科学史上的无心插柳

在科学史上,大家熟知的无心插柳是宇宙微波背景辐射的发现。

1965年,美国工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊为了改进卫星通讯,在新泽西州的贝尔实验室建立并使用高灵敏度的号角式接收天线系统,可是实验不断受到一个噪声的干扰。为了除去这个噪声,他们重新组装了仪器,检查了线路,察看了电线,掸掉了插座上的灰尘,可是没有效果。他们爬进抛物面天线,用管道胶布盖住每一条接缝,每一颗铆钉。他们甚至爬进抛物面天线,小心翼翼地把鸟粪扫得干干净净,但依然无济于事。

发现宇宙微波背景辐射的天线

当他们被迫向普林斯顿大学的罗伯特·迪克求救时,正在苦苦寻找宇宙微波背景辐射的迪克喜出望外。宇宙微波背景辐射,被认为是"大爆炸"的"余烬",辐射能量相应于2.7K温度的这个“噪声”的发现,给了大爆炸理论以有力的支持。

1978年,阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊为此发现荣获当年诺贝尔物理学大奖,而迪克却无此殊荣。

地图上等高线的发明也是无心插柳的结果。有了等高线,就可以直观地在地图上判读出地表形态的一般状况了。

故事源自牛顿在《自然哲学的数学原理》中作出一个推测:一根挂在大山附近的铅锤线,会受到大山和地球引力质量的影响,稍稍向着大山倾斜。这个推测很有意思,要是你精确测量那个偏差,计算大山的质量,你可以算出万有引力常数,同时还可以算出地球的质量,继而推算出太阳系主要天体的质量。

1774年夏天,英国天文学家马斯基林在一个苏格兰峡谷中组织了一次测量。但是要从针对每个可能位置的数百次测量数据中得出那座大山的质量,需要进行大量而又枯燥的计算。承担这项工作的是一位名叫查尔斯·赫顿的数学家。测量员们在地图上写满了几十个数据,每一个都表示山上或山边某个位置的高度。这些数字真是又多又乱。但是,赫顿注意到,只要用铅笔把高度相等的点连起来,一切就显得很有次序,马上可以知道这座山的整体形状和坡度。于是,他发明了等高线。

等高线

根据马斯基林的测量结果,赫顿计算出地球的质量为5×10^18千克,与地球真实的质量5.98×10^24kg相去甚远。在此基础上推算出的太阳系里包括太阳在内的所有主要天体的质量也就不会准确了。所以说,这次不成功的实验最大的成果就是发明了等高线。

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