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理想不因为达不到而没有意义——读《科学与假设》

已有 6689 次阅读 2014-1-5 20:42 |个人分类:读书|系统分类:观点评述| 科学, 约定

      曾经被问起,达不到的理想有什么意义。当然了,很多理想都是一种极限,本质上就是达不到的,比如,将温度降到0 K;把噪声降为0。我的回答是:“理想是我们努力的目标,理想不因为达不到而没有意义。”
      最近几天看完了庞加莱四本科学哲学书中的一本——《科学与假设》。书中讨论了数学和物理学的基础。事实上,数学和物理学的基础就是一种理想。
      通常认为数学是从生产、生活中总结出来的,那么数学独立于自然界而存在,还是必须依赖于物理世界?按照物理学家罗杰·彭罗斯的说法,数学世界是独立于物理世界的。如果没有物理世界,还会不会有数学存在?这个问题是没有意义的。那么换一个问法:如果有一个平行宇宙,物理规律和我们的不同,我们会有同样的数学么?如果一个粒子和另一个粒子碰到一起会形成四个粒子,我们会因此得到1+1=4么?在这个问题上恐怕不会,因为数学来源于数(三声),按照庞加莱的说法,算术是由一些公理(约定)定义的,这些约定不一定符合物理世界,但我们通常认为这是由于物理世界的不精确造成的。约定不是为了精确符合事实,而是为了方便,如果没有约定,那么我们什么都做不了。而在这些约定中,最重要的恐怕是数学归纳法,因为我们无法对所有自然数进行验证。这就是一种非常典型的理想,而且当然是非常有意义的。那么会存在一个平行宇宙,其中的智慧生物认为空间是四位的么?这倒是非常可能的,事实上,认为我们所在的空间是四维的也是可以的,只是那样一来,几何规律会变得非常复杂,所以,“空间是三维的”只是一种方便的约定。
       而在物理学中,基本定律的“理想”的特征就更明显一些。比如,牛顿第一定律的得出就是对无限长斜面的一种极限推理,一种理想。我们有可能通过实验否定物理定律么?如果是经验规律,那么当然,经验参数会随观测精度的提高而变化。但是,对于牛顿第一定律这样的约定(理论),我们是无法通过实验否定的。按照科学革命的观点(http://blog.sciencenet.cn/blog-117333-752180.html),新理论的出现不会让旧的理论失效,而只是限定旧理论的适用范围,而新理论也可能在某些时候失效,而需要更新的理论。这个过程可能永无止境。"所以,不像花草树叶那样在时间进程中会枯萎凋谢,科学理论在确定的限制下,被赋予了永久的生命。"牛顿第一定律这样的约定就已经被赋予了永久的生命。
      那么物理实验和物理约定的关系是什么呢?庞加莱有一个很好的比喻。“让我们把科学和应该不断扩充的图书馆比较一下。图书馆员没有供他采购的充裕资金。他应当尽量不浪费资金。正是实验物理学被委托做采购工作。而且,唯有它才能使图书馆丰富起来。至于数学物理学,其任务将是编制书目。即使书目编得再好,图书馆也不会更为丰富,但却有助于读者使用它的丰富藏书。而且,由于它把藏书的脱漏告诉图书馆员,因而能使他明智地使用他的资金;这是更为重要的,因为资金严重匮乏。”
      所以,科学家正确的努力方向是得到约定,赋予其永久的生命,这才是科学真正的内涵。

 



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