傲慢与偏见？为什么科学家对待新知识如此残酷？

清疚 2022-12-19 06:27 121阅读 0赞

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这里展示了在碰撞之前各自都有吸积盘的两个黑洞。伴随着GW190521的新消息，引力波中能探测到的最重质量黑洞被发现。它跨越了100个太阳质量阈值，成为了被发现的第一个中间质量黑洞。（马克·迈尔斯，引力波发现卓越中心（OZGRAV））

每隔几个月就会流行起一类“新鲜”论调，声称要彻底改变一个或多个深入人心的科学理念。这些声明总是广泛且具有革命性的，从“大爆炸从未发生过”到“某想法能消除暗物质和暗能量”，再从“黑洞不是真的”到“也许某意外的天文现象是由外星人造成的”。

然而，这些标新立异的论调虽则被广泛报道，但总在默默无闻中式微。除了无数次的退场，它们几乎没能在主流舞台上掀起什么风浪。

“那些科学家都奉行教条主义，固步自封”——对于独辟蹊径或是持边缘信仰的科学家们来说，这个说法可能很流行，极好诠释了科学真理的虚伪性。事实上，支撑主流观点的证据是压倒性的，而标新立异的论调很多就等同于在沙箱里玩的沙子一样不堪一击。以下是新理念通常会有的四大缺陷，以及它们在第一次被提出后就立马沉寂的原因。

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从大爆炸至今，我们的宇宙经历了巨大且仍在持续的增长和进化。直到大爆炸发生多年后，我们才掌握了有关暗物质的大量证据，才真正让人们知道它的存在。也就是说在宇宙大爆炸或更早的时候，暗物质可能就已被创造出来，使许多设想仍然可行。（NASA/CXC/M.WEISS）

1.每天都“货真价实”工作，那么骗子的短处就体现出来了。科学中有大量知识，如一系列实验和观察数据，以及为准确描述现实“游戏规则”限定了框架的一套理论。许多结果最初都是违反直觉的，能用很多理论上的可能性来解释。时过境迁，在实验和观察进一步的筛选后，最成功又最符合逻辑的理论幸存了下来。

那些论调试图彻底改变一个（或多个）人心所向的理论，却要克服一大堆障碍。他们尤其应当：

·        重现盛行理论的所有成功；

·        比现有理论更有力地解释某一现象；

·        做出新的预测，而且这个预测可被证明出不同于它试图取代的理论。

满足以上三个标准是非常罕见的。实际上，绝大多数的高谈阔论之言连第一点都跨不过。

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太阳的实际光线（黄色曲线，左图）与完美黑体（灰色）的对比表明，由于光球层的厚度，太阳如同许多黑体；右边是由COBE卫星测量的CMB的实际完美黑体。注意右边的“误差条”是惊人的400西格玛。理论和观测此时的共识是历史性的，观测到的光谱峰值决定了宇宙微波背景的剩余温度：2.73K。

在脱离宇宙大爆炸的语境下解释宇宙的努力，没办法解释问世已超55年的理论：宇宙微波背景的存在和性质是一种全向辐射的模式。有关引力波探测器接收的是噪声而不是信号的争论，忽略了与电磁观测到的它们的引力波对应物事件相关联的大量证据。

同时，“引力可能源于另一个如熵的实体”这一观点荒谬地回答了暗物质相关问题，未能保持暗物质与正常物质之间恒定的比例。

以科学基准来看，连盛行理论都难以解释的某一性质，仅凭一个奇思妙想就想解释是行不通的。一个新的观察结果总是可以用一个新的“自由参数”来解释，这是“调用一些全新的东西”的善意说法。然而，如果新补充的理论不能解释其他现象，那么该理论就不太可能获得任何形式的助力。

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质子的内部结构，有夸克、胶子和夸克自旋。核力的作用就像弹簧，在未拉伸时力可以忽略不计，但当拉伸到很远的距离时，会产生很大的吸引力。目前已知的是质子是一个真正稳定的粒子，从未被观测到衰变，组成它的夸克和胶子也并非复合而来。（布鲁克海文国家实验室）

2.许多“新观点”都是原创性地重新包装那些旧的、不可信的且本来无需二次考量的观点。大多数人如果有想象力的话，在某个时刻都曾对现实某方面玩过“假设”游戏。也许你自己也有过这样的想法，比如：

·        如果沿着直线穿越宇宙走了足够长的距离，可否回到起点吗？

·        可否认为公认的最基本粒子（夸克、电子、光子等），实际上是由更基本的成分组成的复合粒子呢？

·        可否认为宇宙中有某种额外的新领域渗透于整个空间，这样就能解释目前所说的“暗物质”和“暗能量”？

所有这些想法都很有意思，有很多相关的论文对它们进行了细致探讨。

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在超视距宇宙模型中，直线运动会让你回到原来的位置，即使是在未弯曲（平坦）的时空中。宇宙也可能是封闭的，正弯曲的：就像一个超球体。

但这里的每一个都因自身的疑难点被弃置，没有新的证据表明他们优于盛行理论。例如，关于宇宙可能有一个非平凡拓扑的想法仍是有趣。但若此成真，证据显示无论宇宙“大小”，它一定比整个可观测的宇宙大得多。如果我们的基本粒子中有任何一个是复合粒子，在我们所探索的任何实验条件下它们都不会如展现的那样运行。

如果没有暗物质或暗能量，而是用一个场来解释，那么这个解释至少需要两个新的自由参数来支撑：一个如同暗物质的“笨重”参数和一个如同暗能量的“光滑”参数。这些重新表述是无益的，很多情况下这只是在低劣且平添复杂地解释难题。

并不是说寻求这些路径是毫无道理的，除非这些路径能解释一些盛行理论不能解释的东西，或者可以减少解释时所需自由参数的数量，否则这跟在沙箱里玩沙一样什么都没研究出来。

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也许对“人类起源”最著名的刻画来自于西斯廷教堂天花板。尽管这可能是一个有趣的隐喻故事，但有足够的证据证明这图景与当今科学常识相悖。

3.以一个有思想动机的结论开始研究根本就不科学。这是科学家（特别是年轻和缺乏经验的科学家）可能陷入的最危险的陷阱之一。一个使人困惑或沉迷的难题可能会让人产生这样的想法：“如果\_\_\_\_\_能够解释出吾之所见，就有趣了”。这样的想法绝对没有错，用思考探索可观察的宇宙，并产生理论结果也没错。

但一旦逾越那条线，就会使一个正经科学家走向疯狂：当他坚信自己的想法一定正确，坚定认为“我知道结论是什么”，这会使人们不断摆弄自己掌握的理论，直到得出既定结论。这种通过逆向运行建立模型的方法，可能会得出既定结论，但不会得出科学的结论。

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1925年在保罗·埃伦费斯特的家里，尼尔斯·玻尔和阿尔伯特·爱因斯坦讨论了很多话题。玻尔-爱因斯坦之争是量子力学发展过程中最具影响力的事件之一。今天，玻尔最出名的贡献是他的量子，但是爱因斯坦的相对论和质能等效较之更为出名。就其英雄身份而言，两人其实在职业生涯和个人生活中都有巨大的缺陷。（保罗·埃伦费斯特）

许多科学家都掉入了这个陷阱。尽管有压倒性证据支持宇宙大爆炸，弗雷德·霍伊尔仍然坚信宇宙始终处于稳定的状态，并非源于炽热、稠密。阿瑟·艾丁顿坚信宇宙中的恒星永远无法超出某种极限，尽管观测证据表明经常超出。甚至爱因斯坦自己也坚信量子的“随机性”必须要有一个明确解释，引力和经典电磁学将生成一个统一的力；在爱因斯坦最后20多年的科学生涯中，这一坚信最终无果。

无论是谁或取得了怎样的成就，物理直觉都不能取代通过探索宇宙自身问题获得的合理信息。这就是为什么约翰内斯·开普勒抛弃了他“美丽”的嵌套球体和完美固体理论，转而支持“丑陋”的椭圆轨道理论，因为椭圆轨道比其他任何理论都更符合数据，而开普勒也因正确处理科学问题而成为引人注目的榜样。

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在望远镜发明之前，第谷·布拉赫对火星做了极好的观测，开普勒很大程度上利用了这些数据。布拉赫对火星轨道的观测（特别是在逆行期间），为开普勒的椭圆轨道理论提供了完美证据。

4.科学家的工作是严格排斥自己的假设，而“支持新观点的人”往往做不到这一点。是否有过爱上自己的观点的经历？很多人都曾有过，并深受其害。在科学领域，人们需对自己的观点进行最为严厉的批驳，因为在向世界展示自己的发现之前，自己是第一个深入探讨此观点的人。其后，他人将对其进行评估。

如果自己并未试图推翻自己的观点——找出它的弱点并明确它的有效范围，知道它与它试图取代的理论相比有何不足——那么这些将会由别人完成。

这不残酷，也非心胸狭窄。这当然也不属于教条主义，这只是科学的必要组成：对任何新的假设进行严格的审查和评估。尽管这可能带来不幸，因为在已收集到的证据的重压下，大多数“新观点”都会瓦解。正如大多数最初用于解释新现象的观点，结果却在描述宇宙提供的证据链时不孚众望。

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与其他一些已知的起源于太阳系的天体相比，星际天体1I/ Oumuamua和2I/Borisov显得非常不同。Borisov非常迎合彗星状物体，而“Oumuamua则完全站不住脚。探索原因是一项仍在等待人类开启的任务，但这大概率并非因它是一个外星探测器。

原因很容易理解，如果自己爱自己的观点，就会希望别人也爱它。但是在没有经过必要自省的情况下，其他科学家很难被说服该观点是值得爱的，特别是那些认为对待观点要有适当怀疑的科学家。如果提出的理论，即不同波长的光的光速是不同的，那么它最好不要违背已收集到的遥远物体多波长光的观测结果。

一个悖于主流的观点肯定促成一些疑惑：

·        是什么问题推动了这个观点的产生？

·        当应用于某一特定现象时，这一理念与主流理论相比如何？

·        当应用于主流理论的其他成功案例时，这一理念与主流理论相比如何？

·        可以合理地进行哪些关键测试（使用当前或近期的技术），以进一步对比主流理论了解该观点？

正如理查德·费曼（Richard Feynman）曾说：“第一条原则是你不能欺骗自己——而你是最容易被愚弄的人。”

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在最大的尺度上，星系聚集在一起的方式（蓝色和紫色）无法通过模拟（红色）来匹配，除非包含暗物质。尽管有一些方法可以在没有特别包括暗物质的情况下重现这种结构，例如通过添加一种特定类型的场，但是这些替代方案要么看起来可疑地与暗物质无差，要么无法再现许多其他支持暗物质存在的任一观察结果。（杰拉德·莱姆森和处女座联盟，数据来自SDSS、2DFGRS和MILLENNIUM SIMULATION）

要求科学严谨并非残忍、教条主义或漫不经心。相反，这是一种正直的标志，承诺着尽力找出在正调查着的任何问题或现象周边的科学真理。

有许多伟大而辉煌的观点被丢进了失败理论的历史垃圾堆，其中最重要的原因在于：它们与我们观察到的现实不相符。不管一个想法有多奇特或令人信服，如果它与实验、测量和观察不符，它就是错误的。

有很多令人信服的、有趣的且可行的想法，同时，也总是有足够的空间来猜测未知事物。但每当我们想出一个新奇又另类的想法时，我们必须透过科学严谨的镜头来达成。不应当简单地挑挑拣拣自己希望关注的现象，而忽视现实中那些与最初的观点相悖的方面。

最终，宇宙永远是“什么是真实的以及什么理论最能描述现实”的终极仲裁者。但这也需要我们来严格揭示这些真相。除非负责任，否则我们可能会自欺欺人地认为“我欲为真即为真”。在科学中，正直和理智的诚实是我们必须追求的理想。

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编译组：郭芳芳、蔡雪莲

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