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论科学家的哲学修养

已有 423 次阅读 2021-2-23 00:47 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记


对于英文Metaphysics的翻译是玄学,形而上学。这个词好像和充满理性思考的Physics是两种截然不同的世界观认识。

 

科研素人们往往认为只有理性的思考才可称为科学,没有实验依据,或者数学推导的研究则是玄学。当然,这样做并没有错。但会一些Metaphysics也不仅没有坏处,甚至会受益良多。可以说一个人如果科研做了几十年,对自己研究的领域还没有一些哲学上的认识,他/她的研究也就这样了,成为不了一流的科学家。

 

牛顿的物理学巨著《自然哲学的数学原理》充满了对自然哲学的思考。尽管牛顿发现了万有引力,但牛顿也有他想不清楚的问题,苹果落地是因为引力的存在,那引力的存在因为什么?于是牛顿在提出三大定律后,把这背后的原因归结于上帝,说「上帝是第一推动」,于是牛顿在晚年一直在研究神学。


同样,爱因斯坦在是伟大物理学家的同时,也是一个哲学家。爱因斯坦承认一些经验观察不到的事物为理论的实在,即把一些形而上学的东西当做物理的实在。这也导致爱因斯坦在质能方程、狭义相对论和广义相对论方面做出了十分杰出的贡献。但爱因斯坦又不是完全形而上学者,因为他不承认量子的不确定性,在和玻尔的论战中,提出了EPR悖论,反而成就了量子力学。终其一生,爱因斯坦都认为物理世界是实在的,完备的,定域的,不能接受量子力学的不确定性。爱因斯坦在晚年一直致力于研究统一场论,企图把自然界中的电磁、引力、弱、强等各种互相作用力统一起来,不过这项工作没有获得成功。这也是受累于他的物理实在论的哲学观。


大家往往知道薛定谔创立了薛定谔方程,以及那只不死不活的猫,认为薛定谔只是一位物理学家。但薛定谔其实也是一位哲学家。大家可以读读薛定谔写的一本书《生命是什么》。在这本书里,薛定谔通过热力学和量子力学理论来解释生命的本质,引入非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式突变等概念来说明有机体物质结构、生命的维持和延续、遗传和变异等现象,直接启发了DNA双螺旋结构模型和基因调控的生物学理论的提出,以及后来对遗传密码的解读。


同样,信息论的奠基者香农也创造性的提出『信息本身的含义并不重要,真正重要的是用信息不确定性的度量」,从而创立信息熵。而熵的概念其实来自于玻尔兹曼的热力学第二定律。很少有人知道香农的博士论文题目是《理论遗传学的代数》(An Algebra for Theoretical Genetics)。香农实际上好像新手被空投到一个陌生的领域,但香农香农天才般地运用了新的视角审视遗传学问题。看似香农的原创性思维(将热力学熵移植到信息,将代数和统计学运用到遗传学)几乎是无意识形成的,但这种看似天才般的思维其实来自于香农的哲学思想。以至于香农如果不是后来转去做股票投资(据说投资收益率高于巴菲特,以至于他做股票讲座时,简直是站无虚席),他完全可以在人工智能方面做出更大的成就。


举一个可能不太贴合的例子:人们往往只认可物理世界是实在的,因为看得到,摸得到,感觉的到。而信息世界则不那么真实,尽管电脑的虚拟现实技术已经可以呈现给你一个精美绝伦的房子,或者一个沉鱼落雁的美女,但我们仍然认为这是虚拟的,不是真实的。但有朝一日,从北京到上海我们运送一辆法拉利,但不必将真实的物理汽车运过去,而是把这辆汽车的所有信息在北京记录下来,通过光缆传送到上海,再通过信息控制物质再生(如3D打印),得到一台真的物理实在的法拉利,那么你还是会觉得物理世界和信息世界真的那么泾渭分明吗?
信息世界可能对物理世界有巨大的冲击。1万年以后(甚至不用1万年,几百年也许就行),我们是否在存在于、生活于这个物理世界都要打上一个大大的问号?那时,我们的世界观应该是什么样子的呢,是否还只认为只有物理实在才是真实的!


很难想象,一个沉醉于自己领域,热衷与紧跟研究热点,并且没有自己哲学观的学者可以取得上述巨大的成就。所以研究做到十几年,或者几十年,研究者应该有一些Metaphysics的认识,否则就很难高屋建瓴地去理解一些问题,也无法成为顶级的科学家。





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1 郑永军

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