琪布萊恩·歐文斯
在科學發(fā)展史上,大部分研究工作都是在較短時間內(nèi)進行和完成的,然而也有一些研究項目需要花費幾十年甚至上百年的時間,例如研究人類壽命、地殼和太陽表面的變動情況等。
以下5個耗時漫長的科研項目中,有些項目的數(shù)據(jù)積累工作已經(jīng)持續(xù)了幾個世紀,有的每年產(chǎn)生數(shù)百篇論文,而有的每十年才能獲得一個數(shù)據(jù)。
自400多年前望遠鏡問世以來,天文學家就一直在記錄太陽黑子的活動,伽利略作為其中的一員也記錄下了他的觀察結(jié)果。然而,早期的觀察者既不知道出現(xiàn)在太陽表面的黑色斑塊究竟是什么,也不了解產(chǎn)生太陽黑子的磁場。
1848年,瑞士天文學家魯?shù)婪颉の譅柗驅(qū)μ柡谧舆M行系統(tǒng)觀察后,開發(fā)出一個計算世界范圍內(nèi)黑子數(shù)量(即著名的沃爾夫相對數(shù))并沿用至今的公式,人們對太陽黑子活動才有了進一步認識。沃爾夫相對數(shù)也叫太陽黑子相對數(shù),是測量太陽活動隨時間變化的一種方法。
2011年,弗雷德里克·克萊特成為比利時皇家天文臺太陽影響數(shù)據(jù)分析中心的負責人。為研究太陽黑子活動,該中心搜集了自1700年以來由500多名觀察者留下的關于太陽表面的照片和手繪資料。
“這些數(shù)據(jù)對預測太陽黑子活動非常珍貴,”美國斯坦福大學的太陽物理學家利夫·斯瓦加德說,“太陽黑子活動的盛衰變化周期約為11年,太陽噴入太空的帶電粒子流會影響地球的衛(wèi)星和電子設備?!痹敿毜挠^察記錄有助于研究人員了解為何太陽黑子活動會發(fā)生這種周期性循環(huán),并精確預測激烈的太陽黑子活動?!把芯砍掷m(xù)的時間越長,就越能檢驗我們的理論?!彼雇呒拥抡f。
每年,大約有200篇論文引用太陽黑子活動的數(shù)據(jù),涉及的領域從太陽物理學延伸到地磁學、大氣科學和氣候科學。
意大利南部的威尼斯火山雖然是一座活火山,但每隔幾千年才會噴發(fā)一次,最近一次大噴發(fā)是在公元79年,這次噴發(fā)將龐貝城埋葬在了火焰之中。在此次噴發(fā)的大約3 800年之前,威尼斯火山噴發(fā)產(chǎn)生的熱氣和巖石覆蓋了如今的整個那不勒斯地區(qū)。
威尼斯火山觀測站作為世界上最古老的火山研究站,自1841年起便開始對這個“不友好”的目標進行觀測。
觀測站坐落在威尼斯火山一側(cè)600米高的位置處。為了安全,觀測站與火山頂距離較遠。除提供科學理論外,火山觀測站的另一個用途是預測火山噴發(fā),保護公眾生命和財產(chǎn)安全。
2008年,安迪·麥克唐納接手了一項農(nóng)業(yè)實驗,這是自1843年起就開始進行的一項研究:弄清礦物肥料和有機肥料對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。
該研究是由肥料大王約翰·勞斯在其位于倫敦北部的洛桑莊園里發(fā)起的,實驗測試了氮、磷、鉀、鈉、鎂以及農(nóng)家肥對幾種主要農(nóng)作物產(chǎn)量的影響,研究的作物包括小麥、大麥、豆類和根塊農(nóng)作物。
現(xiàn)今在英國洛桑研究所負責“經(jīng)典實驗”的麥克唐納說:“研究進行了二三十年之后,我們基本弄清了一些肥料的相對重要性?!北热绲蕦r(nóng)作物的作用最大,其次是磷肥。
1921年,美國斯坦福大學的心理學家路易斯·特曼通過其開發(fā)的斯坦福-比奈智商測試,挑選出在1900年至1925年間出生的1 500多名天才兒童,然后對他們進行跟蹤調(diào)查。這是世界上最長的縱向研究之一。在長達90多年的時間里,該項實驗對這些參與者的家庭生活、教育程度、興趣愛好、個人能力以及個性品格進行了追蹤調(diào)查。
特曼的“天才遺傳研究”的目標之一是為了反駁當時流行的一種假設:天才兒童的身體是羸弱的,他們?nèi)狈ι缃荒芰Σ⑶野l(fā)展不全面。
然而,即便依照當時的標準,該項研究的實驗設計也存在諸多問題。首先,特曼的樣本選擇方法具有很大的偶然性,測試的對象在很大程度上基于教師的推薦。其次,選擇的樣本缺乏代表性,其中超過90%是白人與中上階層的孩子,特曼甚至讓自己的孩子報名參加測試。為了使實驗結(jié)果符合自己的預期,特曼還為實驗參與者寫推薦信,幫助其中的一些人進入斯坦福大學學習。
特曼的調(diào)查一直追蹤到兒童進入成年,研究結(jié)果顯示,這些天才兒童和普通人一樣健康,并具有良好的社會適應能力,他們普遍都成長為事業(yè)有成、快樂的成年人。
瀝青滴漏是一項長得讓人難以置信的物理實驗,該實驗旨在測量一滴瀝青在幾年甚至幾十年時間里的流動速度。最著名的一次瀝青滴漏實驗由澳大利亞昆士蘭大學托馬斯·帕內(nèi)爾教授于1927年實施。
托馬斯·帕內(nèi)爾教授想向?qū)W生證明這樣一個理論:一些物質(zhì)看上去是固體,但實際上是黏性極強的液體。焦油瀝青雖在室溫環(huán)境下流動速度極為緩慢,但最終會形成一滴。
在實驗中,帕內(nèi)爾將瀝青樣本放入一個封口漏斗內(nèi),1930年,他將漏斗封口切開,讓瀝青開始緩慢流動。一滴瀝青需歷經(jīng)大約10年時間才能滴入漏斗下方的燒杯。
時至今日,這個實驗還在進行中,并已滴出9滴瀝青,最新的一滴于2013年7月9日滴出。
目前該實驗由約翰·梅恩斯頓教授負責,2005年10月,他與已故的帕內(nèi)爾教授憑借這個實驗獲得“搞笑諾貝爾”物理學獎。(據(jù)環(huán)球科學)