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(duì)于大部分人“不過(guò)腦”的贊成，我更喜歡一個(gè)聰明人的尖銳批評(píng)。
——約翰尼斯·開普勒
科學(xué)的突破盡管不是那么常見(jiàn)，但也不能無(wú)中生有。牛頓說(shuō)過(guò)，“如果說(shuō)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(guò)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(ài)因斯坦、達(dá)爾文、芭芭拉·麥克林托、哈勃等人的高度。但是，過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)關(guān)于進(jìn)化的機(jī)制并沒(méi)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(guò)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(kù)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(guò)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(méi)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(yáng)與40億年前相比似乎沒(méi)有什么不同。
2、巧妙地設(shè)置問(wèn)題往往比解決問(wèn)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(wèn)題的方法很簡(jiǎn)單，但是能夠?qū)?wèn)題的不相干部分刨去，找到解決問(wèn)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(wú)法完成，換句話說(shuō)，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(duì)象，將太陽(yáng)、月球、銀河系等其他質(zhì)量體通過(guò)恰當(dāng)?shù)奶幚懋?dāng)作另一對(duì)象，那么我們就可以得到一個(gè)合適的解決方式。問(wèn)題的關(guān)鍵在于我們可以換個(gè)角度解答問(wèn)題: 確定對(duì)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(duì)于潮汐，我們的研究對(duì)象是月球、太陽(yáng)、地球上的海洋; 對(duì)于地球和其他行星的繞日運(yùn)動(dòng)，我們需要廣義相對(duì)論; 對(duì)于地球在宇宙中的運(yùn)動(dòng)，我們需要知道太陽(yáng)、星系及其中星體的運(yùn)行速度。提出一個(gè)好問(wèn)題是困難的，巧妙地設(shè)置問(wèn)題有助于找到適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。同一個(gè)問(wèn)題換一個(gè)問(wèn)法，往往可以令人豁然開朗。
根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，地球在太陽(yáng)周圍的運(yùn)動(dòng)并不是無(wú)形的力造成的，而是地球正好處于太陽(yáng)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(ài)因斯坦之前，牛頓的萬(wàn)有引力定律被認(rèn)為是不可挑戰(zhàn)的權(quán)威。然而愛(ài)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(guò)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(guò)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(ài)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(duì)論。他在廣義相對(duì)論中提出了兩個(gè)全新的假設(shè)：①廣義相對(duì)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(chǎng)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(duì)狹義相對(duì)論的進(jìn)一步延伸，又是對(duì)牛頓經(jīng)典時(shí)空觀的又一次否定。如果你沒(méi)研究過(guò)廣義相對(duì)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(ài)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(jué)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(mèng)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(wú)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?？上У氖?，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(méi)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(lái)了啟發(fā)。如果沒(méi)有數(shù)學(xué)的“定量”，那么就沒(méi)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(cè)數(shù)據(jù)
5、你永遠(yuǎn)無(wú)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(méi)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(duì)論提出了宇宙膨脹學(xué)說(shuō)，但是愛(ài)因斯坦是宇宙靜止論的忠實(shí)粉絲，他對(duì)喬治·萊馬蒂說(shuō)：“你的計(jì)算是正確的，但是物理現(xiàn)實(shí)卻是殘酷的?！钡牵瑱z驗(yàn)這些科學(xué)家理論正確與否就是將其付諸實(shí)踐。
愛(ài)德溫·鮑威爾·哈勃發(fā)現(xiàn)，來(lái)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(shuō)和哈勃定律漸漸地流行了起來(lái)。哈勃的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)就是對(duì)那些科學(xué)家理論的關(guān)鍵考驗(yàn)，宇宙膨脹學(xué)說(shuō)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(duì)于和科學(xué)類似的領(lǐng)域來(lái)說(shuō)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://medium.com/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
9. 打死你也猜不到的14個(gè)數(shù)字規(guī)律問(wèn)題
10. 世界到底是不是確定的？
聯(lián)系客服
