2023年关于科学的演讲.doc

关于科学的演讲 ·费曼· 我了解科学，我很清楚科学的概念、科学使用的方法、科学看待知识的态度、它进步的原动力，以及它在心智上的纪律。因此，我将要谈一谈我所了解的科学。 任何人想要谈某个领域中的观念如何冲击另一个领域中的观念时，结果都会自曝其蠢，自找麻烦。在这个讲究事业专门的年头，没几个人能同时深入了解两个不同领域的知识，因此总是会在其中一个领域里出尽洋相。 很多古老观念早已演变成普通常识，用不着再作讨论或说明了。但是，当我看看周围的人时，就会觉得，跟科学开展这个大题目相关的诸多观念，并不是人人都能领略或欣赏的。没错，有很多人懂科学，懂得欣赏科学，特别是在大学殿堂之内，大局部的人都了解科学是怎麽一回事。 “观测〞是终极大法官 我要谈的第三个科学层面，是追根究柢的方法。这个方法的根底，是认定观测〔ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ〕是“检验某些事物是否为真〞的大法官。当我们明白，观测才是“判断某个想法是否包含真理〞的终极大法官时，科学的其他面相或特色就都变得明显易懂了。不过，科学上的所谓“证明〞〔ｐｒｏｖｅ〕在这里的意思其实是检验〔ｔｅｓｔ〕，对群众而言，这整个想法应该翻译为“任何法那么都必须接受异常情况的考验〞；或者用另一种说法，“『例外』证明了某个法那么的错误。〞这就是科学的原理。任何法那么如果出现例外情况，而如果这例外情况经过观测之後证实不虚，那麽原先设定的法那么就错了。 这些例外本身都是十分有趣的，因为它们显示了旧法那么的谬误。而因此，找出正确的法那么〔如果有的话〕，就是最教人兴奋的事。大家会深入研究这些例外个案以及其他出现差不多结果的情况。科学家总是在尝试找出更多的例外，判定这些例外情况的特性。这种过程愈开展下去愈教人兴奋。科学家不会企图掩饰法那么出了错这件事；刚好相反，这是一种进展和刺激十分的事。事实上，他还想尽快地证明他原先的想法有错误不周之处。 “观测是最後的裁判〞这个原理，严格限制了我们可以问的问题种类。我们能够问的问题只限於像“如果我这样这样做，会发生什麽事。〞这些问题都是可以做做看，看看结果到底如何的。像“我应不应该这样做。〞以及“这有什麽价值。〞等类似的问题，完全是另一种形态的问题。 但是，假设有些不怎麽科学的东西，尽管我们无法透过观测来检验，却并不表示这个东西一定行不通、错误或者是笨得要命。我们并不是说，科学就一定是好的而其他东西就都不好。科学只考虑那些可以靠法那么进行分析的东西，因此所有现称作科学的东西全都被发现了；但还有很多遗漏掉的东西，是科学方法无能为力的。这不等於说那些东西不重要，其实从很多角度看来它们才是最重要的。 但在决定任何行动之前，当你必须决定下一步该做什麽时，永远牵涉了“应不应该这样做。〞这重考量，你不能单从“如果我做这些会发生什麽事。〞的角度来找出解决方案。你说，“当然可以，你可以先看看会发生什麽事，然後再决定想不想这些事情发生。〞但最後那一步决定你想不想这些事情发生，正好就是科学家帮不上忙的一步。你可以弄清楚将会发生什麽事，但你必须决定是否喜欢那样的开展方式。 “彻底〞不等於“科学化〞 从“以观测为裁判〞这个科学原理，还衍生出好几个技术性的後续结论。例如，观测不能做得太粗糙。你必须极为小心，也许仪器里头有一块脏东西，使得被观测的东西颜色变了，而跟你原先设想的不一样。你必须仔细检查观测结果，检查再检查，确定你很清楚所有的实验条件，确定你没有错误地诠释你所做的一切。 有趣的是，很多时候这种“彻底〞的做法、这种好习惯，会被误解或歪曲掉。当有人说某件事的做法很科学化时，许多时候他的意思只不过是这件事做得很彻底。我听过有人说德国很“科学化〞地屠杀犹太人，但其实这件事一点都不科学，而只不过是够彻底。在整个屠杀事件中，完全没有任何为了判定什麽而进行观测、检查所用的观测方法等类似问题。如果依照这种定义，早在古罗马时期或其他时期，当科学还没有像今天的进展，大家还不怎麽注重观测的时期，早就出现过“科学化〞的屠杀事件了。但在这些情况中，大家应该称之为“彻底〞或“彻底进行〞，而不是“科学化〞。 玩这种观测游戏时，有几个特别的技巧，所谓“科学的哲学〞谈论的其实大局部都是这些技巧。如何诠释观测结果就是其中之一。有个很有名的笑话说，一名农夫跟他的朋友抱怨他农场上发生了神秘事件：他养的一群白马吃的食粮分量比另一群黑马多。他为此担忧得要命，不明白为什麽会这样，直到他朋友提出也许他养了比拟多的白马。 这听起来很荒唐，但想一想有多少次当你在做各种判断时，也犯了差不多的错误。你说：“我妹妹着了凉，两星期之後""〞如果你仔细想想，这也是那种白马数量比拟多的情况。科学思考要求的，是某个程度的训练，而我们应该教导和传播的，正是这种训练，因为就算在最等而下之的层次，类似的错误都是不必要的。 科学的另一个重要特色，是它的客观性。分析观测结果时必须客观，因为作为实验观测者的你，有可能比拟喜欢某个特别的结果。於是你重复这个实验好几次，但由於各种状况，例如有脏东西掉进仪器里之类的，使得数据变来变去，一切都不全在你掌握之中。但你希望会出现某种结果，因此每当出现你喜欢的数据时，你就说：“看，结果就是这样。〞再重复做一次实验，结果完全不一样，而其实也许在前一次实验中有脏东西在仪器里，但你视而不见。 这些说来好似很显而易见，但群众在衡量科学问题、甚至只是跟科学沾上边的问题时，往往没好好注意这些事情。例如，当你分析“股票涨跌〞跟“总统说过什麽或没说什麽〞有没有关系时，可能心中早有某些定见。 理论愈明确，愈有趣 另一个极端重要的技术重点，是提出来的理论愈明确，通常也愈有趣，换句话说，如果这个法那么愈是论述明确，测试它的真伪时就愈有趣。如果有人提出说，行星之所以会绕着太阳运行，乃是因为行星的物质有一种喜欢动来动去的倾向，让我们称之为“噢姆乎〞，这个理论同时可以解释好几种其他现象呢。那麽，这是个好理论罗，不是吗。不，它万万比不上“行星乃是在向心力的影响之下绕着太阳运行，向心力的大小与行星中心点及太阳中心点之间距离的平方成反比〞这个理论。後面这个理论比拟好，因为它说的是这麽的明确；一切都很明显地不可能是运气造成的结果，行星的运行假设有一点点差异，就足以证明理论不正确。另一方面，根据第一个理论，就算观测结果发现行星四处乱动，你也可以说：“呃，这都是『噢姆乎』的奇怪作用。〞 因此，提出来的理论愈是明确，它的威力就愈强大，更容易受到例外的挑战，也因此更有趣、更值得花工夫去检验。 许多时候，“字〞是没有多大意义的。一堆字凑在一起，提出一个假说，然而这些字的用法让你无法获得任何明确的结论。那麽这个理论就差不多毫无意义了，因为凭著“所有东西都喜欢动来动去〞这样的说法，你几乎可以解释世间一切事物了。哲学家在这方面谈了很多，他们说所有字都必须极端精确地定义。其实我不太同意这种论调，我觉得“极端精确地定义〞很多时候都不大需要、不大值得花力气去做，有些时候也不大可能做得到事实上，大局部时间都是不可能做到的，但今天我不要陷进这些辩论里。 哲学家谈到科学时，其实大局部谈的是如何确保科学方法行得通的各个技术层面。这些技术重点在其他不以观测为最後裁判的领域中还有没有用，我就不知道了。我不会说所有事情都要用这个“从观测找例外〞的方法。在不同的领域，也许我们不用太在意字的意思或者法那么必须明确""等等。我不晓得。 新概念从哪里来。 谈了这麽多，有一些很重要的东西还没谈到。我说过，观测是检验一个想法的大法官。但想法从哪里来呢。科学的快速开展，迫使我们拚命创造一些方法来进行测试。但在中古时期，大家以为只要进行许多许多的观测，定律就自然而然地从观测结果里冒出来。但实际上定律并不是就这样出现的，其中需要更多的想像力。因此接下来我们要谈的是新概念从哪里来。 其实新概念从哪里来无关重要，只要有新概念就好了。我们知道如何检定某个想法是对是错，而这些检定方法跟想法来自何方完全无关：我们只需把这个想法跟观测结果互相对照便可，因此在科学世界里我们并不关心到底新想法从何而来。 在科学世界中也没有权威这回事，一个想法是好是坏不是由权威人士来决定，我们再不需要找权威人士来帮助判断某个概念的真伪。当然，我们可以告诉权威人士一些事情，让他提出建议；之後进行测试，看看这概念是否为真。假设它不是，那麽也没什麽，只不过权威人士再没以前那麽权威而已。 科学家之间的关系起先是争闹不休，比一般人之间的关系要严重得多，例如在物理学刚开始萌芽的时候。但在今天的物理学界，人际关系十分和谐，科学的争论很可能渗杂了许多笑声，争论的双方同样不那麽确定己见，他们往往各自构思实验，甚至下赌注赌结果。在物理学这一行，过去累积下来的观测数据是那麽的多，你差不多不可能想得出跟以前想法完全不一样的新概念，但同时又与所有的观测结果吻合无冲突。因此，如果你能从任何人或任何地方得到任何新东西，欢送都来不及了，根本不会争论为什麽谁谁谁会说“如此这般才对〞。 然而，很多科学领域并没有开展到这样，而是还像早期物理学界的情形，由於数据不多而出现许多争辩。我提起这件事，因为很有趣的是，如果出现一套独立公正的检核谁是谁非的方法，连人际关系都能够减少龃龉。 大局部的人发现“科学界并不关心到底是谁首创某个概念，或者是不关心观念创作者的原始动机〞时，都会十分惊讶。科学家会做的是聆听，如果对方说的听起来很值得尝试，他的想法很是与别不同，粗看之下没有和以前累积下来的观测结果矛盾，那麽就很让人兴奋，值得一试。你不会担忧他到底研究了多久或者是为什麽他要你听他说。就这方面而言，新想法从何而来根本无关重要。新想法的来源是“不知道〞，我们称之为人脑的想像，深具创造力的想像。 教人惊讶的是，一般人不相信想像力是科学的一局部。当然，科学家的想像力和艺术家的想像力是不一样的。最困难的，是要想像一些你从未看过的事物，这些事物必须跟已经看到过的东西完全吻合不悖，同时又要和已被想出来的完全不同；此外，它更必须是一些明确、不模糊的设想。那真是困难呀。 法那么真是奇迹 顺带一提，单单是有法那么可让我们验证，就已经是奇迹了。能够找到像重力的平方反比律，还真的是个奇迹。我们并没有真的了解这个定律的种种，但它把我们带到“预测〞的可能性。换句话说，还没著手做实验，它就告诉你在这个实验你可以预期会发生什麽。 很有趣而且绝对重要的是，科学的各个法那么必须并行不悖，相互没有矛盾。由於观测结果同样是那一些，因此不能说一个法那么这样预测，另一个法那么却有不同预测。所以，科学并不是专家玩意，而完全是全宇宙通行的。我在生理学谈到原子，在天文学、电学和化学也谈到原子，它们是共通的，必须相互不矛盾。你不能随意从一些不以原子造成的东西开始。 更加有趣的是，经过推理之後，我们猜测出法那么；而这些法那么呢，会慢慢愈来愈简化，至少在物理学界是如此。之前我提到过化学法那么和电学法那么的合而为一，这是很漂亮的例子，事实上还有很多其他的例子。 似乎，描述大自然的各个法那么都带有数学味道。但这并不是“以观测为裁判〞的结果，数学也不是所有科学必须具备的特性，只不过，碰巧我们的法那么可以用数学的形式来写出，至少在物理学是如此，而且更据此可作出威力强大的预测。至於为什麽大自然是数学的，那么是一个谜。 不据理猜测，才是不科学 现在我要谈一件很重要的事情。旧有的定律可能是错误的。观测结果怎麽会是错的呢。如果一切都经过仔细核证，怎麽还会错。为什麽物理学家永远都在修改定律。答案是，首先，定律并不等於观测结果，以及第二，实验永远都不准确。所有的定律都是猜测出来的定律，而不是观测结果告诉你一定会怎麽样怎麽样。它们只不过是一些