科学方法就是不惜一切代价。不惜一切代价，以避免欺骗自己认为某物是它本不是的，或者认为某物不是它本是的。这就是科学方法。
不惜一切代价。这条路径，它不是直的，它是弯曲的。它有通向死胡同的岔路，你甚至不知道前方的路径。哪一条会带你到正确的地方？
我们要做很多尝试。事实上，这就是实验的全部意义。
当你进行研究时，答案并没有列在书的后面。没有教师指南给你你不知道的答案。不，那不存在。
这是你和自然。你知道最酷的事情是什么吗，自然是最终的法官，陪审团和刽子手。你可以尽情争辩，但如果自然不同意你，你就是错的。无论你带来什么偏见，自然都会决定。所以你必须确保你的方法和工具能让自然以任何方式显现，给你指引真理所在。
在科学史上我最喜欢的例子之一，威廉·赫歇尔，一位著名的天文学家，他被认为是天王星的发现者。此时，牛顿的运动和重力定律已经确立。它们告诉我们行星如何绕太阳运行，卫星如何绕行星运行，它们通过彼此之间的引力保持在轨道上。我们仔细观察了天王星在其轨道上的运动，但它并不遵守牛顿的定律。
所以我们面临一个挑战。我们发现了牛顿定律适用性的极限。牛顿定律只在离太阳一定距离内有效。也许你走得太远，它们就失效了。这是一种可能性。没有人曾经在那么远的地方测试过牛顿的定律。所以这是一种可能性。
另一种可能性是，伙计，牛顿的定律在过去一个世纪里一直在解释行星运动的一切。得了吧，我们不会那么轻易放弃它。
那么，如果你不打算放弃它，你如何解释这里的情况？
也许外面还有其他东西，另一颗行星的引力以我们尚未包含在方程中的方式牵引着天王星。计算已经完成。这是一个艰难的计算。拥有一颗行星并说，这里的引力是多少？这是另一回事，我需要在这里施加多少引力才能使这颗行星以特定方式移动？这是一个数学上的反问题，非常具有挑战性，特别是在他们没有计算机的时代。
所以我们进行了计算并说，如果牛顿定律在整个过程中都被遵守，那么天空中一定有一颗行星在牵引天王星，让我们认为它没有遵守牛顿的定律。
所以让我们寻找它。消息传到了观测台。好的，这里有两个相关的名字。有一位法国数学家，还有一位德国观察者，同时也是一位数学家，约翰·库奇·亚当斯。
当他得到关于在哪里寻找的信息的那晚，将望远镜指向那个方向，他们发现了一颗新行星。海王星是新行星，按距离太阳的顺序是下一颗行星。
这不仅是牛顿运动定律和引力定律的胜利，也是科学方法的胜利，是根据你已经知道的东西推断出必须存在的胜利。
这就像是，哇，牛顿真厉害。
这很好。这真的很好。好的。现在先记下这一点。水星，离太阳最近的行星，它的轨道，我们最终确定，并不遵循牛顿的定律。
我们现在进入了十九世纪。它不遵循牛顿的定律。天文学家说，我们搞定了。只是有另一颗行星。我们以前经历过这种情况。有另一颗行星绕太阳运行。那么，我们还没找到它吗？
哦，因为它离太阳太近，但在强光中迷失了。你就是看不到它。
但我们甚至还没有为那颗行星命名。我们非常有信心，这与天王星发生的问题相同，导致了海王星的发现。你知道这颗行星叫什么吗，Vulcan。
所以我们开始寻找。我们开始寻找。我们知道我们没找到它。我们等待日全食，因为它会遮住太阳的光。那看起来是真的。小心，这是在寻找Vulcan。没人找到Vulcan，但我们并未因此气馁。它一定在某个地方。我们继续前进。
1916年到来。阿尔伯特·爱因斯坦提出了广义相对论。这是对宇宙中引力的新理解。
它涵盖了从艾萨克·牛顿那里获得的所有关于引力的理解。它没有取代它，它包含了它。牛顿定律仍然有效，但在某种强度受限的范围内。实际上，牛顿定律适用于引力，比如月球和行星的情况。
太阳有非常强的引力。如果你靠近它，等一下，我们从爱因斯坦的广义相对论中学到，牛顿定律开始失效。因此你需要这种新的引力理解来描述所有情况下的现象。当你调用这种新的引力理解时，你会发现水星正好按照爱因斯坦的引力定律所预测的那样运动，而不是牛顿定律。你无法将它们外推到太阳附近的极强引力水平，比如水星所在的轨道。
它不再适用。
你无法应用。
你无法调用它。
爱因斯坦并不是试图解释水星。他试图解释其他事情。他有完全不同的议程。水星轨道的解释掉下来了，就像盘子里撒下的碎屑一般。哦，顺带着给解决了
首先，它给了我们信心，哦我的天，广义相对论肯定是抓住了某些东西。其次，火神星一夜之间消失了。我们很高兴放弃火神星。没有人对其投入太多。当你可以用另一种方式解释时。
所以我们面临同样的挑战，一颗行星不遵循牛顿定律。答案不是另一颗行星。而是牛顿定律失败了。谁知道呢？谁点的这个单？在研究的前沿，你必须谦虚。
但等等，我们还没完。海王星发生了什么？嗯，海王星，顺便说一句，自其发现以来，还不足以完成一次完整的轨道运行。
所以我们只有部分轨道数据。在这些部分中。我们仔细观察并说，哦天啊，这又发生了。海王星不遵守牛顿定律。嗯，我们需要爱因斯坦定律吗？不，因为它在外太阳系。引力很弱。不。好吧，那里还有另一颗行星。我们搞定了。于是开始了对X行星的搜索。
X行星，新英格兰洛厄尔家族的佩西弗尔·洛厄尔是一位天文学爱好者，而且他很富有。所以他建造了自己的天文台，命名为洛厄尔天文台。他启动了对X行星的搜索。
他想成为第一个发现它的人，雇了一个叫克莱德·汤博的人。克莱德·汤博，一位非常细心的科学家，拍摄了天空的照片，仔细查看是否有任何物体移动。
我们做了同样的事。基于它的运动做出预测，X行星应该在哪里。每次这样做时，人们都会专注于那一片天空。
没有任何东西出现。某个地方肯定有东西。让我们拍下整个可能存在它的空间区域的照片，并仔细查看这些图像。这就是克莱德·汤博所做的，果然，1930年。他发现了X行星。
哦天啊，每个人都兴奋不已。但数学家们说，等一下，它处于错误的位置，无法以这种方式影响海王星。
但也许我们遗漏了什么。好吧，好吧。让我们继续庆祝。《纽约时报》首次报道了一颗新行星的发现，大小与地球相当。为什么他们会这么说？因为我们还没有测量这颗行星的大小。因为它必须像地球一样大，才有足够的引力以这种方式影响海王星。
因此，随着时间的推移和几十年的发展，冥王星的大小一直被假设为如此，随着我们对冥王星的测量越来越精确，冥王星始终是它应有的大小。但我们的测量结果显示，不，它比那更小。甚至比那更小。它比那更小。冥王星比地球的月亮还小。
它的引力不可能以我们测量的方式干扰海王星。尽管我们认为我们发现了X行星，神秘的，扰动的X行星，事实是我们没有。我们在外太阳系发现了一颗冰冷的小球体，最近被重新分类为矮行星，与其他冰冷天体一起绕着我们称为柯伊伯带的彗星区域运行。
好了，1993年，当我同事在喷气推进实验室工作时。他的名字是迈尔斯·斯坦迪什。他说，你知道吗，我们从哪里得到所有这些数据来确定海王星的轨道？嗯，有这个天文台一直在记录。还有一个天文台在这里。可能还有第三个。他说，让我回去看看这些天文台的观测日志。他发现其中一个天文台，有些奇怪的东西，一些不对劲的事情发生了，我忘了，是在跟踪系统的齿轮箱或其他地方。
他说，如果我只去除这些数据会发生什么，保留其余的数据，然后重新拟合海王星的轨道？我会发现什么？于是他去除了这些数据，放在一旁，剩下的数据，重新计算。海王星完全遵循牛顿定律。
所以这里有一个案例，不是自然欺骗了我们，而是我们自己的测量欺骗了我们。所以有三个案例，三颗行星没有按我们想象的方式运动，一个是牛顿定律的胜利。一个发现了牛顿定律的失败，需要新的物理学来理解它。第三个是观测失误。我恳求你们同情处在探索前沿的科学家们，因为我们正是在处理这样的事情。这些糟糕的测量值中没有任何恶意。你在望远镜前认为自己做的是正确的事情，但某处没有校准正确，你不知道，或者你没有再次检查。但这就是科学的美妙之处。
一个结果不是答案。你需要来自不同实验的验证，不同的研究者，从中得出塑造我们对宇宙理解的客观真理。
