科学不可信？盘点那些将科学家引入歧途的“完美”证据

本文经「原理」（微信公众号：principia1687）授权转载，

禁止二次转载。

在科学中，真正被证实的事实其实少得惊人。科学家常用的措辞是他们已为某一理论收集到了多少证据。证据越多，理论就越强大，也就更容易被接受。

科学家通常会非常小心谨慎地收集大量的证据，以对他们的理论进行彻底详尽地检验。但在科学史上，也出现过少数一些由于关键性证据出错，而彻底误导了整个科学界的事例。

科学家收集证据的一种常见方式是对某件事情进行预测，看看它们是否正确。当他们使用的理论错误、但预测却正确时，麻烦就出现了。就像卡尔·波普（Karl Popper）和其他科学哲学家经常强调的，那些看上去风险很大却又正确的预测，更像是有力的证据。但历史教导我们的是，即使是非常有力的证据也可能具有误导性。

灰礁鲨身上的鳃裂。| 图片来源：维基百科

1811年，德国解剖学家Johann Friedrich Meckel曾预言人类胚胎会有鳃裂。这无疑是一个具有风险的预测，但这却为他的理论——人类作为“最完美的”生物体，是从一个个“不甚完美”的物种阶段（鱼类、两栖类、爬行动物等）发育而来的——提供了非常有利的证据。

而碰巧的是，人类胚胎的早期阶段，确实会在脖子上出现看起来像鳃一样的裂缝。这一点几乎是可以肯定的，因为人类和鱼类本来就拥有部分共同的DNA和一个共同的祖先，而不是因为我们在母体子宫内发展时——会朝着所谓的“生物完美”发展，并在这个过程中经过一个“鱼阶段”。

但当胚胎颈部的缝隙于1827年被发现后，这一证据让Meckel的理论变得更具说服力。直到19世纪下半叶，达尔文的进化论被正式确立之后，人们才彻底搞清——Meckel所主张的“线性的生物完美系”的思想，是完全站不住脚的。

James Hutton| 图片来源：维基百科

另一个例子发生在18世纪，当时被誉为“现代地质学之父”的James Hutton认为地球就像是一个会不断进行自我复制的生物体，能无止境地为人类提供一个可居住的世界。基于他的这一理论，Hutton成功地预测到，花岗岩的脉络会穿过其他岩石层并与它们混合。他还成功地预测了角度不整合，一种指新岩石层与在它下面的旧岩石层以非常不同的角度相交的现象。

与当代思想相比，Hutton的理论在各个方面都是错误的。其中最显而易见的就是——地球不是为人类而设计的。而且很明显Hutton也不知道板块构造论的概念。

尽管他的理论错了，但他的一些预测却是成功的，并且还具有很大的影响。事实上，在他提出理论之后的一百年间，有很多人都接受这一套说法。直到19世纪后期，这一理论才被地球收缩说全盘推翻，该理论（错误地）认为山谷和山脉是因地球冷却时的逐渐收缩而形成的。

玻尔的原子模型。| 图片来源：Hyperphysics

Meckel和Hutton的预测都是基于不正确的论点。但也有一些误导性的事件是由方程式而导致的。例如玻尔在1913年预测了被电离的氦所吸收和放射的特定颜色的光的正确频率。很快，他的预测就被众人所接受，因为这些预测结果在小数点后的几位数值都正确无误。但是后来我们知道，这些结果是从一个有着巨大缺陷的原子模型中得出的，在那个模型中，电子会绕着原子核做圆周运动。而幸运的是，尽管玻尔模型存在一些基本错误，但却又包含了一些真相的要点，于是正好能对电离氦作出正确预测。

更戏剧性的例子是Arnold Sommerfeld对玻尔模型作出的延伸。在Sommerfeld的模型中，他将电子轨道椭圆化，而且还根据爱因斯坦的相对论对该模型作出了进一步调整。所有一切都比简单的玻尔模型更加真实。

今天，我们知道电子根本不会真的绕着原子核运行。但在20世纪初期，科学家曾把电子视为非常小的球，并假定它们的运动与实际球的运动相当。

事实证明这并不正确：现代量子力学告诉我们，电子非常神秘，它们的行为无法与日常生活中的任何概念相匹配。原子中的电子甚至不会在确切的时间处于一个确切的位置。正是因为这些奇异的特性才有那句著名的“如果你认为你理解量子力学，那么就说明你没懂”。

因此，Sommerfeld的理论在其核心上存在一个根本性的误解。然而，在1916年，Sommerfeld基于他的模型推导出了一个方程，该方程正确的预言了氢光谱线的频率。该方程与狄拉克在1928年使用现代相对论性量子力学得出的方程完全相同。

这一结果一直被认为是物理学界中一个不可思议的巧合，很多研究仍在试图解释这种结果上的一致性是如何发生的。毋庸置疑的是，Sommerfeld作出的令人难以置信的成功预测，使当时许多科学家都相信他的理论是对的。

尽管后来的证据证明了这些理论的错误，但这并不表明这些科学家就做错了。他们只是依据了证据，而这正是一个好的科学家应该做的。他们无从知道这些证据会将他们引入歧途。

我们显然不能因为这几个例子就认为科学是不可信的。证据具有误导性只是少数情况，通常来说，在根本存在错误的理论是无法产生成正确的预测的（通常它们会产生完全荒谬的预测）。

科学就是一个不断完善的过程，最终，那些无益的曲折都将被消除。而我们也深知并该理解，即使是最值得信赖的人，也偶尔会有让我们失望的时候。

作者简介：Peter Vickers，杜伦大学科学哲学系副教授

翻译：二宗主

原文标题为“The misleading evidence that fooled scientists for decades”，首发于2018年6月4日的The Conversation。原文链接：https://theconversation.com/the-misleading-evidence-that-fooled-scientists-for-decades-95737。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。

来源：原理

编辑：可乐不加冰

近期热门文章Top10

↓ 点击标题即可查看 ↓

1. 文科生看了会沉默，理科生看了会流泪！物理所『网红井盖』官方大揭秘！

2. 为什么学渣常觉得自己考得不错，学霸老觉得自己考砸了？

3. 碰到这三种物质，你大概连哭都来不及

4. 自然常数e为什么这么重要?

5. 灭霸力气有多大？钢铁侠战衣有多重？科学家是这样看漫威的

6. 《细胞》子刊：啊这善良可爱的小肥肉！科学家发现脂肪细胞竟会帮助伤口愈合

7. 绝对零度达不到，那么温度上限在哪里？| No.104

8. 霍金最后一篇论文终于正式发表：解除曾一手造就的科学“危机”，为人类寻找多元宇宙留下线索

9. 光就认识薛定谔的猫了，科学大佬们养的宠物妖怪们你还知道几个？

10. 那个名为“又大又好”的方程组，真的是又大又好！

点此查看以往全部热门文章