14-科学是魔法吗

这种观点上的折中主义渗透到了科学本身。谈论科学视角实际上就是非常粗略地去言说。没有人会认为心理学家与地质学家的兴趣和观点一致,虽然可以很有把握地设想,他们持有相同的科学伦理和研究方法。顺便说一句,他们都不会把世界仅仅看成是他自己的领域,比如看成心灵世界或板块构造的世界。当然,地理学并不打算解释人的境况,而心理学则会给出一些看似合理的说法(只需把反应时间等可测量量进行量化),在这一点上它们是不同的。一些微生物学家声称,人的本质就是分子自动机。要通过化学来描述动物的机能,就要采用一种好的工作视角。如果对这一领域感兴趣的物理学家加入某种量子行为,那么它也是一种好的工作视角。但量子理论本身并不能证明这种夸张的外推是合理的。宏观物质从根本上说是一些弹子球,即使这些弹子球的行为要复杂得多,弹子球描述仍然是弹子球描述,永远会受到这种视角语言的限制。说人是一个分子自动机,这是完全正确的,因为在微生物学上,这个真理是同义反复。但分子自动机绝不是人。另一个真理是物理学真理,它说人是由电子、夸克、胶子和光子构成的。在研究心灵的人看来,这也许是世界上最无聊的真理。

在物理学领域,情况要更加微妙。如果要问像物理学这样的已经非常专业化的学科中,是否还存在着不同的观点,那么回答当然是肯定的。事实上,一个人拥有的物理学经验越多,就越容易相信有多少物理学家,就有多少不同的观点。大致说来,物理学家可以分成实验家和理论家两类。粗略地讲,实验家的视角是从他的仪器出发的,他寻找的是某种有待测量的东西,理论家则由数学出发。幸运的是,这两种视角彼此互为补充。实验家似乎视角较窄,在仪器制造出来之后(必定越来越复杂和昂贵),他自然希望尽可能充分地研究它。但这就意味着,要想制造生产水晶的机器,他就要研究水晶的生长;要想制造分光镜,他就必须研究光谱学。但理论家的视角也可能同样狭窄。在掌握了一些数学技巧之后,理论家开始思考可以把它们用于哪些问题;或者在用强大的计算机编写出一套蒙特卡罗程序之后,他试图尽可能广泛地使用它。

事实上,实验家和理论家的不同视角乃是产生于专业化的需要,因为今天几乎没有物理学家能称得上是物理学的通才。更有意义的是那些现存的概念视角,因为它们触及了一些根本问题。

理解某种物理过程或物理系统是什么意思呢?理解难道仅仅是了解物理学的基本方程吗?由这些基本方程出发,原则上可以导出对物理过程或物理系统的量的描述。即使假定物理学家都会接受这种看法,真正的兴趣难道仅仅来自于这种推导细节吗?如果是这样,那么由计算机产生的解答能否构成真正的理解?从计算物理学家的视角来看,真正的理解体现在用适当的方程编写程序上。从分析物理学家(analyticalphysicist)的观点来看,真正的理解在于弄清楚一些物理量是如何源于那些方程并且构成解答的。这里有两种视角起作用,前者满足于把理解局限在一个可被用于某些特定系统的程序,后者则满足于获得对所有这些系统的一般理解,却往往会失去数值上的精确性。我们又一次看到了两种互补的视角,它们可以卓有成效地结合起来。

然而,当问题复杂到只有通过数值计算才能处理时,情况就不是这样了。许多问题都属于这种情况,比如固体物理中的多体过程、磁流体动力学和气象模型中的非稳定性。一个著名的例子是,关于重子质量的计算已经在一台专门设计的计算机上运行多年了。在这种情况下,什么才是理解?它似乎越来越是一个不相干的概念了,程序一旦写出来并且输入计算机,而且机器成功停机,它就无法运用了。这种视角与试图深刻理解物理世界的传统视角是极为不同的。无论如何,不经过一番鏖战,后者是不会被抛弃的。那些持数值视角的人必定会认为这种传统视角极为过时。然而,“理解”难道不涉及与我们对物理世界的直接经验的关系吗?即使这意味着提出一些粗糙的近似模型或类比,那也要比“这些是数值结果——要么接受,要么不接受!”更好。

还有一种数学视角认为,数学物理方程在某种意义上是首要的,而不是对观测数据的优雅的、操作性的、相互一致的概括。关于这一点,最好的例子就是围绕着量子理论中所谓的波函数塌缩而引发的持续争论。薛定谔方程被认为本质上体现了一种柏拉图的理念,它的解拥有其自身的实在性,不可能在测量中消失。由这种视角出发,产生了一些看似疯狂的量子力学诠释,如多世界理论、多心灵理论、粗粒历史(Coarse�grantedHistories)、精粒历史(Fine�grainedHistories),等等。由较为保守的视角出发也产生了其他一些解释,比如把一种随机因素引入薛定谔方程,或者认为应当考虑引力效应,或者认为量子粒子仍然遵循着经典轨道,只不过是在一种特殊的量子场中。玻尔认为,薛定谔方程只是一种预测量子系统测量结果的工具,它并不拥有比这更多的实在性。当然,这些视角所宣称的真理与实验观察都不矛盾。物理学似乎变得越来越像是一种品味问题,需要在美学内部进行判断。

这一结论也适用于当今的宇宙学。宇宙学思考大爆炸后很短时间内发生的事情,并试图描述极高能量的基本粒子,这种能量远远超出了政府所能资助的能力。把基于实验观察的理论外推至远远超出经验的过程,已经大大增进了我们对可观察事物的理解,比如元素的相对丰度、恒星过程以及宇宙的微波背景。这种冒险外推的成功促使这种宇宙视角认为,物理学提供了关于宇宙的创生和毁灭的确切知识。或者,由于这个宇宙是独一无二的,没有科学可以处理独特的东西,那么物理学的目的就是提出关于某个统计的宇宙系综的确切的创世论和末世论。对这种视角感兴趣的人也许仅限于一个小圈子。

还有几点需要说明。实际的物理学当然并不像通常所认为的那样铁板一块。物理学家有许多不同的兴趣,于是也就有许多不同的视角,每一视角都代表着看待物理世界的一种特定方式。两位持不同视角的物理学家也许很难就一些物理学问题展开讨论。在一方看来,某种东西从直觉上看来是显然的;在另一方看来,这种东西却需要形式地建立起来,等等。这里虽然说的是物理学家,但在其他科学中也是一样。然而,这些主观因素都是由某种科学视角所决定的,它是科学家在发现物理世界真理的过程中逐渐形成的。最后,任何讨论都必定以“好的,我们星期一早上9点安排实验检验这一点”这样的说法而告终。毕竟,物理学是一门实验科学。