第一章 科学是自全自足吗?

星期五, 七月 15, 2011 22:02
Post by Kai    

第一章 科学是自全自足吗?

有一天我在澳洲闲来无事而打开电视,刚好碰上英国遗传学家Richard Dawkins被访问的节目。在头大半段的访谈中,主要是让这位教授畅谈他悲暗的观点,也可说是很多人已经知晓的:宇宙与地球的历史是毫无目的的,在他看来,一切只是没有意义的事物的连串而已。万物唯一共同的功能,是把有限的物质结构,得以生存与散播。像基因就是其中一个例子。访谈快要结束的时候,内容来了一个意外的大转变。Dawkins解释说,虽然听起来他好象一个冷酷枯燥的学究,其实他是一个热情的人;在他生活中,人间的交情与科学的奇妙性,都占重要的地位。他又鼓励人们要超越自私基因的狭窄动机,也要拋弃一些优生学及种族主义不良的的观念,就是那些不择手段地要达到基因遗存的措施。

我毫不怀疑他这段结语是出自真心的,一个有责任感的人本来就该如此。然而,当时我多么希望,访问者会问这位教授,在他所描述的,如此虚空毫无意义的世界里,他谈到的人情道德,立足在何处呢?Dawkins被公认是坚持极端物质主义简化主义的著名人物(注一)。理论上,对他来说,科学是自全自足的,因为他认为没有别的可靠的方法使人类获得知识。一般人觉得使生命有价值的宝贵的人际交情、经验、及思维,从他的学术观点来看,只不过是无价值的虚幻事物而已。

我们要求学者写出的东西与他们实际生活不应该发生冲突,是无可厚非的。我强调:人若仅仅依据「科学是自全自足」的信条而过活,是不可能的。人类与宇宙万物互动的生活,必须包括足够的内容与理性,方能如此多姿多采。不顾一切削足适屦地坚持简化主义,根本谈不上条件可维持这种多姿多采的生活。实际上,单靠简化主义这信条,就无法从事科学研究。科学建造在某种价值观的审评(我们追求简单与精美的科学理论),而它带来的最主要的赏赐,是对自然界有条不紊的现象引起的惊叹情怀。科学的发现增加了人类从善或从恶的能力,因此科学家应该追求洞察力与智能,来减恶加善。科学虽然可以限制我们对万物的了解,但不能控制这了解;其它因素必须牵涉在其中。科学是与人性息息相关的;它可以接触到人的无可预期的想象能力。因此,科学本身就不足够来说明追求科学的真谛。

这书的目的是要超越科学领域之外,来详细察看科学的运作。我非常重视科学的发现,与它带来对万物的洞察,但我绝对不相信单单倚靠科学,就能饱足科学家与生俱来对万物现象获得领悟的饥渴本性。所以本书下面数章会讨论一些值得我们注意的课题。首先我要为科学辩护,说明在有限的范围里,它是获得知识的一项可靠的方法。在所谓后现代的时代,这样的辩护是必需的。虽然科学家幷非什么都知晓,但他们带来一项使人兴奋的信息:真理是可以寻求的。我们要承认科学在这方面的功劳。

第二章 了解物质世界

科学有一项特点让人印象深刻,就是在它范围内发出的问题,往往可以获得普遍满意的答案。很多年前当我还是一个研究生的时候,人们认为物质核心最基本的结构成份是质子与中子。经过了二十五年,在实验结果与理论推测相得益彰的复杂互动下,科学家发现了更深一层的结构,就是如今著名的夸克,以及把它们联系在一起的胶子。(我幷不喜欢这名称。)在这期间科学家经过了不少疑惑与辩论,但至终大家都认为那是一项伟大的发现。这样众所认同的结论非常有说服力,因为在别的学术领域里,像政治,伦理,或宗教,要取得共识的情形不多。所以有些人便以为,唯有科学才可以获得真正的知识。这样就导致我称为「崇尚圣徒式」(hagiographical)的科学观,以为只有科学具有权威性的真实意义,认为科学才有稳固的根基让人可以置信,别的只不过都是「意见」而已。我觉得这信念会使人对世界有不健全的看法,因为它排除了一切使生命有意义的项目。如果我们诚实地面对事实,就知道科学的建树有其局限。然而接受「崇尚圣徒式」科学观的人会宣称,在世上充满疑难迷途的人类经验里,唯一可靠的向导就是科学。

虽然有不少人采取上述的观点,而且那些简化主义者更不遗余力地推动这观点,(特别是生物学家尤然),但是这幷不是今世仅有的看法。与它分庭抗礼的,是我称为对科学持破坏性的观点。通常它以两种形态出现:一种是常在报章上出现的报导,指责科学幷不满足人类的需要;另一种是哲学性的,批评科学根本不能带来知识。

第一种认为如果崇尚科学如同「崇尚圣徒」似的,那么科学就好象帝国主义那样要幷吞一切,不但夺去人的价值,也破坏了人性。科学给人类带来巨大的力量,但是它幷不同时供给智能;它借着科学技术引起全球环境的破坏,也使军火武器的灾害充斥各地。

这样的批判其实应该针对科学主义,而不是科学本身。因为在科学主义里,科学被高抬到一种神圣的地位,它本来的优点如今被夸张到不可收拾的地步。物理学俨然成了形而上学。科学主义(即主张科学就是一切)赐予的是一种贫乏的人生观,所以我认为对它批判是有理的。可是,这样一来,有些批判者可能会同时也拒绝了科学。(注二)在科学有界限的求知领域里,(大致说来,即纯粹以客观方法观察研究宇宙,)科学是我们应该接受的。至少我的看法是如此,然而我知道有人会从哲学立场来表示不愿苟同。

哲学性的辩论

在二十世纪我们看到关于科学哲学的广泛辩论。虽然很少被人共认的结论,但参加讨论者会同意:科学的操作方法与它贡献的微妙性,是大家所未预料到的。通常有一个说法,即科学先提供清楚的理论预测,然后获得无可挑战的实验证据,最后导致真理。这种说法太天真了,事实上,还有许多复杂不能避免的的问题需要考虑。

第一个考虑,就是理论与实验的界线,幷非黑白分明的。在我以前从事研究的基础粒子物理学的领域里,有两位实验物理学家得到1984年的诺贝尔奖,Carlo Rubbia Simon与 Van der Meer。他们发现了核子弱作用的运作所必需的W与Z粒子。这是一项伟大的成就,然而是如何发现的呢?原来他们手下众多的研究人员,应用多项的电子测量仪器,把得到的实验资料用计算机详细分析。原来那些被仪器录取下来的原始实验资料,幷没有立刻显示甚么清楚的样式。一定要用了当时大家接受的理论观点来解释资料,他们才看得出「这是Z粒子」,「那是W粒子」。换句话说,理论与实验要密切地牵涉在一起,他们才得到适当的解释。任何科学观察,都是要通过某些立场,观察才有意义。就是说,我们必须从某一个出发点来观察研究万物。虽然有些出发点可能是错误的,但科学家也像普通人一般,不太愿意放弃自己固守的立场。在五十年代,不少物理学家竭力要了解介子衰变的众多难以明暸的步骤。他们相信一定有两种粒子牵涉在其中,因为看到在对称空间中它们有两种形态出现。然而,这两种被认为不同的粒子,其具有的其它所有性态都完全一模一样。经过两年多,考虑了物理界各种没有说服力的解释之后,两位留美华人科学家,李政道与杨振宁,作了一项聪明简单的建议:在对称的空间环境里,此类粒子幷不须具有同等的行为。换句话说,自然界可能就只有一种这类介子。这样,杨李二人最后得到了诺贝尔奖。他们发现:在弱作用衰变中,对称性是不被保留的。这发现是因为他们从一个新的角度来看介子的衰变,完全与其它科学家的看法不一样。在科学研究里,要选择某种新观点,会带来一些冒险性。因此我们必须留意,一项刻意不变的观点可能导致错误,但有些公认的看法可能有好处。

在此我们面对另一问题。理论对科学的地位非常重要,然而理论无法包涵所有研究资料。本来理论就是要在时间空间里牵涉到所有有关的事物,但是科学家收集资料资料的能力是有限的。这问题可从一个特殊的例子说明,就是十八世纪哲学家休模讨论的归纳法。为甚么过去的经验可以成为将来的指引?今天太阳升起来了,但逻辑幷不能使我证明它明天照样升起来。上文提到的Rubbia 与Van der Meer要观察多少次Z微粒的轨迹,才能真正知道这种粒子的存在?科学理论标榜的普遍性的功能,严格说来,是否幷非真的如此?

还有另外一个问题,就是我们观察过程的模糊性,也就是说我们与宇宙万物的互动,幷非是完全清澈的。Rubbia 与Van der Meer应用的测量机器中产生许许多多的粒子,他们想寻觅的W与Z粒子只是其中稀有的一部份而已。其它的粒子作用偶而会显出非常像W与Z粒子的样式,然而幷非真的是从W与Z粒子而来。不但如此,来自外层空间的宇宙线有时也作一些干扰,顺带产生类似的样式。如果要得到正确的结果,物理学家必须在处理资料时,把这些「污染」过滤掉,就是他们内行人所说的「除去背景事件」。这些过滤技巧幷没有手册说明;科学家必须作某些判断,然后靠理论来衡量,这些过滤是否适当或非作不可。我们知道过去曾经有科学家没有细察背景事件的干扰,而以为有了甚么新发现,结果让他们觉得相当困窘。

当我们为科学作确实的画描,我们就越来越不会把它放在一个独特的地位,以为它是人类知识唯一的来源。虽然如此,我们同时也要赞赏科学历来的成就,像上文举例的物质结构—从原子,原子核,质子,中子,夸克,一直到胶子等等。在此,没有人能否认科学的确带来了关乎物质结构的常识。可是也有人对科学历史看法幷非如此,他们不认同所谓凯旋式的历史观。他们强调一些特出的革命性的科学史实,像Ptolemy被歌白尼取代,牛顿被爱恩斯坦与波尔取代等等。对牛顿来说,万物的运作是清楚地被预定的,一切过程在绝对的时间中进行。但是他二十世纪的众多继承者却认为:在量子层次里,万物运作具有模糊不清的样式,时间的异同全系于观察者本身的动态。这类全盘性的科学思想改革,让一些人怀疑科学知识可以不断凯旋地进行。将来又有甚么科学革命,谁能预料呢?

科学的成就

上面对科学历史及其运作的简单描述,告诉我们科学幷非很直接清楚地就可以取得物质世界本质的真相。对科学过程的叙述,肯定比其结论来得复杂。于是我们面对两个问题:科学的发现是甚么?其发现的过程又如何?

无论如何,科学是不能建造真理的。当科学家进入新领域的时候,往往出乎意外的事物会出现,使人一定要修改过去的想法,或甚至导致崭新的观点。如此说来,科学的结论必须是暂时性的。事实上,科学家用庞大经费从事的实验计划(像利用高能量加速器所作的研究),往往是由于他们期望可以发现难以意料的现象,是普通一般研究作不出来的。然而很多时候,当一种现象经过了实验与理论多次严格考验之后,我们不会立刻有革命性的看法。牛顿对太阳系的研究幷没有带来所有的答案;直等到爱恩斯坦推出普遍相对论,水星的轨道才被解释清楚。但是牛顿发展的万有引力的力学,却准确到使科学家能把太空航天仪送到火星上。科学不能导致绝对的真理,但它却能带来逼真的叙述。在事先表明科学具有的极限范围中,科学理论能够详细地确实地解释物质现象。科学家好比物质世界的地图绘画者;没有任何地图可以把所有地形的特点毫无遗漏地显示出来,但它却能描述达到某种程度的真实状况。所以可以说,科学使我们对物质世界的了解,越来越达到真实的地步。

我上面的看法,会得到很多科学家的同意;然而,有些哲学家却不赞同。因为经验与解释的交汇,加上有极限的科学实验永远跟不上理论,有些哲学家便认为极富弹性的科学具有大量的解释空间。他们觉得科学理论只不过是把人的逻辑构思勉强加在宇宙现象里,而幷非万物确实原有的本质。

这种思想最极端的看法,是认为科学大体上(或甚至完全如此)是一种社会的架构。这样,社会学家如Barry Barnes就推出他对科学的观点:「正像人类所有活动一样,获取知识与文化进步是永远处在变态之中,随时可以更改。这是依照人的意愿,而不是根据万物的真实现象非更改不可。」(注四)所以他认为在七十年代科学家幷非发现了夸克,而是不知不觉地大家同意对暗眛不明的粒子结构用夸克来加以解释。这些科学家选择了某些实验,也选择了如何解释实验结果。因此,他们就可以用取悦自己理性的方式,来察看细小无比的粒子世界。如果有谁不同意,就不被接受为正统科学家。这是一种相信科学是社会架构产品的强烈立场。

对高能量物理学家来说,这立场简直不可思议。万物的基本构造绝不是我们理论手中的陶土,反而是坚不可破的钻石,经常超越我们的想象,常常现出它难以预测的特殊结构。要获得一项合理的放诸四海皆准的理论,来解释所有的实验结果,是难之又难的。自从Murray Gell-Mann发现的奇异量子数量strange quantum number公布后,科学界隔了二十多年,才对关乎夸克的「标准模式」达到共识。(注五)那些年间,经过多少出乎意料的实验结果,多少理论性的挣扎,科学家才对粒子世界获得洞悉。最后,当合理的理论被详述出来时,大家公认那实在是一项重要发现,而不是一种使人陶醉的构想。自然界的结构竟然如此,谁会预料到呢?

当然,可能物理学家错了,而哲学家与社会学家是对的。但是我怕后者对科学研究过程没有深思熟虑过。这包括某些关键性的实验,清楚地告诉我们,是要通过某种想法,才能了解自然界的运作。

夸克与胶子没有被发现以前,有些关键性的实验引起科学家考虑它们存在的可能。其中包括六十年代后期在史丹福大学作的所谓deep inelastic scattering。当质子把非常高能量的电子散发的时候,有一部份出乎意料地被「反弹」回来。熟悉科学历史的人就会想到1911年Rutherford与同僚做的研究。当年他们用的能量较低,但他们发现阿尔法粒子冲击一页非常薄的金片时,有些粒子也被反弹回来。他生动地描述当时他的惊奇:像看见十五吋的军舰炮弹被一张薄纸反弹回来一般!他的解析是,在金原子里,有正电荷的存在。于是他发现了原子核。史丹福大学作的实验带来类似的现象。只是这次的解析,是有夸克存于质子之中。在这之前,想象夸克的存在,能帮助物理学家对物质结构的理论性想法更有条理;但有了这些实验后,他们就难以怀疑夸克的存在。有人不喜欢这样的诠释,但不管人们的喜好,自然界显示的特殊结果不容物理学家忽视。当然,夸克的存在要靠某种解析,因为在万物物质上,幷没有写明「由夸克组成」。但如此自然合理的解析,不容易被反驳。夸克的来由出自物质本身,不是出自物理学家。

当然没有人能否认,社会的因素也与科学有所牵连。诸如甚么实验值得作(就是说甚么实验会有经费支持);甚么理论性的想法最合时宜,(也就是说,多数理论科学家想解决的问题)。在科学界中这些都会被社会因素影响。先前在本章我提到宇称不守恒定理。在杨振宁李政道二人的观念没有被实验证实前,这些实验别人早就可以作出来。当时没有人去作,是因为他们觉得这些实验不值得作;物理学家以为他们早就知道答案,不必麻烦去作。这类社会因素可以阻挡,也可以促进科学知识的进步,但不能决定甚么是知识。最后实验完成之后,没有人能怀疑宇称不守恒的真实性。社会因素能影响科学,却不能建构科学内容。

范例的改变

当科学对自然界的理解,偶而产生划时代革命性的转变时,问题就会出现。以前物质具有恒常性与不变性(牛顿),如今物质是易变的,是与其速度息息相关的(爱恩斯坦)。以前因果律是可预定的(也是牛顿);如今它是具有概率性的(海申堡)。以前人们认为科学可以获得不变真理的观点,如今遭受到现代物理学严重的挑战:本来以为是基础粒子的物质,原来是更小的东西所组成的。如今对物质结构的了解可以说把科学地图作更详细的描述。但是,物质的动性与因果关系,可以说在地图上把牛顿的坚实大地弄得天翻地覆,成了量子理论的浑沌天地。

库恩Thomas Kuhn(注六)特别强调这些问题。他说革命性的理论思维改变,就是在把对万物的理解里换了一个范例(paradigm)。他对范例的解释不是很严谨,但主要是说科学对宇宙作综合描述时显示的观点,以及达到这观点过程上所采用的解析方法。对库恩来说,某范例的支持者对万物的解析,是出于某种立场。而一个范例与别的范例是截然不同的。正像心理学家喜用的一些图画,(在同一图案上看到鸭子或看到兔子;另一图上看到少女或看到老妇,等等,)没有折冲妥协的余地,图案不能让两种动物或两种年龄的人同时被观看出来。在库恩看来,牛顿的世界与爱恩斯坦的世界截然不同,二人不能同席共话。

果真如此,则科学的真实性与科学的理性原则都受到损害。如果牛顿与爱恩斯坦不能同席,两方就无法辩论,无法彼此讨论宇宙观。也许我们要看谁各自讲得大声。库恩很清楚地比较两种革命:就是借着范例改变带来的科学革命,与政治的革命。在他看来,这其中牵涉的不是真理的认定,而是意识型态的宣传果效。(在他后期的文章里,他稍为更改了这极端的看法。)

库恩在科学界以外产生了重大的影响。范例的观念可以用在每一项学问。然而他对科学的描述,科学家却不以为然。任何一种科学革命,都必须充足地建立新的同类原理,而且包涵了旧理论中成功之处。我们更要指出,在定义非常明确的物质范围里,旧理论是属于新理论在某处的极限状况。爱恩斯坦幷没有撇弃牛顿的原理;他只是指出,后者惟有在速度远比光速为慢的情况下才有效。代表牛顿世界的地图,因此得到清楚的指针。在学术的殿堂中牛顿与爱恩斯坦可以眉飞色舞地谈论,而绝不是毫无表情互不明暸地彼此面对。牛顿爵士会很有兴趣地知道,一个运行中的钟表显示的时间会慢下来,因此时间幷不像他所了解的那么绝对。当年在瑞士专利局工作的三等职员(爱恩斯坦),幷非因为具有比牛顿卓越的宣传组织而让科学界认同他的理论,而是因为他的特殊相对论能够更圆满地描述这物质世界。宇宙线粒子的衰变证明高速的钟表的时间确实会慢下来。重大的改变幷不代表革命性的中断。对科学现象的解释幷非全盘性的取舍;假如你不全盘接受牛顿的思想,幷非因此你就不能与他对话。当然,他与爱恩斯坦对万物质量的了解不一样,但他们同样关注到万物的惯性(inertia),就是物体在速度改变时的反应。他们所站立的是在同一片土地上。

回答批评者

我们拒绝描述科学为非理智性的看法,也拒绝那些低估科学成就的看法。谓科学只不过是对观感资料的整理,就是极端简化实证主义的立场,早就过时了。这立场的错误在于它不明暸理论与实验,以及事实与解释,是具有错纵复杂关系的。不但如此,它也不能促使科学进步。对宇宙万物要获得了解,人类愿意付上精神与财物的努力。但是,用同样代价,以人为实验方法,仅仅对观感资料来作整理,却是另外一回事了。

今天,批评者会说科学的成就只不过是仪器的成功操作而已;也就是实用主义控制一切。(注七) 他们说科学理论幷不代表万物的本质,只不过是非常有实用效果的叙述而已。然而,我们的理论若非至少在某种程度上代表万物的真相,怎能获得任何成就呢?因着电子理论,我们可以制造电子显微镜,也了解超导电性,也能解释化学反应。如果只是仅仅某种特殊的叙述,就带来伟大的成果,太不可思议了。

技术可能具有操纵性的能力,但科学却是要寻找真理。我曾经作过如下比方:(注八)一个气象局收到一个黑色盒子,上面一有张纸条,写着:「把今天天气状况送进仪器的甲洞,就可以从仪器乙洞得到二周后的天气预测。」 气象局中人员照做了,果然,预测得非常准确。气象人员的实用目的神秘地达到了,那你想他们可以就此回家了?绝对不会!他们一定会把黑盒子仔细地每一部份都解开,看看为何它能够精密地利用地球海洋与空气的互动而预测未来天气。身为科学家,他们知道,就算能完美地作预测,是不够的。他们要明白天气系统的本相。

单有经验的足够性,是不够的。Bas van Fraassen 说科学只能达到这地步。他认为科学理论只能被人接受,不能被人相信。(注九)我却认为科学有更高的境界。

当然,我们不能说科学可以建造真理。尤其在革命性的改变时期,科学既可以被更正,那么它只能具有接近真理的逼真性。我们不能毫无疑问地证明人类有了解万物的能力,但经验说明这是可行的。借着科学理论惊人的成果,我们看出它接近真理的逼真性。让我举一个例子。

在1928年,狄拉克公布了他的电子公式,也许是他一生非常卓越贡献中的最高峰。原来是为了要在量子力学与特殊相对论之间取得共视,导致狄拉克推出了这科学界一致公认的电子方程式。想不到这公式带来附带的好处,它解释了另一项令人费解的现象:为何电子的电磁作用高于人们所预期的两倍。这项让人惊奇的电子性质很自然地出现在公式里。数年后狄拉克由于要了解公式中的负能量现象,而发现了「反物质」(antimatter)。原来电子还有一个挛生兄弟,称为阳电子。两者一接触,就互相毁灭而产生辐射。像这样硕果累累的科学理论,肯定是因为它相当接近万物的实际情况。我们在此还要强调它描述真理的逼真性,而非其绝对性。其实电子还有其它微妙的电磁作用,一定要用更复杂的量子电力学才能表达。狄拉克的公式只可说是一个接近的说明。

类似上述的科学历史,会使科学家更相信他们的研究可以了解万物的本相。不过我们还有责任阐述科学方法究竟是甚么。

科学方法

大多数科学家幷不注重哲学。但少数人当中,如果他们要讨论哲学,他们会提到帕坡尔(Karl Popper)。(注十)

因为归纳法带来很多难题,帕坡尔认为,如果我们不知道甚么是真的科学理论,至少我们可以知道甚么不是科学理论。他的思想非常着重科学上「伪证」的功能。有人说,「天鹅都是白的。」但头一只在澳洲西部出现的黑天鹅就否定了他的说法。这里指出科学方法一项非常关键的本质,就是它必须能被证明为错误。帕坡尔觉得科学方法的要素,乃是它可以大胆假设,但必须可能证明为错误。

骤眼看来很多科学家会很认同帕坡尔的说法,但稍加考虑,我们对它的热情就会缩减。「伪证」幷非那么简单。就算一项非常平凡的观察,像天鹅的颜色,也产生问题。因为一只在澳洲西部出现的「黑天鹅」,也许只是一只颈子很长的鸭子!要继续研讨这课题,非得牵涉到更复杂的动物分类学不可。至于更高深的理论,如量子力学或特殊相对论,那就更微妙了。当年一位受尊敬的科学实验者宣称测量到「以太」(aether) 时,特殊相对论毫不受损。爱恩斯坦坦然说:「上帝是奥秘的,但祂幷不怀恶意。」他的理论证据很多,一点点的相反实验结果不足介怀。

科学的进展,幷非经常着重在它可被证明为错误的素质上。相反地,它的探索牵涉多方面的技巧。帕坡尔对科学阐述注重它的可能错误性,是一面倒的看法。以前提到的Rubbia 与Van Der Meer二人一直不能绝对地知道W或Z粒子真的存在。如果照帕坡尔的观点,唯有证明他们理论是错误的,才可以大事庆祝,那才真是奇怪的发现。

其实帕坡尔对科学是很看重的。当他的热情控制他的逻辑演绎式的头脑时,他也会觉得科学不应着重理论的「伪证」性。在他的著作中可以找到一些字句,说明科学可以借着多方多次的求证而得到最后的结论。也就是说,获得知识幷不排除归纳法。显然科学的性质幷不停于帕坡尔主义的观点。

Imre Lakatos(注十一)推出的「研究方略」(research program),在「伪证」这观念上颇有贡献。藉此我们可以了解,为何有些科学理论,虽然与观察结果不完全相符,仍可以持续下去。在研究过程中,「研究方略」坚持某些不能妥协的中心思想。举例说,牛顿学说的中心思想是重力遵循着反比平方的方程式(inverse-square law)而运作。周边的观察,与中心思想之间,可以产生一些额外的可调整的假设,来缓冲两者之间的冲突。这些不是任意随便而定的假设,而是循着一套被Lakatos称为「正面启导」(the positive heuristic)的策略。当科学家观察到,天王星的轨道没有完全依照牛顿方程式进行时,他们幷不下结论,谓牛顿的重力理论错误。于是两位天文学家J. C. Adams 与U. Leverrier,推论说可能有一个还没有发现的行星,仍然依照牛顿力学,来而影响了天王星的运行。最后真的发现了海王星,构成一项「新颖的,使人惊叹的,戏剧性的」重大科学发现,说明这「研究方略」是能带来进步的。然而,当水星的轨道又有点差错时,科学家想推出类似的解释,也假设有一个非常靠近太阳的行星Vulcan,然而找来找去都没有这个星。看来两百多年的传统「研究方略」不中用了。最后,爱恩斯坦的普遍相对论代替了牛顿理论,不但很自然地解释水星的轨道,更带来「新颖的,使人惊叹的,戏剧性的」发现:正像爱恩斯坦预期的,远方的星光经过太阳附近时,会被太阳的重力折射的。

Lakatos对科学的阐述比较接近科学的过程,是有目共睹的。然而,它还是太具伸缩性,它也可以很容易套进非科学领域的运作。在此我也推出一种所谓英国橄榄球「研究方略」:它的中心思想,是认为第十五队是最强的一队,如果他们输了,我的假设是他们队员的受伤,以及不公正的裁判等等。有时他们会得到冠军,有惊人的成就。换句话说,科学方法还有一些需要研讨的余地。

我认为Michael Polanyi(注十二)可以在这点上帮助我们。虽然他的看法很能符合科学的操作,然而很奇怪,科学哲学家很少注意他的的著作。他自己是一位有名的物理化学家,所以在哲学界里他算是外人,在科学界中他却是内行人。他的中心思想如下:虽然科学牵涉到客观的万物,但是从事科学研究的,是具有主观的人。因此所有科学知识都是个人知识(personal knowledge)。科学的进行离不了个人的判断,也需要个人的决心与委身来作出发点,纵然这出发点可能是错误的。如何去清除所有的偏见,如何供给完全足够的证据,是没有教科书或计算机程序可以列出清单的。然而,科学判断却不是任意妄为的个人决定,因为是牵涉到整个科学界的。一项新的理论,幷非随着观察资料呼之就出,而是要经过慎重的创作思考,也必须有科学同僚的审定,才能立足。科学家的个人想象思考,与科学界的评判接纳,从Polanyi的理论刚好得到平衡的处理。至于科学界的运作又如何呢?我们且在第三章讨论。

一直以来,在寻求真理的科学界里,科学家借着某种「师徒」关系,学会了如何从事科研而难以言喻的技巧。他们愿意把自己研发出来的结果,让科学界同仁细心查验。然而,不可诿言,物质世界是科学家研究的终极目标;这样,科学绝不是一种社会的结构而已。

我们无法精细地阐述科学方法的真粹,原因是它无可避免地牵涉了个人的因素。难以言喻的技巧,到底仍然是真实技巧,不管是骑自行车,或烹饪,或科学研发。正像Polanyi说,「我们知道的,是超过我们能解释的。」

批判性的实在主义(Critical realism)

在我们追求真理时,必须慎重考虑我们研究的目标。既然科学方法不能用非常客观的语句来下定义,有人因此会很失望。然而,我深深相信上述科学必然牵涉到个人认知的说法(如同画艺的黑白反衬法),是完全符合科学工作实在情况的。因此我称这观点为「批判性的实在主义」(Critical realism)。「实在」,是因为这观点宣称:科学可以让人了解物质世界,纵然不是完全终极的了解。「批判性」,是因为它充分承认:科学方法有其微妙性与难以描述的性质。

如果我的推论没错的话,就会带来两个结论。第一,科学与人类其它理性的探索没有基本上的分别。都须要大胆假设,勇敢委身于最后可能被更正的观点。这些都需要有靠得住的却难以言喻的个人判断。科学具有高超的能力来回答问题,不是因为它的真确性无可动摇,而是因为它牵涉到客观的现实世界,可以借着不断的研究与实验而得到证实。

第二,既然科学的成就能获取逼真性的真理面貌,我们就可以放胆地用它理性的策略,来更加认识物质世界,虽然这策略是难以详述的。逻辑本身幷没有预告我们会有这么多成果,(像帕坡尔等的逻辑学家的要求就嫌太高了;)幸运的是,我们竟然可以用科学方法来了解这物质世界。

最好的解释

不管是实验科学(像次原子物理或生物化学)或观察科学(像宇宙学或动物行动学),科学家都要从看来好象是杂乱无章的资料中,寻得最好的解释。「最好的解释」包括如下特征:是否具有实验证据的充足性,与一般定律是否符合,理论是否简单优美,是否会导致更多的科学成果。决定一项理论有没有这些特征,牵涉到个人的判断主张,也看科学界是否大致同意。综观科学历史,往往科学家就是这样发现与同意某理论是「最好的解释。」当然,自然界不一定给科学家清楚的答案,但科学历史证明上述的步骤是不错的。因为理论往往只具有极其有限的观察资料,也许科学家会推出众说纷纷的解释;实际上,事情幷非如此。(注十四)如今,聪明而好竞争的青年科学家越来越多,他们总想推出特异的新观念,来助长他们的声誉。然而许多关乎基本物质的理论,都一致的被接受了,绝对不是因为他们草率了事地同意某种社会架构的共识而已。

人类其它的学术探索,包括神学,也是同样地要在人生各种经验与现象中,寻得最好的解释。看到科学的成就,这些其它学科应该得着鼓励。

身为本书作者,我对科学的看法是郑重严谨的;在寻找真理的行列中,我致力要把它放在适当的地位。我认为,它确是能够让人们对自然万物认识得很逼真。科学方法,一方面经过相当个人化的知识步骤;另一方面,却不能不顾及科学界整体的见解,与大自然的客观事实。它与人类其它的学问互相鼓励也互作伴侣。每一个人的世界观都应该包括科学;然而科学不应该垄断任何人的世界观。

第三章 彼此配合

传统之内

很多科学家,就算对他们本行学问的历史不关注,而且也不去理会社会学家对他们从事的职业的研究,但这些人都承受了某一个传统,他们都是某一个科学社团的成员。一个刚进入研究院的学生,必须离开在大学所读的课本的知识,而进一步学好如何查索别人在这门学问里最尖端最新的研究结果,同时也学习如何在老师指导下作研究。不管是在实验性的、或是数学性的学问中,他们不仅是学会了一些技巧而已,更要有一种委身研究与无穷好奇的态度,因为追求真理的基本条件正是如此。新研究生会面对一个难题:过去世世代代已经有不少专家探索世界万象,我怎么可以有新的发现呢?答案:不但研究生要有内在的探索思考能力,也要外在地观察那些有经验的科学家如何从事他们的科研。换句话说,学习科学研究,是要看别人如何作法。

过去,有很多年,我是剑桥一个颇大的理论物理研究所中的资深研究员。每一学年开始的时候,我总在一班新研究生面前作演讲,顺便给予他们一些指点。我总会坦诚地提到,我一生最难过的日子,是开始在头一年尝试作研究的时候。我涉猎不少的文献,也大致懂得作者所陈述的;然而,要找新的问题来作一个研究项目,却幷非容易。在大学时我成绩还算不错,特别对解决Tripos的难题蛮有心得。当然,有时我会碰到比较棘手的题目,非得花数天工夫不能得到答案。但我事先相信在大学中的这类难题必定有答案,只要有恒心便可获得。但是,作为一个研究员,一方面要想出新的难题,更要知道这些题目有没有意义;最困难的是要猜想这些难题,是否经过一番辛勤的研究后便有答案。当时我经过了好几个月的思考,脑中还是没有具体的结果。在漫长时间中没有丝毫的进展,是我最难忍受的。幸亏后来得到了一点点思想的火烁,渐而发展成为可以借着不挠努力来完成的研究专题。最后它带来了博士学位,更进一步踏上剑桥大学物理研究员的路。虽然这路径还是崎岖不平,不时有失败,但也常有让人兴奋的成果。于是我就慢慢发现我可以继续对物理学稍有贡献。

在那些日子,环境的影响也加重了我的困难经验。当时剑桥大学还没有「实用数学系」,我们这一行研究新生只能借用别的学系的屋室来开会研讨。与别的研究员一起对话讨论的机会实在太少。

上述的情况一直延续到我去了加州理工学院作超博士研究生,才得改善。那时我在诺贝尔得奖人Murray Gell-Mann手下,几乎天天可以与别的理论物理学家讨论问题,更慢慢领会到有经验的成功的科学家如何走过他们的研究路径。那段在大师手下学习的日子对我的研究很有影响,虽然当时有点自负的我幷没有完全了解其重要性。以后我回去剑桥任教职,等候已久的学系终于成立。我与同事们开始了有向心力的团队关系,在不同的场合,在不同的办公室中,研究生经常有机会,一起喝杯咖啡一起与老师讨论研究过程。其实我们都彼此学习,好的学徒很快也能教导别人,甚至也能启发他们的老师。

递火传薪
帮助新生开始研究工作需要有某种评判力。通常我会建议一些有趣的专题,也觉得用我们现有仪器可以解决的专题。这样学生会增加他的技巧与自信心,以后他就会自己发展潜能。有时也须要让他们去别的实验室用一年时间研讨观摩一番,因为在那里有更多的成就。然而,作科研是不能准确预料的。我还记得与一位后来颇有成就的学生谈起往事,他在研究院第二年还得不到甚么实验成果,当然他相当沮丧,但是他还愿意坚持下去,结果数月后情形便好转了。最使我头痛的学生,是那些不太愿意暂作学徒的,一开始研究便雄心万丈。有一两位把自己的天才高估了一些,也有一两位很自信于他们的学术思考能力,不屑渡过初期枯燥的训练。到最后,他们的成就幷不如理想。

在物理学里,从事理论研究的比那些作实验的人占了某些便宜,他们需要的东西很少:纸张,图书馆,计算机设备,与一个大型的字纸篓。因此理论物理学家可以天马行空地操作思想自由与想象,可是实验物理就不一样。他们需要仪器设备,而很多时候这些都很不听话。在我以前的专行(粒子物理)作实验要经过很多年,需要庞大的经费,而数以百计的研究员要彼此合作。在这情况下,初出道的研究员的学徒经验是乏味的,他们的工作只是整个操作图案中微小的一部分。但是,一些非常出色的年青科学家,对某些研究专题的兴趣,浓厚到一个地步,愿意心甘情愿地作这类艰辛的实验。

竞争与合作

上述实验需要漫长的时间与昂贵的加速器设备。有些物理「大师」在竞争的事业上出了名。到底实验设备总是有限,所以他们不顾一切要与对手竞争,这些所谓大师就成了传奇性的强豪,把手下研究员当作奴隶换使。一次有一位博士后研究生非常哀痛地告诉我,如果你有一个新的实验想法,你先得说服其中一位大师愿意从事其中,如果他刚好是一个「特好的人」,你甚至可以被邀合作!理论物理学家比较幸运,他们往往可以单独苦干。但有时一些特殊的成果,还是需要与人合作。我很有幸得到一位比我年轻非常能干的学者与我合作,因此Peter Landshoff与我一同发表了好些文章。我们个性有相同之处,能融洽合作,也有相异之处能彼此弃短补长。我相信这合作的成果,远超于二人各自为政的研究。

寻觅真理

科学家也像常人一样,有人性的含糊与野心。然而整体来说,他们也是真理的寻觅者。物理学家为了要明暸这物质世界,忍受许多沮丧,不惜付上漫长时间的代价。达到明暸世界的理想,幷非靠几个人单独遐想,或一小群人稳操胜券地获取科研的成果,乃是靠古往今来整个科学社团的努力,往往包括了重重错误,屡入迷途的情况。过去我从事基本粒子研究的日子,刚好遇上物理学历史上,对物质结构有了新认识,为时约二十五年的特殊阶段。在1952年我刚开始作研究生时,人们认为原子核心是由质子与中子等微粒所构成的。到了1979年我离开这项科研生涯时,我们知道原来质子与中子本身也是由别的东西构成,即众人所惊叹的更小微粒夸克与胶子等。而物理学家也推出了所谓「标准模式」的理论,可以相当令人满意地描述这些粒子的相互作用。回想过去,有人也许会以「凯旋式的历史观」来看这段往事(参看第 ? 页)。然而,事实上这段历史过程是历尽沧桑,曲折不平的。研究者有时误解了实验结果而深入迷途,有时把某些看法误以为真而不努力求证。

且让我指出两种情形。第一,综观上述,这理论的进展是有高低不平崎岖凹凸的。然而第二种情形也很确实,因为最后理论的确是被发展出来了,从此人们对物质世界的构造有了更深刻的了解。我可以在下面稍详细引证一下。

大概是在六○年代,理论物理学家开始考虑自然界两种作用可能很有关系,就是核子的弱作用与电磁作用,他们推论说这两者可能是同一个现象的不同显示而已。正如十九世纪的科学家,把显然不同的电力与磁力联合起来,用同一项电磁理论来解释两者,照样现代科学家也希望用同一公式来解释弱作用与电磁作用。他们尝试推出好几种方法来达到联合的目的,可惜这些推算都带来无意义的无限数值。直到六○年代末期,Weinberg与Salam二人各自独立地找到了微妙的解决方式。他们的「电子弱力理论」成了标准模式里最重要的骨干之一,因此二人都理所当然地得了诺贝尔奖。可是,当他们最初发表这理论时,都得不到好评与重视。

人们忽略他们这项重要的发现,有两个原因。首先这理论需要一种叫做中性电流的现象,是研究者以为不存在的。这种实验很难作,要依靠查验背景污染,而别的作用也能产生类似的现象。在60年代,从事实验的人员都以为用别的理论可以解释此类背景现象。一般物理学家都满意于这样的解释,因为当年流行的理论幷不倾向中性电流之说,从事实验的人员也没有期望看到意外的现象。第二个原因,虽然Salam 与Weinberg认为他们的理论已排除了过去的错误,但别人却没有同感。过去已有好几项不成功的推想,人们以为这二人的理论也是属于同类的推想。无论如何,二人的理论还没有被认为是百无一差之前,要做详细的计算很不容易。

到了70年代,情形就不一样了。更准确的实验让科学家可以作更详细的计算,因而得到结论:正像电子弱力作用理论所预料的, 的确中性电流是存在的。差不多同一段时期,一个年青的荷兰数学家Gerhard t’Hooft 以精密的计算指出 Salam-Weinberg理论的合理性。 由于这些结果,更多的计算纷纷作出,把实验资料解释的有条有理。 电子弱力作用理论正式来临了。

上述的故事幷不是一项无可避免的学术进展史。它具有纷乱的学术努力中的敏锐洞察与错误见解。然而它还算是明辽物质世界这大目标里的活生生的一段进步过程。 较之60年代的实验结果,科学家对70年代的实验作了更详细精确的分析。后者被物理学家客观地接受是有道理的。于是科学界得到新的知识: 中性电流是存在的,一项基本的现象可以显示两种不同的作用,就是电磁力与弱力。这不是高能量物理学界随便的认同,而是一项关乎物质世界的真实发现。

很多科学哲学家不愿接受上述意见。在第二章我们已指出科学理论幷非靠实验资料而逻辑地演绎得来,却是带有个人化的创作力的推理成果。这种创作灵感当然要靠寻找真理的科学界同僚的察验与认可。哲学家往往不明白自然界的秘密是多幺难获得的; 要得到一个基本可信,而被众多实验资料支持的理论,绝非易事。他们猜疑地以为这些理论随手可拾,科学家之没有发现,是因为他们太墨守成规而已。我觉得从下述年青一辈的科学家的工作,可以看出这哲学想法是不对的。

名与利

在我比较熟悉也数次举例的基本粒子物理学领域里,有很多新的人才集中于某种研究。也许很多年青的男女物理学家对它有兴趣,是希望在国际名声里得到一席之地。像初生之犊不怕虎一般,他们要在崭新的疆界中探险。如果这幺多聪慧天才不断地努力,而幷不带来大堆新的理论,可能本来就是没有理论可得。寻得新理论幷非像哲学家想的那幺容易,要有好的结论,必须充满一种 “非得它不可“ 的信念。

虽然努力从事科学的目标是要对现实世界获得理解,但我们也不能否认对很多科学家来说,其原动力是名声地位。我认识好几位大有成就的元老科学家,名声对他们幷不重要。然而相对来说他们还是科学家中的少数。从一个角度来看,科学界算是比较被隔离的一群。在我们的文化里,人们对科学事物幷没有太多了解,人们将它当作是特异难懂的。一般媒体对科学的介绍往往很肤浅,缺乏层次,有时也很可笑,把一些可疑的表面事物当为新闻,而忽略基本重要的发现。甚至一些向普罗大众介绍科学知识的书籍,除了在科学杂志上,没有甚幺人会注意。像狄拉克这理论物理学家,我认为可以与牛顿或James Clerk Maxwell相提幷论。然而,很多有学识的人们,很可能不知狄拉克是谁,更不知他的贡献为何。

因此,科学家有了一些发现,只能在他的同僚中指望得到某种名声。如果很多很多天才集中在某种狭窄范围里的研究,人们就只理会最终得胜的选手。James Watson在他书中,详细坦白地述说当年他与Francis Crick如何胜过了加州的科学家,先获得DNA结构的资料。这是令人兴奋有趣的历史,但同时也道尽了易于勾心斗角的人类心态。在别的行业里,类似的例子也层出不穷,因此,很多科学家都背起非得胜不可的压力。

在不同的科学界里,设立了不同的方法让某人的发现能够很快地公开出来。有些刊物,像“自然界“这杂志,就经常快速地把新的科学发现发表。我以前从事的粒子物理界,可以说,稿件的墨水还没有干,就被复印很多份寄给世界各地做同类实验的科学家。今天,用电子邮件传达讯息,更不在话下。现代这种做法,给寄信的与受信者都导致同样莫名的困扰,这类压力也带来一些不成熟或错误的报导。希望因为错误报导而丢脸的危险,会让人们在非急速发表结果不可的做法上,小心三思而行。

上述这些是让一个人把脚踏进名誉之宫的技巧。进了这座建筑物能带来一些酷像官方式的名声。最高层的声誉就是拿到诺贝尔奖金。人人都承认这些得奖者都是极有成就的学者,虽然偶尔有少数的得奖人的成绩,因时间过去而渐渐褪色,甚至有一两个得奖者后来被公认本是不配得奖的。另外,得诺贝尔奖的间接后果也值得一提。他们除了得到一批可观的奖金之外,社会一般人也会向他们询问一些往往超出他们本行的事情。有些得奖者也就毫不推辞地利用这意外的机会。

从早期开始,斯德哥尔摩的诺贝尔颁奖委员会,就不轻易让同一位得奖人多拿一次奖。Rutherford因他放射性元素的研究得到化学奖,以后他在物理学上所有伟大的贡献就没再得奖(像发现原子核)。爱恩斯坦因发现电光效应而得奖,以后他的伟大成果,包括特殊与普遍相对论,就没有再得奖。然而John Bardeen在1956年因晶体管而得了奖后,在1972年因解释超导体现象又再得物理学奖。虽然以前有人在不同学术上得过两次奖,但同在物理学先后两次颁奖给同一个人,似乎打破了一向的传统。我相信这事令科学界最高层的学者觉得很不自在。本来是最高的荣誉,如今颁发一次仍不够吗?(到目前为止,只有得过两次化学奖的Fred Sanger,与John Bardeen能在此事上相提幷论。)

大部份科学家都不会在十月与十一月间,为了能否得到从斯德哥尔摩来的电报或电话而担心。一般说来在科学界里,判断自己或别人应该属于甚幺层次地位,应该得到甚幺荣誉,是相当容易的。有些荣誉很高,但对某人来说幷非到高不可攀的地步,这就引起焦虑了。举一个例,在英国联邦里,被选为皇家学会(即FRS)的会员,虽然不一定非天才不可,但这荣誉也代表相当程度的成就。为数众多的英国科学家会为此有焦虑感,虽然他们从不敢企望诺贝尔奖。我得承认有很多年我也具有这种野心。英国人的通病是把人们的头衔看得很重。假使我没有皇家学会会员的衔头(始于1974年),恐怕我不会在1989年被选为皇后学院的院长。在英国有很多学术职位,非有FRS衔头不可(或在文艺界的FBA衔头。)

到处参加会议

在某些国际性的会议上作报告或讨论,也是希望取得被人认可的方法。以前我从事的粒子物理学,从1950年开始,每年都有一个叫作Rochester Conferences的国际会议。此名来由是因头七年都在Rochester 大学主办。随着高能物理的研究方向与重点的改变,这会议的方式与性质也有所改变。初期的会议参加人数很少,像我在1957年参加时,每个学者都可以把自己的研究结果在会中报告,沟通非常方便。我们理论小组的议程时间表就写在黑板上。如果因着有些自大的讲员多用了时间,主席就在黑板上更改议程。当年这种友好松弛的气氛,随着这一行物理学研究的人数增加,越来越不能延续下来。

以后因为准备向会议提出的报告越来越多,就不能让每一个学者作亲自的报导。于是就在每一研究行内选出一些比较有经验有成就的学者,请他们做联络者。他们细读了送来的研究结果,就像清除蔓枝似地综合全部内容作一个总报导。从此,这些作联络者宣告或不宣告某人的研究,就间接影响某人的科学名声。一般说来大部份联络者在其职分上很忠实公平。然而总有一些联络者会瞧不起他们行外的研究,就不经心而轻易地随便草草报告而了事。

后来这种做法绝对不可能让每个人满意。有些人就在讨论的时刻额外地勉强加添自己的结果,是联络者没有采用的。他们惯用一些开场白辞语来为自己卖广告:“为了让这讨论更完整。。。“ 然而我幷不觉得这套技巧为讲者带来多少好处。

以后,研究高 能物理的人继续不断增加,这类大的会议开始失去吸引力与本来的用途。结果非常专门的小型研讨会,所谓工作坊,就代替了以前的会议。少数的专家在此面对面地毫无压力地彼此交换意见。我认为高能物理学的研究,继续会在充满个人因素的情况下发展。电子邮件会代替一部份的沟通工具,但面对面的对话永远不会被取代的。

普通的与异常的

用Whig 眼光来看科学历史,只顾到伟大的科学家,而且只顾到他们的成就。有两个原因,让我我觉得这样会歪曲了真正历史。

首先,我们这些大部份忠心刻苦耐劳地做科学研究的人,在整个科学进展中肯定有我们个人的贡献,就算是微小的贡献。当然,我们在整体科学史的回忆中会消失,除非是像牛顿或Maxwell型的大师。但是多多少少累绩的科研技巧与对事物的明辽总可对后世有益。在短短人生中,一小段日子里我们的纪念碑就是我们的学生。因为下一代进入物理学研究的人,包括出色的天才,是从普通一班物理教授课室里出来的。

其次,我们看出色的科学家时,要知道他们就算是天才,也毕竟有他们的有限之处。当然他们能独具慧眼看到某项科学进展的关键之处,从而碶而不舍地穷追研究,把答案寻找出来,换句话说,他们在适当的时候问适当的问题。像爱恩斯坦就具此慧眼,看到传统典型的物理学中所谓同时性有怀疑的地方,因而让他推出了特别相对论。在此之前,Poincare 及 Lorentz 从公式里引发出类似的可能想法,但在观念上却没有这推论。他们具有对的方程式,但看不出其中的意义。数年后爱恩斯坦又看到 equivalency 可以导致一个对重力的新观念。他的原理宣告说,重力中的质量与静止质量是同等的。就是说,重力对一个静止物体的影响,与这物体在运行中对重力的抗拒,其数值是一样的。也就是说,物体在重力场中的运行动向,与它的质量无关,而全是因重力场的曲线而决定的。爱恩斯坦这见解引发了近代的重力理论,代替了两百多年前牛顿的卓越理论。这新发现是在1920年左右就取得了。

那年,爱恩斯坦是41岁。但是他以后35年的余下光阴中的研究,却没有甚幺特殊的成果。当时他认为下一步应该把重力作用与电磁作用联合起来。(当时只有物理学家对这两种作用有较清楚的认识。)他的想法是几何学可以再一次施展其功能。显然这研究带来很多困难,因为有电菏的粒子,与中性的粒子,在磁场中的运行是完全不一样的,两者之间找不出基本相同之点。虽然爱恩斯坦是一个天才,但无形中他好象一位将军用以前的战略,来想赢得新战争的胜利。他以前在几何学中的聪慧见解完全不适合了。不过,公平地说,这段时期他与Podolsky及 Rosen 二人合作的基本研究,导致了对量子力学理论有新的发现。(虽然这发现幷不利于爱恩斯坦企图推翻量子理论的梦想。)

上述故事幷非绝无仅有之事。它代表了很多出色科学家的下场。举例来说,Werner Heisenberg是二十世纪最伟大的科学家之一。他的贡献广阔地保括量子理论的发展,物体的电磁性能,以及液体的turbulent运行。无论他牵涉甚幺研究,好象总有贡献。然而,在他晚年时,他陷入一个思想上的困境,以为可以用他的头脑就能写出一套non-linear spinor方程式,来描述物质所有的性质。曾有人说他劝告德国政府的科研机构不要花费建造加速器来查验物质性质,只要花时间把他的方程式解出来就行了!他的野心是要寻找一生最终的光荣。然而他用了某些不适合的数学方法,叫作indefinite metric, 继而要在方程式种计算出所谓负性机率,是全然无意义的。Heisenberg找到老友Wolgang Pauli来帮他的忙来做计算。Pauli本是一个对怪异想法有尖刻批评的学者,但在老友坚持下他也屈就了。不过他的参予幷不长久,而以后他反对Heisenberg的想法更加因此而尖刻。这情况在1958日内瓦会议上,
在众目睽睽下达到高潮。那年的讲员是Heisenberg,而Pauli是主席。
当年我也在场,我的描述如下:

主席不停地以反对的姿态打断Heisenberg 的话,说“这是在数理上是讲不通的”,“关于这点,我在数月前与你讨论时已反驳了,我奇怪你现在会提出来“。 说得最多的,是“这对物理学前途幷无好处。”我觉得这场面有趣又可悲。虽然Pauli颇有道理,但我认为这位二十世纪最伟大的科学家之一的Heisenberg, 在他研究生涯结束时,应该享受到比这更客气的待遇。

要物理界的伟大元老,温文和详地告老还乡,的确不容易。但幷非人人都是如此。当年我还是一个年青物理学研究者的时候,原子核的强作用是热门的题目。我们剑桥大学的狄拉克似乎对这题目毫无所动。他继续从事于相对原子力学的研讨与著作。我们年青一代认为他颇已过时了。要经过好几年之后,我们才了解 狄拉克对monopoles 的研究贡献,在现代量子力场理论里是多幺的重要。

对大部份忠心刻苦耐劳地做科学研究的人,温文和详地告老还乡也许不是那幺困难。与出色的天才同僚相比,他们适应力较强,不会在微细的题目里作太精深的研究。他们做那些能有结果的工作,不会强己以难。在物理界路途中颠坡而行,他们却能比较持久。

改换方针

任何事物都不能永远持久,物理学家更是如此。所有以数学为根基的学科都需要有伸缩性的思维,然而人到中年便难以保持这伸缩性。我很久以前便觉得我不会在物理学领域上待得太久。我亲眼看见有些比我年长的同事,因为科研题目慢慢离开他们而困苦万分。我快到五十岁时,在理论物理学不断更变的长跑路途上,我稍作休息站定时,喘息不已。年青时这种竞赛很让人兴奋,越老就越觉得透不过气来。我
想对物理学微小的成果已做好,现在是该做别的事了。至于别的事是甚么,则是另一番故事了

让我强调,我离开物理学, 幷非因对它失望。 当年我乐在其中, 现在则以深厚的兴趣在旁作一般性的观察。 我的回忆是充满感激的。 一方面因为能活在夸克与胶子的革命性时代里。另一方面也让我在全球的高能量物理社团里结识了难忘的多年的好友。 这都是让我觉得快慰的。

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