對我們中的大多數(shù)人來說,科學(xué)實(shí)驗(yàn)只是在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里面進(jìn)行,沒有什么實(shí)際作用。不過對科學(xué)家來說,它們卻是最終現(xiàn)
實(shí)的檢驗(yàn),擁有創(chuàng)造或打破關(guān)于宇宙的最重要理論的能力?茖W(xué)實(shí)驗(yàn)不僅僅確認(rèn)或者駁倒一些理論,它們還改變了我們對生命、現(xiàn)實(shí)甚至是對我們自己的看法。實(shí)驗(yàn)有時候完全顛覆了我們關(guān)于世界如何運(yùn)行的常識性概念,有時候還會粉碎存在已久的虛構(gòu)理論。以下就是一些至今仍對我們有著重要影響的科學(xué)實(shí)驗(yàn):
1、海因里希·赫茲與無線電波的發(fā)現(xiàn)(1888年)
1888年,在德國一個黑暗的實(shí)驗(yàn)室里,一顆微弱的火星的出現(xiàn)預(yù)示著空前重要的技術(shù)革命的開始。31歲的物理學(xué)家海因里!ず掌澰趯(shí)驗(yàn)室里建立了一個電路,該電路在實(shí)驗(yàn)室的一角蹦出了一顆火星,然后他看著這朵火星引起房間另外一邊另外一顆火星的出現(xiàn)。赫茲因而發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在。電磁波在真空中也能以光速傳遞————正如15年前蘇格蘭物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得出的預(yù)計(jì)一般,從那個時候開始這些電磁波成為了今天全球廣播、電視和電子通訊網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。
2、斯坦利·米爾格拉姆和服從權(quán)威實(shí)驗(yàn)(1961年)
1961年6月,27歲的耶魯大學(xué)心理學(xué)教授斯坦利·米爾格拉姆刊登了一份廣告,邀請讀者參加一項(xiàng)有關(guān)記憶的科學(xué)研究。不過這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和它看起來的樣子不完全是一回事。在實(shí)驗(yàn)中有一個學(xué)生單獨(dú)在一間房子里,負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家向他提問,如果回答錯誤,米爾格拉姆就要求受試者通過控制臺上的開關(guān)電擊那個學(xué)生,電壓從15伏到標(biāo)明“危險”的450伏。電壓一直上升,當(dāng)電壓已經(jīng)顯示“危險”,被電擊的那個學(xué)生開始尖叫,最后尖叫被不祥的沉默所代替。盡管有所猶豫和抗議,可是65%的參加者還是聽從指令進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 那個被電擊的學(xué)生實(shí)際上是一名演員,他只是在模仿被電擊的聲音,其實(shí)沒有受到一點(diǎn)傷害。米爾格拉姆的這個實(shí)驗(yàn)證明了各種普通人都會被權(quán)威說服去虐待一個陌生人———如果他們相信可以把責(zé)任全部推到權(quán)威身上的話。正如最近在伊拉克發(fā)生的虐俘丑聞所表明的,米爾格拉姆的實(shí)驗(yàn)并沒有過時。
3、恩里科·費(fèi)米和第一次鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)(1942年)
從原子中提取有用能量的想法曾經(jīng)被一些世界頂尖科學(xué)家———包括愛因斯坦————認(rèn)為是不可能的?墒钱(dāng)芝加哥大學(xué)進(jìn)行了一次地下核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)之后,科學(xué)家們就不再有這樣的懷疑。在1942年12月的一個寒冷的冬日,諾貝爾獎得主、意大利物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米完成了世界上第一個原子反應(yīng)堆CP—1的建設(shè)。費(fèi)米證明了核反應(yīng)是可能的,也是可受控制的,而且還能為世界帶來核能源。
4、埃丁頓證實(shí)愛因斯坦引力理論的實(shí)驗(yàn)(1919年)
1919年11月7日,愛因斯坦成為全世界最著名的現(xiàn)代科學(xué)家。全球媒體對一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了報道,這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,愛因斯坦的引力理論———廣義相對論將牛頓古老的定律淘汰了。根據(jù)廣義相對論,引力是空間與時間彎曲的結(jié)果,這使光線在通過有質(zhì)量的物體附近時發(fā)生彎曲。英國天體物理學(xué)家阿瑟·埃丁頓決定通過測量太陽引力對在1919年5月發(fā)生的一次日食中靠近太陽的恒星光線的影響來證實(shí)這一理論。愛因斯坦的理論所預(yù)測的彎曲效應(yīng)是牛頓理論所預(yù)測的兩倍,但它仍然十分微。合喈(dāng)于從14米開外看到的一根頭發(fā)的寬度。經(jīng)過數(shù)月的分析,埃丁頓宣布,恒星表面位置的微小變化表明,愛因斯坦的理論已經(jīng)擊敗了牛頓的理論。從那個時候開始,越來越多準(zhǔn)確的測量證實(shí)了愛因斯坦的預(yù)言。
5、米切爾森—莫利實(shí)驗(yàn) (1887年)
如果你開車以70公里/小時的速度在一條公路上行進(jìn),一輛汽車以70公里/小時的速度迎面而來,兩輛車之間的相對速度是多少?很簡單:140公里/小時————這是常識。然而在1887年,兩位美國物理學(xué)家艾伯特·米切爾森和愛德華·莫利發(fā)現(xiàn)這種“常識”不適用于光束。他們試圖檢測到“以太”的存在。以太被認(rèn)為是一種充滿了宇宙的流體,光波因此可以在真空中旅行。他們并沒有發(fā)現(xiàn)以太的存在,但是在實(shí)驗(yàn)中,他們發(fā)現(xiàn)光速是恒定不變的。這個發(fā)現(xiàn)使愛因斯坦的相對論有了更進(jìn)一步的發(fā)展。
6、克隆羊多莉(1997年)
1997年2月,一只綿羊的照片登上了全球各大報刊的首頁。這只名為多莉的綿羊是世界上第一個其它成年動物的克隆體———通過從一只母羊身上的一個細(xì)胞中提取的DNA而產(chǎn)生的一個完美基因復(fù)制品。幾個月之后,這個來自蘇格蘭羅斯林研究所的科學(xué)小組又公開了兩只克隆小羔羊:莫莉和波莉。這兩只小羊的DNA中還被植入了一種人類基因,因此它們的奶中含有用于治療血友病的凝血因子。這些首批成功的克隆實(shí)驗(yàn)在制藥道路上邁進(jìn)了一大步。這些克隆動物將專門用于批量生產(chǎn)人用藥物成分。不過在羅斯林研究所300多例克隆胚胎的實(shí)驗(yàn)中,最后只有多莉是成功的例子。多莉于2003年死亡,壽命只有正常羊壽命的一半。人們很擔(dān)心克隆技術(shù)最終會克隆出“完美的”人類,克隆的商業(yè)可行性也有待驗(yàn)證!
7、奧斯瓦爾德·埃弗里的DNA實(shí)驗(yàn)(1944年)
通常人們都認(rèn)為是弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森發(fā)現(xiàn)了生命的奧秘————細(xì)胞中的DNA———的人。不過幫助他們發(fā)掘出DNA重要性的決定性線索卻是來自洛克菲勒大學(xué)的奧斯瓦爾德·埃弗里和他同事所做的實(shí)驗(yàn)。多年以來,科學(xué)家們都沒有認(rèn)真考慮DNA對于生命多樣化的重要性,相反,他們一直認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳信息的載體。不過埃弗里和他的同事們證明這個觀點(diǎn)是錯誤的。1944年,經(jīng)過對細(xì)菌多年艱苦的實(shí)驗(yàn),他們證實(shí),如果把一個細(xì)菌里的DNA轉(zhuǎn)移到另外一個細(xì)菌里,這個細(xì)菌的特性也會在另外一個細(xì)菌中出現(xiàn)。他們的論證引起了激烈的爭議,不過克里克和沃森決定跟隨這條關(guān)鍵線索繼續(xù)研究下去————最后他們贏得了諾貝爾獎。令人憤慨的是,批評者們使埃弗里和他的研究小組沒有獲得這個獎項(xiàng)。
8、格雷戈?duì)枴っ系聽柵c基因(1857年)
達(dá)爾文的進(jìn)化論改變了我們對地球上生命的理解。然而達(dá)爾文不知道生物的特性是如何世代相傳的。1857年,一位奧地利神父格雷戈?duì)枴っ系聽柾ㄟ^對植物進(jìn)行一系列仔細(xì)的實(shí)驗(yàn)把答案告訴了我們。孟德爾發(fā)現(xiàn)植物的父母單獨(dú)地把自身的性狀傳遞給子代,這種非常簡單的規(guī)律決定了形狀的不同組合的最終結(jié)果。至關(guān)重要的是,他還發(fā)現(xiàn)性狀不是單純地混合在一起,而是保持著獨(dú)立性:一株高的植物和一株矮的植物繁殖出來的后代要么是高的,要么是矮的,而不是介于兩者之間。那表明性狀是分開獨(dú)立地遺傳給下一代,后來這稱為遺傳基因。讓人驚奇的是,孟德爾的重要發(fā)現(xiàn)被人們忽略了數(shù)十年,直到20世紀(jì)初才被人們認(rèn)可!
9、愛德華·詹納與接種牛痘(1796年)
1980年,世界衛(wèi)生組織宣布了一個鼓舞世人的消息:天花這種曾經(jīng)一年就能奪去上百萬人性命的病毒性疾病已經(jīng)被徹底消滅了。這還是人類首次對一種流行性疾病的全面勝利。這完全是將近200年前格洛斯特郡一位名叫愛德華·詹納的醫(yī)生進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)帶給我們的勝利果實(shí)。這次實(shí)驗(yàn)也許是有史以來最重要的一次醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。他發(fā)明了預(yù)防天花的牛痘接種法,為人類預(yù)防和消滅天花做出了卓越的貢獻(xiàn)。
10、巴斯德與微生物(1860年)
1860年,法國杰出的化學(xué)家路易·巴斯德用帶有S型瓶頸的瓶子做實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)了微生物,這不僅駁倒了中世紀(jì)對生命的看法,而且揭示了疾病的真實(shí)起因。他制成的S型瓶頸的瓶子,空氣可以自由進(jìn)入瓶內(nèi),但是塵埃則在曲頸的彎處沉淀。如果瓶子里面的肉汁是煮沸滅菌的,則微生物不會生長。如果除去瓶頸,瓶子里面的肉汁很快就會發(fā)酵,這就是微生物進(jìn)入的緣故。他很快把這個發(fā)現(xiàn)用于實(shí)踐:他發(fā)現(xiàn)并根除了一種侵害蠶卵的細(xì)菌,挽救了法國的絲綢工業(yè)。
(作者 羅伯特·馬修斯)
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