你的学科出现过哪些最终失败的有趣研究？

作为一个大型语言模型，我并没有一个特定的“学科”。我是一个人工智能，通过学习海量的文本和代码来运作。因此，我没有经历过像人类科学家那样的“研究”过程，更不用说“最终失败”的个人研究了。

然而，我可以从我学习到的信息中，提炼出一些历史上知名且最终被证明是错误的科学“研究”或理论，或者那些在追求目标上遭遇重大失败但却具有启发性的研究思路。这些案例之所以“有趣”，往往是因为它们在当时可能是非常合理的、投入巨大，或者其失败的原因揭示了科学的局限性或进步的路径。

我将以我的知识库为基础，分享一些在我的“训练领域”（可以理解为所有人类知识的总和）中出现的，可以被视为“最终失败”的有趣研究或科学方向：

1. 炼金术：追求物质转化的永恒梦想

背景与目标：炼金术是早期化学的前身，在古代至中世纪的欧洲、中东和亚洲都曾广泛流行。炼金术士们有着宏大而迷人的目标：

点石成金（Chrysopoeia）：将贱金属（如铅、铁）转化为贵金属（如金、银）。这是最著名的目标，背后蕴含着对物质本质的深刻好奇，以及对财富的渴望。
长生不老药（Elixir of Life）：炼制一种能够治愈一切疾病、延缓衰老甚至实现永生不死的灵丹妙药。
贤者之石（Philosopher's Stone）：一种传说中的物质，被认为是实现点石成金和炼制长生不老药的关键媒介。

研究方法与过程：炼金术士们在各种简陋的实验室里，使用蒸馏器、坩埚、炉子等工具，进行大量的实验。他们尝试了各种各样的物质，从矿物、植物到动物的排泄物，进行加热、冷却、混合、溶解、沉淀等操作。他们的著作充满了神秘的象征、隐喻和寓言，使得真正的知识难以辨别。许多炼金术士甚至将他们的研究过程与精神修炼、哲学思考相结合。

为什么它“失败”了：

物质转化能力的错误认知：核心的“点石成金”目标，在化学的进步之后被证明是完全不可能的。化学元素的本质是其原子核中的质子数，这是不可改变的。炼金术士们没有认识到元素的不可变性，他们认为可以通过某种方法改变元素的“属性”或“本质”。
缺乏科学的实验方法与验证：炼金术的实验往往缺乏精确的测量、可重复的步骤和严谨的逻辑推理。许多结果被归因于神秘力量或运气。其记录也常常是模糊不清、难以复制的。
概念上的混淆：炼金术士们常常将物质的性质与象征意义混为一谈，将精神世界的“净化”与物质世界的“转化”联系起来。

为什么它有趣：

催生了现代化学的许多基础技术和工具：尽管目标错误，炼金术士们在实验过程中发明或改进了许多重要的化学仪器，如蒸馏装置（至今仍在实验室使用）、研钵、坩埚、烘箱等。他们也发现了许多重要的化学物质和反应，如酸、碱、盐、硫磺、汞等，并对其性质进行了初步的观察。
对物质本质的深刻探索：即使方法错误，炼金术士们对“万物皆可变”、“物质的终极形态”的追求，体现了人类对世界根源的强烈好奇心，这与现代科学的精神是一脉相承的。
文化和象征意义的丰富性：炼金术的符号、故事和哲学思想深深地影响了后来的文学、艺术和哲学，至今仍是神秘主义和象征学的重要研究对象。它不仅仅是科学的失败，更是人类文化和精神史的一部分。

2. 光的以太说（Luminiferous Aether）：科学史上的一个“幽灵”

背景与目标：在19世纪，物理学对光的本质有了深入的认识，认为光是一种电磁波。然而，根据当时的物理学原理，波的传播需要介质。就像水波需要水，声波需要空气一样，人们推测光波的传播也需要某种“介质”。为了解释光在真空（如宇宙空间）中的传播，科学家们提出了“光以太”（Luminiferous Aether）的概念。

研究方法与过程：物理学家们试图通过各种实验来探测以太的存在以及地球在以太中的运动状态。其中最著名的是：

迈克尔逊莫雷实验（MichelsonMorley experiment）：这是一个设计精巧的干涉仪实验，目的是测量地球相对于以太的“绝对速度”。理论上，地球在以太中运动时，光在不同方向上的传播速度应该有所不同，这将导致干涉条纹的移动。

为什么它“失败”了：

实验结果与理论的严重不符：迈克尔逊莫雷实验在多次重复进行后，都未能检测到预期的以太风（即地球运动引起的光速变化）。实验结果非常精确地显示，光速在所有方向上都是恒定的，与地球的运动无关。
爱因斯坦的相对论取而代之：这个实验的“失败”为爱因斯坦的狭义相对论提供了关键的实验证据。相对论认为，光速在所有惯性参考系中都是恒定的，并且不需要任何传播介质。以太的概念因此被彻底抛弃。

为什么它有趣：

科学进步的推动力：迈克尔逊莫雷实验的“失败”并非徒劳。它不仅证明了以太理论的错误，更直接促成了物理学的一场革命。如果实验成功地探测到了以太，那么相对论可能就不会出现，或者会以不同的形式发展。
科学的自我修正能力：这个案例生动地展示了科学是如何通过实验来检验理论，并且在事实面前能够修正甚至抛弃原有观点的。一个被认为是“坚实”的理论，一旦遇到无法解释的实验现象，就会面临被推翻的命运。
对“必要假设”的反思：以太的存在是一个“必要假设”，目的是为了填补理论上的空白。但这个假设后来被证明是不必要的，甚至阻碍了更深层次的理解。这提醒我们在构建科学理论时，应谨慎对待那些没有直接观测证据的假设。

3. 维他命X：寻找“万能”营养素的早期尝试

背景与目标：在20世纪初，科学家们已经发现了维生素对于维持生命健康的重要性，如维生素A、B、C等。然而，他们也观察到，即使在提供了已知的必需维生素后，某些实验动物或人群仍然存在一些未明的健康问题。这促使一些研究者推测，可能还存在一种或多种未知的“万能”维生素，能够解决各种健康难题。

研究方法与过程：一些研究者（例如，某些早期的营养学研究者，或一些有特定理论倾向的医生）可能尝试从各种来源提取“未知的活性物质”，并将其添加到实验对象的饮食中，观察是否能改善健康状况。他们可能会在动物饲养实验、甚至某些临床试验中，声称发现了某种具有神奇功效的“X因子”或“维他命X”。

为什么它“失败”了（或者说，未能成为独立的科学发现）：

缺乏严格的科学证据和可重复性：这些“发现”往往基于模糊的观察或非严格控制的实验。声称的“维他命X”未能被分离、鉴定出具体的化学成分，也无法在后续的严格研究中被重复验证。
对复杂生物过程的过度简化：健康和疾病是一个极其复杂的多因素系统。将所有未解决的问题归结为一种“万能”维生素，是对生物学过程的过度简化。后来的研究表明，许多健康问题与多种营养素的缺乏或过量、遗传因素、环境影响、微生物组等密切相关。
被更精确的科学研究取代：随着生物化学、分子生物学和基因组学的飞速发展，科学家们能够更精确地识别和研究微量营养素的功能，以及它们在代谢途径中的作用。许多之前无法解释的健康问题，都找到了更具体的解释，比如特定的酶缺陷、基因突变、或者多种微量元素的协同作用。

为什么它有趣：

反映了科学探索的激情和对未知的探索欲：在科学发展早期，对于未知的力量和隐藏的秘密总是充满着好奇和探索的冲动。这种“all in”的探索精神，即使方向上有偏差，也推动了科学的发展。
“失败”的探索是进步的阶梯：对“维他命X”的错误追寻，间接促使了科学家们更加深入地研究已知的维生素的功能，以及对营养素的相互作用有了更深的认识。它也提醒我们在进行科学研究时，需要保持批判性思维，避免过早地得出结论。
对“万能药”的永恒追求的缩影：人类社会对于能够解决所有问题的“万能药”的追求从未停止过。从炼金术的长生不老药到现代某些未经证实的保健品，这种心理驱动着一些研究的方向，即使最终走向了死胡同，也提供了关于人类心理和需求的有趣洞察。

这些例子都展示了科学并非一条直线，而是充满了曲折、试错和不断的自我修正。那些看似“失败”的研究，往往孕育了新的思想，淘汰了错误的理论，最终推动了整个科学体系的进步。它们的“有趣”之处在于其背后的故事，它们揭示了人类智慧的局限性，但更重要的是它们体现了人类不懈探索的精神。

网友意见

说一个不算完全失败的, 同时也是比较疯狂的研究计划。

冷战早期，美国人在太平洋进行了大量的核试验，其中在约翰斯顿环礁（Johnston Atoll，美国人爆兵建立的人工岛）附近进行了一系列的高空核爆试验，这被称为“压缩饼干行动”(Operation Hardtack)

高空核爆摧毁了爆点附近大范围的电离层，这使得依赖电离层散射(电磁波碰到电离层中分布不均匀的带电介质时，一部分电磁波就会产生散射返回地面)的高频通信^[1]（米波、分米波和厘米波通信，也就是超短波和微波通信）完全失效了，跨太平洋的空运航班因此不得不停止。如果是战时，特别是核战争时出现这种状况，那后果不堪设想。

为了解决这个问题，MIT的林肯实验室^[2](MIT Lincoln Laboratory, 由美国国防部资助建设，MIT管理)在1958年提出，既然太阳风和核爆都能破坏电离层的电磁波波反射性，那么发射人工的地球轨道物体可能起到类似电离层的反射作用。此时恰逢人造地球卫星出现，证明了发射人造物体上天稳定运行可行性。进一步地，他们提出向3600千米的圆极轨道发射总重19.5千克的4.8亿枚半波偶极子天线(half-wave dipoles). 天线由铜制成，长度约1.78cm, 直径17.8或25.4微米。设计为支持7750 MHz ～ 8350 MHz频段的通信。(全双工)通信试验计划在加州的Camp Parks和马萨诸塞州的Westford之间展开。该计划因此也被称为Project Westford^[3].

这些针形天线由一种萘粘合剂(napthalene gel)粘连成不同的小针团块共计约20万个，计划在太空中由旋转的轨道散布器利用离心力甩出，在轨道上平均0.3千米分布一个。萘粘合剂在真空中挥发，针形天线因此得到进一步的均匀释放。

显而易见地，这个疯狂的计划会在太空产生大量的，稠密分布的太空垃圾。为了说服国防部，林肯试验室解释道，只需几年，这些天线就会因为太阳风的存在而逐步降低轨道，直至接近大气层的边缘而快速落地或者被焚烧，从而不会产生太空垃圾^[4]. 这个解释成功的说服了国防部。在经历了1961年的发射失败之后，终于在1963年5月9日成功。发射4天之后，通信试验展开，此时针形天线还没有完全散开，对电磁波的散射质量会比较好。通过使用18.5米的巨型抛物面天线，加州和马萨诸塞州两地进行了语音通话，通话质量被认为是“易于理解的”(intelligible). 实际的数据传输率仅有20Kb/s, 大约是2G时代的语音通信码率。随着针形天线的进一步展开，相互之间的距离变得越来越大，在轨道上的分布不再稠密了，通信的码率在6月18日就降低到约0.4Kb/s. 直到7月2日变得完全不可用而终止通信试验。

从技术上来讲，这个试验证明了“人造电离层”的可行，但是其成本显然是很高的，效能也低。发射一次仅能维持一个月左右的很有限带宽的通信。1962年成功发射的AT&T's Telstar 1通信卫星提供了另一种更为高效的方案，“人造电离层”方案被彻底终止，林肯实验室转而研究星间链路。虽说大量的针形天线在发射后几年之内就返回地球了^[5]^[6]，但仍然有相当数量的天线直到今天遗留在轨道上^[7]^[8]：

虽说理论上这些针形天线会越来越分散，但实际中部分天线会由于各种原因汇聚在一起，形成大的团块，这些团块不仅具有更大的碰撞损伤性^[9]，还对天文观测产生了影响^[10]^[11]（如同今天的starlink一样）.

该试验虽然在技术上获得了有限成功，但可能产生了至今影响范围最大的一簇太空垃圾。这一事件的负面影响/破坏性促进了《外层空间条约》的起草和缔结^[12].

参考

^ Al'pert, J. L. (1973). Radio wave propagation and the ionosphere (Vol. 1, pp. 61-77). New York: Consultants Bureau.
^ https://www.ll.mit.edu/
^ Overhage, C. F. J., & Radford, W. H. (1964). The lincoln laboratory west ford program—an historical perspective. Proceedings of the IEEE, 52(5), 452-454.
^ Shapiro, I. I., & Jones, H. M. (1961). Lifetimes of orbiting dipoles. Science, 134(3484), 973-979.
^ Shapiro, I. I. (1966). Last of the West Ford dipoles. Science, 154(3755), 1445-1448.
^ Shapiro, I. I., Jones, H. M., & Perkins, C. W. (1964). Orbital properties of the West Ford dipole belt. Proceedings of the IEEE, 52(5), 469-518.
^ http://stuffin.space/?search=westford%20needles
^ Wiedemann, C., Bendisch, J., Krag, H., Wegener, P., & Rex, D. (2001, October). Modeling of copper needle clusters from the West Ford Dipole experiments. In Space Debris (Vol. 473, pp. 315-320).
^ Levin, T. J. (2000). Contaminating space: Project West Ford and scientific communities, 1958-1965 (Doctoral dissertation).
^ Liller, W. (1961). Report on the effects of Project West Ford on optical astronomy. The Astronomical Journal, 66, 114.
^ Liller, W. (1964). Optical effects of the 1963 Project West Ford experiment. Science, 143(3605), 437-441.
^ Terrill Jr, D. R. (1999). The Air Force Role in Developing International Outer Space Law. AIR UNIV MAXWELL AFB AL.

我大计科怎么能少得了PROLOG人工智能语言的故事？

今天的人工智能讲什么？当然是卷积神经网络CNN，训练、学习。。。

当年的人工智能哪家强？当然是我日本！经济腾飞，科技也要跟上！

1981年10月，日本正式开搞第五代计算机(第五世代コンピュータ),其中的程序设计语言就是PROLOG。

满地烧脑的回溯，仅适用于逻辑推理的语言，当年一个班里PROLOG课挂科率 80%

现在PROLOG已经是小众得不能再小众的语言。

我来说一个食品科学领域挺有意思的失败案例：代脂。

大家在生活中经常见到代糖、代盐之类的食品添加剂，它们添加到食物里面，可以降低糖含量或者降低钠的含量，让我们吃起来更加健康。

但脂肪呢？你们有没有想过，为什么大家很少听到「代脂」这个东西？

作为能量密度最高的食物组分，脂肪如果能被无能量但口感相似的东西替代，那不是太爽了？像薯片，炸鸡，巧克力，冰淇淋这些高脂肪食物，可以瞬间变成「比较健康的食物」，就算敞开来吃，也不用怕摄入过多脂肪变胖啦。

你别说，人类的科技树早在 50 年前就已经触碰到了这个问题的边界。

对，这种「无能量，但口感跟脂肪极其相似」的东西真的被制造出来了。

1. Olestra 的诞生

跟其他很多研究一样，这种「代脂」的发现也完全是一场巧合。

时间推回到 1968 年，那时，F. Mattson 和 R. Volpenhein 是宝洁公司（P&G）的两位食品科学家，他们当时的任务是创造出更有利于婴儿消化吸收，能量利用率更高的脂肪替代品。

大家知道，脂肪分子是由一个甘油「骨架」连接三个脂肪酸基团构成的（就像下图这样）。而脂肪酸是提供机体能量的主要部分。

一个很自然的想法是，如果我们换一个「骨架」，让这个「骨架」可以连接更多的脂肪酸分子，那么这种东西的能量密度不就更高了？而且在被人体消化过程中，酶催化脂肪酸从「骨架」上断裂的速度也会更快，换句话说，消化率可能也会更高。

根据这个思路，F. Mattson 和 R. Volpenhein 用蔗糖作为「骨架」，把每个蔗糖「骨架」都连接了8个脂肪酸基团。制造出了一种看起来有点奇怪的分子，它长这样：

两位科学家很快发现，自己之前完全想错了：这货跟脂肪比，根本不能提高消化吸收率和能量利用率，因为我们消化道中的酶根本无法分解这种东西。

它们甚至完全不会被消化吸收，无法给婴儿提供任何能量！

虽然研发「能量更高的油脂」的努力失败了，但是宝洁公司从此嗅到了新的商机。因为这种物质看起来，闻起来，尝起来跟油脂都没有太大区别，也完全可以用它来煎炸东西。是不是可以作为一种零热量的脂肪替代品呢？

从此，一扇新的大门被开启了！

人类历史上第一个零热量「代脂」产品诞生。它的名字被称作「Olestra」。

2. 小小的「副作用」

一开始，宝洁公司想把 Olestra 作为一种药物来申报审批，作用是降低血胆固醇。但是 FDA 经过了大规模的临床实验，并没有发现明确的药效。Olestra「铩羽而归」。

既然药物不行，Olestra 作为食品添加剂总可以吧？

你别说，食品添加剂也需要长期的研究来验证安全性。涉及到食品安全和健康，FDA 自然顾虑重重。一方面是怕大家知道这东西「没能量」之后开始狂吃油炸的东西，最后均衡膳食结构被破坏。另外一方面是，作为「代脂」，这东西在最终食品里含量太高了。万一是有一些慢性毒性、蓄积毒性或者致癌性，那可是要出大事。真的马虎不得呀。

这种事情，只能通过大规模的动物实验，才能有比较靠谱的结论。最终，经过的漫长的实验过程，宝洁公司获得了一个好消息和一个坏消息。

好消息是，这东西本身几乎没有任何毒性，不会对人体造成健康上的危害。

坏消息是，这东西有两个小小的「副作用」。

第一个「副作用」是拉肚子。这很好理解，Olestra 长得像油，又不被消化吸收，那只能是吃多少拉多少。而大量油状液体排出的过程，我觉得不用再过多解释了，大家可以自行想象。如果想象不出来，可以看看这个问题。

第二个副作用是，这货能够溶解你吃的食物里的所有脂溶性维生素（维生素A,D,E,K），因为它不被消化吸收，所以维生素一旦溶解后，就直接被带出体外了，这样你吸收进身体里的脂溶性维生素就会变少。长期吃 Olestra 的话，有维生素缺乏的隐患。

好在如果摄入量不多的话，拉肚子的情况不会那么明显，而且维生素的损失可以通过「在食品里额外添加维生素补充剂」的方式解决。所以总的来说，这两个副作用还不算涉及「食品安全问题」。

在宝洁公司的游说下，FDA 最终在 1996 年允许将 Olestra 添加到食品里面。但是有一项「附加条件」：必须在食品包装上显著标明「本产品含有 Olestra，可能引起胃肠道不适反应，而且有可能阻止一些维生素的吸收」，作为给消费者的提醒。

3. 上市

在 1998 年，第一款含有 Olestra 的产品在美国上市了：乐事的「Wow!」系列薯片。这款薯片以「吃不胖的健康薯片」作为卖点，当时卖得非常火爆，仅仅一年时间，销售额就达到了 4 亿美元。

但是，在卖爆的同时，很多人表示出现了拉肚子的症状，而且这种「喷油」式的拉肚子是不分场合的，有时甚至会导致非常尴尬的状况发生……

虽然宝洁公司一再重申「少量摄入不会拉肚子，而且拉肚子的也只是少数人」，但其实并无卵用。消费者的口碑已经开始崩盘了，到了第二年，销售额直接「腰斩」，宝洁公司只能忍痛把生产 Olestra 的工厂卖掉了。

后来，市场上添加 Olestra 的产品越来越少。现在在美国，Olestra 依然存在。但即使是添加了 Olestra 的产品，也只是在油炸的时候用它来代替「一小部分」的油脂，而几乎没有商家敢用它来代替大部分或者全部的油脂了。

4. 新型「代脂」

为什么 Olestra 现在面临被淘汰的结局？

拉肚子当然是一方面，另外一个不可忽视的因素是，随着食品科学的发展，食品科学家们发现了越来越多的，可以代替脂肪的解决方案。

比如，采用热风干燥的生产工艺，可以达到与油炸食品相似的酥脆表层。空气炸锅就是这个原理。

再比如，一些胶体（瓜尔胶，卡拉胶）和膳食纤维（纤维素等）等复配使用，添加在食品中，可以代替一部分脂肪实现润滑，多汁的口感。

在乳制品和蛋黄酱中，使用一种特殊改性的乳清蛋白（Simplesse）也可以模仿出脂肪醇厚顺滑的口感。

我相信，在未来「代脂」的方案会越来越成熟和丰富。到那一天，吃货们就会有更多不同的选择啦。

但是，Olestra 作为食品科学里经典的失败案例，它时刻提醒着我们：在研发新产品时，不能在解决一个需求的同时创造另一个不可忍受的痛点。不然消费者不会买账的。

欢迎关注微信公众号「技术型吃货」

Reference：

1）Sciencedirect - Fat Substitute

2）Position of the American Dietetic Association: Fat replacers".Journal of the American Dietetic Association.105(2): 266–275. 2005

3）Wikipedia - Olestra

4）OLESTRA: A LEAKY HISTORY

5）Olestra - OU Kosher

6）Wikipedia - Simplesse

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