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
与关于哲学与科学无关的说法相反，哲学一直以来，并且现在仍然对物理学有着比通常认为的更大的影响。某种当前的“反哲学”意识形态对科学的活力产生了破坏性影响。实验物理学最近取得的重大进展都是对当今理论物理学中自由推测态度的驳斥。诸如希格斯粒子和引力波的探测，以及在许多人预期的地方未能探测到超对称性等经验结果，质疑了理论物理学家中常见的哲学假设的有效性，促使我们对科学方法进行更清晰的哲学反思。
《反对哲学》是一位上一代伟大的物理学家史蒂文·温伯格的一本书中的一章标题。1 温伯格雄辩地论证说，哲学对物理学的损害大于帮助——它常常是物理学家必须从中解放出来的紧身衣。斯蒂芬·霍金曾有名地写道，“哲学已死”，因为过去由哲学家讨论的重大问题现在掌握在物理学家手中。2 尼尔·德格拉斯·泰森公开表示：“……我们了解了膨胀的宇宙，……我们了解了量子物理学，这两者都远远超出了你可以从扶手椅上推断出的范围，以至于整个哲学家社群……基本上变得过时了。”3我不同意。哲学一直在科学发展中，尤其是在物理学中，发挥着至关重要的作用，并且很可能继续这样做。
这是一场长期存在的辩论。早期一场令人愉快的辩论发生在古典时期的雅典。当时，这座城市的黄金时代的青年在著名的学校接受教育。其中两所学校脱颖而出：伊索克拉底学派和柏拉图创立的学院。这两者之间的竞争不仅仅是关于质量：他们对教育的方法不同。伊索克拉底提供了一种高水平的实践教育，教授雅典青年直接成为政治家、律师、法官、建筑师等所需的技能和知识。学院专注于讨论关于基础的一般问题：什么是正义？什么是最好的法律？什么是美？物质是由什么构成的？柏拉图为这种提出问题的方式发明了一个好名字：“哲学”。
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伊索克拉底对柏拉图的教育和知识方法的批评是直接的，并且非常像那些当代科学家的说法，他们认为哲学在科学中不起作用：“那些从事哲学的人，他们确定证明和论据……并且习惯于探究，但不参与他们的任何实际职能，……即使他们碰巧有能力处理某些事情，他们也会自动做得更糟，而那些不了解[哲学]论据的人，如果他们接受过[具体科学]的培训并且有正确的观点，则在所有实际目的上都完全优越。
因此，对于科学而言，哲学完全无用。”4
碰巧的是，柏拉图学校里一位才华横溢的年轻学生写了一篇短文来回应伊索克拉底的批评：《劝勉篇》，这是一篇在古代成名的文本。这位才华横溢的年轻人后来离开了雅典，但最终又回来开设了自己的学校，并取得了相当的成就。他的名字是亚里士多德。两千年来科学和哲学的发展已经证明，如果有什么的话，那就是加强了亚里士多德对哲学的辩护，反对伊索克拉底对哲学无用的指责。他的论点仍然具有现实意义，我们可以从中汲取灵感来回应当前关于哲学对物理学无用的说法。
亚里士多德的第一个论点是一般理论支持实践的发展，并且碰巧对实践的发展有用。今天，经过哲学和科学都得到相当发展的两千年之后，关于哲学对科学的影响的历史证据是压倒性的。
以下是一些来自天文学和物理学的这种影响的例子。古代天文学——也就是说，我们所知道的关于地球是圆的，它的大小，月球和太阳的大小，到月球和太阳的距离，天空中行星的运动以及现代天文学和现代物理学从中涌现的基础——是哲学的直接后裔。推动这些发展的questions是在学院和吕克昂学院提出的，其动机是理论上的，而不是实际的担忧。几个世纪后，伽利略和牛顿向前迈出了巨大的步伐，但他们严重依赖于之前的东西。5 他们扩展了先前的知识，重新解释、重新构建并在此基础上进行构建。没有亚里士多德物理学，伽利略的工作将是不可想象的。牛顿明确表示他欠古代哲学，特别是德谟克利特，对于最初源于哲学动机的想法，例如空旷空间、原子论和自然直线运动的概念。他对空间和时间本质的关键讨论建立在他与笛卡尔的讨论（以及反对）之上。
在20世纪，物理学的两项重大进步都受到哲学的强烈影响。量子力学源于海森堡的直觉，这种直觉植根于他所处的强烈实证主义哲学氛围中：人们通过将自己限制在原则上可观察的事物上来获得知识。海森堡1925年关于量子理论的里程碑式论文的摘要明确地说明了这一点：“这项工作的目的是为量子力学理论奠定基础，该理论完全基于原则上可观察的量之间的关系。”6 同样鲜明的哲学态度滋养了爱因斯坦的狭义相对论的发现：通过限制在可观察的事物上，我们认识到同时性的概念具有误导性。爱因斯坦非常明确地承认他欠马赫和庞加莱的哲学著作。哲学对广义相对论概念的影响甚至更强。他再次明确承认他欠莱布尼茨、贝克莱和马赫的哲学论证。爱因斯坦声称，甚至叔本华也对他产生了广泛的影响。在爱因斯坦导致广义相对论的想法中，叔本华关于时间和表象的想法或许并不难辨认。7 二十世纪最伟大的物理学家在他年轻的时候，应该如此明确地关注哲学，8 在15岁时阅读康德的三部《批判》，这真的是巧合吗？
为什么会有这种影响？因为哲学提供了导致新颖视角和批判性思维的方法。哲学家拥有物理学需要的工具和技能，但不属于物理学家的培训范围：概念分析、对歧义的关注、表达的准确性、发现标准论证中漏洞的能力、设计全新的视角、发现概念上的弱点以及寻求替代的概念解释。没有人比爱因斯坦本人更清楚地表达了这一点：“对历史和哲学背景的了解，使他摆脱了大多数科学家正在遭受的这一代人的偏见。我认为，这种由哲学洞察力创造的独立性是单纯的工匠或专家与真正的真理追求者之间的区别标志。”9 有时人们说，除非先获得哲学的许可，否则科学家什么都不会做。如果我们阅读最伟大的科学家对哲学有用性的看法，例如海森堡、薛定谔、玻尔和爱因斯坦等物理学家，我们会发现与霍金和温伯格的观点相反的观点。
这是亚里士多德提出的第二个论点：那些否认哲学有用性的人，正在做哲学。这一点并不像乍听起来那么微不足道。温伯格和霍金取得了重要的科学成果。在这样做时，他们正在做科学。在写诸如“哲学对物理学无用”或“哲学已死”之类的话时，他们不是在做物理学。他们正在反思发展科学的最佳方法。问题是科学的方法论：科学哲学的中心关注点是询问科学如何完成以及如何能够完成才能更有效。优秀的科学家会反思他们自己的方法论，温伯格和霍金这样做也是合适的。但是如何呢？他们表达了关于科学方法论的某种想法。这是关于科学一直以来如何运作以及应该如何运作的永恒真理吗？这是我们目前对科学的最佳理解吗？
两者都不是。事实上，不难追溯他们思想的起源。它们源于逻辑实证主义的背景，并由波普尔和库恩修正。当前理论物理学中占主导地位的方法论意识形态依赖于他们关于可证伪性和科学革命的概念，这些概念在理论物理学家中很流行；它们经常被提及，并被用来指导研究和评估科学工作。
因此，在宣布哲学无用时，温伯格、霍金和其他“反哲学”科学家实际上是在向他们读过的或从环境中吸收了思想的科学哲学家致敬。这种印记是清晰无误的。当被视为伪陈述的集合时，即类似于陈述但没有适当含义的词语，例如尼尔·德格拉斯·泰森嘲笑哲学的方式中经常出现的词语，这些批评很容易追溯到维也纳学派的反形而上学立场。10 在这些反对“哲学”的诅咒背后，人们几乎可以听到维也纳学派的口号“不要形而上学！”
因此，当温伯格和霍金声称哲学无用时，他们实际上是在声明他们坚持特定的科学哲学。
原则上，这没什么错；但问题是，这不是一个非常好的科学哲学。一方面，牛顿、麦克斯韦、玻尔兹曼、达尔文、拉瓦锡和许多其他主要科学家在不同的方法论视角下工作，并且也做了非常好的科学。另一方面，自卡尔纳普、波普尔和库恩以来，科学哲学已经取得了进步，认识到科学有效运作的方式比这些思想家的分析所描绘的方式更丰富、更微妙。温伯格和霍金的错误是将对科学的特定、历史限定、有限的理解误认为是科学本身的永恒逻辑。
他们立场的弱点在于缺乏对其脆弱的历史偶然性的认识。他们将科学呈现为一门具有明显且无可争议的方法论的学科，就好像从培根到引力波的探测，这种方法论都是相同的，或者就好像当我们做科学时，我们应该做什么以及如何做是完全显而易见的。
现实情况并非如此。科学已经反复重新定义了对自身的理解，以及它的目标、方法和工具。这种灵活性在其成功中发挥了重要作用。让我们考虑一些来自物理学和天文学的例子。鉴于喜帕恰斯和托勒密的极其成功的预测理论，天文学的目标是找到正确的圆圈组合来描述天体绕地球的运动。与预期相反，地球本身原来是天体之一。在哥白尼之后，目标似乎是找到正确的运动球体组合，这将再现行星绕太阳的运动。与预期相反，事实证明，抽象的椭圆轨迹比球体更好。在牛顿之后，物理学的目标似乎很明确，就是要找到作用在物体上的力。与此相反，事实证明，用动力场而不是物体来更好地描述世界。在法拉第和麦克斯韦之后，物理学显然必须找到空间中的运动规律，随着时间的推移。与假设相反，事实证明，空间和时间本身是动态的。在爱因斯坦之后，物理学必须只寻找自然的确定性规律变得清晰起来。但事实证明，我们最多只能给出概率规律。等等。以下是科学家们对科学的看法的滑动定义：从观察到的现象中演绎出一般规律，找出自然的最终组成部分，解释经验观察中的规律性，为理解世界找到临时的概念框架。（最后一个是我喜欢的。）科学不是一个方法论写在石头上的项目，也不是一个固定的概念结构。它是我们不断发展的努力，以更好地理解世界。在其发展过程中，它已多次违反了自己的规则和自身声明的方法论假设。
目前对科学家所做工作的常见描述是收集数据并以理论的形式理解它们。随着时间的推移，新的数据被获取，理论也在发展。在这种图景中，科学家被描绘成理性的人，他们使用他们的智慧、特定的语言以及完善的文化和概念结构来玩这个游戏。这种图景的问题在于概念结构也在发展。科学不仅仅是不断增长的经验信息和一系列不断变化的理论。它也是我们自身概念结构的发展。它是不断寻求在给定知识水平上掌握世界的最佳概念结构。概念结构的修改需要从我们自己的思维内部来实现，正如水手必须在航行时重建自己的船一样，使用奥托·纽拉特的美丽比喻，奎因经常引用这个比喻。11
学习和概念变化的这种交织，以及方法论和目标的这种演变，在实践科学和哲学反思之间不断的对话中历史性地发展起来。科学家们的观点，无论他们是否喜欢，都浸染了哲学。
在这里我们回到亚里士多德：哲学为研究必须如何进行提供指导。 不是因为哲学可以为科学的正确方法论提供最终的答案（与温伯格和霍金的哲学立场相反）。而是因为否认哲学在科学进步中作用的科学家是那些认为他们已经找到了最终方法论，他们已经穷尽并回答了所有方法论问题的人。因此，他们不太容易接受前进所需的概念灵活性。他们是被困在他们那个时代的意识形态中的人。
理论物理学在过去几十年中相对贫乏的一个原因很可能正是许多物理学家今天珍视错误的科学哲学。波普尔和库恩在理论物理学家中很受欢迎，他们阐明了良好科学运作方式的重要方面，但他们对科学的描述是不完整的，我怀疑，如果处方性地且不加批判地看待，他们的见解最终会误导研究。
库恩强调不连续性和不可通约性，这误导了许多理论和实验物理学家，使他们贬低了科学知识的巨大累积方面。波普尔强调可证伪性，最初是一个划界标准，却被完全误解为评估标准。两者的结合导致了灾难性的方法论混乱：即过去知识在寻找新理论时无关紧要，所有未经证实的想法都同样有趣，所有未测量的效应都同样有可能发生，以及理论家的工作在于从无到有地提出任意可能性并发展它们，因为任何尚未被证伪的东西实际上都可能是正确的。
这就是当前的“为什么不呢？”意识形态：任何新想法都值得研究，仅仅因为它尚未被证伪；任何想法都同样有可能，因为在知识轨迹上更进一步的地方，可能会出现库恩的不连续性，这是基于过去的知识无法预测的；任何实验都同样有趣，只要它测试了尚未测试过的东西。
我认为这种方法论哲学导致了许多物理学中无用的理论工作和许多无用的实验投资。在无限的可能性空间中任意跳跃从来都不是进行科学的有效方法。原因有二：首先，可能性太多了，纯粹偶然地偶然发现一个好的可能性的概率微乎其微；更重要的是，大自然总是让我们感到惊讶，而我们这些有限的生物，远没有我们想象的那么有创造力和想象力。当我们自豪地认为自己是“广泛推测”时，我们大多是在演奏旧曲调的重新编排：真正有效的新颖性不是我们可以通过猜测找到的东西。
实际上奏效的激进的概念转变和最非常规的想法，实际上一直受到历史的驱动，几乎是被迫的，要么是由于新数据压倒性的分量，要么是对现有成功理论内部矛盾的充分知情的分析。科学通过连续性而不是不连续性来运作。
第一个案例——数据迫使产生新颖性——的例子是开普勒的椭圆和量子理论。开普勒不仅仅是“提出了椭圆的想法”：大自然必须把椭圆拍在他的脸上，他才能看到它们。他使用椭圆作为火星本轮-均轮运动的近似值，并惊讶地发现该近似值比他的模型效果更好。12 同样，20世纪早期的原子物理学家长期而努力地与基本定律中不连续性的想法作斗争，尽一切努力避免接受光谱学的明确信息，即力学的核心实际上存在不连续性。在这两个例子中，重要的新想法都是由数据迫使产生的。
第二个案例——来自旧理论的激进的新颖性——的例子是日心说和广义相对论。哥白尼和爱因斯坦都没有显著依赖新数据。但他们的想法也不是凭空产生的。他们都从对成功的、成熟的理论的深刻分析开始：托勒密天文学、牛顿引力和狭义相对论。他们在其中发现的矛盾和无法解释的巧合将为新的概念化打开道路。
带来结果的不是找出未经证伪的理论并进行测试。相反，它是对归纳法的复杂运用，建立在大量且不断增长的经验和理论知识的积累之上，这为我们提供了前进所需的提示。正是通过关注经验上成功的见解，我们才能前进。爱因斯坦的“相对论”不是一个“新想法”：它是爱因斯坦意识到伽利略相对论的广泛有效性。没有不连续性：事实上，它是最好的连续性。正是爱因斯坦在那些太急于抛弃速度相对论的人面前，表现出了有洞察力的“保守主义”，仅仅因为麦克斯韦方程组。
我认为，当代理论物理学的大部分研究都错失了这一教训，许多研究方向都过于迅速地抛弃了我们已经发现的关于自然的知识。
最近的基础物理学有三个主要的经验结果：引力波、希格斯玻色子和大型强子对撞机上没有超对称性。这三者都是对旧物理学的证实，也是对广泛推测的反驳。在这三种情况下，大自然都在告诉我们：不要如此自由地推测。因此，让我们更仔细地研究这些例子。
引力波的探测，获得了上届诺贝尔物理学奖，是对百年广义相对论的彻底证实。最近，几乎同时探测到来自两颗中子星合并的引力信号和电磁信号（GW170817），在一次行动中将我们对引力和电磁传播速度之比的知识提高了约14个数量级。13 这种经验知识的重大增长的一个结果是，排除了许多作为广义相对论替代方案提出的理论，这些想法在过去几十年中一直受到大量理论家的研究，反而证实了百年广义相对论是目前可用的最佳引力理论。
在欧洲核子研究中心广为人知的希格斯粒子探测证实了标准模型是当前高能物理学的最佳理论，而不是长期以来受到广泛关注的众多后来的替代方案。
但是，欧洲核子研究中心在大型强子对撞机投入运行时对希格斯玻色子发现的强调，也掩盖了真正的惊喜：在理论物理学家一代人一直期望找到超对称粒子的地方，超对称粒子的缺失。尽管有大量的文字和天马行空的想象，最小超对称模型突然发现自己陷入困境。因此，大自然再次严重驳斥了一大批理论物理学家的自由推测，他们最终坚信这些推测。
大自然对当前理论物理学方法论的反复冷落应该鼓励我们在哲学态度上保持一定的谦逊，而不是傲慢。
部分问题恰恰在于，波普尔和库恩的主要思想（甚至可能尚未完全消化）误导了当前的理论研究。物理学家在否定成功已建立理论的见解方面过于随意。受到库恩坚持科学革命中不可通约性的误导，他们未能建立在我们已经知道的基础上，而这正是科学一直以来前进的方式。一个很好的例子是在许多尝试将引力纳入基础物理学其余部分时，对广义相对论的背景独立性的忽视。
同样，对可证伪性的强调使物理学家对科学知识的一个基本方面视而不见：即可信度有程度，即使不是绝对确定性，可靠性也可能非常高。这具有双重负面影响：认为成功理论的见解与科学进步无关（因为“它们明天可能会被证伪”），并且未能看到即使某项研究尚未被证伪，也可能几乎没有合理性。
科学事业建立在可信度的程度之上，这些程度根据新数据或新的理论发展不断更新。哲学界最近对科学中贝叶斯确认账户的关注很普遍，但在理论物理学界却在很大程度上被忽视，我认为这产生了负面影响。14
我在这里的目的不是批评波普尔和库恩，他们的著作条理清晰，显然富有洞察力。我指出的是，许多物理学家随意地将他们观点的简单版本视为关于科学方法论的最终结论。
当前的物理学远非不受哲学的影响，而是深受哲学的影响。但是，缺乏认识到这种影响所需的哲学意识，以及拒绝听取试图弥补这一点的哲学家的意见，是物理学的弱点来源。
这是亚里士多德的最后一个论点：越是需要哲学的科学，困惑就越大。
今天，基础物理学正处于深刻的概念变革阶段，这是因为广义相对论和量子力学的成功，以及当前缺乏公认的量子引力理论所产生的公开“危机”（在库恩的意义上，我宁愿说是“机会”）。这就是为什么一些科学家，包括我自己，在量子引力方面工作，因此我更敏锐地意识到哲学对物理学的重要性。以下是当前理论物理学中讨论的一些主题：什么是空间？什么是时间？什么是“现在”？世界是确定性的吗？我们需要将观察者考虑在内才能描述自然吗？用“实在”还是用“我们观察到的”来更好地表述物理学，或者有第三种选择吗？什么是量子波函数？“涌现”到底是什么意思？关于宇宙整体的理论有意义吗？认为物理定律本身可能会演变有意义吗？ 对我来说，在解决这些主题时，不能忽视过去和现在的哲学思想的输入，这一点是显而易见的。
在我的技术领域——圈量子引力中，牛顿式的空间和时间被重新解释为量子意义上呈颗粒状、概率性和波动的某种东西的表现。空间、时间、粒子和场融合成一个单一的实体：一个不生活在空间或时间中的量子场。这个场的变量只有在子系统之间的相互作用中才获得确定性。该理论的基本方程没有明确的空间或时间变量。几何只在近似中出现。物体存在于近似中。实在论被强烈的关系论所缓和。我认为我们物理学家需要与哲学家讨论，因为我认为我们需要帮助来理解这一切。
公平地说，科学界中某些反哲学态度的表现也是对哲学和其他人文学科某些领域中反科学态度的反应。在主导某些哲学系的后海德格尔氛围中，对科学的无知是一种值得骄傲的事情。正如最好的科学敏锐地倾听哲学一样，最好的哲学也敏锐地倾听科学。过去肯定如此：从亚里士多德和柏拉图到笛卡尔、休谟、康德、胡塞尔和刘易斯，最好的哲学始终与他们时代的科学提供的世界知识紧密相连。过去没有一位伟大的哲学家会想到片刻不认真对待他们那个时代的科学所提供的世界知识。
科学是我们文化不可或缺且至关重要的组成部分。它远非能够回答我们提出的所有问题，但它是一种极其强大的工具。我们的普遍知识是来自截然不同的领域的贡献的结果，从科学到哲学，一直到文学和艺术，以及我们整合它们的能力。
那些轻视科学的哲学家（其中有很多）对智慧和文明造成了严重的损害。当他们声称整个知识领域对科学是不可渗透的，并且他们才是更了解的人时，他们让我想起了公园长椅上的两个小老头：“啊，”一个声音颤抖地说，“所有这些科学家都声称他们可以研究意识，或宇宙的开端。” “哦，”另一个说，“多么荒谬！他们当然无法理解这些事情。我们能！”
注释
史蒂文·温伯格，《终极理论之梦》，第七章（Vintage，1994）
斯蒂芬·霍金，《大设计》（Bantam，2012）
伊索克拉底引自扬布利科斯，《劝勉篇》，VI 37.22-39.8（de Gruyter 1996）
C. 罗韦利，“亚里士多德的物理学：物理学家的视角”，《美国哲学协会杂志》，1 (2015) 23-40，arXiv:1312.4057。
W. 海森堡，“关于运动学和力学关系的量子理论重新解释”，《物理学杂志》33 (1925) no. 1, 879–893。
D. 霍华德，“玛雅面纱背后的窥视：爱因斯坦、叔本华和空间概念作为物理系统个体化基础的历史背景。” 在《科学宇宙：探索论文集》中。约翰·厄尔曼和约翰·D·诺顿编辑。匹兹堡-康斯坦茨科学哲学与历史丛书，卷。 6. （匹兹堡：匹兹堡大学出版社 1997）康斯坦茨：Universitätsverlag，87–150。
D. 霍华德，“‘永恒真理斗争上演的某种容器’——阿尔伯特·爱因斯坦与个性在科学中的作用。” 在《范式自然史：科学与智力进化过程》中。约翰·H·兰登和玛丽·E·麦根编辑。印第安纳波利斯：印第安纳波利斯大学出版社，1994 年，111–138。
A. 爱因斯坦。1944 年 12 月 7 日致罗伯特·A·桑顿的信。EA 61-574，摘自《阿尔伯特·爱因斯坦全集》（新泽西州普林斯顿：普林斯顿大学出版社，1986 年至今）。
R. 卡尔纳普，“通过语言的逻辑分析克服形而上学”，载于《认识》，第 2 卷，1932 年（英文翻译“通过语言的逻辑分析消除形而上学”，载于萨霍特拉·萨卡尔编辑的《逻辑经验主义的顶峰：施里克、卡尔纳普和纽拉特》，纽约 ：Garland Pub.，1996，第 10–31 页）。
W. V. O. 奎因，《词语和对象》。（马萨诸塞州剑桥市：麻省理工学院出版社，2015 年）。
约翰内斯·开普勒，《新天文学》，威廉·H·多纳休翻译，（剑桥：剑桥大学出版社，1992 年）。
阿博特，B. P.；等。（LIGO 科学合作组织和 Virgo 合作组织）“GW170817：来自双中子星旋入的引力波观测”，《物理评论快报》。119 (16) 2017。“双中子星合并的多信使观测”《天体物理学杂志》。848 (2) 2017。
这种误解最糟糕的例子是 `确认' 的（强）常识概念与 `确认' 的（弱）贝叶斯概念之间的混淆，这种混淆推动了关于理查德·道伊德关于非经验确认的工作的争议 [R. 道伊德，《弦理论与科学方法》（剑桥大学出版社，2013 年）。] 一项研究理论中（可能是不合理的）信心的实际来源的尝试已被科学家重新宣扬为有效性的证明。