耐心,是科学家必须怀抱的美德

作者: 原原

来源: 原理

发布日期: 2017-08-25

科学研究是一个漫长而复杂的过程,需要科学家们具备耐心和毅力。文章通过举例说明,无论是天文学、微生物学、考古学还是医学和物理学,每个领域的科学家都在等待中不断努力,面对各种挑战和限制。耐心是科学家必须怀抱的美德,也是科学研究成功的关键。

科学是一个漫长的等待过程,这一点几乎所有从事科研工作的人都知道。收集和解释科学证据,不仅需要专业技能和为之努力的决心,也需要创造力和好奇心,更重要的是漫长的时间付出。

举个例子,自古以来我们都知道土星的存在,到了1610年,伽利略才用望远镜看到了土星环,但他并不确定那是什么。直到1650年代,荷兰天文学家惠更斯报道了土星周围的平面环。天文学上的第一次土星任务则始于1973年,先驱者11号花了六年多时间才到达土星,飞过了土星环的外层。

再快进几十年直到最近,“卡西尼号”首次到达土星和土星环环之间,距土星环被观测到以来已过了四个多世纪,而距卡西尼号发射也将近二十年。再过不久,卡西尼号就将进入土星的大气层。

太空任务进展缓慢的因素还有许多,预算、项目优先事项的改变、还有技术上的限制,都可能进一步拉长太空探索的时间。即使一切顺利,广阔的空间自身也能引发延误,例如将数据从卡西尼号传输到地球的速度是光速,但仍需要一个小时才能到达。天体的摆动幅度很大,所以天文学家经常需要在适当的时刻才能进行观测,而这种适当的时刻往往需要等待,例如有些观测需要等到日落,有些则需要等到像本月21日发生的日全食。

在等待的这条路上,天文学家并不孤单:微生物学家必须等待细胞培养的生长,考古学家每天倒数着离野外考察开始的天数,建模者受益于日益提升的计算机力量,而这种提升需随时间累积,使他们能够更详细地了解各种程序。或许等待的过程对从事医药研究的科学家来说是最煎熬的了,他们面对的是被病痛折磨的病患,他们等待着新的治疗、新的药物带来改变生命的希望。

生物学家在基因编辑上有里程碑式的突破,通过基因剪辑人类胚胎,或可最终帮助治疗潜在致命的心脏病,但这离真正临床试验还有很长的路要走。这样的例子在生物学和医学中比比皆是,许多新的方法仍处在啮齿动物测试中。而且即便一种新的药物或新的治疗方法最终达到临床试验阶段,也无法就能保证成功。科学家要等、医生要等、病患和病人的家属也要等。

物理学家也深懂这种等待带来的沮丧,无论对于天文学还是粒子物理学,一个探测器的建成过程可长达数十年。这不禁让我想起前几天与一位60多岁的英国理论物理学家聊起正在由美国航天局和欧洲航天局一起筹建的引力波探测器LISA,目前的预计发射时间是2034年。老教授听了说:“又一个17年,谁知我能否等到那一刻看到结果呢。”再后来我们聊到现在的理论物理似乎在数学的路上越走越远,而物理学上的突破是否该回到物理本身?

老教授说:“这也是我们很多理论学家心里明白的一点,但似乎目前也没有更好的办法。每一项物理探测需要等待的时间太长了,而在这期间我们不能什么都不做吧?数学或许不是最好的办法,却是性价比最高的。但我也相信,物理的问题最终要靠物理解决。”

耐心是我们对科学的态度,相信每一位正在学习科学、从事科研工作的朋友们都会有这样的感受吧。

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