科學(xué)史上五個偉大科學(xué)錯誤

天體物理學(xué)家馬里奧·利維奧(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失誤》(Brilliant Blunders)一書中，作者向我們講述了科學(xué)史上五個偉大科學(xué)錯誤的故事。

這些故事告訴我們，即使是最聰明的頭腦也會犯錯;而且，在通往偉大發(fā)現(xiàn)和偉大突破的道路上，巨大的風(fēng)險是必不可少的，而這也往往帶來巨大的失敗。

天才也會犯錯誤，而且有時候這些錯誤本身就是很天才的想法，有些錯誤不僅啟發(fā)了后來人探索未知謎題的進程，有時甚至影響了整個科學(xué)領(lǐng)域的思考方式。

在天體物理學(xué)家馬里奧·利維奧(Mario Livio)不久前出版的《杰出的失誤》(Brilliant Blunders)一書中，作者向我們講述了科學(xué)史上五個偉大科學(xué)錯誤的故事。這些故事告訴我們，即使是最聰明的頭腦也會犯錯;而且，在通往偉大發(fā)現(xiàn)和偉大突破的道路上，巨大的風(fēng)險是必不可少的，而這也往往帶來巨大的失敗。以下就是馬里奧·利維奧所選出的五個最杰出的科學(xué)失誤。

達爾文關(guān)于遺傳的理念

1859年，查爾斯·達爾文取得了一個偉大的成就：提出了自然選擇的理論。“達爾文是個令人難以置信的天才，”馬里奧·利維奧說，“他有關(guān)自然選擇和生物演化的理論令人贊嘆：他是如何想出這樣包羅萬物的理論來呢?而且達爾文實際上對數(shù)學(xué)知之甚少，因此他的理論中沒有用到數(shù)學(xué)的方法。”

在達爾文的成就中更難能可貴的是，他提出了遺傳的概念。達爾文和當(dāng)時其他一些科學(xué)家認為，“遺傳”使自然選擇成為可能。在那個時代，大多數(shù)人認為母親和父親的特征會在后代中融合在一起，就像一罐黑色油漆和一罐白色油漆混合起來，得到灰色油漆一樣。

達爾文的失誤在于，他沒有意識到這種理念與他的新理論之間的沖突。“如果你將一只黑貓引入到100萬只白貓中，‘混合遺傳’的理論認為，黑色會被完全‘稀釋’掉。但是，事實上黑貓不會完全消失，”利維奧說，“達爾文沒有理解這一點，他并不了解其中的原理。”

直到20世紀(jì)初，孟德爾的遺傳理論被廣泛接受和理解的時候，自然選擇理論的拼圖才大體完整。孟德爾正確地指出，當(dāng)親本的遺傳特征相遇的時候，只有其中一個可以表達，而不是混合起來。利維奧說：“事實正是如此，孟德爾遺傳學(xué)很好地解釋了這個問題。孟德爾的理論就像是將兩副撲克牌混合起來，而每一張牌的信息都保留著——這與油漆混合完全不同。”

開爾文對地球年齡的估計

19世紀(jì)，威廉·湯姆遜爵士，即開爾文勛爵，是第一個運用物理學(xué)對地球和太陽年齡進行計算的人。雖然他的計算結(jié)果比我們現(xiàn)在了解的小了約50倍，但這種計算本身就是很偉大的突破。

開爾文勛爵的計算基于這樣的理念：地球剛開始是一個高溫的熔融球體，然后緩慢地冷卻。他嘗試計算出地球冷卻到當(dāng)前溫度所需要的時間。不過，當(dāng)時的科學(xué)家還沒有發(fā)現(xiàn)放射性，因此他沒有將其考慮進去，從而導(dǎo)致采用的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏離。

不過，馬里奧·利維奧指出，這并不是開爾文的最大失誤——就算他考慮到了放射性，他對地球年齡的估計可能還是與原來相差無幾。開爾文更大的失誤在于，他忽略了地球內(nèi)部存在某種運輸熱量的未知機制的可能性。

“他假設(shè)熱量是以完全相同的效率在整個地球中傳輸，”利維奧說，甚至在有人提出熱量有可能以更高效率在地球內(nèi)部傳輸?shù)囊庖娭?，開爾文勛爵也選擇忽略這種可能性，“開爾文已經(jīng)有太多次證明自己是正確的。有人向他指出了這一點，但他從沒有真正接受過。”

鮑林的三螺旋DNA

1953年，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森因為發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結(jié)構(gòu)而聞名世界，但化學(xué)家萊納斯·鮑林(Linus Pauling)在同一年也提出了自己的DNA結(jié)構(gòu)理念。

“鮑林可以稱得上是至今最偉大的化學(xué)家，”馬里奧·利維奧說，“他兩次獲得了諾貝爾獎，而且都是他自己獲得的。”但像他這樣杰出的科學(xué)家，卻很匆忙地將自己的DNA結(jié)構(gòu)理論發(fā)表了出來，并最終發(fā)現(xiàn)其存在著致命的缺陷。與我們現(xiàn)在熟知的雙鏈螺旋DNA結(jié)構(gòu)不同，鮑林的DNA模型中有3股交織在一起的鏈。

利維奧說，在某種程度上，鮑林由于之前成功推論出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型，而對自己太過自信了。“他的模型實際上是將正確的雙鏈DNA結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過來，而且含有3條鏈，”利維奧說，“這不是雙螺旋，而是三螺旋。他是因為自己的成功而犯下更大的錯誤。”

霍伊爾的“大爆炸”

英國天文物理學(xué)家弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家之一，他也是流行一時的“穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型”的提出者之一。該模型認為宇宙從古至今，而且到未來都是一樣的，即宇宙時刻處于穩(wěn)態(tài)。當(dāng)時，天文學(xué)觀測已經(jīng)表明宇宙處于不斷的膨脹中，因此該理論就要求宇宙中源源不斷地產(chǎn)生新的物質(zhì)，從而保持宇宙密度不變。

當(dāng)霍伊爾了解到有另一個理論認為宇宙起源于一次單一的、劇烈的事件的時候，他將其戲稱為“大爆炸理論”(the Big Bang)，之后他便忽略了這一理論，繼續(xù)堅持穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型。

“這是個優(yōu)美的模型，在大約15年的時間里，人們很難決定該模型與大爆炸理論哪個更加正確，”利維奧說，“因此他的失誤并不在于提出這一模型。他的失誤在于，即使對這一模型不利的證據(jù)越來越多，甚至是壓倒性的時候，他依然不接受別的理論，而是繼續(xù)嘗試發(fā)明新的方法來維護穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型。”霍伊爾的態(tài)度一直都很執(zhí)著，盡管物理學(xué)界最終都倒向了大爆炸理論。

愛因斯坦的宇宙常數(shù)

阿爾伯特·愛因斯坦毫無疑問是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一，但他也逃不脫犯錯誤的命運。1916年，他發(fā)表了幾個描述引力如何在廣義相對論中起作用的方程式。這是一個偉大的功績，但也確實存在著重大的失誤。

在方程式中愛因斯坦提出了宇宙學(xué)常數(shù)，而這其實是出于他對靜態(tài)宇宙的哲學(xué)信念。宇宙學(xué)常數(shù)抵消了宇宙中引力收縮的趨勢，從而得到靜態(tài)宇宙的解。不久之后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙確實在膨脹的證據(jù)，愛因斯坦也因此放棄了宇宙學(xué)常數(shù)，將其從方程中去掉。

有傳言稱，愛因斯坦將宇宙學(xué)常數(shù)認為是他“一生中最大的錯誤”(利維奧認為他從未說過這句話)。然而，利維奧認為，愛因斯坦的真正錯誤是將這一常數(shù)從方程式中拿掉。1998年，在愛因斯坦去世之后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙不僅在膨脹，而且膨脹隨著時間推移逐漸加速。為了解釋這一現(xiàn)象，科學(xué)家又將宇宙學(xué)常數(shù)重新引入了廣義相對論方程。

“他的真正失誤是將宇宙學(xué)常數(shù)拿掉，而非將其保留，”利維奧說，“理論允許他保留著。從這里我們也認識到，理論允許的一切似乎都是必須要保留的。”