本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
二十年前，《科学》杂志（现已停刊）邀请我评论科学记者乔治·约翰逊的《心灵之火》（在过去的十年里，我一直与他在Bloggingheads.tv上争论）。《心灵之火》让我感到震惊，因为它挑战了《科学的终结》的一个基本前提，而我当时正要完成这本书。“科学发现的模式是否声称具有普遍真理，”约翰逊的书封面上问道，“或者来自另一个星系的访客会发现它们像世界上的宗教一样古怪和文化决定，建立在信仰之上吗？”我在我的评论中极力反驳约翰逊对科学的看法，并捍卫我的“朴素实在论”（正如一位朋友所描述的那样）。我在这里重印我的评论，因为《心灵之火》 刚刚再版并附有新的序言，它仍然是我遇到的后现代主义最雄辩的表达（这就是为什么它是我 最喜欢的 25 本科学书籍之一）。乔治和我也在Bloggingheads.tv 的一个新片段中谈论了他的书和我的评论。 -- 约翰·霍根
在新墨西哥州，山脉裸露的地层引人深思历史，甚至是地质学的视角。人类文化也是分层的。在整个地区的村庄中散落着美国原住民，如特瓦人，他们的创世神话在复杂性上可以与现代宇宙学相媲美。奇异的基督教形式在印第安人和几个世纪前定居于此的西班牙人的后裔中都很盛行。在特鲁查斯镇，一个名为赫曼诺斯·佩尼滕特斯教派的组织试图通过上演模拟十字架刑和鞭笞来赎人类的罪孽。
轻轻地覆盖在这些古老的信仰体系之上的是严谨而耀眼的科学薄层。半个多世纪前，洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家通过引爆第一颗原子弹，展示了他们深奥公式的惊人威力。三十英里以南，圣塔菲研究所于 1985 年成立，现在是蓬勃发展的复杂系统研究的总部。在这两个机构中，一些世界上最有才华的调查人员正在寻求扩展或超越当前关于宇宙结构和历史的解释。
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自然、古代文化和当代科学的融合使新墨西哥州成为思考科学未来的理想之地。在新墨西哥州和其他地方，在千禧年末研究的急剧步伐，矛盾地引发了对科学事业的两种对立观点。一方面，德克萨斯大学的诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格等物理学家宣称，研究人员正在趋同于“最终理论”，该理论将涵盖支配物理领域的基本定律。另一方面，许多哲学家和其他人质疑科学是否能够最终达到真理。鉴于一种理论取代另一种理论的速度如此之快，这些怀疑论者认为，科学家如何才能确定他们当前的理论是正确的？
在这场信仰与不信仰的斗争中，科学家们一直有一位强大的盟友：科学作家。正如乔治·约翰逊所说，大多数报道科学的记者都认为宇宙定律“就像金矿脉，而科学家正在开采矿石”。现在，约翰逊，《纽约时报》的记者，带着一本杰出的新书，偏离了大众的路线，这本书对科学的真理主张提出了令人不安的问题。
《心灵之火》在某种程度上是一部传统的——尽管执行得非常出色的——科学新闻作品。约翰逊提供了对现代研究中最令人兴奋和哲学共鸣的领域的最新调查。仅凭这一成就就足以使他的书值得一读。他对粒子物理学、宇宙学、混沌、复杂性、进化生物学和相关发展的描述既抒情又清晰。它们让我意识到，在某种程度上让我感到不安的是，我对大卫·玻姆的量子力学导波诠释，或信息论和热力学之间的联系掌握得多么糟糕。
《心灵之火》与其他科学书籍的区别在于它对这些理论的深刻质疑。约翰逊认为，科学也可以被视为“一种人为的建筑，它是历史性的，而不是永恒的”，“是划分世界的众多替代方式之一”。他对解释生命起源或整个宇宙起源的最新尝试的报道与对新墨西哥州原始地形以及佩尼滕特斯教派和特瓦人的宗教观的描述交替进行。约翰逊指出，这些神学源于人类对秩序的相同热情——以及对这种秩序存在的相同信念——量子力学或大爆炸理论也是如此。对于来自先进文明的外星人，或者对于一千年后的人类科学家来说，这两组信仰难道不会显得几乎同样原始，同样远离真理（假设古典概念仍然可行）吗？
约翰逊的修辞技巧以及他对科学和哲学的深入了解证明，他迫使我们认真对待这种可能性。《心灵之火》是一部颠覆性的作品，尤其因为它如此微妙。约翰逊的风格与其说是论战性的，不如说是诗意的：他通过类比、暗示、影射来推进他的立场。这也许就是为什么之前的《心灵之火》评论家，包括进化生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德，似乎没有意识到约翰逊对客观知识概念发起的攻击有多么严重。
约翰逊用从科学本身汲取的工具来削弱科学的基础。物理学家已经证明，即使是一些表面上简单的系统也是混沌的；也就是说，自然的微小扰动（爱荷华州谚语中蝴蝶翅膀的扇动）可以引发一系列完全不可预测的后果（印度尼西亚的季风）。这些论点也适用于我们自己的心智能力。神经科学家经常强调，大脑远非解决问题的完美机器，而是自然选择从手头的一切事物中拼凑起来的。
约翰逊提出，科学也可能是“一座塔楼的建筑，它可能以另一种方式建造”。尽管他从未提及《科学革命的结构》，但约翰逊的观点让人想起哲学家托马斯·库恩在 1962 年提出的观点。在那本书的尾声中，库恩将科学的演变比作生命的演变。他指出，生物学家已经摒弃了目的论的观点，即进化朝着任何事物——包括被称为智人的聪明、无羽毛的两足动物——前进。库恩以同样的方式建议，科学家应该避开科学正在朝着对自然进行完美、真实的描述进化的幻觉。事实上，库恩断言，生命和科学都不是朝着任何事物进化，而是仅仅远离某些事物；因此，科学与生命一样，是偶然的，依赖于环境的。约翰逊也赞同类似的观点，尽管比库恩的表达更雄辩。
《心灵之火》与其说是一份明确的声明，不如说是一种挑衅。它挑战读者重新思考他们对什么是真实的，什么仅仅是想象的假设。无论如何，它挑战了这位读者。我第一次接触《心灵之火》是在完成我自己的书时，这本书采取了完全不同的观点，即科学真理实际上已经唾手可得。阅读约翰逊，我经常点头表示同意，然后意识到这样做我违反了自己的信念之一。相反，我会本能地反对他写的一些东西，然后质疑自己的立场。其他读者肯定会以自己的方式接受约翰逊的论点。但是，除非他们一开始就是激进的相对主义者，否则他们不太可能在没有经历信仰危机的情况下读完这本书。
我对约翰逊的主要分歧在于，他过于均匀地施展他的怀疑。不可避免的结果是，所有理论，从最经验证实的到那些即使在原则上都无法检验的理论，似乎都同样是暂定的。我也不能接受约翰逊的进化论的、库恩式的科学进步模型。仅仅因为科学研究的对象——包括产生科学的人类思想——受到偶然因素的影响，并不意味着科学同样是偶然的。自然选择使我们倾向于用名词和动词、物体和动作、物质和能量来看待世界。可能还有其他分类现实的方式，但这正是我们被赋予的感知模式，而且它非常成功。
鉴于我们的感知偏好和我们生活的世界，似乎不可避免的是，一旦我们发明了科学，我们就会偶然发现某些事实。遗传密码可能是偶然事件的产物，但它的发现似乎是不可避免的。天文学家已经确定，我们的太阳只是众多恒星之一，我们的银河系只是数十亿个星系之一。这是一个无可辩驳的发现，就像地球是圆的一样，所有物质都由称为元素的物质组成，所有元素都由原子组成，而原子又由更小的实体组成，即电子、质子和中子。约翰逊肯定接受这些发现是真实的。
或者他接受吗？在本书的早期，约翰逊提供了一个关于现代物理学的复习课程，从广义相对论和量子力学开始，最终达到超弦理论的幻境。约翰逊在充分肯定这些成就的力量和美感的同时，也暗示现代物理学在某种意义上可能是一种巧妙的捏造——当然是有效的，但仅仅是众多可能的替代方案之一。约翰逊一次又一次地指出，物理学家假定然后找到了满足某些理论要求的粒子。“一个理论需要一个粒子，并且有一场寻找它的竞赛。探测器被建造出来，然后被调整和重新调整，直到，瞧，观察到预测的效果——效果，而不是粒子本身，粒子本身可能活得不够长，无法留下轨迹。”
以中微子为例。理论家最初假设它的存在是为了确保某些形式的核衰变中的能量守恒，二十五年后，实验者找到了它明确的证据。部分原因是它的质量和其他特性一直难以确定，中微子现在在关于宇宙的构成和最终命运的推测中起着核心作用。“一旦被接受为真实，中微子就可以用来理解其他现象，”约翰逊写道。“因此，它们变得越来越紧密地编织到我们和核世界之间的网状结构中。”
约翰逊淡化的是，一些假设的粒子和过程从未被发现。例如，理论家一直渴望磁单极子和质子衰变，但实验未能为两者提供证据。此外，实验还发现了无数无人预料到的现象，例如 X 射线、放射性和超导性。
约翰逊进一步试图通过回顾正在进行的理解量子力学的努力来破坏读者对物理学的信心。臭名昭著的量子悖论中最令人困惑的悖论之一是测量问题。量子理论表明，像电子这样的粒子遵循许多不同的可能路径，所有这些路径都体现在粒子的所谓波函数中。但是，当粒子被测量时，这种模糊性突然消失；在那一刻，波函数“坍缩”，粒子呈现其可能的数值之一。测量问题令人不安地暗示，物理领域在某种意义上是由我们对它的感知来定义的。
为了解决这个问题和其他难题，一些物理学家现在正试图以信息论的模式重塑量子力学，信息论是数学家克劳德·香农在 20 世纪 40 年代创建的一门学科。正如香农所定义的那样，信息可以被视为系统使观察者感到惊讶的能力。洛斯阿拉莫斯的沃伊切赫·H·祖雷克和其他人提出，如果将所有物理过程都视为信息而不是严格的物理现象，则观察者和被观察对象之间明显的二分法可以消除。
但是，以这种方式解决测量问题类似于通过假设所有物质都是思想的表现来解决身心问题。毕竟，只有存在有意识的信息处理者来理解信息，信息才存在。约翰逊虽然似乎同情基于信息的范式，但他承认其致命的缺陷。“如果人类从地球上消失，计算机将继续运行，直到能源耗尽。但是，如果没有解释器，它们真的可以说是在处理某种称为信息的东西吗？”据我们所知，宇宙在 40 亿年前之前没有生命；有智能的、有自我意识的生命，能够创造科学，可能只存在于宇宙时间的最后瞬间。那么，信息怎么可能是现实的基本属性呢？
正如约翰逊所表明的那样，量子力学的其他解释也令人难以置信。例如，根据多世界诠释，像电子这样的量子实体实际上遵循量子力学允许它的所有路径——在不同的宇宙中。更糟糕的是，最流行的诠释都无法通过经验区分。当物理学家关心诠释时（许多人并不关心，而是宁愿退回到工具主义），他们主要出于审美原因而选择其中一种。
约翰逊探测量子力学的哲学基础的真正目的是质疑其作为绝对真理的地位，即物理学家直接从柏拉图领域摘取的真理。约翰逊问道，物理学家是发现了量子力学，还是想象了量子力学？是否存在其他可能更合理的微观世界模型？解决这些问题的一种方法是接受约翰逊自己对科学理论的描述，即将科学理论描述为自然的地图。道路地图依赖于某些约定和形式主义，科学家构建的原子核、银河系或人类基因组的地图也是如此。但是，这些形式主义是人为发明的这一事实并不能使高速公路、中子、星系和基因同样是虚构的。
形式主义本身可能并不总是很有意义。例如，牛顿的引力形式主义对他的同时代人来说带有神秘色彩。一个物体怎么可能在广阔的空旷空间中拉扯另一个物体？（1995 年，《自然》杂志的一篇社论质疑牛顿是否能够在今天发表他的理论，因为它的不合理性是不言而喻的。）但重要的是形式主义有效；它的真实性不会受到仅仅是怪异的威胁。量子力学和爱因斯坦的形式主义也是如此。有什么比弯曲的空间和可压缩的时间更令人震惊常识的吗？但这些概念也有效，甚至比牛顿的引力版本更好。
问题是：这些引力理论是否对应于自然界中的真实事物？当物理学家谈论引力是真实存在而不是人为发明的东西时，他们是否在将他们的理论实体化？毕竟，我们无法像看到神经元、蝙蝠或红巨星那样看到引力；我们只能推断引力的存在。然而，我相信——大多数科学家甚至非科学家也相信——自然界中存在一些真实的东西，牛顿的理论和爱因斯坦的理论都可以说是关于它的。牛顿可以公正地说发现了引力，而不是发明了引力，尽管他的数学形式主义本身就是一种发明。
人们可能会合理地问，是否存在更好的数学和概念形式主义？也许。但量子力学和广义相对论，现代物理学的主要形式主义，已经描述了物质在除最极端情况外的所有情况下的行为。这些形式主义非常有效，以至于可以被视为虚拟发现；也就是说，回顾过去，它们的创造似乎与我们对原子、元素和星系的辨别一样不可避免和不可撤销。
约翰逊非常正确地指出，物理学家经常过分迷恋他们的形式主义。他公正地质疑对称性等概念——对称性已成为粒子物理学的指导思想——是代表真理本身，还是仅仅是有用的数学工具。如果一个物体可以进行某些数学变换——例如绕轴旋转——并且基本上保持不变，则称该物体是对称的。正是对称性使物理学家能够证明，正如电和磁是单一力的两个方面一样，电磁力和弱核力也是统一的电弱力的表现。
在寻求类似的柏拉图式属性的过程中，一些物理学家推测宇宙起源于富含对称性的粒子，称为超弦。据称，这些几乎无限延展的原物质环产生了所有物质、力、空间和时间。“在开始时，”约翰逊写道，“是一个数学纯洁的世界，它破碎并诞生了我们身处的世界。这种信仰与从伊甸园堕落，或特瓦人从天上的地下世界出现有多大不同？”
将特瓦人的神话与超弦理论进行比较并非完全不公平。超弦被认为在比可见宇宙边缘潜伏的类星体在实践中更远离人类干预的微观领域中扭动，并且它们不仅存在于我们居住的四个维度（三个空间维度加上时间）中，而且至少还存在于另外六个维度中。没有直接的经验证据支持超弦的存在，而且几乎肯定永远不会有。探测超弦被认为存在的距离尺度和能量将需要一个周长为 1000 光年的粒子加速器。
在超弦问题上，约翰逊和我完全一致。超弦理论似乎不是自然经验研究的产物，而是一种关于现实对称结构的宗教信念的产物。一些粒子物理学家也持有同样的观点。电弱理论的架构师之一谢尔顿·格拉肖嘲笑超弦研究人员是“中世纪神学家的等价物”。
这种怀疑精神是必不可少的。没有它，科学、人文学科或任何知识模式都不会有进步。但是我们应该有多么怀疑呢？当被推得太远时，怀疑论最终会导致终极的对话终结者，唯我论。在受管制物质助兴的深夜讨论中，一位大学二年级学生可能会建议他只不过是一个坐在某个地方的化学桶中的大脑，被外星科学家编程来想象他所有的经历。但是，尽管这种假设可能很有趣，但它是不可检验的，因此是不科学的。
宗教神话在很大程度上也是如此，要么是已被证明是错误的，要么是无法检验的。地质学家已经无可辩驳地证明，地球形成于大约 45 亿年前（而不是一些原教旨主义者认为的 6000 年前）。科学家无法证明上帝不存在（尽管正如生物学家理查德·道金斯所论证的那样，仁慈上帝的概念肯定似乎与证据相矛盾）。但原教旨主义者也无法证明上帝存在。因此，上帝是一个不科学的概念。
约翰逊非常清楚所有这一切，但他仍然要求我们考虑，在某种程度上，科学也可能像信仰一样是理性的问题。而且，他的怀疑也为许多科学家所共有。例如，物理学家弗里曼·戴森喜欢断言，我们目前的知识对未来的科学家来说，会显得像亚里士多德的物理学对我们来说一样原始。
为什么像戴森和约翰逊这样显然知识渊博且尊重——实际上，甚至是崇拜——科学的人如此接近相对主义？我自己的理论是，对他们来说，另一种选择要糟糕得多：科学的终结。他们认识到，如果科学能够获得绝对真理，那么它可能很快就会成为自身成功的受害者。毕竟，研究人员已经绘制出了整个宇宙的地图，从夸克和电子的微观领域到星系和类星体的宏观领域。物理学家已经表明，所有物质都由少数基本粒子组成，并受少数基本力的支配。
科学家们还将他们的知识编织成一个令人印象深刻的，尽管不完整的，关于我们是如何产生的叙事。宇宙在大约 150 亿年前爆炸成存在，上下浮动 50 亿年，并且仍在膨胀。大约 45 亿年前，超新星的碎屑凝聚成我们的太阳系。在接下来的数亿年中，带有称为 DNA 的巧妙分子的单细胞生物在这个星球上出现。这些原始微生物通过自然选择，产生了非凡的更复杂生物，包括智人。
我猜想，这个现代创世神话在 100 年甚至 1000 年后仍将像今天一样可行。为什么？因为它就是真实的。事实上，鉴于科学已经取得了如此大的进展，并且鉴于限制进一步研究的物理、社会和认知限制，科学可能几乎没有什么可以添加到它迄今为止所赋予的知识中。在某种程度上，我们目前的知识是真实的，就更难超越。
1965 年，理查德·费曼一如既往地具有先见之明，预言科学将达到这个僵局。“我们所处的时代是发现自然基本定律的时代，那一天将永远不会再来。”费曼继续说道，在伟大的真理被揭示之后，“将会出现思想的退化，就像伟大的探险家感到当游客开始涌入新的领土时正在发生的退化一样。”
正如约翰逊自己指出的那样，科学留下了一些相当重要的问题尚未解答：宇宙究竟是如何开始的？它可能以其他方式出现吗？地球上生命的出现及其随后的进化有多么必然？宇宙中其他地方存在生命吗？努力回答这些问题——并超越既有的智慧——促使一些雄心勃勃、富有创造力的科学家超越经验研究，使他们陷入更类似于哲学或艺术而不是传统意义上的科学的理论。
如果超弦理论和其他无法检验的假设预示着真正的经验科学的消亡，这对人类来说是一场悲剧。尽管取得了所有成就，但科学在某种程度上还是令人失望的。它仍然让我们饱受战争、疾病、贫困、种族冲突和无数较小的罪恶的困扰。它摧毁了使生活有意义的迷信，但没有为我们提供令人欣慰的替代品。正如史蒂文·温伯格曾经说过的那样，“宇宙变得越容易理解，它就越显得毫无意义。”
我怀疑约翰逊会同意。对于像他和戴森这样的寻求者来说，科学可能即将结束的可能性是可怕的，因为寻求真理，而不是真理本身，才是使生活有意义的原因。怀疑的立场使约翰逊、戴森和其他人能够保持希望，即伟大的发现时代尚未结束，更多的启示和革命即将到来。他们愿意牺牲绝对真理的概念，以便永远寻求真理。
无论这些热爱科学的怀疑论者最终是否正确，像约翰逊的书籍都是宝贵的。维特根斯坦在他的散文诗《逻辑哲学论》中写道：“神秘的不是世界如何存在，而是世界存在。”维特根斯坦知道，所有人类情感中最崇高的情感，都包含在对存在之谜的纯粹惊愕之中。通过指出科学的所有不足之处，指出它提出但未解答的所有问题，约翰逊尽了自己的职责，以确保我们的惊奇感不会很快消失。
进一步阅读:
《科学的终结》（2015 年版）。