主页 分类 随身智囊 这个不科学的年代

第3章 第一讲科学的不确定性

作为一个知道无知哲学的伟大价值、更知道这套哲学可以带来巨大进步的科学家,我觉得我肩负一种责任。我觉得我有责任大声疾呼,宣扬这种自由,教导大家不要害怕疑惑,而是要欢迎它。如果你知道你不很确定,你就有改进现状的机会。我要替未来的世代争取这自由。 我打算直接切入正题,讨论科学对其他学门中各方观念所带来的冲击及影响。这是丹兹先生特别想要探讨的题目。在这系列演讲的第一讲里,我要谈谈科学的本质,特别要强调的是牵涉其中的存疑和不确定性。在第二场演讲中,我要讨论科学观点对政治问题,特别是所谓国家公敌以及宗教问题等等,所带来的冲击。而在第三场演讲呢,我想描述一下在我眼中这社会是什么模样我可以说,我要谈的是在一名科学家眼中,这社会是什么模样;但事实上这只是我眼中所见。此外,我也想描述,未来由于科学的新发现而可能衍生出来的社会问题。

我懂多少宗教和政治呢?华盛顿大学物理系和其他各地的一些朋友取笑我说:我也想跑来听听你有什么要说。我从来不知道你对这类题材有兴趣哪。他们的意思当然是,我对那类题材有兴趣,只不过我没胆量谈那样的议题而已。 任何人想要谈某个领域中的观念如何冲击另一个领域中的观念时,结果都会自曝其蠢,自找麻烦。在这个讲究专业专门的年头,没几个人能同时深入了解两个不同领域的知识,因此总是会在其中一个领域里出尽洋相。 其实,我想描述的都是些古老概念。今天晚上我所要说的,极有可能早在十七世纪时就被当时的哲学家谈过、论过的了。那么,为什么要再重复这一切呢?因为,每天都有新一代诞生。因为,人类历史上建立起来的许多伟大观念,必须靠我们刻意地、明确地一代一代传诸后世,否则这些观念就会失传。

很多古老观念早已演变成普通常识,用不着再作讨论或说明了。但是,当我看看周围的人时,就会觉得,跟科学发展这个大题目相关的诸多观念,并不是人人都能领略或欣赏的。没错,有很多人懂科学,懂得欣赏科学,特别是在大学殿堂之内,大部分的人都了解科学是怎么一回事;你们今天晚上也许全跑错了地方,不是我心目中的听众。 在这场十分不好讲的演讲中,我会从尾巴开始讲起,尾巴部分是我最了解的部分。我的确了解科学,我很清楚科学的概念、科学使用的方法、科学看待知识的态度、它进步的原动力,以及它在心智上的纪律。因此,在这第一场的演讲中,我将要谈一谈我所了解的科学,而把我那些比较荒诞不正经的话留到下两场演讲再说。到那个时候,我猜想,听众会愈来愈少。

科学到底是什么东西? 科学到底是什么东西呢?一般来说,科学指的是三种东西的其中一种,又或者是三种东西的混合体。我不觉得我们需要说得十分精确;太精确未必一定是个好主意。 有些时候,科学指的是追根究柢的某些特别方法。在另一些情况,科学指的是追根究柢之后涌出来的一堆知识。科学也可以是指追根究柢发现了些什么之后,因此可以做到的新事物、新计画,又或者指实际着手进行新事物和新计画本身。最后这个领域一般叫作技术(technology)但如果你读一读《时代》(Time)杂志的科学专栏,就会发现专栏中大约有一半的篇幅是用在介绍新事物的发现,另外一半篇幅涵盖的却是新事物是些什么以及如何弄出来的。因此,一般大众对科学的定义,是包含了技术的成分在内的。

而我想把科学的这三个层面反过次序来讨论。首先我会从你能够弄出什么新东西谈起换句话说,从技术谈起。科学最明显的一个特征,就是它的应用特性,即是说,由于科学的发展,结果我们就具备了做某些事情的力量。而这个力量的效应已经不太需要再多费唇舌来说明了,如果不是科学的发展,整个工业革命差不多不可能发生。今天,我们不必靠奴隶制度,我们容许众人自由存活、全力生产,而且有能力生产足够数量的食物以应付这么庞大的人口,以及控制疾病;此一事实极可能就是由于发展出科学化的生产工具而出现的结果。 现在我要说的是,这种做新事物的力量并没有附上使用说明指示,不管是用于善的或用于恶的都没有。因此事实上,这种力量的产出物是善是恶,完全要看它被如何运用。我们很喜欢看到全球生产有改善,但对于自动化大家都很有意见。我们对医疗的发展很满意,然后又担心新生人口的数字,担心由于我们把某些细菌消灭掉之后,再没有人会因这些疾病而死亡,又或者,同样是掌握了关于细菌的知识,有些人却建立起秘密的实验室,拼命地、偷偷地想制造出无人能治的疾病。我们很满意航空运输的各种进展,那些巨大的飞机真是令人印象深刻,但我们也警觉到空战的诸般恐怖。我们更加高兴眼下国与国间的通讯方便,不过大家又担心会很容易被监听。人类进入太空固然令大家很兴奋;但是,毫无疑问,以后这方面也一定会碰到麻烦。类似的不平衡感觉之中最有名的要算核能和因它而来的问题了。

你可以上天堂,也可以下地狱 那么,科学到底有没有什么价值呢? 我觉得,这种让人能达成一些什么的力量,总是有它的价值的,至于达成的结果是善的事物抑或是恶的事物,就要看这力量如何被运用;但力量本身是具备价值的。 有一次在夏威夷,别人带我去参观一座由佛教徒盖的庙宇。庙里面有个人跟我说:我要告诉你一些你永远忘不了的事情。接着他说:上天给每个人一把打开天堂之门的钥匙。而这把钥匙也可以用来打开地狱之门。 科学的情形也一样。 从某些角度来看,科学是打开天堂之门的钥匙,但它同时也是打开地狱之门的钥匙,而我们没接到任何关于哪道门是哪道门的指示。我们是否应该把钥匙丢掉,从此也放弃进入天堂的方法?还是说,我们继续跟这个怎样善用钥匙的问题搏斗?当然,这是很严肃的议题,但是,我想我们不能就此否定了这把可以打开天堂之门的钥匙的价值吧。

所有由于社会和科学两者之间的关系而衍生出来的重大问题,其实都不出这个范围之外。当科学家被告知他必须为自己对社会的影响负点责任时,一般指的都是科学的应用部分。如果你研究的是核能,那么你必须明白,它也能用在对人有害的用途上。因此,在某些科学家的讨论会中,你会预期这将成为最重要的议题。但我不会再作进一步的讨论了,我觉得,把这些当作科学问题来处理实在太夸张了,它们比较属于社会问题。 事实是,这力量如何运作是十分明确清楚的,但怎样驾驭控制它则十分不明显,而且也不是什么科学的事,这更是科学家不怎么懂的议题。 说个巴西的小故事 让我再举个例子,来说明为什么我不想谈这些。前些年,大约在一九四九年或一九五○年的时候,我跑去巴西教物理。当时有一个叫作点四的援助计画,那很叫人兴奋每个人都准备去援助那些未开发国家。当然,他们需要的是技术知识啰!

在巴西时我住在里约市。里约市内有些小山丘,山上的房子都是用捡回来的破木块搭建成的,那些人真的穷得不得了,他们没有下水道也没有自来水。取得日用水的方法,是找个旧汽油罐,顶在头上走下山来,走到一个工地。因为那里正在盖新房子,由于搅拌混凝土,工地用到很多水。于是那些穷人把旧汽油罐注满水,再带回山上。隔没多久你就会看到,有些水经过一条脏水管又从山上流到山下来。整个情况十分可怜,惨不忍睹。 而就在这些山丘旁边,却是可巴卡班那海滩(Copacabana Beach)的精釆建筑、漂亮楼房等等。 我跟点四计画的朋友说:问题是否出在技术知识上?他们不懂得怎么从山下铺条水管到山上吗?难道他们不懂得铺条水管到山顶之后,至少大家可以提着空罐子上山,再把罐子装满脏水带到山下倒掉吗?

因此,这并不是技术知识的问题,铁定不是。因为就在邻近的高楼大厦里,水管唧筒一应俱全,终于我们弄清楚了这点。现在我们又觉得,这是一个经济援助的问题,我们也不知道援助究竟有没有用。但在我看来,计算每座山铺一条水管、安装唧筒要花多少钱等等问题,并不值得讨论。 尽管我们不知道解决这个问题的答案,让我先指出,至少我们试过两样方法:技术支援和经济援助。这两方面都不成功,令人沮丧,目前我们正在试别的,而等下你们就会发现,我觉得这些新尝试令人鼓舞。我想,做任何事情的不二法门,就是不断地尝试新方法。 这些就是科学的应用层面,它们是那么的明显,我想我们不必再讨论下去了。 惊心动魄、狂野十分 科学的另一层面,是它的内容本身,所有的新发现本身。这是收获,是黄金,是令人兴奋的部分,是你刻苦思考努力工作之后的回报,这些努力全不是为了某种应用而做的,完全是为了发现新事物时的振奋人心。也许你们之中大部分的人都知道这种感觉。但如果你不明了这种感觉,我差不多不可能就在这场演讲中让你理解科学的这个重要面相,无法让你了解这教人兴奋的部分、而且也是做科学的真正原因。但如果不了解这些,你就根本没抓到重点。如果你不理解、不懂得欣赏这场划时代的伟大冒险,你简直就无法弄清楚科学到底是怎么一回事,也弄不清楚科学跟其他事物的关系。除非你明白到这是场惊心动魄、狂野十分、令人兴奋的大冒险,你就根本没有活在这个世代里。

你觉得科学沉闷吗?其实它一点都不沉闷。这真是最难说清楚的部分了。但也许我可以略说一二。让我随便讲起吧,就从一个概念开始好了。 比方说,古代的人相信,地球是一只大象的背部,大象站在一只乌龟上,乌龟则在一个海里游来游去,海是没有海底的。当然,这个海又是由什么支撑着,就完全是另一个问题了,那时候的人对此没有答案。 古人这信念,来自他们的想像力。这是个充满诗意、十分美丽的想法。看看我们今天如何看待同样的问题吧,会沉闷吗?我们现在说,这世界是一个不断转动的球,球上黏满了人,有些人在倒立着,而我们绕着太阳呼啸而过,就像一小块吐出来的小骨头般在一个大火球面前乱转。这真是更罗曼蒂克、更刺激了。我们是靠什么留在地球上?重力,重力不单只是地球上的东西,而且它正是打一开始使地球变成球状的东西,使太阳成为太阳,使地球绕着太阳飞、不要老想脱离轨道的力量。重力不单只控制着星球,更主宰着星球与星球的运作。众多星球在星系中不分方向,不分远近,全都被安置在各自的位置上。

已经有很多人尝试过描述我们的宇宙了,但这会继续下去,永远摸不到边,就像前面那个想法中没有海底的海一样同样的神秘、同样让人耳目一新、启迪心灵,也同样不完整,跟古老充满诗意的描述一模一样。 真是奇妙,真是美丽 但注意,大自然的想像力要远远超过人类的想像力。任何人,如果没试过从实际观测中领略过这种感受的话,是永远无法想像出像宇宙这样缤纷的事物的。 又或者想像一下地球和时间。你有在任何书本中读到过、由任何诗人写的任何谈到时间的篇章,是比得上实际的时间、比得上那慢长缓慢的演化过程的吗?呃,我说得太快了。起先那里有个地球,上面没有生物。几十亿年过去,这个球就这么转动着,日出、日落、海浪声以及一些吵杂声音,没有半个活的东西来欣赏这一切。你们有没有办法想像、能不能了解、或是把这情景嵌进你的思维当中:没有任何生物的世界具备了什么意义?我们是那么的习惯从生物观点来看这世界,大家已经无法明白没有生命是什么意思了。可是其实,绝大部分的时候地球上是没有任何生物的。今天,宇宙中绝大部分的星球上,大概也是什么生物都没有。 又或者想一想生命本身。生命的内部结构、各部件之间的化学运作,是十分美丽的。最后发现,原来所有生命都跟其他生命息息相关,一环扣一环的。 叶绿素里头有个小小的化学结构,在植物的氧气处理过程中扮演十分重要的角色。这个化学部件十分漂亮,形状是有点方形的环,叫做苯环。跟植物八竿子也扯不上关系的,就是像我们这些动物;而在我们储存氧气的系统里,换句话说,在血液的红血球内,竟然出现同样有趣及奇特的环结构。只不过在植物的环里,中央是一个镁原子,但在红血球的环里,中央换成铁原子,也因此我们的血液是红色而不是绿色,但两种环的化学结构完全一模一样。 此外,细菌的蛋白质和人类身体里的蛋白质也是同一样东西。事实上,最近才发现,细菌体内负责制造蛋白质的机制能够接受红血球发出的命令,制造出血红蛋白。生命和生命之间就是如此的相贴近!生物界深层化学里的这种共通性质,真的十分奇妙和美丽,而一直以来人类都太骄傲了,总是不愿意承认我们和其他动物的亲戚关系。 还有原子。排列得好长好长的晶体,里头一颗颗小球般的原子不断重复同样的模式真是美呆了。有些看起来很安静不动的东西,例如一杯水,上面盖了个杯盖的,放在那里很多天,其实却是活动频繁;很多原子脱离开水面,在杯子里弹来撞去,又回到水里。在我们粗糙肉眼中十分死寂不动的,却原来是一场狂野、动感十足的舞蹈! 我们也发现,这整个世界都是由同样的原子组合而成的,天上的星球和我们身体用的材料都一样。因此,接下来的问题是,用来造成我们身体的材料到底从哪里来?不单只是生命从哪里来或者是地球从哪里来,而是问用来造成生命和地球的材料从哪里来?看起来,这些东西乃是由于某些恒星的爆炸而喷发出来的。这东西像块泥土般被丢出来后就等在那里,逐渐演化和改变,等了四十五亿年之后,于是现在就有一只怪物站在这里,拿着一些工具对着一群叫做听众的怪物讲话。这真是个多么奇妙的世界呀! 发现的价值 再看看人类的生理结构。其实我说什么都一样。如果你看任何一样东西看得够仔细的话,就会发现再没有什么比事实真相更教人兴奋了而事实的发现,正是科学家努力不懈的报酬。 谈到人体生理,你可以想一想血液循环,想像有个小女孩在跳绳。在小女孩的身体内发生什么事呢?血液被驱动着,神经纵横交错肌肉神经受到的影响,以难以置信的速率回馈脑部去,说:现在我们碰到地面了,赶快提高血压以免脚后跟受伤。当小女孩跳上跳下时,由另一组神经主控的肌肉则在数着:一、二、三,噢,一、二、三而当她这么跳着数着时,也许她还冲着正在观察她的生理学教授微笑呢!那也是生理的一部分! 再来是电,正电和负电的吸引力是那么的强,而任何正常物质里的所有正电和负电,却刚好平衡抵消掉,每样东西都跟别的东西处得好端端地。有很长一段时间,甚至没有人注意到电这个现象,除了偶然有人摩擦了一块琥珀之后,发现它能把小纸片吸起来。然而今天我们发现把这些东西弄来弄去之后发现,里头有很多令人惊讶的机制。可是,大家对科学依然不大了了。 举个例子。我读了法拉第(注一)写的《蜡烛的化学史》,这是六篇写给儿童看的圣诞演讲纪录。法拉第演讲的重点,是无论你从什么东西开始着手,只要你看得够仔细,最后你都在观察整个宇宙。因此,透过观察蜡烛的每种特征,像燃烧、蜡烛的化学等等,都能得到这个结论。但那本书的导读在介绍法拉第的生平以及一些发现时却说,法拉第发现电解过程中用掉的电量,跟被剥掉的原子数乘以电价成正比。这本书接下去还解释说,法拉第发现的这个原理今天被用在铅镀铝的阳极涂膜着色,以及其他几十种工业应用上。 我很不喜欢这种说法。以下是法拉第对他的发现的形容方式:物质里的原子乃是透过某种方式跟电力搭上关系的,电力让它们展现出最令人惊讶的特质,其中之一是它们共同拥有的化学亲和力。法拉第发现了主宰原子如何凑在一起的东西,像主宰着铁如何和氧组合在一起变成氧化铁的,就是因为它们有些带正电、有些带负电,使得它们相互吸引时依着一定的比例。他还发现,电都是一单位一单位地出现,一小颗一小颗的。其实两个发现都很重要,但第二个发现最为教人兴奋,是科学史上最戏剧化的时刻,是那种很罕有的时刻:两个大学问合而为一,统一成为一个理论了。法拉第突然发现,原先两个看起来完全不同的东西,其实是同一样东西的两面。有人研究电学,也有人研究化学,忽然之间,原来这两门学问是一体的两面化学变化出现了电力结果。今天,大学里还是如此这般地看这个现象。因此,单单说那些原理被应用在铅镀上是不可原谅的。 报纸呢,就正如你们知道的,每当有生理学上的新发现时,总是用标准的老套说法:发现者说,这项发现可能对治疗癌症有帮助。但他们无法说明发现本身到底有什么价值。 对人类的思维能力而言,企图弄明白大自然的运作方式是一场极为严酷的考验,牵涉了很多深奥微妙的诀窍。你必须走过由逻辑绞成的一条美丽钢索,才不致在预测接下来会发生什么事时犯下错误。量子力学和相对论中的许多观念都是好例子。 观测是终极大法官 我要谈的第三个科学层面,是追根究柢的方法。这个方法的基础,是认定观测(observation)是检验某些事物是否为真的大法官。当我们明白,观测才是判断某个想法是否包含真理的终极大法官时,科学的其他面相或特色就都变得明显易懂了。不过,科学上的所谓证明(prove)在这里的意思其实是检验(test),对大众而言,这整个想法应该翻译为任何法则都必须接受异常情况的考验;或者用另一种说法,例外证明了某个法则的错误。这就是科学的原理。任何法则如果出现例外情况,而如果这例外情况经过观测之后证实不虚,那么原先设定的法则就错了。 这些例外本身都是十分有趣的,因为它们显示了旧法则的谬误。而因此,找出正确的法则(如果有的话),就是最教人兴奋的事,大家会深入研究这些例外个案以及其他出现差不多结果的情况。科学家总是在尝试找出更多的例外,判定这些例外情况的特性。这种过程愈发展下去愈教人兴奋。科学家不会企图掩饰法则出了错这件事;刚好相反,这是一种进展和刺激十分的事。事实上,他还想尽快地证明他原先的想法有错误不周之处。 观测是最后的裁判这个原理,严格限制了我们可以问的问题种类,我们能够问的问题只限于像如果我这样这样做做看,会发生什么事?这些问题都是可以做做看,看看结果到底如何的。像我应不应该这样做?以及这有什么价值?等类似的问题,完全是另一种形态的问题。 但是,假如有些不怎么科学的东西,尽管我们无法透过观测来检验,却并不表示这个东西一定行不通、错误或者是笨得要命。我们并不是说,科学就一定是好的而其他东西就都不好。科学只考虑那些可以靠法则进行分析的东西,因此所有现在称作科学的东西全都被发现了;但还有很多遗漏掉的东西,是科学方法无能为力的。这不等于说那些东西不重要,其实从很多角度看来它们才是最重要的。但在决定任何行动之前,当你必须决定下一步该做什么时,永远牵涉了应不应该这样做?这种考量,你不能单从如果我做这些这些会发生什么事?的角度来找出解决方案。你说,当然可以,你可以先看看会发生什么事,然后再决定想不想这些事情发生。但那是最后一步决定你想不想这些事情发生,正好就是科学家帮不上忙的一步。你可以弄清楚将会发生什么事,但你必须决定是否喜欢那样的发展方式。 彻底不等于科学化 从以观测为裁判这个科学原理,还衍生出好几个技术性的后续结论。例如,观测不能做得太粗糙。你必须极为小心,也许仪器里头有一块脏东西,使得被观测的东西颜色变了,而跟你原先设想的不一样。你必须仔细检查观测结果,检查再检查,确定你很清楚所有的实验条件,确定你没有错误地诠释你所做的一切。 有趣的是,很多时候这种彻底的做法、这种好习惯,会被误解或歪曲掉。当有人说某件事的做法很科学化时,许多时候他的意思只不过是这件事做得很彻底。我听过有人说德国很科学化地屠杀犹太人,但其实这件事一点都不科学,而只不过是够彻底。在整个屠杀事件中,完全没有任何为了判定什么而进行观测、检查所用的观测方法等类似问题。如果依照这种定义,早在古罗马时期或其他时期,当科学还没有像今天的进展,大家还不怎么注重观测的时期,早就出现过科学化的屠杀事件了。但在这些情况中,大家应该称之为彻底或彻底进行,而不是科学化。 玩这种观测游戏时,有几个特别的技巧,所谓科学的哲学谈论的其实大部分都是这些技巧。如何诠释观测结果就是其中之一。有个很有名的笑话说,一名农夫跟他的朋友抱怨他农场上发生了神秘事件:他养的一群白马吃的食粮分量比另一群黑马多。他为此担心得要命,不明白为什么会这样,直到他朋友提出:也许他养了比较多的白马! 这听起来很荒谬,但想一想有多少次当你在做各种判断时,也犯了差不多的错误。你说:我妹妹着了凉,两星期之后如果你仔细想想,这也是那种白马数量比较多的情况。科学思考要求的,是某个程度的修练,而我们应该教导和传播的,正是这种修练,因为就算在最等而下之的层次,类似的错误都是不必要的。 科学的另一个重要特色,是它的客观性。分析观测结果时必须客观,因为作为实验观测者的你,有可能比较喜欢某个特别的结果。于是你重复这个实验好几次,但由于各种状况,例如有脏东西掉进仪器里之类的,使得数据变来变去,一切都不全在你掌握之中。但你希望会出现某种结果,因此每当出现你喜欢的数据时,你就说:看,结果就是这样。再重复做一次实验,结果完全不一样,而其实也许在前一次实验中有脏东西在仪器里,但你视而不见。 这些说来好像很显而易见,但大众在衡量科学问题,甚至只是跟科学沾上边的问题时,往往没好好注意这些事情。例如,当你分析股票涨跌跟总统说过什么或没说什么有没有关系时,可能心中早有某些定见。 理论愈明确,愈有趣 另一个极端重要的技术重点,是提出来的理论愈明确,通常也愈有趣,换句话说,如果这个法则愈是论述明确,测试它的真伪时就愈有趣。如果有人提出说,行星之所以会绕着太阳运行,乃是因为行星的物质有一种喜欢动来动去的倾向,让我们称之为噢姆乎,这个理论同时可以解释好几种其他现象呢。那么,这是个好理论啰,不是吗?不,它万万比不上行星乃是在向心力的影响之下绕着太阳运行,向心力的大小与行星中心点及太阳中心点之间距离的平方成反比这个理论。 后面这个理论比较好,因为它说得是这么的明确;一切都很明显地不可能是运气造成的结果,行星的运行若有一点点差异,就足以证明理论不正确。另一方面,根据第一个理论,就算观测结果发现行星四处乱动,你也可以说:呃,这都是噢姆乎的奇怪作用。 因此,提出来的理论愈是明确,它的威力就愈强大,更容易受到例外的挑战,也因此更有趣、更值得花工夫去检验。 许多时候,字是没有多大意义的。一堆字凑在一起,提出一个假说,然而这些字的用法让你无法获得任何明确的结论,就像我的噢姆乎例子。那么这个理论就差不多毫无意义了,因为凭着所有东西都喜欢动来动去这样的说法,你几乎可以解释世间一切事物了。哲学家在这方面谈了很多,他们说所有字都必须极端精确地定义。其实我不太同意这种论调,我觉得极端精确地定义很多时候都不大需要、不大值得花力气去做,有些时候也不大可能做得到事实上,大部分时间都是不可能做到的,但今天我不要陷进这些辩论里。 哲学家谈到科学时,其实大部分谈的是如何确保科学方法行得通的各个技术层面,而这些技术重点在其他不以观测为最后裁判的领域中还有没有用,我就不知道了。我不会说所有事情都要用这个从观测找例外的方法。在不同的领域,也许我们不用太在意字的意思或者法则必须明确等等。我不晓得。 新概念从哪里来? 谈了这么多,有一些很重要的东西还没谈到。我说过,观测是检验一个想法的大法官。但想法从哪里来呢?科学的快速发展,迫使我们拼命发明一些方法来进行测试。但在中古时期,大家以为只要进行许多许多的观测,定律就自然而然地从观测结果里冒出来。但实际上定律并不是就这样出现的,其中需要更多的想像力。因此接下来我们要谈的是新概念从哪理来。 其实新概念从哪里来无关重要,只要有新概念就好了。我们知道如何检定某个想法是对是错,而这些检定方法跟想法来自何方完全无关:我们只需把这个想法跟观测结果互相对照便可,因此在科学世界里我们并不关心到底新想法从何而来。 在科学世界中也没有权威这回事,一个想法是好是坏,不是由权威人士来决定,我们再不需要找权威人士来帮忙判断某个概念的真伪。当然,我们可以告诉权威人士一些事情,让他提出建议;之后进行测试,看看这概念是否为真。假如它不是,那么也没什么只不过权威人士再没以前那么权威而已。 科学家之间的关系起先是争闹不休,比一般人之间的关系要严重得多,例如在物理学刚开始萌芽的时候。但在今天的物理学界,人际关系十分和谐,科学的争论很可能掺杂了许多笑声,争论的双方同样不那么确定己见,他们往往各自构思实验,甚至下赌注赌结果。在物理学这一行,过去累积下来的观测数据是那么的多,你差不多不可能想得出跟以前想法完全不一样的新概念,但同时又与所有已知的观测结果吻合无冲突。因此,如果你能从任何人或任何地方得到任何新东西,欢迎都来不及了,根本不会争论为什么谁谁谁会说如此这般才对。 然而,很多科学领域并没有发展到这样,而还像早期物理学界的情形,由于数据不多而出现许多争辩。我提起这件事,因为很有趣的是,如果出现一套独立公正的检核谁是谁非的方法,连人际关系都能够减少龃龉。 法则真是奇迹 大部分的人发现科学界并不关心到底是谁首创某个概念,或者是不关心观念创作者的原始动机时,都会十分惊讶。科学家会做的是聆听,如果对方说的听起来很值得尝试,他的想法很是与别不同,粗看之下没有和以前累积下来的观测结果矛盾,那么就很让人兴奋,值得一试。你不会担心他到底研究了多久或者是为什么他要你听他说。就这方面而言,新想法从何而来根本无关重要。新想法的来源是不知道,我们称之为人脑的想像,深具创造力的想像是那些噢姆乎的一种。 教人惊讶的是,一般人不相信想像力是科学的一部分。当然,科学家的想像力和艺术家的想像力是不一样的。最困难的,是要想像一些你从未看过的事物,这些事物必须跟已经看到过的东西完全吻合不悖,同时又要和已被想出来的完全不同;此外,它更必须是一些明确、不模糊的设想。那真是困难呀。 顺带一提,单单是有法则可让我们验证,就已经是奇迹了。能够找到像重力的平方反比律,还真的是个奇迹。我们并没有真的了解这个定律的种种,但它把我们带到预测的可能性。换句话说,还没着手做实验,它就告诉你在这个实验你可以预期会发生些什么。 很有趣而且绝对重要的是,科学的各个法则必须并行不悖,相互没有矛盾。由于观测结果同样是那一些,因此不能说一个法则这样预测,另一个法则却有不同预测。所以,科学并不是专家玩意,而完全是全宇宙通行的。我在生理学谈到原子,在天文学、电学和化学也谈到原子,它们是共通的,必须相互不矛盾。你不能随意从一些不以原子造成的东西开始。 更加有趣的是,经过推理之后,我们猜测出法则;而这些法则呢,会慢慢愈来愈简化至少在物理学界是如此。之前我提到过化学法则和电学法则的合而为一,这是很漂亮的例子,事实上还有很多其他的例子。 似乎,描述大自然的各个法则都带有数学味道。但这并不是以观测为裁判的结果,数学也不是所有科学必须具备的特性,只不过,碰巧我们的法则可以用数学的形式来写出,至少在物理学是如此,而且更据此可作出威力强大的预测。至于为什么大自然是数学的,则是一个谜。 不据理猜测,才是不科学 现在我要谈一件很重要的事情:旧有的定律可能是错误的。观测结果怎么会是错的呢?如果一切都经过仔细核证,怎么还会错?为什么物理学家永远都在修改定律?答案是,首先,定律并不等于观测结果,以及第二,实验永远都不准确。所有的定律都是猜想出来的定律,而不是观测结果告诉你一定会怎么样怎么样。它们只不过是一些优秀的猜想、一些观察的外推,是到目前为止还能通过验测的筛子而已。往后出现新的筛子时,上面的洞比以前更小,这回定律就被卡住再也通不过去了。因此定律只不过是一些猜测,是从已知外推到未知。你根本不晓得会发生什么事,因此你放胆一猜。 例如,大家曾经相信、曾经发现一件物体在运动时,它的重量不会受到影响。如果你转动一个陀螺,称它的重量,等它停下来再称一次,重量是一样的。这是个观测结果。但是,事实上当你称它的重量时,你没办法量到无限个小数点,甚至到几十亿分之一的单位的。但现在我们知道,旋转中的陀螺比静止中的陀螺要重,大约增加几十亿分之一。如果陀螺转得够快,快到接近光速的每秒钟约十八万六千英里,增加的重量就十分明显但到这时候才明显。在早期的实验中,陀螺的旋转速率远低于光速,看起来转动中陀螺的质量和没在转动的陀螺质量完全相同,有人因此推测,质量是永远不会改变的。 多笨呀!真是笨蛋!这只不过是个凭臆测而得到的定律,是一种外推。那个人为什么会做出这样不科学的事情?但事实上这件事没有什么不科学;这只不过是不确定。如果当时的人不作出猜测,那才真的不够科学。因为,这种向未知外推才是唯一有点真正价值的事情。只有在面对仍未做过、验过的情况,你还在猜想应该会这样发生的时候,才有一探究竟的价值。如果你只能告诉我昨天发生什么事,这样的知识是没有什么真正价值可言的。知识必须能够告诉我,如果我这样做明天会发生什么事才行不一定需要真的做这些事,但那很好玩。不过你也必须愿意承担错误的风险。 任何一个科学定律、科学原理或实验观测报告,都只是某种形式的简本,细节都不在其中,因为你永远无法绝对精确地描述任何事物。构思者就是会忘记写定律时他应该说速率不太高时,质量没改变多少。这个游戏就是要提出很明确的法则,看看它能否通过筛子的考验。当时提出的明确臆测,是质量永远不会改变。这是个教人兴奋的可能性呀!而假如往后发现事实并非如此,也不会构成什么大灾难。一切只不过是不确定,而不确定并不妨害到什么。处于不确定状态中但提出一些看法,总比什么都不说好。 我们活着,而且无知 我们在进行科学研究时所说的一切、所有的结论式描述,全都带有许多的不确定,这是必然会发生的,只因为它们全是结论。它们是对未来会发生什么事作出的猜测,而你无从知道将会发生什么事,因为你没做过最完备、无所不包的实验。 也许,陀螺由于转动而出现的质量改变效应是那么的微细,你可能会说:噢,这没什么差别嘛但为了要找到正确的定律,或至少找到能够通过一个又一个的筛子,通过更多观测结果的考验,就需要极为不凡的智慧和想像力,以及全盘颠覆原先的哲学,颠覆我们对空间和时间的认知。我指的是相对论。往往发生的是,那些微细的效应现身之后,许多概念便需要进行最具革命性的修改。 因此,科学家早已习惯面对存疑和不确定性。所有的科学知识都是不确定的。这种与疑惑和不确定性打交道的经验十分重要,我相信其中潜藏着巨大的价值,而且这种经验超越科学,往外延伸。我相信,要解开任何从未被解开过的难题,你必须让通向未知的门半开半掩地,容许你可能没全弄对的可能性。否则,假如你早已抱有定见,也许就找不到真正的答案。 当科学家告诉你,他不知道答案是什么时,他是个无知的人。当他告诉你他有一点点预感,觉得事情应该是如何如何,那他是对事情不确定。当他蛮确定答案应该是什么而告诉你:事情将会这样这样发展,我敢打赌。那他还是抱着一点疑惑。而最最重要的是,要进步的话,我们必须认清楚这种无知以及这种疑惑。因为我们还存着一点怀疑,才会建议往新的方向寻找新观念,科学的发展速率,并不是看实验做得有多快而已,更重要的,是你创造出新东西的速率。 要是我们无法或不想往新方向看,如果我们没有一丝的困惑或体认到自己的无知,我们就无法得到任何新观念。那样的话,也再没有什么值得花工夫做检查了,因为我们应该知道什么才是正确。所以,今天我们称之为科学知识的东西,其实是一堆不确定的论述,只不过不确定的程度不一而已:有些是最不确定的,有些差不多确定,但没一样是绝对确定的。科学家已经很习惯这种状况。我们都知道,活着而同时无知,是可能的,两者并无矛盾。因此有人说:你怎么能够活着而无知?我不知道他们是什么意思。我从来都活着,也从来都很无知。那容易得很。我想知道的是你如何能什么都知道。 不要害怕疑惑 这一点点存疑的自由,是科学的重要部分。而我相信,在其他领域中也一样。它是从一场挣扎、一场斗争中诞生。这是为了争取被准许存疑、被容许对事情不确定而发生的斗争,我不想大家忘记这些挣扎的重要,不先尝试一下力挽狂澜,而自动弃权。 作为一个知道无知哲学的伟大价值、更知道这套哲学可以带来巨大进步的科学家,我觉得我肩负着一种责任。这些进步乃是思想自由的果实。我觉得我有责任大声疾呼,宣扬这种自由,教导大家不要害怕疑惑,而是要欢迎它,因为它是人类新潜能的可能来源。如果你知道你不很确定,你就有改进现状的机会。我要替未来的世代争取这自由。 存疑很明显是科学的一项价值。在另一个领域中是否如此则是个可供辩论的问题,是些不确定的事情。在下两场演讲我预备讨论的正是这个论点,我会尝试证明,存疑是很重要的,而疑惑并不是什么可怕的东西,相反地,是具有极大的价值的! 【译注】 注一:法拉第(Michael Faraday,一七九一|一八六七),英国物理学家兼化学家,任职于伦敦的皇家研究所(Royal Institution),工作之一是每周设计一个实验,向那些对科学有兴趣的会员示范。由于需要不断创新点子,使得法拉第成为史上最伟大的实验物理学家之一。一八三一年,法拉第成功证明了电与磁只是一体的两面,两者合称为电磁。
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