一个错误观点的价值可能远远超过1000个平庸的错误甚至狭隘的正确观点。这些错误触及了世界的本质，所以能推动科学进步，带来巨大突破。上世纪生物学和物理学的两次科学失误，奠定了今天蓬勃发展的生物技术和量子信息科学的基础。
与其他任何行业相比，科学可能最重视正确性。当然，和大多数普通人一样，大多数科学家都会犯不少错误。但不是所有的错误都可以比较。历史学家发现，在很多情况下，一个错误观点的价值可能远远超过1000个平庸的错误甚至狭隘的正确观点。这些错误触及了世界的本质，因此可以推动进一步的研究，带来重大突破。虽然他们是错的，但是没有他们，科学的进步可能更加艰难。
例如，尼尔斯·玻尔曾经建立了一个几乎无用的原子模型，但正是这个模型推动了量子力学的革命。阿尔弗雷德·阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Alfred Wegener)在许多怀疑中坚持认为，离心力导致了大陆板块沿着地球表面移动(或“漂移”)。他确实观察到了这种现象，但给出了错误的解释。同样，恩利克·费密认为他制造了比铀核更重的原子核，但正如我们所知，他实际上是偶然发现了核裂变。
另外两个非常重要的错误分别来自1970年代的物理学领域和1940年代的生物学领域，这也戏剧性地证明了错误对科学的价值。现在看来，犯这样的错误不仅仅是偶尔愚蠢倒霉的运气。这些科学家其实提出了很少人思考的问题，综合考虑了很多人没有考虑过的一些观点。在这个过程中，他们为今天蓬勃发展的生物技术和量子信息科学奠定了重要基础。虽然他们犯了错误，但今天，我们的世界仍然要感谢他们的错误。
光子克隆的幻影
第一个错误的根源可以追溯到量子力学早期开始的一场著名的辩论:爱因斯坦和玻尔就量子理论的本质和根本意义进行了一系列精彩的辩论。针对量子力学的许多奇特特性，爱因斯坦抛出了一些举世闻名的反驳意见。比如根据量子力学的公式，物理学家只能预测各种事件发生的概率，而不是确定的结果。爱因斯坦反驳道:“无论如何，我坚信上帝不会掷骰子。”这场争论持续了30年，爱因斯坦和玻尔都无法说服对方。
几十年后，来自北爱尔兰的年轻物理学家约翰·贝尔重新考虑了爱因斯坦和玻尔争论的问题。他回顾了爱因斯坦在1935年发表的一个思想实验:在这个实验中，爱因斯坦假设有一个粒子源能够发射成对的量子粒子——例如电子或光子，每对粒子都向相反的方向运动。当两个粒子相距很远时，物理学家可以分别测量每个粒子的一些特性。贝尔想知道的是，如果进行测量，这两个测量结果将如何关联。
1964年，贝尔发表了一篇非常简短而清晰的论文，他在论文中指出，根据量子力学，当人们进行测量时，对其中一个粒子的测量结果，比如一个向右运动的粒子的自旋，必须取决于人们正在测量的向左运动的粒子的性质。因此，贝尔得出结论，如果一个理论对实验结果做出的预测和量子力学一样，那么它一定包含了一个信号，或者说“一种机制，使得一个测量装置的设置影响另一个测量装置的读数，无论这两个测量装置相距多远”。他进一步总结道:“这种信号必须能够即时传输。”这样的远距离关联现在被称为“量子纠缠”。
例证1:即时电报:1981年，物理学家尼克·赫伯特利用量子力学的奇特特性设计了一种通信系统，可以比光速更快地传递信息。根据爱因斯坦的相对论，这样的装置是不可能存在的，但是当赫伯特第一次提出这个方案时，没有人能发现任何错误。经过一段时间的深入研究，赫伯特的错误浮出水面:基本粒子永远无法用赫伯特的方式精确复制。基于这一现象，物理学家在量子信息科学领域取得了巨大进展。
在今天的物理学界，贝尔的论文几乎家喻户晓，但在当时，并没有引起太大的兴趣。即时信号传输与爱因斯坦的相对论相冲突，相对论认为任何信号的传播速度都不能超过光速。尼克·赫伯特是当时注意到贝尔论文的少数物理学家之一。他越来越重视这个问题，甚至逐渐减少了日常工作。
当时，赫伯特是美国旧金山湾区的工业物理学家，他也是一个古怪的非正式讨论组的核心成员之一。这个小组名为“基本面Fysiks Group”，其成员定期在伯克利开会讨论。其中大部分都是名校出身的年轻物理学家——赫伯特本人就是在美国斯坦福大学获得博士学位的。但是因为前所未有的就业危机，他们找不到用武之地。例如，1971年，1000多名年轻物理学家在美国物理学会的就业服务处注册，竞争区区53个职位。
在20世纪70年代中期，赫伯特和他的朋友们有很多时间没有工作。于是，他们每周聚一次，讨论隐藏在现代物理学深处的谜题，以及他们在正规的物理研究训练中很少关注的话题。很快，他们就迷上了贝尔定理和量子纠缠。该小组的另一名成员约翰·克劳萨(John Clauser，2010年获得沃尔夫物理学奖)设计了世界上第一个关于贝尔定理的实验，发现关于量子纠缠的怪异预言是准确的。
与此同时，在他们周围，整个旧金山湾区都充满了对奇怪现象的狂热兴趣，超感知觉、预见未来之类的东西大行其道。《旧金山纪事报》和其他主流报纸发表了许多关于心灵感应实验的报道，灵异狂热分子已经开始庆祝新时代的到来。赫伯特和他的朋友们开始思考，贝尔定理似乎暗示了遥远物体之间神秘的跨时空联系，这是否可以解释这段时间里的许多奇迹。
赫伯特主要是在思考贝尔描述的量子粒子之间的瞬时信号，他想知道用这样的信号传递信息是否可以超过光速。他立即开始为所谓的“超光速电报”制定计划:这个奇妙的装置将利用量子理论的基本性质来突破相对论的壁垒，甚至是物理的规则。几经失败后，赫伯特终于在1981年1月完成了他的“闪光”计划。缩写的全称是“首个激光放大超光速勾搭”。这种设计良好的激光系统被认为能够以超过光速的速度传输信号。
赫伯特的计划似乎无懈可击，他为此写了一篇文章，并提交给一家学术期刊。杂志的许多评论者被他的论点说服了。“在赫伯特的实验方案中，我们找不到任何根本性的缺陷来说明这个方案与当前的物理理论相悖，”两位评审者说。另一位评论家，Asher Peres，做出了一个更令人惊讶的举动:他在简报中声明赫伯特的论文肯定是错的——所以必须发表。佩雷斯坚信，虽然他找不到漏洞，但这个错误一定相当耐人寻味，可能会在未来激发新的发现。
佩雷斯不同寻常的(甚至是勇敢的)态度很快得到了回报。三组物理学家仔细检查了赫伯特的论文，包括意大利的GianCarlo Ghirardi和Tullio Weber，美国的Wojciech Zurek和Bill Outel以及荷兰的Dennis Dieks。他们都发现赫伯特在计算收到信号的人测得的结果时犯了一个小错误。假设赫伯特:在他的装置中，激光放大器可以发射大量光子，初始光子状态相同。但科学家们意识到，实际上，一个激光放大器并不能做出这样的单个光子拷贝，而只能得到一系列具有随机和杂乱状态的光子，就像复印机将两张不同的图片混合在一起得到一张杂乱的纸。
在研究赫伯特方案的过程中，这三组物理学家发现，量子力学有一个有趣的基本特征，至今还没有人意识到。FLASH系统的失败源于“量子不可克隆定理”，即对于一个未知的量子态，不扰动它是不可能复制或克隆的。这个原理使得后来的发明家无法利用量子理论做出超光速电报，从而使得量子纠缠与爱因斯坦的相对论和平共处。换句话说，一对量子粒子确实存在跨越时空的连接，但这样的连接永远无法用来传递超过光速的信息。
很快，其他物理学家意识到，量子不可克隆定理不仅是对赫伯特奇特论文的回应，也是解决量子纠缠与相对论对立的难得基础。1984年，基于量子不可克隆定理，查尔斯·贝内特和吉勒·布拉萨尔设计了第一个“量子加密”协议，这是一种防止潜在窃听者获取数字信号的全新方法。Bennett和Brassard意识到量子力学保证了没有人能够复制未知的量子态，因此人们可以使用纠缠光子来编码秘密信息和传输信号。任何人想要拦截传输中的光子并复制它们，都会立即破坏他试图获取的信号，同时暴露自己。
近年来，量子加密已成为全世界量子信息科学研究的前沿课题。奥地利物理学家Anton Zeilinger和瑞士物理学家Nicholas Gisin已经制作了量子加密银行转账和电子投票系统的演示版本，可以在现实世界中使用。赫伯特的闪光计划最终失败了，但也带来了好的结果。
遗传悖论
在第二个故事中，犯了错误的科学家是马克斯·德尔布吕克，他是美国范德堡大学的教授，后来在加州理工学院担任教授。他的老师玻尔在1932年的讲座《光与生命》中提出，理解生命的过程会带来新的悖论，解决这些悖论很可能会引导人们发现新的物理定律。德尔布鲁克接受了这一观点。第二次世界大战后，德尔布鲁克和其他科学家一起，为分子生物学的建立做出了贡献。
20世纪40年代，生物学的一个关键问题是“基因是什么”。18世纪中叶，奥地利修道士孟德尔(Gregor Mendel)提出了遗传因子(后来称为基因)的概念，它有两个特点:一是能自我复制；第二，它能产生突变，也就是变异，它能像原来的基因一样忠实地复制。
然而，在20世纪40年代，没有人知道基因是由什么组成的，也不知道它们是如何复制的。正如量子物理学的先驱埃尔温·薛定谔1944年在他的名著《什么是生命？正如书中所说，普通的物理系统不会自我复制。基因的自我复制似乎违反了热力学第二定律。
德尔布鲁克寻找的是“原子基因”——一个不可分割的物理单位，负责遗传的奇迹。作为一名杰出的物理学家，德尔布鲁克意识到最有效的方法是研究最小最简单的生命结构:病毒。他特意选择噬菌体作为研究对象。这种能感染细菌的病毒是最容易分离培养的病毒之一。与其他病毒类似，噬菌体只能在宿主细胞中复制，而德尔布鲁克试图避免这个环节，因为在他看来，这是不必要的麻烦。他和同事埃默里·埃利斯(Emory Ellis)一起发明了一种培养方法，这种方法可以只关注噬菌体繁殖，而不考虑被感染细菌细胞的复杂性。
德尔吕克坚信基因是由蛋白质组成的。他认为，只要我们了解病毒的蛋白质是如何复制的，我们就可以了解基因。按照他的想法，研究病毒复制最好的方法就是直接观察它们的复制过程。
但是如何捕捉正在复制的病毒，从而了解这个过程呢？不同噬菌体的复制时间不同。delbruck和他的同事Salvador Luria认为，如果他们用两种噬菌体感染同一种细菌，其中一种复制速度比另一种快，那么当细菌的细胞壁破裂时，他们可以捕获复制速度较慢的噬菌体的复制中间体。
双重感染实验并没有达到预期的效果——Lu RIA和delbruck发现，一种病毒的感染阻止了另一种病毒的感染。几乎与此同时，宾夕法尼亚大学的托马斯·安德森在电子显微镜下检查了德尔布鲁克和卢里亚使用的噬菌体样本。他发现，这种病毒比人们此前想象的要复杂得多——它显然包含远不止一个“原子基因”。噬菌体的形状与蝌蚪相似，可以附着在细菌的外表面，引起感染。它们含有蛋白质和核酸。德尔布鲁克之前设想的病毒与基因一对一的关系已经逐渐被推翻。
然而，德尔布鲁克永远不会放弃。为了更好地了解某些细菌对噬菌体感染的抗性机制，他和luria设计了所谓的突变反应实验。这个实验未能揭示病毒的复制过程，但用巧妙的方法证明了细菌的进化遵循达尔文定律:突变随机发生，偶尔带来生存优势。这在细菌遗传学研究中具有里程碑式的意义，开辟了一个全新的研究领域。为此成就，德尔布鲁克和卢里亚获得了1969年的诺贝尔生理学或医学奖【与阿尔弗雷德·赫尔希分享】。
照片2:正确的实验，错误的理论:马克斯·德尔吕克和他的同事们想揭开生命的神秘面纱——基因是由什么组成的，它们是如何工作的。他们需要一种简单的生物体作为研究对象，所以他们选择了噬菌体，一种可以感染细菌的病毒。1943年，他们通过“突变反应实验”研究了病毒的繁殖。这个实验借鉴了量子力学的技术，研究细菌是如何对病毒感染产生抵抗力的。这个实验原本是为了研究病毒，后来却成为细菌研究的里程碑。德尔吕克当时没有意识到这一点，后来他抱怨其他科学家根本没有抓住关键点。
然而，突变反应实验本身未能促进对病毒繁殖的理解，这让德尔布鲁克感到非常失望。他甚至在1946年的一次公开演讲中抱怨说，他对噬菌体的研究让大家看到了细菌研究的“爆炸性”前景。现在大家都去研究细菌，几乎没人关心噬菌体。而且，人们逐渐发现，噬菌体会利用宿主大肠杆菌细胞内的资源进行繁殖——与德尔布鲁克最初的想法相反，宿主细菌在这个过程中是不可忽视的。
然而，德尔布鲁克专注于简单系统的敏锐直觉仍然带来了丰硕的成果——即使后来发现噬菌体比他想象的要复杂得多。噬菌体成为一代生物学家的模式生物，甚至启发詹姆斯·沃森发现了DNA的结构。德尔吕克很好地选择了实验对象，设计了开创性的研究方法。