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一本讲述天文学中的失败故事的小书

混沌巡洋舰  · 公众号  ·  · 2024-02-25 18:41

正文

小时候我们听过爱迪生的故事,他说他并没有失败,只是找到一万种行不通的办法。然而,不管爱迪生一生做了多少次失败的实验、发现了多少个行不通的方案,人们最能记住、脱口而出的就是:发明家,电灯泡。

当下的科普书,往往是讲述科学史中成功者的故事,而忽略了那更多的闪光灯之外的,如今看起来是失败,实际却实实在在推动了学科前进的研究。然而近日独到的一本让人耳目一新的小书,却专讲失败的故事。该书由天文学家高爽创作,名为《星空的暗角,天文史上的伟大失败》,笔者一口气读完,觉得这样的书可以出一个系列,讲讲化学,物理,神经科学,人工智能等众多领域的失败案例,并总结其中跨学科的共性。这共性或许是书中的这段话,科学既不担保全部思考过程都通往真理,也不意味着必须领先于时代的声音。科学更像航海,可能有目标,也可能并不知道彼岸在何处,可能走上了最便捷的海路,也可能在原地湍流中打转,甚至南辕北辙。

这类谈及失败规律的研究,之前有两本,一是日本畑村洋太郎的《失败学》, 他在该书中畅想有一天要设立一座“失败博物馆”。他说:“我期待着失败博物馆这类场所的设立,能够改变目前对失败消极的固有印象。”第 二本是《失败的逻辑》,关于该书,曾有之前的读书笔记( 失败的逻辑读书笔记-失败的根源是目标不清晰 这两本书中的案例都来自商业或具体技术的应用,而在《星空的暗角》中的案例,其中诸多案例,处于不同的视角不该称其为失败。 从这些短期失败,长期成功的案例中,可理解为何科研领域,相比其它领域,更加不应该以成果确定成功与否,而是更加关注过程与规范。

相比其它更接地气的科学研究,天文学的研究看起来距离商业落地通常更远,除了少数用于远洋导航之类的星图,这意味着天文学研究多半难以直接得到产业界的反馈,这也是大多数基础研究界的常态,也符合人们对科学家的刻板印象,即某科学家实验了几百次,在一次次尝试失败后终于发现了某某结果,然而正如该书作者在书的序言所说的,科学研究中坚持不一定换来成功,比油门更重要的是方向盘。天文学家们的失败还能带给我们一个相对更大维度的宇宙观:我们所谓的失败,可能只是我们视野之内的小瑕疵;我们向往的成功,可能反而是一个时代的偏见和陈词滥调。

将全书列举的21个失败案例分门别类,其中最常见的就是找错了方向,试图通过累积数据来论证一个错误的假设,例如第二章所写的伽利略为了支持日心说,认为潮汐的来源是由于地球绕太阳运动而带来的。之后尽管他持续数十年收集数据,但由于拟合的目标是春夏秋冬的变化,始终不得其法。与之相对的是海王星的发型来源于天王星轨道预测的误差,正是由于研究者想到了正确的假设,即存在一颗未知行星而不是观测误差,才导致了最终的成功。

另一类失败则是源于提出的实验所需技术超过了当前时代,例如通过判断光线往返两地的时间差来估算光速,这种实验设计的失败初看是由于所有人都错误地估计了光速的量级,但本质在于那时科学家也不关注测量误差。从而不能估算当前的仪器能够准确测量的光速处于哪个数量级。另一个这类失败的案例是苏联为了世界最大的名头,一步从76厘米口径望远镜跳到6米口径,这样的大跨步带来众多技术问题,最后造出了无法使用的望远镜,但也 误打误撞,推动了计算机控制望远镜的技术,在全世界范围掀起了简化望远镜支撑结构的浪潮。这类失败还包括错估了技术进步的速度,在确定经纬度的竞争中,有两类方案,一是月相法,通过测量月亮和恒星的位置,再将其代入计算公式或查表得出结果。二是航海钟,最初的航海钟很贵,然而一旦工业化生产,成本就会下降。这使得月相法由于固有的误差(多星系统的混沌)显得不具实用性。

第三类则是天文学家取得了一系列成功,之后过于相信成功的方法,面对新问题的时候对老方法产生了路径依赖,简单说就是“改不掉”,这一类最典型的就是权威爱丁顿爵士把博士生关于白矮星的理论斥为异端邪说。之后自己做出了一个个突破性成果的钱德拉塞卡钱德拉塞卡后半生一直努力避免打压任何青年学生。他养成了一个习惯,在天文学的某个领域内钻研,取得突破性的成果,写出一本教科书级别的著作,不出十年,一定会转行到另一个领域。他说,这样可以避免自己深陷某个特定的领域,成为学阀。他要让自己在任何领域研究的时间都不长,这有助于自己谦卑地面对年轻人。







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