科学哲学中有一个著名的不雅观点:“科学的命题只能被证伪,不能被证明。”这一不雅观点源于著名的哲学家卡尔·波普尔(Karl Popper)的证伪主义理论。波普尔认为,任何科学理论都只是一种假说,并且它能否真正被验证,是由未来的不雅观察和实验决定的。如果某一天有新的证据涌现,使得该理论无法自洽或阐明新的征象,那么它就会被证伪。
我们可以从经典物理学到量子力学的转变中窥见这一征象。牛顿的经典力学在19世纪之前被认为是描述物理天下的“完美定律”,它对万有引力、惯性和运动的阐明精确无比。然而,到了20世纪初,当科学家开始不雅观察微不雅观天下的粒子行为时,经典力学无法阐明某些征象,例如电子的波粒二象性。于是,量子力学应运而生。只管量子力学并没有完备推翻牛顿力学,但它却揭示了在微不雅观天下中,牛顿的理论不再适用。
这一转变的背后,反响出科学真理的相对性。科学公式和定律并不是永恒的,它们只是在特定的条件下、在某个特定的韶光段内对现实的最好描述。牛顿力学在宏不雅观天下依然有效,但在量子领域,它失落效了。
数学中的证伪与证明
数学的天下与物理学不同,但也有它自身的哲学。虽然数学被认为是绝瞄准确的逻辑推理体系,但其公式和定律的适用范围也会随现实的变革而调度。例如,欧几里得几何在日常生活中适用良好,但当我们转向描述宇宙的广阔空间时,黎曼几何和非欧几何理论就变得更加准确。爱因斯坦的广义相对论便是基于非欧几何的空间不雅观念,得出了一套描述宇宙时空构造的理论。
欧几里得几何的“平行线不相交”定律在二维平面上完备成立,但一旦进入到曲面空间或更高维度的空间时,这条定律便不再适用。这就表明,数学的真理也可能是相对的,是在特定框架和公理系统下对现实的最好阐明。
哥德尔不完备定理的启迪
数学家哥德尔(Kurt Gödel)在20世纪提出的不完备定理为数学定律的局限性供应了深刻的启迪。哥德尔通过证明,在任何繁芜的数学系统中,一定存在无法被证明的命题,或者存在无法证明为真或假的命题。这意味着,数学自身也是不完备的,它无法穷尽所有真理。
这与波普尔的“证伪主义”不谋而合。一个理论纵然能够阐明现有的所有征象,也无法担保它永久不会被新的创造推翻。数学和物理学的真理,都是一种对现实的有限逼近。
哲学与数学的交融:柏拉图的理念天下柏拉图的理念论提出了“真实天下”与“征象天下”之间的差异。根据柏拉图的不雅观点,现实天下只是理念天下的影子,而理念天下中的数学定律和几何形状是真实而永恒的。柏拉图认为,数学定理和公式是人类能够靠近理念天下的桥梁,由于它们是“纯粹的抽象观点”。
然而,随着韶光的推移,当代数学的发展逐渐寻衅了柏拉图对数学真理的绝对性。例如,数学中的公理系统是人为构建的,而不同的公理系统(如欧几里得几何和黎曼几何)会得出不同的结论。数学定律并不是绝对的,而是相对的。
量子力学与经典物理学的不合
量子力学的崛起冲破了经典物理学对天下的认知。在经典物理学中,物体的位置和速率是确定的,因果关系也是线性的。然而,在量子力学中,物体的位置和速率是无法同时确定的。这正是海森堡的不愿定性事理。量子力学中的粒子可以同时存在于多个状态之中,直到被不雅观测时才“坍缩”到某一个详细的状态。
这与薛定谔的猫的实验极为相似。薛定谔通过虚构的实验表明,一只猫在未不雅观测到时,既是“去世”的也是“活”的,它处于一种叠加态。只有在不雅观察者参与时,猫才会确定地“去世去”或“活着”。
这一征象与易经中的阴阳平衡有着某种哲学上的共鸣。阴与阳并不是对立的、非此即彼的两种状态,而是可以共存的,是对立统一的两极。正如量子力学中,粒子可以处于颠簸与粒子态的叠加状态,而不是非此即彼的确定状态。
科学的进化与人类认知的局限
科学并非静态的,正如施一公所说,科学理论会随着韶光的推移被不断改动乃至推翻。这源于我们对天下的认知是有限的、渐进的。例如,牛顿的万有引力定律在相对论涌现之前,曾是人们阐明宇宙中物体运动的最主要依据。但相对论揭示了引力实在是时空的扭曲,进而取代了牛顿力学在描述宏不雅观天体运动方面的主导地位。
与此类似的是,我们当前对宇宙的理解可能也只是“靠近真实”的描述。随着韶光的推移,量子力学、相对论等理论可能会被新的、更为准确的理论所取代。这不仅仅是物理学的发展规律,也是所有科学探索的常态。
现实与真理:动态的平衡
施一公的不雅观点也在提醒我们,科学探索的实质并不在于追求绝对的真理,而在于对现实的动态描述。这种描述随着我们对自然法则的认知不断变革。而数学作为最抽象、最纯粹的学科,只管其公式和逻辑推理是严格的,但其运用和现实联系却是相对的。
终极,正如爱因斯坦所言:“现实只是幻觉,只管这种幻觉非常执拗。”我们所看到、感知到的统统,都是通过某种框架和理论来阐明的。然而,随着我们理解的加深,这些理论将被不断改动、完善,乃至颠覆。这正是科学的魅力所在,也是人类探索天下的终极目的。
通过历史、哲学和科学的发展进程,我们可以看到真理并非一成不变,而是在动态中靠近真实。科学、数学及物理学的进步便是在不断证伪、改动和逼近中前行的。施一公的不雅观点不仅符合科学哲学的主见,也揭示了科学探索的实质。每一个被证明或证伪的理论,都是人类进步的阶梯,勾引我们在无限未知的宇宙中连续前行。