关于科学,我们离真理究竟有多远?

2019-01-20  扫地僧一一

导读:尤瓦尔·赫拉利说:科学革命并不是“知识的革命”,而是“无知的革命”;认知越走向深入,人类却越感到自己的无知,只能惊叹于苏格拉底2500年的智慧:我唯一知道的,就是我一无所知。

文 | 立峰


1、柏拉图

 

柏拉图Plato在他的《理想国》里,有个著名的洞穴比喻”the Allegory of the Cave,说的是一群被困在洞穴里的人,因无法自由活动,只能看到背后光源投射在岩壁上的影子,于是洞穴里的人便每天忙于热烈地讨论着影子所代表的意思,并深信自己看到的,就是客观真实世界的样子。

 

事实上,这群可怜的人们从未走出过洞穴,也从没看到过太阳底下真实而美妙的世界;当偶尔有人从洞穴外面进来,告诉他们外面阳光下真实世界的样子,与岩壁上的影子大相径庭时,诡异的一幕发生了:


洞穴里的人既不感激,更不打算相信,他们反而勃然大怒,对外面来的人破口大骂,甚至拳脚相向。这样的反应其实十分正常,因为:

 

1、无论多么见多识广的人,他的认知范围始终都是有局限的。用中国话来说,就叫做井底之蛙


2、越是思维封闭、缺乏自信的人,就越倾向于接受与自己认识体系相匹配的信息,并自动屏蔽掉“有害信息,随时采取一种自我保护和防御的姿势。他们对于可能完全颠覆自身原有认知体系的东西,会本能地表现出愤怒。用网络用语概况,这叫做BrainWashing。


2、弗兰西斯·培根

 

无独有偶,生活在柏拉图之后约2000年的英国哲学家培根Frances Bacon,与柏拉图一样,依然有着类似的担忧。培根认为大多数人都生活在错觉和假象之中,并提出了他著名的四假象说Four Idols

 

培根把人类的虚幻假象总结为四种,即:种族假象、洞穴假象、市场假象和剧场假象。培根认为,占据着人的理智,并已经在里面根深蒂固的,大多是通过逻辑,被长期固定下来的种种错误观念,它们阻碍了人们通向真理的道路

 

1、种族假象:人用眼睛观察世界叫做眼见为实,但如果人和蝙蝠同处于一个山洞,人用眼睛感知的山洞的景象,与蝙蝠用超声波感知到的山洞,两者一定截然不同,那么究竟谁的是真理,谁的是谬误呢?谁又能说蝙蝠感知的世界,不如人类的真实呢?


同样道理,狗用它们敏锐的嗅觉去探索世界,鲸鱼用超出人听觉的16赫兹以下次声波来寻求配偶。不同的物种(种族),对同一事物的感知和理解总是天差地别,那么人类又如何确定,自己认识的世界就是客观真实的呢?

 

2、洞穴假象:就像金鱼跳不出水面,人类无法走出地球大气层,而一只青蛙无论多么努力,都始终跳不出高高的井口。任何个体,都只能在自己的活动范围内感知世界。


培根所描述的,就是柏拉图所说的洞穴,当一个人无法走出洞穴、看到阳光,也拒绝接受外来的信息,洞穴便成了他所认知的整个“客观”世界。

 

3、市场假象:市场与其说是一个信息提供系统,不如说是个噪音干扰系统。


当你一走进市场,就会听见各路商家各显神通的推销不绝于耳;每天一打开网络,就会看到大大小小的海量的信息扑面而来。而所有这些声音,无一不在用各自有意无意的偏见,描述着他们各自对于世界的理解或歪曲。深陷其中的人们,又该怎样判断它们之间,孰真孰假、孰是孰非?

 

4、剧本假象:当我们看一部电影或是戏剧,故事按照逻辑线索起承转合、向前发展;但作者或编剧,无论把故事编得多么真实感人,就像是在现实世界里发生过的。但其实在戏剧开演的时候,结局就早已被决定了。而台下的观众,无论多么沉浸其中,对故事的走向都不会产生一丝一毫的影响。

 

3、大卫·休谟

 

18世纪的苏格兰启蒙思想家大卫·休谟David Hume,虽然以经验主义哲学家著称,但他对经验主义地基的考察却过于透彻,几乎到了摧毁经验主义的程度;而休谟的怀疑论,更是能让康德这样的大哲学家从独断论的迷梦惊醒,深刻影响和推动了后世的哲学发展;甚至连爱因斯坦都说,他的狭义相对论受到了休谟的启发。

 

休谟在哲学史上第一次系统地质疑了因果关系和归纳法的有效性,他基于牛顿式的观察和实验的方式来研究哲学,他从经验论而得出的怀疑论,甚至宣判了经验主义死刑。


这位看上去诙谐幽默、略显肥胖的Mr. Right,其观点却实在是有些石破天惊:人类自认为拥有的关于世界的知识大都是不可靠的,但无奈的是,这就是人类所能得到的全部。

 

休谟虽然被贴上无神论怀疑论的标签,但他从常识出发的怀疑精神,反而是最符合宗教精神的哲学反思。因为基督教的最大启示就是人类理性的有限性,而休谟的怀疑论哲学恰是对于人类理性的警惕,在休谟看来,理性不过是激情的奴仆

 

休谟在去世后才出版的《自然宗教对话录》中,向人们揭示道:真正体会到自然理性缺陷的人,会以极大的热心趋向天启的真理。……做个哲学上的怀疑主义者,是成为一个健全而虔信的基督徒的第一步,也是最重要的一步。

4、伽利略和牛顿

 

的确,我们的世界既纷繁多样,又充满了不确定性。从古希腊哲学开始,到西方现代科学,人类始终在不懈地努力着,去试图理解事物的本质、寻找现象背后所蕴藏的确定性,发现客观规律,即人们所谓的真理。

 

17世纪,伽利略Galilei制造出望远镜来观察世界;牛顿Newton则找到了用数学工具来测量自然的方法,发明了空间、时间等概念来理解自然、建立模型,并提出了绝对时空观。伽利略和牛顿所代表的,就是现代意义上的数理逻辑和实证科学

 

爱因斯坦之前,人们一直都信奉牛顿经典物理的绝对时空观。甚至,绝大多数人的世界观,至今还停留在伽利略和牛顿的时代。

 

时间虽然看不见摸不着、难以准确定义,但牛顿说,时间真实存在、均匀流逝,与一切事物无关,不被任何外力改变。时间是如此公平,上帝既像一个慷慨的施主,又像是个超级吝啬鬼,不论对国王还是乞丐,他都一视同仁。

 

以绝对时空观的视角来看,空间是三维的,时间是独立于空间之外的一个维度,就像一根向两边无限延伸的铁轨,连接着过去和未来。

 

19世纪末,牛顿力学体系经历了几个世纪的考验而屹立不倒,从天上的星星到地上的石头,统统得遵照牛顿发现的规律运动;电磁学方面,麦克斯韦Maxwell提出,光也是一种电磁波,麦克斯韦方程组,更引领了现代电工学的发展;此外,热力学三大定律也得到确认。

 

终于,经典力学、电动力学、热力学三大体系,构成了经典物理学的三大支柱,力、热、光、电、磁,所有的存在、一切的作用,全都乖乖地遵照经典物理学的基本原理运行,显得完美无缺、牢不可破。真理貌似唾手可得。

 

于是,热力学泰斗开尔文男爵在1900年发表了他的著名演讲,认为物理学的雄伟大厦已经落成,只是上空还飘浮着两朵乌云:以太漂移黑体辐射,因为两者的实验结果与既有的学说和理论,始终无法达成一致。

 

4、阿尔伯特·爱因斯坦

 

经典物理学大厦尽管看上去很美,但两朵乌云,还是引发了相对论量子论的暴风雨的来临,在物理学好像要即将如愿以偿地抵达真理之前,遇到了前所未有的危机,竟导致了整个大厦的轰然倒塌。

 

当时,一系列物理实验结果,都挑战了经典的牛顿理论。其中,最著名的要数迈克耳逊/·雷实验,它被誉为科学史上最成功的失败

 

正因为这个最成功的失败,引发一位26岁的年轻人,在头脑当中做了一个伟大的思维实验,如同一道闪电划破了夜空,为人类带来一场前所未有的物理学变革。


这个著名的思维实验就是:假如我和光飞得一样快,将会发生什么?

 

这个年轻人,正是后来大名鼎鼎的爱因斯坦Einstein,而思想实验的结果,就是他的狭义相对论Special Relativity。爱因斯坦籍此一举颠覆了牛顿的绝对时空观。


狭义相对论告诉我们,时间并非一成不变,时间与物体的运动密不可分。而1905年,被后人称为物理学的奇迹年。

 

狭义相对论进一步引发了另一个思想实验:双胞胎佯谬,而这又成为爱因斯坦打开广义相对论General Relativety的钥匙。


爱因斯坦这次把万有引力纳入到他的理论之中,并由此将特殊相对论Special Relativity,升级成普遍相对论General Relativity相对论从此适用于一切的时间、空间、运动和引力,被众多物理学家称为世界上最美的理论

 

之所以称之为最美的理论,因为相对论仅从三条基本公理出发,便推导出了整个理论大厦,令人叹为观止。这三条公理是:

 

1、对于任何参考系,真空中光速保持不变;

2、对于任何参考系,普遍的物理规律保持不变;

3、引力和加速度局域等效。

 

爱因斯坦告诉我们,只要三条公理正确,就一定有以下推论:

 

1、时间是相对的;

2、质量是相对的;

3、质量和能量是可以相互转换的。

 

时间、空间、运动和引力四者的关系,即:E=mc2

 

物理学家惠勒Wheeler曾经非常简洁概括了广义相对论的核心内容:物质告诉空间如何弯曲,空间告诉物质如何运动。

 

广义相对论给时空赋予了形状。由广义相对论起,当代物理学家又推导出了黑洞理论Black Hole、宇宙大爆炸理论The Big Bang Theory等一系列颠覆性理论,包括这两年的热门科学名词引力波Gravitational Wave。

 

因为时间和空间是有形状的,会被引力弯曲,甚至打结,黑洞是时间和空间打了个死结;而双黑洞并合产生引力波,就像在水中扔下一颗石子,引力波就是时空的水面上泛起的阵阵涟漪。


有趣的是,爱因斯坦1915年提出的广义相对论,当时很少有人能看懂,更无法被验证。直到1919年,英国天文物理学家爱丁顿Eddington,趁着全日食的契机,验证了光线的弯曲,通过实验观察,证实了广义相对论的正确。而爱因斯坦在1916年作出的引力波预言,终于在100年后的2016年被证实。


(2016年6月16日凌晨,LIGO合作组宣布:2015年12月26日,位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继LIGO 2015年9月14日探测到首个引力波信号后,人类探测到的第二个引力波信号。)

 

人类似乎正在一步步接近真理。但正如《人类简史》的作者尤瓦尔·赫拉利在一百年后所说:科学革命并不是“知识的革命”,而是“无知的革命”。认知越走向深入,人类却越是感觉到自己的无知,只有惊叹于苏格拉底2500年的智慧:我唯一知道的,就是我一无所知。


而量子力学的横空出世,又将全部的剧情带入反转,一举颠覆了整个物理学的基础。


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