我們可以從物理學(xué)爭議中學(xué)到什么？

江澤珍/編譯

關(guān)于科學(xué)：

我們可以從物理學(xué)爭議中學(xué)到什么？

江澤珍/編譯

究竟什么是科學(xué)？最虔誠的答案應(yīng)該是：科學(xué)是面對疑惑的好奇心；是對待實驗結(jié)果的公正客觀；是不斷積累的新數(shù)據(jù)；是科學(xué)實驗用的精密儀器。我們注視，科學(xué)家看見；我們呆望，科學(xué)家凝視；我們猜測，科學(xué)家知道。

但是，仍然有修正派的學(xué)者質(zhì)疑科學(xué)家作為魔術(shù)師的角色。思考一下我們對科學(xué)多么信以為真，即便是對非專業(yè)人士眼中的科學(xué)奇跡。原始人（在化石記錄中發(fā)現(xiàn)的類人猿、半猿人等，正如達爾文預(yù)測的）的進化取決于對幾塊發(fā)黑的塞倫蓋蒂下顎的解釋，這需要經(jīng)過一生的訓(xùn)練才能真正評估。

更糟糕的是，像我們這種原本相信科學(xué)的人逐漸動搖。每隔幾周，我們都會在《科學(xué)時代》上發(fā)現(xiàn)，一些宇宙基本問題解決了。但是，我們好奇：為什么直到問題解決了才告知我們？發(fā)布的肯定成果卻證明難以重復(fù)，成果似乎是事先安排的。這導(dǎo)致一些修正主義的歷史學(xué)家和哲學(xué)家認為：科學(xué)是某種騙局，是社會約定的虛構(gòu)，并不比其他社會虛構(gòu)有更多的經(jīng)驗基礎(chǔ)，是另類的信仰。當(dāng)以前人們用信仰的眼光看到斷裂骨頭和破舊牙齒時，人們稱之為遺跡；我們用其他信仰看到這些斷裂骨頭和破舊牙齒時，我們稱之為證據(jù)。區(qū)別在哪里？

反對上述論斷，對科學(xué)進行辯護證明是復(fù)雜的。簡單的理由是：作為一項社會活動，科學(xué)具有根植于任何社會活動的趣味性：集體思考、自娛自樂、減少競爭，以獲得客戶（或者：本案例中的政府）資金。因此，所有有關(guān)科學(xué)史的書籍應(yīng)當(dāng)要記錄科學(xué)和科學(xué)家，記錄科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)和科學(xué)家獲得發(fā)現(xiàn)的方式。好的科學(xué)作家必須向我們展示：發(fā)現(xiàn)科學(xué)理論的人也會出錯；然后，向我們展示：當(dāng)人類的缺陷消失后，為什么科學(xué)理論依然可靠。

沒有經(jīng)過很好驗證的科學(xué)概念比《幽靈般的超距作用》書中的概念更驚人。這是《科學(xué)美國人》的特約編輯喬治·繆塞爾（George Musser）出版的一本新書。該書表面談?wù)摿孔蛹m纏的力學(xué)問題，實則是在說量子力學(xué)專家的糾結(jié)?？娙麪栒故玖宋锢韺W(xué)中難以理解的“非定域性”問題，其問題不是這個古怪的概念是否真實，而是這個概念已經(jīng)出現(xiàn)多時，眾多科學(xué)家卻不愿意面對。是什么阻礙了科學(xué)事實的傳播。

量子理論早期發(fā)展的故事要追溯到20世紀20～30年代。當(dāng)時，愛因斯坦反對關(guān)于確定粒子和波的概率觀點，青年一代的理論物理學(xué)家持有這種觀點。愛因斯坦創(chuàng)造了一個自認為的歸謬法。他指出：假設(shè)像光子、電子等粒子確實具有波的特性，粒子只有在測量時才能判斷出屬性。那么，如下結(jié)論也是正確：單一波函數(shù)的粒子會永遠糾纏，無論這些粒子距離多遠。如果有一盒單一波函數(shù)的光子，有一個光子逃脫了盒子，這個光子會和留下的其他光子保持糾纏，即使他們相距億萬光年。就好比往河里丟石子濺起的漣漪，永遠是按同一個圓心向外擴散。愛因斯坦的觀點是：這種現(xiàn)象只能意味著：粒子之間可以在超光速情況下進行瞬間相互交流，這違背了自然界的規(guī)律。因此，他把這種現(xiàn)象稱之為“幽靈般的超距作用”。

玄學(xué)派詩人約翰·多恩（John Donne）如果生活在現(xiàn)在，人們可以想象這位熱愛科學(xué)的詩人可能會做一個絕美的比喻：一對戀人不管相距多遠，都可以步調(diào)一致地翩翩起舞。繆塞爾做過更好的類比：就像兩枚魔法硬幣，你在宇宙不同角落投擲它們，它們總是會出現(xiàn)同正或同反的結(jié)果。（幽靈般的超距作用只有在同時測量時才會產(chǎn)生，粒子可以分享狀態(tài)但不會發(fā)出信號。）

當(dāng)歸謬法證明了宇宙在某些方面的荒誕時會發(fā)生什么？當(dāng)缺陷成為特征以及現(xiàn)在成為事實會產(chǎn)生什么？繆塞爾帶我們走進了科爾蓋特大學(xué)恩里克·加爾維斯（Enrique Galvez）教授的實驗室。加爾維斯做了一個簡單裝置，通過這個裝置他能讓光子發(fā)生糾纏，然后顯示：“光子和魔法硬幣表現(xiàn)的一樣，沒有接觸也沒有已知力進行連接，但這些光子的行為就像同一個粒子”。就在繆塞爾出版這本書的同時，特夫特大學(xué)科學(xué)家完成了另一個突破實驗，他們測量了245對糾纏的電子，比以前更加嚴格地確認了這種現(xiàn)象存在?？娙麪栔赋觯河撵`般的超距作用發(fā)生的確定性挑戰(zhàn)了定域性的觀念。我們本能的觀念是：一些事情只能在這兒發(fā)生，一些事只能在那兒發(fā)生。所以，真正發(fā)生的不是幽靈般的超距作用，而是通過作用而顯現(xiàn)的幽靈般的距離。

那為什么愛因斯坦的這一問題在當(dāng)時排除在著名物理學(xué)家之外很長時間？幾代物理學(xué)家避之不談的理由在于社會方面?？娙麪柛嬖V我們：時尚、性格、時代思潮、意志都會影響辯論、論據(jù)和論點。

繆塞爾查看了20世紀20年代布魯塞爾舉行的索爾維科學(xué)會議的會議記錄（恩斯特·索爾維（Ernest Solvay）是一位富有的比利時化學(xué)家，他對科學(xué)情有獨鐘），愛因斯坦和尼爾斯·玻爾會面并一直與他爭論?？娙麪枌懙溃翰柌⒉魂P(guān)心愛因斯坦關(guān)于空間遠距離聯(lián)系的問題，而愿意聚焦在關(guān)于自然界的隨機性與概率性方面的爭論。

繆塞爾解釋道：大的議題的解決主要在于擱置一邊，時代的重要性勝過論據(jù)的重要性。相同的事情使愛因斯坦成為大眾喜愛的天才，也使他易于成為傲慢的反對目標。一些青年理論家對他不屑一顧，玻爾的同事之一嘲笑道：如果一個學(xué)生引起了愛因斯坦的反對，我會認為該學(xué)生有才華和前途。

這場爭論沒有結(jié)果：沒有確定性的辯論、沒有關(guān)鍵實驗、甚至沒有制勝的觀點。有一個物理學(xué)家承認：“大多數(shù)物理學(xué)家（包括我）都認為玻爾贏得了爭論，但是，和大多數(shù)物理學(xué)家一樣，我難以用語言說明這一點?！爆F(xiàn)在討論非定域性的問題已經(jīng)過時了。

在現(xiàn)代科學(xué)中，同樣出現(xiàn)了回避、討論過去和承擔(dān)時代特征等，似乎回到了非定域性的可能性?？娙麪栔赋觯毫Ｗ游锢韺W(xué)家喬弗利·丘（Geoffrey Chew）對物理學(xué)基礎(chǔ)規(guī)律的概念進行了抨擊。英國數(shù)學(xué)家羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）在90年代時對弦理論進行了抨擊，他的觀點雖然新穎但過于偏激和不確定。“彭羅斯并沒有用坦率的懷疑論證明自己的觀點……他的批評也許有效，但這些批評沒有拉近他和同事的關(guān)系。”

確實，通過專注于經(jīng)驗的解釋，繆塞爾建議：將“非定域性”的復(fù)興作為物理學(xué)的一個主題，其原因在于：非定域性的特征愈發(fā)可能，“從技術(shù)本身來講，現(xiàn)代通信技術(shù)并不是非定域性，但是，人們卻實實在在感覺現(xiàn)代通信技術(shù)是”。生活在長距離的聯(lián)系中，發(fā)生在班加羅爾的事也可能會發(fā)生在波士頓，所以我們更加接受宇宙中有如此離奇秩序的觀念?？娙麪栍昧艘痪涓裱钥偨Y(jié)道：“如果詩歌是平靜中聚集的感情，那么科學(xué)就是感情中聚集的平靜”。自然世界的中立秩序似乎成為物理學(xué)家的激情洋溢的舞臺。

那么，科學(xué)是否像其他社會活動一樣，有迷信、時尚，有陰謀家、夢想家和沒有資格的申請者？在科學(xué)和其他社會活動中間有沒有一條清晰的界限？繆塞爾表達的主題之一就是：在難以解釋的魔術(shù)活動與可解釋的物理現(xiàn)象之間，其界限是一個模糊范圍。就拿潮汐月球理論來說，伽利略反對它就像愛因斯坦反對量子理論，認為月亮運動神秘影響海洋，明顯是無意義的魔術(shù)。這個反對卻成為牛頓的觀點：神秘影響可以清醒理解，可以解釋星球的運動。魔術(shù)的東西變成了數(shù)學(xué)和世俗的東西。“魔術(shù)的”解釋就像幽靈般的超距作用一樣，不斷修改和推翻，最終重新詮釋和接受。在科學(xué)和魔術(shù)之間沒有明顯的界限，而是不斷跳躍和移動以及重新劃分的界限。就像卡通片《兔八哥》里演的那樣，兔八哥在地上畫了一條線，說山姆肯定不敢跨過這條線，結(jié)果山姆就跨過去了。兔八哥又畫了一條，山姆又跨過去了。兔八哥不斷地畫線，山姆不斷地跨越，在他跨越最后一根線時，就墜入了懸崖。正如繆塞爾指出的：現(xiàn)實生活中，科學(xué)和魔術(shù)的界限就像兔八哥畫的線，在不斷移動。

在過去的幾十年里，可以肯定的是占星術(shù)與天文學(xué)以及煉金術(shù)與化學(xué)之間，界限是模糊的。研究科學(xué)革命的歷史學(xué)家不再堅持為科學(xué)和早期的魔術(shù)進行劃分。人們曾經(jīng)尋找劃分科學(xué)和非科學(xué)（或偽科學(xué)）的邏輯標準，其中最有名的要數(shù)哲學(xué)家卡爾·波普（Karl Popper）的“可證偽性”標準。他認為：在原理上可以證明是錯誤的理論才是真正的科學(xué)理論。很多科學(xué)歷史學(xué)家和哲學(xué)家都認同這個想法，認為這就是科學(xué)界的運作法則。他們看到很多古老魔術(shù)、偶然實驗等都是有結(jié)果的社會實踐，但并沒有遵循清晰的邏輯。

但科學(xué)革命的舊概念在獲得新的信任。戴維·伍頓（David Wootton）的新書《科學(xué)的發(fā)明》中，承認了在魔術(shù)和科學(xué)之間的界限是模糊的，但堅持認為：革命是根植于新方式的公共特性。他認為煉金術(shù)的消失并不是因為實驗，他寫道：

煉金術(shù)消失的原因在于不斷要求：實驗必須在出版物上公共報道，實驗的細節(jié)必須清晰說明，實驗必須可以重復(fù)和獨立驗證。而煉金師堅持秘密教學(xué)，他們認為只有少數(shù)的人才能了解如此神圣的秘密，而且金子如果在市場上泛濫的話，整個社會秩序會崩潰......于是如此機密的知識就被新形式的知識所取代，這取決于公開出版和公開或半公開的行為。封閉社會被開放社會取代。

伍頓雖然不同意波普的“可證偽性”理論，但仍在書中引用了他的一條政治哲學(xué)標準：科學(xué)領(lǐng)域是一個開放的領(lǐng)域，一天說潮汐運動是神秘的，第二天認為它是科學(xué)的；其中的改變是人們討論這些現(xiàn)象的方式。

伍頓反對現(xiàn)代學(xué)術(shù)界的單一可觀測事實的觀點，堅持認為：他稱之為“殺手事實”的概念確實戰(zhàn)勝了古代權(quán)威。事實本身并不明顯，人們必須創(chuàng)造事實的事實并不斷加入驗證，一旦我們認可這樣的事實，事實將發(fā)揮重要作用。就像托勒密的天文學(xué)一樣，它有著1 000多年的歷史，但伽利略發(fā)現(xiàn)了金星軌道后，托勒密天文學(xué)就終結(jié)了。這一殺手事實“作為唯一、堅固和有力證據(jù)，建立了圍繞太陽運動的革命性理論，沒有留下任何可以懷疑的空間?！辟だ詫懙健Ｎ轭D寫道：“沒有人會愚蠢到去爭論這些論據(jù)?！?/p>

觀察滲透理論，伍頓展示了一幅非常漂亮的月球環(huán)形山的畫，這是一位英國天文學(xué)家在閱讀伽利略著作時所畫，而環(huán)形山實際上并不存在，這說明事實受到我們想法的影響。

從伍頓的觀點可引出若干想法，其中之一就是：在科學(xué)中，集體思考常常是真正的思考。科學(xué)是由一個社會關(guān)系網(wǎng)組成的，但是，只有大家愿意看到“殺手事實”，這個科學(xué)界共識的力量才是有價值的。哈佛大學(xué)的理論物理學(xué)家麗莎·蘭德爾（Lisa Randall）出版了她的新書《暗物質(zhì)與恐龍》，該書的論點是：銀河系中存在著暗物質(zhì)，擾亂彗星的運動軌道，使彗星周期性向地球運動，這可能導(dǎo)致火山爆發(fā)和物種滅絕。這個理論似乎合理是因為：“殺手事實”推翻了以前的理論，該理論認為：在宇宙中有一顆看不見的星星，叫“涅墨西斯”星，該星擾亂行星的運動軌跡，造成物種滅絕。但是新一代的太空望遠鏡并沒有在天空中發(fā)現(xiàn)這顆星星，而今天天空中出現(xiàn)的暗物質(zhì)剛好代替了涅墨西斯星。

相同的事情也發(fā)生在尋找“火神星”上。19世紀時，人們假設(shè)在水星與太陽之間有一顆火神星，以解釋水星運動軌跡的變化。正如托馬斯·利文森（Thomas Levenson）在他的書《探尋火神星》中解釋的，19世紀的天文學(xué)家如此喜歡消失的行星這一想法，以至于大多數(shù)天文學(xué)家堅稱曾在望遠鏡中看到這顆行星，而實際上是被隨機陰影所迷惑。直到1915年，愛因斯坦對水星運動軌跡的偏離提出了新的詮釋后（與時空彎曲的重力有關(guān)），才阻止了天文學(xué)家看到不存在的火神星。

如今，大眾科學(xué)界對“模因”的探討很多，但真正的模因不是觀念、人工制品等，而是形成觀念、人工制品的方式，是思維的習(xí)慣而非思維的產(chǎn)物?？茖W(xué)并不是把事實投進去而獲得真理的自動售貨機?？茖W(xué)是一種特殊的社會活動，包含了許多不同的人類軌跡（如固執(zhí)、好奇、權(quán)威的怨恨、同行的倔強、勉強的閱讀等），最終產(chǎn)生可靠的知識。比爾·詹姆斯(Bill James)關(guān)于棒球的觀念，從油印的講義傳播到紅襪隊的辦公室，就是一個很好的例子，即如何把科學(xué)觀念傳播到科學(xué)領(lǐng)域之外。

總之，科學(xué)就是科學(xué)?；A(chǔ)研究有價值，因為基礎(chǔ)研究可以產(chǎn)生應(yīng)用技術(shù)，這個觀點或許是正確的。但是，這不是企業(yè)應(yīng)用的核心。科學(xué)家的思考方式會影響普通人的思考方式。英國文學(xué)評論家塞繆爾·約翰遜（Samuel Johnson）說道：表演者同時騎在三匹馬上并不能說明什么，但他會提升我們對人類能力的尊重?？茖W(xué)家向我們展示大自然同時騎在三匹馬或者兩匹馬上時，也會擴大我們對我們的想象力的尊重。正是這樣的行為，在幽靈般的超遠距離，與我們的思想發(fā)生糾纏。

[資料來源：www.newyorker.com][責(zé)任編輯：岳峰]