史上著名的九大科學(xué)實(shí)驗(yàn)

我們幾乎每天都在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，比如嘗試稍微不同的上下班路線，或者在微波爐中加熱食物時多加熱幾十秒。當(dāng)然有更高級的實(shí)驗(yàn)，比如制造一個基因變種，或者找出可能是解決一個問題的最佳密鑰。說到底，正是這種求索精神讓人類獲得了迄今所有的發(fā)現(xiàn)。不斷實(shí)驗(yàn)、不斷探索的意愿，有助于幫助我們通過科學(xué)追索去更深入探測事物的本質(zhì)。

在彰顯人類探索欲望方面，有一些實(shí)驗(yàn)完全經(jīng)受住了時間考驗(yàn)。不管是復(fù)雜的還是粗糙的，這些常常還帶有幸運(yùn)色彩的個人嘗試都帶給了人類能改變我們對自己和對宇宙看法的真知灼見。這里列舉9個史上非常重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，附加一個光榮的失敗。

埃拉托色尼測量地球

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 首次量出地球周長

時間 公元前3世紀(jì)末期

埃拉托色尼測量地球。

地球究竟有多大？古代各種文化對此有許多答案，而埃拉托色尼在這方面驚人準(zhǔn)確的測量值影響多個世紀(jì)。大約公元前276年出生在昔蘭尼（位于今天利比亞海岸上的一個古希臘定居點(diǎn)）的埃拉托色尼最終變成一位博學(xué)者，這使得他既讓一些人佩服也讓一些人非議。按照希臘字母表中的第二個字母，有人把埃拉托色尼戲稱為β（“老二”之意）。他們認(rèn)為他從一個領(lǐng)域跳到另一個領(lǐng)域的速度比同時代任何人都快，但他的“淺嘗輒止”讓他在自己涉足過的每個領(lǐng)域都只能算老二。也有人按照古希臘奧運(yùn)會的五項(xiàng)全能運(yùn)動排名，稱贊埃拉托色尼是全能冠軍。

埃拉托色尼無疑是一位天才，他曾經(jīng)在位于埃及亞歷山大城、大名鼎鼎的亞歷山大圖書館任職館長。他聽說尼羅河南面的城市賽伊尼（今埃及城市阿斯旺）有一口井很有名，因?yàn)楸卑肭蛳闹寥照绲奶栔鄙渚?，不會投下任何陰影。在好奇心?qū)使下，埃拉托色尼在亞歷山大城測量了一根垂直桿子在夏至日正午投下的陰影。他測得那里的太陽光照射角度為7.2°，也就是圓周360°的1/50。許多受過教育的古希臘人都知道地球是球體，埃拉托色尼是其中之一。他想到：如果他能知道賽伊尼和亞歷山大這兩座城之間的距離，那么把這個距離乘以50就該是地球的周長。得知這兩城之間的距離后，他推算出地球的周長是25萬斯塔德（古希臘、古羅馬長度單位，1斯塔德大約等于182.9米），大約為4.57萬千米，完全落在今天的準(zhǔn)確值——4.01萬千米的允許誤差范圍內(nèi)。

埃拉托色尼測算地球大小的動機(jī)是出于他對地理學(xué)的熱愛。實(shí)際上，地理學(xué)這門學(xué)科正是由他命名的?，F(xiàn)代人把他稱為“地理學(xué)之父”。

哈維測量大自然脈搏

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)

時間 1628年發(fā)表理論

哈維測量血液循環(huán)。

古希臘醫(yī)學(xué)家和哲學(xué)家伽林在公元2世紀(jì)提出的血液流動模型并不正確，卻流行了近1500年。他在這一模型中提出：肝臟用我們所吃的食物持續(xù)造血;血液通過兩個分開的管道流滿全身，其中一個管道經(jīng)過肺，這個管道中的血液帶著“上天的靈氣”，而人體組織吸收的血液永遠(yuǎn)不會流回心臟。

經(jīng)過了一系列可以說是恐怖的實(shí)驗(yàn)，這個教條才終于被推翻。1578年出身名門的英國科學(xué)家哈維后來成為英國國王詹姆斯一世的御醫(yī)，這讓他有時間和金錢來追求自己的興趣——解剖學(xué)。為了驗(yàn)證伽林的血液循環(huán)模型是否正確，哈維首先給羊等小動物放血。他認(rèn)識到：如果伽林提出的模型是正確的，那么每小時心臟泵出的血流量會超過動物本身的體積，而這根本不可能。

為了讓人理解他對伽林的挑戰(zhàn)，哈維當(dāng)眾剖開活體動物，展示它們體內(nèi)的血流量并不多。他還用手指緊緊夾住一根蛇的主脈，阻止血流進(jìn)入蛇暴露的心臟。結(jié)果蛇的心臟收縮，變得蒼白，刺破蛇心臟則只有少量血噴出。相反，堵住心血管不讓血液流出則心臟腫脹。通過研究爬行類和其他動物瀕死時的心跳減緩，哈維發(fā)現(xiàn)了心臟的收縮，由此推斷出心臟通過一條回路把血液輸送到全身。要知道，哈維的這一推斷相當(dāng)不簡單——如果觀察心臟在正常環(huán)境下的正常跳動，就很難直接看出心臟的功能。

對志愿者進(jìn)行的暫時阻斷四肢血流的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證明了哈維對血液循環(huán)模型的突破性構(gòu)想。1628年，他在自己的《心臟運(yùn)動》一書中發(fā)表了自己的血液循環(huán)理論。他拿證據(jù)說話的研究手法大大促進(jìn)了醫(yī)學(xué)發(fā)展。今天，哈維被視為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生理學(xué)之父。

孟德爾奠基遺傳學(xué)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 基因遺傳的基本法則

時間 1855至1865年

孟德爾豌豆實(shí)驗(yàn)（寫意圖）

小孩子或多或少都與父母中的一方甚至雙方長得很像，這是偶然還是必然？這個生理特征遺傳背后的重大奧秘直到150多年前才被破解。1822年出生在今天捷克共和國境內(nèi)的孟德爾雖然沒有顯赫身世（他生于農(nóng)民家庭），也沒有錢受正規(guī)教育，卻在生理學(xué)方面獨(dú)具天賦。在一位教授建議下，他1843年加入了崇尚研究和學(xué)習(xí)的奧斯定會。隱身于一所修道院中、性格內(nèi)向的孟德爾，很快就開始長時間待在花園里。倒掛金鐘（也稱燈籠海棠）這種植物尤其受到他的注意，因?yàn)樗鼈兊木卤澈蟀凳玖舜笞匀坏囊粋€了不起的設(shè)計(jì)。很可能正是倒掛金鐘催生了孟德爾的一系列著名實(shí)驗(yàn)。他對不同品種的倒掛金鐘進(jìn)行雜交，試圖獲得新的單一花色或花色組合。他重復(fù)獲得的結(jié)果，表明遺傳法則在起作用。

隨著孟德爾培育豌豆植物，這些法則變得清晰起來。他用畫筆把一株豌豆植物的花粉輕輕點(diǎn)到另一株豌豆植物上。這樣，他在大約7年時間里對數(shù)千株具有某些性狀的豌豆植物進(jìn)行精確配對。他仔細(xì)記錄黃豌豆和綠豌豆怎樣配對就總是會產(chǎn)生黃豌豆植物等信息。配對這些黃色后代，它們的后代中有1/4是綠豌豆。這樣的比例讓孟德爾發(fā)明了“顯性性狀”（以黃色為例）和“隱性性狀”等術(shù)語，而這些性狀就是由今天所稱的基因控制的。

孟德爾是走在時代前面的人。他的研究在他的時代不受關(guān)注，但幾十年后，當(dāng)其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并重復(fù)了孟德爾的系列實(shí)驗(yàn)后，這些實(shí)驗(yàn)終于被承認(rèn)具有突破性。孟德爾系列實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新在于他形成的簡單假設(shè)能很好地解釋一些現(xiàn)象，而非一次性解釋遺傳學(xué)方面的所有復(fù)雜性。換句話說，孟德爾的杰出在于：他把自己能夠做到的所有東西都投入到一個研究項(xiàng)目中。

牛頓開創(chuàng)光學(xué)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 色彩和光的本質(zhì)

時間 1665至1666年

牛頓（左）棱鏡實(shí)驗(yàn)。

在成為運(yùn)動定律、微積分及萬有引力定律發(fā)明者和杰出科學(xué)家之前，“普通”的英國人牛頓發(fā)現(xiàn)自己需要打發(fā)時間。為了逃避在劍橋大學(xué)（牛頓就讀學(xué)校）爆發(fā)的致命瘟疫，牛頓整天待在位于英國鄉(xiāng)間的自己小時候的家中，擺弄他在當(dāng)?shù)丶猩蠐斓降囊患皟和婢摺薄忡R。

讓陽光穿透一個棱鏡，就得到彩虹（分色光譜）。在牛頓時代，流行的看法是光的顏色來自于光所穿越的介質(zhì)，就像陽光穿透彩色玻璃。因?yàn)椴幌嘈胚@個觀點(diǎn)，所以牛頓開展了棱鏡實(shí)驗(yàn)，從而證明了顏色是光本身的固有特性。這一突破性認(rèn)識開創(chuàng)了對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)很重要的光學(xué)學(xué)科。

牛頓棱鏡實(shí)驗(yàn)并不簡單，但牛頓對這一實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行十分熟練。他在一扇百葉窗上鉆了一個孔，讓一束太陽光柱依次穿透兩個棱鏡。通過阻止陽光穿透第一個棱鏡后形成的色彩到達(dá)第二個棱鏡，他證明了不同的色彩折射穿越棱鏡的方式不同。接著，他挑出并且只讓來自第一個棱鏡的一種顏色穿過第二個棱鏡，結(jié)果這一顏色在鉆出第二個棱鏡后沒有改變，這就證明棱鏡不會影響光的顏色，即介質(zhì)對光色不起作用，或者說光本身就具有色彩。

也許是因?yàn)榕ｎD棱鏡實(shí)驗(yàn)的條件太具有他家的特點(diǎn)，再加上他在1672年的一篇論文中對自己棱鏡實(shí)驗(yàn)的介紹不完整，所以和他同時代的人剛開始難以復(fù)制他的棱鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果。事實(shí)上，牛頓棱鏡實(shí)驗(yàn)的技術(shù)復(fù)雜性相當(dāng)高，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻很令人信服。

牛頓在實(shí)驗(yàn)手法中表現(xiàn)出來的天分和怪異，在他成就自己大名的過程中起了不可低估的作用。他有一次長時間盯著太陽看，差點(diǎn)因此致盲。另一次，他把一根又長又粗的針抵在眼皮下面，看這樣會對視力產(chǎn)生什么影響。牛頓還曾陷入神秘主義的誤區(qū)。然而，這些并不妨礙他名垂青史。（以上嘗試讀者切勿模仿）

邁克爾孫、莫雷與以太

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 光的移動方式

時間 1887年

麥克爾森（左）與莫利的以太實(shí)驗(yàn)。

你說“嗨！”，聲波就穿越空氣進(jìn)入聽者耳中。海浪也在自己的介質(zhì)——海水中移動，而光波是個例外——在沒有介質(zhì)的真空中，光線卻能從這兒傳播到那兒。為什么會這樣？按照19世紀(jì)末物理學(xué)界流行的說法，答案就是一種無處不在的不可見介質(zhì)（所謂的“發(fā)光以太”）。當(dāng)時，在今天美國俄亥俄州凱斯西儲大學(xué)所在地，物理學(xué)家邁克爾孫和莫雷著手證明以太的存在。這導(dǎo)致了被一些科學(xué)家認(rèn)為是歷史上最有名的失敗實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)時科學(xué)家的假設(shè)是：隨著地球環(huán)繞太陽，地球經(jīng)常穿越以太，由此產(chǎn)生以太風(fēng)。如果光束穿行路徑與以太風(fēng)同向，那么光束移動速度與光束背離以太風(fēng)方向的情況相比會快一點(diǎn)。為了測試這一猜想，盡管是在微型規(guī)模上測試，邁克爾孫卻可謂恰逢其時。19世紀(jì)80年代初他發(fā)明了一種干涉儀。它能把多個光源并在一起，創(chuàng)制一個就像池塘水面上漣漪互相混合的干涉圖樣。邁克爾孫干涉儀讓一束光通過一面單向鏡（也叫單面鏡），光束一分為二，分別以一定的角度穿行。經(jīng)過一段距離后，兩束光從各自到達(dá)的不同鏡面反射，并朝著一個中心匯合點(diǎn)而去。如果穿行（比如在以太風(fēng)中穿行）過程中的某種位移不同，那么兩束光到達(dá)匯合點(diǎn)的時間就不同，這樣就會形成一種獨(dú)特的干涉圖樣。

為了避免振動，邁克爾孫和莫雷把他們的干涉儀裝置放在一面實(shí)心砂巖石板上。石板和干涉儀裝置幾乎無摩擦地漂浮在一條汞槽中，而這整個實(shí)驗(yàn)裝置被放在一幢校園建筑的地下室里。他們緩緩地旋轉(zhuǎn)石板，期望觀察到隨著光束同步進(jìn)入和離開以太風(fēng)方向而產(chǎn)生的干涉圖樣，然而，他們沒有觀測到這樣的圖樣。換句話說，光速沒有變化。

邁克爾孫和莫雷都沒有完整把握這一“沒有結(jié)果”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要性。他們把這個結(jié)果歸因于實(shí)驗(yàn)出錯，之后他們放棄了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，去從事其他項(xiàng)目。1907年，邁克爾孫因?yàn)榛诠鈱W(xué)儀器的研究成果而成為美國第一個諾貝爾獎得主。邁克爾孫與莫雷在無意間對以太理論的重重一擊引發(fā)了一系列更深入的實(shí)驗(yàn)和理論，最終促成了愛因斯坦在1905年提出的有關(guān)光的突破性新范式——狹義相對論。該理論排除了靜止以太存在的可能性。

居里夫人探索物質(zhì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 定義放射性

時間 1898年

居里夫人。

進(jìn)入傳奇科學(xué)實(shí)驗(yàn)編年史的女性真的不多，這反映出女性在科學(xué)研究中受到的歷史性排斥，但瑪麗·居里打破了這個模式。瑪麗1867年出生于波蘭華沙，24歲時為了得到深造數(shù)學(xué)和物理的機(jī)會而移居法國巴黎。在這里，她遇到并最終嫁給了物理學(xué)家居里。作為瑪麗（即居里夫人）親密的知識分子型伴侶，丈夫居里幫助瑪麗的開創(chuàng)性理念在男性主導(dǎo)的科學(xué)領(lǐng)域得以立足。可以說，如果沒有居里，瑪麗就永遠(yuǎn)不會被科學(xué)社會接納。我們必須承認(rèn)，引導(dǎo)未來對放射性本質(zhì)調(diào)查路線的那些基本假說都是瑪麗提出的。

大多數(shù)時候，居里和瑪麗都埋身于居里所供職校園中一間經(jīng)過改進(jìn)的棚屋里。為了1897年的博士論文，瑪麗開始調(diào)查僅僅在一年前才被發(fā)現(xiàn)、與X光相似的一種新型輻射。采用居里及其親兄弟研發(fā)的靜電計(jì)，瑪麗測量了由鉈和鈾發(fā)出的神秘射線，最終推斷出輻射發(fā)射與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)無關(guān)。相反，放射性（由瑪麗提出的術(shù)語）是單個原子的一種固有特性，放射性發(fā)射自原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在瑪麗提出這一推斷之前，科學(xué)家一直以為原子是最基本的、不可分割的實(shí)體?，旣惽瞄_了通往在更基本的亞原子層面理解物質(zhì)之路的大門。

瑪麗在1903年成為諾貝爾獎的第一位女性得主。她還在1911年因?yàn)樵罔D和元素钚的發(fā)現(xiàn)而成為兩次獲得諾貝爾獎的極少數(shù)女性之一?？茖W(xué)家說，瑪麗以她的一生和她的成就成為打算開啟科學(xué)生涯的女性楷模。

巴甫洛夫顛覆傳統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 發(fā)現(xiàn)條件反射

時間 19世紀(jì)90年代至20世紀(jì)

巴甫洛夫及其實(shí)驗(yàn)情景。

因?yàn)槔霉穪硌芯客僖汉臀敢涸鯓酉澄?，蘇聯(lián)生理學(xué)家巴甫洛夫1904年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。盡管他的科學(xué)遺產(chǎn)將一直被與狗的哈喇子（唾液）聯(lián)系起來，事實(shí)上讓他至今盛名不衰的原因卻是他對狗、人和其他動物心智運(yùn)作的研究。

測量胃分泌物實(shí)屬不易。通過把試管懸掛在一些狗的嘴巴上采集唾液，巴甫洛夫和他的學(xué)生收集了犬類消化器官的分泌液。他們注意到，喂食時間一到，哪怕還沒嘗到一口食物，投入測試的狗就開始流唾液。像其他多種身體功能一樣，唾液的產(chǎn)生被認(rèn)為是一種當(dāng)時的反射，即在食物存在的情況下出現(xiàn)的一種無意識舉動，而巴甫洛夫的狗學(xué)會了把實(shí)驗(yàn)人員的出現(xiàn)與它們的美食聯(lián)系起來，這意味著狗的經(jīng)歷會影響它們的生理反應(yīng)。

在巴甫洛夫的這一研究之前，動物的反射被認(rèn)為是一成不變的，但巴甫洛夫的研究證明動物的反射可以被動物的經(jīng)歷改變。巴甫洛夫團(tuán)隊(duì)接著又教會狗把食物與各種中性刺激例如蜂鳴器、節(jié)拍器、旋轉(zhuǎn)物、黑方塊、口哨、燈閃和電擊聯(lián)系起來。他們的研究結(jié)果構(gòu)成了經(jīng)典反射（即巴甫洛夫條件反射）的概念根基?？茖W(xué)家指出，巴甫洛夫條件反射在人類身上也一直存在，我們的大腦一直在把我們經(jīng)歷的各種事聯(lián)系起來。破解這些條件反射，是成癮癥和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙的現(xiàn)代療法背后的策略。

密立根抓住電荷

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 單電子電荷量測定

時間 1909年

密立根和他的油滴實(shí)驗(yàn)裝置。

按照大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來說，密立根都干得很漂亮。1868年出生在美國伊利諾伊州一個小城的密立根，先后在美國奧柏林大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)取得學(xué)位。接著，他在德國與歐洲科學(xué)巨匠一起研究物理學(xué)。隨后他又加入美國芝加哥大學(xué)物理系，他甚至還寫過幾本很成功的教科書。

他的同事比他干得還漂亮。19世紀(jì)與20世紀(jì)之交是物理學(xué)的黃金時期：在不到10年時間里，量子力學(xué)、狹義相對論和電子等概念紛紛登場。電子首次為人所知，也為原子可以再細(xì)分提供了首個證據(jù)。電子的發(fā)現(xiàn)也為科學(xué)家提供了一個機(jī)會。當(dāng)時科學(xué)家一直困惑的一個問題是：電子是否代表著電荷的一個基本單位？要想發(fā)展粒子物理學(xué)，確定這個問題的答案很重要。密立根由此找到了大展身手的機(jī)會。

在他位于芝加哥大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，密立根開始研究裝著密集水蒸氣的多只容器（所謂的“氣霧室”），每個氣霧室里的電場強(qiáng)度都不一樣。帶電原子和分子周圍形成的液滴構(gòu)成氣霧，氣霧隨后降落。通過調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度，密立根能用電抵消引力，從而減緩甚至阻止單一液滴的降落。找到電和引力之間的精確平衡力度，并且假定這一力度恒定，就能揭示電荷量。

由于水的蒸發(fā)太快，因此密立根和他的學(xué)生（他們經(jīng)常是科學(xué)的幕后英雄）轉(zhuǎn)用另一種能持續(xù)更長久的物質(zhì)：油。他們采用香水霧化器讓油進(jìn)入氣霧室。越來越復(fù)雜的油滴實(shí)驗(yàn)最終證明電子的確代表著電荷單位。他們對元電荷（基本電量）的估值與目前認(rèn)定的元電荷——1.602×10-19庫相差無幾。對密立根來說，這是一個對粒子物理學(xué)的重大貢獻(xiàn)。

密立根的油滴實(shí)驗(yàn)無疑是一個杰出的實(shí)驗(yàn)。他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確鑿無疑地證明了的電子的存在，并且量化出了元電荷。粒子物理學(xué)之后的千里之行，正是始于密立根的元電荷腳下。

楊、戴維森和杰默異曲同工

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 發(fā)現(xiàn)光的波粒二象性

時間 1801年和1927年

托馬斯·楊和雙縫實(shí)驗(yàn)。

光是粒子還是波？長久被這個問題困擾的許多物理學(xué)家，在牛頓的光學(xué)實(shí)驗(yàn)之后都傾向于認(rèn)定光是粒子，但英國科學(xué)家托馬斯·楊的一個基礎(chǔ)性、卻又很有力的實(shí)驗(yàn)推翻了這個傳統(tǒng)認(rèn)識。

從埃及學(xué)到醫(yī)學(xué)再到光學(xué)，楊的興趣很廣泛。為了探索光的本質(zhì)，楊在1801年設(shè)計(jì)了這個實(shí)驗(yàn)。他在一個不透明物體上開了兩道細(xì)縫，并讓陽光通過細(xì)縫，觀察光束在一張屏上投下的一系列明暗線條。楊推測這一圖樣源自像波一樣向外擴(kuò)散的光，就像浪過池塘的漣漪，不同光波的波峰和波谷相互放大或抵消。

盡管同時期的物理學(xué)家一開始完全否認(rèn)楊的發(fā)現(xiàn)，大量重復(fù)的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)卻證明光的粒子真的像波一樣移動。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)相對容易進(jìn)行，這為證明光的波粒二象性這個看起來很難的結(jié)論提供了客觀條件。100多年后，美國物理學(xué)家戴維森和杰默的實(shí)驗(yàn)顯示出光的波粒二象性意義重大。在位于美國新澤西州、如今被稱為諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室的地方，這兩位物理學(xué)家讓電粒子從一塊鎳晶體上反彈，散射電子相互作用產(chǎn)生的圖樣只有在這些粒子的行為像波的情況下才可能形成。后來采用電子進(jìn)行的雙縫實(shí)驗(yàn)證明，每個有物質(zhì)和光粒子的行為都既像粒子又像波。這一矛盾理念恰恰是量子物理的核心，而在戴維森和杰默的時代量子力學(xué)才剛開始在基本層面解釋物質(zhì)的行為。

科學(xué)家指出，這些實(shí)驗(yàn)證明，從根本上說，世界上的物質(zhì)不論是輻射還是看似的實(shí)體，都有某些不能削減、不可避免的波樣特點(diǎn)。不管這一點(diǎn)看起來可能多么驚人或多么反直覺，物理學(xué)家都必須把這種“波紋”納入思考。

佩恩與海星

實(shí)驗(yàn)結(jié)果 關(guān)鍵種對生態(tài)系統(tǒng)的重要影響

時間 1966年

佩恩和他的海星實(shí)驗(yàn)。

到了20世紀(jì)60年代，生態(tài)學(xué)家開始達(dá)成共識：生物棲居地的繁榮主要通過多樣性實(shí)現(xiàn)。對大大小小的動物相互作用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的觀測表明似乎的確如此，但美國生物學(xué)家佩恩獨(dú)辟蹊徑來探索真相。他很好奇這一點(diǎn)：如果他干預(yù)一個生態(tài)環(huán)境，會發(fā)生什么？他把自己的海星放逐實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)定在了美國華盛頓州崎嶇海岸的潮汐水塘中。他的實(shí)驗(yàn)表明，哪怕從水塘中只去除海星這一個物種，也可能讓整個水塘生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。沒有了海星制約，海星的獵物——藤壺瘋狂繁殖，但接著就被伺機(jī)作案的貽貝吞噬一空。貽貝隨后開始趕走帽貝和海藻物種，其結(jié)果就是食物鏈破碎，只剩下貽貝主導(dǎo)的水塘。

佩恩把海星稱為關(guān)鍵種。這個創(chuàng)新的概念意味著，在一個特定生態(tài)系統(tǒng)中并非所有物種的貢獻(xiàn)均等。佩恩的這一發(fā)現(xiàn)對物種保護(hù)來說堪稱意義重大——為保護(hù)一個單一物種而只保護(hù)這個物種的狹隘做法最終被摒棄，代之以基于整個生態(tài)系統(tǒng)的管理策略。

美國俄勒岡州大學(xué)海洋生態(tài)學(xué)家簡評價說，佩恩的影響絕對有顛覆性。50年前，簡和俄勒岡州大學(xué)一位教授（簡的丈夫）都是佩恩在華盛頓大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的研究生。簡在2009～2013年擔(dān)任美國大氣海洋局局長，在此期間佩恩的關(guān)鍵種理念影響了漁業(yè)管理政策。簡和丈夫都認(rèn)為，佩恩堅(jiān)持不懈的求索和好奇的個性對生態(tài)學(xué)帶來了大變革。佩恩已經(jīng)在2016年去世，他晚期的工作是探索人類作為一個超級關(guān)鍵種，通過氣候變化和無節(jié)制獵殺動物而改變地球生態(tài)系統(tǒng)所造成的深遠(yuǎn)影響。

（ 責(zé)任編輯 程輝）