科學已經終結,人類還在狂歡

多年以後,我還是忘不了第一次讀到劉慈欣短篇小說《朝聞道》時的震撼:

當時地球上包括霍金在內的各個領域最優秀的一批科學家,爲了獲得終極真理,走上了外星人設置在沙漠上的一個直徑五十米沙粒聚合成的半球祭臺…… 輪到物理學家們走上真理祭壇。真理祭壇懸浮於無際的黑色太空中,物理學家們看到在遙遠的黑色深淵中有一顆金色的星星,它開始小得難以看清,後來由一個亮點漸漸增大,開始具有面積和形狀,他們看出那是一個向這裏漂來的旋渦星系。星系很快增大,顯出它磅礴的氣勢。距離更近一些後,他們發現星系中的恆星都是數字和符號,它們組成的方程式構成了這金色星海中的一排排波浪。 

宇宙大統一模型緩慢而莊嚴地從物理學家們的上空移過……窺探到宇宙真理的科學家們,最後都被一道強光點燃,變成一個個火球,上升,消失在天空中。 

這篇小說潛藏着一個重大思考,科學有盡頭嗎?科學的發展有終結嗎?或者說,人類對宇宙的認識,對生命和意識的認識,對微觀世界的認識會有一個盡頭嗎?  很多人看到這個問題,可能都會一個非常肯定的答案,當然不會有盡頭的。 

這種非常篤定的認識,也許來自於人們對科學發展史的印象。自近代自然科學誕生以來,科學一直在向前發展,從未停頓過,大量的科學成果,也前所未有地改變了人類生活的面貌。但事實上,在十九世紀末二十世紀初,當時不少物理學家已經產生過這樣的想法:他們認爲物理學的大廈已經建成,物理學的發展基本上已經完成,人們對物質世界的認識已經達到了終點。物理學剩下的工作只是縫縫補補。 

不過後來愛因斯坦的“相對論”、以及量子力學的提出,又讓物理學產生了天翻地覆的新進展,這種“物理學終結”的看法被人們嘲笑着丟進了歷史的垃圾堆。可是以物理學爲代表的基礎科學的發展真的會永無止境嗎? 

這本《科學的終結》的作者約翰霍根在二十世紀九十年代末再次提出類似的觀點,他甚至認爲不僅物理學可能就要終結,連哲學、宇宙學、進化生物學、社會科學、神經科學、混雜學(霍根自創名詞),限度學,科學神學或機械科學……簡言之,人類一切重要的科學領域都可能面臨終結。 

聽起來是不是很荒誕,又驚世駭俗?這本書在當時一出版就在歐美科學界乃至一般的科學愛好者當中引起了巨大的爭議和反響,在一九九七年被譯介進中國之後,同樣在知識界激起了波瀾。以至於若干年後,在國內曾出過兩份頗具影響力的書單,“改革開放30年最具影響力的300本書”“新中國60年中國最具影響力的600本書”都把《科學的終結》收錄在內。

在本書裏,作者霍根的看法更加悲觀,他認爲以人類的認識能力和認識條件,可能根本就觸碰不到最終真理,科學的進展事實上已經停止了。人類科學的各個領域是有可能終結嗎?我們不妨以書中所列的一個領域,物理學爲例。

流行於二十世紀八十年代中期的“超弦理論”直到現在都是物理學的最前沿。物理學家們希望該理論能一攬子解決所有最爲深刻的奧祕:物質最深層次的奧祕是什麼?宇宙是如何來的?它爲什麼會採取我們所觀察到的形式而不是別的形式?上帝在創造宇宙時是否還有別的選擇? 

超弦理論認爲,自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子,而是很小很小的線狀的“弦”。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子,能量與物質是可以轉化的。大至星際銀河,小至電子,質子,夸克一類的基本粒子都是由這佔有二維時空的“能量線”所組成。 

在此爲基礎,超弦理論還有一系列近乎科幻的設想。比如一種弦構成一種宇宙,可能有10的五百次方這個數量級的不同版本的宇宙。而在這個多元宇宙的海洋裏,我們現在所能觀測到的這個宇宙,只是無垠的宇宙海洋裏的一片小泡沫。 

但本書作者霍根針對這一理論提出了尖銳地批評,因爲超弦理論所假定的這種“弦”粒子,太小太小了——超弦粒子之於質子,就像質子之於太陽系那樣小,從某種意義上說,這種弦跟我們的距離甚至比在可視宇宙最邊緣的類星體還要遠——完全無法被任何可能的實驗手段觀測到。也就是說超弦理論完全無法被證僞,而證僞正是區分科學與僞科學的最佳標準。而且超弦理論也完全無法做出任何可被驗證的預言。

美國《自然》雜誌的編輯馬多克斯曾指出,如果牛頓的萬有引力理論送到今天的一家刊物,確定無疑會被拒絕,因爲它太反常了,以至於無法讓人相信。但牛頓的公式卻以驚人的準確性給出了計算行星運行軌道的方法,它是如此有效以致無從否定。

愛因斯坦關於可彎曲時間和空間的廣義相對論,看上去更是古怪,但引力使太陽光線彎曲的預言得到證實後,它得到了廣泛的承認。同樣,物理學家相信量子力學,並非因爲它解釋了世界,而在於它以驚人的精度預言了實驗結果。理論學家們不斷預言新的粒子和現象,實驗則不斷驗證這些預言。

而超弦理論呢?它無法做出可被驗證的預言,它所假設的基本粒子小到根本不可能被觀測到的地步。 霍根尖銳地指出,超弦理論的出現和大行其道,本身就是物理學停滯甚至終結的體現。因爲物理學家們已經無法提出可被檢測,可作出準確預言的理論了。

作者在這裏提出了一個“反諷的科學”的概念,即那種即使在原則上也不可能由經驗所檢驗或解決的科學。 反諷科學所提供的思想、觀點,至多是有意義的,能夠引發進一步的爭論。但反諷科學並不趨向真理,不能提供可檢驗的新奇見解,從而也就不會促使科學家們對描述現實的基本理論作出實質性的修改這種“反諷科學”可能只是一些科學家申請科研經費,寫出論文,博取社會聲譽地位的一種智力遊戲。而科學本身是停滯不前的。

弦論就是一種“反諷的科學”。在現代宇宙學領域,像霍金提出的蟲洞,嬰孩宇宙,無限維的超空間在霍根看來都是“反諷的科學”。而在其他科學領域,這樣的反諷科學也大量存在。

需要強調的是,《科學的終結》裏所說的科學,並不是指應用科學,而是指那種最純粹、最崇高的科學,即希望能理解宇宙,理解人類在宇宙中的位置的這類最基本的人類科學。像今天最火的大數據,區塊鏈,人工智能之類的東西,只是原有基礎科學的應用而已。

霍根認爲,未來科學很可能將不會再有重大的“啓示或革命”的預見——不會再有什麼對於自然的洞見,能夠像日心說、進化論、量子力學、相對論,以及宇宙大爆炸理論那樣震撼人心。科學家們可能永遠搞不清楚,生命到底是如何在三十億年前產生的,人類的意識到底是如何運作的,宇宙之外還有什麼……

科學界也並不是沒有人與霍根有類似的看法。諾貝爾物理學獎得主伊瓦爾賈埃弗曾在2013年指出:“或許,我們已經抵達了科學的結點,或許科學不過是一項有限的事業,儘管源自這一有限事業的發明是無窮的。那麼,這就是科學的終結嗎?絕大多數科學家對此存而不論,但我卻旗幟鮮明地贊同這一點。”

約翰霍根是《科學美國人》雜誌的專職撰稿人,他確實具備優秀的記者和作家的素質。這本書絕不是一本枯燥的科學理論書,而是採訪了世界上各個領域一流的大科學家,像寫《奇點臨近》的庫茲維爾、霍金、道金斯、波普爾等人。霍根不僅和他們進行了思想上的交鋒的碰撞,還極其生動地刻畫出他們的音容笑貌、脾氣稟性,讀來非常生動像小說一般,讓我們看到了略顯冰冷的科學背後的那一個個個性鮮明的人。

“讀這本書,你不必非得同意作者的觀點,哪怕你覺得作者預設的觀點不能在書中自圓其說也無妨。在新奇的觀點下所引出的那些更有新意的關於科學的信息,仍然有其不可替代的價值和生命力。”這可能也是本書最大的價值所在。

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