第二次引用一句话(照我的习惯是不应该的),只是因为想到了这句话的更深一些的涵义,也许不能称为揶揄,但至少是有所隐晦,甚至可能是自我调侃。爱因斯坦在纪念开普勒诞辰的演讲中说:“如果不相信我们世界内在的和谐性,就不会有任何科学。”
这就要从开普勒的研究历程说起。众所周知,开普勒以他的“行星运动三定律”留名于世,但起初他试着把数学上仅有的五个正多面体和当时已知的六个行星的轨道相联系(毕竟六个物体间正好有五个缝隙,这简直太像是天意的和谐安排),但其实这个构想与实际的观测数据有着较大差距,开普勒甚至想当然地怪罪于可能的观测误差。直到他获得了第谷的详细而精准的观测数据,才不得不放弃原本思路,开始新的尝试,最终发现“三定律”。
从结果上看,开普勒起初的想法只是留在历史记载里,他的这个努力显得颇为霸王硬上弓,甚至有一种说法,当开普勒把他的所谓研究成果告诉伽利略,伽利略根本没有理睬他。在某个历史时刻,开普勒也许更像个二流的混子,硬是挤出些并不着调的结论。这样地看,似乎并没有错,毕竟科学研究也是由人从事的一种行为活动,机会主义式的评价在所难免。但这样看事物和历史未免过于狭窄,而且如果细究他后面的研究工作,也未见的就不是“霸王硬上弓”了,只是获得了成功罢了。先看第一定律,从托勒密到哥白尼都将星体运动的轨道赋予了看上去最为完美的圆形,但又由于明显存在的偏差,不得不将中心天体(区别只在于一个是地球一个是太阳)的位置不完美地偏离圆心,做了“偏心”处理,再附以“本轮”、“均轮”等技术手段进一步地弥补;到了开普勒面对这些问题时,依旧靠着原本的手法已经难以为继,于是试着把其他图形套用进去,比如圆锥曲线,最终找到了相当吻合的椭圆轨道;如果详细的历史研究发现他当年甚至试过抛物线或者双曲线,我个人是不会觉得奇怪,可能有人会说,抛物线和双曲线都是开放的图形,而行星的轨迹是封闭且循环的,所以他不可能做这种尝试,那同样是看得太狭窄,因为假如某个这样的开放线条具有相对程度的吻合性,那完全有可能再去设立某种条件来弥合封闭性上的不足,就像前人们试过的“偏心”、“本轮”、“均轮”这类手段,呵呵。更加明显的事例或许是他的第三定律,要知道在发现第一“椭圆定律”、第二“面积定律”后十年,开普勒才总结出了第三定律,即“比例定律”:行星公转周期的平方与轨道半长径的立方成正比。他在这十年中显然是没闲着,寻找了各种各种参数之间的比例关系,不亚于在人的寿命和身高的统计数据里苦苦搜寻对应关系。但毕竟开普勒是发现了这一系列叫做“定律”也好、实属“规律”也罢,假如没有这些成果,显然“开普勒”这个名字必然被科学史所遗忘,这样的“机会主义”确实是人间的现实。
写到这里,让我们跳脱出来一小会儿,聊一点稍微抽象的问题:“为什么世界是有规律的?”世上有规律似乎显而易见,所谓“潮起潮落”、“冬去春来”,都是规律性的体现。不但有看上去很“硬”的规律,还有很多似乎只是指向性的规律,比如,看到鲁莽驾驶的人,自然会觉得他出事故的几率更大而不是相反,否则交通法规就不会是排斥野蛮操作而不是相反。但这依然是一般性的认知,并不能否决谨慎驾驶的遭遇了事故、鲁莽驾驶的反而逃过了事故的个例存在。(这相反了又相反,肯定了又否定,到底几个意思?😅)只能说,“是否世界本质上是有规律的?”或者“是否世界在本质上遵循规律?”这类问题很难回答,但是不妨从低阶一些的角度去理解,在不否认世界存在一定的甚至相当的规律性的前提下,认识到人只有从规律入手才可能建立起所谓的“认识”,或者说“规律性”是人类认知的基本切入点,没有“规律”就无所谓“认知”,所以我们是相信着天定的“和谐”,否则一切的一切都成了爱因斯坦所说的“上帝掷色子”,既非常无望也与现实不符。
说到爱因斯坦了,他也有一个“十年”,就是,在1905年推出了狭义相对论之后,又用十年时间研究出广义相对论。我个人是曾经想过比较下他们两个人这两个十年,似乎爱式的成就更大一些;但后来发觉这是个无聊的对比。想起个小笑话,有个人肚子饿了吃馒头,吃了五个吃饱了,于是他说:“早知道直接吃第五个馒头就好了!”这人无疑是很傻,但是硬是非要去比较不同历史阶段的科学家和科学成果,好像也不见得机灵到哪去。科学的历史乃至于所有的历史,都是个逐步建构的过程,就像盖房子不可能不盖一楼、直接盖二楼。如果有个人说,阿基米德只研究过杠杆和浮力、伽利略只研究过轻、重物体的下落速度这些“小”题目,那只能说对科学了解得还不够深入。
扯远了,拉回来。广义相对论无疑是爱因斯坦最高的成就,此后他就没有取得什么大的成果,但不要以为他就甘于寂寞,其实一直在憋个大招。进入晚年,爱氏试图推出所谓“大统一理论”,就是把那时物理学已知的两个基本力(引力和电磁力)统一到一个理论框架里。可是结果却相当不如人意,不仅当时的学界无人接受,之后的物理学更是发现了存在于微观层面的另外两个基本力(强相互作用力和弱相互作用力),并且后来的研究将新找到的两种基本力与电磁力整合进了统一的理论,但引力却依然孤悬事外,爱因斯坦终于研究了个寂寞。当时就有物理学家私下议论:爱因斯坦已经不算是物理学界的人了。我还读到过一个更夸张的故事,有个人到普利斯顿大学物理系任教,初来乍到自然想拜见下物理学的大佬爱因斯坦,于是找老爱同志的秘书约时间并且索要了他的最新论文,毕竟见到他总不能还是夸相对论多么多么伟大吧,爱老爷子必定早就听腻了,还是讨论一下最新的研究更实在,可是回去看了论文,发现太垃圾,于是爽约没有去见,因为作为同行很难忍住不指出来,那样会很尴尬。看来,爱因斯坦当时有多不靠谱可见一斑,或许说他已经滑向民科的等级也不算过分。这下好了,本文涉及的两个人物,开普勒和爱因斯坦,前者从二流的“混子”进阶到了一流的科学家,后者从一流的科学家退位到了二流的“混子”。据说秩序井然的“科学”怎么这么乱?不着急,请继续往下看。科学和科学研究需要遵循一定的规范,这正是库恩的范式理论的主要意涵,这一点似乎不言而喻,这里不再展开,不过还有一个更为小众的科学哲学理论,就是费耶阿本德的无政府主义科学理论,用俗语解释就是:科学研究怎么来都行。
什么?开玩笑呢?科学研究这么严肃的事情也可以怎么来都行?前文说到了,对科学研究的评价会有机会主义,那么对于科学研究本身会有机会主义也同样不必大惊小怪。那科学这个东西还有谱吗?有的!爱因斯坦曾经对近代科学做过极尽简略而又极为精准的概括:形式逻辑思维与系统性的验证。自从人类文明伊始,人们就思考着各种问题,哲学、宗教甚至神话传说也都包含着思维的过程、体现着思维的结果。而近代科学更加本质的特征则正是验证,例如原本属于哲学的许多问题和领域,如今都归属到实证科学门下,有了验证的方法,这样的变动就自然形成。验证、系统性的验证这一方式又正是由前文所提及的伽利略在研究轻、重物体的下落速度这个“小”题目时所创造出来的,也因此爱因斯坦将伽利略称为近代物理学之父暨整个近代科学之父。虽然论述清晰何为验证、何为系统性的验证甚至何为证据,会更难更复杂,需要比这篇短文更大得多的篇幅和能力,因为科学尤其是现代科学所要解决的问题,已经是阿基米德、伽利略所要解决的“小”问题所无法比拟,验证是需要同样巨大的智慧去应对的题目。而且很多情形下,验证并不能证明某个想法是正确的,而只是证明至少不是错误的,这可能也是波普尔的证伪理论的由来之一。
但总之,验证的方法确保了科学成为人类迄今为止最为可靠的认知方式,实证科学的证据比上帝显灵、神仙下凡的传说可靠得多,让很多科学的论证和结论成为眼见为实的可靠经验。也正是因为验证作为科学正确性的有效保障,所以允许科学家提出各种新颖性、创造性的科学理论,科学的验证守住了科学的底线。用胡适的话说就是:大胆的假设,小心的求证。甚至让科学具有了某种“草根性”,即:不是谁的名声大、职称高,谁就是正确的,而是谁的理论能通过验证,谁就离正确更近。就比如爱因斯坦,他后来当然是个科学的巨匠,但在研究出狭义相对论之前,其实也很“草根”,而后来即便已经是权威,他的想法依然要接受科学的检验。
在一轮又一轮的“假设”、“求证”的轮回中,更有效的理论被留下、更无效的理论被淘汰,科学也就取得进展。这里要提醒人们不该忘记的却是那些淘汰了的、失败了的未结出果实的智慧之“花”,倒不是曾经被否定的理论有可能反败为胜,而是因为得到正确答案的人,有可能是在前人和他人尝试的各种不正确答案都被否定后,在仅剩的可能答案中选到了正确的解答,即所谓的“试错法”,这始终是科学研究相当现实的手段,所以试错的人、没有成果的所谓二流的“混子”也同样为科学事业做出贡献,有时甚至可能是关键贡献。
再回到爱因斯坦,他的“统一理论”研究没成功,他甚至“出糗”了,但他的尝试依然有意义,毕竟找寻更简单、更概括的理论一直是科学的一个目标。爱因斯坦进行了某个不成功的研究,不影响他作为最了不起的科学家之一的历史定位,因为科学家不是神而是人,而人终究不是宇宙之主而是大地之子,最后还是像开头一样,引用他的一段话做结尾:“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识;一切关于实在的知识,都是从经验开始,又终结于经验。”