科学的现实与正确的心态  youngler

美丽的自然世界令人充满激情。在这个星球上在其二十世纪后期，研究自然世界的理论物理学却变成一个充满无奈发现的领域。但是可以相信科学的心态是相通的，有兴趣于自然宇宙的学者肯定遍布于这个星球的每一个角落，面对科学的不如意情形，可能有着相同的心境、相同的困惑以及相同的思考思路。
我们主要关注中国学者研究相对性理论的成果和中国学者反对相对性理论的思考。七月流火，来自工程学科和理论物理的中国学者聚集在中国网络上，进行着各种相对论问题的激烈讨论和争论，有如流星在天空划出道道亮线，也如七月彩云如火如荼。我想有必要向人们介绍今天的人们对于相对性理论的思考。
不过，本人很少参加业余学者引发的这类学术讨论活动，一方面由于一些业余学者多少带着些情绪来讨论科学问题，显得不够严肃。自由学术论坛难免存在一些问题，一些不负责任的学者出于情绪宣泄对于相对性理论的不满心态，也有学者长日推销不成理论的物理观点。这种情形在活跃论坛气氛的同时也大大降低了科学讨论的严肃性。另外一个问题是，很多学者缺乏对于科学现实性的足够认识，而总是热忠于无谓的争论。须知不是所有的科学问题经过论坛式的讨论所能够成功解决的。很多人们可能没有看过 I·拉卡托斯的科学哲学文章，不知道科学革命是科学风格之间的综合比较。科学需要更多的实验支持和总体上明显优越的理论，这是关键的问题。如果没有更多的新的实验支持（比如卫星陀螺实验，卫星光速实验）和新的更好的理论，旧的理论不可能被人们放弃。不过，通过这些论坛上的学术讨论，人们最终对科学有了一个更全面的认识。很多人们最终明白了，概念和哲学的争论不能解决类似相对性理论这样的问题。这是收获。
其实，人们看重相对性理论，只不过是人们为了现代物理学中许多令人困惑的物象，能够找到的最好的处理方法系统罢了。不是人们不想得到更好的理论，可是谁能提供更好的理论呢。既然人们无法在实用总体上提供更好的科学方案，也就应该允许职业物理学家们在相对论和量子力学的金矿里继续寻找统一理论的蛛丝马迹。当他们在犁遍砂田，连个蛛丝马迹也没有捞到的时候，我想他们会放弃他们原以为是正确的思路。
科学永远需要更好的理论，可是很多反对相对论的人们也无从知道到哪里去寻找更好的理论，这是人们做的不好的地方同时也是困难的地方。如果没有更好的理论，就算驳倒了相对性理论又如何呢，科学社会能不能够忍受没有领导理论的日子呢。当然，我们有理由信奉任何一种物理思想，也由于我们还很难找到非常物象世界完整的形象图景，所以有更多的急功近利的学者寄希望于以另一种抽象的理论代替相对性理论。在这里考虑不周的事情是科学是否需要以一个同样抽象的理论来代替另一个抽象的理论。
在很多没有效果的争论以后，有人责备科学忽视着一部分学者的灵感。其实科学在忽视一部分学者灵感的同时却一直在努力着寻找更好的理论，这些都是实情。另一方面，须知科学永远不会随便接受一个只是有点进步性的但不是很成熟的理论。科学需要的是一个从黑白电视到彩色电视的理论。科学的确会无视理论方面某种单个的伟大发现，同时也没有精力来关心这方面的问题。这就是我们需要面对的科学严正的现实问题；（事情比如生意场上大生意人也许不是不在乎小钱，但的确没有时间精力来赚小钱，只有笨蛋会放弃赚大钱的机会去赚小钱。）现实的科学家们认为重要的事情是发现新的物象，有了更多的实验结论，才知道科学往那个方向去寻找更加正确的理论。这种对于科学的蚂蚁般踏实的作风，本书作者认为不应该受到责备，我想大多数人会同意本书作者这方面的观点以及达成一个关于科学的共识——即科学的发展总是需要这样的踏实作风。灵感的埋没是正常的事情，即使对于关键性的灵感，也不可能只有唯一一次光顾某个唯一的幸运学者。如果没有牛顿，地球就永远没有朴素的力学体系，这不可能吧，至少 Laplace 不会同意这样的观点。既然灵感可以多次光顾地球人类，灵感的价值贬值也就可想而知。正象一个人拥有多次婚姻的法律权利，所以不免有人无视第一次婚姻机会。科学也是这样，科学诸多现实的行为的确表现为科学对于个人灵感的傲慢心态----科学需要灵感的时候，灵感会在后来学者的潜在意识中再次浮现。不是吗，古希腊的哲学家 Aristachus 就浮现过地球绕太阳转动的思想，这一光辉灵感一埋没就是将近两千年。作为学者的理想，人们希望物理教科书里能够找到中国人创立的物理原理。是啊，物理教科书中没有一个以中国人的名字命名的伟大定律，这不能不说是东方伟大文明的一点遗憾。不过，我们也许只能以谋事在人成事在天的坦然态度来看待这样的事情。但是退一步说我们还是有可能成为像 Aristachus 那样的古希腊学者，为后人的科学理论提供灵感的基础，以及推动中国的文化将来可能成为新时代科学精神的起源。我觉得一般学者的科学价值就在于此，以及这类业余学者论坛上的学术讨论其价值也在于此。我们的思想能够为后人的科学理论提供灵感的基础，我们应该为此感到满足。
本书作者认为  Marxism 哲学对本书作者的自然观的形成，或多或少起了影响作用。我总觉得对于科学，哲学和实验室的工作以及抽象的解释都是需要的。幼年的科学不会是没有问题，但是为了科学的尊严，这方面的问题不是说得越多越好。我也发现科学中的一些简单化思想方法。人们一直来总是简单化地考虑问题，要么把热当作一种死的物质，要么把热看作是一种纯粹的运动。哲学课本早就说过，不能离开运动谈物质，也不能离开物质谈运动，但是我们总是不能以热既是物质现象也是运动现象的思想来考察热现象。这方面的事情很多，不过想来，也许科学还没有到说这些问题的时候。自信的科学家不是忘记了哲学家们的诚意劝告，他们有他们的理由，他们有他们的难处，有他们需要急手处理的工作。这方面有一个有趣的故事。中国总理访问以色列时曾说，犹太民族在世界近代历史上产生了两个伟人，共产主义哲学家  Marx 和相对论的创立者  Einstein 。可是，他们两个人的思想放在一起，又是多么的不和谐、不协调。哲学家说，物质是不依赖于人的意识的客观存在；可是他的同胞物理学家却说，物质对于各个观测者可以具有不同的质量数值。如何协调科学与哲学，这正是我们今后所要工作的课题。
另一方面，作为职业物理学者也有他们的难处，虽然很多职业理论物理学者总是声称相对性理论每天经受着大量加速器试验的考验，实际上这一理论与实验的偏离距离他们比我们更有深切的体会。正像人们常说的话，鞋子好穿不好穿，脚指头最清楚。痛苦的心境可能是，自己挑选的鞋子有苦只好忍着。一个职业物理学者总不会跑到业余物理学者那里诉苦吧。
我们必须充分地认识到科学是慎重的选择。可是相对论创立者 Einstein 富于天真的话有时候让人觉得这位老先生可能并不理解这一点。他说，一千个实验不足以说明一个理论正确，而只要一个实验就可以证明一个理论错误。很多学者在经历了没有效果的实验探索和争论之后，才回过头来意识到，原来能够用一个实验证明一个理论错误，不等于就能够把那个理论降为非主流的理论。拉卡托斯有一句可能是过于偏激的话，他说，科学家的脸皮也是很厚的，他们不会因为发现理论与实验存在一些矛盾的地方就轻易放弃原来的理论。拉卡托斯的话可能不是完全正确的。他说的是科学社会的真实情形，但是他可能不了解科学家们的难处，即科学的基础理论不可能总是跟着新的实验发现而摆动。这方面的理由，我想大家能够听得明白，如果科学发现理论与一个实验存在矛盾就放弃一个理论，那么地球人类的科学有可能每年都得更换主流理论。让科学每年流行一个理论，科学还有没有科学的严肃性呢。
科学革命是后来理论与原有理论综合优势的比较，不是发现若干个无可辩驳的试验证据就能够让一个理论退出地球人类科学的舞台。与相对性理论矛盾的实验已经很多，但是不管这一理论与实验之间拥有多少矛盾，只要理论拥有实用整体的优势，只要大多数的职业物理学家认为沿着相对性理论的思路能够进一步发现科学某种新颖的东西。那么，相对性理论依将继续在地球人类的科学舞台上扮演主流的角色。基于这样的认识，根据历史的经验，即使卫星陀螺实验发生相对性理论意外的实验结果，这一事件同样不会从根本上动摇相对性理论在地球人类物理科学的统治地位。如果凭这样的实验可以推翻相对论，相对论早已流传不到今日。事实也的确是这样，地球这个世界上没有多少职业物理学家曾宣称，如果卫星陀螺实验失败，他们将会放弃相对性理论。届时，物理学家们可能承认这一结果对相对论不利，但是他们依旧可以相信相对性理论的进一步发展可以解决这方面的矛盾问题，弄得你没有办法。事情就是这样，如果一批人坚信了一个理论，并且相信他们信奉的理论通过发展可以克服所有的不如意问题。那么你想用实验结果与他进行辩论多半是枉费心机的。很多实证主义者是拿实证主义对付其他不同学派的学者的，他们自己却从来不会顾及来自实验室的反驳。所以，人们过多地寄希望于卫星陀螺试验能够驳倒相对性理论，可能的结果是带来更多的失望。须知彻底改变科学的研究方向是非常之困难的一件事。也正因为如此，很多人纵使让科学走上另一条抽象的方法之路，也决不愿意回头审视机械论方法上所取得的成果。
不是我对于卫星陀螺试验过于悲观，如果我们能够对于现实的科学社会做一番深入研究之后，我们是会相信很多对于科学现实性的种种猜测。如果卫星陀螺试验能够说服相对论，为什么道理，在此之前的粒子碰撞截面增大效应不能说服相对论的长度缩短！为什么没有人以科学先后提供数值相差很大的粒子寿命数据来指责相对性理论存在着实验方面的问题！遥远的图象可能模糊，微观的图象说不清，光速慢了，这是时间延迟。要辩护一个理论，总有各种各样的理由。但是，不能说这种辩护就完全没有正当的理由——即科学的基础理论不可能总是跟着新的实验发现而摆动。这使我想起不知是哪位学者说过的一句话，科学革命实际上是通过人的新陈代谢过程逐步完成的。在经历了世事艰难之后，一个人是不可能不相信关于科学发展过程的种种说法。
人们应该认识到科学社会这一无可奈何的现实。地球人类在找到完美的科学方案以前，很多理论的不完美情形是无可避免的。迄今为止的所有物理学理论，给我们提供联系地认识物象方便的同时，都无法很好地克服思想上的一些困惑。科学不会就此而终结，科学处于发展之中，地球人类一直来都在寻找更加完美的物理理论。也许不如意的事情完全有可能，我们永远也无法彻底揭开自然界的层层面纱和找到宇宙的真谛，以及我们的命运可能是，我们永远需要面对一个个总是有所欠缺的理论。正因为一个具体的人造理论总是有所欠缺，这就需要我们的每一位学者具备宽容的心态。在这里，问题不是宽容是不是美德，而是这是科学如钢似铁的现实。
从这一点上说，人们厌恶相对性理论的态度不应该是一种正确的态度。但是很多业余学者意识不到这一点，他们不知道如何历史地和全面地看待地球人类科学历史上这一相对论事件。一般地，职业物理学家们是这样认为，作为一个真的欲为科学的发展做点事情的人，应该是少做争论，多做点实在的探索。但是在科学进入了高度职业化的当代社会，业余物理学者花千百万美元去建造物理实验室是不可能的。也正因为这一点，业余物理学者们只能热衷于很多没有多少效果的理论问题的争论。
其实即使职业物理社会也只不过是认为相对性理论是一种科学方案。如果你了解美国 Stanford University 一直在努力与美国航天局合作试图在不久的将来进行一项叫做卫星陀螺的试验，以证实引力场中的时空是否真的发生了弯曲，那么我想你不会怀疑职业科学社会对于相对性理论是不是真理也是抱着个模棱两可的态度。其实，严肃的科学家总是怀疑一切的人造理论。既然如此，那么我们在这里争论相对性理论的是非长短又有多少必要的意义呢。
我记得天文学家们有一句话，谁能解释我的天文现象，我就相信谁的理论。这话道出了至少在天文学界有一个公平对待新理论的环境氛围。这就够了。天文学是十七世纪以来的物理学的起源，也始终是物理学领域中最具革命性的分支。从这一意义上说天文学是物理学的真正代表。如果这一领域没有陷入信仰危机，科学应该永远充满光明和希望。科学需要新的更好的理论的有力支持，需要实验的进一步发展，也需要耐心的等待——科学的前景也许是非常令人悲观的，但是科学远景的希望总归是存在的。也许在我们也死了以后，顽固的学者由于年纪的原因一代接着一代走了，更多的后来学者接受了新的观点，科学革命在人的世代交替中逐步完成。
是的，没有一个理论像相对性理论那样，能够赢得专业物理学者的承认，却如此长久地遭到大众人们自始至终的愤怒抵制，这不能不说是一个问题！
但是，对于这一理论，争论归争论，没有必要过激的言论行为，以及过多的情绪我想也是没有必要的。不管怎么说，相对性理论把地球人类的物理科学推进到了新的时代，其进步意义总是主要的。学者之间的意见分歧的确是正常的事情，但都是为了科学，人们走到了一起，有着追求科学的共同基础和在这一基础之上的共同语言，分歧总是次要的。作为丰富地球人类的科学方法，各种探索风格我想都应该值得鼓励。即使要评论一个理论的得失，那最好留作是以后的事情和历史的事情。关于相对性理论，我不免有过许多评述，也许我根本没有评论这一理论的资格，但是如果允许我从历史的角度评论得失，我觉得，虽然人类为这一理论付出了惨重的代价，给人们带来痛苦的心境，给人类的自然哲学想制造了混乱的局面。但是作为补偿，我们毕竟因此对于自然界的物象获得了更多的认识，获得了很多精确的数量规律，以及与量子力学一起指导了二十世纪的物理实验科学，所有这些，我们都不该忘记。有这么一个理论，总比只知道守着老祖宗那点理论要好得多。有时，我们总觉得正确的东西应该获得人们的承认，但是实验科学更注重一个理论的应用功能。在理论的完整以及实用功能方面，相对性理论直至目前还是这一领域的诸多理论中最为出色的和最为优秀的理论。有人们希望破除科学中的迷信成分，这是可以理解的，但是在更新更好的理论被发现之前，要人们不相信现在的流行理论，又相信什么呢。在更好的理论被发现之前，人们只有学习不好的理论，如果总是带着怀疑否定的情绪去学习不好的理论但又是最好的理论，毕竟也不是个事情。大学教授们总不能一边在课堂上讲述现代物理理论，一边说现代物理理论是一个错误的理论。也许，我们因为没有原子弹而受人威胁或者遭受过原子弹的轰炸，我们需要了解制造原子弹的理论，或者因为经济发展而又缺乏能源，需要和平利用和开发核能，我们需要核发电技术。不管相对性理论是一个有争议的理论，今天我们需要它，有理由学习它，有理由利用这一理论。这是一个科学社会现实的问题，人类处于两难境地的时候，更多地考虑了一个理论的实用功能，而不是一个理论的逻辑矛盾与哲学背叛。今天，使用着只有相对性理论才能推导出的公式，明天，评说这一理论存在着根本性的错误。这也是人们在处理相对性理论时遇到的一种非常尴尬的困难。有用未必是真理，说起来容易，做起来难。上阵面对是是非非的理论，辨别是非不是一件容易的事情，也不是你是权威就能说了算的事情，更何况普通学者呢。自命不凡可能对于人类有所贡献，自命平凡也众情可谅，不应该受到指责。所以，即使人们自命不凡或自命平凡，能够相信专业界的理论，在专家的理论上做些发展工作，充分发挥专业性的理论在方法思路方面的科学发现潜力，也不能说有什么过错。相对性理论可以是完全错误的物理思想方法体系，但是它也可能是通向正确的物理思想方法体系的辅助桥梁。回想起来，最初我是通过接触相对性理论了解了很多现代物理学实验现象，也从相对性理论那里学到了理论物理的更多知识，比如现实中我们很难找到绝对不变长度的量杆、不变质量的砝码和不变快慢的时钟，总而言之，我们的身边没有不变的物理世界。这些物理思想就是从相对性理论那里学到的。从另一方面来说，也许能够相信流行的理论也多少有点值得羡慕，因为如果一个人自命不凡，怀疑专业性的理论，难免会在物理研究中遇到收集专业物理实验资料的许多不便和来自于科学探索本身的种种困难，以及来自于传统人士的种种反对情绪……
我们应该知道，对于借助于实证哲学走上地球人类物理科学舞台的理论来说，它或许佩服来自于实验结论的说服。但是，如果我们果真期待着通过一个两个实验结果能够推翻相对性理论，我们也许是过于天真了。即使 Einstein 本人晚年时也曾谦虚地总结他一生的科学工作，“我不能肯定我所做的这些工作是正确的，一项也不能肯定。”这也没有用，科学理论出自他的手以后，也许就不由他说了算了。科学历来是从各个并不令人满意的理论中挑选其中较为优秀的那些理论作为科学。如果发现一个理论的一个实验反例，就将那个理论驱逐出科学舞台，那么地球人类的物理科学舞台上将没有一个观点能够剩下来，更不用说能剩下一套系统的观点即理论了。物理科学总的情况是理论物理学家唱前台，多沾风流，但是真正决定科学理论是非成败的却正是这些围绕着实验室唱后台的默默无闻的实验物理学家们，他们是物理科学的现实裁判官。不承认这一点是不成的，如果你不承认这一点，也许你就永远不会理解和读懂科学的整个历史以及科学的严酷现实，你就会总是在说些虽是非常正确的实则是完全无济于事的话。
不过，偏流学者研究相对性理论也还是应该得到支持，在反相对性理论的学者中，也不乏有许多心平气和以理服人的学者，他们注意到情绪化的语言未必是一件好事，宽宏和理解更有利于科学。正确地处理不好的事情，让它更有利于向好的方向发展。郑铨老先生说道，相对论是否是一个正确的理论当然应该由各种客观事实来检验。这一理论一直来经受着各种非议和驳难，在取得大多数承认以前是如此，在取得大多数承认以后也是如此。六十年代以来，国内外都有各种不同议论，散见在各种书刊之中，足见这个问题是一个始终引人注目的问题。爱因斯坦是一个伟大的科学家，具有许多令人敬佩的品格，应该受到人们的尊重，当然，这不等于说不能提出和他不同的意见。亚里斯多德有句名言：吾爱吾师，吾尤爱真理。
我们的工作也许仅仅是为了我们的子孙后代提供灵感的基础。也许我们本也没有必要这么做，因为孩子们肯定会比我们这一代人更加聪明，更加充满智慧。你们说呢。也许，正像现在的人们很少有人知道谁是 Ptolemy 一样，多少年代以后，后人也会彻底忘记力学方法的发展史上有过相对性理论这个插曲，而不知我们现在这些科学思想意识方面的文字到底说的是什么天书。从这一方面而言，有关科学意识形态方面的众说纷纭的争论，也许是毫无意义的事情。争论不能解决问题，或者是白费口舌，等到我们的子孙后代有了他们自己的更好的科学，思想意识方面的问题必将会迎刃而解。
（总而言之，人们该说的都说了，该做的都做了，留下的，科学的路还是应该按照人们各自的风格思路继续走下去。）