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
无论是合适的维生素 D 摄入量还是贫困的根本原因,令人困惑的科学分歧都围绕着我们。 有个老笑话:问 10 个医生一个问题,你会得到 11 个答案。除了制造混乱之外,持续的分歧还会削弱人们对科学的信任。 你几乎可以听到一位政客说:“如果科学家都不能达成一致,我为什么要相信他们说的任何话?”
分歧与我们认为的科学运作方式背道而驰。证据“证明”了一个理论,它“展示”了世界是如何运作的。 科学应该是客观的,科学家应该遵循证据的引导。如果科学家们长期以来都存在分歧,这对科学的客观性意味着什么?
虽然这可能感觉像是现代现象,但科学分歧并非新鲜事。19 世纪初,英国化学家约翰·道尔顿提出所有物质都由微小的原子组成。 像许多进步一样,这个想法更古老。大约在公元前 4 世纪,德谟克利特——“爱笑的哲学家”——也提出了同样的观点。 然而,与德谟克利特不同,道尔顿为他的理论提供了大量的证据。
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化学家很快就采纳了道尔顿的思想。在他提出这一观点不到一个世纪之后,化学就依赖于原子。到 1900 年,虽然化学家们相信原子是自然界的事实,但物理学家仍然持怀疑态度。受到关于科学知识的哲学理论的影响,许多人认为原子的存在需要进一步的证明。
虽然物理学家知道现代化学理论依赖于原子,但他们认为原子可能仅仅是一种没有物理现实的“有用的虚构”。物理学家并不认为有反对原子的证据。他们只是想在下定决心之前获得更多的证据。(当然,我们知道化学家是对的。剧透:原子存在。)
物理学家转型的哲学家托马斯·库恩提出了对这种科学分歧的一种解释。虽然我们谈论科学理论时会说“已证明”或“未证明”,但实际上,科学要复杂得多。一个理论在某些方面可能更好;例如,它可能更容易使用。一个竞争理论可能在另一方面更好;也许它可以更准确地预测。不同的科学家可能会更关心一个方面而不是另一个方面。因此,他们可能会对哪个理论更好产生分歧。
您可能已经熟悉了这种体验。您选择了一张信用卡,因为客户服务非常好。一位朋友更喜欢另一张卡,因为它有奖励。您和您的朋友在客观上哪张卡更好方面都“不正确”;你们只是关心不同的事情。萝卜青菜各有所爱。
库恩从未真正阐述这些标准是什么。从那时起,哲学家们弥补了这一空白,并列出了一份科学家使用的标准清单。它们包括您可能期望的标准,例如准确预测现象的能力和理论的简单性。但它们也包括您没有想到的其他标准,例如统一自然界中看似不同的部分的能力,甚至审美标准(如数学之美)。一些哲学家甚至建议科学家应该添加新的标准,或者不再那么关心其他标准。
库恩的不同标准观点解释了化学和物理学之间的斗争。19 世纪化学的进步取决于原子理论。如果没有原子,理解化学反应将很困难,甚至不可能。毫不奇怪,化学家们强烈地受到这种考虑的推动。另一方面,19 世纪的物理学家重视直接证据——他们在物理学的其他领域拥有的那种证据。化学家们没有看到原子,也没有做任何事情来直接测量它们。物理学家声称,如果没有这些,我们仍然不确定原子是否存在。物理学家更重视直接证据。
对于信用卡,任何事情都无法解决您与朋友之间的“分歧”。在科学中,我们不断探索,希望能够满足每个人的标准。在 20 世纪初,阿尔伯特·爱因斯坦做到了这一点。他精确地计算出一个微观但可见的粒子在撞击看不见的原子时应该如何表现——这种现象称为布朗运动。让·巴蒂斯特·佩兰进行了爱因斯坦提出的实验,他看到了预测的运动。爱因斯坦和佩兰,以及其他几个实验,共同说服了物理学家原子是真实存在的。
他们说服了几乎所有人。一位物理学家,恩斯特·马赫(以他的名字命名了马赫 1 的速度),仍然持怀疑态度。马赫的顽固表明,我们永远不应要求完全一致;一些科学家总是很顽固的。一旦绝大多数科学家达成一致,我们可能就证明了真实的事情。一两个顽固者并不意味着什么。
物理学家并没有因为开始更加关心化学而改变观点。相反,两个不同的标准指向了相同的方向。爱因斯坦和佩兰给了物理学家他们想要的东西(以及化学家认为不必要的)。你关心什么并不重要;无论如何,你都相信原子。
今天,关于维生素 D 的价值、贫困的原因等等存在分歧。即使在一些重要方面达成一致,例如气候变化,仍然存在许多争论。科学既鼓励达成一致,也鼓励分歧。就像原子一样,随着证据的积累,我们最终会找到达成一致的方法。
很容易过分强调科学中分歧的问题。虽然气候科学家在许多问题上存在分歧,但在一个主要观点上达成了广泛共识:人类正在大幅改变气候。虽然聪明人可能在细节上存在分歧——比如地球究竟会升温多少——但在很多方面他们都达成了共识。
但是,当大量科学家从根本上存在分歧时,我们只需要等待。令人高兴的是,分歧通常会自行解决。在那之前,你们——就像 20 世纪早期的化学家和物理学家一样——可以安心地知道,无论你们站在哪一边,都有很好的陪伴。