吴国盛:我们对科学有多少误解?——人文清华讲坛吴国盛演讲实录

选择字号:   本文共阅读 2067 次 更新时间:2018-11-02 12:18:06

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吴国盛  

  

   2018年10月30日晚,科学史家、清华大学人文学院教授、科学史系主任吴国盛在人文清华讲坛发表名为《我们对科学有多少误解?》的主题演讲,以下为演讲实录。

  

   老师们,同学们,嘉宾们,在线观看的朋友们,大家晚上好!

  

   我来自清华“人文”学院“科学”史系,科学和人文在一般人看来是两个完全不同的文化类型,怎么会在清华以这种方式放在一起呢?其实这个制度配置里隐含着极为深刻的哲学秘密,那就是科学和人文之间本来就有极为深厚的历史性的关联。


常见的科学史常识误解

  

   今天我想讲一个很小的现象,就是中国人对科学的种种误解,这些误解本身就是一个特殊的人文现象,值得我们反思。

   刚才我们在小视频里看到,在校园里许多人,或许是我们的学生,或许是游客,在很多科学史的常识方面犯了低级错误。

   第一,很多人搞不清楚布鲁诺、哥白尼、伽利略中到底谁是被罗马教廷烧死的。当然是布鲁诺。可是布鲁诺为什么被烧死?过去我们以为是传播日心说,其实布鲁诺是为了捍卫自己的宗教信仰而死的。1600年他被烧死的时候,日心说是合法的学说。

   第二,哥白尼是日心说的提出者,但他并没有被烧死,他寿终正寝。他一辈子在波兰北部小镇弗龙堡的大教堂供职,死后就埋在教堂某个地方,但是他生前并不是伟人,因此很长时间我们并不知道哥白尼的墓在哪儿。2005年弗龙堡大教堂装修,在某个柱子下面挖出一具男性尸骨,初步检测是一位70岁的男性,根据颅骨复原初步判断有可能是哥白尼,拿DNA检测,哥白尼早年有根头发在书里夹着,把头发的DNA跟骨头的DNA一配,发现就是他。

   还有,谁在比萨斜塔上扔了铁球?当然是传说中的伽利略扔的,不过很长时间科学史家并不认为他扔了。伽利略想证明的是重东西、轻东西是同时下落的,可是我们知道有空气阻力,如果真的做实验,并不能没有证明这一点,重的肯定先落,因此很长一段时间科学史家认为伽利略没有做过这个实验。但是后来发现了伽利略的手稿,表明他的确做了这个实验,而且实验结果非常奇怪,他发现重的东西反而落得慢,而轻的东西落得快。这个实验报告说明他的确做过这个实验。还有科学史家做了实验,发现的确可以出现重的落得慢而轻的反而落得快的现象,原因是,两只手抓不同重量的东西,重的球抓得比较牢,所以先把轻的放下去了,重的晚一点放,导致很奇怪的结果。所以,伽利略有没有扔球?第一确实是扔了,第二,虽然扔了,但是实验结果很奇怪,并没有证明他想证明的东西。

   还有,牛顿的苹果有没有砸到他?苹果砸下来,是不是导致了万有引力定律的发现?万有引力定律早在开普勒定律出来之后就呼之欲出,当时很多人在思考这个问题,绝对不是因为牛顿他们家苹果砸了他以后他才想到这个问题的。苹果砸下来这个说法哪来的?也不是空穴来风,牛顿晚年对粉丝说早年他们家苹果砸了他一下,所以写在了他的传记里,也不知道他是老糊涂了还是讲故事开玩笑。

   总之,这些简单的问题,在中国实际有很多以讹传讹。说哥白尼或者伽利略被教会烧死,不就像说曹雪芹是《三国演义》的作者?这样的低级错误广泛流传,说明对科学的误解在中国社会是非常普遍的现象,当然这些误解都是知识性的,是比较容易消除的。

  

科学是一个历史发展的过程

  

   有一些误解是稍微高级一点的。

   比如,我们一般认为科学理论是正确的理论,对吗?也不能说全错。但是科学是一个历史发展的过程,一个时期它是正确的,后面又被否证,后面的理论使前面的理论变得局部正确,而不是绝对正确。比如牛顿力学在诞生时是标准的科学理论,但是有了相对论以后,就变成局部正确的理论。再比如过去老宣传哥白尼的伟大学说——日心说,很容易把哥白尼的反面托勒密地心说丑化,很长时间人们甚至认为托勒密是一个坏人。可是,地心说是古代世界最伟大的科学理论,他把数学模型和天文观测相结合,使之相互对照、相互改进,是标准的科学理论。不能因为地心说被否认了,日心说被接受了,就说地心说不是科学理论。哥白尼时代认为宇宙是有限的所以有中心,今天我们知道宇宙没有中心,所以日心说其实也不完全正确,宇宙没有中心就无所谓地心日心了。


审美也可以引导科学发现


   科学理论是由实验数据归纳出来的吗?实际科学发展过程中很复杂,科学家面临很多变量,面临复杂的历史条件,跟数据相符合只是其一,还有其他的要求,比如逻辑融贯、比如与已经确立了权威地位的理论相一致。有些科学家认为审美也是导致科学发展非常重要的动机,甚至是更重要动机。比如狄拉克说:“使一个方程具有美感比使它去符合实验更重要。”这句话如果我来说,科学家会认为我胡说,但是狄拉克这么说就值得我们深思。海森堡也是大物理学家,量子力学的创始人之一,他说:“当大自然把我们引向一个前所未有的和异常美丽的数学形式时,我们就不得不相信它们是真的。”

   所以审美在整个科学发展过程中扮演非常重要的作用。


优先权是推动科学进步的重要制度安排

  

   中国社会很崇拜科学家,认为科学家是高尚的人,淡泊名利,真的是这样吗?且不论科学家跟常人一样道德水平有高有低,就是道德水平很高的科学家在关乎自己成果的优先性问题上,也是不肯让步的,为什么呢?因为优先权是保障科学发现的制度安排。比如牛顿和胡克一辈子不对付,他们俩互相不喜欢,关于万有引力的平方反比定律到底是他们谁先提出的争执不下,牛顿有句名言:“如果我比别人看得更远,那是因为我站在巨人肩上”,很多人认为这句话是讽刺胡克的,因为胡克是个矮子,这句话意思就是说“我要站也要站在巨人的肩上,不会站在你的肩上,老跟我抢优先权干什么”。

   牛顿跟莱布尼茨也打得不可开交,牛顿曾经指使他当会长的皇家学会组织一个法庭判决微积分是他发明的。现在科学史上一般认为,牛顿大概是最先有这个念头的,但是莱布尼茨是独立发明的,而且莱布尼茨发表得早,他们俩的思路和用的符号不一样,现在我们用的微积分符号是莱布尼茨的那个版本。

   关于海王星的发现也有不少故事。英国的亚当斯和法国的勒维列都用数学的方法计算出天王星后面还有一个星干扰天王星的轨迹,自古以来人们知道五大行星,天王星发现以后运行轨道跟牛顿定律规定的轨道有偏差,有些年轻人认为后面一定有颗星对它有干扰,可以反算出来,亚当斯算了,勒维列也算了,最后勒维列的计算成果被实际观测到,海王星被观测到以后,英国人发现亚当斯之前也算出来过,也交给天文台看过,于是就出现了优先权之争。他们俩倒不怎么争论,俩人很低调,但是两国的粉丝不干,互相打,法国人坚决要求把这个星命名为勒维列星,那边坚决要命名为乔治星。最新的研究表明,亚当斯没有算对,他算错了,根本看不见,应该还是勒维列的功劳,他们俩没有争,但是有人帮他们争。

   再看看达尔文和华莱士。达尔文品德很高尚,他的自然选择理论被称为进化论,其实达尔文没有发表这个理论的时候收到一封年轻的华莱士写给他的信,信里完整描述了自然选择理论,达尔文一看吓一跳,他一看这个东西好像自己写的一样,非常沮丧,他觉得最伟大的成就被年轻人抢走了。但是他很诚实,他说华莱士你就发表吧,后来他的朋友莱尔给他主持公道,把他们俩的成果同时发表。

   所以伟大的科学家也好,小科学家也好,优先权上谁也不愿意放手,诺贝尔奖只奖励第一次发现的人。

  

科学家=狭隘的专家吗?

  

   科学家就是狭隘的专家吗?

   这个时代很喜欢专家。其实科学家根本不狭隘,很多科学家非常有情调,非常多才多艺。爱因斯坦就很爱拉小提琴。玻尔,不仅是量子力学重要的创始人,还是著名的足球运动员,1922年当地报纸报道“我国著名足球运动员玻尔获得本年度的诺贝尔物理奖”。他当时是哥本哈根大学著名的门将,后来到他们国家著名的球队效劳,不过他的水平不如他弟弟厉害,他弟弟踢进国足,曾获得世界杯亚军。

  

科学家=苦行僧吗?

  

   科学家是不是都是苦行僧呢?当然不是,有些科学家也是柔情似水,有些人也是满腔游侠之气。薛定谔是量子力学重要创始人,波动力学的方程薛定谔方程就是他想出来的,他怎么想出来的?这跟他风流成性也有关系。1925年的圣诞节,他与人私奔,在私奔期间想出了薛定谔方程,从1925年的12月开始到1926年上半年,薛定谔天才的创造力猛烈爆发,历史上一般认为这是因为他的爱情绽放奇特的火花造就了科学的进步。

   而费曼跟薛定谔完全不一样,他非常专一。他的太太是他的中学女友,但是患了很严重的肺结核,不过费曼不离不弃,一定要和她结婚,结婚三年以后妻子去世了,当时费曼正在参加原子弹计划,到死也没有告诉妻子他做的是什么。费曼是多才多艺的人,会唱歌,据说他会呼麦唱法,他还会打鼓。

  

观念性误解:科技不分、以技代科

  

   以上这些误解都是小误解,怪我们科学史家做的工作不够。还有一类误解是很大的误解,是观念类的误解,这类误解跟文化有关。中国人特别常见的观念上的误解有两个:

   科技不分,以技代科,这是中国人对科学产生的最常见的误解。比如现代汉语里,我们一说科学很容易说成科技,一说科技想的就是技术,这表明整个社会的集体无意识,实际就是我们脑子里有技术没有科学。

  

功利主义科学观

  

我们总是从功利角度、实用角度看待科学。(点击此处阅读下一页)

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