經(jīng)歷了百年的實驗

琪布萊恩·歐文斯

在科學(xué)發(fā)展史上，大部分研究工作都是在較短時間內(nèi)進(jìn)行和完成的，然而也有一些研究項目需要花費(fèi)幾十年甚至上百年的時間，例如研究人類壽命、地殼和太陽表面的變動情況等。

以下5個耗時漫長的科研項目中，有些項目的數(shù)據(jù)積累工作已經(jīng)持續(xù)了幾個世紀(jì)，有的每年產(chǎn)生數(shù)百篇論文，而有的每十年才能獲得一個數(shù)據(jù)。

自400多年前望遠(yuǎn)鏡問世以來，天文學(xué)家就一直在記錄太陽黑子的活動，伽利略作為其中的一員也記錄下了他的觀察結(jié)果。然而，早期的觀察者既不知道出現(xiàn)在太陽表面的黑色斑塊究竟是什么，也不了解產(chǎn)生太陽黑子的磁場。

1848年，瑞士天文學(xué)家魯?shù)婪颉の譅柗驅(qū)μ柡谧舆M(jìn)行系統(tǒng)觀察后，開發(fā)出一個計算世界范圍內(nèi)黑子數(shù)量（即著名的沃爾夫相對數(shù)）并沿用至今的公式，人們對太陽黑子活動才有了進(jìn)一步認(rèn)識。沃爾夫相對數(shù)也叫太陽黑子相對數(shù)，是測量太陽活動隨時間變化的一種方法。

2011年，弗雷德里克·克萊特成為比利時皇家天文臺太陽影響數(shù)據(jù)分析中心的負(fù)責(zé)人。為研究太陽黑子活動，該中心搜集了自1700年以來由500多名觀察者留下的關(guān)于太陽表面的照片和手繪資料。

“這些數(shù)據(jù)對預(yù)測太陽黑子活動非常珍貴，”美國斯坦福大學(xué)的太陽物理學(xué)家利夫·斯瓦加德說，“太陽黑子活動的盛衰變化周期約為11年，太陽噴入太空的帶電粒子流會影響地球的衛(wèi)星和電子設(shè)備?！痹敿?xì)的觀察記錄有助于研究人員了解為何太陽黑子活動會發(fā)生這種周期性循環(huán)，并精確預(yù)測激烈的太陽黑子活動。“研究持續(xù)的時間越長，就越能檢驗我們的理論。”斯瓦加德說。

每年，大約有200篇論文引用太陽黑子活動的數(shù)據(jù)，涉及的領(lǐng)域從太陽物理學(xué)延伸到地磁學(xué)、大氣科學(xué)和氣候科學(xué)。

意大利南部的威尼斯火山雖然是一座活火山，但每隔幾千年才會噴發(fā)一次，最近一次大噴發(fā)是在公元79年，這次噴發(fā)將龐貝城埋葬在了火焰之中。在此次噴發(fā)的大約3 800年之前，威尼斯火山噴發(fā)產(chǎn)生的熱氣和巖石覆蓋了如今的整個那不勒斯地區(qū)。

威尼斯火山觀測站作為世界上最古老的火山研究站，自1841年起便開始對這個“不友好”的目標(biāo)進(jìn)行觀測。

觀測站坐落在威尼斯火山一側(cè)600米高的位置處。為了安全，觀測站與火山頂距離較遠(yuǎn)。除提供科學(xué)理論外，火山觀測站的另一個用途是預(yù)測火山噴發(fā)，保護(hù)公眾生命和財產(chǎn)安全。

2008年，安迪·麥克唐納接手了一項農(nóng)業(yè)實驗，這是自1843年起就開始進(jìn)行的一項研究：弄清礦物肥料和有機(jī)肥料對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。

該研究是由肥料大王約翰·勞斯在其位于倫敦北部的洛桑莊園里發(fā)起的，實驗測試了氮、磷、鉀、鈉、鎂以及農(nóng)家肥對幾種主要農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，研究的作物包括小麥、大麥、豆類和根塊農(nóng)作物。

現(xiàn)今在英國洛桑研究所負(fù)責(zé)“經(jīng)典實驗”的麥克唐納說：“研究進(jìn)行了二三十年之后，我們基本弄清了一些肥料的相對重要性?！北热绲蕦r(nóng)作物的作用最大，其次是磷肥。

1921年，美國斯坦福大學(xué)的心理學(xué)家路易斯·特曼通過其開發(fā)的斯坦福-比奈智商測試，挑選出在1900年至1925年間出生的1 500多名天才兒童，然后對他們進(jìn)行跟蹤調(diào)查。這是世界上最長的縱向研究之一。在長達(dá)90多年的時間里，該項實驗對這些參與者的家庭生活、教育程度、興趣愛好、個人能力以及個性品格進(jìn)行了追蹤調(diào)查。

特曼的“天才遺傳研究”的目標(biāo)之一是為了反駁當(dāng)時流行的一種假設(shè)：天才兒童的身體是羸弱的，他們?nèi)狈ι缃荒芰Σ⑶野l(fā)展不全面。

然而，即便依照當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)，該項研究的實驗設(shè)計也存在諸多問題。首先，特曼的樣本選擇方法具有很大的偶然性，測試的對象在很大程度上基于教師的推薦。其次，選擇的樣本缺乏代表性，其中超過90%是白人與中上階層的孩子，特曼甚至讓自己的孩子報名參加測試。為了使實驗結(jié)果符合自己的預(yù)期，特曼還為實驗參與者寫推薦信，幫助其中的一些人進(jìn)入斯坦福大學(xué)學(xué)習(xí)。

特曼的調(diào)查一直追蹤到兒童進(jìn)入成年，研究結(jié)果顯示，這些天才兒童和普通人一樣健康，并具有良好的社會適應(yīng)能力，他們普遍都成長為事業(yè)有成、快樂的成年人。

瀝青滴漏是一項長得讓人難以置信的物理實驗，該實驗旨在測量一滴瀝青在幾年甚至幾十年時間里的流動速度。最著名的一次瀝青滴漏實驗由澳大利亞昆士蘭大學(xué)托馬斯·帕內(nèi)爾教授于1927年實施。

托馬斯·帕內(nèi)爾教授想向?qū)W生證明這樣一個理論：一些物質(zhì)看上去是固體，但實際上是黏性極強(qiáng)的液體。焦油瀝青雖在室溫環(huán)境下流動速度極為緩慢，但最終會形成一滴。

在實驗中，帕內(nèi)爾將瀝青樣本放入一個封口漏斗內(nèi)，1930年，他將漏斗封口切開，讓瀝青開始緩慢流動。一滴瀝青需歷經(jīng)大約10年時間才能滴入漏斗下方的燒杯。

時至今日，這個實驗還在進(jìn)行中，并已滴出9滴瀝青，最新的一滴于2013年7月9日滴出。

目前該實驗由約翰·梅恩斯頓教授負(fù)責(zé)，2005年10月，他與已故的帕內(nèi)爾教授憑借這個實驗獲得“搞笑諾貝爾”物理學(xué)獎。（據(jù)環(huán)球科學(xué)）