關於科學,我們離真理究竟有多遠?

2019-02-15 07:44:34

導讀:尤瓦爾·赫拉利說:科學革命並不是“知識的革命”,而是“無知的革命”;認知越走向深入,人類卻越感到自己的無知,只能驚嘆於蘇格拉底2500年的智慧:我唯一知道的,就是我一無所知。

文 | 立峰

1、柏拉圖

柏拉圖Plato在他的《理想國》里,有個著名的“洞穴比喻”the Allegory of the Cave,說的是一群被困在洞穴里的人,因無法自由活動,只能看到背後光源投射在岩壁上的影子,於是洞穴里的人便每天忙於熱烈地討論著影子所代表的意思,並深信自己看到的,就是客觀真實世界的樣子。

事實上,這群可憐的人們從未走出過洞穴,也從沒看到過太陽底下真實而美妙的世界;當偶爾有人從洞穴外面進來,告訴他們外面陽光下真實世界的樣子,與岩壁上的影子大相逕庭時,詭異的一幕發生了:

洞穴里的人既不感激,更不打算相信,他們反而勃然大怒,對外面來的人破口大罵,甚至拳腳相向。這樣的反應其實十分正常,因為:

1、無論多么見多識廣的人,他的認知範圍始終都是有局限的。用中國話來說,就叫做“井底之蛙”;

2、越是思維封閉、缺乏自信的人,就越傾向於接受與自己認識體系相匹配的信息,並自動禁止掉“有害”信息,隨時採取一種自我保護和防禦的姿勢。他們對於可能完全顛覆自身原有認知體系的東西,會本能地表現出憤怒。用網路用語概況,這叫做BrainWashing。

2、弗蘭西斯·培根

無獨有偶,生活在柏拉圖之後約2000年的英國哲學家培根Frances Bacon,與柏拉圖一樣,依然有著類似的擔憂。培根認為大多數人都生活在錯覺和假象之中,並提出了他著名的“四假象說”Four Idols

培根把人類的虛幻假象總結為四種,即:種族假象、洞穴假象、市場假象和劇場假象。培根認為,占據著人的理智,並已經在裡面根深蒂固的,大多是通過邏輯,被長期固定下來的種種錯誤觀念,它們阻礙了人們通向真理的道路

1、種族假象:人用眼睛觀察世界叫做“眼見為實”,但如果人和蝙蝠同處於一個山洞,人用眼睛感知的山洞的景象,與蝙蝠用超音波感知到的山洞,兩者一定截然不同,那么究竟誰的是真理,誰的是謬誤呢?誰又能說蝙蝠感知的世界,不如人類的真實呢?

同樣道理,狗用它們敏銳的嗅覺去探索世界,鯨魚用超出人聽覺的16赫茲以下次聲波來尋求配偶。不同的物種(種族),對同一事物的感知和理解總是天差地別,那么人類又如何確定,自己認識的世界就是客觀真實的呢?

2、洞穴假象:就像金魚跳不出水面,人類無法走出地球大氣層,而一隻青蛙無論多么努力,都始終跳不出高高的井口。任何個體,都只能在自己的活動範圍內感知世界。

培根所描述的,就是柏拉圖所說的洞穴,當一個人無法走出洞穴、看到陽光,也拒絕接受外來的信息,洞穴便成了他所認知的整個“客觀”世界。

3、市場假象:市場與其說是一個信息提供系統,不如說是個噪音干擾系統。

當你一走進市場,就會聽見各路商家各顯神通的推銷不絕於耳;每天一打開網路,就會看到大大小小的海量的信息撲面而來。而所有這些聲音,無一不在用各自有意無意的偏見,描述著他們各自對於世界的理解或歪曲。深陷其中的人們,又該怎樣判斷它們之間,孰真孰假、孰是孰非?

4、劇本假象:當我們看一部電影或是戲劇,故事按照邏輯線索起承轉合、向前發展;但作者或編劇,無論把故事編得多么真實感人,就像是在現實世界裡發生過的。但其實在戲劇開演的時候,結局就早已被決定了。而台下的觀眾,無論多么沉浸其中,對故事的走向都不會產生一絲一毫的影響。

3、大衛·休謨

18世紀的蘇格蘭啟蒙思想家大衛·休謨David Hume,雖然以經驗主義哲學家著稱,但他對經驗主義地基的考察卻過於透徹,幾乎到了摧毀經驗主義的程度;而休謨的懷疑論,更是能讓康德這樣的大哲學家“從獨斷論的迷夢驚醒”,深刻影響和推動了後世的哲學發展;甚至連愛因斯坦都說,他的狹義相對論受到了休謨的啟發。

休謨在哲學史上第一次系統地質疑了因果關係和歸納法的有效性,他基於牛頓式的觀察和實驗的方式來研究哲學,他從經驗論而得出的懷疑論,甚至宣判了經驗主義死刑。

這位看上去詼諧幽默、略顯肥胖的Mr. Right,其觀點卻實在是有些石破天驚:人類自認為擁有的關於世界的知識大都是不可靠的,但無奈的是,這就是人類所能得到的全部。

休謨雖然被貼上“無神論”和“懷疑論”的標籤,但他從常識出發的懷疑精神,反而是最符合宗教精神的哲學反思。因為基督教的最大啟示就是人類理性的有限性,而休謨的懷疑論哲學恰是對於人類理性的警惕,在休謨看來,“理性不過是激情的奴僕”。

休謨在去世後才出版的《自然宗教對話錄》中,向人們揭示道:“真正體會到自然理性缺陷的人,會以極大的熱心趨向天啟的真理。……做個哲學上的懷疑主義者,是成為一個健全而虔信的基督徒的第一步,也是最重要的一步。”

4、伽利略和牛頓

的確,我們的世界既紛繁多樣,又充滿了不確定性。從古希臘哲學開始,到西方現代科學,人類始終在不懈地努力著,去試圖理解事物的本質、尋找現象背後所蘊藏的確定性,發現客觀規律,即人們所謂的真理。

17世紀,伽利略Galilei製造出望遠鏡來觀察世界;牛頓Newton則找到了用數學工具來測量自然的方法,發明了空間、時間等概念來理解自然、建立模型,並提出了絕對時空觀。伽利略和牛頓所代表的,就是現代意義上的數理邏輯和實證科學

愛因斯坦之前,人們一直都信奉牛頓經典物理的絕對時空觀。甚至,絕大多數人的世界觀,至今還停留在伽利略和牛頓的時代。

時間雖然看不見摸不著、難以準確定義,但牛頓說,時間真實存在、均勻流逝,與一切事物無關,不被任何外力改變。時間是如此公平,上帝既像一個慷慨的施主,又像是個超級吝嗇鬼,不論對國王還是乞丐,他都一視同仁。

以絕對時空觀的視角來看,空間是三維的,時間是獨立於空間之外的一個維度,就像一根向兩邊無限延伸的鐵軌,連線著過去和未來。

19世紀末,牛頓力學體系經歷了幾個世紀的考驗而屹立不倒,從天上的星星到地上的石頭,統統得遵照牛頓發現的規律運動;電磁學方面,麥克斯韋Maxwell提出,光也是一種電磁波,麥克斯韋方程組,更引領了現代電工學的發展;此外,熱力學三大定律也得到確認。

終於,經典力學、電動力學、熱力學三大體系,構成了經典物理學的三大支柱,力、熱、光、電、磁,所有的存在、一切的作用,全都乖乖地遵照經典物理學的基本原理運行,顯得完美無缺、牢不可破。真理貌似唾手可得。

於是,熱力學泰斗開爾文男爵在1900年發表了他的著名演講,認為物理學的雄偉大廈已經落成,只是上空還飄浮著兩朵烏云:以太漂移黑體輻射,因為兩者的實驗結果與既有的學說和理論,始終無法達成一致。

4、阿爾伯特·愛因斯坦

經典物理學大廈儘管看上去很美,但兩朵烏雲,還是引發了相對論量子論的暴風雨的來臨,在物理學好像要即將如願以償地抵達真理之前,遇到了前所未有的危機,竟導致了整個大廈的轟然倒塌。

當時,一系列物理實驗結果,都挑戰了經典的牛頓理論。其中,最著名的要數邁克耳遜/莫·雷實驗,它被譽為“科學史上最成功的失敗”。

正因為這個“最成功的失敗”,引發一位26歲的年輕人,在頭腦當中做了一個偉大的思維實驗,如同一道閃電劃破了夜空,為人類帶來一場前所未有的物理學變革。

這個著名的思維實驗就是:假如我和光飛得一樣快,將會發生什麼?

這個年輕人,正是後來大名鼎鼎的愛因斯坦Einstein,而思想實驗的結果,就是他的狹義相對論Special Relativity。愛因斯坦籍此一舉顛覆了牛頓的絕對時空觀。

狹義相對論告訴我們,時間並非一成不變,時間與物體的運動密不可分。而1905年,被後人稱為物理學的奇蹟年。

狹義相對論進一步引發了另一個思想實驗:雙胞胎佯謬,而這又成為愛因斯坦打開廣義相對論General Relativety的鑰匙。

愛因斯坦這次把萬有引力納入到他的理論之中,並由此將“特殊”相對論Special Relativity,升級成“普遍”相對論General Relativity,相對論從此適用於一切的時間、空間、運動和引力,被眾多物理學家稱為世界上最美的理論

之所以稱之為“最美的理論”,因為相對論僅從三條基本公理出發,便推導出了整個理論大廈,令人嘆為觀止。這三條公理是:

1、對於任何參考系,真空中光速保持不變;

2、對於任何參考系,普遍的物理規律保持不變;

3、引力和加速度局域等效。

愛因斯坦告訴我們,只要三條公理正確,就一定有以下推論:

1、時間是相對的;

2、質量是相對的;

3、質量和能量是可以相互轉換的。

時間、空間、運動和引力四者的關係,即:E=mc2

物理學家惠勒Wheeler曾經非常簡潔概括了廣義相對論的核心內容:物質告訴空間如何彎曲,空間告訴物質如何運動。

廣義相對論給時空賦予了形狀。由廣義相對論起,當代物理學家又推導出了黑洞理論Black Hole、宇宙大爆炸理論The Big Bang Theory等一系列顛覆性理論,包括這兩年的熱門科學名詞引力波Gravitational Wave。

因為時間和空間是有形狀的,會被引力彎曲,甚至打結,黑洞是時間和空間打了個死結;而雙黑洞併合產生引力波,就像在水中扔下一顆石子,引力波就是時空的水面上泛起的陣陣漣漪。

有趣的是,愛因斯坦1915年提出的廣義相對論,當時很少有人能看懂,更無法被驗證。直到1919年,英國天文物理學家愛丁頓Eddington,趁著全日食的契機,驗證了光線的彎曲,通過實驗觀察,證實了廣義相對論的正確。而愛因斯坦在1916年作出的引力波預言,終於在100年後的2016年被證實。

(2016年6月16日凌晨,LIGO合作組宣布:2015年12月26日,位於美國漢福德區和路易斯安那州的利文斯頓的兩台引力波探測器同時探測到了一個引力波信號;這是繼LIGO 2015年9月14日探測到首個引力波信號後,人類探測到的第二個引力波信號。)

人類似乎正在一步步接近真理。但正如《人類簡史》的作者尤瓦爾·赫拉利在一百年後所說:科學革命並不是“知識的革命”,而是“無知的革命”。認知越走向深入,人類卻越是感覺到自己的無知,只有驚嘆於蘇格拉底2500年的智慧:我唯一知道的,就是我一無所知。

而量子力學的橫空出世,又將全部的劇情帶入反轉,一舉顛覆了整個物理學的基礎。

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