回顾人类科学发展简史，了解科学与创新的关系 #宇宙探索 #神秘探索 #難以置信

1953年初春的一天,在英國劍橋市老英酒吧,出現了兩個興奮的年輕人。 他們在酒吧裏滔滔不絕地講述自己的發現,卻沒有人能理解他們在說什麼。 十年後,克里克和沃森被授予諾貝爾生理及醫學獎。 當年那個令他們激動萬分的DNA雙螺旋結構,逐漸揭開了困擾生物學界多年的謎團。 這根肉眼看不到的細線,掌管着地球上所有生命的進化與傳承。 這是關於生命的祕密手冊。 它賦予了每一個生命不同的樣貌,對基因的破譯、重組、編輯,預示着人類將深入生命機體內部。 之所以在當時能發現DNA,離不開科學技術的創新和進步。 大家好,我是查理史。 這期我們聊一下創新與科學的關係。 在人類學家眼中,人的進化是一個漫長的過程。 大約在一萬年前第四次冰川消退之際,人類有了一次嶄新的登場。 人們學會了製造工具,生活捕獵,又開始耕作種植,訓養家畜,提煉金屬。 人類逐漸在地球上定居繁衍,文明的曙光浮現在世界各個地方。 在在有記錄的文明到來之前,人類就開始對周圍的世界提出問題。 太陽爲何帶來光明?蒼穹爲何會旋轉?日月星辰是怎樣運行? 憑藉不同的經驗和猜測,不同文明對自然現象有着各自的解釋。 然而這些結論大多歸結於一些未知的,超自然的力量。 直到一個古老的文明——希臘的出現,和其他古代文明一樣,希臘人也有着複雜而系統的神話體系。 但不同的是,在希臘人看來,諸神並非完美與全能,神靈也像凡人一樣會犯錯誤。 有了這樣的啓蒙認知,讓希臘人在解釋自然現象的時候,更少地依靠神明和巫術這些超自然的力量, 而是採用嚴謹的觀測、演算和推理,擁有了理性思維的人們,取得了衆多影響世界的科學成就。 西伯克拉底對疾病做出理性的解釋,徹底將醫學和巫術區分開來,奠定了現代醫學。 奧吉里德寫下的著作《幾何》原本成爲西方文明的數學基礎,阿基米德發現了槓桿原理和浮力,爲機械學和應用科學打下基礎。 托勒密結合400年來的天文觀測數據,創立了地心說。 統治歐洲天文學界1400多年,科學的種子開始萌芽,隨後在歐洲開花結果,經過千年的生長,在鄰近希臘的國家意大利,結出了豐富的果實。 15世紀末,意大利伯洛尼亞大學迎來了一名對天文學非常癡迷的學生,他叫尼古拉·戈白尼。 在當時人們要學天文學,就是學古希臘天文學家托勒密的地心說理論。 一千多年來,地心說成爲天體運動的主流模型。 就在1497年3月9日,24歲的戈白尼,第一次開始懷疑托勒密理論的權威性。 這一天,戈白尼觀測到月亮遮掩金牛座,這一發現讓他認識到,那片區域裏存在着看不到的半個月球。 而這和托勒密在地心說中,關於月亮的描述是不吻合的。 經過長達30年的觀察、測算和校準,戈白尼寫下了天體運行論一書。 他提出太陽纔是宇宙的中心,地球和其他行星都圍繞太陽轉動,爲了躲避教會的審查。 直到戈白尼彌留之際,1543年天體運行論才得以出版。 就在戈白尼去世的30多年後,一位名爲喬爾丹諾·布魯諾的意大利科學家, 因爲宣揚日星說而被處以火刑,隨後天體運行論也遭到教會禁止。 佛羅倫薩的聖十字教堂,安葬着這個國家最傑出的歷史偉人——伽利略。 他被人稱作近現代科學之父。 繼戈白尼之後,伽利略在1623年發表了《識經者》一書。 他在書中寫道:「宇宙是一部始終向我們敞開的紅篇鉅著, 它是用數學語言寫成的,字母是三角形、圓形等幾何形狀, 沒有這些人類連一個字都看不懂。」 爲了證明戈白尼的日星說,伽利略親手研製了第一架天文望遠鏡。 這個望遠鏡可以將物體放大一千倍,清楚地看見月亮的山脈, 其他行星的衛星以及太陽的黑子。 牢不可破的地心說越來越岌岌可危。 當日星說逐步代替地心說,一個廣闊無垠的宇宙延展在人類面前, 科學又到達了一個新的高峯,它在社會運行當中逐漸成爲一種趨勢。 1642年伽利略去世,但在這一年一位改變世界的科學家艾薩克·牛頓在英國出生了。 這位傑出的科學家發現了萬有引力,貢獻了三大運動定律,創立了危機分。 牛頓的出現,成爲人類科學史上的重要分水嶺。 牛頓把很多的物理現象,用很簡潔的數學方式進行描述。 今天我們是想,如果沒有牛頓這樣的科學家,人類將會失去什麼? 也許就不會開啓工業革命的大門,不會有後來愛因斯坦的相對論和量子力學, 不會有今天的流水線、交通工具和我們目光所及的大部分創新。 人們在牛頓的募制名寫下,自然和自然的定律隱藏在黑夜中,上帝說讓牛頓來吧。 於是宇宙一片光明,由牛頓引領了科學,將歐洲帶入一個嶄新的時代,科學的思維與方法出現。 1688年英國實現君主立憲,第一個創建了現代政治制度,從此國王不再高高在上, 一個由小業主、工廠主、手工匠人和商人構成的社會群體逐漸龐大起來。 在這樣的社會氛圍下,科學在英國漸漸發展爲一種觀念,一套方法,科學逐漸根植於人們心中,成爲一種習慣。 無論是科學家、商人還是平民百姓,整個社會洋溢出對知識的渴求和對人的創造的讚美,科學與技術有了彼此相融的焦點。 水利紡織機的大規模出現,它由工廠主理查德·阿克萊特發明,而這項發明帶來的不僅僅是技術上的改進,更是生產模式的顛覆與創新。 18世紀末,理查德·阿克萊特在德比郡的德溫特河沿岸建立了紡織廠,這是世界上所有現代工廠的雛形。 現代工廠逐漸取代了傳統作坊,擁有了流程工序、規章制度、組織協調的工廠,把科學管理引入生產,通過技術創新佔領市場。 隨着現代工廠在英國的大規模出現,越來越多的人們參與到生產和發明當中,這樣的社會變革成爲歷史的新鮮事物。 一個強大的工業化國家,就在科學和技術的交織中被塑造起來。 這次工業革命除了在科學上的進步、技術上的進步和產業的能力提升以外,還吸引了大量的投資和就業,同時也讓當時的英國成爲全球最強大的國家。 1851年,首屆世界博覽會在倫敦水晶宮召開,這是一次國家兼實力的比拼,卻不是通過戰爭,而是以文明的方式,進行着創新成果的較量。 來自英國的蒸汽機,在十萬多件展品中最爲搶眼,無比自豪的維多利亞女王,在世博會當天的日記中寫道,這是我們歷史上最隆重、最輝煌的日子。 她不再僅僅是土地、森林礦產,財富可以通過創新而無限增長。林奈在25歲那年進行了一次野外探險,她被生命的多姿多彩打動,立志給地球上所有的動植物分類命名。 面對豐富龐雜的大自然,林奈孤身而戰,把數億萬種的動植物歸入到一套以界、門、缸、木、鼠、種的分類體系中。 爲了收集儘可能多的動植物標本,林奈幾乎傾家蕩產,在日復一日的研究中,她讓7300種植物、4235種動物擁有了屬於自己的名字。 如此浩大的工程全部由林奈一人完成。這樣的研究工作,持續到她生命中的最後一刻。林奈被譽爲現代生物分類學的奠基人。 她用科學的方法,讓大自然從混沌變得清晰,從不可知變得有秩序。正因爲有了科學的分類法,此後植物解剖學、生理學、胚胎學等相關研究才得以發展。 在林奈的《自然系統》一書中,關於人類物種的詞條,她專門寫下一句蘇格拉底的話。 人,請認識你自己。自古以來,生活在陸地上的人們就有一個夢想,掙脫大地的束縛,自由翱翔於天空。 19世紀末,俄亥俄州,戴頓是一個普通的自行車店裏,擅長機械製造的萊特兄弟,經營着這家店鋪。 1896年,一個震驚的消息傳到自行車店,著名的德國滑翔機之父,鮑托里林塔爾在試飛時不幸遇難。 而這一事件,卻無意中點燃了萊特兄弟征服天空的熱情。 就這樣,兄弟二人將自行車店的後院改造成實驗室,用自行車零件和木頭搭建着飛機的模型。 萊特兄弟的舉動在鄰居們看來十分瘋狂,也是十分冒險的。 但是,在萊特兄弟看來,他們的冒險背後是有科學作爲支撐的。 19世紀末,空氣動力學的出現,爲飛機制造提供了理論基礎。 同一時期,德國發明家設計出了用於汽車的汽油發動機,解決了最基礎的動力問題。 這兩個看似獨立發展的事物,最終將它們裝配在一起時,讓飛機制造在理論上成爲可能。 在這間書房,萊特兄弟閱讀了幾乎所有關於航空理論的書籍。 三年後,他們製造出了像風箏一樣用繩子牽引的滑翔機,但是飛機在空中卻常常失控。 在同一時期,各國不斷傳來飛機墜毀,駕駛員遇難的噩耗,人類的飛行夢連連受挫。 面對極有可能發生的意外,萊特兄弟的父親讓兩人做出承諾,不會同時登上是非的飛機。 這樣做的目的是,至少他不會同時失去兩個兒子。 爲了實現人類的飛翔夢想,也爲了降低載人飛行的事故率,萊特兄弟不得不從事大量嚴謹的科學實驗。 他們在自行車店後院添加了測試的新裝置,經過上千次的試驗和不斷修正前人的數據。 1903年12月17日,萊特兄弟的飛行者一號成功試飛,這是一張有標誌意義的照片。 這也是一次劃時代的飛行,儘管飛行距離只有不到37米,但這一步把人類帶到新的自由高度,開啓了人類的飛行歷史。 1909年6月,萊特兄弟環繞美國自由女神像,舉行了盛大的飛行表演,成千上萬人觀看了這一壯舉,長久的想象成爲了真切的現實。 從此以後,萊特兄弟的故鄉戴頓市,成爲世界航天工業的核心之地,彙集了一大批科技領域的國際性大企業和航空科研機構。 在萊特兄弟之後,空氣動力學等科學理論迅速發展,帶來的衆多創新,推動着美國航空航天產業的發展,爲美國經濟貢獻了強大的力量。 航空航天產業以及所有以科學知識爲前提的創新,需要的時間最長,跨度也最大,從科學到技術到產品到大衆接受,需要相當長的週期。 法拉第1831年左右提出的電學原理,直到1866年德國奧納西門子才應用此定律,歷經35年才發明出第一臺發電機。 1938年,信息論的電機人湘農發表了經典論文,首次引用二進制,而直到半個世紀後的1981年,世界上第一臺個人計算機的出現,人類才真正意義上實現了計算機的產業化。 1969年美國國防部資助建立阿帕網,到1990年,萬維網的發明者蒂姆·伯納斯里設計了世界上第一個網頁服務器,人類用了21年迎來了互聯網時代。 1956年,人類正式開始研究人工智能。1987年,神經網絡作爲一門新學科誕生。直到2016年3月15日,谷歌阿爾法狗戰勝韓國圍棋棋手李世石,歷經了整整60年時間,人類才第一次有目共睹到人工智能,同時也爲他的學習能力而感到震驚。 1982年4月8日,位於美國華盛頓的一家研究所裏,達尼埃爾·謝赫特曼正在從事研究工作。這一天,在進行電子通過鋁合金演射實驗時,他觀察到了一種反常的現象。作爲材料學專家,謝赫特曼意識到自己有可能發現了一種全新的材料。 從那天起,他增加了實驗次數。在記了整整一本實驗數據之後,他確信那是一種從未被發現的材料——準晶體。因爲該項目的主要負責人認爲,自然界不可能存在像謝赫特曼所說的那種原子排列方式的晶體。同時,這是學術界公認的最基本的事實,沒有任何人會相信他的發現。 就這樣,謝赫特曼失去了在美國的工作。他回到了自己的家鄉以色列。在回到以色列之後,謝赫特曼公開發表了準晶體假說。這一次,他遭遇了更嚴重的挑戰。他可能要準備好與整個學術界爲敵了。獲得過兩次諾貝爾獎的萊納斯·鮑林教授公開表態說,準晶體這種東西根本不存在。 一邊是學術態度,一邊是默默無聞的普通學者。兩位身份懸殊的科學家之間,拉開了一場長達十年的論戰。幾年後,法國和日本的科學家分別製造出了準晶體。於是,科學家們開始越來越認真地對待這一發現。 2011年10月5日,一個意外的消息從瑞典傳到謝赫特曼的辦公室。由於謝赫特曼爲晶體學和材料學做出的巨大貢獻,他獨享了2011年諾貝爾化學獎。瑞典皇家科學院在頒獎詞中說,獲獎者的發現改變了科學家對固體物質結構的認識。這一年,謝赫特滿70歲。在科學的道路上,他爲自己的發現堅守了30年。 在諾貝爾博物館,展示着一個世紀以來人類的最高智慧。大約800名獲獎者的照片,被一頁一頁循環傳送,正是他們的智慧與創造。改變了這個世界,他們引領的科學成爲塑造人類文明最強大的力量。 美國康奈爾大學的圖書館裏,珍藏着世界第一本中文科學刊物。1915年1月,一批中國留美學生以科學救國爲目的,創辦了科學雜誌。這本雜誌曾經在世界擁有很高聲譽。美國著名發明家愛迪生甚至感慨道,偉大的中華民族在覺醒。 這本雜誌的創始人任洪駿曾經說過,一個理想中的人,必須對事理有正確圓滿的瞭解,對於行業有獨立自信的精神,對於各種問題或事物加以獨立的研究,研究所得的結果纔是我們信仰的根據。一個古老的文明,在等待科學爲它重新點燃光輝。這期我們簡單回顧了科學與創新的關係,科學的進步帶來創新,同時想要創新纔有了科學的進步。 對此你怎麼看?我是查理使,我們下期見。