科學的極限和局限

導語

很多科學家內心深處都堅信存在一個絕對真理，這也是其奮鬥一生的動力源泉。其實，關於宇宙的永恆真理上帝早已啟示給人類。上帝的啟示不但是科學終極的前提條件，也告訴了我們科學的邊界和極限。

在討論科學極限問題之前，我們先了解一下什麼是科學的研究對象和研究思路。

科學大廈的建構

科學（自然科學，以下統稱為「科學」）是研究有限物質的學問，實驗驗證是科學最重要的前提，因為實驗不可能驗證無限的事物，所以決定了科學永遠無法討論無限的問題。而科學理論體系是大約2300年前以亞里士多德提出的前提條件、邏輯推演和結論建立的。到了文藝復興時期，歐洲的科學家製造了觀測實驗的各種儀器，這樣就可以驗證科學理論的真偽，以及其是否具備可重複性。

科學體系中的前提條件是科學大廈的基石，邏輯演繹是科學大廈的框架，結論是科學大廈的外觀，所以說科學最為重要的是前提條件的討論，其次才是邏輯演繹，最後得到結論就變成了自然而言的結果。

歐洲科學家早期都是通過學習歐幾里得的《幾何原本》完成科學思維訓練的。這本書開篇通過23個定義、5個公設和5個公理，來完成前提條件的設立，然後開始討論幾何學的問題。文藝復興後期，一批經過了這樣科學思維訓練的科學家誕生了。

如果以果實做比喻，科學體系中的前提條件是果子里的內核，而結論只是果子的外表。但是現在中國的科學評價體系主要以發表SCI數量和引用率作為考核指標，往往科學論文之所以發表，主要是因為有比較好的結論，並不一定注重討論科學體系中的前提條件。

而科學論文引用率的高低也並不能體現出科學的內核，《Nature》雜誌通過統計多年論文發現，最高引用率的文章大多數是統計方法和工具類的文章，提供了研究科學問題邏輯演繹的手段，這可能是因為不同年代大家需要使用這個時代所擁有的工具來完成所要達成的任務。

但科學的前提條件才是最本源和重要的。牛頓和愛因斯坦無疑是人類最偉大的科學家，雖然他們沒有多少SCI論文和引用率。如果大家更明白科學研究的思路，就很容易理解他們之所以偉大，是因為他們更多地提出物理學科的一些基本的前提條件，例如牛頓三定律奠定了經典力學的根基，愛因斯坦1905年完成的6篇具有劃時代意義的論文，影響了百年來物理學的發展，等等。

當前提條件被突破時，就是學科大發展的契機，就是建立新學科的開始。非歐幾何（非平面幾何），例如黎曼幾何（球面幾何）等的出現就是在歐氏幾何（平面幾何）的前提條件改變以後才出現的新幾何學。

在19世紀末期，經典力學的大廈已經非常宏偉，這個大廈的根基就是經典力學的前提條件，即牛頓定律F=ma，當時被視為是永恆真理，但是後來科學家發現這個定律並不適用於高速、微觀的情況下，只有在低速、宏觀的時空背景下，這個定律才適用。

到了20世紀初期，愛因斯坦突破了經典力學的前提條件，提出了狹義相對論和廣義相對論。

所以千萬不要迷信科學，科學的前提條件不是永恆的真理。視不永恆的為永恆，是老科學家常常打擊和排擠新理論的思想根源，這其實就是一種拜偶像的反應，因此阻礙科學發展的情況在歷史中也多次出現。

「因為我的百姓作了兩件惡事，就是離棄我這活水的泉源，為自己鑿出池子，是破裂不能存水的池子。」（《耶利米書》2:13）這句話指的兩件惡事，就是首先否認上帝是永恆的絕對真理，然後用非永恆的東西代替上帝。

其實很多科學家內心深處都堅信存在一個絕對真理，這也是其奮鬥一生的動力源泉。其實，關於宇宙的永恆真理上帝早已啟示給人類。上帝的啟示不但是科學終極的前提條件，也告訴了我們科學的邊界和極限。

科學的三大極限

有能力指明科學的邊界和極限的科學家，一定是非常偉大的。例如很多非常聰明的研究生，在求學階段可以發表多篇高質量論文，但是畢業後離開導師，就很難再有非常高水平的成果出現，最為主要的原因大概是，這些同學並沒有很好地了解此學科的科學邊界、極限或者前提條件，所以相應的學科根基就淺，在自己獨立開始科研的時候，經常沒有頭緒，不知從何入手。

筆者認為，現代科學主要有以下三大極限：

1、宇宙的從無到有

宇宙大爆炸，大約138億年前。當人們利用天文望遠鏡的時候，發現距離地球越遠的星系所發出的光波越偏向於紅色，這種紅移效應說明宇宙之間的星系都在逐漸遠離。而到了1978年，諾貝爾物理學獎頒發給了證明宇宙背景輻射存在的兩位科學家，他們發現宇宙爆炸後有處處殘留的餘溫存在。

宇宙大爆炸的理論，基本已經被科學界所認同，截止到現在，人們可以利用標準的宇宙模型理解宇宙爆炸後10的-34次方秒以後的變化情況，人們有可能還會繼續認識宇宙大爆炸之後的微小時間的變化，但是在這之前的宇宙是個奇點，那個時候所有的物理定律都是不適用的。因此宇宙怎樣是從無變為有的，變成了人們理解宇宙大爆炸理論的認識極限。

2、生命的從無到有

其實最微小的生命體並不是細胞，細胞裡面包含細胞核，細胞核里有染色體，染色體是由多個雙螺旋形狀的DNA組成，DNA又可以分成多個基因段，每個DNA和基因段都是由ATCG這四種鹼基組成。但是，DNA是如何產生的，目前仍然是個謎。沒有DNA，在地球之初又怎麼能產生生命呢？這是人類認識生命起源的極限。

3、人類的從無到有

在《人類簡史》中提到智人之所以可以從其他的人種中脫穎而出，是他可以講故事，可以談論他們眼前看不到的事情，這是進化理論完全無法解釋的。聖經中說：「耶和華上帝用地上的塵土造人，將生氣吹在他鼻孔里，他就成了有靈的活人，名叫亞當。」（《創世記》2:7）人有靈魂，有上帝的形象，具有了前所未有的創造性。人類起源問題也是科學的一個極限。

如果讓牛頓和愛因斯坦時光穿越到今天，我想他們一定會發現他們工作的科學價值，都是在三個科學極限基礎之上的工作，而這三個科學極限是他們科學工作的前提條件。

科學的以上三大極限，都跟在3000多年前上帝啟示摩西所寫的聖經《創世記》第1章里所講的宇生命和人類的起源有關。所以我相信上帝的創造和啟示是科學最終極的前提條件。

參考文獻：

《自然》雜誌解密百年來最高引用率研究成果

http://news.bioon.com/article/6661331.html

原始文章出處The top 100 papers 《Nature》 2014-10-24

http://www.nature.com/news/the-top-100-papers-1.16224

量子重力場論——物理的最終前沿？2015-12-12 台灣大學陳丕燊教授 http://www.gewuphysics.com/2015/12/lec-quantum-gravity/

南京大學 李俊教授《科學啟蒙》課程http://mooc.chaoxing.com/sitesearch?fid=145&keyword=%E6%9D%8E%E4%BF%8A

唐崇榮牧師《創世記》《希伯來書》《約翰福音》查經的音視頻

徐理強教授《走出抑鬱症》

《人類簡史》2014年中文版出版，作者是[以色列]尤瓦爾·赫拉利