科学史上那些重大的科学错误
这些故事告诉我们,即使最聪明的头脑也会犯错误;而且在大发现、大突破的道路上,大风险必不可少,往往导致大失败。
新浪科技讯北京时间7月22日消息,天才也会犯错,而有时候这些错误本身就是天才的想法,有些错误不仅启发后人探索未知谜题的过程,有时候甚至会影响整个科学领域的思维方式。
在天体物理学家马里奥·里维奥最近出版的《辉煌的失误》一书中,作者向我们讲述了科学史上五大科学错误的故事。这些故事告诉我们,即使最聪明的头脑也会犯错误;而且在大发现、大突破的道路上,大风险必不可少,往往导致大失败。以下是马里奥·里维奥选出的五个最杰出的科学错误。
达尔文的遗传思想
从65438年到0859年,查尔斯·达尔文取得了巨大的成就:他提出了自然选择理论。“达尔文是一个不可思议的天才,”马里奥·里维奥说。“他关于自然选择和生物进化的理论令人惊叹:他是如何提出这样一个包罗万象的理论的?而且达尔文其实对数学知之甚少,所以他的理论中没有使用数学方法。”
达尔文的成就中更难能可贵的是,他提出了遗传的概念。达尔文和当时的其他科学家认为“遗传”使自然选择成为可能。当时大部分人都认为,母亲和父亲的特征会在后代中融合,就像一罐黑漆和一罐白漆混合得到灰漆一样。
达尔文的错误在于他没有意识到这个想法和他的新理论之间的冲突。“如果把一只黑猫引入1万只白猫中,‘混合遗传’理论认为黑色会被完全稀释。但是,事实上,黑猫不会完全消失,”里维奥说。“达尔文不明白这一点。他不懂原理。”
直到20世纪初,孟德尔的遗传理论被广泛接受和理解,自然选择理论的谜题才大体完成。孟德尔正确地指出,当双亲的遗传特征相遇时,只能表现其中一方,而不能混合。里维奥说:“事实就是如此,孟德尔遗传学很好地解释了这个问题。孟德尔的理论就像把两副扑克牌混在一起,每张牌的信息都保留了下来——这和绘画混合完全不同。”
开尔文对地球年龄的估计
19世纪,开尔文勋爵威廉·汤姆森爵士是第一个用物理学计算地球和太阳年龄的人。虽然他的计算结果比我们现在知道的要小50倍左右,但是这个计算本身就是一个很大的突破。
开尔文勋爵的计算是基于地球起初是一个高温熔融球体,然后慢慢冷却的想法。他试图计算地球冷却到现在的温度所需的时间。但是当时的科学家还没有发现放射性,所以没有考虑进去,导致使用的数据出现偏差。
然而,马里奥·里维奥(Mario livio)指出,这并不是开尔文最大的错误——即使他把放射性考虑在内,他对地球年龄的估计可能仍然和以前一样。开尔文更大的错误是,他忽略了地球内部存在某种未知的热量传输机制的可能性。
“他假设热量以完全相同的效率在整个地球上传播,”里维奥说。即使在有人提出热量可以在地球中以更高的效率传递之后,开尔文勋爵还是选择忽略这种可能性。“凯尔文已经多次证明自己是对的。有人向他指出这一点,但他从未真正接受过。”
鲍林三螺旋DNA
1953年,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森因发现DNA的双螺旋结构而闻名于世,但化学家莱纳斯·鲍林也在同年提出了自己的DNA结构思想。
“鲍林可以说是有史以来最伟大的化学家,”马里奥·里维奥说。“他两次获得诺贝尔奖,两次都是他自己获得的。”但是像他这样杰出的科学家,匆匆发表了他的DNA结构理论,最后发现它有致命的缺陷。与我们现在熟悉的双链螺旋DNA的结构不同,鲍林的DNA模型有三条相互缠绕的链。
里维奥说,在某种程度上,鲍林对自己过于自信,因为他已经成功推导出蛋白质的结构模型。“他的模型实际上是逆转正确的双链DNA结构,它包含三条链,”livio说。“这不是双螺旋,而是三螺旋。他因为成功而犯了更大的错误。”
霍伊尔的“大爆炸”
英国天体物理学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)是20世纪最伟大的科学家之一,他也是流行的“稳态宇宙模型”的提出者之一。该模型认为宇宙从古至今以及未来都是一样的,即宇宙始终处于稳定状态。当时天文观测已经表明宇宙在不断膨胀,所以理论要求宇宙不断产生新的物质,这样才能保持宇宙的密度不变。
当霍伊尔得知还有另一种理论认为宇宙起源于一个单一而剧烈的事件时,他将其戏称为“大爆炸”,随后他忽略了这一理论,继续坚持稳态宇宙模型。
“这是一个漂亮的模型。在大约15年的时间里,人们很难决定哪个模型比宇宙大爆炸理论更正确,”里维奥说。”因此,他的错误是没有提出这个模型。他的错误在于,即使有越来越多的证据反对这个模型,甚至当它势不可挡时,他仍然不接受其他理论,而是继续试图发明新的方法来维持稳态宇宙模型。”霍伊尔的态度一直是执着的,尽管物理学界最终转向了大爆炸理论。
爱因斯坦的宇宙常数
阿尔伯特·爱因斯坦无疑是人类历史上最伟大的科学家之一,但他也难逃犯错的命运。1916年,他发表了几个描述广义相对论中引力如何起作用的方程。这是伟大的成就,但也有巨大的错误。
爱因斯坦在方程中提出宇宙常数,其实是出于他对静态宇宙的哲学信仰。宇宙常数抵消了宇宙引力收缩的趋势,从而得到了静态宇宙的解。不久之后,天文学家发现了宇宙确实在膨胀的证据,于是爱因斯坦放弃了宇宙常数,将其从方程中移除。
据传,爱因斯坦把宇宙常数视为“一生中最大的错误”(里维奥认为自己从未说过这话)。然而,里维奥认为爱因斯坦真正的错误是把这个常数从等式中去掉了。1998,爱因斯坦去世后,天文学家发现宇宙不仅在膨胀,而且随着时间在加速膨胀。为了解释这一现象,科学家们在广义相对论的方程中重新引入了宇宙常数。
“他真正的错误是去掉了宇宙常数,而不是保留它,”里维奥说。“这个理论允许他保留它。从这里,我们也意识到,理论所允许的一切,似乎都得保留下来。”