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为什么最聪明的科学家反而很“悲剧”?

2018-04-21 12:00 李善友

科学家是最聪明最客观的,为什么连他们也不能接受新思想?


所有开创第二曲线的人都是孤独的,人们破除非连续窘境的历程,漫长而又痛苦。


任何针对自然的新诠释,都首先浮现于一个或少数几个人的心中,而且,他们通常都非常年轻。


—— 李善友,混沌大学创办人




授课老师 | 李善友 混沌大学创办人


我一定是错的。


为什么要这么说?


因为人类思维存在着不可克服的结构性缺陷 —— 非连续性窘境:


人类的大脑默认世界不变,默认连续性,默认一致性,默认确定性,一旦遭遇非连续性,或是跨曲线,这种思维不但无效,反而有害。


这一点,在不同的领域都有所体现,甚至包括最聪明最客观的科学。


为什么连科学家都不能接受新思想?


托马斯·库恩在《科学革命的结构》一书中,给出了一个著名的解释,我认为特别正确的一个词:不可通约性 ——


在革命和范式转换过程中,新思想与旧思想不但不能兼容,甚至连比较都不能做。


而且,科学范式的转换艰难而又漫长:


从欧式几何到非欧几何:2100年

从亚里士多德到牛顿:2000年

从基督教到达尔文:1800年

从托勒密到哥白尼:1400年

从牛顿到爱因斯坦:200年


这种转换究竟是怎样一种进程?


接下来,我将给大家讲一些例子,供你体味。


1

“可怜”的第谷:

我多么希望我能有所成就啊


1543年哥白尼逝世,日心说发表。


要知道,哥白尼甚至都没有敢在自己活着的时候发表日心说。而且,即便是他故去以后的近百年时间,他的学说也没有几个信徒。


当时,最伟大的天文学家叫第谷,他所做的观测精度之高,同时代的人望尘莫及。


他是贵族的孩子,财富无忧,皇帝给他一笔钱,造了一个天文台,20多年如一日,他只做一件事情,看星星,画星星,保留了很多资料,记录了星体运转的轨迹,极其准确。


但是,第谷毕生都是哥白尼学说的反对者,而且终身不能放弃地心说这一假设,于是他提出的天文学,成了托勒密地心说和哥白尼日心说之间的妥协版。


他的妥协版中,太阳、月亮绕着地球转,所有其他的行星可以围着太阳转。


遗憾的是,所有新旧曲线之间的妥协版,从来没有成功过。


比如,帆船到蒸汽船之间有妥协版:既有蒸汽机,也有船帆,有风就用船帆,没风就用蒸汽机,理论上很好,但今天你已经看不到这种船了。


临终时,“可怜”的第谷,说了这么一句话,我多么希望我能有所成就啊



换句话说,他也对自己的成就不满意:


看了一辈子星星,其实最后没有找到星星运转的规律,只是一个观察者、记录者而已。


幸运的是,第谷晚年收了一个弟子,开普勒,将所有的资料给了他,尤其是火星运转记录。


后来,开普勒只做了一件事情,用老师留下的材料,换成日心说的模型,一下子就成名了。


事实上,开普勒早就悄悄开始相信哥白尼的日心说,只是老师活着的时候,他没敢说,藏在了心里。


2

“可怜”的普朗克:

这真是一场悲剧


普朗克,量子理论的首创者,贡献极大,1918年获得诺贝尔物理学奖。


但是,他本人一点都不喜欢量子这个概念。


因为量子的存在,与他所笃信的牛顿经典力学完全不一致。


牛顿经典力学认为能量的传递是连续的,而根据黑体辐射实验,能量是一份一份传递的,这件事情,他根本无法接受。


临终时,普朗克说了这样一句话,


“多年以来,我一直试图将量子与经典理论调合起来,结果徒劳无功。这真是一场悲剧。”



但你千万不要觉得普朗克愚蠢,这是人类最难突破思维遮蔽性。


连续性思维一旦遭遇非连续时刻,人会顿时找不到可立足之地。


3

“可怜”的爱因斯坦

命运式惩罚:把我变成一个权威


 ▌所有开创第二曲线的人,都孤独


爱因斯坦是人类有史以来智慧最高的人。


1905年,被称为爱因斯坦的奇迹年,那一年他 26 岁,写出了 5 篇文章,每一篇文章都应该可以得诺贝尔奖。


可一直到 1921 年,爱因斯坦才获得诺贝尔奖,而且是 1905 年 5 项成就里最不起眼的那个成就。


他并没有因为狭义相对论、广义相对论、或者光量子学说,获得过诺贝尔奖。


1921年,诺贝尔奖遭受到巨大压力:


如果不颁发给爱因斯坦,那不是爱因斯坦的耻辱,而是诺贝尔奖的耻辱。但即便那个时候,他们都不相信爱因斯坦。


有一个特别珍贵的历史记录,呈现了当时的“窘境”:


1907年,爱因斯坦给波恩大学发了一个求职信,波恩大学科学系的系主任给爱因斯坦发了一个拒绝信,说:


爱因斯坦先生,您申请博士学位的申请没有得到允许,所以你申请做助理教授也被拒了。您关于宇宙,还有时空的学说太过于极端了,总之,我们认为您的假设更像是一个艺术,而不是科学。


古来圣贤皆寂寞,你要知道,所有开创第二曲线的人都是孤独的。


 ▌狭义相对论


16岁的时候,爱因斯坦就思考一个问题:


如果用光的速度去追光,最后那个光的速度会怎样?


比如说开汽车,用跟火车一样的速度去追火车,最后二者肯定相对静止。但是光呢?用光的速度去追一束光,这个光会不会静止?


在这个灵感之下,爱因斯坦一蹴而就,写出了“狭义相对论”。


他的第一个基石假设是光速不变。在真空当中,即使用光的速度去追光,光相对于你的速度,依然是光速。


光速恒定假设之于爱因斯坦,犹如惯性假设之于牛顿,就好像宇宙里面有一个闪电击中了爱因斯坦的脑子,传递了信息,于是开启了我们当代科学里面所有的一切。


第二个假设叫相对性原理 ——两个相对匀速直线运动的物体,你无法判断哪个运动,哪个静止。


根据以上两个假设,只用高中数学,爱因斯坦就推出他的第一性原理——狭义相对论(包括E=mc^2),简洁而优美。


 ▌ 广义相对论


广义相对论针对的是牛顿的引力。


牛顿认为引力来自于物体的质量,但广义相对论说:


一个大质量的物体会造成周围的时空场弯曲。在弯曲的空间里面,物体假如一旦运动起来,要遵循最小作用力原则,必须跑最短的路径,那个最短的路径看起来就像有一个引力一样。


爱因斯坦甚至说,连光经过太阳时,都会弯曲。


 ▌ 爱因斯坦打破了什么边界?


① 以太


在牛顿的物理世界中,以太是一个非常重要的逻辑奇点。


(以太:亚里士多德相信地球上所有的物体是由土元素组成的,月亮以上的天体由以太组成的。土元素的特征是一定要向宇宙中心运动,以太的特性是一定要做完美的匀速圆周运动。)


以太在牛顿体系里面有两个作用,第一个是作为光的传播媒介,第二个是作为引力的媒介。


但是,爱因斯坦的狭义相对论,彻底抛弃了以太假设。


② 质量、能量


在牛顿的经典物理世界:质量和能量是两回事,质量守恒定律和能量守恒定律。


爱因斯坦打破了质量和能量之间的边界:质量和能量可以相互转化。


③ 时间


在牛顿的经典物理世界:时间是绝对的独立存在,与任何外在事物无关。


爱因斯坦的广义相对论,则打破了时间和运动之间的边界:


速度越快,时间越慢;

光速运动,时间归零。


④ 引力


牛顿推翻了亚里士多德的说法,提出物体之所以运动,不是因为内在属性,而是因为引力的存在。


但是,引力真的存在吗?


200多年里,没有任何人怀疑,只有爱因斯坦。


为什么爱因斯坦可以做到,其他人做不到?


因为他求助了哲学:


23岁读休谟的《时政主义哲学》,马赫的《时政主义哲学》,这些对他影响特别大。


休谟认为,没有观察的事情未必是知识,所以他对一切不能由感官直接探知的东西到底是否存在,发出挑战:


时间真的存在吗?空间真的存在吗?以太真的存在吗?引力真的存在吗?


为什么其他人做不到


跟爱因斯坦同时代的老一代科学家,都曾经提出过类似相对论的一些片段,但遗憾的是,他们一直没有放弃以太的概念,没有放弃绝对时空这个假设。


牛顿物理学的思维遮蔽性,让他们在迷雾当中步履维艰


甚至后来爱因斯坦论文都已经写出来了,他们看到之后,也不能接受。


洛伦兹直到去世,仍然坚信以太一定存在;


庞加莱在寻找一种新的电子理论的时候,尽可能保留已有的东西,他的相对论版本像一床拼凑起来的被子,所有那些用以太来解释电磁力的复杂理论,都被扫入历史的垃圾堆;


同样被历史遗弃的,还有那些依然相信这些观点的大牌教授。


所以,普朗克曾说过这样一句非常悲凉的话:


“一个新的科学真理取得胜利,不是通过让它的反对者信服,而是通过这些反对者的最终死去,熟悉它的新一代成长起来”。


这句话归根结底说的就是不可通约性。


 ▌ 另一个诡异事件:

无法跨越的“不可通约性”


每一个人都活在自己的鱼缸里,包括爱因斯坦。


他的广义相对论里有一个常数,他根据那个常数去演绎推算,推算出宇宙在膨胀这个惊人的结论。


当时,所有人都不相信宇宙在膨胀,包括爱因斯坦。


他就静悄悄地说,这个不可能,所以加了另外一个常数,把这个膨胀给抹平了。


后来哈勃通过望远镜发现,宇宙真的在膨胀,爱因斯坦说,这是我一生做过的最愚蠢的事情。


事实上,爱因斯坦的相对论推翻了牛顿力学,但却没能改变牛顿世界观的核心理念。


要知道,牛顿所有的核心世界观,包括因果律、连续性、决定论、可预测性、机械论等,在量子力学体系里面,全部被推翻了。


1925年,是爱因斯坦职业生涯的转折点,之后 30 年,他执拗地批判他所参与建立的量子力学。


40岁之前,爱因斯坦是牛顿物理学独一无二的的革命者。


可 40 岁之后,爱因斯坦是牛顿世界观独一无二的的捍卫者。


晚年的爱因斯坦,面对量子理论时,非常痛苦,他这样说道:


为了惩罚我对权威的不敬,命运把我变成一个权威。



爱因斯坦是有史以来,对智慧调动最深刻的人,依然走不出人类固有的思维遮蔽性。何况你我?


4

最后的最后,

这三点非常重要


综合以上,有三个关键点需要你特别留意:


1. 伟大的科学家几乎都是哲学家或者思想家。


任何哲学,其立论自觉或不自觉地都建立在当时的科学认知基础之上。


正如王东岳在《物演通论》里所说:


任何哲学,其立论自觉或不自觉地都得建筑在当时的科学认知基础之上。


当代的哲思最好能够以相对论、量子力学、宇宙演化论、粒子物理学、原子物理学、物理化学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、社会生物学、人类学以及种种社会学理论等先进的当代科学系统为背景,即:


以各分科边缘相互融合的自然知识与人文学科乃至哲学思考再融合,庶几有望拓展一层更大尺度的新视野,开创一系更为宏阔的新思境。


2. 任何针对自然的新诠释,都首先浮现于一个或少数几个人的心中,而且,他们通常都非常年轻 ——神圣的第三个十年


23岁,牛顿的力学原创思想全部成型;

21岁,达尔文踏上了小猎犬号;

26岁,爱因斯坦写出了5篇论文;

24岁,海森堡写出了量子力学公式;

28岁,熊彼特的经济发展理论,奠定了他的江湖地位。


3. 人类既有的思维模型构成了生活的边界,但人类文明的每一次进步,都源于逻辑变革。


所以,如果你能比周围的人率先打破它,哪怕打破一点点,将构成巨大的优势。(完)


本文根据4月21日李善友教授在混沌大学的课程整理而成,内容仅为全部课程的1/4。戳此领取听课资格,即可听取完整课程。


 戳视频 ☟ 

2分钟动画帮你搞懂「非连续窘境」



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