了新的信息，就可以得出結(jié)論，再提出新的問(wèn)題。這些問(wèn)題得到回答，就會(huì)給我們更多的信息來(lái)問(wèn)更多的問(wèn)題，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)我們正在調(diào)查的事情的更多細(xì)節(jié)時(shí)，就會(huì)越挖越深。

詹納的說(shuō)法最初遭到了質(zhì)疑，但是他繼續(xù)從實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步收集更多的信息，最終有了足夠的數(shù)據(jù)去發(fā)表他的研究結(jié)果。

那么，這給我們帶來(lái)了什么呢? 天花曾是人類最致命的疾病之一，現(xiàn)在已被消滅。詹納對(duì)天花的治療被發(fā)展成一種疫苗。一場(chǎng)對(duì)抗天花的全球運(yùn)動(dòng)已使天花徹底根除，自1977年以來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)一例病例。 

詹納的開(kāi)創(chuàng)性工作為其他人奠定了基礎(chǔ)。從此免疫學(xué)蓬勃發(fā)展，幫助我們了解和治愈許多破壞性疾病。 

科學(xué)是生活的一部分。沒(méi)有科學(xué)，世界仍將面臨天花和小兒麻痹癥等致命疾病的肆虐，我們將沒(méi)有電話、汽車(chē)、飛機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、冰箱，甚至自行車(chē)。科學(xué)為探索和創(chuàng)新提供了手段，打開(kāi)了新的機(jī)遇之門(mén)。

我們社會(huì)所依賴的所有技術(shù)都是科學(xué)的產(chǎn)物?？茖W(xué)是一切的基礎(chǔ)!

科學(xué)是什么？給“科學(xué)”一個(gè)準(zhǔn)確定義并弄清它的含義并不容易。但是，我們通過(guò)詹納發(fā)現(xiàn)牛痘，幫助人類抵御天花病毒的過(guò)程，陪著孩子們完成了一次完整的科學(xué)探究。

這也是博雅云課堂《科學(xué)工具箱》這門(mén)課程希望做到的——在有趣的動(dòng)畫(huà)和故事中，幫助孩子們獲得最基本的科學(xué)概念、體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，形成科學(xué)思維。

在《科學(xué)工具箱》中，我們將探討科學(xué)的“本質(zhì)”——核心內(nèi)容和概念，這是奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)所必需的，它將幫孩子們做好準(zhǔn)備迎接具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題。無(wú)論是剛開(kāi)始學(xué)習(xí)，還是有一定基礎(chǔ)，只對(duì)某個(gè)主題感興趣，本課程都會(huì)為孩子們提供一個(gè)通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)探索關(guān)鍵概念的機(jī)會(huì)。

孩子們將在課程中了解推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的科學(xué)過(guò)程以及諸如物質(zhì)、能量和熱量等主題。課程結(jié)束時(shí)，孩子們將會(huì)發(fā)現(xiàn)自己建立起一個(gè)包含重要概念的工具箱！