想象一下當(dāng)一個科學(xué)家在所屬領(lǐng)域前沿研究一個問題時是什么感覺?比如科學(xué)家正在進行以前從未有過,能夠在一定程度上測量宇宙的某些性質(zhì)實驗,這實驗遠比你接觸的困難,所需要的精力遠超人類范圍,獲取宇宙圖像的分辨率更高。用新奇的方式推動基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的風(fēng)險很高但回報也很可觀。
如果你看得越遙遠,所能窺見的過去也就越久遠。宇宙亦是如此,越接近早期的宇宙,就會發(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”實驗的關(guān)鍵所在。圖片版權(quán):NASA / STScI / A. Feild (STScI)
可以將整個職業(yè)生涯都投入在一個想法或一個從未被發(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)域含金量最高的獎項:諾貝爾獎。布萊恩·基廷的新書《失去洛貝爾獎》講述了他的雄心壯志、人生失意以及在努力中學(xué)會質(zhì)疑的故事。
布萊恩·基廷的新書《失去諾貝爾獎》講述了一個關(guān)于雄心壯志、失敗以及滿足虛榮心追求諾貝爾獎的危險故事。圖片版權(quán):Brian Keating / Twitter
大約20年前,宇宙學(xué)家們正在測量宇宙大爆炸后留下的光線,測量精度達到了前所未有的程度。BOOMERanG和MAXIMA這樣類似球載的實驗,以及像CBI和DASI這樣的地基實驗,都是在高精度范圍內(nèi)觀察越來越小微觀世界,并且測量小尺度下亞毫開爾文數(shù)值的波動數(shù)值。這些波動可能會首次描繪出宇宙的形狀,并引領(lǐng)我們創(chuàng)造出更先進的太空觀測站,如WMAP和普朗克。這些太空站將會覆蓋整個天空,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;這些波動將會揭示宇宙的構(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技術(shù),這項技術(shù)可以做任何相關(guān)實驗都無法做到的事情:不僅僅是尋找密度和溫度波動的證據(jù),還尋找宇宙大爆炸那一刻出現(xiàn)的時空漣漪。宇宙起源理論——宇宙大爆炸,預(yù)測了兩個標(biāo)量波動的產(chǎn)生,溫度/密度的缺陷和張量(引力波)的波動,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·基廷提出了第一個可以測量這種“卷曲”光線的實驗設(shè)計:系外星系的極化背景圖像(BICEP)
由膨脹引起引力波對宇宙微波背景b型極化的影響有一個已知形狀,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模式尚未被觀測到。圖片版權(quán):Planck science team
如果能測量這個極化,發(fā)現(xiàn)這些張量波動的證據(jù),就有最早證明膨脹引起的引力波的證據(jù):不僅能檢驗膨脹,而且能嚴(yán)格限制哪一個模型是正確的鐵證。這將是一筆巨大的交易,在一個引人注目的故事中,布萊恩從第一人稱視角煞費苦心地詳細(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)計多個相互矛盾的實驗來測量這個效應(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BICEP2所做的陽性檢測感到驚訝
5、驚恐地看著自己獲得諾貝爾獎的夢想破滅,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)對錯誤。在任何時候他都不會說:我錯了,不應(yīng)該用X代替Y。他沒有責(zé)任承擔(dān)他個人和BICEP部分的錯誤。
來自銀河系的極化塵埃是導(dǎo)致b型信號的一個主要因素。沒有適當(dāng)?shù)臏y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追求諾貝爾獎,并指出授予諾貝爾獎的固有方式是不公平的。當(dāng)然死去的人不能獲得獎項的這一規(guī)定是有問題的。該獎項只限于三人分享,不能授予合作;獲得獎項的運氣和意外因素是科學(xué)家們無法預(yù)測的。
在這一點上,布萊恩取得了令人欽佩的成功。讀完這本書后沒任何一個理智、開明的讀者認(rèn)為這本的全部內(nèi)容就只是吹噓作者自己獲得諾貝爾獎。相反,在各行各業(yè)中獲獎?wù)卟粌H僅是靠其功績獲得獎項,還有自我、公關(guān)和他人的偏愛。我們不需要費力就能找到一大批僅憑自己能力獲得獎項的人。
阿爾弗雷德·諾貝爾是炸藥的發(fā)明者,擁有355項專利,他在1895年完成了他的心愿——創(chuàng)建諾貝爾獎基金會和制定諾貝爾基金會的管理規(guī)則。他于1896年離世,諾貝爾和平獎自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)時期。這些規(guī)則以前就被修改過,很有可能會再次改變。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經(jīng)歷、宗教信仰、與家人從隔閡到和解,以及他對自己人生經(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)作實驗,目睹自己親密無間的朋友和同事相繼離去,由于競爭的激烈時刻害怕自己被淘汰,對聲譽和榮耀的瘋狂追逐,以及因為這些雜事導(dǎo)致他在工作中馬馬虎虎。這一個很好的故事,它或許會讓你感到無聊,但也會讓你點頭稱贊。
圖中顯示出膨脹結(jié)束時所產(chǎn)生的密度(標(biāo)量)和引力波(張量)波動。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)今所面臨的形勢以及我們是如何來到這個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單而且漏洞百出。以下是故事所述的內(nèi)容,你會作何感想?
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(事實上有很多)
2、天文學(xué)中的每一次論戰(zhàn)的焦點都包含哈勃常數(shù)的重要性(或略了實際性證據(jù)和Walter Baade的著作)
3、陽光由不同的顏色組成是由太陽中存在的元素造成(這僅僅是吸收線的真實情況,太陽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,因為反射星光解釋已經(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過時的謬論。鑒于已經(jīng)讀過/看過這本書的宇宙學(xué)家數(shù)量,這些徹頭徹尾錯誤應(yīng)該會被發(fā)現(xiàn),但事實并非如此。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,或者對通貨膨脹發(fā)生的時間和地點感到困惑,不必感到恐慌;因為這本書在這個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的光譜的測量顯示,大爆炸留下的余輝在一定程度上是一個反射星光的完美黑體,正如準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型所預(yù)測的那樣,這無法解釋我們所知的信息。圖片版權(quán):E. Siegel / Beyond The Galaxy
除了這些錯誤和疏忽之外,覺得這本書錯失了兩個良機:一個是關(guān)于科學(xué)的,另一個是關(guān)于社會方面的。在科學(xué)上,布萊恩·福爾斯也許犯了科學(xué)家們最常見的錯誤:在這個領(lǐng)域的工作已經(jīng)在過去完成了這是肯定的,但科學(xué)家所做的貢獻才是真正重要的。如布萊恩所言,膨脹并沒有等著被證實(它已經(jīng)被許多不同的證據(jù)證實);B模式CMB極化的存在與否并不能解決這個問題。
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)和缺乏對他人認(rèn)可的表現(xiàn)。當(dāng)別人做出類似的行為時,布萊恩會直接指出來,但他沒有看到自己也掉入了同樣的陷阱之中。
雖然CMB中的許多信號和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)已經(jīng)驗證了膨脹的存在,但是由張量模式預(yù)測的B模式極化并沒有出現(xiàn)。這并不意味著膨脹是錯誤的,而是產(chǎn)生最大的張量波動模型并不被上天垂憐。圖片版權(quán):Kamionkowski and Kovetz, ARAA (2016), via
解決社會問題遠遠比美化諾貝爾獎重要。如果我們把科學(xué)看成是一種競爭,為了獲得獎項不擇手段,同時貶低其他領(lǐng)域?qū)W者對科學(xué)的貢獻的這一想法在有些人看來是正確的,事實上并非如此。我們企圖稱贊個人的榮耀而不是科學(xué)的原則。有一種傳統(tǒng)是關(guān)注一個單一獨特頭腦里的想法,而不獎勵努力工作,關(guān)心合作和愿意花時間去做正確事情的人。