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探知宇宙:科学就一定正确吗?

今天,跟大家分享一下,几个关于物理学、关于科学的认知。 

科学是一个不断自我修正的过程

那第一个认知,是科学是一个不断前进,不断自我修正的过程。所以,当我们在讨论一个跟科学有关的话题的时候,不要简单地强调结论, 而应该去深刻理解这个结论是怎么样得到的。

比方说,我们的天体物理学里面,要讲的最重要的问题之一是天体如何运行的。一开始的时候,无论是东方还是西方,人们都认为,地球是宇宙的中心。在2000多年前的古希腊,伟大的哲学家亚里士多德就这样认为:宇宙当中的万事万物,无论太阳、月亮还是漫天的星辰, 都是围绕着地球转的。这样的观点显然是不符合真实情况的。但是,在很长时间里,亚里士多德的这个“地心说”,一直都被当成真理。

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不过,“地球是绕着太阳转的”——“日心说”一直都没有消失。后来,就有了哥白尼,有了伽利略。在 17 世纪的欧洲,“日心说”得到了极大的推广,那大家开始逐渐接受太阳才是宇宙的中心,地球是围绕着太阳运动的。但是我们后来知道了,认为太阳是宇宙的中心,这个看法也是不准确的。

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而且,哥白尼他还犯了一个错误,他认为,根据数学上的完美性,所有行星绕太阳运动的轨道应该是一个正圆形。那后来,开普勒又发现了,行星的轨道其实应该是椭圆形的。

那再后来,科学家们又发现,太阳也不是宇宙的中心,太阳是绕银河系的中心,也就是这个“银心”来运动的。再往后,我们知道银河系的中心它也不是宇宙的中心,现在多数科学家反而相信,宇宙并不存在一个中心。

好,那你可能会觉得,科学家好像也没有什么了不起嘛,你看哥白尼费了这么大的劲,到头来还不是得到了一个错误的结论嘛。

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确实,站在我们现在对宇宙的认知水平上,你很容易发现,认为太阳绕着地球转的“地心说”是错的,认为地球绕着太阳转的“日心说”也是错的。但是你千万不要因此就觉得,现在的科学已经告诉你的知识都是错误的,所以不值得去掌握。

关于这个问题,美国有一位非常著名的生物化学家叫做阿西莫夫,他同时也是一位非常了不起的科幻作家。如果你喜欢科幻小说,一定读过他的作品。他针对这个现象,说过一句非常有名的话,阿西莫夫说:“如果你认为这两个错误的程度是一样的,那么你的错误程度要比它们加起来还要严重。”

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好,这就是第一个认知,科学未必就一定是正确的,它是一个不断前进、不断自我修正的过程。

科学已经远远超出了我们的日常经验

那么来讲第二个认知。第二点就是,科学的发展已经使我们能够超越自己的身体来感知世界了。好,这句话有一点绕,说简单一点就是,即使我们看不见、摸不着的东西,也可以通过其它的工具去间接地观察到。还有些甚至连观察都观察不到,但可以通过数学公式的推导描述出来的现象和结论。

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科学已经远远地超出了我们的日常经验。

就比方说,我们曾经讲过的暗物质,它对我们来说,那真的是看不见、摸不着。

我之前也说到过,科学家现在很想能够捕捉到一个暗物质粒子,但是干了很多年,我们也抓不到它。在我们的日常经验里,这样一个看不 见、摸不着,还无法捕捉的东西,它是绝对不可能存在的。但这并不影响我们观察到它对其它东西产生的影响,也不影响科学家用数学的方法去描述它。暂时没有捕捉到它可能只是因为现在的仪器还不够先进,或者捕捉的方法还不正确。

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当然,你也许要问了,总会有一些东西超出科学的范畴吧。比如,如果有些东西它不但看不见、摸不着,完全感受不到,而且也无法用任何工具来间接地观察到,那又怎么办呢?如果真的存在这样的东西,那是会很麻烦。但反过来说,如果这个东西看不见、摸不着、感受不到、检测不出,那你又是怎么知道它的存在的呢?

这就好像如果有一个人说,他说我的车库里有一头隐形的喷火龙,你完全看不到、摸不着、检查不到它。而且,这一只隐形喷火龙喷出来的火焰都是隐形的,那你怎么办?那这只龙到底存在不存在呢?

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其实早在 14 世纪的时候,就有一个英国的基督教修士,他就提出过这么一个解决方案。这个人叫奥卡姆,他认为:如果一个假设提出来没有任何用,还不如不要。这就是著名的奥卡姆剃刀原则。

如果你的车库里真的有火烧的痕迹,有掉下来的龙鳞片,那你可以假设有这条龙。但是,如果什么痕迹都没有,那这种假设就应该被扔掉。这就是第二个认知,就是科学的发展能够得出来的结论已经远远超出了我们日常生活,或者说以及超出了我们人类自身能够感知到的范畴了,就是说你感知不到的东西,你不能轻易地认为它不存在。

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什么是科学

好,那么最后来说说看,在我心目当中,到底什么是科学。

我认为作为一个崇尚科学的人,不应该简单地用科学来衡量一切,不应该一刀切。

举例说明,比方说牛顿定律,牛顿定律在爱因斯坦的相对论出来之前,都被人认为是绝对的真理。因为它已经被无数次地验证过了。直到爱因斯坦的狭义相对论出现,牛顿定律才被一定程度上进行了一些修正。所谓修正,就是它之前不够准确,在一些特殊的情况下它是不适用的,所以要被修正。

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那所以说什么是科学呢?科学它未必就是真理,科学只是可以证伪。

什么叫“可以证伪”呢?就是你提出一个理论,如果这个理论是科学的话,那它一定有一个标准,就是它能告诉你通过什么样的实验,验证这个东西能不能被推翻。

那么如果一个科学理论在给出了明确界定的情况下,被证明它是正确的,那么它在这个尺度下是正确的。记住,是在这个尺度下是正确的, 在其它的尺度还不一定。

探知宇宙:科学就一定正确吗?

比方说我们刚才讲了牛顿定律,它不一定在所有的情况下都正确,你只能说牛顿定律在某个特定的尺度下是能够工作的,是能够被用来精确地进行计算的。“在某个特定的尺度下”,这才是一个精确的说法。

那我们讲到过,在研究对象的运动速度很低的情况下,就远低于光速的情况下,牛顿定律才是正确的。但是相对论发明出来之后,牛顿定律在速度很高的情况下,比方说研究对象的运行速度开始接近光速了,比方说它已经有 3/4 光速这样的速度了,在这样的尺度下,你再去描述物体的运动,或者说是描述天体的运动,它就被推翻了。

探知宇宙:科学就一定正确吗?

比方说还有牛顿的万有引力定律,它在描述天体运动的尺度上就不够准确,它就不适用了。

那么你一定觉得,相对论应该肯定是对的了吧?但是我告诉你,相对论虽然在描述星际运行和高速运动的物体这个领域,目前看来是正确的,但是它在更大的尺度范围内,比方说在银河系当中,在这个河外星系当中,它还没有被实验验证过,甚至它也不能解释微观世界当中很多量子力学的现象。

探知宇宙:科学就一定正确吗?

所以说,科学永远只是在一定的条件下,特定的环境、特定的范围中,它好用,但它未必就是真理。

所以科学家想要追求的是什么呢?科学家追求的只是他们想要知道更多,并不是想要知道全部的真理,全部的真理、全部的知识估计永远是探索不完的。

你看看,100多年前,量子力学和相对论还没有被发明的时候,有个别的物理学家非常自大,跟别人说,“物理学将在半年之内结束”。他们认为物理学已经快要被完全研究明白了。你看,从现代的这个眼光来看,这是多么可笑的一件事啊。

探知宇宙:科学就一定正确吗?

而且,就算你把宇宙搞明白了,还有很多领域是未知的。比方说生命的意识基础是什么,生命的密码究竟是什么,DNA 的遗传机制是什么,DNA 这么小的东西为什么可以承载这么大的遗传信息,这真的是永无止境的追求。

探知宇宙:科学就一定正确吗?

所以,最终我认为,作为一个崇尚科学的人,他不应该片面地用“是否科学”来对事物进行一刀切,来判断一切事物;而是应该对万事万物都保持一颗好奇心,对于你不明白的领域,或者暂时无法用科学解释的领域,保持一颗好奇心,不要否认它被探索的可能性。

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探知宇宙:科学就一定正确吗?

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