十二字“真言”及其误导–科学何必“有用”

发表于 2009 年 05 月 08 日 由 方励之

过去三十年里,在大陆,最流行的意识形态命题,当属“实践是检验真理的唯一标准”十二字“真言”(或箴言)了。它被作为价值观的,也作为认识论和方法论的圭臬。以下是几则与之有关的故事。

“真理”座谈会

我参加过的“真理标准”活动,只有一次,即1978年春夏之交科学院组织的一次座谈会,好像“光明日报”报导过。

“实践是检验真理的唯一标准”是为否定“两个凡是”(凡是毛的决策,坚决维护;凡是毛的指示,始终不渝地遵循)而用的。“唯一”一词,显然是针对“凡是”两字。所以,从一开始,“真言”就是一个“政治正确”口号,而非学术的。我想,科学院座谈会不外是要与会者表态罢了。对否定“凡毛是论”,我当然是支持的。

一坐下来,发现座谈会的目的不只是表态,而是要自然科学研究人员为“真言”背书。按定义,实践包括阶级斗争,生产劳动,科学实验三个方面。所以,“真言”的倡导者强调“实践是检验真理的唯一标准”同样适用于自然科学。在“实践是检验真理的唯一标准”原文中写有:“科学史上的无数事实,充分地说明了这个问题。”瞧,科学史首先就被“真言”收编了。

在“无数事实”中,“真言”作者只提了两件,其一是:

“哥白尼的太阳系学说在三百年里一直是一种假说,而当勒维烈从这个太阳系学说所提供的数据,不仅推算出一定还存在一个尚未知道的行星,而且还推算出这个行星在太空中的位置的时候,当加勒于一八四六年确实发现了海王星这颗行星的时候,哥白尼的太阳系学说才被证实了,成了公认的真理。”

我想,这就可能是找我参加该座谈会的原因之一。但我没有就此段“科学史”发言。当时的一闪念活思想是,意识型态学界的科学常识,真是落伍了。

哥白尼的太阳中心说,早在1609年伽利略发现木卫等现象后,就逐渐得到支持。到19世纪发现海王星的时候,太阳中心说已被公认是描写太阳系的一个好坐标系,它是运动学问题。至于海王星的发现,证实的是牛顿万有引力理论的一个预言,是动力学问题。说海王星证实的是哥氏太阳中心说,多少是乱点了鸳鸯谱。这在所难免,不能要求圈外人士都能清楚科学史上的“鸳鸯谱”。老哥,老伽,老牛,老勒,老加等等,到底谁配谁?

再有,称哥白尼太阳中心说为真理,也觉怪怪的。物理或天文教科书上,从来没有这样称呼过。哥白尼太阳中心观,在研究太阳系时,是个好参考系,但也不是“唯一”的。至于大到银河系,或更大体系,太阳中心参考系是不方便的(这句话在文化大革命中是不能说的,因为,按定义,“红太阳”乃宇宙之中心)。至于牛顿力学理论,也已被相对论,量子论等超越了。学术上的落伍,也难怪。直到1970年代末,在意识型态学界,自然科学的“无数事实”大都取自恩格斯的“自然辩证法”。这本书在它公开发表的时候(1925年在前苏联首发),其科学内容就已落伍。

科学常识的过时,并不太重要。严重的是由“真言”衍生出来的对科学研究的指导原则。虽然,以下衍生的“唯一”律不一定是“真言”原发明人直接发明的,但它们确实随同“真言”一起风行。它们是∶生产劳动是检验科学研究价值的唯一标准(价值观);科学实验是检验科学理论(或假定,模型等)的唯一标准(方法论和认识论)。

先谈价值观的故事。

周培源先生的“马拉车论”

1978年末,在广州举行的中国引力和相对论天体物理学会年会。周培源先生讲了一段话:“牛顿力学不是由于生产劳动中的需要才发展起来的。十七世纪,生产劳动中的力学问题,应是马拉车,或者其他人力畜力工具的力学。虽然身为Sir的牛顿可能天天乘马车,但他从来没有研究过马拉车动力学,没有写过一篇有关论文。他研究的是行星动力学,开普勒三定律等,与生产劳动没有关系。”

“马拉车”论与广州会议主题――相对论――无关,因为马车远没有相对论速度。但与会者明白,“马拉车”论是针对“真言”的科学研究价值观∶一切自然科学都是由于生产劳动中的需要才发展起来的。“对科学发展而言,一个工厂要比二十所大学还重要。”引号中的一句,是恩格斯说的。这种看法,在文化大革命中,流行。在“真言”时代,依然。但不符合“马拉车”等科学史。

周先生一番话的目的是鼓励有兴趣研究相对论等基础物理问题的年轻人,不要受“一切自然科学都是由于…”等等似是而非的干扰。如果有人问:“你研究这些东西有什么用?”你应理直气壮(至少在心里要理直气壮)回答:“没用,但有价值。”

当然,牛顿力学有实用,从简单机械到人造卫星都有。但那是后继的发展,不是牛顿的研究动机和目的。苹果砸到牛顿头上,似乎与“实用”有关,但牛顿的反应是“月亮为什么不砸下来?”仍与“实用”无关。按照剑桥经济学家凯恩斯的说法,牛顿“这个奇异的精灵,被撒旦所惑,深自以为用他超凡的智慧,必可窃取上帝及这大自然的全部秘密,他是哥白尼和浮士德两位合一。”与其说牛顿是被“生产劳动需要”的价值观所推动,还不如说他被神秘主义推动更准确。

“他需要再教育”

有多少物理研究是被“生产劳动实践”所推动的?统计一下一百年来获得诺贝尔物理学奖的项目,就有一个答案:极少极少,如果不是零的话。这是科学史答案。

科学(不是技术)研究的动机大多不是“有用”,科学的价值也不全在于“实用”。

1992年4月,我刚到University of Arizona教广义相对论不久。NASA的COBE实验卫星宣布发现了宇宙微波背景辐射(CMB)的各向异性。CNN等媒体作为重要新闻报导了。当时美国国会正在讨论来年的预算,有位主张削减NASA经费的议员似乎不满媒体报导,说:“CMB有什么用?”确实,直到今天,CMB和它的各向异性,没有实用。NASA经费当然也可以削减。但“有什么用?”这一问,可以大致不错地判断,该议员来自有工厂而无大学的选区。当时,一个美国同行说,“应当用你们中国的政策,送这位议员去‘再教育’。”我告诉这位同行∶“再教育”可不是对任何人都适用的,如果一个人没有受过教育,怎么能叫“再教育”。

2006年,CMB的各向异性发现获得诺贝尔物理学奖。可见,这又是一例:

“没用,但有价值。”

广义相对论乃“军事工程”

再回到“再教育”年代。

1972年暑期,科学院物理所十三室的几个同事要我给他们研究组讲广义相对论。他们研究组的课题是引力波探测。引力波是广义相对论的一个重要预言。

我很奇怪,物理所许多“没用”的研究项目,都被文化大革命叫停了,怎么还敢明目张胆地研究引力波探测?它完全没有实用价值嘛。我立即被他们“启蒙”:引力波探测有实用价值呀。引力波可以穿透地球传播。所以,无需间谍,直接探测来自地下的引力波,就有可能探得地球对面的美帝国主义的信息,包括军事信息。所以,潜在的军事应用大得很呢。高!高!高!如此说来,广义相对论也算是一门“潜在军事工程”课了。

理论上说,关于引力波探测的实用价值高论,句句属实,原则上没有糊弄人。果然,我上课的一个多月里,没有人敢来干扰。尽管我当时还是个“被监督改造的”人。有谁敢干扰有关探测美帝国主义的军事信息的研究项目?这就是“原则上没有糊弄”的价值。

GPS和牛刀杀鸡

其实,早在1972年,不用“原则上没有糊弄”,广义相对论也的确可以算是一门“军事工程”学了。1971年,用飞机进行原子钟实验后,已经清楚,高精度守时(timekeeping)系统必需考虑引力红移,Sagnac效应等修正。另一方面,高精度守时是精密武器系统(包括后来发展,今天仍在发展的卫星导航系统,即GPS等)中不可缺少的基础。可见,广义相对论早是精密武器系统的基础之一了。不时还会听到广义相对论学界外的人士替广义相对论宣传∶爱因斯坦广义相对论的应用,已经进到寻常百姓家了,街上到处买的GPS找路器,每个都含有广义相对论呢。

反观广义相对论学界内的人士,倒不太热衷于此项宣传。原因是,就只适用于地球表面附近的GPS技术而言,广义相对论并非必不可少的。引力红移的确是广义相对论的一个重要结果。但是,地球表面附近的引力红移,不用时空弯曲,不用的引力场方程,即不用爱氏广义相对论的核心观念,也可以计算。用牛顿引力理论加上光量子观念就可以得到GPS用的引力红移。所以,圈内人士较少言及这种“实用”。即如,很少听到,一个玩着解牛刀的庖丁,突然大声说“我的刀能杀鸡!”

可惜,必须用爱氏广义相对论等牛刀来杀的牛,没有一头是生产劳动的需要。这些牛有:黑洞,引力波,宇宙学,高维时空,量子引力等等。当然,它们都有“原则上没有糊弄”的“实用”:黑洞――制造黑洞弹;引力波――开发引力波手机;宇宙学――暗能量用作为能源;高维时空――增加地产税,因你的房子占用的不止三维;量子引力――无中生有……。

结论:科学史上的事实,从马拉车到CMB再到黑洞,并没有证明十二字“真言”的科学价值“唯一”观。那是一个误导。为什么只有“生产劳动实践”才是科学研究价值的“唯一”所在?难道“窃取上帝及这大自然的全部秘密”本身不就是价值吗?特别,当你想当(哪怕只是精神上想当)上帝的时候。

“科学史上的无数事实”也没有证明,“科学实验是检验科学理论(或假定,模型等)的唯一标准”。有关这一点的新老故事,容后再告。

□ 寄自美国

华  夏  文  摘
―― 第九四五期 ――

刊登在 2009 华夏快递 kd090508.

http://fang-lizhi.hxwk.org/2009/05/08/十二字“真言”及其误导/

中秋偶遇钱德拉塞卡的高徒~讲起那个大牛如繁星点点的年代~

这周六晚上Cantonese Meetup Group中秋聚会~跟认识了许久的老伯伯Lawrence Lee提起俺是物理系滴,才得知Lawrence竟然是芝加哥大学物理系的校友,钱德拉塞卡(Chandrasekhar)1959-1964年的学生!

Lawrence伯伯50年代在香港念完高中就到米国读本科了。之后在University of Chicago大三时有幸因一次作业获Chandrasekhar赏识,在他手下干活~毕业后在大学教过一会儿书,之后发明了一个很牛掰的飞行器部件获得好多专利费……退休后隐居凤凰城,和讲粤语的朋友们hiking就认识了~真是奇妙……六度空间理论woo-ha-ha~~

老伯伯说1957年杨振宁李政道(都是University of Chicago的学生)获了诺贝尔奖,于是他就沾了姓”Lee”的光,求Dean办事都好方便~半是说笑啦~Lawrence当年目睹了大牛们的一些轶事,甚为有趣:

1.钱德拉的办公室在Yerks Observatory。传说中他40年代每周独自开车几百mile到芝加哥大学为只有两名学生的班级上课。而1957年的诺贝尔物理学奖,就授予了这个班级仅有的两名学生——杨振宁和李政道。Chandra本人在1983年也终于因对恒星演化的研究或诺贝尔奖,时人称“全班获诺奖”。不过Lawrence说实情是班上不止两人滴,甚至Fermi也时有到班里听课~那是E&M课,钱德拉塞卡出名的板书极其工整严谨,复印下来可以直接拿去印刷成书的~不过Dean到班上巡视的那天其他学生恰好去开会了只剩李/杨两人上课,于是传言就传开了~
到了1959年,Lawrence在Yerks Observatory帮Chandra干活,于是Chandra经常车送Lawrence往返学校……羡慕啊……

2.读天文的木有不知道白矮星的质量极限就叫钱德拉塞卡极限的吧~30年代时钱德拉在剑桥宣读他的关于白矮星的质量上限的论文时被当时的天体物理学权威Eddington上台羞辱,说他的理论荒谬古怪,于是他杯具了N年……差不多三十年后才获得天体物理学界的共识。于是在芝加哥大学时Chandra对年轻人十分和蔼,总是注意不要埋没了年轻人的才华~那时光纤发明不久,理论正在建立,在一种光纤的介质中传播的光只有二维解,结果表示只有某些特定频率的光可以传播。于是钱德拉把求三维解推广当作作业留给当时他教的电磁学课的学生,结果只有Lawrence解出来了(本科生大三啊……真牛)!于是就召了Lawrence给他干活了,是他的第31个学生~作业很重要啊童鞋们

3.Lawrence因为作业获得Chandra赏识,也因为有一次漏做了一题差点挂了……有一次量子力学(也是Chandra教的)作业留了一道“一维势阱中的基态粒子,如果势阱宽度突然增加一倍粒子留在基态中概率是多少”的问题,他没做,结果后来PhD的Qualify Exam考了一模一样的题……差点挂,还好当场做出来了。估计这事令Lawrence印象深刻,50年后还记得那题哇~再一次说明做作业不能马虎哦~

4.大牛有时候免不了刚愎自用,有个牛人就重蹈了Eddington的覆辙……上了量子力学的童鞋知道WKB近似吧,其中那个W,就是Gregor Wentzel,在University of Chicago当教授~他1956年听说杨振宁和李政道说宇称可以不守恒,就斩钉截铁地说If parity is not conserved then I am don’t with physics! 结果次年吴健雄实验证明了弱相互作用下宇称不守恒,杨/李同年获诺奖(好快!),Wentzel就囧了好久不过最后还是祝贺杨/李了……

5.49年后不少牛掰的民国学人出国,形成了一个知识精英圈子。Lawrence的伯父伯母虽然不是科学工作者,但景仰科学,与一众中外科学家私交甚好。陈省身教授就曾到他家的沙龙拜访钱德拉。

6.PhD之后Lawrence教Hydrodynamic,但当时物理学专业木有学过流体力学,所以他只比学生提前两周看书吃透就去教了……惊奇的是到现在物理学本科,至少我们这边,也没有教流体力学啊……工科才教。

7.那时物理学和数学的牛人们经常互片。每周四下午数学讲座,第一排就齐刷刷坐着一排物理大牛,try to get the speaker into trouble~形成传统了。有一次范畴论的缔造者Saunders MacLane讲完后,Chandra问他一道希尔伯特23个数学问题中的题(忘了哪道了),然后Saunders说证明有300多页,然后有个物理大牛(抱歉忘了名字,下次再问问Lawrence)站起来说在第176页有个不trivil的东东需要证明。演讲者费了一会功夫推导最后得出的结果他自己也不太信……于是物理大牛就说了一段牛掰的话总结物理和数学滴不同,另篇再述。