美國科學基金會的數據顯示,僅在2007年美國在科研上就花費了3680億美元,其中18%花費在了基礎科學研究上,還有22%花費在了應用研究上面。雖然,大多數實驗的發明沒有獲得好評,但科學家們卻仍然樂此不疲,因為利用這些實驗的結果,我們可以更好地認識世界,解決某些與我們生活息息相關的問題。
達爾文和他的蘭花
我們都知道,達爾文在加拉帕戈斯群島對物種進行了詳細的觀察,并構建了適者生存理論的雛形。達爾文回到英格蘭之后進行的實驗中,有一些是關于蘭花的。
達爾文對本土蘭花進行了仔細研究后發現,在進化過程中,其花朵形狀會改變以便吸引為其授粉的昆蟲。每種蘭花都有特定的昆蟲為其授粉,就像加拉帕戈斯群島中每個小島都適合不同的物種生存一樣。
這些蘭花的數據很好地支持了達爾文的自然選擇理論。三年后,達爾文在《物種起源》中第一次闡述了自然選擇理論,并利用蘭花做了一些實驗來支持這一理論。
解碼DNA
沃森和克里克幫助人們揭開了DNA之謎,然而他們之所以有如此大的成就,有很大一部分原因是他們站在了巨人的肩膀上。阿爾弗雷德·赫爾希和馬莎·蔡斯在1952年進行了一個著名的實驗,結果證明遺傳物質是DNA。他們利用的是一種利用噬菌體病毒感染細胞,病毒在其中繁殖后,獲得病毒后代,他們用放射化學的原子示蹤方法最終確定了DNA是遺傳基因的載體。除此之外,羅莎琳·富蘭克林對沃森和克里克發現DNA雙螺旋結構也有極大的幫助。
第一次接種疫苗
天花病毒在20世紀末期以前曾一度嚴重威脅到人們的健康。而人們卻對此束手無策。愛德華詹納醫生發現,他所在地區的奶場女工會感染到牛痘,而感染牛痘的人卻不會得天花病。為了進一步研究,1796年,詹納將牛痘膿包中的物質注射到一個8歲的孩子身上,孩子牛痘痊愈后,詹納又給他注射天花痘,結果,孩子沒有出現天花癥狀。
現在,科學家們已經清楚,牛痘產生的抗體也可以殺死天花病毒。
原子核式結構模型
1911年,盧瑟福進行了一個十分著名的實驗,他將金箔片放在射線源和屏幕之間,將第二個屏幕放置在射線源旁來觀察阿拉法粒子是否被反射回來。在金箔后面的屏幕上,成的像類似于放云母片時的像,而在金箔前的屏幕上,盧瑟福很驚訝地發現,有少數阿拉法粒子被反射回來。這就是著名的盧瑟?!癮粒子大角度散射實驗”,當年,盧瑟福把結果公布于世:并證實了原子中除電子外,還存在著“原子核”,建立了原子的“有核模型”。
x射線的系列實驗
我們都知道富蘭克林在x射線衍射領域取得了很大的成就,但是,他的實驗在很大程度上是以霍奇金的研究成果為基礎的。霍奇金是研究x射線衍射技術的先驅者,她利用這項技術成功的揭示了復雜的化學藥品——青霉素的結構。
幾年之后,霍奇金采用同樣的技術,明白了維生素B12的結構。她在1964年獲得了諾貝爾化學獎,這是其他女性無法企及的一項榮譽。
米勒-尤列實驗
1929年,生物學家阿列克桑德·奧帕瑞和約翰·霍爾丹猜測早期的地球大氣層缺少氧氣。在這種惡劣的情況下,如果單分子受到紫外線或者閃電等強能量刺激,它們將形成復雜的有機物分子,霍爾丹說道,海洋,曾經只是這些有機分子的“原生湯”。
為了對阿列克桑德·奧帕瑞和約翰·霍爾丹和理論進行驗證,1953年,美國化學家哈羅德·尤列和斯坦利·米勒進行了著名的米勒一尤列實驗。他們建立了一個受控型密封系統,模擬地球早期大氣層環境。實驗開始一周后的觀察中發現,在冷卻的液體中大量地存在著有機化合物,約有10%~15%的碳以有機化合物的形式存在。尤里和米勒得出結論稱,有機分子形式能夠來自于無氧大氣層,同時最簡單的生命體也可能孕育在這種早期環境中。
光的測速
1878年,物理學家邁克遜設計了一項實驗來計算光的傳播速度,他證實了光速是有限的,并可測量。邁克遜計算出光速為186380英里/秒(約299949.53公里每秒)。目前,當今科學界認可的光速為186282.397英里/秒,歷史證明,邁克遜測量是非常精確的。
解密放射線
對于瑪麗·居里來說,1897年是非常重要的一年。她決定去研究鈾放射線。鈾放射線是亨瑞·貝克勒爾首先提出的。有一次,貝克勒爾在一個暗室里遺留了鈾鹽,當他返回再次發現時,并將鈾鹽暴露在感光片下,他意外地發現了鈾放射線。居里夫人選擇了這種神秘的鈾放射線研究,她想確定其他物質是否也可以釋放類似的放射線。
居里夫人還發現瀝青油礦的放射性比鈾還要強,因此她預測礦中還還有一種未知元素。她的丈夫皮埃爾也參與了這項實驗,最后他們成功的提純了一種的新的元素。他們將這種元素命名為“釙”——以居里夫人的故鄉波蘭命名的。不久之后,他們又發現另一種放射線元素,并將它命名為“鐳”。居里夫人也因此獲得兩次諾貝爾獎。
犬類研究
俄羅斯生理學家和化學家巴甫洛夫對犬類進行唾液分泌實驗是因為他對動物的消化和血液循環十分感興趣,他想了解唾液分泌和胃的蠕動之間的相互作用。巴甫洛夫注意到,只有唾液分泌以后,胃才開始消化。他想知道外界刺激是否會影響消化。因此,在喂狗時,會用光或者聲音來刺激狗。沒有外界刺激時,狗看到食物時才會分泌唾液,可狗受到光或者聲音刺激時,不管它們面前有沒有食物,它們都會分泌唾液。巴甫洛夫還發現,當這些外界刺激被證實是“錯誤”之后,這些條件反射也會馬上消失。
帕維洛維1903年發表了這項發現,一年后,他榮獲諾貝爾醫學獎。
權威性指令的力量
1960年代早期,斯坦利的著名服從實驗震驚了科學家。在實驗中,斯坦利告訴實驗自愿者這是對記憶學習的懲罰性實驗,他叫一個自愿者記憶一系列單詞,而叫其他自愿者大聲讀出這些單詞組,當這些自愿者回答錯誤時便給予電擊懲罰。隨著錯誤回答的增加,電擊將逐漸加強。實驗開始不久后,電擊懲罰就已經高達120伏特。此時自愿者感受到了痛苦:“嗨!實驗結果很傷痛!”當懲罰電擊達到150伏特時,自愿者開始大聲尖叫,并要求離開。但令人困惑的是,自愿者反而問研究人員他們應當如何做。研究人員始終平靜地回答:“這項實驗要求你繼續下去?!彼固估@奇的發現,即使自愿者們可以清晰地聽到從隔壁實驗室里的尖叫聲,他們的表現卻依然十分鎮靜。實驗結果表明,2/3自愿者在按下拒絕電擊按鈕時已承受了450伏特電壓。這些自愿者在實驗中大汗淋漓,并且一直顫抖著。隨著實驗的持續進行,自愿者已經不看也不聽單詞,只是等著接受懲罰了。
很多人質疑斯坦利這項實驗的道德性,但實驗卻取得了很好結果。斯坦利成功的證明了權威人士對一些普通人的重大影響。