想象一下當(dāng)一個(gè)科學(xué)家在所屬領(lǐng)域前沿研究一個(gè)問題時(shí)是什么感覺?比如科學(xué)家正在進(jìn)行以前從未有過,能夠在一定程度上測(cè)量宇宙的某些性質(zhì)實(shí)驗(yàn),這實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)比你接觸的困難,所需要的精力遠(yuǎn)超人類范圍,獲取宇宙圖像的分辨率更高。用新奇的方式推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)很高但回報(bào)也很可觀。
如果你看得越遙遠(yuǎn),所能窺見的過去也就越久遠(yuǎn)。宇宙亦是如此,越接近早期的宇宙,就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的演化程度越低、溫度更高、密度更大。最早的信號(hào)甚至能告訴我們宇宙大爆炸之前發(fā)生的事,這就是“失去諾貝爾獎(jiǎng)”實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在。圖片版權(quán):NASA / STScI / A. Feild (STScI)
可以將整個(gè)職業(yè)生涯都投入在一個(gè)想法或一個(gè)從未被發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)上。但當(dāng)突破難關(guān),并且找到了一直在追尋的東西,那就能獲得在科學(xué)領(lǐng)域含金量最高的獎(jiǎng)項(xiàng):諾貝爾獎(jiǎng)。布萊恩·基廷的新書《失去洛貝爾獎(jiǎng)》講述了他的雄心壯志、人生失意以及在努力中學(xué)會(huì)質(zhì)疑的故事。
布萊恩·基廷的新書《失去諾貝爾獎(jiǎng)》講述了一個(gè)關(guān)于雄心壯志、失敗以及滿足虛榮心追求諾貝爾獎(jiǎng)的危險(xiǎn)故事。圖片版權(quán):Brian Keating / Twitter
大約20年前,宇宙學(xué)家們正在測(cè)量宇宙大爆炸后留下的光線,測(cè)量精度達(dá)到了前所未有的程度。BOOMERanG和MAXIMA這樣類似球載的實(shí)驗(yàn),以及像CBI和DASI這樣的地基實(shí)驗(yàn),都是在高精度范圍內(nèi)觀察越來越小微觀世界,并且測(cè)量小尺度下亞毫開爾文數(shù)值的波動(dòng)數(shù)值。這些波動(dòng)可能會(huì)首次描繪出宇宙的形狀,并引領(lǐng)我們創(chuàng)造出更先進(jìn)的太空觀測(cè)站,如WMAP和普朗克。這些太空站將會(huì)覆蓋整個(gè)天空,并帶領(lǐng)人類找出宇宙是由什么構(gòu)成的真正答案。
大爆炸留下的光輝分布并不均勻,而且有小的缺陷和幾百微開爾文的溫度波動(dòng);這些波動(dòng)將會(huì)揭示宇宙的構(gòu)成和起源。圖片版權(quán):ESA and the Planck collaboration
然而在這一過程中,研究人員發(fā)現(xiàn)了一種非常聰明的互補(bǔ)技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)可以做任何相關(guān)實(shí)驗(yàn)都無法做到的事情:不僅僅是尋找密度和溫度波動(dòng)的證據(jù),還尋找宇宙大爆炸那一刻出現(xiàn)的時(shí)空漣漪。宇宙起源理論——宇宙大爆炸,預(yù)測(cè)了兩個(gè)標(biāo)量波動(dòng)的產(chǎn)生,溫度/密度的缺陷和張量(引力波)的波動(dòng),這將使大爆炸留下的光輝以一種非常特殊的方式極化。布萊恩·基廷提出了第一個(gè)可以測(cè)量這種“卷曲”光線的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):系外星系的極化背景圖像(BICEP)
由膨脹引起引力波對(duì)宇宙微波背景b型極化的影響有一個(gè)已知形狀,但它的振幅依賴于特定的膨脹模型。這些由引力波引起的b模式尚未被觀測(cè)到。圖片版權(quán):Planck science team
如果能測(cè)量這個(gè)極化,發(fā)現(xiàn)這些張量波動(dòng)的證據(jù),就有最早證明膨脹引起的引力波的證據(jù):不僅能檢驗(yàn)膨脹,而且能嚴(yán)格限制哪一個(gè)模型是正確的鐵證。這將是一筆巨大的交易,在一個(gè)引人注目的故事中,布萊恩從第一人稱視角煞費(fèi)苦心地詳細(xì)講述了它是怎樣的:
1、系外星系的極化背景圖像(BICEP)
2、設(shè)計(jì)多個(gè)相互矛盾的實(shí)驗(yàn)來測(cè)量這個(gè)效應(yīng)
3、看著權(quán)利玩家取得名次,他和其他研究人員被排除在內(nèi)部圈子之外
4、對(duì)BICEP2所做的陽(yáng)性檢測(cè)感到驚訝
5、驚恐地看著自己獲得諾貝爾獎(jiǎng)的夢(mèng)想破滅,一切成空
和我所了解的大多數(shù)科學(xué)家一樣,他仍然不知道如何應(yīng)對(duì)錯(cuò)誤。在任何時(shí)候他都不會(huì)說:我錯(cuò)了,不應(yīng)該用X代替Y。他沒有責(zé)任承擔(dān)他個(gè)人和BICEP部分的錯(cuò)誤。
來自銀河系的極化塵埃是導(dǎo)致b型信號(hào)的一個(gè)主要因素。沒有適當(dāng)?shù)臏y(cè)量,BICEP2過早地宣布發(fā)現(xiàn)了b型模式,這一“發(fā)現(xiàn)”被徹底推翻。圖片版權(quán):ESA and the Planck collaboration
布萊恩寫這本書的主要目的是警告人們不要不惜一切代價(jià)追求諾貝爾獎(jiǎng),并指出授予諾貝爾獎(jiǎng)的固有方式是不公平的。當(dāng)然死去的人不能獲得獎(jiǎng)項(xiàng)的這一規(guī)定是有問題的。該獎(jiǎng)項(xiàng)只限于三人分享,不能授予合作;獲得獎(jiǎng)項(xiàng)的運(yùn)氣和意外因素是科學(xué)家們無法預(yù)測(cè)的。
在這一點(diǎn)上,布萊恩取得了令人欽佩的成功。讀完這本書后沒任何一個(gè)理智、開明的讀者認(rèn)為這本的全部?jī)?nèi)容就只是吹噓作者自己獲得諾貝爾獎(jiǎng)。相反,在各行各業(yè)中獲獎(jiǎng)?wù)卟粌H僅是靠其功績(jī)獲得獎(jiǎng)項(xiàng),還有自我、公關(guān)和他人的偏愛。我們不需要費(fèi)力就能找到一大批僅憑自己能力獲得獎(jiǎng)項(xiàng)的人。
阿爾弗雷德·諾貝爾是炸藥的發(fā)明者,擁有355項(xiàng)專利,他在1895年完成了他的心愿——?jiǎng)?chuàng)建諾貝爾獎(jiǎng)基金會(huì)和制定諾貝爾基金會(huì)的管理規(guī)則。他于1896年離世,諾貝爾和平獎(jiǎng)自1901年起每年頒發(fā)一次,唯一的例外是在挪威被占領(lǐng)的二戰(zhàn)時(shí)期。這些規(guī)則以前就被修改過,很有可能會(huì)再次改變。圖片版權(quán):Nobel Media AB 2016
然而這本書,不僅僅與BICEP2和諾貝爾獎(jiǎng)有關(guān),其中還囊括了許多不同的故事。其中自傳的一部分講述了布瑞恩的成長(zhǎng)經(jīng)歷、宗教信仰、與家人從隔閡到和解,以及他對(duì)自己人生經(jīng)歷的看法。另一部分講述了他在科學(xué)工作中遇到的事情:從剛開始的倍感壓力到充滿活力,逼迫自己離開協(xié)作實(shí)驗(yàn),目睹自己親密無間的朋友和同事相繼離去,由于競(jìng)爭(zhēng)的激烈時(shí)刻害怕自己被淘汰,對(duì)聲譽(yù)和榮耀的瘋狂追逐,以及因?yàn)檫@些雜事導(dǎo)致他在工作中馬馬虎虎。這一個(gè)很好的故事,它或許會(huì)讓你感到無聊,但也會(huì)讓你點(diǎn)頭稱贊。
圖中顯示出膨脹結(jié)束時(shí)所產(chǎn)生的密度(標(biāo)量)和引力波(張量)波動(dòng)。圖片版權(quán):National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, related) –Funded BICEP2 Program
這本書中也有一些錯(cuò)誤,布萊恩試圖將歷史故事、物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展歷程和我們現(xiàn)今所面臨的形勢(shì)以及我們是如何來到這個(gè)世界的故事編撰在一起。不幸的是,本書的這些部分在很多方面都過于簡(jiǎn)單而且漏洞百出。以下是故事所述的內(nèi)容,你會(huì)作何感想?
1、在伽利略之前是沒有科學(xué)家的,科學(xué)也沒有得到發(fā)展(事實(shí)上有很多)
2、天文學(xué)中的每一次論戰(zhàn)的焦點(diǎn)都包含哈勃常數(shù)的重要性(或略了實(shí)際性證據(jù)和Walter Baade的著作)
3、陽(yáng)光由不同的顏色組成是由太陽(yáng)中存在的元素造成(這僅僅是吸收線的真實(shí)情況,太陽(yáng)的顏色來自于黑色輻射體)
4、在20世紀(jì)90年代末,穩(wěn)定狀態(tài)模型是一種可行的替代大爆炸的方法。(它在很早以前就被排除了,因?yàn)榉瓷湫枪饨忉屢呀?jīng)被推翻)
他用許多圖表證明大爆炸意味著“外推退回到t=0”和大爆炸發(fā)生在宇宙膨脹之前這一超級(jí)過時(shí)的謬論。鑒于已經(jīng)讀過/看過這本書的宇宙學(xué)家數(shù)量,這些徹頭徹尾錯(cuò)誤應(yīng)該會(huì)被發(fā)現(xiàn),但事實(shí)并非如此。如果你從這本書中了解到大爆炸發(fā)生在膨脹之前還是之后的內(nèi)容時(shí),或者對(duì)通貨膨脹發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)感到困惑,不必感到恐慌;因?yàn)檫@本書在這個(gè)問題上的描述本身就是不一致的。
早在BOOMERanG的數(shù)據(jù)回來之前,來自COBE的CMB的光譜的測(cè)量顯示,大爆炸留下的余輝在一定程度上是一個(gè)反射星光的完美黑體,正如準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型所預(yù)測(cè)的那樣,這無法解釋我們所知的信息。圖片版權(quán):E. Siegel / Beyond The Galaxy
除了這些錯(cuò)誤和疏忽之外,覺得這本書錯(cuò)失了兩個(gè)良機(jī):一個(gè)是關(guān)于科學(xué)的,另一個(gè)是關(guān)于社會(huì)方面的。在科學(xué)上,布萊恩·福爾斯也許犯了科學(xué)家們最常見的錯(cuò)誤:在這個(gè)領(lǐng)域的工作已經(jīng)在過去完成了這是肯定的,但科學(xué)家所做的貢獻(xiàn)才是真正重要的。如布萊恩所言,膨脹并沒有等著被證實(shí)(它已經(jīng)被許多不同的證據(jù)證實(shí));B模式CMB極化的存在與否并不能解決這個(gè)問題。
不能夸大自己工作的重要性,也不能貶低領(lǐng)域內(nèi)其他人發(fā)現(xiàn)成果的重要性。不自覺的自我沉思是自負(fù)和缺乏對(duì)他人認(rèn)可的表現(xiàn)。當(dāng)別人做出類似的行為時(shí),布萊恩會(huì)直接指出來,但他沒有看到自己也掉入了同樣的陷阱之中。
雖然CMB中的許多信號(hào)和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)已經(jīng)驗(yàn)證了膨脹的存在,但是由張量模式預(yù)測(cè)的B模式極化并沒有出現(xiàn)。這并不意味著膨脹是錯(cuò)誤的,而是產(chǎn)生最大的張量波動(dòng)模型并不被上天垂憐。圖片版權(quán):Kamionkowski and Kovetz, ARAA (2016), via
解決社會(huì)問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)比美化諾貝爾獎(jiǎng)重要。如果我們把科學(xué)看成是一種競(jìng)爭(zhēng),為了獲得獎(jiǎng)項(xiàng)不擇手段,同時(shí)貶低其他領(lǐng)域?qū)W者對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)的這一想法在有些人看來是正確的,事實(shí)上并非如此。我們企圖稱贊個(gè)人的榮耀而不是科學(xué)的原則。有一種傳統(tǒng)是關(guān)注一個(gè)單一獨(dú)特頭腦里的想法,而不獎(jiǎng)勵(lì)努力工作,關(guān)心合作和愿意花時(shí)間去做正確事情的人。