科学是什么

最近一段时间因为是暑假,很多在欧在美的同学都回国探亲,陆陆续续参加了好几次同学聚会。承蒙同学们抬爱,都提到了这个我在写的公号。大家纷纷表示最近写的文章越来越看不懂。一帮留美理工科硕博都说看不懂, 也难怪微信后台的阅读数连创新低。其实本公号文章写了一年,文章五花八门,大多随性而至。一直没有什么特别的主题,虽然作者专业正是当前大火的人工智能,而所写文章提到人工智能的却越来越少。实在是十分偏执,不可理喻。姑且就这样任性下去吧。今天谈谈科学和所谓科学精神。笔者自以为这种固执,偏执其实是科学精神的一部分。

科学是什么, 是一个非常大的话题。 特别是在当下的中国, 谈到科学, 不能简单的归结为在实验室里做研究,所谓穿着白大褂的科学家们的工作内容。科学已经紧密的和思想,信仰,文化,甚至政治联系了在一起。

一百多年前中国传统社会被西方从天下共主的幻想中痛击出局。 一开始的表象是输给了西方的坚船利炮,随后有人意识到坚船利炮可以买,然而背后隐藏所谓技术和科学原理得之不易。再后来就有了所谓德先生和赛先生。 而最后在中国赢得统治的是赛先生基础上推导出的德先生,也即最广泛的德先生M主义。这个说法看上去很奇怪,其实M主义本身是最讲科学的, 非常强调科学精神和推导过程, 在自然科学的基础上推导社会科学,也就会本着人定胜天的精神把人工控制推广到经济领域。只是建立在十九世纪的唯物机械决定论的思维方式过度自信, 没有意识到社会领域的内在机制其实是二十世纪才发现的复杂系统。机械论的思想和管理方式因为不适应复杂而最终失败,甚至造成了很多悲剧。 有人就此走到了反面,其实沿着二十一世纪的最新科学进展,在加入了强大计算能力和对复杂的理解之后,未来靠计算管理社会未必不可能。也许计算社会才是M主义的自然延续和未来图景。当然很多人可能不同意这个看法,就当是一孔之见吧。

回到科学本身,通常的解释是科学来源于西方古希腊时代的哲学思辨, 特别是毕达哥拉斯学派,在发现了毕达哥拉斯定理等数学的奥秘之后,把数学中的抽象表示和内在逻辑一致性拔高到神圣的地位,利用数学来解释世界。在毕达哥拉斯学派看来, 世界应当是稳定和永恒的, 可以用数学来精确描述。 按照当时的数学知识,就是能够用整数和分数来表示。如果出现了整数不能表述的东西, 破坏了世界的完美, 将是不可原谅的。于是发现了根号2不能被分数表示的毕达哥拉斯的学生希帕索斯, 被绑起来扔进了大海。 这个史上科学的第一个牺牲品说明, 宣扬理性和神圣的人,其实很容易被情感操控。

古希腊或者说地中海在科学思想上取得了很高的成就, 然而并不能阻止他们败于蛮族和后来的上帝信仰。 所谓原始的科学, 在一开始并没有表现出很强的战斗力。我们儿时熟知的阿基米德故事里阿基米德虽然发明了很多战斗机械, 但是最终难逃罗马士兵的刀枪。地中海早期的科学终结为黑暗的中世纪。

按照西方的通用说法,经过了乏味一千年, 文艺复兴终于来临, 日心说取代地心说是一个标志, 科学终于突破了宗教的禁锢。 后来又引发了工业革命, 推进了资本主义,于是西方之外其余世界中从野蛮人到大大小小文明古国全都遭了殃。 其中借助的力量之一就是科学。

在机器文明数学本质这本书里, 作者认为, 古代科学没有形成战斗力的主要原因是没有火药。 在没有火药代表的可利用化学能量之前, 打仗比拼主要看谁人多, 对人的控制和管理更好, 这时科学技术比拼不过个人素质。 而在火药发明之后, 战争的输赢取决于谁能更好的控制和使用火药代表的化学能量, 其中最典型的就是大炮, 从大炮的加工制造到炮弹轨迹的计算,都需要科学的参与和推动。

于是所谓文艺复兴中科学和古典科学的的区别, 就是从静态的几何和力学(历法,建筑,测量使用),  转变为动态的分析(研究炮弹的轨迹, 各种化学燃烧动力),最后导致了增量分析方法-微积分的出现。 从而一举奠定了在已知世界中的领先地位。

科学一旦突破了人力的束缚, 就开始了自我驱动的过程。在18和19世纪, 科学经历了伟大的长征。在这一阶段, 所谓科学研究方法:客观调查, 实验研究, 逻辑推理结合起来解决了一个又一个难题。并且在社会中赢得了极高的信任。 最有代表性的就是所谓拉普拉斯论断:如果知道宇宙中所有粒子的位置和速度,并且有足够的算力, 就可以预知未来。19世纪末从物理到数学普遍存在着乐观情绪,认为科学的大厦即将建成。这个乐观也当然影响了M主义。

随后的故事众所周知, 量子理论和不确定性出现了, 哥德尔不完备定理也表明不存在完美的数学大厦。对世界的科学理解又从决定论中退回,变成了由偶然主导的理论并且确知不能完美。

当下对科学的认识,比较广泛接受的观点是科学是通过实证研究不断拓展认识的边界。当前的科学理解并不一定绝对正确,都有一定的使用范围,在适用范围之外, 特别涉及到极大,极小或者复杂, 未知多于已知。

纵使如此, 从事科学研究的人普遍存在的信念仍然是,构成宇宙的秩序是可以被理解的,也就是可以被数学描述和进行逻辑推断的。 同时这个描述是脱离人的主观意愿的客观存在。这中信念,可能就是开篇提到的偏执部分, 无此坚定信念,就难以克服科学发现过程中的种种疑难。

总结一下, 科学建立在实验的基础上, 现有的科学和认识有边界条件和应用范围, 时刻可能出现各种矛盾, 而矛盾之处正是拓展边界的机会。 例如量子力学理论和相对论的矛盾正是当前物理的攻坚之处。

利用科学和计算, 人类控制和利用了远远超出人力范围的能量,这是近几百年来西方领先的基础。 经过几十年的追赶,东方终于慢慢赶上。 对未来的争夺可能会进体现在计算所代表的智能上。 究竟胜负如何,不是一个简单问题, 是传统思维人多力量大,还是科学致胜,仍不可知。路径也许左右成败,当慎之又慎。

 

 

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