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四谈《〈自然〉百年科学经典》

已有 1715 次阅读 2019-2-13 13:56 |个人分类:闲来读书|系统分类:观点评述


 

迎接新时代

 

《自然》是目前世界上最具影响力的科学期刊之一,而《〈自然〉百年科学经典》丛书是一套10卷本的文章选集,从1869年(《自然》创刊)到2007年(决定出版丛书、开始选择文章),本丛书从140年里发表的十万多篇文章中,以英文原文和中译文对照的方式选录了大约八百五十篇文章。此前,我已经翻阅了这套丛书的前三卷并写了三篇推荐文章,现在我想借用第四卷进一步介绍这套丛书的特点,即通过各个时期的精华文章了解《自然》眼中的科学前沿和热点变迁,不仅反映了这本杂志的办刊风格和科学品味,更是折射出世界科技潮流乃至社会政治生活的变化趋势。

第四卷从1946年开始,到1965年结束,在20年里选录了106篇文章,大约1200页的篇幅(奇数页中文,偶数页英文,逐字逐句的中英对照)。这套丛书的每一本都有两个目录,一个目录位于卷首、按照文章的发表时间排序,另一个目录位于卷末、按照文章的研究领域分类。在第四卷里,物理学有18篇文章,化学有4篇文章, 生物学60篇,天文学17篇,地球科学7篇。生物学占了一多半,如果去掉考古方面的接近10篇,生物学和非生物学旗鼓相当。

当然,这种分类其实并不是那么清晰,比如说,被归于天文学的文章里,有用雷达测量水星自转速度的,有研究银河系中心区域的射电结构的,在我看来,这些都是物理学啊。更仔细的阅读可以发现,大部分文章的研究手段都来自于物理学——也许因为我自己从事物理学研究,故而深受著名物理学家卢瑟福的影响:“所有的科学要么是物理学,要么是集邮。”

卢瑟福的话肯定有些偏颇,甚至有些傲慢和自大,但是也很有一些道理:科学研究不是为了搜集一些孤立的事例(不管它是多么奇特或者琐碎),而是为了发现各种现象背后的一以贯之的自然规律(这就是广义的物理,万物之理)。作为包含了科学各个领域研究工作的一本选集,这本书的内容当然各种各样,就像汇集了许多光彩夺目的宝石,彼此之间并没有太多明显的联系。比如说,几篇早期的高温等离子体方面的文章反映了人们对可控核聚变反应的追求,几篇关于类星体射电源3C273的文章凸显了射电天文学研究的热潮,大洋中脊上的磁异常确认了地磁极的翻转,关于南方古猿的多篇文章讨论人类起源的问题,李约瑟的《中国古代的天文钟》说明“中国古代的天文钟可能就是欧洲中世纪晚期机械的直系祖先”。

科学探索的历程从来不是一帆风顺的,经常是曲折和坎坷的,需要经过多次的辩驳和验证才能得到正确的答案。关于通古斯大爆炸的研究就是一个例子,1908年发生在西伯利亚的陨石事件,是否给出了反物质存在的迹象?本卷选录的文章认为有可能(他们讨论了很多种可能性并用很多观测数据进行检验),但是现在的结论认为不可能。再比如说,本卷选录了1955年关于合成人造金刚石的首次报道,在高温高压的条件下挤压石墨使之转化为金刚石,同时又补充了一篇1993年关于这项工作的补充说明,讲述了人造金刚石研究过程中的一段曲折经历——某个错误的结论使得研究者们坚信自己正走在正确的轨道上。但是,也有一些困难是人为的,“皮尔当人事件”就是一个例子:1950年的一篇文章报道了关于“皮尔当人”(1912年在英格兰南部皮尔当发掘得到的化石人类的头骨和颌骨)的新证据,还完全没有想到这是个骗局,直到1953年的研究工作才揭露了真相。

如果只是“集邮”,科学研究就太没意思了,幸亏还有“物理”揭示大自然的奥秘。《自然》杂志发表的最著名可能也是最重要的文章就选录在这一卷里:沃森和克里克的《脱氧核糖核酸的结构》提出了DNA(脱氧核糖核酸)的分子结构模型,从而揭示了遗传的奥秘。同时选录的还有几篇实验工作,威尔金斯等人《脱氧核糖核酸的结构》与富兰克林和戈斯林《胸腺核酸钠盐的分子构型》,并在这几篇文章的“编者按”里提到了DNA发现背后的故事,特别是杰出的女科学家富兰克林(Rosalind Franklin)受到的不公正待遇。DNA分子结构的发现开辟了分子生物学研究的道路,开启了现代基因组学的时代,虽然在本卷选录的工作里还不是很明显,但是从此以后,生物学的研究彻底告别了“集邮时代”。

第四卷还有另一个时代性的标志,1960年发表的《红宝石中的受激光辐射》宣告了激光时代的到来。梅曼(T. H. Maiman)的工作起初没有得到物理学界的重视,被认为只不过是微波受激辐射的简单推广,所以没有能够发表在物理学界的主流学术刊物上,却让《自然》杂志捡了个大便宜。此前,汉布朗-退斯(HBT)实验揭示了光子奇妙的量子统计特性,盖伯(D. Gabor)也提出了全息摄影的原理,(这些工作都选录在本卷中),但是激光的出现极大地提高了光源的亮度和相干性,开辟了光学精密测量技术的新时代。

1946年开始的20年里,科学技术日益受到各国政府的重视,在各行各业中发挥的作用越来越大。从《〈自然〉百年科学经典》第四卷选录的文章里可以看到生物学和光学方面的划时代成就(DNA和激光),却非常奇怪地缺少了关于半导体科技和信息产业的任何报道。考虑到过去70年里信息革命对科学技术和政治经济的巨大影响(1947年发明了第一个半导体晶体管),这个缺失在我看来真是不可思议。到本卷结束的1965年,《自然》已经出版了快一百年了,然而,那个时代的《自然》杂志也许还不能完全算是覆盖了所有学科领域、对所有最新最重要的科技进展感兴趣,《自然》杂志的影响力虽然日益增长,但还远远不能和现在相比。

在第四卷覆盖的20年里,科学技术的新时代已经到来了,但是《自然》的新时代还没有到来。在接下来的几卷里,《自然》杂志将迎来其历史上的重要人物马多克斯(Sir John Maddox)。在1966-1973年和1980-1995年,马多克斯两度担任主编,“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”。

《自然》即将迎来新时代。




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