|
作者：Ethan Siegel 翻譯：山寺小沙彌 審校：Alex Yuan 科學(xué)研究是人類最復(fù)雜的工作之一,，但是從它之中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的適用范圍卻不局限于科學(xué)領(lǐng)域,。 相對于大部分人“不過腦”的贊成，我更喜歡一個(gè)聰明人的尖銳批評,。 ——約翰尼斯·開普勒 科學(xué)的突破盡管不是那么常見,，但也不能無中生有。牛頓說過,，“如果說我看得比別人更遠(yuǎn)些,，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀,！边@句話在今天也不會(huì)過時(shí),，因?yàn)榍拜厒優(yōu)槲覀兞粝铝撕芏嘭S富的知識(shí)遺產(chǎn)。然而,，縱觀科學(xué)史,，科學(xué)發(fā)展的道路并不是筆直的，它是由很多條不同的路徑相互交叉,、循環(huán)而成，甚至有時(shí)候是死胡同,。每隔一段時(shí)間,，科學(xué)大道上會(huì)出現(xiàn)一條新的岔路，這條路將通往全新的目的地,，如果你能清楚的認(rèn)識(shí)自己的位置并知道如何到達(dá)目的地,，那么新的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在向你招手。 宇宙中大規(guī)模結(jié)構(gòu)的演變,，從早期的均勻狀態(tài)到今天我們所知道的聚簇宇宙,。
我們大多數(shù)人不會(huì)成為科學(xué)家（雖然很多人小時(shí)候都想成為科學(xué)家=。=）,，我們也很難達(dá)到愛因斯坦,、達(dá)爾文、芭芭拉·麥克林托,、哈勃等人的高度,。但是,，過去那些偉大的科學(xué)進(jìn)程所留下的寶貴經(jīng)驗(yàn)并不被科學(xué)家們所獨(dú)占。作為并不從事科研行業(yè)的人,，我們也可以透過這些歷史看看有多少艱辛的汗水,、錯(cuò)誤的路線、令人贊嘆的想法成就了這些科學(xué)碩果,，進(jìn)而學(xué)到一些適用于我們的經(jīng)驗(yàn),。 達(dá)爾文進(jìn)化論依賴于突變和自然選擇，不同的新物種可來源于同一物種的祖先,。
1,、雖然大多數(shù)新想法是錯(cuò)誤的，但它們?nèi)灾档梦覀兣ψ非蟆?/span> 不要因?yàn)榉稿e(cuò)而感到羞恥,，這個(gè)道理大家都懂,，但真要做到卻很難。很多人并不能切身體會(huì)新想法在科學(xué)領(lǐng)域的真正價(jià)值,，如果你能身臨其境也許你就會(huì)明白它的重要性和稀有性,。雖然大家都知道地球上的生物在不斷的進(jìn)化著，但是幾世紀(jì)以來關(guān)于進(jìn)化的機(jī)制并沒有蓋棺定論,，時(shí)至今日,，被大多數(shù)人認(rèn)可的理論也不斷的受到質(zhì)疑。 達(dá)爾文通過自己的知識(shí)積累以及新奇的想法,，提出了關(guān)于生物多樣性,、突變、自然選擇的達(dá)爾文進(jìn)化論,。喬治·庫維爾,，讓·巴蒂斯特·拉馬克，阿爾弗雷德·華萊士等人關(guān)于生物的進(jìn)化提出了一些在當(dāng)時(shí)科學(xué)界眾所周知并且影響深遠(yuǎn)的觀點(diǎn),。通過在加拉帕戈斯群島收集的證據(jù),，達(dá)爾文（和華萊士）的觀點(diǎn)成為主流理論（它們的觀點(diǎn)也不完全正確），但如果沒有其他科學(xué)家的新奇想法（即使這些想法是錯(cuò)誤的）,，我們熟悉的進(jìn)化論可能永遠(yuǎn)都不會(huì)被人們所了解,。 地球和太陽與40億年前相比似乎沒有什么不同。 2,、巧妙地設(shè)置問題往往比解決問題更難,。 在學(xué)校里，你如果掌握了代數(shù),、幾何的知識(shí),，往往就能比較容易地解決一道數(shù)學(xué)題，但是現(xiàn)實(shí)中的系統(tǒng)往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的,，能夠解決問題的方法很簡單,，但是能夠?qū)栴}的不相干部分刨去,，找到解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)卻是十分困難的。如果我們想知道引力如何影響地球,，那么我們需要知道宇宙中每個(gè)粒子的位置和質(zhì)量,，然后計(jì)算它們和地球之間的引力。這是一個(gè)荒謬的想法,，因?yàn)檫@樣的計(jì)算量根本無法完成,，換句話說，找到一個(gè)可行的計(jì)算方法實(shí)際上是不可能的,。 但是,，如果我們將地球看作已知質(zhì)量和體積的一個(gè)對象，將太陽,、月球,、銀河系等其他質(zhì)量體通過恰當(dāng)?shù)奶幚懋?dāng)作另一對象，那么我們就可以得到一個(gè)合適的解決方式,。問題的關(guān)鍵在于我們可以換個(gè)角度解答問題: 確定對引力有主要貢獻(xiàn)的質(zhì)量體,，忽略一切可以忽略的影響（可以看做微擾）。對于潮汐,，我們的研究對象是月球,、太陽、地球上的海洋; 對于地球和其他行星的繞日運(yùn)動(dòng),，我們需要廣義相對論; 對于地球在宇宙中的運(yùn)動(dòng),，我們需要知道太陽、星系及其中星體的運(yùn)行速度,。提出一個(gè)好問題是困難的,，巧妙地設(shè)置問題有助于找到適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。同一個(gè)問題換一個(gè)問法,，往往可以令人豁然開朗,。 根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，地球在太陽周圍的運(yùn)動(dòng)并不是無形的力造成的,，而是地球正好處于太陽強(qiáng)大的引力制造的彎曲空間。
3,、巨大的突破往往需要否定既定假設(shè),。 在愛因斯坦之前，牛頓的萬有引力定律被認(rèn)為是不可挑戰(zhàn)的權(quán)威,。然而愛因斯坦大膽的假定牛頓的引力定律是錯(cuò)誤,，它只是真實(shí)宇宙的近似。雖然很多人提出了和引力相關(guān)的理論,，但是如果它們和牛頓引力定律相悖,，就會(huì)被視為錯(cuò)誤,。雖然有人通過平面、三維歐幾里得空間及其相關(guān)的理論描述宇宙,，但是大家都認(rèn)為宇宙的運(yùn)作方式仍未被證實(shí),。 通過將時(shí)空看作一個(gè)四維的結(jié)構(gòu)，由于物質(zhì)和能量的存在而扭曲,，愛因斯坦在許多數(shù)學(xué)家和其他物理學(xué)家的幫助下提出了廣義相對論,。他在廣義相對論中提出了兩個(gè)全新的假設(shè)：①廣義相對性原理：在任何參考性中，物理規(guī)律都是相同的,； ②等效原理：一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià),。這兩點(diǎn)與既是對狹義相對論的進(jìn)一步延伸，又是對牛頓經(jīng)典時(shí)空觀的又一次否定,。如果你沒研究過廣義相對論,，你可能不知道赫爾曼·閔可夫斯基，西蒙·紐科奇,，倫德茨·亨利克·倫倫茲,，伯恩哈德·黎曼，馬塞爾·格羅斯曼,、亨利·龐加萊這幾個(gè)科學(xué)家,，愛因斯坦能成功地否定牛頓的理論，離不開他們的貢獻(xiàn),。 開普勒《宇宙的神秘》中描述的“將6個(gè)行星的天球嵌套進(jìn)5個(gè)正多面體中”
4,、直覺并不可靠，更可靠的是嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo),。 科學(xué)家們一直都有一個(gè)夢想,，那就是提出一套漂亮、強(qiáng)有力,、令人信服的理論,。當(dāng)哥白尼提出他的日心模型時(shí)，很多人為之著迷,，但是這套理論并不能解釋所有我們觀察到的行星運(yùn)動(dòng),，托勒密的理論同樣也無法解釋。大約五十年后,，約翰尼斯·開普勒建立在哥白尼的理論基礎(chǔ)之上,，創(chuàng)作了一本書：《宇宙的神秘》。該書描述了一系列嵌套的球體,，其比例可以解釋行星的運(yùn)行軌道,。可惜的是，有些數(shù)據(jù)的擬合并不符合事實(shí),。 然而,，如果使用橢圓模型，得到的數(shù)據(jù)擬合之后近乎完美,。開普勒摒棄了圓形的美,，取而代之的是數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，用“丑陋”的橢圓代替美麗的圓,，沒想到這個(gè)“丑陋”的橢圓竟可以解釋行星的運(yùn)動(dòng),。時(shí)至今日，開普勒三大定律仍被廣泛運(yùn)用著,，而且這些定律還給牛頓帶來了啟發(fā),。如果沒有數(shù)學(xué)的“定量”，那么就沒有偉大的開普勒定律,，所以我們不應(yīng)純粹地追求美感,，而應(yīng)該相信數(shù)學(xué)的引導(dǎo)。 1929年哈勃公布的觀測數(shù)據(jù) 5,、你永遠(yuǎn)無法得知做某件事是否會(huì)有更好的方式,，除非你將它付諸實(shí)踐。 在20世紀(jì)20年代初,，人們認(rèn)為宇宙是靜止的,。畢竟，當(dāng)時(shí)的人們沒有觀察到相關(guān)現(xiàn)象,，宇宙似乎一直保持不變,。亞歷山大·弗里德曼和喬治·萊馬蒂等科學(xué)家根據(jù)相對論提出了宇宙膨脹學(xué)說，但是愛因斯坦是宇宙靜止論的忠實(shí)粉絲,，他對喬治·萊馬蒂說：“你的計(jì)算是正確的,，但是物理現(xiàn)實(shí)卻是殘酷的?！钡?，檢驗(yàn)這些科學(xué)家理論正確與否就是將其付諸實(shí)踐。 愛德溫·鮑威爾·哈勃發(fā)現(xiàn),，來自遙遠(yuǎn)星系光線的紅移與它們的距離成正比,，這是宇宙膨脹的有力證據(jù)?；诠?929年的數(shù)據(jù)和霍華德·羅伯遜科學(xué)研究,，宇宙膨脹學(xué)說和哈勃定律漸漸地流行了起來。哈勃的實(shí)驗(yàn)觀測就是對那些科學(xué)家理論的關(guān)鍵考驗(yàn),，宇宙膨脹學(xué)說是理論和實(shí)驗(yàn)的完美結(jié)合,。 宇宙是一個(gè)神奇的存在，它的演變方式值得我們學(xué)習(xí)和深思 雖然我們大多數(shù)人不會(huì)取得特別重大的科學(xué)突破,，但是這些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)對于和科學(xué)類似的領(lǐng)域來說仍十分適用,。這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)都是行之有效的，并非科學(xué)家專享,。 原文鏈接：https:///starts-with-a-bang/5-vital-lessons-scientists-learn-that-can-better-everyones-life-cf00d4dbe922 編輯：J.C 近期熱門文章Top10 ↓ 點(diǎn)擊標(biāo)題即可查看 ↓ 2. 漫畫 | 李政道和楊振寧是如何獲得諾貝爾獎(jiǎng)的,？ 6. 盤點(diǎn)那些著名的學(xué)術(shù)造假事件|315特輯 8. 宇宙一直在膨脹，為啥你不會(huì)受其影響而變胖,？ 9. 打死你也猜不到的14個(gè)數(shù)字規(guī)律問題 10. 世界到底是不是確定的,？
|
|
|
