大意失荆州:科学失误故事

通向科学殿堂的“天街” 自然科学的“百科全书”

《科学失误故事》通过历史上的许多科学家在科学研究和发明历程中出现的各种失误的故事，向广大读者揭示了疏忽大意就会错失良机，过于相信权威缺乏独立思考就会在创新之路上迷失方向的道理。通过故事阅读，读者能够从这些失误的教训中受到启发，从而领悟到科学研究的正确态度与方式。

陈仁政，中学教师，长期从事数学等学科教育。在《数学通报》《知识就是力量》《光明日报》等50多种报刊上发表过文章200多篇（次）。出版过《站在巨人肩上》丛书、《七彩学生文库》丛书、《说不尽的π》《不可思议的e》等专著20多种。其中《说不尽的π》与《不可思议的e》获2009年度“国家科学技术进步奖”二等奖；《七彩学生文库》丛书获2017年第一届“中国科普作家协会优秀科普作品奖”提名奖。

布洛赫解错题的启示——“小问题”疏忽不得“大厦”建成了吗——大师们的盲目乐观从德谟克利特到欧拉——颜色是怎样产生的重物比轻物落得快吗——流传了两千年的谬误牛顿的“上帝”——“第一推力定律”“一生中优选的蠢事”——“大爆炸”面前的遗憾磁石有灵魂吗——从泰勒斯到吉尔伯特铁块为何被震棹——真空中磁铁不吸铁吗推迟发表的库仑定律——卡文迪许埋没的成果在蹉跎的岁月里——电磁感应门口的遗憾发明大王忽视新现象——爱迪生无缘“热电子发射效应”是“纸上的发现”吗——讥笑难扼电磁说能用电波通讯吗——电磁波发现者信手扔“宝”他和电子擦身而过——赫兹的遗憾从阴极射线到光电效应——他本应四次获奖利用原子能荒唐吗——几位“权威”不权威名家将机会留给查德威克——中子面前的失误有眼不识正电子——从小居里夫妇到评委的疏漏是“超铀元素”吗——走到核裂变门口的时候“弱电统一”面前的遗憾——从狄拉克到程开甲朗道武断说“废话”——杨、李幸运得大奖贝采利乌斯和奥桑的遗憾——“让”给克劳斯的钌发现权当他人支持自己的原子论时——视友为“敌”道尔顿新符号面前的“拒绝”——道尔顿故步自封半世纪后方认可——分子论面前的失误助手偷工做假——莫瓦桑误得“人造钻石”评委总是有理——元素周期律的遗憾从“英雄”到“罪犯”——氟里昂这样浮沉DDT破坏生态——诺贝尔奖评委也有责灰狼、腐叶和狐蝠——生态灾难人自作孽“五祖马尾”是如何枯萎的——不可忽视的动物入侵从“紫色恶魔”到“美丽杀手”——不可忽视的植物入侵“幸福草”不幸福——从容应对“侵略者”“文明青年”能改变愚昧吗——达尔文操之过急成果埋没卅五载——孟德尔遗传规律埋没32年的成果——巴巴拉遗传规律转基因工程的失误——始料不及的副作用从李时珍到布特列洛夫——大不过“锅”的“烙饼”寄生虫致癌吗——菲比格误得诺贝尔奖切脑额叶能治精神病吗——仓促评奖酿悲剧幸亏罗斯活到九旬——诺贝尔奖优选龄得主的季军何不一视同仁——“胰岛素”评奖中的不公维C不是万应灵丹——“始终都对”的鲍林也犯错为何歧视东方女性——“断裂基因”评奖中的不公政治交易不能算数——谁优选发现艾滋病毒艾滋病连天花病——领先八年又如何九年视而不见——一朝疯牛酿灾电话不敌邮差吗——专家未必内行复印机面前的憾事——功败垂成卡尔森福尔摩斯的“科学”——柯南道尔的疏忽57天才停在图纸上——达·芬奇兑现不多58原子存在与保温瓶——信息失灵闹笑话59“威治”还是“尼治”——翻译家们的失误60眩目灯光考验眼光——电灯不是气灯的对手吗61汽车难行英伦路——荒唐的“红旗条例”62花生、飞蛾和炼钢厂——盲目“输出”得不偿失63“软件之母”埋下的“定时炸弹”——“千年虫”64千年之交的误区——人类的“千年之交病”

    “大厦”建成了吗――大师们的盲目乐观
     从16世纪末意大利伽利略创立现代科学研究的方法论开始，经过其后英国牛顿、法拉第、麦克斯韦等科学巨匠的努力，物理学里的力学、光学、热学和电磁学已高度发展，各自建立了完整的体系。在一些科学家眼里，由这些成就构成的清晰画面表明，“物理学的大厦”已经基本建成，虽然大厦上空尚有“黑体辐射”和“迈克耳孙一莫雷实验”两朵“乌云”。
     这种盲目乐观在20世纪到来时显得更为突出。
     当时物理学界最有地位和权威的英国皇家学会会长开尔文（1824―1907），于1900年4月27日在英国皇家研究所发表了一篇讲演，题为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》。他的讲演认为，物理学的大厦已经基本建成，而这两朵乌云可以在20世纪初消失。
     年轻的德国物理学家普朗克（1858―1947）于1878年在慕尼黑大学读书时，曾向他的老师、德国物理学家、数学家菲利普？古斯塔夫？冯？约里（1809―1884）表示要献身物理学，但老师却劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大发展了。将一生献给这门科学，太可惜了。”
     与开尔文、冯？约里等人类似的“病人”还有德国物理学家劳厄（1879―1960）、美国物理学家迈克耳孙（1852―1931）等。劳厄说，经典物理和经典力学已“结合成一座动人心弦的具有庄严宏伟的建筑体系的美丽殿室”，而迈克耳孙则说“绝大多数重要的基本原理已经牢固地确立起来了，下一步的发展看来主要是把这些原理认真地利用”。
     总之，在这些物理学家看来，物理学的大厦已基本建成，以后物理学的发展不过是做些修修补补的工作。例如把已知公式中常量的小数点后的数字多算出几位，或通过实验再测得准确些而已。
     物理学的大厦真的建成了吗？物理学真的不会再有大发展了吗？接近不是。
     事实上，在19世纪末，随着1895年x光、1896年放射性、1897年电子、1898年钋和镭的放射性的发现，“原子的大门”已经被打开，原子不可分的观念已经被摧毁，原子物理学――物理的一个重要分支成了一个崭新的研究领域。这时的物理学，已不只是上空有两朵乌云，而是危机四伏，山雨欲来风满楼了。在19和20世纪之交，古典物理学领域中，几乎没有一条原理、没有一个基本概念不受到怀疑和重新审查，以往一向看作天经地义、万古不变的物质不灭、能量守恒、原子不变、时间绝对、空间绝对和运动连续等等，都产生了动摇。这些迹象表明，物理学面临的不仅仅是一场危机，而是一场伟大的革命，正如列宁所说：“现代物理学是在临产中。”
     接下去的故事是，由两朵乌云化作革命的狂风暴雨，以摧枯拉朽之势使物理学的大厦轰然坍塌，诞生了相对论力学和量子力学。盲目乐观者目瞪口呆，无言以对。
     真是无独有偶，在数学界，也同样有这种盲目乐观的人。 1900年，第2次国际数学家大会在巴黎召开，有名法国数学家、物理学家庞加莱（1854―1912）在会上乐观地声称“今天我们可以说，数学绝对的严格性已经达到了”。
     庞加莱的乐观也不无道理。历经两次“数学危机”，19世纪奠定数学基础的分析学不断取得重大进展，微积分有了坚实可靠的基础，集合论的发展和皮亚诺公理体系的确立，自然数理论进而全部数学理论就都可从皮亚诺公理系统出发，并借助于集合论概念和命题得到建立。集合论的概念是逻辑概念，而逻辑理论应该是没有矛盾的。这样，数学的基础因归纳到集合论而坚实无比，大部分数学家也和庞加莱一样极为满意。
     庞加莱的话音刚落，就在1901年6月，从英国数学家、哲学家罗素（1872―1970）发现“罗素悖论”开始，一系列动摇数学基础的悖论相继发现，从而爆发了至今还没有接近克服的“第三次数学危机”。在克服这次“危机”的过程中，诞生了三大数学流派。随着1931年奥地利数学家哥德尔（1906―1978）给出的两个“不完备定理”，人们寻找可靠数学基础的努力全部化为泡影，庞加莱“数学绝对的严格性”也消失得无影无踪！
     物理学界的开尔文、数学界的庞加莱，如此巧合地都在20世纪之交的1900年盲目地认为各自领域已大功告成，这是偶然的吗？
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