大自然的壮丽超越我们的想象

当你没有准备好发现非凡的事物时,你永远不会发现

艺术家对“热木星”飞马座 51b 的印象。

表达爱意最真诚的方式是了解我们所爱对象的特性,不带保留或偏见。根据这个定义,追求科学知识是爱大自然全部壮丽的终极行为。科学探究只会增强我们在目睹现实的所有量化细节时所感到的敬畏之情。

大自然的美是免费的。鉴于在人类世界中强制执行社会法律是多么困难,物理世界中的所有现象都遵守一小组严格的定律,这一事实是值得注意的。我经常想象,如果宇宙像我女儿们每天早上的房间一样混乱,那将会是什么样子。

当我们思考尖端技术成就时,例如自动驾驶汽车时,我们往往会感到傲慢。但事实上,更平衡的视角需要谦虚,而不是傲慢。最近受伤后,我的身体从瘀伤中恢复的速度比我的验光师给我配一副新眼镜的速度还要快。我们最先进的技术尚未生产出一种像人体一样在事故后自我修复的自修复汽车。


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大自然不仅美丽;它还超越了我们想象的极限。天文学中相对较新的例子包括意外发现的暗物质暗能量,它们的本质仍然神秘;“热木星”的普遍存在,它们以紧密的轨道环绕着太阳,这与我们行星系统中的木星形成对比;或者奇怪的属性,这是在太阳系中发现的第一个星际物体ʻOumuamua。这种经验对于所有研究领域都是通用的,使科学成为一种学习体验,我们在其中通过观察现实来扩展我们的想象能力。

科学过程是与自然的对话,我们在其中提出理论观点,并通过实验来倾听自然的反应,而不是独白,在独白中,我们专注于数学之美,并简单地假设它与现实相关。弄清楚自然的微妙之处比证明数学定理更具挑战性,因为后者的活动只涉及人类。但是,在无限数量可能存在的可能性中,只有一个物理现实存在。我们科学探究的结果不由我们决定:现实是由大自然预先决定的。

在进行研究时,如果我们期望科学的未来进程与过去的历史相似,我们可能会错过重要的发现。当你没有准备好发现非凡的事物时,你永远不会发现它们。1995年,米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹发现了第一个“热木星”飞马座51b,他们因此获得了2019年诺贝尔物理学奖,这证实了奥托·斯特鲁夫在1952年提出的理论提议。延迟四十年是由于主流拒绝根据它会违反我们对太阳系的“了解”的论点,而分配望远镜时间进行热木星搜索。在戴维·朱伊特和简·卢于1992年发现外太阳系中的第一个柯伊伯带天体之前,也出现了类似的延迟

这些例子说明了科学家如何依靠传统观念来决定什么是真理,而不是谦虚地将其假设进行实验测试。在伽利略·伽利雷之前,传统的看法是重物在重力的作用下比轻物下落得快。但他敢于进行实验测试,证明这一概念是错误的,并建立了“等效原理”,这反过来又成为阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的基础。为了反驳他另一个错误的偏见——太阳绕地球运行——伽利略被软禁了九年,直到他于1642年去世。但这并没有使太阳绕地球运行九次;它只是延迟了科学知识的自然发展进程。

自伽利略时代以来,不愿根据他们认为“不合理”的信念来测试新想法并不是唯一重复的模式。还有一种趋势,在获取数据后,忽略异常现象——淡化无法解释的现象,即使在面对矛盾的证据时也宣布“一切照旧”。星系团核心周围巨大的光弧出现在《天体物理学杂志》上发表的图像中,但直到20世纪80年代引力透镜主题流行起来才被重视。在这种情况下,弗里茨·兹维基早在1937年就预测到了这种光弧,比这早了四十多年。

科学家们也不能免于一厢情愿的想法,对他们的信念进行现实检验是强制性的。在广泛使用经过实验测试的COVID-19疫苗之前,考虑面对面活动的风险时,这是一个尤其重要的教训。科学的严谨性不应妥协,尤其是在生死攸关的情况下。

在最近与一位哲学家进行的交流中,他认为我们自然的死亡中没有固有的“损失”,因为我们不拥有自己的未来,我回应说,从天文学的角度来看,死亡意味着失去了跟随宇宙演变的能力。因此,死亡的体验感觉就像在音乐厅里,当交响乐团仍在演奏交响乐时,领座员把你带出去了。只听交响乐的一部分是一种根本上较差的体验,它的全部意义和美感从整体来看是很明显的。缩短我们的停留时间代表着一种损失。他承认了。

作为大自然观众的人类,有时显得滑稽,有时显得悲剧,但大多数时候,相对于其他正在发生的一切,却显得微不足道。人类缺乏想象力应被原谅为科学家们试图弥补的暂时障碍。即使学生们喜欢这门课,教育也需要时间。

Avi Loeb is the head of the Galileo Project, director of the Institute for Theory and Computation at the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, founding director of Harvard University’s Black Hole Initiative, and the former chair of the Harvard astronomy department (2011-2020). He is a former member of the President’s Council of Advisors on Science and Technology and a former chair of the Board on Physics and Astronomy of the National Academies. He has published more than a thousand peer-reviewed papers and is the bestselling author of Extraterrestrial and Interstellar and a co-author of the textbooks Life in the Cosmos and The First Galaxies in the Universe.

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