【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】 ———————————————— 关于科学的演讲 ·费曼· 　　我了解科学，我很清楚科学的概念、科学使用的方法、科学看待知识的态度、 它进步的原动力，以及它在心智上的纪律。因此，我将要谈一谈我所了解的科学。 　　任何人想要谈某个领域中的观念如何冲击另一个领域中的观念时，结果都会 自曝其蠢，自找麻烦。在这个讲究事业专门的年头，没几个人能同时深入了解两 个不同领域的知识，因此总是会在其中一个领域里出尽洋相。 　　很多古老观念早已演变成普通常识，用不着再作讨论或说明了。但是，当我 看看周围的人时，就会觉得，跟科学发展这个大题目相关的诸多观念，并不是人 人都能领略或欣赏的。没错，有很多人懂科学，懂得欣赏科学，特别是在大学殿 堂之内，大部分的人都了解科学是怎麽一回事。 　　 “观测”是终极大法官 　　我要谈的第三个科学层面，是追根究柢的方法。这个方法的基础，是认定观 测（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ）是“检验某些事物是否为真”的大法官。当我们 明白，观测才是“判断某个想法是否包含真理”的终极大法官时，科学的其他面 相或特色就都变得明显易懂了。不过，科学上的所谓“证明”（ｐｒｏｖｅ）在 这里的意思其实是检验（ｔｅｓｔ），对大众而言，这整个想法应该翻译为“任 何法则都必须接受异常情况的考验”；或者用另一种说法，“『例外』证明了某 个法则的错误。”这就是科学的原理。任何法则如果出现例外情况，而如果这例 外情况经过观测之後证实不虚，那麽原先设定的法则就错了。 　　这些例外本身都是十分有趣的，因为它们显示了旧法则的谬误。而因此，找 出正确的法则（如果有的话），就是最教人兴奋的事。大家会深入研究这些例外 个案以及其他出现差不多结果的情况。科学家总是在尝试找出更多的例外，判 定这些例外情况的特性。这种过程愈发展下去愈教人兴奋。科学家不会企图掩饰 法则出了错这件事；刚好相反，这是一种进展和刺激十分的事。事实上，他还想 尽快地证明他原先的想法有错误不周之处。 　　“观测是最後的裁判”这个原理，严格限制了我们可以问的问题种类。我们 能够问的问题只限於像“如果我这样这样做，会发生什麽事？”这些问题都是可 以做做看，看看结果到底如何的。像“我应不应该这样做？”以及“这有什麽价 值？”等类似的问题，完全是另一种形态的问题。 　　但是，假如有些不怎麽科学的东西，尽管我们无法透过观测来检验，却并不 表示这个东西一定行不通、错误或者是笨得要命。我们并不是说，科学就一定是 好的而其他东西就都不好。科学只考虑那些可以靠法则进行分析的东西，因此所 有现称作科学的东西全都被发现了；但还有很多遗漏掉的东西，是科学方法无能 为力的。这不等於说那些东西不重要，其实从很多角度看来它们才是最重要的。 　　但在决定任何行动之前，当你必须决定下一步该做什麽时，永远牵涉了“应 不应该这样做？”这重考量，你不能单从“如果我做这些会发生什麽事？” 的角度来找出解决方案。你说，“当然可以，你可以先看看会发生什麽事，然後 再决定想不想这些事情发生。”但最後那一步决定你想不想这些事情发生， 正好就是科学家帮不上忙的一步。你可以弄清楚将会发生什麽事，但你必须决定 是否喜欢那样的发展方式。 “彻底”不等於“科学化” 　　从“以观测为裁判”这个科学原理，还衍生出好几个技术性的後续结论。例 如，观测不能做得太粗糙。你必须极为小心，也许仪器里头有一块脏东西，使得 被观测的东西颜色变了，而跟你原先设想的不一样。你必须仔细检查观测结果， 检查再检查，确定你很清楚所有的实验条件，确定你没有错误地诠释你所做的一 切。 　　有趣的是，很多时候这种“彻底”的做法、这种好习惯，会被误解或歪曲掉。 当有人说某件事的做法很科学化时，许多时候他的意思只不过是这件事做得很彻 底。我听过有人说德国很“科学化”地屠杀犹太人，但其实这件事一点都不科学， 而只不过是够彻底。在整个屠杀事件中，完全没有任何为了判定什麽而进行观测、 检查所用的观测方法等类似问题。如果依照这种定义，早在古罗马时期或其他时 期，当科学还没有像今天的进展，大家还不怎麽注重观测的时期，早就出现过 “科学化”的屠杀事件了。但在这些情况中，大家应该称之为“彻底”或“彻底 进行”，而不是“科学化”。 　　玩这种观测游戏时，有几个特别的技巧，所谓“科学的哲学”谈论的其实大 部分都是这些技巧。如何诠释观测结果就是其中之一。有个很有名的笑话说，一 名农夫跟他的朋友抱怨他农场上发生了神秘事件：他养的一群白马吃的食粮分量 比另一群黑马多。他为此担心得要命，不明白为什麽会这样，直到他朋友提出也 许他养了比较多的白马！ 　　这听起来很荒谬，但想一想有多少次当你在做各种判断时，也犯了差不多的 错误。你说：“我妹妹着了凉，两星期之後……”如果你仔细想想，这也是那种 白马数量比较多的情况。科学思考要求的，是某个程度的训练，而我们应该教导 和传播的，正是这种训练，因为就算在最等而下之的层次，类似的错误都是不必 要的。 　　科学的另一个重要特色，是它的客观性。分析观测结果时必须客观，因为作 为实验观测者的你，有可能比较喜欢某个特别的结果。於是你重复这个实验好几 次，但由於各种状况，例如有脏东西掉进仪器里之类的，使得数据变来变去，一 切都不全在你掌握之中。但你希望会出现某种结果，因此每当出现你喜欢的数据 时，你就说：“看，结果就是这样。”再重复做一次实验，结果完全不一样，而 其实也许在前一次实验中有脏东西在仪器里，但你视而不见。 　　这些说来好像很显而易见，但大众在衡量科学问题、甚至只是跟科学沾上边 的问题时，往往没好好注意这些事情。例如，当你分析“股票涨跌”跟“总统说 过什麽或没说什麽”有没有关系时，可能心中早有某些定见。 理论愈明确，愈有趣 　　另一个极端重要的技术重点，是提出来的理论愈明确，通常也愈有趣，换句 话说，如果这个法则愈是论述明确，测试它的真伪时就愈有趣。如果有人提出说， 行星之所以会绕着太阳运行，乃是因为行星的物质有一种喜欢动来动去的倾向， 让我们称之为“噢姆乎”，这个理论同时可以解释好几种其他现象呢。那麽，这 是个好理论罗，不是吗？不，它万万比不上“行星乃是在向心力的影响之下绕着 太阳运行，向心力的大小与行星中心点及太阳中心点之间距离的平方成反比”这 个理论。後面这个理论比较好，因为它说的是这麽的明确；一切都很明显地不可 能是运气造成的结果，行星的运行若有一点点差异，就足以证明理论不正确。另 一方面，根据第一个理论，就算观测结果发现行星四处乱动，你也可以说：“呃， 这都是『噢姆乎』的奇怪作用。” 　　因此，提出来的理论愈是明确，它的威力就愈强大，更容易受到例外的挑战， 也因此更有趣、更值得花工夫去检验。 　　许多时候，“字”是没有多大意义的。一堆字凑在一起，提出一个假说，然 而这些字的用法让你无法获得任何明确的结论。那麽这个理论就差不多毫无意义 了，因为凭著“所有东西都喜欢动来动去”这样的说法，你几乎可以解释世间一 切事物了。哲学家在这方面谈了很多，他们说所有字都必须极端精确地定义。其 实我不太同意这种论调，我觉得“极端精确地定义”很多时候都不大需要、不大 值得花力气去做，有些时候也不大可能做得到事实上，大部分时间都是不可能做 到的，但今天我不要陷进这些辩论里。 　　哲学家谈到科学时，其实大部分谈的是如何确保科学方法行得通的各个技术 层面。这些技术重点在其他不以观测为最後裁判的领域中还有没有用，我就不知 道了。我不会说所有事情都要用这个“从观测找例外”的方法。在不同的领域， 也许我们不用太在意字的意思或者法则必须明确……等等。我不晓得。 新概念从哪里来？ 　　谈了这麽多，有一些很重要的东西还没谈到。我说过，观测是检验一个想法 的大法官。但想法从哪里来呢？科学的快速发展，迫使我们拚命发明一些方法来 进行测试。但在中古时期，大家以为只要进行许多许多的观测，定律就自然而然 地从观测结果里冒出来。但实际上定律并不是就这样出现的，其中需要更多的想 像力。因此接下来我们要谈的是新概念从哪里来。 　　其实新概念从哪里来无关重要，只要有新概念就好了。我们知道如何检定某 个想法是对是错，而这些检定方法跟想法来自何方完全无关：我们只需把这个想 法跟观测结果互相对照便可，因此在科学世界里我们并不关心到底新想法从何而 来。 　　在科学世界中也没有权威这回事，一个想法是好是坏不是由权威人士来决定， 我们再不需要找权威人士来帮忙判断某个概念的真伪。当然，我们可以告诉权威 人士一些事情，让他提出建议；之後进行测试，看看这概念是否为真。假如它不 是，那麽也没什麽，只不过权威人士再没以前那麽权威而已。 　　科学家之间的关系起先是争闹不休，比一般人之间的关系要严重得多，例如 在物理学刚开始萌芽的时候。但在今天的物理学界，人际关系十分和谐，科学的 争论很可能渗杂了许多笑声，争论的双方同样不那麽确定己见，他们往往各自构 思实验，甚至下赌注赌结果。在物理学这一行，过去累积下来的观测数据是那麽 的多，你差不多不可能想得出跟以前想法完全不一样的新概念，但同时又与所有 已知的观测结果吻合无冲突。因此，如果你能从任何人或任何地方得到任何新东 西，欢迎都来不及了，根本不会争论为什麽谁谁谁会说“如此这般才对”。 　　然而，很多科学领域并没有发展到这样，而是还像早期物理学界的情形，由 於数据不多而出现许多争辩。我提起这件事，因为很有趣的是，如果出现一套独 立公正的检核谁是谁非的方法，连人际关系都能够减少龃龉。 　　大部分的人发现“科学界并不关心到底是谁首创某个概念，或者是不关心观 念创作者的原始动机”时，都会十分惊讶。科学家会做的是聆听，如果对方说的 听起来很值得尝试，他的想法很是与别不同，粗看之下没有和以前累积下来的观 测结果矛盾，那麽就很让人兴奋，值得一试。你不会担心他到底研究了多久或者 是为什麽他要你听他说。就这方面而言，新想法从何而来根本无关重要。新想法 的来源是“不知道”，我们称之为人脑的想像，深具创造力的想像。 　　教人惊讶的是，一般人不相信想像力是科学的一部分。当然，科学家的想像 力和艺术家的想像力是不一样的。最困难的，是要想像一些你从未看过的事物， 这些事物必须跟已经看到过的东西完全吻合不悖，同时又要和已被想出来的完全 不同；此外，它更必须是一些明确、不模糊的设想。那真是困难呀。 法则真是奇迹 　　顺带一提，单单是有法则可让我们验证，就已经是奇迹了。能够找到像重力 的平方反比律，还真的是个奇迹。我们并没有真的了解这个定律的种种，但它把 我们带到“预测”的可能性。换句话说，还没著手做实验，它就告诉你在这个实 验你可以预期会发生什麽。 　　很有趣而且绝对重要的是，科学的各个法则必须并行不悖，相互没有矛盾。 由於观测结果同样是那一些，因此不能说一个法则这样预测，另一个法则却有不 同预测。所以，科学并不是专家玩意，而完全是全宇宙通行的。我在生理学谈到 原子，在天文学、电学和化学也谈到原子，它们是共通的，必须相互不矛盾。你 不能随意从一些不以原子造成的东西开始。 　　更加有趣的是，经过推理之後，我们猜测出法则；而这些法则呢，会慢慢愈 来愈简化，至少在物理学界是如此。之前我提到过化学法则和电学法则的合而为 一，这是很漂亮的例子，事实上还有很多其他的例子。 　　似乎，描述大自然的各个法则都带有数学味道。但这并不是“以观测为裁判 ”的结果，数学也不是所有科学必须具备的特性，只不过，碰巧我们的法则可以 用数学的形式来写出，至少在物理学是如此，而且更据此可作出威力强大的预测。 至於为什麽大自然是数学的，则是一个谜。 不据理猜测，才是不科学 　　现在我要谈一件很重要的事情：旧有的定律可能是错误的。观测结果怎麽会 是错的呢？如果一切都经过仔细核证，怎麽还会错？为什麽物理学家永远都在修 改定律？答案是，首先，定律并不等於观测结果，以及第二，实验永远都不准确。 所有的定律都是猜想出来的定律，而不是观测结果告诉你一定会怎麽样怎麽样。 它们只不过是一些优秀的猜想、一些观察的外推，是到目前为止还能通过验测的 筛子而已。往後出现新的筛子时，上面的洞比以前更小，这回定律就被卡住再也 通不过去了。因此定律只不过是一些猜测，是从已知外推到未知。你根本不晓得 会发生什麽事，因此你放胆一猜。 　　例如，大家曾经相信、曾经发现一件物体在运动时，它的重量不会受到影响。 如果你转动一个陀螺，称它的重量，等它停下来再称一次，重量是一样的。这是 个观测结果。但是，事实上当你称它的重量时，你没办法量到无限个小数点，甚 至到几十亿分之一的单位的。但现在我们知道，旋转中的陀螺比静止中的陀螺要 重，大约增加几十亿分之一。如果陀螺转得够快，快到接近光速的每秒钟约十八 万六千英里，增加的重量就十分明显－－但到这时候才明显。在早期的实验中， 陀螺的旋转速率远低於光速，看起来转动中陀螺的质量和没在转动的陀螺质量完 全相同，有人因此推测，质量是永远不会改变的。 　　笨！真是笨蛋！这只不过是个凭臆测而得到的定律，是一种外推。那个人为 什麽会做出这样不科学的事情？但事实上这件事没有什麽不科学；这只不过是不 确定。如果当时的人不作出猜测，那才真的不够科学。因为，这种向未知外推才 是唯一有点真正价值的事情。只有在面对仍未做过、验过的情况，你还在猜想 “应该会这样发生”，这才有一探究竟的价值。如果你只能告诉我昨天发生什麽 事，这样的知识是没有什麽真正价值可言的。知识必须能够告诉我，如果我这样 做，明天会发生什麽事才行。不一定需要真的做这些事，但那很好玩。不过你也 必须愿意承担错误的风险。 　　任何一个科学定律、科学原理或实验观测报告，都只是某种形式的简本，细 节都不在其中，因为你永远无法绝对精确地描述任何事物。构思者就是会忘记！ 写定律时他应该说“速率不太高时，质量没改变多少”。这个游戏就是要提出很 明确的法则，看看它能否通过筛子的考验。当时提出的明确臆测，是质量永远不 会改变。这是个教人兴奋的可能性呀！而假如往後发现事实并非如此，也不会构 成什麽大灾难。一切只不过是不确定，而不确定并不妨害到什麽。处於不确定状 态中但提出一些看法，总比什麽都不说好。 我们活著，而且无知 　　我们在进行科学研究时所说的一切、所有的结论式描述，全都带有许多的不 确定，这是必然会发生的，只因为它们全是结论。它们是对未来会发生什麽事作 出的猜测，而你无从知道将会发生什麽事，因为你没做过最完备、无所不包的实 验。 　　也许，陀螺由於转动而出现的质量改变效应是那麽的微细，你可能会说： “噢，这没什麽差别嘛。”但为了要找到正确的定律，或至少找到能够通过一个 又一个的筛子，通过更多观测结果的考验，就需要极为不凡的智慧和想像力，以 及全盘颠覆原先的哲学，颠覆我们对空间和时间的认知。我指的是相对论。往往 发生的是，那些微细的效应现身之後，许多概念便需要进行最具革命性的修改。 　　因此，科学家早已习惯面对“疑惑”和“不确定性”。所有的科学知识都是 不确定的。这种与疑惑和不确定性打交道的经验十分重要，我相信其中潜藏著巨 大的价值，而且这种经验超越科学，往外延伸。我相信，要解开任何从未被解开 过的难题，你必须让通向未知的门半开半掩地，容许“你可能没全弄对”的可能 性。否则，假如你早已抱有定见，也许就找不到真正的答案。 　　当科学家告诉你，他不知道答案是什麽时，他是个无知的人。当他告诉你他 有一点点预感，觉得事情应该是如何如何，那他是对事情不确定。当他蛮确定答 案应该是什麽而告诉你：“事情将会这样这样发展，我敢打赌。”那他还是抱著 一点疑惑。而最最重要的是，要进步的话，我们必须认清楚这种无知以及这种疑 惑。因为我们还存著一点怀疑，才会建议往新的方向寻找新观念。科学的发展速 率，并不是看实验做得有多快而已，更重要的，是你创造出新东西的速率。 　　要是我们无法或不想往新方向看，如果我们没有一丝的困惑或体认到自己的 无知，我们就无法得到任何新观念。那样的话，也再没有什麽值得花工夫做查证 的了，因为我们应该知道什麽才是正确。所以，今天我们称之为科学知识的东西， 其实是一堆不确定的论述，只不过不确定的程度不一而已：有些是最不确定的， 有些差不多确定，但没一样是绝对确定的。科学家已经很习惯这种状况。我们都 知道，活著而同时无知，是可能的，两者并无矛盾。有些人说：“你怎麽能够活 著而无知？”我不知道他们是什麽意思。我从来都活著，也从来都很无知。那容 易得很。我想知道的是你如何能什麽都知道。 不要害怕疑惑 　　这一点点存疑的自由，是科学的重要部分。而我相信，在其他领域中也一样。 它是从一场挣扎、一场斗争中诞生。这是为了争取被准许存疑、被容许对事情不 确定而发生的斗争，我不想大家忘记这些挣扎的重要，不先尝试一下力挽狂澜， 而自动弃权。 　　作为一个知道“无知哲学”的伟大价值、更知道这套哲学可以带来巨大进步 的科学家，我觉得我肩负著一种责任。这些进步乃是思想自由的果实。我觉得我 有责任大声疾呼，宣扬这种自由，教导大家不要害怕疑惑，而是要欢迎它，因为 它是人类新潜能的可能来源。如果你知道你不很确定，你就有改进现状的机会。 我要替未来的世代争取这自由。 　　存疑很明显是科学的一项价值。在另一个领域中是否如此则是个可供辩论的 问题，是些不确定的事情。存疑是很重要的，而疑惑并不是什麽可怕的东西，而 是具有极大的价值的！ ———————————————— 【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】