正文

科学与希望(6)

魔鬼出没的世界 作者:卡尔·萨根


有些人认为科学傲慢自大——尤其是当它据称与长期存在的信念相互矛盾,或当它提出一种似乎与常识完全不同的稀奇古怪的概念时。就像在我们所站立的地面上发生地震,科学震撼着我们的信念,向我们所熟悉的信仰发起挑战,使我们长期以来所信仰的说教产生了根本的动摇。然而,我依旧认为科学的主要部分是谦逊的。科学家们没有将他们的需要和索求强加给大自然,相反,他们谦卑地询问着自然,并且用非常认真的态度看待他们的发现。我们意识到那些深受尊敬的科学家错了,我们认识到了人类的不完美。我们坚持研究的独立性,尽最大可能地对所提出的观点进行定量核实。我们不停地前进,发出挑战,寻找自相矛盾的观点,寻找出那些微小的但不断出现的其他错误,做出其他解释,鼓励各种言论的自由发表。我们高度赞赏那些用雄辩的观点反驳已有的学说的行为。

在此,我们可以举出许多这类例子当中的一个:与牛顿的名字联系在一起的运动定律及引力与距离平方成反比的定律被认为是人类最杰出的成就之一。300年后,我们用牛顿力学来预测日食。宇宙飞船从发射开始的数年后,能在距离地球数十亿千米开外,准确地进入太空中选定区域轨道上的预先确定的点,好像世界在向我们款款漫步而来,其精确性令人瞠目结舌,牛顿显然知道他当时所做的事情所具有的意义。

但是,科学家们并不满足于自我探索,也不对自己的成绩孤芳自赏,他们坚持不懈地寻找牛顿观点中的缺陷。在高速及强引力方面,牛顿的物理学体系崩溃了。这就是阿尔伯特·爱因斯坦的伟大发现之一——狭义和广义相对论,这也是他的理论长期受到尊敬的原因之一。牛顿力学适用于许多领域,包括日常生活,但在某些对人类来说极不寻常的条件下——毕竟我们没有以近光速旅行的习惯——难以做出正确的回答。牛顿力学与人们对自然的观察不相一致。广义和狭义相对论在其有效领域与牛顿力学没什么区别,但却在其他方面(高速、强引力)做出了不同的预测,这些预测与观察完全相吻合。牛顿力学被证明接近真理,适用于我们日常所熟悉的情形,但不适合其他情形。这是一个人类智力所取得的辉煌的、值得庆贺的成就,但却有其局限性。

但是,与我们对人类易犯错误的本性的了解相一致,我们已经注意到这样的看法,即,我们可以无限接近真理,却永远不能完全获得真理。科学家们如今正在研究广义相对论中站不住脚的地方。比如,广义相对论预言存在着一种被称为引力波的令人感到惊异的现象。人们从来也没有直接检测出这些引力波。但是,如果它们不存在,那么广义相对论从根本上就是错误的。脉冲星是迅速旋转的中子星,现在人们对它们闪烁速度的测量已达到小数点后15位。人们预测在轨道上相互环绕的两颗密度很大的脉冲星会放射大量的引力波,这种引力波迟早会轻微地改变这两颗星的运行轨道和旋转周期。普林斯顿大学的约瑟夫·泰勒和拉瑟尔·赫尔斯使用了这种检验方法,从另一个全新的角度检验广义相对论所做的预测。他们认为,他们得出的结果会与广义相对论不一致,有可能会推翻现代物理学中的一个主要支柱。当时,不仅他们自己愿意对广义相对论发起挑战,而且他们也受到多方鼓励。事情的结果却是,他们对两个脉冲星的观察,充分地证实了广义相对论的预测。为此,泰勒和赫尔斯共同获得1993年诺贝尔物理学奖。其他许多物理学家通过各种不同的方法也在检验着广义相对论,比如试图通过直接探测的方法捕捉难以捉摸的引力波。他们希望不停留在理论阶段,而是找到突破口,发现在爱因斯坦所理解的自然王国中所取得的伟大成就是否到了该开始经受论证的时候。


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