万年科学实验大畅想：大恒星如何爆发/图

撰文 达维德·卡斯泰尔韦奇(Davide Castelvecchi) 翻译 郭凯声

　　如果科学家能开展一些持续数百或数千年的研究，他们最想获得些什么样的信息？我们就这个问题采访了多位顶级科学家。

　　两个原子组合成一个分子仅需数皮秒时间(1皮秒为10-12秒)，与之相比，人的一生可谓漫长。然而，与许多自然现象(从山脉的隆起到星系的碰撞)相比，人的一生又短如惊鸿一瞥。有些科学迷题，科学家即使穷尽一生也无法解答，只能通过接力的方式一代传一代地让研究持续下去。例如，医学界的纵向调查就是在最初参与调查的研究人员辞世之后，由后继者继续跟踪观察那些调查对象。甚至某些早在20世纪20年代就启动的调研项目，至今仍在进行。而历史上持续时间最长的不间断收集数据的纪录，可能是由古巴比伦人《天文日记》(Astronomical Diaries)创下的。日记记录了公元前1000年－公元元年内至少6个世纪的天文观测资料，由此揭示了日食和月食之类天象出现的规律。

　　今天，大多数科学研究领域中，都有一些极有意思且意义重大的问题悬而未决，原因就在于科学家生命有限，没有足够的时间来研究这些问题。我们非常好奇，如果时间不在话下，情况又如何呢？最近，我采访了各个领域的顶级科学家，问他们，“如果你有1 000年、10 000年，甚至1 000 000年的时间来观测或实验，你会关注哪些问题？”(为了避免他们跑题，绕开科学大谈那些玄乎其玄的未来远景，我要求他们只能使用今天的技术。)

　　万年科学实验大畅想

　时间跨度：10 000年

　　问题：生命如何粉墨登场？

　　罗伯特·哈森(Robert Hazen)，美国乔治·梅森大学地球科学家

　　众所周知，20世纪50年代初，芝加哥大学的斯坦利·米勒(Stanley Miller)和哈罗德·尤雷(Harold Urey)证明，当条件适当时，生命的某些基本结构单元(比如氨基酸)会自发形成。看来，只要有合适的原料，再等待足够长的时间，搞定生命起源之谜完全不成问题。其实事情没有那么简单。不过，花上10 000年左右的时间，现代版的尤雷-米勒实验说不定会打造出某些具有自我复制能力，可以通过自然选择不断进化的简单分子——简而言之，也就是打造出生命了。

　　模拟生命起源的实验，必须在一个地质化学条件足以乱真的环境中实施，而且必须从零开始。原始汤中可能曾含有数百万种小分子，这些分子可能以无数种方式彼此结合，发生反应。不过，在海洋中，由于这些分子被高度稀释，任意两个分子相遇的几率非常低，更不用说发生化学反应。因此，最合乎情理的解释应该是，具有自我复制能力的分子最初是产生于岩石表面上的。原始地球的表面潮湿多水，堪称一个巨大的天然实验室，在长达1亿～5亿年的时间内，同时进行着多达1030项微型实验。

　　一个持续万年的实验，也许能重现上述场景：同时开展大量微型实验。从外面来看，这些分子温床好像是塞满了一排排电脑服务器的机房，但一进去就会发现，它们其实是些含有成百上千个微型反应孔的化学“芯片实验室”。每个反应孔里化合物都有着不同的组合方式，分别在各种不同的矿物表面发生化学反应。芯片会持续监视这些反应，随时注意有无迹象证明，某种分子已进入了持续强化的自我复制状态。

　　通过筛选、关注那些最有可能得出有趣结果的反应物组合，或许能使实验所需的时间从数百万年缩短至数千年。运气好的话，我们解开生命之迷所需的时间，最终将进一步缩短至数十年。

　　时间跨度：10 000年

　　问题：自然界常数真是固定不变吗？

　　杰拉尔德·加布里埃尔斯(Gerald Gabrielse)，哈佛大学物理学家

　　物理学的基本定律，似乎都是放之四海而皆准的永恒定理。比如，所有的质子均带等量的电荷，光永远以一个速度行进，等等。然而，一些新提出的现实模型却容许常数出现变动，有的天文学家甚至宣称，已经观测到常数的微小变化(不过这些研究尚存争议)。但与此同时，实验室中获得的结果却始终稳定不变，比如我的实验室测量出的电子磁性强度(就我所知，这是对基本粒子性质所进行的精度最高的测量)。不过，如果在数千年的时间里反复进行这个实验，说不定会探测到常数的变化。精彩文章:猛犸象 帝蝎 世界上最大的动物 1955年上将