籠子裡的熱狗和壁虎斷足:提出小問題的重要性

當我們在教科書或新聞中聽到科學時,我們通常只聽到重要的時刻:發現 DNA、研究重力或理解板塊構造。

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


(來源:照片最初由 Brocken Inaglory 拍攝)

當我們在教科書或新聞中聽到科學時,我們通常只聽到重要的時刻:發現 DNA、研究重力或理解板塊構造。但重要的是要記住,科學是關於提出問題的,而且不僅僅是提出大問題。大多數時候,那些大問題分解成許多、許多小問題。

通常,科學家們提出的問題可能也是您自己想知道的。鳥類如何知道冬天該飛往哪裡?為什麼地震發生在某些地方而不是其他地方?為什麼我沒有雙胞胎?


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但小問題的奇妙之處在於它們頑固地拒絕保持渺小。當您詢問為什麼海灘上有沙子時,您就會開始想知道沙子從哪裡來。它實際上是什麼?所有海灘都有沙子嗎?為什麼沙漠裡也有沙子?這是同一種沙子嗎?

每一步您都會學到更多,並想得更深入,最終您會觸及一個尚未有人弄清楚的問題。成為一名科學家意味著努力弄清楚下一步是什麼。

多年來,科學家們一直在研究壁虎——這種能夠攀爬幾乎任何東西的小蜥蜴——因為他們提出了我們所有人也想知道的問題:它們是如何做到的?

更近距離地觀察賦予壁虎腳特殊粘性的特性(來源:doi: 10.3389/fbioe.2013.00022)

最近,一組科學家想知道粘在牆上是壁虎的腳自己在做的事情,還是壁虎讓它們的腳做一些特別的事情。換句話說,如果壁虎沒有命令它們這樣做,壁虎的腳是否能夠如此牢固地粘在牆上。

為了提出這個問題,研究人員需要測量將壁虎的腳從表面分離的難度,一旦它粘在表面上。然後他們必須找到一種方法將其與壁虎不再控制的腳——死壁虎的腳進行比較。

這些研究人員發現,死壁虎的腳粘在牆上的強度與活壁虎一樣。(想象一下餐桌上的對話:“你今天做了什麼?” “哦,你知道,為了科學,把一些死壁虎的腳粘在牆上。”)

他們提出了看似很小的問題——壁虎是如何那樣粘在牆上的——現在他們又得到了一個答案的一部分,而這個答案正在變成一個非常大的答案。

另一組科學家想了解紐約市的蟲子,並想知道一個可能已經被問過很多次的問題:這些蟲子實際上吃多少東西?

(來源:照片最初由 Fir0002/Flagstaffotos 拍攝)

因為沒有人知道答案,科學家們不得不找到一種方法來測量蟲子能吃多少東西,以及其他動物在蟲子有機會之前吃掉多少東西。

為了做到這一點,研究人員將食物放在小籠子裡,這樣其他動物就無法吃到它,並測量了 24 小時內實際吃掉了多少薯片、餅乾和 1/10th 的熱狗。他們將此與在沒有籠子的情況下放出相同食物時被吃掉的量進行了比較。(再次,想象一下晚餐時的對話,“你今天做了什麼?” “哦,你知道,我把小塊熱狗放進小籠子裡,然後為了科學把它們放在草地上。”)

(來源:照片最初由 petrr 拍攝)

這個小問題也變成了一個出人意料的大答案。蟲子和蜘蛛每天可能在紐約市各地輕鬆吃掉數千塊餅乾、薯片和熱狗。現在的問題是,如果這些蟲子沒有吃掉這麼多東西,街道上會有多少食物?事實證明,提出這個簡單的蟲子問題開啟了一個全新的潘多拉魔盒。

下次當您發現自己想知道彩虹是如何形成的,或者為什麼刷牙後橙汁味道很糟糕時,不要告訴自己這是一個小問題或愚蠢的問題。查閱它。嘗試弄清楚。看看你能提出多少個小問題,直到你找到一個還沒有答案的問題。

來源

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.

圖片

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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