击中书籍：20 世纪的科学如何摧毁牛顿的宇宙

科学是您不在舒适地依偎在某处岩石下的火光下阅读本书的原因，但是，它的实践明显早于伽利略在 16 世纪将其正式化。在其最早的追随者中——甚至在亚里士多德的开创性努力之前——是希腊哲学家阿尼麦克桑德，他首先提出地球存在于虚空中，而不是在巨大的龟壳之上。他的其他革命性观点包括，“嘿，也许动物是从其他更早的动物进化而来的？”和“众神不生气，那只是雷声。”

纽约时报畅销书作者卡洛·罗维利 (Carlo Rovelli) 在他的最新著作《河源图书》(Riverhead Books) 中指出，虽然阿尼麦克桑德并不经常与后来的希腊哲学伟人一起被提及，但他对科学方法的影响是不可否认的。在其中，Rovelli 赞扬阿尼麦克桑德，不一定是因为他的科学敏锐度，而是因为他激进的科学思维——特别是他摆脱传统观念以瞥见自然世界物理基础的天赋。在下面的摘录中，精明的读者会记得去年的世界上有些地方规则不如仁慈重要的罗维利在下面的摘录中说明了即使像爱因斯坦和海森堡这样的知识巨匠的作品也可以而且不可避免地被发现缺乏解释自然现象——就像这些作品本身破坏了 19 世纪牛顿物理学下对宇宙法则的集体理解一样。

河源图书

摘自。版权所有 © 2023 Carlo Rovelli。经 Riverhead 许可摘录，Riverhead 是纽约 Penguin Random House LLC 的一个印记和分部。版权所有。未经出版商书面许可，不得复制或转载此摘录的任何部分。

科学是从阿那克西曼德开始的吗？问题提得不好。这取决于我们所说的“科学”，一个通用术语。根据我们赋予它的广义还是狭义，我们可以说科学始于牛顿、伽利略、阿基米德、喜帕恰斯、希波克拉底、毕达哥拉斯或阿那克西曼德——或者是一位我们不知道姓名的巴比伦天文学家，或者与第一个设法将她自己学到的东西教给她的后代的灵长类动物，或者与夏娃，如本章开头的引文所示。从历史上或象征上来说，这些时刻中的每一个都标志着人类获得了一种新的、重要的知识增长工具。

如果我们所说的“科学”是指基于系统实验活动的研究，那么它或多或少是从伽利略开始的。如果我们指的是定量观察和可以对这些观察进行排序并给出准确预测的理论/数学模型的集合，那么喜帕恰斯和托勒密的天文学就是科学。强调一个特定的起点，就像我对阿那克西曼德所做的那样，意味着专注于我们获取知识的方式的一个特定方面。它意味着突出科学的具体特征，从而含蓄地反思科学是什么、对知识的追求是什么，以及它是如何运作的。

什么是科学思维？它的限制是什么？它强大的原因是什么？它真正教给我们什么？它有什么特点，与其他形式的知识相比如何？

这些问题形成了我在前几章中对阿那克西曼德的思考。在讨论阿那克西曼德如何为科学知识铺平道路时，我强调了科学本身的某些方面。现在我将更明确地说明这些观察结果。

十九世纪幻想的破灭

上个世纪发生了一场关于科学知识的性质的激烈辩论。Carnap 和 Bachelard、Popper 和 Kuhn、Feyerabend、Lakatos、Quine、van Fraassen 等科学哲学家的工作改变了我们对什么是科学活动的理解。在某种程度上，这种反思是对震惊的反应：二十世纪初牛顿物理学的意外崩溃。

在 19 世纪，一个普遍的笑话是艾萨克·牛顿不仅是人类历史上最聪明的人之一，而且是最幸运的人，因为基本的自然法则只有一个集合，而牛顿拥有很好的有幸成为发现它们的人。今天我们不禁对这个概念微笑，因为它揭示了 19 世纪思想家的一个严重的认识论错误：认为好的科学理论是确定的并且直到时间结束仍然有效的想法。

二十世纪一扫这种浅显的幻想。高度精确的实验表明，牛顿的理论在非常精确的意义上是错误的。例如，水星并不遵循牛顿定律运动。阿尔伯特·爱因斯坦、维尔纳·海森堡和他们的同事发现了一组新的基本定律——广义相对论和量子力学——它们取代了牛顿定律，并在牛顿理论失效的领域发挥了很好的作用，例如解释水星的轨道，或原子中的电子。

一次被烧毁，两次害羞：今天很少有人相信我们现在拥有明确的科学定律。人们普遍预计，有一天爱因斯坦和海森堡的定律也会显示出它们的局限性，并将被更好的定律所取代。事实上，爱因斯坦和海森堡理论的局限性已经显现。爱因斯坦的理论和海森堡的理论之间存在微妙的不相容性，这使得假设我们已经确定了宇宙的最终、明确的法则变得不合理。结果，研究继续进行。我自己在理论物理学方面的工作正是寻找可能将这两种理论结合起来的定律。

现在，这里的重点是爱因斯坦和海森堡的理论并不是对牛顿理论的微小修正。差异远远超出了调整方程式、整理、添加或替换公式的范围。相反，这些新理论构成了对世界的激进反思。牛顿将世界视为一个巨大的空旷空间，“粒子”像鹅卵石一样在其中移动。爱因斯坦明白，这种被认为是空旷的空间实际上是一种风暴翻腾的大海。它可以自行折叠、弯曲，甚至（在黑洞的情况下）破碎。以前没有人认真考虑过这种可能性。就海森堡而言，他明白牛顿的“粒子”根本不是粒子，而是粒子和波在法拉第线网上运行的奇异混合体。简而言之，在二十世纪的过程中，人们发现世界与牛顿想象的方式截然不同。

一方面，这些发现证实了科学的认知力量。就像当时的牛顿和麦克斯韦的理论一样，这些发现迅速导致了新技术的惊人发展，再次从根本上改变了人类社会。法拉第和麦克斯韦的见解带来了无线电和通信技术。爱因斯坦和海森堡导致了计算机、信息技术、原子能和无数其他改变了我们生活的技术进步。

但另一方面，认识到牛顿的世界图景是错误的这一事实令人不安。在牛顿之后，我们认为我们已经一劳永逸地理解了物理世界的基本结构和功能。我们错了。爱因斯坦和海森堡自己的理论有一天可能会被证明是错误的。这是否意味着科学提供的对世界的理解是不可信的，即使是我们最好的科学也不可信？那么，我们真的了解这个世界吗？科学教给我们什么关于世界的知识？