本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
自 1998 年以来,每年,“大问题”专家约翰·布罗克曼都会在 Edge.org 上提出一个大问题,并让大约四五十位世界顶尖的思想家提出他们自己的答案。今年提出的问题是“哪些科学理念应该被淘汰?”。答案展示了各种各样的思考和主题,并且清楚地表明,每一位思想家对“淘汰”一词的解释都不同。对一些人来说,淘汰意味着它本身的意思,即退出文明话语的阴影。对许多其他人来说,淘汰实际上意味着改进,不是要废除一个想法本身,而是要废除对其的解释。然而,还有一些思想家对语义而不是想法的内容感到恼火。
以下是我最喜欢的一些观点。
大卫·多伊奇认为,“量子跃迁”的整个概念已经过时了。多伊奇描述了电子等粒子的行为如何经常被解释为突兀的、不连续的。但事实是,当你在原子中的能量跃迁或量子隧道效应等现象中观察这些粒子时,你看到的是连续的、变化的概率分布,而不是绝对的消失和出现。
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事实是,在这种情况下,电子不只有一个能量或位置,而是一系列能量和位置,并且允许的范围本身可以随着时间而改变。如果一个隧道粒子的整个能量范围都低于克服障碍所需的能量,它确实会反弹。如果原子中的电子真的处于离散的能级,并且没有任何因素介入改变这一点,那么它将永远不会跃迁到任何其他能量。
同样,弗里曼·戴森希望消除对“波函数坍缩”的整体看法。他指出,概率不是真实的,实际上是对我们无知的衡量,因此不能将其视为在测量时消失的物理物体。问一个波函数在测量后会发生什么是不相关的,因为那时波函数不存在。
不幸的是,撰写有关量子力学的人经常使用短语“波函数坍缩”来描述观察物体时发生的事情。这个短语给人一种误导性的想法,即波函数本身是一个物理对象。物理物体在碰到障碍物时会坍缩。但是波函数不可能是物理对象。波函数是对概率的描述,而概率是对无知的陈述。无知不是物理对象,波函数也不是。当新的知识取代无知时,波函数不会坍缩;它只是变得不相关了。
其他思想家敦促我们打破黑白分明的界限。例如,史蒂文·平克在这里反对经典的“行为=基因+环境”二分法;事实是,它们中的每一个都会影响另一个。
从技术意义上讲,基因与环境的相互作用令人困惑地进入了“独特的环境”组成部分,因为它们(平均而言)在同一家庭中长大的兄弟姐妹中并不相同。同样令人困惑的是,常识意义上的“相互作用”,即具有给定基因型的人可以预测地受到环境的影响,进入了“遗传性”组成部分,因为定量遗传学仅测量相关性。这种混淆是智力遗传性增加,而共享环境的影响在人的一生中减少的原因。一种解释是基因在晚年产生影响,但另一种解释是具有给定基因型的人会将自己置于能够满足他们天生的品味和才能的环境中。“环境”越来越依赖于基因,而不是作为行为的外生原因。
马丁·里斯推翻了一种高涨的信念,即尽管我们目前对生命和宇宙的理解非常出色,“我们永远不会遇到理解的障碍”。
人们普遍认为我们的洞察力将无限加深,所有科学问题最终都会被攻克。但我认为我们可能需要放弃这种乐观态度。人类的智力可能会遇到障碍,尽管在大多数科学领域,在这种情况发生之前肯定还有很长的路要走......自从我们的远古祖先在非洲稀树草原漫游以来,我们人类并没有发生太大的变化。我们的大脑进化是为了应对人类规模的环境。因此,我们能够理解那些与日常直觉相悖的现象是多么了不起:特别是,构成我们的微小原子,以及包围我们的浩瀚宇宙。
尽管如此,我在这里要冒险说一句,也许现实的某些方面本质上是超出我们能力的,因为理解它们需要某种后人类的智力,就像欧几里得几何学对于非人类灵长类动物来说是无法理解的一样。
费伊·库什曼告诉我们放弃“大效应有大解释”的信念。他指出,有时许多小解释可以加起来成为一个大的解释,有时一个由意外产生的小解释会导致灾难。这不仅适用于科学,也适用于人类事务;例如,关于肯尼迪遇刺的阴谋论将永远存在的原因是,许多人将根本无法接受“大事件”(肯尼迪的死亡)有一个“小解释”(奥斯瓦尔德)的事实。同样,想想第一次世界大战的原因。
阿德里安·克雷耶反对摩尔定律,他的解释与马丁·里斯的解释相似(并且与雷·库兹韦尔等“奇点主义者”的观点相反):任何给定领域都取得了指数级的进步,这一事实本身并不意味着该领域将继续取得指数级的进步。迪恩·奥尼什指出了大型、随机、对照临床试验的缺点,认为许多有趣的个体效应在这些研究中被平均化了。最后,彼得·沃伊特和保罗·斯坦哈特主张真正废除两个没有得到任何实验支持的想法——弦理论对物理学的统一和多元宇宙。
这是我选择的应该被淘汰的想法:科学是概念驱动的革命的想法。与该列表中的许多其他思想家一样,我实际上并不认为这个想法是错误的或不重要的,只是它被高估了。新工具的价值远低于新想法,尤其是在科学之外。我建议应该给科学是工具驱动的革命的想法同等的时间。对于化学和生物学来说尤其如此,与物理学相比,它们在实验性方面做得更多。即使在心理学——如果有一个概念驱动的领域的话——功能性磁共振成像的出现也引发了一场革命,其影响仍在心理学研究领域蔓延。正如弗里曼·戴森在他的书《想象的世界》中所说:
“科学的新方向更多地是由新工具而不是新概念启动的。概念驱动的革命的影响是以新的方式解释旧事物。工具驱动的革命的影响是发现必须解释的新事物。”
不幸的是,概念驱动的革命的想法来自托马斯·库恩著名的书。库恩是一位物理学家,他的偏见决定了他的观点。如果库恩是一位化学家,他对科学史的调查可能会让他得出非常不同的结论。幸运的是,彼得·加利森一直是工具驱动的革命范式的先驱,他的书《图像与逻辑》仍然是这一思想路线的标准引领者。如果我们想看清科学的真实面目,我们需要认识到工具和思想的重要性。
读者认为哪些科学理念应该被淘汰?