如果我说,牛顿三大定律和爱因斯坦相对论,是科学发明,一定会遭到鄙视的白眼。人们会告诉你,科学定律是客观存在的,不以人的意志为转移,科学家只不过是发现了这些规律,而不是发明了它们。有好为人师者,可能还会进一步告诉你,历史上许许多多杰出的科学家,包括获得诺贝尔奖物理学奖的科学家,都是由于他们的重大发现对于人类的巨大贡献而获得殊荣,而非他们发明了什么东西。
从字面上来理解,发明是指创造出一种从未出现过的东西,或在既有的基础上进行进一步的改进。而发现则是指经过研究、探索等,看到或找到前人没有看到的事物或规律。
所以,我们可以说,发明了机枪、发明了火车、发明了火药,发现了细菌、发现了新大陆、发现了地球围绕太阳旋转。
但是,物理定律(诸如牛顿的三大定律,爱因斯坦的相对论)真的是客观现实吗?答案是否定的。
1.物理定律会不断被推翻和修订,但客观世界不会
亚里士多德将古希腊的四元素说进行了总结和升华,确立了系统的理论体系,影响了后世2000多年。四元素说认为,世界万物由土、气、水、火四种元素构成的。这在当时具有一定的先进意义,但在今天看来,简直是无稽之谈,土里还有多种元素,气也常常是混合的,水是有水分子构成,而水分子则由更小的氢原子和氧原子结合而成,火更加不是元素,它仅仅只是一种燃烧现象。所以,随着时间的推移,这个定律(或者说是“学说”)就被推翻了。
后来又有了进化论、三大定律、电磁理论、狭义相对论、广义相对论,还有那异彩丰呈的量子理论,每一个理论都经过了不断推演和修订,最终奠定了当今世界物理学的基石。但谁能保证这些理论永远正确,不会被推翻,就像推翻亚里士多德的理论那样。
客观世界就在那里,但我们认识世界的理论却随时发生改变。
2.物理定律实际只是人类理解世界的工具
长久以来,人们一直相信地球是宇宙的中心,托勒密的“地心说”模型完美地勾勒出了亚里士多德学说思想体系的精髓,人类理解世界的步伐向前迈进了一大步。2000年后,一个叫哥白尼的家伙提出了“日心说”的观点,虽然他的模型有着比“地心说”更简洁的地方,能够解决一些实际问题,但是由于它有着很多致命的缺陷。所以,人们依然继续沿用“地心说”来理解世界,但以“日心说”作为一种补充的工具。直到伽利略的出现,借由他的天文望远镜以及大量事实,“地心说”最终被“日心说”所代替。
现在我们知道,以太阳为参照物,地球围绕太阳旋转,但似乎也可以以地球参照物,太阳围绕地球转。同理,也可以理解为银河系以地球为中心旋转。只不过,按此来计算行星轨道,或测量天体,就显得尤为麻烦。所以,对于模型来说,未必是对和错的问题,而是好不好使的问题。
牛顿的三大定律和爱因斯坦的相对论,其实也是一种模型,一种理解世界的工具。牛顿的三大定律在经典物理世界非常管用,但在更宏观的场景下,就变得捉襟见肘,于是相对论填补了它的缺位,本质上只是一种工具代替另一种工具而已。在经典物理中,牛顿的三大定律和爱因斯坦的相对论是等效的,由于爱因斯坦的更为系统和复杂,所以在经典物理中,我们仍然用牛顿的经典物理来测量和认识世界,在宇宙尺度下,我们才用相对论来进行解释。这就好比是,杀鸡我们用杀鸡的刀,杀牛就用牛刀。那么你说,是牛顿发现了三大定律呢,还是牛顿发明了三大定律更为贴切呢?
3.我们理解的世界未必就是客观的世界,它只是大脑对世界作出的反映
事实上,我们看到的世界也未必就是客观存在的。电影《黑客帝国》给我们的启发是,也许我们就生存在一个巨大的由电子脉冲组成的虚拟世界中。我们的悲喜,我们的存在,统统都是电脑模拟出来的信号罢了。因此,我们用理论来理解世界,可能只是徒劳,世界不过是我们大脑中的幻影而已。
也许这样说难以令人接受,那我们从另一个角度看看。
我们用眼睛看世界,世界色彩斑斓,但这不过是经过大脑处理过的世界。我们看到的世界,与猫、狗、蛇、鼠看到的世界是不一样的,那到底是人类看到的世界是客观的,还是其他动物看到的是客观的。世界本没有颜色,我们之所以看到有颜色的世界,那是大脑再加工的缘故。同样道理,我们见到的各种物体,也未必是真实的物体,是人类进化出来的认识世界的方法而已。世界只是大脑对外界作出的反映。
所以,所谓的“发现”不过是人类认识和探索世界过程中,对世界新的理解而已,但世界未必如此。
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