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[讨论] 从孟德尔“豌豆实验”到流体力学 Navier–Stokes 方程

已有 3609 次阅读 2022-6-2 15:53 |个人分类:科学 - 艺术 - 本质|系统分类:科研笔记

汉语是联合国官方正式使用的 6种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！

Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations.

Not to discriminate against Chinese, please!

老夫聊发少年狂，学科技，再想想，真傻傻问，看后请别狂。

丘成桐：“当你在一门课里面把基本功夫搞扎实以后，你就发现书里面很多是错的”。
http://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1251601.html

[讨论] 从孟德尔“豌豆实验”到流体力学 Navier–Stokes 方程

俺与“现代遗传学之父”孟德尔老师（Gregor Mendel, 1822-07-20 ~ 1884-01-06）远日无怨、近日无仇，所以完全没有必要诽谤孟德尔老师。

Gregor-Mendel_-c.-1865.-From-Mendel_s 小.jpg

Gregor Johann Mendel, 1882-07-20 ~ 1884-01-06

https://www.britannica.com/biography/Gregor-Mendel

一、什么是豌豆的形状（圆形还是皱形）、种子胚乳颜色（黄色或绿色）？

下图是 Science 期刊 2015年刊出的牛津生物学家 W. F. R. Weldon 给孟德尔老师找茬的照片：

A plate of peas SCIENCE 2015 Beyond the Mendel-Fisher.jpeg

A plate of peas. In this photographic plate from Weldon's 1902 article (8), imaqes 1 to 6 and 7 to 12 show a color scale from green to yellow in the seeds of two hybrid pea varieties (with the seed coats removed). Images 13 to 18 show color variation in cotyledons of the same seed, and 19 to 24 show differences between the color of a seed's coat and its cotyledons (though Weldon was not happy with the colors as published). Another, black-and-white plate displayed degrees in the development of wrinkles. Weldon's point was that inherited characters are diverse in ways that a Mendelian perspective, indifferent to developmental context, neither acknowledges nor accounts for. CREDIT: UNIVERSITY OF LEEDS

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aab3846

机器翻译：一盘豌豆。在这张 Weldon 1902 年文章 (8) 的照相底片中，imaqes 1 到 6 和 7 到 12 显示了两个杂交豌豆品种（去除了种皮）的种子从绿色到黄色的色阶。图像 13 到 18 显示了同一种子子叶的颜色变化，而 19 到 24 显示了种子外皮颜色与其子叶之间的差异（尽管 Weldon 对公布的颜色不满意）。另一个黑白板显示皱纹发展的程度。 Weldon 的观点是，遗传的性格是多种多样的，孟德尔观点对发展背景漠不关心，既不承认也不解释。 感谢 Science 的这张图片，科普用途。

上面是牛津生物学家 W. F. R. Weldon（Oxford biologist W. F. R. Weldon）给孟德尔老师找茬的照片。在 1900-10-16 和 1901-11，Weldon 两次将这些疑虑写信给 Karl Pearson（1857-03-27 ~ 1936-04-27，数理统计学之父）：“他要么是一个……骗子，要么是一个了不起的人，He is either a…liar, or a wonderful man, ”。

1936年 Ronald Aylmer Fisher（1890-02-17 ~ 1962-07-29，现代数理统计学的奠基人之一）发表论文，认为孟德尔老师的豌豆实验结果“好得令人难以置信，too good to be true”。论文为：Fisher R. A., Ann. Sci. 1, 115 (1936).

于是，Science杂志说的“Mendel-Fisher controversy”（孟德尔-费希尔争议）爆发了。

可惜，到现在未见可信的孟德尔豌豆的重复实验。

二、流体力学基本方程描述“层流”的误差，是多少？

100多年前的那些流体力学实验，有没有现代的高精度、高稳定性的重复实验？

2022-06-03 《流体力学》，至少有3方面的具体用途拉曲线.jpg

傻打算学习《流体力学》，至少有3方面的具体用途：

（1）把电磁场（万有引力定律）修改成流体力学模式；用于物理学的“统一场”。

谁让俺是爱因斯坦一伙的呢？

（2）秘密用途，价值肯定不如（1）；

（3）有点秘密的用途，价值肯定不如（2）：就是用于改进“低风速”、“大风”的风力发电机设计。

三、流体力学 Navier–Stokes 方程（Navier–Stokes Equation）不易求解，会不会是该方程本身有某种毛病？

有没有可能是100多年前的流体力学实验不太准，造成 Navier–Stokes Equation 本身的某种问题，使得其求解格外困难？

四、密立根油滴实验：后人、密立根本人的瑕疵？

（1）理查·费曼（Richard Feynman）1974年在加州理工学院的一场毕业典礼演说中“草包族科学”（Cargo cult science）里列举了密立根和后人实验的“瑕疵”：

如果你把在密立根之后、进行测量电子带电量所得到的资料整理一下，就会发现一些很有趣的现象：把这些资料跟时间画成坐标图，你会发现这个人得到的数值比密立根的数值大一点点，下一个人得到的资料又再大一点点，下一个又再大上一点点，最后，到了一个更大的数值才稳定下来。

Millikan measured the charge on an electron by an experiment with falling oil drops, and got an answer which we now know not to be quite right. It's a little bit off because he had the incorrect value for the viscosity of air. It's interesting to look at the history of measurements of the charge of an electron, after Millikan. If you plot them as a function of time, you find that one is a little bit bigger than Millikan's, and the next one's a little bit bigger than that, and the next one's a little bit bigger than that, until finally they settle down to a number which is higher.

来自：Cargo Cult Science, Richard Feynman. From a Caltech commencement address given in 1974. Also in Surely You're Joking, Mr. Feynman!

https://sites.cs.ucsb.edu/~ravenben/cargocult.html

可信吗？

（2）密立根油滴实验60年后，哈佛大学著名科学史学家 G. 霍尔顿在1978年的《HSPS》杂志上发表文章，指出密立根在报告数据时“水份"很大。G. 霍尔顿查阅了密立根的原始记录，发现他在1913年取得光辉胜利的文章中，发表的58次观测数据是在140次观测中挑出来的。也就是说，密立根只在140次观测中挑选了只占41.43％的有利于自己理论的数据，另外58.57％的不利于自己理论的数据，则以某种“质量感”删掉了！

陈武秀编著. 物理学的反思[M]. 1989. page 218

可信吗？

自然科学，归根到底是实验科学。

爱因斯坦（Albert Einstein）1933-06-10 在the Herbert Spencer lecture at Oxford 《On the Method of Theoretical Physics 关于理论物理学的方法》里说: “Pure logical thinking cannot yield us any knowledge of the empirical world; all knowledge of reality starts from experience and ends in it. Propositions arrived at purely by logical means are completely empty as regards reality. Because Galileo saw this, and particularly because he drummed it into the scientific world, he is the father of physics —— indeed of modern science altogether. 纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。就现实而言，纯粹通过逻辑手段得出的主张是完全空白的。由于伽利略看到了这一点，特别是因为他将其强力引入了科学界，因此他是物理学的父亲 —— 完全代表了现代科学。”

参考资料：
[1] Gregory Radick. Beyond the "Mendel-Fisher controversy"[J]. SCIENCE, 2015, 350 (6257): ‏ 159-160. OCT 9 2015. DOI: 10.1126/science.aab3846

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aab3846

https://science.sciencemag.org/content/350/6257/159

[2] R.A. Fisher. Has Mendel's work been rediscovered?[J]. Annals of Science, 1936, 1(2): 115-137.

doi: 10.1080/00033793600200111

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00033793600200111

[3] James F.Crow. Fisher's contributions to genetics and evolution[J]. Theoretical Population Biology, 1990, 38(3): 263-275.

[4] 知乎，2021-09-05，孟德尔和他的修道院

https://zhuanlan.zhihu.com/p/407104916

如果把为孟德尔提供支持的圣托马斯修道院具体化一些，就是修道院的院长西里尔·纳普（Cyrill Napp，1792-1867）神父。

西里尔·纳普神父1824年就成为了圣托马斯修道院的院长，在当地政教和科学界都有着举足轻重地位。他并不平易近人，甚至可以称得上是傲慢，但在培养后辈上却是个典范：是他的慧眼识才，让孟德尔进入了修道院；是他的支持，让孟德尔得到了系统的科学训练，还获得了去维也纳大学学习的机会；是他的推荐，让孟德尔成为了当地农学学会的会员。虽然他自己感兴趣的领域是实用的动植物育种，但他大力支持孟德尔进行的基础科学研究，不但给孟德尔的实验提供了场所（修道院花园），还在那里修建了帮助他做研究的温室 [4]。

如果说有一个人是孟德尔的伯乐，那么这个人就是西里尔·纳普神父，是他长期而无私的支持，才使得孟德尔能够在正确但孤独的道路上十年如一日地坚持。

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