科學的彎道超車
科學如果要追根溯源,那一般來説都會追溯到古希臘時代。而近代科學則是在西方文藝復興的土壤下逐漸孵化,在伽利略和牛頓等人的努力之下,物理學實現了科學化;在第谷和開普勒的努力下,天文學逐漸走向了科學化;在拉瓦錫和道爾頓的努力下,化學逐漸實現了科學化。這些科學化的進程都發生在200-300年前。
在早期,科學的發展並沒有中國人的身影。一直到20世紀,才逐漸有了中國人的身影。西方在300多年的近代科學發展過程中,誕生了牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦這樣的理論物理學大牛,如果非要排個排行榜,這三位會是毋庸置疑的前三。
客觀地説,在科學發展上,中國一開始確實落後了,如今正在慢慢趕上。如今中國有很多人在思考如何才能夠實現超越?科學上的超越本質上是要在理論科學上超越。還有一些民科號稱要推翻牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦,從而使中國成為世界科學中國。那真的有人可以做到這一點嗎?
客觀地説,是真做不到,並不是智商的問題,而是因為提出這種想法的人對“科學”是有誤解的。那具體是咋回事呢?
科學的範式
要搞清楚這個問題,我們首先要搞清楚:科學是什麼?
我相信不同的人對此有不同的理論。曾經有一位研究生寫信詢問愛因斯坦:為什麼中國古代沒有誕生科學?
萬萬沒想到的是,愛因斯坦不僅回信了,還闡述了自己對於科學的理解。愛因斯坦是這麼説的:
現代科學的兩個根基是:古希臘時期發展出的“形式邏輯”以及文藝復興時期發展出的“通過實驗找到可能存在的因果關係”。在我看來,古代中國的學者們沒有走上這兩條路,並沒有什麼可驚訝的。
愛因斯坦認為科學的基本要素是:形式邏輯和通過實驗尋求可能存在的因果關係。
而近代科學的奠基人牛頓在發表他的著作《自然哲學的數學原理》,在本書集結了牛頓的智慧,也奠定現代科學的範式。
在這本著作的前10多頁當中,牛頓給多個物理量下了準確的定義,其中就包括:質量、力、時間、空間等等。
牛頓的研究方法就是科學範式的雛形,首先,要對研究對象下一個準確的定義,其次,這個定義是可以被實驗驗證以及數學語言描述的。後來,在總結牛頓的工作方式時,就提出了一個牛頓激光烈焰劍理論:
所有不能進行實驗和觀測的東西都不值得辯論。
這套科學範式實際上奠定科學發展的軌跡,由於重實驗、重觀測。因此,科學的發展是疊加式的。説白了就是後人是站在前人的基礎上進行發展,而不是把後人推翻再創造。
兼容而不是推翻!
如果我們縱觀整個科學史的發展,我們就會發現沒有一個科學家是把前人完全推翻然後再造的。我們就拿物理為例。牛頓力學和萬有引力定律是經典物理學的根基。麥克斯韋的電磁學理論是靜電物理學的另外一個根基,麥克斯韋沒有推翻牛頓。
到了20世紀初,物理學上空出現了兩朵烏雲。這兩朵烏雲催生了物理學的革命,兩個全新的理論誕生,一個是相對論,一個是量子力學。那相對論和量子力學推翻了經典物理學了嗎?
我們可思考一下,如果推翻了,為什麼我們還會繼續學習牛頓力學和麥克斯韋的電磁學?
實際上,新的理論是兼容舊的理論。牛頓的理論是用來描述宏觀低速的世界,這個理論和觀測是完全匹配的,誤差小到觀測儀器都很難檢驗到,所以某種程度上我們可以理解成推翻牛頓力學就是在推翻客觀事實,除非前人都是觀測水平不行,把客觀現實都觀測錯了。
量子力學描述的是微觀世界的物理學規律,它也確實可以用到宏觀低速的世界,但是在宏觀低速的世界裏,量子力學推導出來的結果和牛頓力學推導出來的結果是幾乎一致,只有在小數點後15位左右才有差別。
同樣地,相對論描述的是高速狀態或者引力巨大的情況,它也可以用到宏觀低速的世界,並且和牛頓力學推導出來的結果是幾乎一致,也是在小數點後15才有差別。
從物理學的發展來看,我們就會發現由於舊的理論是符合觀測結果的,新理論也得匹配這個觀測結果。因此,新的實際上是兼容舊的理論,而不是推翻。
未來如果中國出現了科學大牛,他實際上也是站在牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的肩膀上繼續往前發展科學,而不是把前者推翻。