科学偶尔也犯傻

2014-11-24 15:27莎拉
发明与创新·中学生 2014年11期
关键词:开尔文利维达尔文

莎拉

在追求真理的道路上,即使是最聪明的头脑也会犯错。天体物理学家马里奥·利维奥在《杰出的失误》一书中向我们讲述了科学史上几个科学错误的故事。

苏格兰物理学家威廉·汤姆逊爵士(即开尔文勋爵)是第一个运用物理学对地球和太阳年龄进行计算的人,但他的计算结果只有我们现在了解的约五十分之一。

开尔文勋爵的计算基于这样的理念:地球刚开始是一个高温熔融球体,接着缓慢地冷却,他尝试计算出地球冷却到当前温度所需要的时间。不过,由于当时的科学家还未发现放射性,没有把它考虑进去,导致采用的数据出现了偏差。

然而,利维奥在书中指出,这并不是开尔文的最大失误——就算考虑到了放射性,他对地球年龄的估计可能还是与原来的相差无几。开尔文更大的失误在于,他忽略了地球内部存在某种运输热量的未知机制的可能性。

“他假设热量是以完全相同的效率在整个地球中传输,”利维奥说,“甚至在有人提出热量有可能以更高效率在地球内部传输的意见后,开尔文勋爵也选择忽略这种可能性。”

1953年,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森因发现了脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构而闻名世界,而很少有人知道,化学家莱纳斯·鲍林在同一年也提出了自己的DNA结构理念。

在利维奥眼中,鲍林可以称得上是至今最伟大的化学家:“他两次获得了诺贝尔奖,而且都是他独自一人获得的。”这样杰出的科学家,却很匆忙地发表了自己研究的DNA结构理论,实在让人扼腕叹息。与我们现在熟知的双链螺旋DNA结构不同,鲍林的DNA模型中有3股交织在一起的链。

英国天文物理学家弗雷德·霍伊尔是20世纪最伟大的科学家之一,也是流行一时的“稳恒态宇宙模型”的提出者之一。该模型认为宇宙从古至今乃至未来都是一样的,即宇宙时刻处于稳态。

与此同时,另一种被霍伊尔戏称为“大爆炸”的理论也引人注目。该理论认为宇宙起源于一次单一的、剧烈的事件。很长一段时间里,人们很难决定稳恒态宇宙模型与大爆炸理论哪个更正确。

最终,当大部分科学家倾向于大爆炸理论时,霍伊尔依然固执地继续尝试探索新的方法来维护自己的观点。

爱因斯坦毫无疑问是人类历史上最伟大的科学家之一。1916年,他发表了几个描述引力如何在广义相对论中起作用的方程式。虽说这是一个伟大的功绩,但也确实存在重大失误。

出于对静态宇宙的哲学信念,爱因斯坦在方程式中提出了宇宙学常数。宇宙学常数抵消了宇宙中引力收缩的趋势,从而得到静态宇宙的解。不久之后,天文学家发现了宇宙确实在膨胀的证据,爱因斯坦也因此放弃了宇宙学常数,将其从方程中去掉。

利维奥认为,爱因斯坦的真正错误是将这一常数从方程式中拿掉。爱因斯坦去世之后,天文学家发现宇宙不仅在膨胀,而且膨胀随着时间推移逐渐加速。为了解释这一现象,科学家又将宇宙学常数重新引入了广义相对论方程。

除了自然选择学说,在达尔文的成就中最难能可贵的是关于遗传的概念。达尔文和当时其他一些科学家认为,“遗传”使自然选择成为可能。

在那个时代,大多数人认为母亲和父亲的特征会在后代中融合在一起,就像黑色油漆和白色油漆混合得到灰色油漆一样。达尔文的失误在于,他没有意识到这种理念与他的理论之间的冲突。

“如果你将一只黑猫引入到100万只白猫中,‘混合遗传的理论认为,黑色会被完全‘稀释掉。但事实上黑猫不会完全消失。”利维奥说,“达尔文没有理解这一点,他并不了解其中的原理。”

直到20世纪初,孟德尔的遗传理论被广泛接受和理解时,自然选择理论的拼图才大体完整。孟德尔指出,当亲本的遗传特征相遇时,只有其中一个可以表达,而不是混为一体。就像将两副扑克牌混合,每一张牌的信息都将保留一样。

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