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五位资深科学家告诉我们什么最令他们惊讶

50年前,谁知道我们会学会克隆基因,在火星上找到水?

把时钟拨回到1965年。科学似乎在以不屈不挠的步伐前进。生化学家破解了遗传密码克莱尔·卡梅隆

T把时钟拨回到1965年。科学似乎在以不屈不挠的步伐前进。生物化学家已经破译了遗传密码(DNA如何转化为蛋白质),令人鼓舞生活杂志设想“智力和身体得到改善的超级婴儿”。在商业杂志上的一篇文章里电子产品计算机工程师戈登·摩尔(Gordon Moore)预测,集成芯片上的晶体管数量每年将翻一番,而成本则保持不变——这就是摩尔定律(Moore’s Law)。他写道,这将带来家庭电脑、移动电话和汽车自动控制系统等“奇迹”。

与此同时,纽约世界博览会进一步展示了未来的景象:核聚变能源、月球殖民地、水下酒店、机器人女佣、飞行汽车和3d电视。对当时的年轻科学家来说,这些预测一定既令人激动又令人生畏。在他们的一生中,他们期望什么现实地成为现实?科学是否达到了他们的期望?

我们采访了五位科学家,他们的职业生涯在1965年才刚刚开始。他们是微生物学家、前美国国家科学基金会(National Science Foundation)主任、传染病顶级专家丽塔·科尔韦尔(Rita Colwell);共同预测了粲夸克质量的物理学家玛丽·k·盖拉德;天文学家埃德温·c·克虏伯(Edwin C. Krupp),他领导洛杉矶格里菲斯天文台已有41年;退休宇航员哈里森“杰克”施密特,最后在月球上行走的人之一;古人类学家伊恩·塔特萨尔(Ian Tattersall)是狐猴爱好者,也是纽约市美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)的名誉馆长。

回顾过去的50年,他们分享了未来的喜悦和失望。

月球JOY RIDE:在1964/65年的纽约世界博览会上,这个由通用汽车赞助的立体模型描绘了月球定居点,前NASA宇航员哈里森·施密特认为我们现在已经建成了。 美联社图片


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在1965年,你多大了,你在做什么?

Colwell说:当时我31岁,刚开始在乔治城大学担任助理教授,在那里我开始了对霍乱的研究。

盖拉德:我是26岁。我当时在发表论文,攻读法国博士学位(粒子物理学),抚养一个三岁的男孩和一个两岁的女孩。

克虏伯:那年秋天我21岁了。我是加州克莱蒙特波莫纳学院的本科生。我住在学校的布兰克特天文台,在那里我有一份看管天气的工作。

施密特:我当时30岁,学习驾驶T-38飞机,这是我宇航员训练的初始阶段。这最终导致了我对月球上的金牛座-利特罗山谷的探索,这是阿波罗17号任务的一部分。

塔特萨尔:当时我20岁,刚到剑桥大学读本科,学习古人类学。我刚刚得知我以前在内罗毕的邻居路易斯和玛丽·利基在坦桑尼亚的奥杜瓦伊峡谷发现了惊人的原始人类化石。

你认为你所在领域的科学家到目前为止会发现什么?

盖拉德:我不知道会发生什么。夸克的概念在一年前(1964年)才被提出。有很多数据,但没有太多理论来解释。我们只是想弄清楚如何解释它。

克虏伯:我不认为大多数那个年龄的人有这样的观点,尽管在那个时候确实有一些事情正在酝酿。水手4号飞船飞越火星——那是在1965年7月。这令人震惊,因为这是我们第一次近距离观察另一颗行星。这在一瞬间彻底改变了我们对火星的看法。我有没有想过我们会在火星上,就人类在地球上行走而言?我不知道。我们是太空先驱。当你是先驱者时,你不知道会发生什么。

施密特:我希望月球上会有基地,即使现在月球上还没有完全的定居点。我还希望美国人能登陆火星。

塔特萨尔:我没有期望;我正忙着试图掌握一个正在经历巨大变化和动荡的领域。路易斯·利基(Louis Leakey)和他的同事刚刚通过描述一种非常原始的新物种,把猫和鸽子放在了一起能人源自奥杜瓦伊[坦桑尼亚的峡谷]通过新的钾-氩法对这些化石进行年代测定,我们的属——以及整个人科——拥有了以前无法想象的古老历史。

NOT-SO-SUPER对撞机:1983年,超导超级对撞机被提议为世界上最大的粒子加速器。物理学家玛丽·k·盖拉德(Mary K. Gaillard)哀叹道,如果不是在10年后被抛弃,它可能会揭示出“一些超越标准模型的新物理学的线索”。“很遗憾它被取消了。” SSC实验室提供

在过去的50年里,你认为你们领域里最大的成就是什么?

Colwell说:信息技术与分子生物学进步的结合是一场彻底的革命。今天,如果我想知道水、脊髓液、食物或空气样本中有什么细菌,我会提取核酸——DNA和rna——然后通过机器在几分钟内识别细菌菌株。之前,我用了数千个试管和培养皿,花了好几个月。

盖拉德:标准模型的提出和实验验证,为自然界四种基本力中的三种提供了完整而准确的描述:强(核力)、弱(导致不稳定原子核的放射性衰变)和电磁。这与我在20世纪60年代进入这一领域时的情况相去甚远。在那时,只有电磁相互作用有一个很好的理解和测试的公式。现在这三种互动都是平等的。

克虏伯:当我们看到第一张地球在太空中的美丽照片时,这些照片改变了我们看待地球和我们自己的方式。我们对环境的整体感知,以及我们对环境信念的转变,都是在我们将地球视为太空中的一个世界,视为这个浩瀚而空虚的宇宙中的一颗行星之后产生的。我想一个世纪后的历史学家在回顾时会说:“人类的视角是什么时候发生转变的?”答案将是太空时代。

塔特萨尔:最伟大的飞跃是智力的飞跃。当我还在上大学的时候,我被传授了过去15年的公认智慧,那就是人类进化只不过是一个从原始到完美的一心二意的艰难过程。现在,事实已经变得很清楚:人类家族的历史是一段充满活力的进化实验史。许多新的原始人类物种被扔进了生态领域,在与自己的亲属和生物区的其他元素的竞争中成功或失败。我们人类只是碰巧在这场斗争中取得了成功。我们是当今世界上唯一的原始人,这一事实告诉我们更多关于我们这个物种的不寻常性质,而不是关于产生我们的过程。

你惊讶什么?

Colwell说:50年前,基因革命才刚刚开始。直到1953年,沃森和克里克才发现了DNA的结构。绝对没有预料到的是这个发现产生的多米诺效应,一连串的发现越来越快——推断密码,克隆基因,能够修改遗传的基因特征。

盖拉德:暗能量的存在,也就是一个很小的宇宙常数。暗能量的明显缺失长期以来一直是理论学家的一个难题。与自然界的其他能量尺度相比,其数值的实验界限是如此之小,以至于许多人认为一定有一种未知的对称性或动力学效应迫使它恰好为零。这个概念由于观察到一个微小但不会消失的价值而失效。

克虏伯:天文学涉及到我们所知道的最大,最宏大,最疯狂,最疯狂的事物,所以你被教导不要感到震惊。但让我挑一个我认为相当惊人的:在太阳系中有大量的水。事实上,它在木星的卫星和火星的地下,这些都是令人吃惊的事实。回想1965年。我们有了火星的第一张照片,它看起来真的不像人们想象的那样。当时人们的反应是,“这看起来很贫瘠;它看起来就像月亮一样。”所以你得出的结论是火星是一个寒冷、干燥、空旷的世界,所有关于火星上存在生命的想法都随着那次飞越而消失了。现在我们带着一种又一种乐器回去,在那里找到了水在火星上。这对理解宇宙中生命的进化非常重要。

塔特萨尔:毫无疑问,这个来自印度尼西亚弗洛雷斯岛的好奇的小“霍比特人”是我一生中最意想不到的古人类学发现。没有人能预测到这种惊人的化石形式,它被称为弗洛里斯人,尽管它是如此奇怪,把它归到我们自己的属似乎有点牵强。它存活到12000年前,接近我们的今天,但它的大脑很小,身材非常矮小,这是我们最早灭绝的近亲的典型特征。但除此之外,它看起来一点也不像那些最早的亲戚。

人类HOBBITUS:2003年,考古学家在印度尼西亚发现了一具头骨弗洛里斯人(左),人称“霍比特人”。它被认为是一种已经灭绝的人类,其特征与生活在12,000年前的现代人截然不同。“没有人能预测到这种惊人的化石形式,”古人类学家伊恩·塔特萨尔(Ian Tattersall)说。 维基百科

回顾过去,你希望发生什么不同的事情?

Colwell说:我有一个手持基因测序仪和解码器的设想,但我们还没有实现。也许还需要一年、两年、三年或五年,但时间比我希望的要长。为什么?资金问题和工程问题的结合。这是一个很难获得资金进行研究的时期,这通常会产生负面影响。医生应该能够在几分钟内对感染源进行床边诊断。

盖拉德:我希望我们能找到一些超越标准模型的新物理学的线索,比如超对称。也许在即将到来的大型强子对撞机(世界上最大的粒子加速器,位于瑞士)的数据中会有一些发现。令人遗憾的是,超导超级对撞机(一个在德克萨斯州提出的更大的加速器)被取消了。有了它,我们现在可能已经有所发现了。

克虏伯:如果你不久前问我,我早就有答案了。我记得当我们刚开始探索太阳系的时候,我们做了一个深思熟虑的决定,我们不去冥王星。我记得当时感到很后悔。这是我个人的感受:我近距离观察了其他的世界,但冥王星还在那里。但今年7月,美国宇航局2006年发射的“新视野号”探测器成功了。我们对我们所看到的感到兴奋吗?这完全出乎意料吗?你说的没错

施密特:我希望我们能利用从月球收集的氦-3来开发核聚变能量,作为在月球定居的经济基础。

塔特萨尔:大多数古人类学家仍然陷入一种极简主义的思维模式,他们宁愿把新发现的原始人类化石塞进已经存在的物种和属中,而不是创造新的化石来适应新的形态。如果古人类学家在几十年前就抓住了早期人科动物多样性的新模式,而不是沉迷于线性发展的概念,我们现在对人类生物过去的描绘——以及它的产物(我们)——将会与我们现在所拥有的非常不同。我们应该更好地认识到,我们并不是一种经过千百万年自然选择在行为上进行微调的完美产品。我们应该明白,我们的生物学并没有谴责我们以特定的方式行事,尽管我们个体遗传了癖好,但我们仍然对自己的成长负责。希望到2050年,我们能对人类这个物种有一个更清晰的认识。


克莱尔·卡梅伦鹦鹉螺”社交媒体和新闻编辑。

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