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五谈《〈自然〉百年科学经典》 精选

已有 3342 次阅读 2019-3-31 19:40 |个人分类:闲来读书|系统分类:观点评述


 

我欲托之空言不如载之行事之深切著明也。

 

《〈自然〉百年科学经典》第五卷选录了从1966年到1972年里的91篇文章,其中生物学有60篇,占了三分之二的大头,物理学(5篇)、化学(4篇)、天文学(14篇)和地球科学(8篇)相形见绌。在此前的几卷里,从来没有那个学科入选的篇数超过了一半。

在杂志创刊接近100周年之际(《自然》创刊于1869年),发生这么大的变化当然是有原因的:大环境的影响是二战结束以来世界经济水平的发展和各国生活质量的逐步提高;学科领域的因素是DNA的发现推动了生物学和医学领域的快速发展;杂志社本身的变化是新任的总编马多克斯(Sir John Maddox),“在他的领导下,《自然》从一个完全针对专业人士的期刊转型为一个集记录科学与将科学的最新进展以易于理解的方式呈现给读者为一体的出版物”。这是他第一担任《自然》的主编(1966-1973年),第二次是在1980-1995年。

这个时间也非常接近科学引文索引( Science Citation Index, SCI)诞生的时刻(1964年),而《自然》和《科学》现在之所以这么有名,与SCI对学界的影响日益增大是很有些关系的,现在其影响更是超出了学界。具体的联系也许不容易确认,但《自然》在创刊百年前后发生了重大的变化却是很明显的,与SCI诞生的关系也许不仅仅是巧合——尽管这不是本篇书评关注的重点。

 

为什么生物学的文章这么多呢?因为人最关心的是自己,物理学(广义的物理学)研究的是人的生活环境,生物学(广义的生物学)研究的是人自己。

我们关心人和生物是如何延续的。DNA的发现揭示了遗传的奥秘,DNA决定了氨基酸如何编码为蛋白质,而本卷选录的第一篇生物学文章阐明了当时最后一个尚有争议的三联密码子(一共64个)的功能:UGA是一个“终止”密码子,它不编码任何氨基酸,标志着蛋白质合成的终止。与克里克中心法则“DNA-RNA-蛋白质”有关的文章还很多,包括巴尔的摩发现的RNA反过来可以影响DNA,以及人类酶蛋白的多态性、组蛋白在DNA合成中发挥的作用和大肠杆菌DNA的双向复制,还有其他一些我连题目也看不懂的文章。

我们关心如何保持身体的正常机能(包括治病)。所以要研究阿司匹林药物的作用机制,研究钙离子和肌肉收缩的关系,研究瘙痒症的诊断和起源,研究免疫球蛋白E引起的过敏反应,研究锂在现代精神类药物中的应用(比如治疗躁郁症)及其作用机制,研究过量用药导致的细菌耐药性,等等。

我们关心如何繁衍后代。有通过马驴骡体系研究X染色体的非随机表达的,有研究家畜的卵移植的,有研究兔卵的体外培养的,还有很多研究人类卵细胞的体外受精和分裂的——其实这就是“试管婴儿技术”。从《自然》选录的这篇文章《排卵前的人类卵母细胞自爱体外的受精和卵裂》发表(1970年),到世界第一个“试管婴儿”诞生(路易斯·布朗,1978725日),只间隔了8年时间。另一篇文章《关于人工授精的难题》讨论了一些技术上的难题,但是对其可能产生的社会影响仅限于说“和这些生育能力低下的少数群体讨论人口过剩问题似乎是很不公平的”。“试管婴儿”诞生40年后的今天,这项技术给很多不孕的家庭带来了希望——与此同时,世界总人口差不多增加了一倍。

我们还关心很多其他的问题。在非洲发现的人科化石和原始人类头骨有助于我们了解人类祖先的情况,某个南方古猿遗址的新发现揭示了人和环境的残酷斗争(一只豹子咬穿了一个小孩的头骨)。当然也有一些在我们外行看起来很奇怪的研究,比如说,用药物诱发大鼠产生痉挛性障碍,把人类的疾病传染给猴子,或者让猴子学会吸烟,、的起源问题,等等。

我们对生物学的关注不仅仅限制在生物体本身,还会关心其他一些问题:环境,比如说探讨旋光性的非生物起源,或者人类污染对生态环境的影响;地球以外的生命,比如说,陨石里有没有有机物质(现在倾向于认为是来自于地球上的污染),阿波罗12号月球样品中的含碳化合物(其演示深处的碳现在仍让人费解);甚至天文学方面的文章也有和人类活动有关的,确切地说,是与人类文明有关,巨石阵(stonehenge)可能是新石器时代的“天文台”,可以用来预报日食和月食——但考古学家们对这种解释似乎仍然抱有怀疑态度。

 

科学研究从来不是一帆风顺的,很多问题经过多年的研究仍然不能得到确切的结论,还有许多研究会走弯路,甚至走进死胡同。第五卷里给出了很多这样的例子。

物理学选录了韦伯(J. Weber)的《引力辐射探测器符合计数的计算机分析》,他设计和搭建了两台相距一千多公里的探测系统,认为探测中发现的符合事件给出了引力波存在的证据。这当然是错误的(2015年,LIGO首次直接探测到引力波事件),但是他的工作开创了引力波探测的领域。

天文学选录了一篇文章《太阳的调羹》,讨论太阳中微子的观测值和理论预测值之间的差别,提出了一个基于对流不稳定性的模型来解释这个现象,现在证明也是错误的——“中微子振荡”才是真正的原因,在中微子从太阳核心飞向地球的途中,它们改变了类型。

地球科学选录的《再议有关地球膨胀的古地理学证据》已经被大多数人抛弃(虽然还有一些支持者),而《球状闪电是一种视错觉》也不能算是定论,前几年浙江澳门至尊游戏娱乐平台的科学家还提出了一种可能产生球状闪电的物理机制。

化学选录的4篇文章都跟“聚合水”有关系。此前,苏联科学家(Boris Deryagin)宣称发现了水的一种新的稳定的存在形式,在这四篇文章里,有的反驳他的论证,有的则提出了可能的键合模型,有的给出了聚合水是胶状硅酸盐溶胶的证据,聚合水其实是被杂质污染了的水,从而平息了这场争论。

当然,这些出现错误、引起争议的工作都属于“诚实的错误”,不是研究者故意造假,而是因为工作不周密或者思维有盲区才发生的,与2000年前后著名的肖恩造假事件没有任何可比性——顺便我也翻了翻第九卷(1998-2001),没有看到任何他的消息。

在研究过程中,科学家不仅要周密地设计自己的研究计划,还要防止自己主观愿望过于强烈以至于影响到研究工作。1962年出版的《寂静的春天》让世界注意到,过度使用的化学杀虫给人类赖以生存的生态系统带来了巨大的危害。本卷选录的几篇生物学文章研究了某种杀虫剂(DDE)与加州海岸鹈鹕种群数量下降的关系,有的认为杀虫剂使得鹈鹕蛋蛋壳变薄了,有的认为证据不足、甚至互相矛盾,统计分析的方式也有问题。虽然这些争论的最终结果是美国农业生产中禁用了DDE、加州沿岸的鹈鹕种群数量回升,但是黑兹尔坦(W.Hazeltine)的话仍然值得我们牢记:“科学上绝对不允许隐瞒对立数据,也不能采用‘只要目的正当就可以不择手段’的处世态度。”

 

这篇书评和前面四篇有比较大的差别:前几篇更多强调了大趋势,这篇举的例子多了一些。《〈自然〉百年科学经典》我已经读了五卷了,对《自然》的了解也更多了一些。其实,对于这样一套回顾一百多年历史、横跨几乎所有科学领域的选本来说,谁也不可能全读一遍,更别说全读懂了。当然,这也完全没有必要——有空了、有心情了,挑几篇自己感兴趣的看看,还是有可能得到意外惊喜的。了解一些历史固然很好,但是科学是总是向前发展的——前面还有更多的新发现在等着我们。

 

 




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