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科学发展的基础

已有 2584 次阅读 2015-4-16 02:54 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述|关键词:科学、逻辑、因果关系、概然性| 科学, 逻辑, 因果关系, 概然性

前几日,科学网上有篇谈论爱因斯坦给斯威泽回信的博文,读来饶有兴趣。斯威泽同学就古代中国是否有科学的问题写信给爱因斯坦,老爱同志在回信中谈到,西方科学的发展是建立在两项重大成就基础之上的:古希腊先贤哲学家建立的形式逻辑体系,以及文艺复兴时期发现通过系统实验揭示因果关系的可能性。

不禁联想到科学网上围绕有机化学理论的一些争论。有机化学经典理论认为共轭体系有利于体系能量的降低。化学所某位老师大概是找到了一类反例,量化计算表明共轭体系导致这类化合物能量反而升高。据此,这位老师认为经典的有机化学理论基础是错误的。

所有学科当中,唯有数学是从少数公理出发,基于严密的逻辑推演形成的一门学科。数学不是一门实验科学。推翻一条数学定理,有且仅有一个反例足以。化学包括物理则是基于实验的科学,化学在雏形初期更是炼金术士追求长生不老的江湖传说。按照爱因斯坦对科学的理解,源于实验的化学或物理规律只是事物内在因果关系的一种可能呈现。所以,相对论并不是否定牛顿力学,只是指出了牛顿力学的适用范围。时至今日,牛顿力学依然应用广泛,包括在原子层次的分子模拟如计算生物学(2013年诺贝尔化学奖),只是不适用于微观量子体系。这本无须大惊小怪,因为牛顿力学基于宏观的物理实验揭示的是宏观物体的运动规律,能否推而广之至微观量子体系是未知的。即使是相对论、量子力学也还是需要继续向前发展的。高精度的量化计算也还是有近似的。

实验学科的理论是有限真理,有可能揭示了事物内在的因果关系,但并不一定是绝对真理。爱因斯坦对科学的认识实在是精妙无比,妙就妙在“可能”二字上。默克的一份报告指出,发表在Nature、Science、Cell等杂志上的生物实验尤其是肿瘤机制的研究结论大约有80%不能被重复。这一现象已经引起了学术界的深切关注,elife杂志同意在未来发表重复某些实验结果的报告。生物研究的不可重复性,一方面是主观刻意造假或哗众取宠导致,如Nature上发表的STAP干细胞造假实验。此外,基于生物体系的高度复杂性,实验揭示的因果关系可靠性也会降低。这就是为什么科学结论需要小心、反复查证的原因。否则,有可能最后发现中微子比光速快这一颠覆相对论的结论,竟然是因为一个插头没插紧。可笑的是这么一个结论居然经受了长时间的反复检验,是“可重复的”。连欧洲核子研究中心(CERN)都能闹出这么一出笑话,所以大千世界也就见怪不怪了。

其实,不光科学有严密的逻辑体系,语言亦是如此。一篇结构、语义符合逻辑的论文读下来甚是酣畅淋漓,反之,一篇结构混乱的文章则是令人头痛不已。以非母语的英文写论文难免有表达不规范、不够准确因而词不达意的情况。不过相比表达不规范而言,文章的内在逻辑混乱则更加令人担忧。英文文章写不好,中文文章其实未必就真的能写好。

一言以蔽之,科学素养的培养当从逻辑思维的训练做起,认识到实验科学不可避免的历史局限性,从而养成严谨的治学态度。



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