物理学的困惑: 科学的道德规范和伦理观

The Trouble With Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science

中译本<<物理学的困惑>>.

科学的不同风格

多个最聪明、受过最好教育的科学家在最好的条件下研究的弦理论，怎么会面临失败的危险呢？这令我困惑了多年，不过现在我想我知道答案了。我认为将要失败的不是什么特别的理论，而是一种科学作风，它适合我们在20世纪中期遇到的问題， 却不适合我们今天面临的基本问题。粒子物理学的标准模型是一种特殊科学作风的成功，从而在40年代独领风骚。它迥然不同于爱因斯坦、波尔、海森伯、薛定谔和20世纪初的其他科学革命者们的科学作风。他们的工作源于时间、空间和物质的最基本 问题，他们将自己的工作视为他们所熟悉的更广大的哲学传统的 一部分。

在由费曼、戴森等人发展起来的粒子物理学方法中，不需要 再考虑基本的问题，这就使他们从量子物理学意义的争论中解放 出来，而他们的前辈却一直纠缠于那些争论，并带来了 30年的 飞速进步。事情本应如此：解决不同的问题需要不同的研究风格。发挥已有框架的应用，与起初搭建那些框架相比，需要截然 不同的思想和思想者。

我们这一代为年轻的科学家们留下了什么呢？思想和方法，他们大概不想用了；还有不同方向的局部成功的故事，结果却是 未能完成爱因斯坦百年前开创的事业. 最坏的情形是，我们将他们拉回来，要求他们继承我们的思想。于是，本书最后部分的问题是我每天早晨都问自己的问题：我们是不是尽力支持和鼓励年 轻科学家, 也包括我们自己, 要超越我们在过去30年做的 亊情，去追求真正能回答物理学五大问题的理论？

我们已经讨论了最近25年失败的一些容易想到的原因:

• 不是因为缺少数据，有足够的新结果能激发理论家的想象力
• 不是因为检验结论需要很长时间，从新理论预言新现象到实验证实很 少有超过10年的
• 不是因为努力不够，今天做基础物理学研究的人远远超过了整个物理学史的人数
• 当然也不能抱怨说那些人缺乏才能。

在前面几章我曾假定，与其说失败是某个特殊的理论，倒不如说是一种研究风格。如果谁在弦理论家的营地和做背景独立的量子引力的人们中间游走一段时间，他一定会为两派人物研究风 格和价值观念的巨大差异感到震惊。这些差别反映了理论物理学 从半个世纪以前开始的分裂。

• 量子引力世界的风格继承了所谓相对论派的传统。这是爱因 斯坦的助理以及他们的学生们所引领的, 如贝格曼、戈尔博格和惠勒。这个群体的核心价值是尊重个人思想和 研究纲领，怀疑流行时尚，依赖数学的纯净论证，他们深信关键 的问题密切联系着关乎空间、时间和量子本性的基本问题。
• 另一方面，弦理论家群体的风格是基本粒子物理学文化的延 续。这种风格总是充满着冲动、好斗和竞争的意气，理论家们喜欢争先响应新的进展(1980年前.那通常是实验的）而不相信哲 学问题。

当科学的中心从欧洲转移到美国，当智力的焦点从基础 新理论的解释转向理论的应用时，这种风格也取代了爱因斯坦和 量子理论创立者们的那种思辩和哲学式的风格，而且成功了.

为了解决不同类型的问题，科学界要不同的风格。我的假定是，弦理论的错误在于它用基本粒子物理学的研究风格来发展， 而那不适于新理论框架的发现。如果脱离实验，标准模型成功的 风格也很难坚持下去。这种争斗的、赶潮流的风格只有在实验发 现的武装下才能发挥作用，但在没有潮流而只有几个杰出人物的 观点和品味时，它就只能失败。我从20世纪70年代开始学物理时，两种研究风格都很健全。 基本粒子物理学家比相对论专家的数量多，但两家都有活动的自 由。对那些想解决空间、时间和量子理论的基本问题的人来说， 虽然没有多少发展自己思想的天地，但只要有好的想法，也能得 到足够的支持。从那时起，虽然相对论风格的需要增多了，它们在学术界的地盘却缩小了，原因是弦理论和其他重大研究计划成了主角。

科学的不同方法

似乎存在两种对立的科学观。一种认为科学是叛逆者的领地，所谓叛逆者，就是那些有着宏大新思想的人，他们奋斗一生, 就为了证明自己是正确的。这是伽利略神话，今天在几个令人敬慕的大科学家的奋斗中，如数学物理学家彭罗斯、复杂性理论家考夫曼和生物学家马格祖斯还能看到那神话的影子。另一种观点则把科学看成保守的、一致的共同体，几乎不能容忍丝毫的对正统思想的背离，而将创造的能量输入业已确定的研究纲领。

从某种意义说，两种观点都是对的。科学既需要叛逆者也需要保守者。乍看起来者似乎矛盾。一个蓬勃发展多个世纪的事业, 怎么会让叛逆者与保守者共存呢？诀窍是这样的：让叛逆者与保守者一辈子在科学共同体里做对头，在一定程度上也是在个人的内心里做对头，一辈子不得安宁。但这是如何做到的呢？

从每个科学家都有自己的声音看，科学是民主，但它绝没有少数服从多数的法则。而且，虽然每个人的判断都得到了重视， 但共识起着决定性的作用。当我的专业的大多数人都去迎接一个我不能接受一即使有好处也不愿接受一的研究项目，我还能有什么落脚的地方吗？答案是，民主不仅是多数人的法则。在多数人法则之外还有着意识和伦理的系统。

于是，如果我们要说科学不仅是社会学，不仅是学术政治， 那么我们必须要有一个关于科学是什么的概念一要符合(而且超越)科学是人类的一个自治群体的思想。要说哪个特殊的组织形式或特殊的行为对科学好或坏，我们必须有一个超越普遍事物的价值判断的基础。我们必须有一个能脱离多数而不会被说成是怪人的基础。

我们回到早年的哲学家们的观点。 20世纪20年代和30年代，维也纳发生了一场叫逻辑实证主义的哲学运动。逻辑实证主义者提出，断言只有在被世界的观测所证实后才成为知识。他们称科学知识是这些被证实的命题的总和。当科学家做出能检验而旦确实得到检验的断言时，科学就进步了。他们的动机是摆脱形而上学的哲学，那种哲学已经充斥着空洞无物的大书。在这一点上：他们部分成功了，但他们谨慎的科学 特征没能持续多久。很多问题出现了，其中一个就是，在观察与陈述之间不存在铁定的对应。最简单的观察里也溜进了假定和偏见。将科学家的言论打碎成为被剥夺了理论的观察相对应的小原子，是不现实的，甚至也许是不可能的。

当实证论失败时，哲学家提出科学进步是因为科学家走上了通向真理的路线。科学方法的建议是卡尔纳普和奥本海默等人提出来的。波普尔也提出了自己的建议，那就是科学进步在于科学家提出了可以证伪的理论. 就是说，他们做出了可以被实验否定的陈述。在波普尔看来，理论永远不可能被证明是正确的，但如果它经受了很多试图否定它的试验，那么，我们就开始有了它所包含的真理, 至少在它最后被否定之前。

费耶阿本德的哲学起步就是攻击这些思想。例如，他证明否定一个理论并不是那么容易的事情。很多时候，就在一个理论似 乎已经被否定以后，科学家还会坚守它；他们只需要改变实验的 解释就能做到这一点。他们也会挑战自己的结果。有时这会终结一个理论，因为它确实错了. 面对明显的实验矛盾而坚守一个理 论，有时竟然是正确的做法。你怎么知道自己处于哪种状况呢? 费耶阿本德认为，你不可能知道。不同的科学家抱着不同的观 点，让运气来证明自己。没有一个普遍的法则能告诉我们应该在 什么时候抛弃或维护一个理论。

费耶阿本德证明，科学家会在紧要关头打破法则而取得进步，这就从总体上攻击了方法决定科学进步的思想。而且，他还指出一在我看来是令人信服的一如果总是遵照“方法的”法则，科学可能停滞不前。科学史家库恩从另个方面攻击了 “科学方法”的思想，他说科学家在不同的时候用着不同的方法. 但他不如费耶阿本徳激进，他想提倡两个方法：“正常科学”的方 法和科学革命的方法。

另一个批判波普尔思想的是哲学家拉卡托斯，他指出在证伪与证实之间不存在像波普尔假定的那么大的不对称。如果你看见一只鲜红的天鹅，你也不大可能放弃说所有天鹅都是白色的理论；你反而会去找出一个为它涂颜色的人

费耶阿本德在<<反对方法>>中讲的是，看哪，孩子，别做梦了！科学不是坐在云端里的哲学家。它是人的活动，与任何别的东西一样复杂，一样成问题。科学没有单一的方法，谁是好科学家也没有单一的标准。好科学就是在历史的特定时刻增进我们知识的东西。别来烦我如何定义进步. 随便你用什么方式定义，都是对的。

从费耶阿本德那儿我认识了进步有时需要深刻的哲学思想，但多数时候都不是那样的。进步的实现多数是靠投机者们抄捷径、夸大他们的知识和成就。伽利略算其中的一个；他的许多论据都是错误的，而他的对头一一当时受过良好教育、善于哲学思维的耶稣会士天文学家们一很容易发现他的思想漏洞。不过，最终是他对了而他们错了。

我从费耶阿本德认识了没有什么先验的论证能告诉我们什么东西能适应所有的环境。某个时刻推进科学的力量在其他时候可能就是错的。从他讲的伽利略的故事，我还明白了更多的东西：你必须为自己的信仰而斗争。

科学的道德规范和伦理观

我们善于从不完备的信息得到结论。我们不断地观察世界，预言它、判断它。那是猎人的做法，也是粒子物理学家和微生物学家 的做法。我们永远也不会有足够的信息来完全地证实我们的结论。要成为一个好的生意人、好的猎人、好的农民和好的科学家，基本的素质之一就是会凭直觉进行猜想，能在有限的信息未形成完整证明的时候自信地行动。正因为这一点，人类才成为如此成功的物种。

但这种本领付出了很高的代价，那就是我们很容易欺骗自己。当然，我们知道很容易被别人欺骗. 人们很容易相信谎言， 因为它很有效。毕竟我们只能根据不完备的信息得到结论，因而在谎言面前实在软弱无力。我们的基本态度只能是信任，如果要 求证明所有的东西，我们就没有什么可以相信的，也就不可能做任何亊情一不能走下床，不能结婚、交朋友或加人任何组织。 没有信任，我们就会成为孤独的动物。语言之所以行之有效，因为我们多数时候都相信别人告诉我们的东西。

伹同样重要而令人清醒的问题是我们在多大程度上欺骗自己。我们不仅欺骗个人，也欺骗整个群体。群体容易轻信某些在个人后来看来明显是错误的东西，这种倾向确实很可笑。20世纪的一些最悲惨的事情就是因为好人上了坏领导者的当。但达成共识是我们赖以生存的基础，只有那样猎人才能收获，部族才能躲 避危险。

所以，一个群体要生存，就必须有纠错的机制：长者让年轻人不冲动，因为他们从自己的漫长经历明白了犯错误是多么容易. 年轻人挑战几代人的信仰，因为那些信仰已经落伍了。人类社会能进步，就是因为它学会了既要叛逆也要服从，发现了在漫长岁月里平衡两种品性的社会机制。

我相信科学就是那样的一种机制。它是孕育和激励新知识发现的方式，但在历史的长河里，它更证明是有效的揭露谬误的一整套技艺和实践. 为了不断克服我们自欺也欺人的固有倾向，科学是最好的工具。

从这段概说我们可以看到，科学与民主有相同的地方。不论科学群体还是更大的群体，都需要达成结论并根据不完整的信息 做出决定。在两种情形，信息的不完整都将引发不同观点的派 别。不论科学的还是非科学的社会，都需要解决纷争与调和不同 意见的机制。这种机制需要我们揭露错误，允许用新的方法去解 决难解的旧问题。人类社会有很多这样的机制，其中有的依靠武 力和强权。民主的最基本理念是社会只有在和平解决纷争的情况 下才能运行最好。因此，科学和民主都痛感我们欺骗自己的倾向，也都乐观地相信我们作为一个社会能改正错误，使我们在整 体上越来越比任何个人更聪明。

现在我们已经把科学置于恰当的背景下了，下而接着讨论它 为什么那样有作为。我相信答案很简单：科学之所以成功是因为 科学家组成了 一个由共同的道德规范树立和维持起来的群体。我相信，正是对一定的道德规范而不是任何特殊事实或理论的忠诚，在科学群体的自我改正中起着根本的作用。这套规范有两个原则：

1. 如果一个问题可以由忠实的人通过将合理论证用于公 开证据而确定，则可以认为它的结果必然就是那样的。
2. 反之，如果根据公开证据的合理论证不能使忠实的人 就某问题达成一致意见，则这将必然允许甚至鼓励人们提出各种不同的结论。

我相信科学成功是因为科学家遵从了（也许不是那么彻底〉这两项原则。为说明这一点，我们看看这些原则要求我们做些什么:

1. 我们赞同根据共享的证据踏实地进行合理论证，而不管结果的一致性程度有多髙。
2. 每一个科学家都自由根据证据得出自己的结论。但每个科学家也需要向整个科学共同体提出这些结论的论证。这 些论证必须合理而且建立在所有成员都能获得的证据上。证 据、获得证据的方法以及根据这些证据导出结论所利用的论 证逻辑，必须面向所有成员的检验。
3. 科学家根据共享证据演绎可靠结论的能力基于对工具 和多年进程的把握。之所以学习那些工具和进程，是因为经 验已经证明，它们常引出可靠的结果。每个经过这些方法训 练的科学家对错误和自欺的流毒都深有感触。
4. 同时，科学共同体的每个成员都意识到最终目标是达 成共识。共识也许突然出现，也许需要一定时间。科学工作 的最终裁判是共同体的来来成员，他们在遥远的未来能更 好、更客观地对证据进行评价。虽然科学项目可以暂时团结 一些拥护者，但没有一个项目、声明或观点能长久地成功， 除非它能产生足够的令怀疑者信服的证据。
5. 科学共同体平等地面向所有的人。地位、年龄、性别 或任何其他个人特征不能影响科学家对证据和论证的考虑， 也不能限制他们考虑其他的证据、论证和信息。然而，进入 科学共同体需要满足两个条件。首先是至少把握一个科学分 支领域的方法并且能独立做出其他成员高度认可的工作。其 次是忠实地服从共同的道德规范。
6. 虽然在某些分支领域会暂时形成正统，但科学共同体认识到，相互对立的意见和研究项目对共同体的健康发展仍然是必要的。

做科学的人普遍怀有幼稚的欲望，总以为自己正确，总相信自己拥有了绝对真理。但如果加入科学共同体，这些东西就都要 拋到脑后。相反，他们应该知道自己是一个正在发展的亊业的一员，最终将达到个人不可能达到的目标。他们还要接受专业的训练，在多数情形下学会很多不可能靠个人学会的东西。接着，因 为他们为专业实践付出的劳动，共同体保证每个成员有权利宣扬 他们认为得到了那些实践的证据支持的任何观点或研究项目。

我愿将这种群体称为伦理群体，其组织取决于对一种行为规范和实现那种规范的专业实践的忠诚。科学在我看来是我们见过的这种群体的最纯粹的例子。

但这还不足以将科学刻画为一个伦理群体，因为有些伦理群体的存在是为了维护旧的知识而不是为了发现新的真理。宗教群体在许多情形都满足伦理群体的标准。实际上，科学的现代形式 是从僧侣和神学学院演化而来的一一那也是一些伦理群体，其目 标是维护宗教教义。所以，如果说我们的科学特征是要树立权 威，那么我们必须外加一些能明确将物理学从修道院区分出来的 准则。

为此，我想引入第二个概念，即我所谓的想象群体。这种群体的规范和组织体现在它相信进步是必然的而未来是开放的。开放为新生事物和惊奇留下了想象或实在的空间。我们不但相信未来会更好，而且也认识到我们不能预知如何达到那个更好的未来。

不论主义国家还是正统的宗教国家，都不属于想象群体。他们也向往美好的末来，但他们相信他们完全知道怎样达到未来。我小时候常从主义者的祖母和她的朋友们那儿听 说，他们确信自已是正确的，因为他们的“科学”教他们学会了“形势的正确分析”。

想象的群体相信未来会带来惊奇，带来新的发现，解决新的危机。他们并不忠实于眼下的知识，而是将希望寄托在子孙后代，将思维的法则和工具传给他们，使他们能利用和超越我们今天无法想象的环境。优秀的科学家希望学生能超过他们。尽管学术体制为成功科 学家提供了许多相信自己权威的理由，任何好科学家都明白，当 你自信比最优秀的同学懂得更多时，你就不再是科学家了。

所以，科学群体既是一个道德规范群体，也是一个想象群体。

根据这个描述，我们淸楚地看到争论对科学进步有着根本的意义。我的第一个原则说，当证据迫使我们达成共识时，我们就 该达成共识。但我的第二个原则说，在证据达成共识之前，我们应该鼓励存在各种不同的观点。这对科学是有益的. 费耶阿本德常这么说，我也相信是正确的。有理论竞争的时候，科学进步最快. 过去有一种天真的观点认为，理论是在不同时间逐个提出来接受数据检验的。这没有考虑我们拥有的理论思想在多大程度 上影响我们做哪些实验和怎么解释那些实验。如果一个时间只思 考一个理论，我们很可能坠入那个理论产生的智力陷阱。唯一的出路在于让不同的理论竞争解释同一个证据。

费耶阿本德指出，即使有了一个广泛接受的满足所有证据的理论，仍然有必要提出竞争的理论来促进科学进步。这是因为竞争的理论最有可能提出与已确立的观点相矛盾的实验，而如果没有竞争的理论，那些实验甚至根本难以想象。因此，竞争理论不仅强化实验，也同样经常地提出反常实验。

于是，费耶阿本德坚持认为，科学家应该绝不认同，除非迫不得已。如果科学家在证据尚未确立之前太快达成一致，科学就很危险了。于是我们要问，是什么影响他们做出不成熟的结论？他 们也是人，人们认同各种没有事实根据的事情，都是同样的因素 造成的，如宗教信仰和大众文化的时尚潮流。

于是归结为这样一个问题：科学家达成一致，是因为他们想被其他科学家喜欢、赞美？还是因为他们认识的每个人都在想同样的事情？或者因为他们愿意站在胜利者的队伍里？多数人都是因为这些动机而忍不住赞同别人。没有理由要求科学家能例外， 毕竟他们也是人啊。

然而，如果想保持科学的活力，我们还得与那些欲望进行斗争。我们必须鼓励反对者在实验允许的范闹内有不同的观点。考虑到人人都渴望讨人欢喜，渴望加人成功者的队伍，我们必须清楚地认识到，如果我们屈从于这些欲望，就等于让科学堕落。

健康的科学群体应该鼓励分歧，还有其他的理由。当我们被迫认同某个意料之外的事情时，科学就前进了一步。如果我们认 为我们知道答案，就会努力使每个结果去满足那个预先设定的思 想。只有争议才能保持科学的活力，促进它不断进步。在观点激 烈竞争的环境下，社会学力量不足以将人们驱赶到一个观点。所 以，在某些少见的情形下我们确实对一件事情达成了共识，那只 是因为我们别无选择。证据迫使我们不得不那样，尽管我们不喜欢。正因为如此，科学进步才是真实的。

对一种规范的忠诚不会是彻底的，所以在科学实践中总还有改进的空间。这在时尚潮流（至少在物理学中）过分张扬的今天 显得尤其正确。如今，你随处可以听到新获得博士学位的聪明的 年轻人私下告诉你，他本愿做X，实际上却在做Y，因为那是有 势力的老一辈们维护的方向或技术，他们只有跟着做，才好找工作、才能得到资助。当然，和在其他领域一样，科学中也总会有 少数人选择做X，尽管他们很清楚做Y的人能在短期内得到更好的奖赏。在那些人中，很可能出现下一代的领导者。于是，科学 的进步也许会因正统和时尚而缓慢，但从长远来看，做X的人还 是有机会取代做Y的人，科学不可能完全停滞不前。

所有这些都说明，和人类从事的其他任何事情一样，科学的成功在很大程度上靠的是勇气和个性。虽然科学进步最终依赖于有多大的可能性在长远达成共识，但科学家个人决定做什么事情、怎么评价证据，却只能依靠不完整的信息。科学之所以进步，是基于在不完整信息面前人人平等的组织规范。没人能确定 地预言一个方法是带来确定的进步还是浪费多年的劳动。我们所 能做的只是训练学生掌握一些方法，经验已经证明那些方法能经 常带来可靠的结果。然后，我们必须让他们去自由想象，必须花 时间倾听他们的报告。只要科学共同体永远向新思想和新观点敞 开大门，坚持道徳规范，将最终的共识建立在根据公开证据进行 的合理论证基础上，科学终将取得成功。

建立科学共同体的使命是永远不会完结的，它总是要和正 统、时尚、年龄和地位等势力进行斗争。总会有挡不住的诱惑引 导我们去走捷径，去迎合成功的团队，而不愿去认识新的问题。 在理想的情况下，科学共同体应该让我们尽情发挥个人的冲动和 激情。为了科学共同体的运行，必须将我们每个人都多少带着的 傲慢和野心约朿起来。还是费曼说得好：科学就是有组织地怀疑专家意见的可靠性