工具与技术

数据灾难

许多悲惨的事故为科学家提供了出乎意料的有价值的信息。

通过雅各布·罗伯茨| 2017年10月20日

根据马来西亚370航班搜索数据绘制的印度洋迪亚曼蒂纳悬崖的3d地图。

澳大利亚联邦(澳大利亚地球科学)/Kim Picard和Jonah Sullivan

科学知识往往来自意想不到的地方。以2014年马来西亚航空(Malaysia Airlines) 370航班的神秘失踪为例。在从吉隆坡飞往北京的途中,这架飞机与空中交通管制失去联系,在燃油耗尽前突然向南转向,坠入印度洋。一项旨在确定残骸位置并查明239名乘客和机组人员死亡原因的国际搜索行动持续了近三年,涉及直升机在水面进行搜索,船只拖曳的声纳阵列,以及潜艇和无人机进行的水下调查。最终,搜索范围覆盖了10万平方英里(约合10万平方英里)的海床,这是此前未绘制地图的区域,面积约为宾夕法尼亚州的两倍。

飞机本身一直没有找到。在坠机事件发生后的几年里,只有少数几块碎片被冲上了岸,对遇难者的家属来说,几乎没有提供什么解决办法。然而,对于地球物理学家(分析地球形状和结构的科学家)来说,这次撞击最终提供了来自澳大利亚交通安全局(Australian Transport Safety Bureau)的大量新的、相对便宜的数据,科学家们用它来绘制水下火山和山脉的三维地图,详细到厘米(见上图)。未来,这些科学家希望这些地图能帮助他们预测洋流、构造活动和海啸。

说到纽约时报2017年,地球物理学家米勒德·科芬(Millard Coffin)很快承认,这一信息的来源很糟糕。“当我们看到这些数据时,”他说,“我们不断地记住,如果不是发生了一场可怕的悲剧,我们就不会有这些数据。”但这些地图的价值不能被低估:只是0.05%海底的地图已经绘制到了370航班搜索工作提供的详细程度。海洋的其余部分已经由卫星绘制出来,但在大多数地区,分辨率仅为5公里左右——勉强能看到海洋中最大的山脉和沟壑在哪里。我们对金星表面的了解比我们对地球海底的了解还要多。

370航班的失踪并不是唯一一场不经意间扩大了科学理解的灾难。1986年的切尔诺贝利核电站爆炸导致苏联在核电站周围划出了一个大约1000平方英里的“禁区”,由于放射性尘埃的缘故,人们被禁止居住在那里。30多年来,这个隔离区基本上没有人类居住,因此它成为了一个自然保护区,让研究人员看到植物和动物如何迅速地重新开垦没有维护的建筑和道路。最有价值的数据来自研究动物如何适应高放射性环境,这种环境会不断损害它们的DNA。

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切尔诺贝利隔离区的栅栏

切尔诺贝利隔离区的栅栏。

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自切尔诺贝利事故以来,南卡罗莱纳大学教授Timothy Mousseau等生物学家观察到,动物长着可怕的肿瘤,鸟类长着畸形的喙,昆虫和蜘蛛的数量普遍下降。最近,Mousseau发现一些幸存的动物已经发展出了对抗残留辐射的防护措施。许多鸟类现在能产生更高水平的抗氧化剂,保护它们免受进一步变异。在一个被称为红色森林的地区,放射性尘埃如此强烈,以至于数千棵松树死亡但没有腐烂;辐射清除了大多数通常导致木材腐烂的微生物,留下了一片令人惊叹的森林,树木变红,看起来像是石化了。

但不要把这个禁区误认为是某种后世界末日的伊甸园.Mousseau从研究切尔诺贝利的后果中得到的最大收获是,与人类活动对自然的影响相比,dna融化辐射的影响微不足道。尽管有核辐射,被遗弃在该地区的植物和动物仍然存活了下来,但如果人们仍然生活在那里,它们的情况会更糟。自从该地区被遗弃后,包括鹿和狼在内的几种动物就搬进来了,它们比附近人类居住区的同类生活得更好。

还有无数其他的灾难让科学家和研究人员获得了有价值的数据,否则他们是得不到的。2010年,智利一座矿井坍塌,33名矿工被困,NASA能够帮助他们存活下来通过意识到矿工在地下的狭窄环境和宇航员在太空中遇到的环境之间的相似之处。用于营救矿工的技术被证明对计划未来的太空探险和矿井安全都很有价值。同样,在1911年三角衬衫厂(Triangle Shirtwaist Factory)大火导致近150名贫穷的纽约移民死亡(其中大多数是女性)后,研究人员对该建筑不安全的工作条件和缺乏逃生路线进行了研究。这项研究促使整个城市更新了建筑安全规范,限制了后来灾难中的生命损失,并让科学家们更好地了解了火灾是如何发生和蔓延的。

悲剧往往是科学知识的先导,这也许令人困惑。但从某些方面来说,这是有道理的:我们从错误中吸取教训是为了防止将来发生类似的不幸。我的理论是,像核熔毁和矿井坍塌这样的罕见事件,给了科学家一个独特的机会去研究他们不可能在不伤害人类的情况下模拟出来的东西。科学家们在利用灾难受害者和尊重他们的记忆之间保持着微妙的平衡,尤其是当来自于空难死亡的科学与防止进一步的空中悲剧无关的时候。没有人希望可怕的事情发生,但当它们发生时,令人欣慰的是,记住获得的知识可以在未来帮助人们。