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為什麼最聰明的科學家反而很「悲劇」?

科學家是最聰明最客觀的,為什麼連他們也不能接受新思想?所有開創第二曲線的人都是孤獨的,人們破除非連續窘境的歷程,漫長而又痛苦。

? 任何針對自然的新詮釋,都首先浮現於一個或少數幾個人的心中,而且,他們通常都非常年輕。

—— 李善友,混沌大學創辦人

授課老師 | 李善友 混沌大學創辦人

我一定是錯的。

為什麼要這麼說?

因為人類思維存在著不可克服的結構性缺陷 —— 非連續性窘境:

人類的大腦默認世界不變,默認連續性,默認一致性,默認確定性,一旦遭遇非連續性,或是跨曲線,這種思維不但無效,反而有害。

這一點,在不同的領域都有所體現,甚至包括最聰明最客觀的科學。

為什麼連科學家都不能接受新思想?

托馬斯·庫恩在《科學革命的結構》一書中,給出了一個著名的解釋,我認為特別正確的一個詞:不可通約性 ——

在革命和範式轉換過程中,新思想與舊思想不但不能兼容,甚至連比較都不能做。

而且,科學範式的轉換艱難而又漫長:

從歐式幾何到非歐幾何:2100年

從亞里士多德到牛頓:2000年

從基督教到達爾文:1800年

從托勒密到哥白尼:1400年

從牛頓到愛因斯坦:200年

這種轉換究竟是怎樣一種進程?

接下來,我將給大家講一些例子,供你體味。

「可憐」的第谷:

我多麼希望我能有所成就啊!

1543年哥白尼逝世,日心說發表。

要知道,哥白尼甚至都沒有敢在自己活著的時候發表日心說。而且,即便是他故去以後的近百年時間,他的學說也沒有幾個信徒。

當時,最偉大的天文學家叫第谷,他所做的觀測精度之高,同時代的人望塵莫及。

他是貴族的孩子,財富無憂,皇帝給他一筆錢,造了一個天文台,20多年如一日,他只做一件事情,看星星,畫星星,保留了很多資料,記錄了星體運轉的軌跡,極其準確。

但是,第谷畢生都是哥白尼學說的反對者,而且終身不能放棄地心說這一假設,於是他提出的天文學,成了托勒密地心說和哥白尼日心說之間的妥協版。

他的妥協版中,太陽、月亮繞著地球轉,所有其他的行星可以圍著太陽轉。

遺憾的是,所有新舊曲線之間的妥協版,從來沒有成功過。

比如,帆船到蒸汽船之間有妥協版:既有蒸汽機,也有船帆,有風就用船帆,沒風就用蒸汽機,理論上很好,但今天你已經看不到這種船了。

臨終時,「可憐」的第谷,說了這麼一句話,我多麼希望我能有所成就啊!

換句話說,他也對自己的成就不滿意:

看了一輩子星星,其實最後沒有找到星星運轉的規律,只是一個觀察者、記錄者而已。

幸運的是,第谷晚年收了一個弟子,開普勒,將所有的資料給了他,尤其是火星運轉記錄。

後來,開普勒只做了一件事情,用老師留下的材料,換成日心說的模型,一下子就成名了。

事實上,開普勒早就悄悄開始相信哥白尼的日心說,只是老師活著的時候,他沒敢說,藏在了心裡。

「可憐」的普朗克:

這真是一場悲劇

普朗克,量子理論的首創者,貢獻極大,1918年獲得諾貝爾物理學獎。

但是,他本人一點都不喜歡量子這個概念。

因為量子的存在,與他所篤信的牛頓經典力學完全不一致。

牛頓經典力學認為能量的傳遞是連續的,而根據黑體輻射實驗,能量是一份一份傳遞的,這件事情,他根本無法接受。

臨終時,普朗克說了這樣一句話,

「多年以來,我一直試圖將量子與經典理論調合起來,結果徒勞無功。這真是一場悲劇。」

但你千萬不要覺得普朗克愚蠢,這是人類最難突破思維遮蔽性。

連續性思維一旦遭遇非連續時刻,人會頓時找不到可立足之地。

「可憐」的愛因斯坦

命運式懲罰:把我變成一個權威

所有開創第二曲線的人,都孤獨

愛因斯坦是人類有史以來智慧最高的人。

1905年,被稱為愛因斯坦的奇蹟年,那一年他 26 歲,寫出了 5 篇文章,每一篇文章都應該可以得諾貝爾獎。

可一直到 1921 年,愛因斯坦才獲得諾貝爾獎,而且是 1905 年 5 項成就裡最不起眼的那個成就。

他並沒有因為狹義相對論、廣義相對論、或者光量子學說,獲得過諾貝爾獎。

1921年,諾貝爾獎遭受到巨大壓力:

如果不頒發給愛因斯坦,那不是愛因斯坦的恥辱,而是諾貝爾獎的恥辱。但即便那個時候,他們都不相信愛因斯坦。

有一個特別珍貴的歷史記錄,呈現了當時的「窘境」:

1907年,愛因斯坦給波恩大學發了一個求職信,波恩大學科學系的系主任給愛因斯坦發了一個拒絕信,說:

愛因斯坦先生,您申請博士學位的申請沒有得到允許,所以你申請做助理教授也被拒了。您關於宇宙,還有時空的學說太過於極端了,總之,我們認為您的假設更像是一個藝術,而不是科學。

古來聖賢皆寂寞,你要知道,所有開創第二曲線的人都是孤獨的。

狹義相對論

16歲的時候,愛因斯坦就思考一個問題:

如果用光的速度去追光,最後那個光的速度會怎樣?

比如說開汽車,用跟火車一樣的速度去追火車,最後二者肯定相對靜止。但是光呢?用光的速度去追一束光,這個光會不會靜止?

在這個靈感之下,愛因斯坦一蹴而就,寫出了「狹義相對論」。

他的第一個基石假設是光速不變。在真空當中,即使用光的速度去追光,光相對於你的速度,依然是光速。

光速恆定假設之於愛因斯坦,猶如慣性假設之於牛頓,就好像宇宙裡面有一個閃電擊中了愛因斯坦的腦子,傳遞了信息,於是開啟了我們當代科學裡面所有的一切。

第二個假設叫相對性原理 ——兩個相對勻速直線運動的物體,你無法判斷哪個運動,哪個靜止。

根據以上兩個假設,只用高中數學,愛因斯坦就推出他的第一性原理——狹義相對論(包括E=mc^2),簡潔而優美。

廣義相對論

廣義相對論針對的是牛頓的引力。

牛頓認為引力來自於物體的質量,但廣義相對論說:

一個大質量的物體會造成周圍的時空場彎曲。在彎曲的空間裡面,物體假如一旦運動起來,要遵循最小作用力原則,必須跑最短的路徑,那個最短的路徑看起來就像有一個引力一樣。

愛因斯坦甚至說,連光經過太陽時,都會彎曲。

愛因斯坦打破了什麼邊界?

① 以太

在牛頓的物理世界中,以太是一個非常重要的邏輯奇點。

(以太:亞里士多德相信地球上所有的物體是由土元素組成的,月亮以上的天體由以太組成的。土元素的特徵是一定要向宇宙中心運動,以太的特性是一定要做完美的勻速圓周運動。)

以太在牛頓體系裡面有兩個作用,第一個是作為光的傳播媒介,第二個是作為引力的媒介。

但是,愛因斯坦的狹義相對論,徹底拋棄了以太假設。

② 質量、能量

在牛頓的經典物理世界:質量和能量是兩回事,質量守恆定律和能量守恆定律。

愛因斯坦打破了質量和能量之間的邊界:質量和能量可以相互轉化。

③ 時間

在牛頓的經典物理世界:時間是絕對的獨立存在,與任何外在事物無關。

愛因斯坦的廣義相對論,則打破了時間和運動之間的邊界:

速度越快,時間越慢;

光速運動,時間歸零。

④ 引力

牛頓推翻了亞里士多德的說法,提出物體之所以運動,不是因為內在屬性,而是因為引力的存在。

但是,引力真的存在嗎?

200多年裡,沒有任何人懷疑,只有愛因斯坦。

為什麼愛因斯坦可以做到,其他人做不到?

因為他求助了哲學:

23歲讀休謨的《時政主義哲學》,馬赫的《時政主義哲學》,這些對他影響特別大。

休謨認為,沒有觀察的事情未必是知識,所以他對一切不能由感官直接探知的東西到底是否存在,發出挑戰:

時間真的存在嗎?空間真的存在嗎?以太真的存在嗎?引力真的存在嗎?

為什麼其他人做不到?

跟愛因斯坦同時代的老一代科學家,都曾經提出過類似相對論的一些片段,但遺憾的是,他們一直沒有放棄以太的概念,沒有放棄絕對時空這個假設。

牛頓物理學的思維遮蔽性,讓他們在迷霧當中步履維艱。

甚至後來愛因斯坦論文都已經寫出來了,他們看到之後,也不能接受。

洛倫茲直到去世,仍然堅信以太一定存在;

龐加萊在尋找一種新的電子理論的時候,儘可能保留已有的東西,他的相對論版本像一床拼湊起來的被子,所有那些用以太來解釋電磁力的複雜理論,都被掃入歷史的垃圾堆;

同樣被歷史遺棄的,還有那些依然相信這些觀點的大牌教授。

所以,普朗克曾說過這樣一句非常悲涼的話:

「一個新的科學真理取得勝利,不是通過讓它的反對者信服,而是通過這些反對者的最終死去,熟悉它的新一代成長起來」。

這句話歸根結底說的就是不可通約性。

另一個詭異事件:

無法跨越的「不可通約性」

每一個人都活在自己的魚缸里,包括愛因斯坦。

他的廣義相對論里有一個常數,他根據那個常數去演繹推算,推算出宇宙在膨脹這個驚人的結論。

當時,所有人都不相信宇宙在膨脹,包括愛因斯坦。

他就靜悄悄地說,這個不可能,所以加了另外一個常數,把這個膨脹給抹平了。

後來哈勃通過望遠鏡發現,宇宙真的在膨脹,愛因斯坦說,這是我一生做過的最愚蠢的事情。

事實上,愛因斯坦的相對論推翻了牛頓力學,但卻沒能改變牛頓世界觀的核心理念。

要知道,牛頓所有的核心世界觀,包括因果律、連續性、決定論、可預測性、機械論等,在量子力學體系裡面,全部被推翻了。

1925年,是愛因斯坦職業生涯的轉折點,之後 30 年,他執拗地批判他所參與建立的量子力學。

40歲之前,愛因斯坦是牛頓物理學獨一無二的的革命者。

可 40 歲之後,愛因斯坦是牛頓世界觀獨一無二的的捍衛者。

晚年的愛因斯坦,面對量子理論時,非常痛苦,他這樣說道:

為了懲罰我對權威的不敬,命運把我變成一個權威。

愛因斯坦是有史以來,對智慧調動最深刻的人,依然走不出人類固有的思維遮蔽性。何況你我?

最後的最後,

這三點非常重要

綜合以上,有三個關鍵點需要你特別留意:

1. 偉大的科學家幾乎都是哲學家或者思想家。

任何哲學,其立論自覺或不自覺地都建立在當時的科學認知基礎之上。

正如王東嶽在《物演通論》里所說:

任何哲學,其立論自覺或不自覺地都得建築在當時的科學認知基礎之上。

當代的哲思最好能夠以相對論、量子力學、宇宙演化論、粒子物理學、原子物理學、物理化學、生物化學、分子生物學、細胞生物學、社會生物學、人類學以及種種社會學理論等先進的當代科學系統為背景,即:

以各分科邊緣相互融合的自然知識與人文學科乃至哲學思考再融合,庶幾有望拓展一層更大尺度的新視野,開創一系更為宏闊的新思境。

2. 任何針對自然的新詮釋,都首先浮現於一個或少數幾個人的心中,而且,他們通常都非常年輕 ——神聖的第三個十年:

23歲,牛頓的力學原創思想全部成型;

21歲,達爾文踏上了小獵犬號;

26歲,愛因斯坦寫出了5篇論文;

24歲,海森堡寫出了量子力學公式;

28歲,熊彼特的經濟發展理論,奠定了他的江湖地位。

3. 人類既有的思維模型構成了生活的邊界,但人類文明的每一次進步,都源於邏輯變革。

所以,如果你能比周圍的人率先打破它,哪怕打破一點點,都將構成巨大的優勢。(完)

本文根據李善友在混沌大學研習社的課程整理而成,內容有刪減。關注知乎機構號「混沌大學」私信關鍵詞「李善友」,即可聽取完整課程。

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