科學(xué)的進(jìn)步是一場古怪的接力賽

薛巍

科學(xué)思維的誕生

我們對科學(xué)家的印象是，他們是一群在實驗室或書齋里潛心思考、研究、不問世事的人，而理論物理學(xué)家倫納德·蒙洛迪諾指出，科學(xué)的發(fā)展離不開個人的、心理的、歷史的以及社會的條件。比如量子理論，基本是一群中歐科學(xué)家創(chuàng)造的，而“創(chuàng)新需要適宜的自然和社會環(huán)境，那些處于偏遠(yuǎn)地區(qū)的人沒有做出多少貢獻(xiàn)絕非偶然”。

物理學(xué)誕生于古希臘也并非偶然。在古希臘初期，人們對自然的認(rèn)知是這樣的：天氣惡劣是因為宙斯消化不良;農(nóng)民收成不好是因為天神發(fā)怒了。古希臘人認(rèn)為，在宇宙成形之前，它處于混沌狀態(tài)，在世界形成之后，諸神也沒有投入多少精力給宇宙帶來秩序。這些天神自私、不忠、善變，不斷地因為疏忽大意或憤怒給人類帶來災(zāi)禍。古人缺乏數(shù)學(xué)和科學(xué)傳統(tǒng)，以及現(xiàn)代科學(xué)的概念框架：精確的數(shù)值推算的觀念，重復(fù)試驗會產(chǎn)生相同結(jié)果的概念，以時間作為參照跟進(jìn)未開展的事項。

公元前6世紀(jì)，古希臘人開始理性地探究自然，認(rèn)為宇宙不是毫無規(guī)律可言，而是存在某種秩序。這種轉(zhuǎn)變何以能夠發(fā)生呢？蒙洛迪諾說，首先是因為城市的興起?！肮畔ＥD啟蒙運(yùn)動的先鋒出現(xiàn)在米利都城，這個城市位于拉特摩斯海灣的海岸邊，這一地理位置賦予了它前往愛琴海甚至地中海的便利條件。到公元前600年，米利都在某種程度上變成了古代的紐約，吸引著整個希臘尋求更好生活的貧窮但勤奮的人民?！?/p>

城市聚集了四面八方的人，“數(shù)十種不同文化背景的人在此相遇、交流，傳統(tǒng)與傳統(tǒng)相遇，迷信與迷信碰撞，這給新思維方式的產(chǎn)生和文化創(chuàng)新提供了空間”。在這種環(huán)境中，出現(xiàn)了一群思想家，他們開始質(zhì)疑對于自然的宗教和神話解釋。比如地震，當(dāng)時人們認(rèn)為地震是海神波塞冬發(fā)怒，用他的三叉戟敲擊地面引起的。泰勒斯則提出，世界是一塊漂浮在水上的半球，當(dāng)水涌動時地震就發(fā)生了。這是把地震的原因歸結(jié)為自然的運(yùn)行，而不是尋求超自然的解釋。

蒙洛迪諾說，亞里士多德是古代一位維基百科式的人物，研究過各種學(xué)科，但他的研究方法有一個問題：定性而不定量。今天的物理學(xué)是一門量化的科學(xué)，能算出當(dāng)你猛然坐在椅子上時，椅子施加在你脊柱上的力是多少——在一瞬間超過了1000磅（450多千克）。

理論物理學(xué)家倫納德·蒙洛迪諾

亞里士多德另一個比較嚴(yán)重的問題是，他對普遍意見、對他那個時代的慣例和觀念表現(xiàn)出極大的服從。他說：“所有人都相信的就是真的?！睂τ趹岩烧撸f：“摧毀了這個信仰的人將很難找到一個更可靠的信仰?！泵陕宓现Z說，今天的科學(xué)家和創(chuàng)新者常常被描繪成古怪和不按常理出牌的人。這種刻板印象是有一定道理的。對于科學(xué)家或任何謀求創(chuàng)新的人來說，傳統(tǒng)思想可不是一個好態(tài)度，科學(xué)是成見和權(quán)威的敵人。要想取得革命性的突破，必須具備公然對抗人人都相信的事實的意愿，并能用可信的新觀念替代舊觀念?！叭绻f在科學(xué)發(fā)展史和普遍的人類思想中存在著一個阻礙進(jìn)步的障礙，那就是對于過去觀念的愚忠?！庇始覍W(xué)會的會訓(xùn)是，不要把任何人的話當(dāng)作真理，這里任何人的話尤其指的是亞里士多德的話。

近代物理學(xué)的重要人物是牛頓：他在研究光學(xué)時，曾經(jīng)用一枚針狀的錐子戳自己的眼睛，用力壓它，直到眼前一片空白，只能看見彩色的圓圈。牛頓每天工作18個小時，才30出頭時，就已經(jīng)滿頭灰發(fā)，通常還不梳理。牛頓后來投入到對煉金術(shù)的研究，這項研究持續(xù)了30年，比他投入到物理學(xué)研究上的時間多得多。“他還對《圣經(jīng)》作數(shù)學(xué)分析，預(yù)言說世界將在2060到2344年之間的某個時間毀滅（不知道這會不會被證明是真的，但奇怪的是，這確實和地球氣候變化的某些場景非常符合）?！迸ｎD對神學(xué)和煉金術(shù)的研究被視為非科學(xué)行為，但蒙洛迪諾說，牛頓研究神學(xué)和煉金術(shù)跟他研究物理學(xué)一樣，都是為了了解世界的真相。在研究煉金術(shù)時，牛頓依然保持著一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，仔細(xì)地展開實驗，詳盡地做筆記。后來經(jīng)濟(jì)學(xué)家凱恩斯在拍賣中買下了牛頓關(guān)于煉金術(shù)的大部分著作。

科學(xué)創(chuàng)新的諸要素

蒙洛迪諾在講述伽利略、達(dá)·芬奇等大科學(xué)家的成長和工作經(jīng)歷時，總結(jié)了科學(xué)家取得突破的一些因素，尤其是想象力、勇氣等非智力因素：“成功的科學(xué)家應(yīng)該具有的性格特征是，靈活多變和不墨守成規(guī)的思考方式，耐心的探索，對他人相信的東西缺乏忠誠，改變自己看法的價值，相信一定存在答案并且我們能夠發(fā)現(xiàn)答案。”

大科學(xué)家都是以一個略微不同的視角來審視問題的人。關(guān)鍵在于正確地提問，然后就能輕松地找到答案?！皢栴}難就難在如何找到這個視角。這就是為什么只有具備超常智力和創(chuàng)造力的人才能創(chuàng)造出牛頓的物理學(xué)、門捷列夫的元素周期表和愛因斯坦的相對論。從某種程度上說，人類理解能力的進(jìn)步靠的正是一連串的想象，它們每一個都是以略微不同的視角看待世界的人創(chuàng)造的?！?/p>

蒙洛迪諾說，藝術(shù)家比科學(xué)家有更大的優(yōu)勢。在藝術(shù)領(lǐng)域，無論有多少同事或批評家說你的作品糟糕透頂，都沒一個人能證明它，但在物理學(xué)領(lǐng)域就能夠證明?！霸谖锢韺W(xué)領(lǐng)域必須艱難地維持一種平衡，既要仔細(xì)選擇你準(zhǔn)備研究的問題，又不能因為太過謹(jǐn)慎而從不敢做新的嘗試。這就是終身教職制度為什么對科學(xué)如此寶貴的原因，它讓科學(xué)家即使失敗了也有安全保障?！?/p>

人們通常認(rèn)為偉大的科學(xué)家都擁有非凡的智慧，在社會上，特別是在生意場上，我們傾向于躲過那些不能很好地融入集體的人，但正是那些與眾不同的人經(jīng)常能看到別人看不到的東西?？茖W(xué)史上的人都“非常頑固，甚至傲慢。大多數(shù)偉大的發(fā)明家也是如此。他們必須如此”。

蒙洛迪諾通過一個故事解釋了意外或者說運(yùn)氣在科學(xué)研究中的意義。他說因為他的名字很難拼寫和發(fā)音，所以他在餐廳訂座位時，總是聲稱自己叫馬克斯·普朗克。有一次一位20出頭的領(lǐng)班認(rèn)出了這是一個大物理學(xué)家的名字，問他是不是那個“發(fā)明了量子理論的人”的親戚。蒙洛迪諾開玩笑說他就是普朗克本人。

我們或許會說，這個服務(wù)員混淆了“發(fā)明”和“發(fā)現(xiàn)”，但或許他是故意的。我們都知道，發(fā)明是創(chuàng)造某個以前沒有的東西，發(fā)現(xiàn)是看到某個以前人們沒注意到的東西。但物理學(xué)家到底是發(fā)明還是發(fā)現(xiàn)了量子理論，這個問題并不簡單，某種程度上這是一個哲學(xué)問題：理論描繪的畫面是我們發(fā)現(xiàn)的真實的現(xiàn)實，還是物理學(xué)家發(fā)明的理論得出的世界的模型？因為這個世界通?？梢云渌绞剿茉斐善渌哪Ｐ汀?/p>

發(fā)現(xiàn)和發(fā)明還有一個區(qū)別：發(fā)現(xiàn)經(jīng)常是偶然得到的，發(fā)明則是有計劃地設(shè)計和建造，意外因素很少。愛因斯坦構(gòu)想相對論的時候，他知道他要做什么，而且也這么做了，因此可以把相對論稱為一種發(fā)明。但量子理論就不同了，在它的發(fā)展過程中，許多無意中的發(fā)現(xiàn)跟人們希望和期待的發(fā)現(xiàn)截然相反。所以，“科學(xué)的進(jìn)步像是一場接力賽，但這是一場相當(dāng)古怪的接力賽，因為那些接棒的人經(jīng)常會向著上一個賽跑者意想不到，也不會認(rèn)可的方向前進(jìn)”。