我们离真理究竟有多远？ （之三）
文 | 立峰
（接上文） 7、《大设计》
2011年，霍金与蒙洛迪诺Leonard Mlodinow共著了《大设计》The Grand Design一书，在书的开篇，霍金就断言：“哲学死了，哲学跟不上科学的发展步伐了。”
《大设计》与其说是作为科学家的霍金，在书写关于人类最前沿的科学理论；还不如说，是作为哲学家的霍金，想要阐述和表达他对于宇宙世界最根本的认识方式，简而言之即：依赖模型的实在论。
首先，什么是模型？比如：
而所有这些，只是用于研究需要所建立的模型，与客观实在无关。
所谓“依赖模型的实在论”，简单说就是：人类所有知识，全都只是主观模型，而不是事物的客观反映。即人类的一切知识与真理无缘。
其次，什么又是实在呢？比如：
这就是哲学上的实在论。
但是，根据量子力学著名的不确定性原理，观测者和观测对象之间会相互影响、密不可分。
所以，当我们采取不同的测量方法，得到的结果也不一样。粒子的位置和速度，都不再是确定的物理量。甚至如果不测量，粒子压根就谈不上有什么位置和速度。
这时，我们还能说粒子是客观实在的吗？量子力学的实验结果，动摇了“实在论”的基础。 霍金在《大设计》里告诉我们，即便不去谈论量子力学，就是从人类认知的角度，实在论也大有问题。
虽然通常认为，眼睛是观察世界的窗口，但事实上，我们的认知是由大脑决定的。眼睛只相当于一个透镜，接收外界传来的光信号；大脑，则是要负责建立模型。
我们用眼睛看到的，不过是大脑呈现的模型。比如，
而我们之所以能看到正常的、清晰的外部图像，是因为人的大脑具有强大的运算能力，能对接受到的信号进行拼接、优化等综合处理，并把二维数据三维化。
大脑的这种运算能力十分强大，即便我们戴上一个特制的、让画面上下颠倒的眼镜，经过一段时间，大脑也能通过学习适应，使人重新看到正常方向的图像。
所以我们所观测到的一切，都是大脑经过运算建立的心理图像而已，而根本谈不上什么客观实在。
这有些类似于现代版的庄周梦蝶，“子非鱼，安知鱼之乐？”
虽然相隔了两千多年，但庄周的哲学观点，与霍金的不谋而合；所不同的是，庄周的属于纯哲学思辨，而霍金的观点后面，却有着实实在在的科学证据。人类的确无法认知所谓的客观真实。
无独有偶，意大利有个叫蒙札的城市，曾通过法令，禁止把金鱼养在弯曲的鱼缸里。城市议会的立法者与金鱼做了一个换位思考：假设人就是鱼，那么透过弯曲的鱼缸所看到的，将是一个扭曲变形的世界。
显然他们认为这样很不公平：当人在鱼缸外，看一个物体在沿直线运动，那么在金鱼看来，物体运动的轨迹就是曲线。
但是，如果金鱼足够聪明，同样能总结一套弯曲鱼缸的科学定律，虽然复杂，也完全可能精准地预测物体的运动状态。
金鱼身处鱼缸无法逃离，人类也只能活在大气层中，金鱼所看到的与人类不同，甚至它们根本意识不到水的存在。但我们却不得不承认，人类不过是生活在空气当中的金鱼；或者，金鱼所看到的图像，也是另一种正确。
霍金借助金鱼表达了他的哲学观点：所有的客观实在，其实都建立在某种理论模型的基础之上。我们没必要追问模型的真实性，而只需要关心，研究过程中，这个模型是否具有解释力。
从某种角度看，金鱼眼中的图像跟人类眼中的图像同样真实，各自的理论模型也分别管用；模型无所谓对错，只要能够足以解释现象、预测未来。
从这个意义上看，意大利小城Monza的议会还真是有点儿多虑了。他们虽然对动物很有爱心，但实在是不明白霍金深邃的科学哲学思想。
实在论，并不是指真正的实在，而是建立在特定模型的基础上的，这就是霍金的依赖模型的实在论。
比如，当科学家在研究光是什么的过程中，所涉及到的，同样是研究模型的问题。
最初，牛顿写了一本《光学》，认为光由粒子构成。这样就能够解释诸如：光沿直线前进、光的折射等现象。但在有的观察当中，光却呈现为一系列明暗相间的圆环，好像水波一样，这时又只能解释为光的本质是波。
但是，爱因斯坦对光电效应的解释却证明了，光仍然可能是一种粒子。当高频率光照射金属时，会从金属表面打出电子；但如果是低频率光，无论光的强度多高、照射时间多长，都无法打出电子。爱因斯坦认为，光的频率决定了单个光子的能量大小，能否从金属表面打出电子，只跟光的频率有关。因为对“光电效应”的解释，爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔奖。
目前的物理学界普遍认为，光具有“波粒二象性”。光兼具波和粒子的性质，既是一种波，也是一种粒子。我们无法确知光的本质，而只能说，光在不同的模型中，呈现不同的性质。
从“依赖模型的实在论”的角度看，牛顿经典力学、爱因斯坦相对论、量子力学，只是适用的模型不同而已，我们在不同范围内观察事物，都能够找到所适用的理论模型。
但是如果反过来理解，这些理论之间，还存在着深刻的矛盾，人类至今都无法找到任何一种对于一切现象普遍适用的万物理论。
8、范式革命
库恩ThomasKuhn曾是哈弗大学物理专业的学生。但库恩因一次偶然的机会，系统地研究了从亚里士多德、到伽利略和牛顿、直至20世纪的科学发展史后，他惊讶地发现： 科学进步，与其说像传统认为的那样，是一种单纯的知识积累，还不如说，是一种认识视角和研究模型的彻底转变。
科学史上，从亚里士多德的物理学、牛顿力学，到现代的相对论、量子力学、天体物理、信息技术和人工智能，科学的进步，是人类认识和理解世界的方式，一次又一次地被彻底颠覆、全面革新的过程，伴随着人类的认知视野、思维方式、研究方法，全部都发生了天翻地覆的变化。
库恩为此给出了一个概念，叫做范式。不同时代的科学研究，采取不同的认知模型和研究方式，就是范式。
可见科学的每一次进步和飞跃，都是对于人们心中固有范式的一次彻底颠覆。
科学研究，通常基于某一既有范式展开，当原有范式无法解决的反常一再出现，研究者也许就该跳出深信不疑的知识框架、打破驾轻就熟的思考路径，抓住破旧立新、建立新范式的大好时机。当然，这个过程非常困难、十分痛苦，但也最考验人的智慧。
科学家打破思想束缚，采用新的理论模型、认知框架、思维方式，往往才能使“反常”迎刃而解。科学史上一次次所谓科学革命，就是这种范式转换的过程。
打个不太恰当的比方，很多人看过鸭兔图，也叫两可图。同一张图，有人看到鸭、有人看到兔，或同一个人开始看到鸭、后来又看到了兔。
同一张图之所以看到的东西不一样，是因为观察角度不同。科学研究也是这样：现象和问题没变，但当我们使用不同模型，转换思考问题的角度，改变解决问题的方式，原来纠缠不清的现象，就很可能一下柳暗花明、豁然开朗。
托马斯·库恩1922~1996，美国科学史家、科学哲学家。 正如当19世纪末，开尔文勋爵不无自豪地断言，整个物理学的大厦基本建成，除了黑体辐射和以太的存在，这两朵乌云，还没有定论之外。
但两朵乌云，正是挑战经典物理学的反常。对于这两个问题的回答，一个催生了量子力学，另一个则诞生了狭义相对论。
这两个全新的物理学范式横空出世、石破天惊，完全违反了人的日常经验和常识，不要说普通人，就连资深的物理学家们都很难真正接受。
事实上，转变范式意味着人的世界观和思维方式的剧烈转变；接受新的范式，往往意味着全盘否定自己旧有的知识、思维习惯、甚至是价值观。这个过程，有点像是信仰改宗，实在没想象的那么容易。 库恩被称为科学哲学家。库恩认为，人们认识世界所依赖的，不过是一个个的范式，只在于能够解释现象，而谈不上什么客观真实；他所谓的科学进步，就是寻找新范式，来回答旧范式无能为力的“反常”。
霍金也当之无愧，是物理学家中的哲学家。霍金提出的“依赖模型的实在论”，断定根本就不存在一个客观实在的世界，人们对世界的所有认识，不过都只是建立在一定的理论模型的基础之上。
无论范式也好、模型也罢，异曲同工之处，是无论哪种理论模型，我们都无法判断谁更接近真理，因为真理不会说话、无法自证真实。
而在众多的范式或模型当中，如果有什么评价标准的话，就是看哪种理论，能更系统地解释现象、更好地作出准确预测，并有更宽的适用范围，等等。
比如，在对比牛顿经典物理与狭义相对论时，所有上述指标，狭义相对论的范式或模型都胜出一筹。所以我们才说，爱因斯坦的理论的出现，相比于牛顿理论，是一种科学的进步。
简而言之，评价一项理论体系是否是一种科学进步，只关乎于它的解释能力和适用范围，而与客观真理无关。 1、《大设计》The Grand Design，2011年出版，作者：史蒂芬·霍金Stephen Hawking与蒙洛迪诺LeonardMlodinow。蒙洛迪诺是位物理学家，同时也是科普作家，是电影《星际迷航》的编剧。 |
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