科学永远也不可能抵达绝对真实的彼岸

作者:詹克明    更新时间:2017-05-18 15:58:44

无限复杂的“绝对真实”是科学永远无法达到的彼岸。

宇宙中任何事物都处在普遍的联系之中。任何现象的发生都会伴有一系列数不胜数的“现象群”与之同时共生。科学家首先要做的事就是将他所研究的体系尽可能从这个相互缠结的现象群中剥离出来,剥离得越干净、越彻底,体系就越简单,对发现科学规律也就越有利。我在《敬畏自然》中曾经描述过从树叶上滴下一滴雨水的过程,它看似简单,任何一个中学生都可以用自由落体公式计算其下落全程,但若考虑到与之相关的所有影响因素:潮汐、海拔、纬度、倾角、温度、湿度、风速、蒸发、气泡、液滴震荡、磁场作用、冲击增压、尾流减压、灰尘与溶解的分泌物……这个滴落过程实际上是无限复杂的。

“理想气体状态方程”也是这样,它只有在极其稀薄的惰性气体中才能较好符合,并保持了公式的简洁形式。但若想包容各种影响因素,力求使公式计算结果符合实际,就必须给这件完美精当的华服补缀上一块又一块的“补丁”:用于实际气体需加上一个修正项“补丁”,并非稀薄气体又得加上一项修正“补丁”,考虑气体分子的极性作用再加个修正项“补丁”……这样的修正项可以是无穷多的。虽说每加一个修正项,它的计算结果就会与实际测量更接近一步,然而,修正项太多,公式长长一串,这个气体状态方程也就不成其为科学公式了。更何况你不可能穷尽所有影响因素,公式再长也不可能使你的计算百分之百符合绝对真实。

面对无限艰深的大自然人类智能终归是有限的。 

在古代科学尚未发轫时期,人们对一切自然现象茫然无知,先民们在威力无比的大自然面前是那么的无助:洪水、海啸、地震、火山、雷电、林火、暴雨、狂风……各种灾难让他们深切感受到了大自然的威严、深奥与不可抗拒。先民内心中把这些难以抵御的自然现象全都当作各种主宰之神来顶礼膜拜。

随着科学的发展,人类在宏观物质层次建立了堪称完美的经典科学体系,包括欧几里得几何学、牛顿力学、经典热力学与统计力学、光学、电磁学、化学元素周期律、达尔文进化论……使得人类文明在科学领域达到无以伦比的巅峰。

经典科学之所以如此全面地达到了顶峰,这首先在于这些科学研究使用了简单直观的科学手段:法拉第使用过铁桶和验电器,牧师孟德尔利用业余时间自种豌豆研究遗传基因,伽利略亲手磨制镜片组成天文望远镜,门捷列夫用类似纸牌的卡片来排列元素周期表。其次,这些研究成果让公众凭着直觉经验就可充分理解,科学直通民众使全人类都受到空前鼓舞。再次,经典科学带动了技术的突飞猛进,产生了许多提高生产效率的机器产品,并让人们充分享受到了美好的科技成果,如蒸汽机、电动机、内燃机、火车、汽车、轮船、电灯、电话、电影、电讯……

经典科学使人类智能达到了空前绝后的伟大辉煌,那时科学家牛顿、爱迪生所享誉的伟大盛名绝不逊于古代西方盖世英雄恺撒大帝、亚历山大大帝。此后的科学再也没有如此灿然炫目过。

当经典科学天空一派晴朗之时,蓦然飘来两片乌云晦暗了整座科学殿堂,这也意味着经典科学的终结。以相对论、量子论为代表的现代科学虽然也曾产生过激动人心的伟大时刻,创造出核动力、计算机、互联网、激光技术、宇宙航行、家用电器、智能手机……让人们的生活再次为之改观。但毋庸讳言,莫测高深的科学理论也日渐疏离了人们的日常生活理念与直观体验。它再也不会像经典科学那样易于理解,便于接受了。

如果说当年爱因斯坦四维时空、海森堡测不准关系、波函数、矩阵力学还能让公众勉强接受的话,现在霍金的十一维空间以及借助艰深数学与诸多玄奥概念(宇宙波函数、时空奇点……)的科学理论让一些训练有素的理论界权威都已然陷入困顿之中。原本为人释疑解惑的科学,如今业已变得日益艰涩难懂,反倒让人平添了诸多困惑。而且,愈是执迷科学愈深,久为此科学所化之人,其所感受困惑之量程亦愈甚。

在经典科学时代,有时科学家在随常生活之中即可发现新的科学规律。伽利略坐在教堂里看到屋顶吊灯的晃动,以自己的脉搏作为计时发现了“单摆运动”规律。阿基米德洗澡时身体泡入澡盆的一刹那受到启发,从而发现了“液体浮力”规律。如今科学发现已日渐艰难,科学难题也日益玄深,落入荒谷的科学早已远离公众视野,变成纯属少数科学家的事业了。各路科学人马面对层层科学难题更是显得力不从心。人们逐渐清醒:作为科学家有待攻克的“对手”,我们所面对的大自然已然是在居高临下地以逸待劳。而且“对手”这种纵横交错的统一布阵,似乎还带点诱敌深入的谋略——让经典科学大军顺利得手大获全胜之后,成为一支脱离公众视野的科学孤军,蓦然被引入到一片十面埋伏、殊难攻陷的堡垒群阵之中。可以说,在这些远离宏观层面的科学领域里,留下来的个个都是啃咬不动的科学难题。面对攻坚难度逐级增强的重重壁垒,科学家早已消解了经典科学时期那种意得志满的底气十足。

这支科学孤军的后勤补给业已日益困难,主要是开销实在太大。现代科学超级靡费的投入竟然如此高昂,像哈勃望远镜、火星探测器这些还只不过是在太阳系小圈子里转悠的探测装置,其花费就已经没有几个国家承受得起了。几十年前欧洲(CERN)造个大加速器还要筹集西欧几国财力共同建造维持。我们的地球毕竟资源有限、能源有限,若想穷极宇宙诸多大问,小小地球将何以堪?

更何况当前人类还面临着许多迫切需要解决的现实问题,它们早就在长年累月地困扰着我们,现在更加频亮红灯,时时紧逼,处处危机:环境污染、水源短缺、粮食匮乏、能源危机、气候异常、土壤沙化、人口膨胀,煤炭和石油只够用几百年,还有几亿人吃不饱,更有雪上加霜的连年战争与巨额军费开支,我们又能有多少余力去填补这个耗费庞大无比的“纯科学”无底洞呢?

为着人类的长远生存,我们应该更为得当地支配这点有限的智能、资源与时间——避免用于耗资巨大的毁灭性战争,审慎投入那些用钱无度又永无尽头的科学探究,杜绝穷奢极欲的掠夺与恶化生存环境。身居有限,心存无限,遥望彼岸,珍摄家园。

大自然是不可穷尽的,它宏观无限,微观无限,艰深无限,复杂无限,而人类的探究能力毕竟是有限的。以有限的科学面对无限的大自然,这本身就是个永远不可企及的彼岸!

彼岸玄深,奥秘不可穷尽,得以领略,便是夙缘。“任凭弱水三千,我只取一瓢饮”,足矣!


(刊于《上海文学》2015年11月号)

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