6.5 规律的演进
秦始皇的生父究竟是吕不韦还是公子异人？赵匡胤究竟是病死的，还是烛光斧影下遇害身亡？作为现代人，这些宫闱秘事当然无法尽知，然而，几乎所有人都深信不疑的是，事实只有一个，真相只有一个：秦始皇的父亲无论是谁，都只可能是一个人，不可能是几个人合作的结果；赵匡胤也只有一种死法，不可能先后以不同方式死两到三次。然而，由于“真相”只是一个为了解释所有“现象”而构建的理论模型，因此，在同一个现象的背后，很可能同时隐藏着两组以上的“事实真相”，在同一组事实的背后，也很可能同时隐藏着两组以上的规律，如果遇到这样的问题，我们又该何去何从呢？
其实早在孔子周游列国的途中，就曾经遇到过这样的问题：有一天，孔子看到两个小孩在路旁争论，一个孩子说，早晨的太阳距离我们更近一些；另一个孩子说，中午的太阳距离我们更近。孔子不解，便忙追问其中的缘由。第一个孩子说，早晨太阳看起来像车轮那么大，中午看起来只有盘子那么小，而太阳本身的大小不变，根据常识，距离我们更近的物体看起来更大，所以当然是早晨的太阳离我们近了。但另一个孩子接着说，早晨的太阳很冷，中午的太阳很热，而太阳本身的温度不变，根据常识，当然是太阳距离我们更近时更热了。所以，自然是中午的太阳距离我们更近。面对这样的一对矛盾，孔子也不知所措。
现在，在面对太阳的同一组现象时，出现了两组相互矛盾的理论模型：一个是近大远小，另一个是近热远冷。显然，太阳只有一个，不可能即大又小，即热又冷；距离的变化也只有一种可能，不可能即远又近；因此真理也只能有一个，不可能两个理论都正确？遇到这类问题时，我们应该如何处理呢？尽管根据常识，这两个理论模型似乎都没有错误，但既然两个理论模型得出了截然相反的结论，我们就应该在它们之间进行取舍，对已有的理论模型加以修改完善。
今天的我们已经知道，上述推理过程不仅存在着理论错误，而且存在着因果倒置的逻辑错误，虽然近大远小是正确的，但这并不意味着大近小远；虽然近热远冷是正确的，但这并也不意味着热近冷远。因为导致物体看起来更大或者感觉更热的还有其他原因，比如视觉对比错误或阳光入射角度。因此修正现有的理论模型，就是我们处理多种理论模型相冲突的第一类解决办法。
接下来，我们看看第二类处理方法：假设我们正在实验室中对一根木棍的长度进行测量，结果显示，木棍的长度是30厘米，接下来又经过很多人利用各种测量工具反复测量，木棍的长度始终保持30厘米不变，于是大家得出结论，该木棍是一个固体，它的长度是30厘米，并且保持不变。但此时，有人却说：其实世界上所有物体的长度都会随着时间的自动变长，只不过，由于木棍和测量工具增长的速度和比例是一样的，当我们用变长了的尺子测量变长的木棍时，发现刻度保持不变，因此，我们无法通过测量发现木棍长度的变化。
首先我们必须承认，如果按照这个人的理论，我们同样可以解释一切，甚至我们无法找出任何证据证明他的理论一定是错误的。现在解释木棍的长度不变的模型有两个：一是固体长度保持不变；二是木棍、尺子和以及空间的长度会按同样的比例自动变大。二者相互矛盾，但又没有其他证据证明哪一个是错的，在这种情况下我们应该如何取舍呢？舍烦就简！我们会自动舍去复杂的理论模型，而采用理解起来更简单的那一个。为什么要这么做？没有任何理由！按照奥卡姆剃刀原则，选择简单的目的只是为了简单。既然二者相互矛盾，而且较复杂的一个理论也拿不出更多证据支撑，我们何必不选择更简单的那一个呢？
简单性原则告诉我们：理论越简单、越容易理解也就越接近真实。然而既然如此，我们现代人为什么普遍相信地球绕着太阳转，而不是太阳东升西落呢？难道太阳东升西落不是更简单、更符合我们的直观感受吗？这就涉及到了我们对理论模型的第三个选择标准：普适性原则。
普适性原则实际上是简单性原则的一个扩展版本。为了从根本上实现简单的目的，我们总是期望用尽可能少的理论模型去解释尽可能多的现象。如果我们在选择理论模型的时候只依赖简单原则，就会导致这样一个复杂的结果：世界上发生多少个事件就存在多少个理论模型去解释它们。毕竟，最简单的解释方法就是用自己解释自己，或者说，最简单的解释方法就是不用解释，但这显然不是我们期望的结果。普适性原则告诉我们：一个理论能够解释的现象越多，适用的范围越广，也就越接近真理。因此，当两个模型发生冲突的时候，我们就会选择使用范围更广、或者说普适性更强的那一个。
当然，所谓普适性更强是相对于人类的视野而言的，如果我们观察到的现象本来就有限，那么按照简单原则，我们仍然会选择更容易理解的那个理论。比如：在古代的时候，人类认识世界的能力不强，发现的现象也有限，用太阳东升西落的理论模型本就具有很高的普适性。因此古代的人们普遍认为大地岿然不动，是整个宇宙的中心，日月星辰都在围着地球转。如果在这种情况下有人强调地球上的物体都在和地球一起匀速转动，反倒会把理论模型复杂化。因此，地心说的宇宙模型是符合当时的观测事实的。只有人类的脚步进入太空，人类的视野拓展到整个宇宙时，地球围着太阳转才成为了更具普适性的理论模型。然而，如果人类一直认为地球是宇宙的中心，就不会有进入太空的可能；同时，如果人类的视野无法拓展到整个宇宙，我们也无法发现地球围绕太阳转的秘密。那么，这一切又是如何发生的呢？
在人类文明的进程中，追求更简单更具普适性的理论模型就是在求真求美。也正是在这种力量的驱使下，我们才能够开启对宇宙空间的探索之旅。随着时间的演进，我们一方面拓展自己的视野，发现更多奇妙的自然现象；一方面修正自己的理论模型，使其更具普适性。
对于哥白尼而言，尽管地心说已经相当完备了，但是它似乎还不够精简，不够完美。为了求美，哥白尼把太阳放在了宇宙的中心，于是行星的轨道就可以接近正圆了；虽然哥白尼的理论够美，然而还不具备更高的普适性，太阳与其他的恒星有什么不同，为什么其他恒星一定要围绕太阳运转呢？于是为了追求更大的普适性，伽利略取消了太阳在宇宙中心的地位，把太阳降级为一颗普通的恒星；在地心说和日心说两种模型争执不下时，第谷为了寻求真相，进行了数十年的观察积累；而为了完美的符合第谷的观测数据，开普勒又把行星的轨道修正为椭圆，并以著名的行星三定律为天空立法；本来，以天文观测而言，开普勒的三定律已经足够精简，足够美观了，但为了追求更大的普适性，进一步把天空的运动和地面的运动统一起来，牛顿又建立了万有引力定律和牛顿三定律；同样，当麦克斯韦理论的出现时，电磁学理论看似与经典力学无法完美兼容；于是，同样源于对普适性的追求，爱因斯坦通过狭义相对论把经典力学和麦克斯韦电磁理论统一了起来。随着时代的进步，人类求真求美的科学精神却始终未变，在一代代科学家手中薪火相传……
目前，相对论早已成为解释一切宏观运动的最具普适性的理论模型。然而，简单性和普适性二者似乎不可兼得：在哥白尼和开普勒的时代，利用初等数学就可以解决问题，而在伽利略和牛顿的时代，微积分是必须掌握的基本知识，到了广义相对论的时代，黎曼几何又成为了我们认识世界的数学基础。这也就意味着，当普适性和简单性发生冲突的时候，我们选择普适性而放弃简单性原则。
欲穷千里目，更上一层楼，我们要想开拓自己的视野，从一个更加宏观的角度窥见宇宙的奥秘，就必须要与时俱进，努力提升自己的修养。接下来，就让我们进入物理学的领域，通过最普遍的科学规律，从时间、空间和运动的基本关系开始，一起探究那个更具普适性的运动理论：狭义相对论。
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