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我们直面无趣的科学

科普小知识2022-10-25 20:25:59
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太空中有了新的发现,对人性进行了分析,环境科学传来了令人震惊的消息,医学进步有望征服致命疾病。《新科学家》杂志的评论将揭示一系列稳定的科学奇迹。所有这些都是同一个神话。科学令人兴奋,震撼世界,充满乐趣。

现在让我们说实话。对知识的追求令人着迷。嗯,这可能不是完全的胡说八道,但这绝对是浓妆的真相。科学不是让人陶醉的令人兴奋的快速舞蹈。它用洞察力来闪烁耀眼的光芒。科学是一个单调乏味的漫长旅程,穿过黑暗、复杂和混乱的死胡同。科学是硬数据收集和重复计算。科学是纠正、混乱、挫折和官僚*,它是一杯苦涩但无味的咖啡。总之,科学将会很无聊。我自己的研究生涯很短暂,并不令人惊讶,我的一些工作非常无聊,尤其是当我处理了几个月的数据,发现一架巨大而昂贵的伽马望远镜瞄准了一个遥远星系的爆炸中心,结果却一无所获。但是这与旧金山《新科学家》的主编相比还是小巫见大巫。他花了将近三年的时间观察老鼠在一个开着红灯的黑暗房间里相互嗅嗅。“很少,”他承认,“除了老鼠尿的味道。”最无聊的研究奖必须颁给NewScientist.com网站的编辑。"有一次,我前后调整了一个螺丝,持续了四周."他说,“几乎就在那一刻,我决定不做一名科学工作者。”

然而,如果我们真的想认真对待单调而又艰苦的科学研究,在新科学家大楼工作的这些成员最多只能有一点点品味。在这里,我们要向真正的战士致敬:他们冲破了无聊、厌倦和厌倦的藩篱,冲破了许多逆境,来到或将来到科学启蒙的朝阳。例如,研究天体力学的李维。在19世纪中叶,天文学家意识到天王星的轨道,当时最远的行星,不能完全解释太阳和其他行星的影响。人们认为仍有一个未被发现的新天体在施加重力。但是这家伙在哪里?

李维用了半年多的时间,带着对数学的热情,从天王星不规则的轨道上推开了这颗看不见的行星的藏身之处。根据李维的预测,德国天文学家约翰·约翰·加勒在柏林天文台观测到了一颗行星——我们今天所知的海王星。实际位置和预测仅相差1度。结果,李维变得出名了,给原本可能很平淡的表演增加了一点令人失望的奢华。一般来说,在最无聊的科学职业中,天文学家可以称得上是顶尖的:他们需要盯着看很长时间。例如,寻找超新星的业余爱好者用双筒望远镜夜复一夜地聚集在一起,将他们的眼睛对准星系,将他们看到的东西与标准图表上的记录进行比较,看他们是否能发现任何突然出现的新亮点。他们中的少数幸运者将会看到几颗超新星,但其他人将会观察他们一生,但从未看到超新星爆炸。天文学家是不受欢迎的科学禁欲主义的无聊拥护者:总是盯着看

孤独的天文学家扫描宇宙寻找巨大星系爆炸的证据,这听起来有点浪漫。坐在桌边,盯着照片看甚至没有丝毫的诱惑。在数码相机出现之前,大多数专业天文学家使用望远镜曝光摄影底片,然后将结果与恒星和星系的目录进行比较。不难理解,只要有可能,他们宁愿让别人做盯着看的工作——通常是女性,因为她们被认为不适合更具智力挑战性的工作。亨丽埃塔·莱维特是“活的计算机”之一。自1895年以来,她在哈佛大学天文台看了20年的照片,并根据星星的亮度对它们进行了分类。勒维特聪明、耐心、尽责。他开始是一名志愿者,从事如此无聊的工作,后来每小时挣25美分。

勒维特编制了一份1777颗不同亮度的恒星的目录,所有这些恒星都位于麦哲伦星云,这是我们银河系附近的两个矮星系。在大量数据中,她注意到了一些东西。她发现在一类叫做造父变星的变星中,脉动周期与绝对亮度有很好的相关性。这提供了一种测量宇宙距离的方法:在天空中找到一颗造父变星,记录脉动时间,然后你就可以知道它实际发出了多少光;如果你把它和它看起来的亮度相比较,你就会知道它有多远。多亏了勒维特的距离测量方法,埃德温·哈勃让世界知道我们的银河系只是数十亿个星系中的一个,宇宙正在膨胀。

人才流失是一项巨大的成就,但并不能保证这种回报。每一个坚定不移地走上科学道路并最终取得胜利的研究者背后,都有许多不为人知的垫脚石。乔治·恩加尔在这一点上尤其有发言权。他认为,通过从动物A的大脑中提取某种物质并将其注射到动物B的大脑中,记忆可以在不同的动物个体之间转移。在1968年发表在《自然》杂志上的一组实验中,他训练了4000只老鼠和一群人,让它们害怕电击带来的黑暗,解剖它们,使大脑均匀化,并通过各种方法从最终的浆状物中提取并分离出不同的化合物。在将这些老鼠提取物注射到老鼠体内后,Ungar报告说,这些老鼠在黑暗中的时间比正常的非“老鼠样”老鼠要少。老鼠军团还没有满足Ungar。他继续训练17000条金鱼,让它们学会辨别不同的颜色,然后以科学的名义努力净化它们的大脑。然而,最终什么也没有。由于Ungar的结果不能被其他研究小组重复,没有人再相信他的记忆移植的想法。

可怜的恩加尔一定是被这场无谓的大*给毁了,但他所付出的努力与科学上最著名、最艰巨的任务相比微不足道。为了证明他们发现的新元素镭,居里夫妇建造了几吨铀矿石,这些都是手工加工的。就像女性从事真正严谨的科学工作一样,居里夫人完成了大部分艰巨的任务。她描述了自己是如何在“一个铺着沥青地板、玻璃屋顶和漏雨的木棚”中工作的...四处移动容器,来回倒液体,用铁棒在生铁盆里搅拌沸腾的东西一个小时,筋疲力尽。”经过四年的工作,她从一吨矿物中提取了100毫克氯化镭。但令人惊讶的是居里夫妇真的喜欢他们的工作。“我们非常开心,”玛丽写道。"我们完全沉浸在梦境中。"

不仅仅是他们。就凝视而言,现代最杰出的壮举之一——没有获得诺贝尔奖——属于剑桥大学的约翰·苏斯顿。在长达18个月的时间里,他利用所有可用的时间在显微镜下观察正在生长的线虫,追踪每一个细胞从卵子到成体的起源和发育。眯着眼睛看一年半的灰点可能对你我来说都很无聊,但对苏尔斯顿来说却不是。“好玩。我喜欢看显微镜。”他是这么说的。

无聊,无聊,对别人也会是这样。擅长自己领域的科学家很少感到无聊,也许是因为只有最顽强的人才能最终在他们的研究中取得成功。那些注意力不够集中的人——你可以自己判断前面提到的“新科学家”的例子——很快就会被淘汰。

然而,他们并不是生来就一意孤行,包括教育和培训的因素。苏尔斯顿指出,只有在一个难题上花了几年时间后,一个人才能掌握开始做需要一遍又一遍重复的工作的诀窍。用他的话说,在那个层面上,这是“机械化行动”。也许你已经成为这个技术领域的大师了。就像在显微镜下盯着一只粘糊糊的灰色虫子一样,苏尔斯顿是最好的一个,所以做这项工作很有趣。

我们完全有理由感谢科学家非凡的毅力。但是如果你已经有足够的详细信息,关闭页面或者点击其他文章。你会再次看到我们提供的正常信息,那些令人眼花缭乱和有趣的科学轶事会让你开心。

考验耐心

要成为一个无聊的国王,最有希望的课程是做一个需要很长时间的实验。几个月,显然做不到。一个课题已经做了好几年了,但它仍然不符合我们坚持不懈的要求。几十年来,差不多一样。然而,对科学的真正热爱取决于你是否准备好了在你的生命静止的时候进行一次以上的实验。

以约翰·劳斯和约瑟夫·吉尔伯特为例。他们在英国赫特福德的洛桑实验站测试了各种肥料和生长条件对作物产量的影响。他们之间的合作只有57年的历史,但科学研究领域需要更多的年才能产生各种结果。劳斯和吉尔伯特的一些原始实验已经进行了一个半世纪,并且还在继续。这片土地上似乎有什么东西吸引着有思想的人。查尔斯·达尔文和他的儿子霍勒斯把一块石头放入地下研究蚯蚓的能力,然后观察石头由于地下蚯蚓以每年2.2毫米的速度连续挖掘而向下移动。直到今天,他们的蚯蚓石头仍在伦敦郊区达尔文的故居唐楼,并正在慢慢向地下世界移动。

坐在那里看蚯蚓工作并不有趣,但是如果你足够幸运的话,另一个超级无聊的慢速实验可以给你展示一些东西。澳大利亚布里斯班昆士兰大学的一个玻璃漏斗里滴着沥青。这项实验始于1930年。从那以后,已经形成了八个液滴,并且滴了下来。这表明,尽管沥青看起来像一种易碎的固体,也就是说,如果你用锤子敲打它,它会破碎,但实际上它是流动的。但是它的流动性不是很好:布里斯班的样本大约是水的100亿倍。

到目前为止,还没有人目睹一滴沥青的滴落,所以你可以在这里观看:彩信://drop . physics . uq . edu . au/pitchroplive,并有机会成为第一个见证人。不要惊讶于听到的叙述,它可能是在最后一滴形成之前开始的。如果你幸运的话,你只需要等几年就能看到它。(上一次下跌是在2000年底,平均每10年下跌一次。今年很有希望!我不确定我是否会在这里。

不要让这些奶牛辉煌的过去束缚了你的雄心。如果文明将以某种形式延续,为什么不设计一些需要几千年才能产生结果的实验呢?今天的研究人员只能通过使用快速繁殖的细菌(如大肠杆菌)来观察实际的进化现象,这种细菌能在20年内繁殖4万代。我们可以期待观察老鼠的进化。或者人类可以在大约一百万年内有这么多代人。你想停止尝试乌龟吗?什么事?

沥青滴下装置可以用一种更粘稠的液体代替——或者简单地试一试玻璃。有一种流行的说法,中世纪的玻璃窗底部逐渐变得比顶部厚,但相反,没有证据表明任何一种应时玻璃在室温下都能流动。然而,我们必须有一种科学和彻底的精神,并应证实这一点。应该设计一个精心控制的10000年实验。将来,一些后人会高兴地写下这样的结果:“什么也没发生。”

有谣言说二氧化碳今天名声很坏,因为我们所做的一切都会产生这种不需要的副产品。理解它对气候的负面影响是令人恼火的。这个故事发生在1894年北半球漫长的冬天。瑞典物理学家斯万特·阿伦尼乌斯决定寻找一些需要不断书写和绘制的东西,以使自己摆脱婚姻问题。他设定了一个目标,要找出过去的冰河时期是否可能是由大气中二氧化碳浓度的降低造成的。当时,二氧化碳被认为能够拦截红外辐射,但阿伦尼乌斯花了一年多的时间来计算云层的反馈效应,并根据植被和地形(反射阳光的能力不同)将全球表面划分为不同的区域。

最后,他发现二氧化碳的减少确实会导致温度下降,就像冰河时期发生的那样。顺便说一句,二氧化碳浓度增加一倍会使气温升高5摄氏度以上,这非常接近现代的估计。但是阿伦尼乌斯本人似乎特别不愿意看到来之不易的结果。他说:“真不敢相信我花了整整一年的时间才做了这么无聊的小事。”事实上,他应该认为自己很幸运:同一种气体后来导致美国大气科学家查尔斯·基林花了40多年的时间。麒麟没有遵循阿伦尼乌斯的数学方法,而是选择了另一条有更多行人的道路,这得到了科学界的认可:连续准确的观察。自1958年以来,他一直在监测空气中二氧化碳的浓度,以找出全球二氧化碳水平是否正在变化,即使变化非常缓慢。这就像看着草生长,却不知道它是否在生长。基林的工作是真正专注的。为了消除森林或工厂可能对当地造成的任何干扰,他在孤立的地方进行了测量,如夏威夷的莫纳罗亚。

该基金会并没有很好地解决诸如工作缓慢和工作细致等问题。在他第一个提出二氧化碳水平正在上升的证据后,甚至基林也不得不与各种委员会争论了几年,才能继续拿到钱。基林获得了单调奖,不得不处理各种杂乱的文件。