作者简介

伦纳德·蒙洛迪诺 （Leonard Mlodinow），既是成功的科学作家，也是一个真正的物理学家。这是一本关于科学史的书，内容可能和你想象的不太一样。

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脱离日常才有科学

我们以前常说“科学是人们对生产生活的观察和总结，科学知识对实践有指导意义。” 这句话完全是错的。从伽利略那个时代开始，科学就已经不是这个意思了。

伽利略是第一个做抽象实验的人。他想研究物体是怎么下落的，当时没有精确的计时设备，他只能设法把下落速度减慢。为此伽利略做了一个斜面，让铜球在斜面上滑下来。 这个实验之所以“抽象”，是因为伽利略的关键一步是把铜球和斜面都弄得非常光滑，甚至还抹了油来把摩擦力减小到最低 —— 这不是日常生活中的物体运动。伽利略试图研究一个理想化的情况，也只有这样，他的数学定量方法才有意义。 伽利略发现小球下落的速度越来越快，速度和球的重量无关。这是一个绝对反常识的发现。此前亚里士多德在日常生活中观察，都是越重的东西下落速度越快。 所以开启科学的第一步，是脱离日常生活。

牛顿三大运动定律也是这样，在日常生活中根本没有对照物。第一定律说“一个没有外力作用的物体将会保持匀速直线运动” —— 生活中哪有什么做匀速直线运动的东西？牛顿考虑的是一个没有空气阻力、没有摩擦力的理想世界。 《自然哲学的数学原理》这本书几乎是一出世就受到了热烈欢呼 —— 可是这本书讲的内容，对当时那些人的生产生活完全没有指导意义。它是一个“哲学”，目的是解释天体的运动。人们研究自然哲学的时候心里想的并不是将来搞发明创造工业革命，他们纯粹是想知道世界到底是怎么回事儿。 这种与直接生存本能无关的思维追求，也许源自人类进化成智人以来就有的一个特性。尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》里说智人相对于其他直立人的一个认知升级，是我们能够想象一些不存在的东西。有很多事情是我们先想到，然后才做到的。

有很多人认为生产生活方式决定人的思维方式，然后思维方式才对生产生活有一点 —— 有限的 —— 指导作用。可是仔细考察人类历史，似乎并不是这样。在真实历史中思维方式总是先行，是先有了思维方式的重大改变，才有了生产生活的重大改变。

比如说，以前的学者以为新石器时代的人是因为有了农业种植生产，才有了固定的住所。可是最新的考古发现中有个“哥贝克力石阵”，这是采集狩猎者的作品，是个宗教遗迹。人们似乎为了宗教祭祀的方便才住到了一起，然后人们为了能住到一起才开始种植农业。

科学不就是这样的吗？先有一个与日常生活无关的想法，然后这个想法带来生活方式的改变。

永远都是想法先行。能产生超越日常事务、同时又有价值的想法，这才是科学这个事业的本质行为。

但科学家是人不是神。人产生科学想法的过程，一点都不自然。

科学家的内心挣扎

是做研究和学知识是两个完全不同的事儿。再难的物理教科书也是对真实物理研究的大大简化。有很多东西一旦说破，可以很轻松地照着去做 —— 但从无到有把一个理论总结出来就会难上加难，有时候还要克服心理障碍。

比如万有引力定律，现在人人都知道任何有质量的东西之间都有吸引力，但是当年牛顿可不知道。牛顿写第一版《自然哲学的数学原理》的时候，仍然只把引力当成是天体之间的作用力，他没有想到、或者想到了但是还不确信，地球上的各种东西之间也存在引力。牛顿是到后来才相信引力是个普遍现象。 而到这一步，人们就必须接受一个在当时很不寻常的观念：天上和地上的东西都受同一套物理定律支配！

达尔文也面临这个问题。达尔文提出了进化论，但是没有办法协调进化论和上帝的关系。如果各种生物都能自发地通过演化产生，那上帝的任务是什么呢？如果科学定律不仅适用于天上和地下，还适用于人，那上帝就无事可做了！

伽利略、牛顿和达尔文都是非常虔诚的宗教徒。他们怎么解决自己的宗教信仰和自己的科学思想的冲突呢？今天的人可以轻松地来一句我们要相信科学不信宗教，殊不知当时的科学家经过了多少内心挣扎才把这个世界观留给你。

 然后牛顿几乎成了新的上帝。学者们试图把所有学科“牛顿化”，化学家甚至相信把化学连在一起的那个力也是牛顿的引力！

但是爱因斯坦提出相对论，在牛顿定律够不着、日常生活根本达不到的地方改写了牛顿的定律。几个科学家对常识进行了革命，又有新的科学家对那几个科学家进行了革命。

这个故事的主题就是革命。蒙洛迪诺说爱因斯坦相对论最大的意义在于给后来的新生代物理学家提供了勇气。而这种勇气连爱因斯坦都受不了。

紧接着，我们看到玻尔提出轨道量子化的理论，爱因斯坦说你这个理论我也想过，可是我觉得过于离奇了，没敢发表。后来玻尔始终说服不了爱因斯坦接受量子理论，玻尔都哭了！

读到这里，我们可以多少感受到科学家内心的挣扎痛苦。

原子论刚出来的时候，很多物理学家无法接受，他们认为原子这个东西摸不着看不见根本无法研究，原子论只能算是哲学而不是科学。好不容易大家都接受了原子论，人们又难以接受汤姆逊发现的电子，因为大家觉得原子是不可分割的。等到卢瑟福提出原子核可以衰变，主流物理学界又反对，说一个原子变成另外一种原子？这不是炼金术吗？

科学家的工作都是反常识的。到了海森堡出手，连位置、速度和确定性这些概念也要推翻的时候，爱因斯坦至死都不能接受。

面对这样的历史，一句“科学家就是不能有成见啊，科学就是革命的事业”，就太轻佻了。最容易“理解”革命的时候是在革命成功以后。

如果革命这么容易，科学怎么不是在中国产生的呢？

为什么中国没有科学

从冯友兰到李约瑟，很多热爱中国的学者都问过这个问题：为什么中国古代没有科学。

有人还认为中国古代有科学 —— 墨子的东西难道不是科学吗？ 那是还没有弄清科学是什么。

科学是一个反常识的、永远在革命的、不以实用为目的的东西，是纯粹精神上的追求，是人类想要知道这个世界的底层逻辑，是想破解世界的源代码。

鉴于生物本能是生存和发展优先，没有科学是正常的，有科学是不正常的。 为什么古代中国没有科学？答案是只有古代希腊有科学。希腊之外，其他地方都没有科学。 罗马比希腊强大，但是罗马没有科学。罗马帝国征服希腊、统治欧洲那么长的时间之内，欧洲没有任何科学，连希腊人都放弃了科学。幸亏阿拉伯人把希腊的经典著作翻译了过去，科学得以在穆斯林世界保存。 但阿拉伯人也没有科学。阿拉伯人翻译希腊著作不是为了追求科学，而是认为那套东西可能有用，再加上当时阿拉伯人有钱。阿拉伯帝国衰落以后，欧洲人又把这些东西再翻译回了欧洲。 而欧洲人这么做也不是为了追求科学。一个是也觉得这套东西可能有用，一个是欧洲贵族们认为搞这些东西能够彰显自己的身份和地位。 但是希腊科学的种子毕竟保留了下来，并且在漫长的中世纪里默默传承，直到伽利略出现。等到伽利略开始做那些反常识的实验的时候，科学才真正在欧洲复兴。

那希腊为什么会有科学呢？也许是因为希腊有个哲学传统，而这套哲学恰好不追求有用。但也许纯属偶然。希腊出了个泰勒斯，把从埃及学到的几何学和他自己的哲学结合起来，认为世界应该是数学的 —— 而不是什么神的 —— 他抓住了产生科学的最关键一步。

所以科学是一个难能可贵的东西。可能在一个初始条件一模一样的平行宇宙里，地球人到今天也没有科学。

科学还是个很脆弱的东西。希腊科学并没有帮助希腊人富国强兵。古罗马人认为希腊那一套没用，直接就把科学放弃了。纳粹德国曾经禁止研究量子论，因为第一，当时搞量子论的大部分都是犹太人，这不爱国；第二，量子论研究的东西过于抽象、就好像当时兴起的抽象派艺术一样，不符合主流的审美。 直到一百年以前，科学家也不是全社会最受崇拜的人。现代人如此崇拜科学，很大程度上是从第一颗原子弹爆炸开始的 —— 人们是见识了科学的力量才崇拜科学，人们真正崇拜的其实是科学的力量。 我觉得这种崇拜有点势利。

在这个科学已经大行其道的年代，蒙洛迪诺提醒我们科学家的初心是什么。我觉得这个初心可以总结成下面这三个“核心价值观” ：

1. 你的目的是想知道这个世界到底是怎么回事儿。

2. 你的理论要能用数学精确表述。

3. 对错与否取决于对自然的观测和实验。

其他一切都不重要，科学就是科学自身的推动。