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科学研究中有三个空间,一是可能性空间,一个是实验数据空间,一个是有些虚无缥缈的客观真理空间。可能性空间是在现有理论的基础上,加入猜想,进一步形成的所有可能性的空间。每一种可能性,都会被研究者反复思考,希望看到这种可能性会变得越来越大,还是越来越小。实验数据空间,是被实验所支持的结论。这个空间要小的很多,如果理论和实验能够达成某种一致,都会被研究者认真对待。最后是解释实验的理论,可能会有很多,寻找一种理论能够支持最多的实验,我们认为这会构成客观真理。
科学的进步,不是想当然的过程,是一种进化的方式。从前面的三个方面可以看到,我们对于世界的理解,是一个优胜劣汰的过程。认为正确的理论,必然有更大的理论自洽性,有更加符合实验的结果。
这里有两种可能。
第一种可能的代表是爱因斯坦的狭义相对论。这个理论是把麦克斯韦的电磁学理论和经典力学体系结合而产生的结果,是两者调谐的产物。当然这种调谐,有各种可能,但是狭义相对论是最自然和协的。由于电磁学理论是被证实有效的,在光速区域,并且经典力学体系在低能区域也被证实是合理的,所以相对论是正确的。这是在理论的角度来说。进一步的关键是实验,因为还存在意外,当然这种可能性已经非常小了。多年以来,有很多质疑相对论的(包括一些专业的科学工作者),这是一件让人非常困惑的事情。很显然,这些人并没有理解物理学的基础,也就是惯性究竟是什么。(提狭义相对论是一个比量子力学更招人攻击的话题)会看到,在这方面,早期的一些实验由于精度不高,会出现问题。但是一些实验依然很明确的验证了理论的正确性。特别是量子电动力学的成功,在理论和实验之间达到了难以相信的精度,所以狭义相对论无可争议。
第二种可能性我们谈谈粒子物理学领域的双光子异常事件。2015年12月15日,粒子物理学从不太准确的实验中,看到了双光子异常。第二天,arXiv上有了10篇双光子异常的新论文。2016年8月4日,双光子异常被更加精确的实验结果证实不存在。在“发现”双光子异常的八个月中,发表了500多篇论文,很多发表在该领域的顶级期刊上,包括PRL。
科学研究坚持的是“从不出错”原则。那就是新研究,需要支撑性的证据。这个不管是跟踪性的研究,还是原始创新,都是一样的。狭义相对论的提出,是建立在已经确立的两个研究领域之上,进一步调谐的产物,建立了一种可能性空间。除非这里有第三个没有意识到的可能,那么这个理论必然是正确的。虽然狭义相对论怎么看都异常诡异(这只能说明我们的世界太诡异了),但是它是正确的。做实验,不是为了证实狭义相对论的推理有没有问题,而是要检查是否存在推理之外的可能性。结论是不存在第三种可能。
在这个方面,今天的一个最典型的例子,就是霍金辐射。当把广义相对论和量子力学结合起来的时候,这是唯一能得到的一个推论,所以它非常重要的。霍金辐射的推理是正确的,这种正确建立在广义相对论和量子力学的正确性上,但是我们不确定的是,是否会出现第三种可能。所以依然需要实验,但是这个推理的正确性是没有问题的。诺贝尔奖没有奖励给黑洞熵和霍金辐射,是极其错误的。在我看来,有些人没有理解物理学。
第二个例子,自然让粒子物理学家很尴尬。但是这个事情本身,是科学的,是没有问题的。这是“从不出错”原则的另一个极端,只是由于这个事情发生的太短暂了,让人感觉犹如儿戏。实验上发现了反常,自然值得认真对待。这里的问题是,出来了如此多的文章,让人大吃一惊。粒子物理学在可能性空间中,实在是太宽泛了。当然考虑一下,自从上世纪七十年代以后,就没有真正出人意料的进展,就忙着推广各种理论,这就是必然的的结果。
在没有实验新结果的推动下,如何发展理论,是一个值得讨论的话题。
科学的进步,满足进化原则,寻找各种可能,但是要有支撑可能性的证据。有的研究者,做研究有些僵化,这是不可取的。但是过度的没有原则,也是绝对不可取的。这本身就意味着丧失了科学进步的可能。
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GMT+8, 2024-11-22 18:03
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