笼子里的热狗和壁虎断足:提出小问题的重要性

当我们在教科书或新闻中听到科学时,我们通常只听到重要的时刻:发现 DNA、研究重力或理解板块构造。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


(来源:照片最初由 Brocken Inaglory 拍摄)

当我们在教科书或新闻中听到科学时,我们通常只听到重要的时刻:发现 DNA、研究重力或理解板块构造。但重要的是要记住,科学是关于提出问题的,而且不仅仅是提出大问题。大多数时候,那些大问题分解成许多、许多小问题。

通常,科学家们提出的问题可能也是您自己想知道的。鸟类如何知道冬天该飞往哪里?为什么地震发生在某些地方而不是其他地方?为什么我没有双胞胎?


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但小问题的奇妙之处在于它们顽固地拒绝保持渺小。当您询问为什么海滩上有沙子时,您就会开始想知道沙子从哪里来。它实际上是什么?所有海滩都有沙子吗?为什么沙漠里也有沙子?这是同一种沙子吗?

每一步您都会学到更多,并想得更深入,最终您会触及一个尚未有人弄清楚的问题。成为一名科学家意味着努力弄清楚下一步是什么。

多年来,科学家们一直在研究壁虎——这种能够攀爬几乎任何东西的小蜥蜴——因为他们提出了我们所有人也想知道的问题:它们是如何做到的?

更近距离地观察赋予壁虎脚特殊粘性的特性(来源:doi: 10.3389/fbioe.2013.00022)

最近,一组科学家想知道粘在墙上是壁虎的脚自己在做的事情,还是壁虎让它们的脚做一些特别的事情。换句话说,如果壁虎没有命令它们这样做,壁虎的脚是否能够如此牢固地粘在墙上。

为了提出这个问题,研究人员需要测量将壁虎的脚从表面分离的难度,一旦它粘在表面上。然后他们必须找到一种方法将其与壁虎不再控制的脚——死壁虎的脚进行比较。

这些研究人员发现,死壁虎的脚粘在墙上的强度与活壁虎一样。(想象一下餐桌上的对话:“你今天做了什么?” “哦,你知道,为了科学,把一些死壁虎的脚粘在墙上。”)

他们提出了看似很小的问题——壁虎是如何那样粘在墙上的——现在他们又得到了一个答案的一部分,而这个答案正在变成一个非常大的答案。

另一组科学家想了解纽约市的虫子,并想知道一个可能已经被问过很多次的问题:这些虫子实际上吃多少东西?

(来源:照片最初由 Fir0002/Flagstaffotos 拍摄)

因为没有人知道答案,科学家们不得不找到一种方法来测量虫子能吃多少东西,以及其他动物在虫子有机会之前吃掉多少东西。

为了做到这一点,研究人员将食物放在小笼子里,这样其他动物就无法吃到它,并测量了 24 小时内实际吃掉了多少薯片、饼干和 1/10th 的热狗。他们将此与在没有笼子的情况下放出相同食物时被吃掉的量进行了比较。(再次,想象一下晚餐时的对话,“你今天做了什么?” “哦,你知道,我把小块热狗放进小笼子里,然后为了科学把它们放在草地上。”)

(来源:照片最初由 petrr 拍摄)

这个小问题也变成了一个出人意料的大答案。虫子和蜘蛛每天可能在纽约市各地轻松吃掉数千块饼干、薯片和热狗。现在的问题是,如果这些虫子没有吃掉这么多东西,街道上会有多少食物?事实证明,提出这个简单的虫子问题开启了一个全新的潘多拉魔盒。

下次当您发现自己想知道彩虹是如何形成的,或者为什么刷牙后橙汁味道很糟糕时,不要告诉自己这是一个小问题或愚蠢的问题。查阅它。尝试弄清楚。看看你能提出多少个小问题,直到你找到一个还没有答案的问题。

来源

Arnold, C. (2014, December 2). Bugs, Spiders Keep NYC Clean by Eating Garbage. Retrieved from http://www.nationalgeographic.com

Wilkinson, A. (2014, December 2). Big Apple's Insects Eat Streets Clean.[Audio podcast]. Retrieved from http://www.scientificamnerican.com

University of California - Riverside. "Geckos are sticky without the effort: Death has no impact on strength geckos use to adhere to surfaces." ScienceDaily, 3 December 2014.

图片

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gold_dust_day_gecko.JPG

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ants_eating.jpg?uselang=en-gb

https://secure.flickr.com/photos/gustavthree/2431874910

Pattantyus-Abraham A, Krahn J and Menon C (2013) Recent advances in nanostructured biomimetic dry adhesives.Front. Bioeng. Biotechnol. 1:22. doi: 10.3389/fbioe.2013.00022

Amanda Baker is a science communicator and outreach advocate. She has a geoscience PhD from Cornell University and has managed open-access, academic journals as well as the outreach journal Frontiers for Young Minds. She is currently writing and editing science content for kids, from curriculum materials to magazines like Smore. She has served as a Science Olympiad national event supervisor and taught a first-year writing seminar on sustainable earth systems while at Cornell.

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