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盘点五个伟大的科学失误:爱因斯坦的宇宙常数
盘点五个伟大的科学失误:爱因斯坦的宇宙常数
www.dicp.cn    发布时间:2013-07-23 13:54    栏目类别:科普图文
在天体物理学家马里奥·利维奥(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失误》(Brilliant Blunders)一书中,作者向我们讲述了科学史上五个伟大科学错误的故事。  
在天体物理学家马里奥·利维奥(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失误》(Brilliant Blunders)一书中,作者向我们讲述了科学史上五个伟大科学错误的故事。

这些故事告诉我们,即使是最聪明的头脑也会犯错;而且,在通往伟大发现和伟大突破的道路上,巨大的风险是必不可少的,而这也往往带来巨大的失败。  
这些故事告诉我们,即使是最聪明的头脑也会犯错;而且,在通往伟大发现和伟大突破的道路上,巨大的风险是必不可少的,而这也往往带来巨大的失败。

  北京时间7月22日消息,天才也会犯错误,而且有时候这些错误本身就是很天才的想法,有些错误不仅启发了后来人探索未知谜题的进程,有时甚至影响了整个科学领域的思考方式。

  在天体物理学家马里奥·利维奥(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失误》(Brilliant Blunders)一书中,作者向我们讲述了科学史上五个伟大科学错误的故事。这些故事告诉我们,即使是最聪明的头脑也会犯错;而且,在通往伟大发现和伟大突破的道路上,巨大的风险是必不可少的,而这也往往带来巨大的失败。以下就是马里奥·利维奥所选出的五个最杰出的科学失误。

  达尔文关于遗传的理念

  1859年,查尔斯·达尔文取得了一个伟大的成就:提出了自然选择的理论。“达尔文是个令人难以置信的天才,”马里奥·利维奥说,“他有关自然选择和生物演化的理论令人赞叹:他是如何想出这样包罗万物的理论来呢?而且达尔文实际上对数学知之甚少,因此他的理论中没有用到数学的方法。”

  在达尔文的成就中更难能可贵的是,他提出了遗传的概念。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,就像一罐黑色油漆和一罐白色油漆混合起来,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新理论之间的冲突。“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。但是,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的时候,自然选择理论的拼图才大体完整。孟德尔正确地指出,当亲本的遗传特征相遇的时候,只有其中一个可以表达,而不是混合起来。利维奥说:“事实正是如此,孟德尔遗传学很好地解释了这个问题。孟德尔的理论就像是将两副扑克牌混合起来,而每一张牌的信息都保留着——这与油漆混合完全不同。”

  开尔文对地球年龄的估计

  19世纪,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。虽然他的计算结果比我们现在了解的小了约50倍,但这种计算本身就是很伟大的突破。

  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的熔融球体,然后缓慢地冷却。他尝试计算出地球冷却到当前温度所需要的时间。不过,当时的科学家还没有发现放射性,因此他没有将其考虑进去,从而导致采用的数据出现了偏离。

  不过,马里奥·利维奥指出,这并不是开尔文的最大失误——就算他考虑到了放射性,他对地球年龄的估计可能还是与原来相差无几。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之后,开尔文勋爵也选择忽略这种可能性,“开尔文已经有太多次证明自己是正确的。有人向他指出了这一点,但他从没有真正接受过。”

  鲍林的三螺旋DNA

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

  “鲍林可以称得上是至今最伟大的化学家,”马里奥·利维奥说,“他两次获得了诺贝尔奖,而且都是他自己获得的。”但像他这样杰出的科学家,却很匆忙地将自己的DNA结构理论发表了出来,并最终发现其存在着致命的缺陷。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。

  利维奥说,在某种程度上,鲍林由于之前成功推论出蛋白质的结构模型,而对自己太过自信了。“他的模型实际上是将正确的双链DNA结构翻转过来,而且含有3条链,”利维奥说,“这不是双螺旋,而是三螺旋。他是因为自己的成功而犯下更大的错误。”

  霍伊尔的“大爆炸”

  英国天文物理学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)是20世纪最伟大的科学家之一,他也是流行一时的“稳恒态宇宙模型”的提出者之一。该模型认为宇宙从古至今,而且到未来都是一样的,即宇宙时刻处于稳态。当时,天文学观测已经表明宇宙处于不断的膨胀中,因此该理论就要求宇宙中源源不断地产生新的物质,从而保持宇宙密度不变。

  当霍伊尔了解到有另一个理论认为宇宙起源于一次单一的、剧烈的事件的时候,他将其戏称为“大爆炸理论”(the Big Bang),之后他便忽略了这一理论,继续坚持稳恒态宇宙模型。

  “这是个优美的模型,在大约15年的时间里,人们很难决定该模型与大爆炸理论哪个更加正确,”利维奥说,“因此他的失误并不在于提出这一模型。他的失误在于,即使对这一模型不利的证据越来越多,甚至是压倒性的时候,他依然不接受别的理论,而是继续尝试发明新的方法来维护稳恒态宇宙模型。”霍伊尔的态度一直都很执着,尽管物理学界最终都倒向了大爆炸理论。

  爱因斯坦的宇宙常数

  阿尔伯特·爱因斯坦毫无疑问是人类历史上最伟大的科学家之一,但他也逃不脱犯错误的命运。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。这是一个伟大的功绩,但也确实存在着重大的失误。

  在方程式中爱因斯坦提出了宇宙学常数,而这其实是出于他对静态宇宙的哲学信念。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。

  有传言称,爱因斯坦将宇宙学常数认为是他“一生中最大的错误”(利维奥认为他从未说过这句话)。然而,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。1998年,在爱因斯坦去世之后,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。

  “他的真正失误是将宇宙学常数拿掉,而非将其保留,”利维奥说,“理论允许他保留着。从这里我们也认识到,理论允许的一切似乎都是必须要保留的。”(任天)

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