最近,为了试图缩短与合作者的头脑风暴会议,我开玩笑说:“我们应该在新的研究想法变成太多工作之前停止探索它们。”
这种情况很不寻常。大多数情况下,科学项目并非源于广泛的头脑风暴会议。新的论文只是跟随着之前的论文。例如,在我们的第一篇论文中,我的前研究生尼克·斯通选择研究一个看似深奥但引人入胜的问题:一颗恒星过于靠近黑洞时所遭受的破坏。我们的计划是,他之后将转向其他研究领域。但是,这篇早期的论文激发了后续研究的想法,从而产生了另外七篇论文,构成了尼克的整个博士论文,并定义了他后续职业生涯的重点。大约在同一时间,相关观测数据的幸运出现,促成了一个令人兴奋的研究前沿。正如路易斯·巴斯德所说:“机会只偏爱有准备的头脑。”
换句话说,大多数时候,科学家们忙于他们长期以来的研究项目,这受到约翰内斯·开普勒四个世纪前在不同背景下首次描述的现象所驱动:惯性。但是,这种模式可以被意想不到的突破所打破。天体物理学最近的例子包括:1992年检测到宇宙微波背景中的波动;1995年检测到绕太阳系恒星运行的系外行星;1998年检测到宇宙的加速膨胀;2007年检测到快速射电暴;2015年检测到引力波;以及2017年检测到太阳系中的星际物体。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
由于新的实验发现而打破传统模式并非新现象。 19世纪的物理学家从未想象过任何基于他们对经典物理学的了解的量子力学。即使在量子力学被公式化之后,阿尔伯特·爱因斯坦仍然抵制其“非局域性”的概念,该概念认为,一个量子单元的各个部分即使相隔很远,也可以比光在它们之间传播的速度更快地“相互了解”。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论,这是一个旨在通过“归谬法”证明必须保留经典局域性概念的思想实验,被随后的实验证明是错误的。相反,由此产生的新自然认识塑造了未来在量子纠缠及其许多应用(包括量子计算)方面的研究计划。
遵循这一先例,异常的实验结果仍然可以导致大量关于可能解释和含义的出版物。例如,最近来自 XENON1T 实验关于潜在暗物质突破的报告,在一周内激发了数十篇解释论文。先前关于宇宙膨胀率的不同测量值之间明显存在张力的报告,也导致了许多模型,其中大多数在与其他数据集进行比较后被排除在外。
这提出了一个有趣的战略问题:科学家应该将多少时间用于修改研究目标,而不是追求过去感兴趣的内容?在头脑风暴上分配的时间太少,可能会导致停滞不前或“随机游走”,在这种情况下,机会所起的作用大于对不断变化的环境做出有见识的反应。基于传统的策略效率太低,无法加快发现速度,因为时间浪费在不重要的研究方向上,这些方向充满了死胡同,类似于使用过时的地图进行导航的陷阱。
另一方面,在计划上花费过多时间可能类似于咨询大型委员会。这可能会导致不作为,因为太多的冲突考虑相互抵消。规避风险的考虑因素和过多的妥协可能会产生保守的研究议程,该议程会提前定义它将发现的内容。为了发现意想不到的事情,有必要承担风险。资助机构必须内化这一重要教训。
由于事先不清楚哪个研究方向会结出硕果,因此科学进步需要许多独立的探索者使用不同的工具来调查广阔的处女地。想法过多并不是真正的问题,因为人们总是可以优先考虑追求它们的顺序。有时,传统的道路会导致意想不到的突破。但更多时候,传统的道路会导致传统的结果。
当天气预报有雾时,人们可能会采纳罗伯特·弗罗斯特的建议,遵循“未走的路”,这样一条道路为解开隐藏的宝藏带来了新的机会。这些天,当我在我家附近的树林中沿着未知的轨道慢跑时,我发现这一课很有意义,这遵循了社交距离的精神。
希望 COVID-19 大流行将带来意想不到的好处,即促进科学领域中独立的、开创性的旅程。与他人保持距离可能会将传统的社会奖励(例如晋升、荣誉或奖项)放在其应有的背景下,即作为科学努力的副产品,而不是其动机。