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      科學史上五個偉大科學錯誤

      時間:2018-01-02 來源:互聯網 作者: 標簽:科學   科學錯誤   

      天體物理學家馬里奧·利維奧(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失誤》(Brilliant Blunders)一書中,作者向我們講述了科學史上五個偉大科學錯誤的故事。

      這些故事告訴我們,即使是最聰明的頭腦也會犯錯;而且,在通往偉大發現和偉大突破的道路上,巨大的風險是必不可少的,而這也往往帶來巨大的失敗。

      天才也會犯錯誤,而且有時候這些錯誤本身就是很天才的想法,有些錯誤不僅啟發了后來人探索未知謎題的進程,有時甚至影響了整個科學領域的思考方式。

      在天體物理學家馬里奧·利維奧(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失誤》(Brilliant Blunders)一書中,作者向我們講述了科學史上五個偉大科學錯誤的故事。這些故事告訴我們,即使是最聰明的頭腦也會犯錯;而且,在通往偉大發現和偉大突破的道路上,巨大的風險是必不可少的,而這也往往帶來巨大的失敗。以下就是馬里奧·利維奧所選出的五個最杰出的科學失誤。

      達爾文關于遺傳的理念

       

      1859年,查爾斯·達爾文取得了一個偉大的成就:提出了自然選擇的理論。“達爾文是個令人難以置信的天才,”馬里奧·利維奧說,“他有關自然選擇和生物演化的理論令人贊嘆:他是如何想出這樣包羅萬物的理論來呢?而且達爾文實際上對數學知之甚少,因此他的理論中沒有用到數學的方法。”

      在達爾文的成就中更難能可貴的是,他提出了遺傳的概念。達爾文和當時其他一些科學家認為,“遺傳”使自然選擇成為可能。在那個時代,大多數人認為母親和父親的特征會在后代中融合在一起,就像一罐黑色油漆和一罐白色油漆混合起來,得到灰色油漆一樣。

      達爾文的失誤在于,他沒有意識到這種理念與他的新理論之間的沖突。“如果你將一只黑貓引入到100萬只白貓中,‘混合遺傳’的理論認為,黑色會被完全‘稀釋’掉。但是,事實上黑貓不會完全消失,”利維奧說,“達爾文沒有理解這一點,他并不了解其中的原理。”

      直到20世紀初,孟德爾的遺傳理論被廣泛接受和理解的時候,自然選擇理論的拼圖才大體完整。孟德爾正確地指出,當親本的遺傳特征相遇的時候,只有其中一個可以表達,而不是混合起來。利維奧說:“事實正是如此,孟德爾遺傳學很好地解釋了這個問題。孟德爾的理論就像是將兩副撲克牌混合起來,而每一張牌的信息都保留著——這與油漆混合完全不同。”

      開爾文對地球年齡的估計

       

      19世紀,威廉·湯姆遜爵士,即開爾文勛爵,是第一個運用物理學對地球和太陽年齡進行計算的人。雖然他的計算結果比我們現在了解的小了約50倍,但這種計算本身就是很偉大的突破。

      開爾文勛爵的計算基于這樣的理念:地球剛開始是一個高溫的熔融球體,然后緩慢地冷卻。他嘗試計算出地球冷卻到當前溫度所需要的時間。不過,當時的科學家還沒有發現放射性,因此他沒有將其考慮進去,從而導致采用的數據出現了偏離。

      不過,馬里奧·利維奧指出,這并不是開爾文的最大失誤——就算他考慮到了放射性,他對地球年齡的估計可能還是與原來相差無幾。開爾文更大的失誤在于,他忽略了地球內部存在某種運輸熱量的未知機制的可能性。

      “他假設熱量是以完全相同的效率在整個地球中傳輸,”利維奧說,甚至在有人提出熱量有可能以更高效率在地球內部傳輸的意見之后,開爾文勛爵也選擇忽略這種可能性,“開爾文已經有太多次證明自己是正確的。有人向他指出了這一點,但他從沒有真正接受過。”

      鮑林的三螺旋DNA

      1953年,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森因為發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構而聞名世界,但化學家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)在同一年也提出了自己的DNA結構理念。

      “鮑林可以稱得上是至今最偉大的化學家,”馬里奧·利維奧說,“他兩次獲得了諾貝爾獎,而且都是他自己獲得的。”但像他這樣杰出的科學家,卻很匆忙地將自己的DNA結構理論發表了出來,并最終發現其存在著致命的缺陷。與我們現在熟知的雙鏈螺旋DNA結構不同,鮑林的DNA模型中有3股交織在一起的鏈。

      利維奧說,在某種程度上,鮑林由于之前成功推論出蛋白質的結構模型,而對自己太過自信了。“他的模型實際上是將正確的雙鏈DNA結構翻轉過來,而且含有3條鏈,”利維奧說,“這不是雙螺旋,而是三螺旋。他是因為自己的成功而犯下更大的錯誤。”

      霍伊爾的“大爆炸”

       

      英國天文物理學家弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)是20世紀最偉大的科學家之一,他也是流行一時的“穩恒態宇宙模型”的提出者之一。該模型認為宇宙從古至今,而且到未來都是一樣的,即宇宙時刻處于穩態。當時,天文學觀測已經表明宇宙處于不斷的膨脹中,因此該理論就要求宇宙中源源不斷地產生新的物質,從而保持宇宙密度不變。

      當霍伊爾了解到有另一個理論認為宇宙起源于一次單一的、劇烈的事件的時候,他將其戲稱為“大爆炸理論”(the Big Bang),之后他便忽略了這一理論,繼續堅持穩恒態宇宙模型。

      “這是個優美的模型,在大約15年的時間里,人們很難決定該模型與大爆炸理論哪個更加正確,”利維奧說,“因此他的失誤并不在于提出這一模型。他的失誤在于,即使對這一模型不利的證據越來越多,甚至是壓倒性的時候,他依然不接受別的理論,而是繼續嘗試發明新的方法來維護穩恒態宇宙模型。”霍伊爾的態度一直都很執著,盡管物理學界最終都倒向了大爆炸理論。

      愛因斯坦的宇宙常數

       

      阿爾伯特·愛因斯坦毫無疑問是人類歷史上最偉大的科學家之一,但他也逃不脫犯錯誤的命運。1916年,他發表了幾個描述引力如何在廣義相對論中起作用的方程式。這是一個偉大的功績,但也確實存在著重大的失誤。

      在方程式中愛因斯坦提出了宇宙學常數,而這其實是出于他對靜態宇宙的哲學信念。宇宙學常數抵消了宇宙中引力收縮的趨勢,從而得到靜態宇宙的解。不久之后,天文學家發現了宇宙確實在膨脹的證據,愛因斯坦也因此放棄了宇宙學常數,將其從方程中去掉。

      有傳言稱,愛因斯坦將宇宙學常數認為是他“一生中最大的錯誤”(利維奧認為他從未說過這句話)。然而,利維奧認為,愛因斯坦的真正錯誤是將這一常數從方程式中拿掉。1998年,在愛因斯坦去世之后,天文學家發現宇宙不僅在膨脹,而且膨脹隨著時間推移逐漸加速。為了解釋這一現象,科學家又將宇宙學常數重新引入了廣義相對論方程。

      “他的真正失誤是將宇宙學常數拿掉,而非將其保留,”利維奧說,“理論允許他保留著。從這里我們也認識到,理論允許的一切似乎都是必須要保留的。”

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