再给我一万年,我就能解开这道题 | 8项能持续(百)万年的科学研究

作者: 卡斯泰尔韦奇

来源: 环球科学

发布日期: 2018-03-08

本文探讨了科学家如果拥有更长时间进行研究,可能会关注的一些科学问题,包括自然界常数是否固定、大地震频率、生命起源、大质量恒星爆发、材料腐蚀、物种形成、宇宙是否均衡以及质子是否衰变等。这些问题由于时间跨度大,超出了人类寿命,因此需要长时间的研究来解答。

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

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