在通向科学之路上的那些陷坑不是可以绕得开的壶穴，而是一个值得去探索的良机——

美国最高法院奥利弗 W · 霍尔莫斯（Oliver W. Holmes）法官在一个世纪前曾经说过，重大案例有可能催生出一部糟糕的法律；然而提出重大问题，往往能推动科学健康地向前发展

2004年诺贝尔物理奖得主戴维 · 格罗斯（David Gross）说：“许多最基本的问题都是引路标，它们激励着人们前进；而探索正确方向的能力是科学家应该具备的最富有创造性的品质之一”。最伟大的科学发现经常出现在前沿阵地上，出现在未知与已知的分界线上，那些最有意义的问题就摆在那里。评估科学现状的一个好办法莫过于把那些在科学上还不能解答的问题罗列出来。格罗斯断言：“正是未知造就了科学。”

然而，历史上有好多次人们相信科学已经填平了路上的那些陷坑，科学已结束了未知年代。在1880年詹姆斯C · 麦克斯韦（James C . Maxwell）去世后一年，由于其成功地解释了光学、电磁学与热力学，包括艾萨克 · 牛顿（Isaac Newton）在17世纪发现重力后，对于目光短浅者来说，认为物理学的发展已经走到了尽头。与此同时，达尔文（Darwin）1859年11月出版的《物种起源》创立了进化论，确立了生物学的指导原则，而诞生才一年的门捷列夫元素周期表让化学得以在一块招贴牌上公布了它的根。麦克斯韦本人也曾说过，许多科学家都相信其领域内的趋势仅仅是“到小数点的另一个地方”去测量物理恒量的数值。

然而，重大问题的提出依然没有停止过。科学家们争论的已不仅仅是自然选择法则的权威性，而且涉及了太阳系的起源、地球的年龄和内部结构，以及这个宇宙内存在多个世界的可能性。

事实上，麦克斯韦去世的时候，他的电磁场理论还没有被人们普遍接受，甚至人们对此还不太了解，专家们在喋喋不休地争论着关于电场与磁场是否如同重力(按照推测)那样通过“远距离作用”，或者按迈克尔 · 法拉第（Michael Faraday）的“电力线”概念(被麦克斯韦引入该领域)而相互影响。尽管众说纷纭，但又不约而同地涉及到了至今仍为科学界一大难题的一个更为深奥的课题：即重力能否以一种更为微妙复杂的形式与电磁结合为一体(麦克斯韦认为不可能)。

麦克斯韦当时很清楚自己所取得的成就中还有一些问题没有找到答案，关于分子内部运动的计算与比热的测量法不相吻合就是其中一例。他说：“至今为止，我们肯定还没有掌握有关分子相遇物理理论全貌的至关重要的一些东西。”

当科学发展到了19世纪未20世纪初，麦克斯韦的挚友洛德 · 开尔文(Lord Kelvin)明确无误地说出了当时在认知上的两大盲点，他把这称之为悬在物理学家头上的两朵“乌云”。其一是麦克斯韦业已确定的比热的奥秘，其二是未能探测到麦克斯韦的电磁波所必需的介质——以太。消除认知上的两个盲点需要一场量子论和相对论的革命，而被开尔文称为乌云的盲点则推动了20世纪科学的复兴。

在过去的一个世纪中，对重大难题的探索加深了人们对现实世界的了解。关于存在多个世界可能性的争论让人们去推测银河系到底有多大，特别是地球所处的银河系是否是众多星系团中独一无二的。这个问题得到了非此一家的答案，这将使哥白尼在几百年前关于地球在宇宙中的中心作用的论述也略显逊色。

但是，在我们这个银河系外还存在多个银河系的问题引出了另一个问题，即关于这些银河系之间相互分离的视运动。这个问题回应了《科学》杂志上一篇充满好奇的报道，该报道说的是一组恒星在宇宙中形成了一个三角形，一颗双重星位于三角形的顶部，其他两颗构成三角形的底部。精确的观察数据显示，这些恒星在进行着分离运动，从而使这个三角形越来越大，但其形状始终不变。这篇报道说：“看起来，所有这些恒星像是慢慢地从一个共同点上渐行渐远，多年后它们又相互靠近。”好像这些恒星又从同一个地方开始了它们的旅程。了解这么一种天体现象是一个“极为有趣”的问题。

半个世纪以后，爱德温 · 哈勃（Edwin Hubble）把这个问题从对恒星运动的研究引申到对宇宙本身的起源与历史的研究上。他说众多的银河系像是在从一个共同的起始点上作后退运动，显然宇宙在不断膨胀。由于哈勃的这一发现，宇宙学的一些重大问题开始从哲学向经验主义发生嬗变。由于上世纪60年代宇宙微波的发现，宇宙大爆炸理论把满天恒星的作用放在宇宙的大舞台上去加以推测，在给宇宙学家提供一个答案同时也提出了其他许多新问题。

25年前，在对宇宙的认识上仍然存在许多盲点，自那时起，有些盲点已经有了答案，有些还没有。当时关于在遥远的恒星周围是否存在行星的争论仍在继续，现在这个问题因太阳系周围发现了数十颗行星而得以解决。然而，除了行星甚至众多银河系的问题，隐隐冒出了一个更大的问题，那就是关于在人类所拥有的时间与空间这一范畴附近可能有一个多重宇宙存在的问题。

人类所居住的这个宇宙也许不止一个(这一观点向宇宙的古老定义提出挑战)，而且人类也有可能不是这个宇宙空间的单独的生命体。在宇宙的其他地方可能存在生命的问题与当今认识水平上的任何一个盲点同样重大，与此相关的还有一个关于地球生命的起源问题。

不言而喻，关于生命的话题引发了许多深奥的问题，诸如对延年益寿的憧景到消除疾病的征兆等等问题。科学家们仍在探索是否能从零开始重新创造出一种新的生命形态。或者，至少能模似出生命的自身组合。现在，生物学家、物理学家、数学家以及计算机科学家们正就系统生物学开始进行合作，目的就是要弄清楚分子的交互作用是如何在生命的核心部位与细胞和器官内一起协同工作的。如若成功，这一研究将应有助于医生针对DNA发生的变异制定出治疗方案，配制出因人而异的个性化药物，而现代医学很有可能延长人的生命周期。

在科学技术迅猛发展的今天，随着知识的积累与更新，对重大问题包括一些未知问题的认识有时也发生了变化。比如，关于地球年龄和结构的问题已让位于其是否有能力维持不断增长的人口及环境等问题。

随着时间的推移，在宏观上包括对宇宙不断膨胀等一些重大问题的探究变得比以前更为紧迫。另一方面，许多深奥的问题把科学引向了更加微观的深度，如对意识的理解等，其程度比原子和分子还要小。1880年，当时的一些科学家对麦克斯韦提出的原子的证据仍不感到信服，今天，与此类似的争论却集中在纳米物质上。包括进化论和自然选择的争论让位于对物种形成的成因与机制上的争论。

当然，随时间的推移和技术的进步对一些重大问题本身的认识也在变化，其答案反过来又派生出一些更新的问题。解决了开尔文所说的两大盲点后，相对论与量子物理又提出了至今未能解决的从宇宙构成到量子计算机前景等未解之谜。

从根本上说，上述所说的这些问题既表明科学认知水平的现状，其本身也推动了科学自身的发展。在对重大问题的探索过程中，也就是在已知与未知的碰撞之中，正是展现科学取得重大进步的魅力之处。麦克斯韦写道：“真正认识到自己的无知，乃是科学上每一个实实在在进步的前奏。”所以，一旦在科学上提不出什么问题了，那么，看来科学行将走到了尽头。然而，从未知通往知识的途经有两种：一是随着知识的积累，过去的未知被消除了；二是提出新的问题，从而扩大了探索未知的范围。麦克斯韦知道，进入精确测量时代也决不意味着科学停止了前进，而是为开拓新领域在作准备。他说，“在科学领域内，积极的参与和精心的努力，总会得到丰厚回报的。”

幸运的是，难解的问题可以造就出伟大的科学发现。就像霍尔莫斯法官所说的，艰难和重大的案例可以催生出一部糟糕的法律。因为带着个人情绪去关注案例会产生很大的压力，重压之下，那些根深蒂固的法律原则会被扭曲，而在科学领域，这种情况正好相反。难解或是重大的问题会修正、甚至是彻底颠覆某些经典的原理，从而使科学不断地进行自我更新，推翻那些不合时宜的悖论，这就是科学永远要做的事情。