许多自然现象之所以难于观测,是因为它们跨越的时间幅度非常大,远远超出了人类的寿命。如果科学家能开展一些持续数千年或数万年的研究,他们最想获得些什么样的信息?我们就这个问题采访了多位顶级科学家。
两个原子组合成一个分子仅需数皮秒时间(1皮秒为10-12秒),与之相比,人的一生可谓漫长。然而,与许多自然现象(从山脉的隆起到星系的碰撞)相比,人的一生又短如惊鸿一瞥。
有些科学谜题,科学家即使穷尽一生也无法解答,只能通过接力的方式一代传一代地让研究持续下去。例如,医学界的纵向调查就是在最初参与调查的研究人员辞世之后,由后继者继续跟踪观察那些调查对象。某些早在20世纪20年代就启动的调研项目,甚至至今仍在进行。而历史上持续时间最长的不间断收集数据的纪录,可能是由古巴比伦人的《天文日记》(Astronomical Diaries)创下的。
这部日记记录了公元前1000年-公元元年内至少6个世纪的天文观测资料,由此揭示了日食和月食之类天象出现的规律。
今天,在大多数科学研究领域中,都有一些极有意思且意义重大的问题悬而未决,原因就在于科学家生命有限,没有足够的时间来研究这些问题。我们非常好奇,如果时间不在话下,情况又如何呢?
我采访了各个领域的顶级科学家,问他们,“如果你有1 000年、10 000年,甚至1 000 000年的时间来观测或实验,你会关注哪些问题?”(为了避免他们跑题,绕开科学大谈那些玄乎其玄的未来远景,我要求他们只能使用今天的技术)
1. 自然界常数真是固定不变吗?
时间跨度:10 000年
杰拉尔德·加布里埃尔斯(Gerald Gabrielse)
哈佛大学物理学家
2. 大地震发生的频率有多高?
时间跨度:10 000年
索恩·雷伊(Thorne Lay)
美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校地震学家
3. 生命如何起源?
时间跨度:10 000年
罗伯特·哈森(Robert Hazen)
美国乔治·梅森大学地球科学家
4. 大质量恒星如何爆发?
时间跨度:10 000年
科尔·米勒(Cole Miller)
美国马里兰大学天文学家
5. 材料是如何被腐蚀的?
时间跨度:100 000年
克里斯汀·帕松(Kristin Persson)
美国劳伦斯伯克利国家实验室理论物理学家、材料科学家
6. 物种是如何形成的?
时间跨度:100 000年
杰瑞·科伊纳(Jerry Coyne)
美国芝加哥大学演化生物学家
7. 宇宙是不均衡的吗?
时间跨度:1000 000年
格伦·斯塔克曼(Glenn Starkman)
美国凯斯西储大学物理学家
8. 质子不会衰变?
时间跨度:1000 000年
西恩·卡罗尔(Sean Carroll)
美国加州理工学院理论物理学家