经历了百年的实验

2019-03-18文琪布莱恩欧文斯

发明与创新 2019年14期

关键词：太阳黑子特曼内尔

文琪布莱恩·欧文斯

在科学发展史上，大部分研究工作都是在较短时间内进行和完成的，然而也有一些研究项目需要花费几十年甚至上百年的时间，例如研究人类寿命、地壳和太阳表面的变动情况等。

以下5个耗时漫长的科研项目中，有些项目的数据积累工作已经持续了几个世纪，有的每年产生数百篇论文，而有的每十年才能获得一个数据。

记录太阳黑子

自400多年前望远镜问世以来，天文学家就一直在记录太阳黑子的活动，伽利略作为其中的一员也记录下了他的观察结果。然而，早期的观察者既不知道出现在太阳表面的黑色斑块究竟是什么，也不了解产生太阳黑子的磁场。

1848年，瑞士天文学家鲁道夫·沃尔夫对太阳黑子进行系统观察后，开发出一个计算世界范围内黑子数量（即著名的沃尔夫相对数）并沿用至今的公式，人们对太阳黑子活动才有了进一步认识。沃尔夫相对数也叫太阳黑子相对数，是测量太阳活动随时间变化的一种方法。

伽利略在1613年绘制的太阳黑子图

2011年，弗雷德里克·克莱特成为比利时皇家天文台太阳影响数据分析中心的负责人。为研究太阳黑子活动，该中心搜集了自1700年以来由500多名观察者留下的关于太阳表面的照片和手绘资料。

“这些数据对预测太阳黑子活动非常珍贵，”美国斯坦福大学的太阳物理学家利夫·斯瓦加德说，“太阳黑子活动的盛衰变化周期约为11年，太阳喷入太空的带电粒子流会影响地球的卫星和电子设备。”详细的观察记录有助于研究人员了解为何太阳黑子活动会发生这种周期性循环，并精确预测激烈的太阳黑子活动。“研究持续的时间越长，就越能检验我们的理论。”斯瓦加德说。

每年，大约有200篇论文引用太阳黑子活动的数据，涉及的领域从太阳物理学延伸到地磁学、大气科学和气候科学。

监测火山

意大利南部的威尼斯火山虽然是一座活火山，但每隔几千年才会喷发一次，最近一次大喷发是在公元79年，这次喷发将庞贝城埋葬在了火焰之中。在此次喷发的大约3 800年之前，威尼斯火山喷发产生的热气和岩石覆盖了如今的整个那不勒斯地区。

原来用于监测火山喷发的观测站现在被改建成一座博物馆

威尼斯火山观测站作为世界上最古老的火山研究站，自1841年起便开始对这个“不友好”的目标进行观测。

观测站坐落在威尼斯火山一侧600米高的位置处。为了安全，观测站与火山顶距离较远。除提供科学理论外，火山观测站的另一个用途是预测火山喷发，保护公众生命和财产安全。

研究肥料的影响

2008年，安迪·麦克唐纳接手了一项农业实验，这是自1843年起就开始进行的一项研究：弄清矿物肥料和有机肥料对农作物产量的影响。

该研究是由肥料大王约翰·劳斯在其位于伦敦北部的洛桑庄园里发起的，实验测试了氮、磷、钾、钠、镁以及农家肥对几种主要农作物产量的影响，研究的作物包括小麦、大麦、豆类和根块农作物。

现今在英国洛桑研究所负责“经典实验”的麦克唐纳说：“研究进行了二三十年之后，我们基本弄清了一些肥料的相对重要性。”比如氮肥对农作物的作用最大，其次是磷肥。

调查天才儿童

1921年，美国斯坦福大学的心理学家路易斯·特曼通过其开发的斯坦福－比奈智商测试，挑选出在1900年至1925年间出生的1 500多名天才儿童，然后对他们进行跟踪调查。这是世界上最长的纵向研究之一。在长达90多年的时间里，该项实验对这些参与者的家庭生活、教育程度、兴趣爱好、个人能力以及个性品格进行了追踪调查。

路易斯·特曼开展了历史上最长久的人类发展研究

特曼的“天才遗传研究”的目标之一是为了反驳当时流行的一种假设：天才儿童的身体是羸弱的，他们缺乏社交能力并且发展不全面。

然而，即便依照当时的标准，该项研究的实验设计也存在诸多问题。首先，特曼的样本选择方法具有很大的偶然性，测试的对象在很大程度上基于教师的推荐。其次，选择的样本缺乏代表性，其中超过90%是白人与中上阶层的孩子，特曼甚至让自己的孩子报名参加测试。为了使实验结果符合自己的预期，特曼还为实验参与者写推荐信，帮助其中的一些人进入斯坦福大学学习。

特曼的调查一直追踪到儿童进入成年，研究结果显示，这些天才儿童和普通人一样健康，并具有良好的社会适应能力，他们普遍都成长为事业有成、快乐的成年人。