世界上历史最长的那些实验提醒我们,科研不是短跑,而是一场漫长的马拉松。
400年记录太阳黑子
自从400多年前望远镜问世以来,天文学家就一直在记录太阳黑子的活动,伽利略即为其中一员。然而,早期的观察者既不知出现在太阳表面的黑色斑块究竟是什么,也不了解产生太阳黑子的磁场。直到1848年,瑞士天文学家鲁道夫·沃尔夫开发出一个计算世界范围内黑子数量并沿用至今的公式,人们对太阳黑子活动才有了进一步认识。
比利时皇家天文台太阳影响数据分析中心搜集了自1700年以来,由500多名观察者在观察太阳表面时留下的照片和手绘资料。这些详细的观察记录有助于研究人员了解为何太阳黑子活动会发生这样的周期性循环,并精确地预测激烈的太阳黑子活动。该天文台太阳影响数据分析中心负责人克莱特认为,和数百年前的同行一起“工作”是一件令人陶醉的事。他说,虽然伽利略由于“忙于行星和其他事情”,导致其对太阳黑子活动的观察数据参差不齐,但他所绘制的太阳黑子图,已然包含足够详细的信息,去揭示太阳黑子群的磁结构以及太阳偶极子的大小和倾斜度。
170年监控火山
意大利南部的维苏威火山虽是一座活火山,但每隔几千年才会壮观地喷发一次,最近一次大喷发是在公元79年,这次喷发埋葬了庞贝城。坐落在维苏威火山一侧600米高处的维苏威火山观测站,作为世界上最古老的火山研究站,自1841年起, 便开始对这个不友好的目标进行观测,火山的每一次震动都被记录下来。
观测站的第一任负责人马塞多尼奥·梅洛尼在火山岩浆的磁特性方面做了开创性的工作。1856年,观测站的第二任负责人路易斯·帕尔米耶里发明了电磁地震仪,相比早先的仪器,它对地面震动更加敏感,使预测火山喷发成为可能。
如今,大部分的火山监测都是通过远程操作实现的,地面上的传感器收集数据后,将数据传到国家地球物理与火山学研究所的实验室。
火山观测站的另一用途就是预测火山喷发,保护公众生命财产安全。在那不勒斯的实验室里,科学家全天24小时值勤,密切监测附近的火山。
美国火山学家哈拉尔杜尔·斯古德森认为,火山学的未来不是在已知的危险火山上安放传感器,而是在于星载雷达的使用和国际间的合作。
170年研究肥料的影响
2008年,英国洛桑研究所的科研人员安迪·麦克唐纳接手了一项农业实验,这是自1843年起就开始进行的一项研究:弄清楚矿物肥料和有机肥料对农作物产量的影响。该项研究是由肥料大王约翰·劳斯在其位于伦敦北部的洛桑庄园里发起的。研究进行了二三十年之后,科研人员发现氮肥的作用最大,其次是磷肥。
洛桑档案馆保存着自从实验开展以来收集的大约30万份植物和土壤样本。2003年,科学家从1843年收集的小麦样本中,提取到两种小麦病原体的DNA,揭示了工业二氧化硫的排放对哪种病原体的影响比较大。
90年看着天才成长
1921年,美国斯坦福大学的心理学家路易斯·特曼通过其开发的斯坦福-比奈智商测试,挑选出了在1900年和1925年间出生的1500多名天才儿童,并对他们进行跟踪调查。这是世界上最长的纵向研究之一,也是历时最长的、深入研究人类发展的项目。在长达90多年的时间里,特曼及其追随者对这些参与者的家庭生活、教育程度、兴趣爱好、个人能力以及个性品格进行了追踪调查。
特曼的“天才遗传研究”的目标之一,是为了反驳当时流行的一种假设:天才儿童的身体是羸弱的,他们缺乏社交能力并且发展不全面。研究结果显示,这些天才儿童和普通人一样健康,并具有良好的社会适应能力,他们普遍都成长为事业有成、快乐的成年人。
85年等待沥青滴落
1961年,在澳大利亚昆士兰大学工作才两天的物理学家约翰·梅因斯通无意间发现了一个古怪的小实验—沥青滴漏实验,当时该实验已经在橱柜里悄悄地进行了34年。50年后,梅因斯通仍然照看着这个实验,并一直等着见证最激动人心的时刻。
这个实验的开创者是该校的第一位物理学教授托马斯·帕内尔,他想借此实验向学生证明,在冷却状态下很容易被锤子砸碎的沥青也可以像液体一样流经漏斗,从底部滴出。最后帕内尔成功了,每隔6到20年,就会有一滴沥青滴落,迄今为止已经滴下了8滴沥青,速度如此之慢,使其成为世界上最慢的滴漏。梅因斯通谨慎地预测,第九滴沥青将于今年年底的某个时刻滴下。
严格地说,这个实验并不是一个科学发现的温床。在86年的时间里,此项研究只产生了一篇科学论文,该论文计算出沥青的黏性是水的2300亿倍。此外,该实验在2005年曾赢得搞笑诺贝尔奖。
梅因斯通认为,该实验的价值不在于它对科学的贡献,而在于对历史和文化的影响,它激起了雕刻家、诗人和作家对时间流逝和现代生活节奏的深刻思考。同时, 它还让人联想到科学史和事物发展的恒久性。
如今已78岁高龄的梅因斯通已经找到了沥青滴落实验的接手人。
摘自《壹读》2013年第10期