實(shí)驗(yàn)的盡頭是玄學(xué)？
實(shí)驗(yàn)室里，數(shù)據(jù)遲遲出不來(lái)？師兄師姐的神操作自己卻重復(fù)不了？別急著懷疑人生，或者轉(zhuǎn)向“神秘力量”——你可能不是一個(gè)人。不少科研人在實(shí)驗(yàn)瓶頸期，都曾有過(guò)一絲絲“玄學(xué)”的念頭。
瞧，有的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里是這樣的：
圖片來(lái)自小紅書用戶“嘻嘻的哈哈”
有的則開啟了虔誠(chéng)模式：
圖片來(lái)自小紅書用戶“愛學(xué)習(xí)的小玫”
還有直接修煉出了占卜法器的...
圖片來(lái)自小紅書用戶“在Lab釣鱒魚”
就連頂級(jí)期刊《Nature》也曾認(rèn)真討論過(guò)不同實(shí)驗(yàn)室五花八門的“祈運(yùn)儀式”，足見這種心態(tài)的普遍。
科學(xué)破案：玄學(xué)背后的真兇
但總有不信邪的科學(xué)家，執(zhí)著于尋找“玄學(xué)”背后的科學(xué)真相。俄羅斯?jié)闪炙够袡C(jī)化學(xué)所的瓦倫丁·P. 阿納尼科夫(Valentine P. Ananikov)教授，就是這個(gè)領(lǐng)域的“科研偵探”。他的團(tuán)隊(duì)在研究氯仿中合成鈀納米顆粒時(shí)，遭遇了令人抓狂的難題：每次做出來(lái)的納米顆粒大小都不一樣，而尺寸差異直接影響催化性能。
阿納尼科夫團(tuán)隊(duì)開啟了“福爾摩斯”模式：他們排除了所有能想到的因素——試劑純度、溶劑質(zhì)量、操作步驟...甚至將6個(gè)完全相同的反應(yīng)瓶放在同一個(gè)磁力攪拌器上同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果呢？每個(gè)瓶子里的結(jié)果依然各異！這個(gè)看似詭異的現(xiàn)象，反倒成了破案的關(guān)鍵線索。阿納尼科夫靈光一閃：?jiǎn)栴}可能就出在反應(yīng)瓶在攪拌器上的位置！
不安分的攪拌子：位置決定成敗
磁力攪拌器——這個(gè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里幾乎無(wú)處不在的“勞模”，真的會(huì)成為實(shí)驗(yàn)失敗的元兇嗎？為了驗(yàn)證猜想，團(tuán)隊(duì)祭出大招：3D打印了一個(gè)能容納15個(gè)小瓶的支架，系統(tǒng)地測(cè)試不同水平位置和垂直高度的影響。
他們?cè)谒行∑恐醒b入相同的反應(yīng)溶液（含鈀配合物和碳納米管）和相同的攪拌子。隨著反應(yīng)進(jìn)行，溶液褪色直觀顯示了進(jìn)度。結(jié)果令人驚訝：不同位置的小瓶，反應(yīng)速度差異顯著。電鏡分析更顯示，產(chǎn)物顆粒的平均尺寸竟能相差兩倍之多！
圖片來(lái)源：原文獻(xiàn)
原因何在？當(dāng)反應(yīng)瓶沒放在攪拌器正中心時(shí)，攪拌子旋轉(zhuǎn)會(huì)傾斜。別小看這點(diǎn)傾斜！它會(huì)：
1.摩擦生變：攪拌子頻繁刮擦瓶底瓶壁，意外地研磨了其中的碳納米管，改變其結(jié)構(gòu)（如比表面積），影響催化活性。
2. 傷痕累累：攪拌子與玻璃瓶不斷碰撞，產(chǎn)生肉眼難見的細(xì)微刮痕。這些“傷痕”極易藏污納垢，難以徹底清洗，成為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的污染源。
延時(shí)攝影清晰捕捉了不同位置攪拌子的“舞姿”：在遠(yuǎn)離中心的高層小瓶中，攪拌子可能不到一分鐘就罷工躺平了。攪拌子的尺寸、類型，同樣會(huì)帶來(lái)不同的攪拌模式。
實(shí)驗(yàn)室神器使用指南：認(rèn)準(zhǔn)“綠色區(qū)域”
基于大量實(shí)驗(yàn)，阿納尼科夫?yàn)榇帕嚢杵鳟嫵隽饲逦摹白鲬?zhàn)地圖”
? 綠色區(qū)域（高效穩(wěn)定區(qū)）：水平方向，以攪拌器中心為圓心，半徑約等于攪拌子長(zhǎng)度一半的范圍內(nèi)；垂直方向，離攪拌器表面6厘米以內(nèi)。這里是確保結(jié)果均一可重復(fù)的黃金位置。
? 黃色區(qū)域（尚可容忍區(qū)）：垂直高度6~12厘米。攪拌子可能出現(xiàn)輕微振蕩或不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，適合非精密的條件摸索。
? 紅色區(qū)域（雷區(qū)勿入）：垂直高度超過(guò)12厘米。攪拌子極易被壓到瓶壁或徹底停轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性在此區(qū)域基本“看天吃飯”。
圖片來(lái)源：原文獻(xiàn)
阿納尼科夫強(qiáng)調(diào)，追求高重復(fù)性，務(wù)必詳細(xì)記錄：攪拌器型號(hào)、轉(zhuǎn)速、溫度、反應(yīng)瓶型號(hào)及精確位置、攪拌子類型尺寸。他甚至建議，固定瓶子位置并拍照存檔。
攪拌子的“黑歷史”：臟污也是污染源
這并非阿納尼科夫第一次和攪拌子“較勁”。幾年前，他就困惑于攪拌子為何會(huì)神秘變色。收集了60個(gè)來(lái)自不同實(shí)驗(yàn)室的“退役”攪拌子，電鏡下一看：表面布滿劃痕、凹坑、裂縫，里面更是“別有洞天”——嵌滿了各種金屬納米顆粒等雜質(zhì)。
圖片來(lái)源：原文獻(xiàn)
這些藏在“犄角旮旯”的臟東西，普通清洗（比如丙酮沖沖）根本奈何不了它們。結(jié)果就是，攪拌子在實(shí)驗(yàn)中扮演了“污染物搬運(yùn)工”的角色，導(dǎo)致交叉污染，影響結(jié)果。
更驚人的是，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)嶄新攪拌子，如果在含鈀催化劑的體系里“洗禮”幾次，它自己就能變成催化劑！在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，不用額外加催化劑，光靠這個(gè)“開光”過(guò)的攪拌子，產(chǎn)率就能媲美正常加催化劑的情況。這項(xiàng)研究2019年發(fā)表于《ACS Catalysis》。
圖片來(lái)源：原文獻(xiàn)
科學(xué)破案：玄學(xué)背后的真兇
所以，下次實(shí)驗(yàn)結(jié)果詭異或者重復(fù)不出來(lái)，先別急著求神拜佛或懷疑人生。檢查一下你的“實(shí)驗(yàn)室神器”吧：反應(yīng)瓶是不是穩(wěn)穩(wěn)地放在攪拌器正中央？用的攪拌子夠不夠干凈？ 也許，保證每個(gè)反應(yīng)都有干凈的攪拌子、單獨(dú)的攪拌器（或者至少保證位置居中），就能破解不少“玄學(xué)”難題。哪個(gè)實(shí)驗(yàn)室的小伙伴看完恍然大悟了？反正不是我說(shuō)的……
總而言之，玄學(xué)的盡頭可能是科學(xué)，不信你試試看，總有科學(xué)道理~
圖片來(lái)源：GreenMedical公眾號(hào)
參考文獻(xiàn)
https://doi.org/10.1021/jacsau.5c00412
https://cen.acs.org/research-integrity/reproducibility/Magnetic-stirrers-linked-issues-reproducing/103/web/2025/06
https://cen.acs.org/synthesis/catalysis/Stir-bar-contamination-inadvertently-catalyze/97/i13
https://www.nature.com/articles/nj7679-261a
https://doi.org/10.1021/acscatal.9b00294