科学是有边界的
可能是从小接受的教育的原因,很多人都有一种观念,那就是凡是都要用“科学”来解释,似乎科学是万能的一样。在人类发展史上,其实也出现了很多“万能的”,比如:某些宗教里的“神”。在西方中世纪就有一个悖论,这悖论大概就是说:上帝能不能制造出一个连上帝都举不起来的石头?这其实被称为全能悖论。
当然,我们肯定是不知道的,但这个问题也确实难倒了一票宗教人士。如果你要用科学来解释这个问题,那能解释吗?实际上,你拉一个如今最厉害的科学家来解释解释,他估计也是蒙圈。
所以,号称“万能”本身在逻辑上就是存在致命漏洞的。好在科学或者说科学家这个群体从来没有说过科学是万能的。而且科学也确实是没有办法什么事情都解释。事实上,科学是有边界的,科学只在自身的边界内努力解释一切,那这个边界是什么呢?
科学的范式
想要了解科学的边界,就得先了解了解科学的范式到底是什么?
我们都知道,科学起源于古希腊。我相信看到这里,一堆人会反驳我,也些人会举出很多反例。比如:四大发明。那我们假设四大发明是成立的,那问题来了,这算是科技,还是算科学?
其次,可能还会有人举勾股定理的例子。但如果你真的去认真研究这个问题,就会发现,中国的古人其实只找到了一组组的勾股数。勾是3,股是4,弦是5;或者勾是5,股是12,弦是13。
但是有谁给出了具体的证明,证明了勾股定理是a^2+b^2=c^2?
如果仔细考证你就会发现,不仅仅中国的古人发现了一组组的勾股数,古巴比伦人,古埃及人也发现了。那为什么在国际上,这个定理就偏偏叫做毕达哥拉斯定理?
这是因为古希腊的毕达哥拉斯并不仅仅给了几组勾股数,他还从数学和逻辑地角度证明了这个定理,是有记载的,历史上的第一人。如今,我们也会知道,能证明这个定律的方式其实有好多好多。
但除了古希腊的古代文明其实都没有抓住这个点,当然这和社会环境和结构有关,这里就不赘述了。除了毕达哥拉斯,我们初中学的几何其实叫做平面几何,其实它还有个名称就叫做欧几里得几何学。我们在初中时感觉要记很多公理和公设,需要做许许多多的证明题。但你知道吗?
实际上,欧几里得几何学仅仅是依靠5条公设,仅仅凭借数学和逻辑推导出来的一大套平面几何的理论。
其实从古到今的数学家对于第五条公设都是很不爽的,许多人都试图去去掉或者改变第五条公设。结果,那些试图改变的数学家中,有一部分得到全新的几何学,我们称之为非欧几何。
这其实就不是平面几何了,而是在一些曲面上的几何学。而大名鼎鼎的相对论,其实是和欧几里得几何学一脉相承的,为什么这么说呢?
其实是因为,相对论就是建立在两条假设之上的,分别是光速不变原理和相对性原理。然后,爱因斯坦仅仅依靠数学和逻辑就推导出了相对论的整套理论框架。
所以,我们说古希腊是科学的发源地,其实是因为内涵是一脉相承的。以数学为语言,以逻辑为核心的范式。
到了文艺复兴之后,伽利略有奠定了实证主义的基调,他强调科学需要通过实验对理论进行验证。最著名的就是比萨斜塔实验,不过这大概率是谣传,但伽利略一生确实做了大量的实验和观测。
伽利略之后,牛顿彻底奠定了近代科学的范式。牛顿在其著作《自然哲学的数学原理》中对最常见的物理量进行定义。我们熟悉的质量,力等物理学概念都是牛顿所定律。而且牛顿把定义看得很重,这部分内容就放在了这本书的前10多页中。
如果我们仔细去看这些定义就会发现,牛顿不仅下了定义,他还要求这个定义是可以被研究的,什么意思呢?
意思是说,这个定义可以用数学来描述,用仪器来测量,用实验来证明。
后来,总结牛顿的这个工作法时,就提出了一个牛顿激光烈焰剑理论。大概的意思就是:
所有不能进行实验和观测的东西都不值得辩论。
所以,你发现,到了牛顿时代,科学的范式已经基本被确立了下来。
但是这还没有结束,到了20世纪初,爱因斯坦提出了相对论。但是相对论实在是太远离我们的生活,不仅很多人完全看不懂这个理论,甚至连很多物理学家都不太认同。所以,相对论刚发表时并没有引起轰动。
爱因斯坦也很苦恼,但是他知道,如果他的理论想要最终被大家所接受,唯一的途径就是证明这个理论是对的,毕竟证明它比牛顿理论更加准确。于是,爱因斯坦暗中资助了天文学家去观测沙罗序列的日全食。但是这位天文学家运气很不好,正好碰上了一战,就把俄国人当成战俘关了起来。
后来,到了1919年,英国的天文学家爱丁顿带队去观测日全食,而此次的主要目的就是验证光线偏折的角度是更符合牛顿的万有引力定律还是爱因斯坦的广义相对论。
结果,爱丁顿处理完观测数据之后,就对外宣布爱因斯坦的理论要比牛顿理论更加准确。当然,这其中其实还有小插曲,不过最终还是爱因斯坦更接近观测结果。当爱丁顿宣布结果后,爱因斯坦的名号一下子就轰动了全世界。
而有一个叫做卡尔·波普尔的科学哲学家此时正在冷眼旁观整个过程,他从这件事中嗅到了科学的一个重要特质,那就是:可证伪性。
你会发现,爱因斯坦实际上提出了一个证明自己理论是错的办法,只要我们去做这个实验,就可以证明这个理论是对的还是错的。所以,波普尔认为,一个合格的科学理论必须是可以被证伪的。
所以,我们来总结一下,科学的范式,首先,要求研究对象是可以被定义的,但这个定义要求是可以被测量,可以用数学描述,可以用实验来证明,同时还是可以被证伪的。
科学的边界
了解了科学的范式,我们就会发现科学其实是有边界的。凡是不符合科学范式,其实都没有办法用科学来解释。
我们举个例子,有段时间很多人热衷于尼斯湖水怪,并且试图去用科学解释。但是你会发现,靠谱的科学家没人研究尼斯湖水怪。原因就在于尼斯湖水根本无法被定义,根本看不到,更谈不上研究了。
这道理其实类似于鬼神和外星人。你会发现科学家会去找外星人,但他们不会定义外星人到底是什么样子。而且即使是找外星人,也是依据地球的情况来找的,说白了就是科学家不会胡乱猜,而是基于已有的事实,加上数学和逻辑的推演去猜。
再有,关于宗教的问题,其实科学也是没办法解释的。这是因为宗教有宗教的范式,而科学有科学的范式,它们的体系是完全不兼容的。科学是没办法对宗教中的那些名词下一个准确的定义,或者说符合科学要求的定义,根本没办法解释和研究。所以,宗教的归宗教,科学的归科学。
因此,科学并不是什么都解释,科学是在科学边界里尽力去做解释,而且实际上当科学家摘掉得越多,就越发现人类知道得越少,人类也越发渺小。