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
我的电脑屏幕上现在显示着两个分子。它们都是大约有三十个原子的巨大环状结构，是由碳、氢、氧和氮的各种混合物构成。此外，它们还具有三到四个原子组成的附属物，悬挂在其外围。其中一个环状结构中的附属物比另一个环状结构中的附属物多两个碳原子。如果你以二维方式观察这两个分子——以实践化学家最熟悉的表示方式——你会感觉到它们之间几乎没有区别。
然而，当我以三维方式观察这两个分子时——如果我观察它们的空间表示或构象——它们之间的差异就会充分显现出来。其中一种化合物中多出两个碳原子，导致它收缩起来，稍微向自身折叠，就像司机靠近方向盘一样。这种细微的差异导致许多原本相距遥远的原子聚集在一起，形成氢键，氢键是一种弱相互作用，但对于将DNA和蛋白质等生物分子结合在一起至关重要。这些氢键反过来可以调节分子的形状，使其比另一个分子更好地穿过细胞膜。仅仅两个碳原子的差异——在纸面上微不足道——就可能对这些分子的三维生命产生深远的影响。而这种三维差异反过来又可能转化为它们功能的显著差异，无论这些功能是捕获太阳能还是杀死癌细胞。
化学充满了像这样隐藏的差异和相似之处。分子存在于许多不同的层次上，在每个层次上它们都表现出独特的性质。从某种意义上说，它们就像人类。表面上它们可能看起来相似，但深入探究，每个分子都是独一无二的。而更深入的探究可能再次揭示相似之处。因此，它们既相似又不同。但就像人类一样，分子也很害羞；除非你耐心而好奇，否则它们不会敞开心扉，如果你对它们太粗暴，它们甚至可能会分崩离析，如果你足够温柔和诱人，它们甚至可能会转过脸去让你更好地研究它们。通常只有通过详细的分析，你才能掌握它们多方面的品质。正是这不断变化的多面分子个性的景象，缓慢但肯定地奖励着好奇和坚韧的头脑，使得化学如此令人兴奋和开放。这就是为什么即使是平凡的研究也让我感到兴奋。
关于支持科学新闻报道
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，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
当我研究分子的隐藏生命时，我看到了多样性。当我看到多样性时，我就会想起它在所有科学领域中的重要性。可悲的是，二十世纪的科学史导致科学家和公众都重视统一性而不是多样性。在这方面，主要的罪魁祸首是物理学，它对统一性的追求已经成为其自身成功的受害者。从十九世纪力学与热学以及电学与磁学的统一开始，物理学在将空间与时间、狭义相对论与量子力学以及弱力与电磁力相结合时，取得了一系列惊人的成就。当今物理学中最伟大的未解问题之一是将量子力学与广义相对论相结合。这些统一壮举既是伟大的智力成就，也是值得注意的目标，但它们使许多人相信，统一性是物理学中唯一真正重要的东西，甚至可能在所有科学领域中都是如此。它们也导致人们相信，基础物理学是唯一值得研究的。宇宙学和弦理论等领域的媒体炒作，以及科学家名人在这些领域撰写的科普书籍的涌现，只会使情况变得更糟。尽管事实上，世界上大多数物理学家在日常工作中并不研究基础物理学。
对统一性的痴迷导致了对物理学中多样化发现的忽视。与统一者时代并存的是多样化者的宇宙。当统一者忙于在屋顶上宣扬发现时，多样化者却在悄悄地建造新仪器，并在不太基础但同样引人入胜的领域（如固态物理学和生物物理学）中编目物理学的范围。他们还收集了重要的数据，使统一者能够从事他们的行业。一般来说，统一者倾向于成为思想驱动的革命的一部分，而多样化者倾向于成为工具驱动的革命的一部分。如果多样化者没有建造望远镜、电荷耦合器件和超导材料等工具来检验物理学的伟大理论，统一者永远不会看到他们的想法得到验证。然而，正如统一性被偶像化而牺牲了多样化一样，物理学中的思想也被神化而牺牲了实用工具。我们需要像赞扬建造它们的多样化者一样赞扬物理学的工具。
作为一名化学家，我发现更容易欣赏多样性。像我上面引用的分子例子在化学中比比皆是。此外，化学太复杂了，无法简化为一套简单的统一原理，大多数化学发现仍然是由研究特殊情况而不是寻找普遍规律的科学家做出的。它也是一个很好的例子，说明了工具驱动的革命，X射线衍射和核磁共振 (NMR) 等新的仪器技术在二十世纪彻底改变了科学。当然，化学中也有统一者——发现化学键合普遍规律的化学家是最突出的例子——但这些统一者从未被提升到物理学家那样的地位。在化学现象的泥潭中玩耍并找到化学瑰宝的多样化者仍然比可能宣扬普遍理论的人更重要。总会有一个不寻常的蛋白质结构、一个短暂存在的分子（其存在违背了我们的理论）或一种具有惊人延展性的新型聚合物，这些都会让化学家忙碌起来。在可预见的未来，情况很可能仍然如此。
生物学也经历了统一者和多样化者。在生物学的大部分历史中，它都是多样化者的终极乐园，勇敢的探险家、分类学家和微生物学家对我们周围生命的美妙多样性进行编目。当查尔斯·达尔文出现在舞台上时，他通过自然选择进化论，以惊人的雷霆手段统一了这种多样性。二十世纪现代生物学综合将统计学、遗传学和进化生物学结合起来，也是一项伟大的统一壮举。然而，生物学仍然是多样化者的天堂。总会有一些奇怪的蛋白质、奇怪的基因序列或奇怪的昆虫，它们具有特别令人震惊的繁殖方法，引起生物学家的注意。这些不寻常的自然现象的例子并没有违背统一的原则，但它们确实说明了统一的原则可以表现出来的纯粹多样性，尤其是在多个涌现层面上。它们向我们保证，无论我们多么统一生物学，生物学中永远会有多样化者的位置。
在二十一世纪的曙光中，再次需要多样化者，尤其是在神经科学和古生物学等新兴领域。我们需要摆脱基础物理学的魔咒，并意识到多样化者与统一者在同一个领域中发挥作用。统一者可能会提出重要的想法，但多样化者是检验这些想法的人，也是为统一者打开宇宙新角落以供思考的人。无论在化学还是物理学、进化生物学还是心理学中，我们都应该继续欣赏多样性中的统一性和统一性中的多样性。两者共同将科学推向新的领域。