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这些发现让整个故事的讲述成为可能。1989年,澳大利亚悉尼麦考瑞大学的历史系教授大卫·克里斯蒂安,邀请学校内其他院系的专家每人开讲一部分,开始向学生呈现大历史的样貌。克里斯蒂安创造了“大历史”这个概念,还写了一篇有关大历史课程的文章,发表在《世界历史期刊》(Journal of World History)上。大历史的概念开始在全世界传播,一些教授也开始开设相似的课程。
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何为经验知识?
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大历史是以经验知识为基础的,而知识是通过形成概念或解释,然后对其加以证实才获得的。科学家通过实验和观察获得经验知识,历史学家通过验证既定事实获得经验知识。英语中的“经验”(empirical)一词源于希腊语,意思就是“经验、体验”。
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经验知识是通过“科学方法”不断发展的。而且经验知识是现代世界知识的主要形式,全世界的科学家都采用这种方法。它以严格、系统地使用精心验证过的证据为基础,始于17世纪初。当时显微镜和望远镜的发明,拓宽了科学家的观察视野,而跨洋航运也使得全球贸易和探险成为可能。
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一开始,科学家可能通过想象猜测。或者他们观察到了什么,然后提出一种想法来解释所观察到的现象。这种想法是通过想象、直觉和逻辑产生的,科学家将其称为“假说”。接下来,他们设计实验或者查找信息,来验证这种想法是否能够解释实验结果。如果不能,便予以否定;如果可以,就继续检验,或者查找新的信息来进一步验证是否与想法相符,直到最后“假说”成为具有很多证据支撑的“理论”。科学理论是指解释和阐释大量事实(数据)的观念。
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对于某些主要的思想观念,在积累了足够多的证据的基础上,普通人往往称之为“事实”,而科学家仍然称之为“理论”,比如“自然选择”的进化论就是一例。科学家极其严谨,他们知道,有时新的证据能够推翻主流观念。这是科学方法的一部分。
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科学家也是人,即便非常小心,也会出错,会产生偏见。这就是为何要使用科学方法的原因,通过长时间不断试验,才能够得出不带偏见的结论,大部分人才能接受和赞同。世界各地的科学家共同合作,分享许多不同视角的数据,对于自然和宇宙的运行机制,在人类思想的有限范围内,达成一个合理的共识。
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举一个科学如何发挥作用的例子。这个例子是关于大陆漂移的,即“大陆运动”的想法最终如何成为完善的板块构造理论。1915年,德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Wegener)提出了“大陆漂移”的假说。1925年,在一次地质学会议上,那些人拿他的想法逗乐,他则静静地听着,抽着烟斗。魏格纳提出的证据是,南美洲的轮廓与非洲西部的轮廓刚好吻合,而分处大西洋两岸的两块大陆上,发现了相似的动植物的化石。但魏格纳无法解释,究竟是何种力量如此巨大,能够移动整片大陆。由于他解释不了运动的机制,而且他只是个气象学家,并不是地质学家,所以多数地质学家都不接受他的假说。1930年,魏格纳在格陵兰岛监测气象时,死于意外。
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直到第二次世界大战期间,关于大陆漂移的进一步证据才出现。美国海军司令官亨利·赫斯(Henry Hess)——他同时也是一位经验丰富的地质学家——使用一种叫作“声呐”的新工具,收集海底的轮廓信息。(声呐将声波传入水中,检测物体并测量物体之间的距离。)他发现海底并不平坦,这一点令他颇感意外。20世纪50年代,进一步的研究确定,海底火山在大西洋中部和太平洋中部形成了高脊。1962年,赫斯出版了一本书,描写海洋盆地的由来以及地壳如何在火山山脊的两侧移动——在火山山脊处,新的物质从地球中心喷发出来。
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20世纪60年代,研究者进一步发现了新的证据:距离山脊越近,洋底越年轻,而越往山脊两侧延伸,年代越久远。这一证据证明了海洋底部地壳移动的假说。接下来,科学家就可以把所有的知识整合到一起了:不只是大陆在移动,海洋地壳的所有板块也在移动,带动附近的大陆地壳移动。
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这些板块都是地壳的组成部分,地壳分裂成几块。致使板块移动的力量,是洋脊涌出来的新物质造成的。在半熔融的地幔上方,新物质不断将旧的物质往两边推开。到了20世纪70年代,板块构造理论成为地质学领域的核心观念,或者说“范式”。
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地球的板块构造
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地壳像蛋壳一样裂成几片,我们将这些碎片称为“板块”。板块构造理论解释了大陆是如何移动的,为何会有火山喷发和地震,山脉又是如何形成的。箭头指示了板块运动的方向,三角形标注出两个板块相邻的地方是地震频发的地区。
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受到这些故事的鼓舞,一些科学家认为,科学最终能够发现几乎所有事物的奥秘。对他们来说,要想达到这一目标,只需不断增加观察,提高实验工具的精确性,以及扩大观察的范围。科学令人兴奋,因为科学看似总是处于发现新事物的前沿。
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你觉得科学家能够最终发现所有应知的事物吗?当前的知识爆炸将引领我们走向何方?当然,没有人知道这些问题的确切答案,但是有一些科学家和哲学家提醒我们,人类所能获知的东西可能是有限度的。
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毕竟,人类的感知能力是有限的。鹰的视敏度优于人类2到3.6倍——具体视鹰的种类不同而有所不同。人类听不到的低频声音,大象能够听到。每个物种在进化的过程中,都发展了有利于其祖先生存下来的感知功能。
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我们人类所能看到的世界,只是沧海一粟而已。举个例子,太阳中心的核反应产生中微子,这是一种比电子小得多的基本粒子。每秒钟有几十亿的中微子穿过我们的身体,但我们却无法看到。人类能够看到光,但光只是电磁辐射的一小部分,有很多波长的电磁辐射是我们看不到的——伽马射线、X射线、紫外线、无线电波等,这些在波谱中的波段都是肉眼无法捕捉到的。因为在数千年的时间里,看到它们与否并不影响人类生存。螨虫寄生在我们的睫毛上,细菌在我们的皮肤上爬来爬去……对于这些,看不到是个好事。
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很明显,对于科学家来说,无论何时,虽然有非常精密的仪器,但大部分自然世界仍处于未检测或是无法接触的状态。关于人类积累的知识,有一个引人深思的比喻:人类知识貌似无边无际,但也只是未知的茫茫大海上漂浮的一座小岛而已。知识小岛面积越来越大,小岛的海岸线也就越来越复杂,但依然是漂浮在神秘的、未知的大海之上。[此比喻出自达特茅斯大学的巴西裔美国物理学家马塞洛·戈里瑟(Marcelo Gleiser)。]
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似乎人类永远无法知道和理解关于现实的一切。对现实的理解随着人类自身状况的改变而不断改变,而发现新知识的兴奋是人类探索的驱动力。人类似乎具有一种与生俱来的生存本能,去发现自然界的模式规律,去理解我们的历史和周遭环境。关于人类在宇宙中的位置,我们已经获得令人惊喜的意识。这就是本书所要讲的——关于人类在宇宙中所处的位置,人类都有哪些了解。读完这些,读者朋友就能在这幅最为巨大的时空地图上,找到自己的位置了。
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大历史的架构
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每个故事都需要情节、主题、声音或是某个人讲述故事的方式。大历史是以证据为基础的真实故事,不是虚构的,但仍然需要这些特征将故事融合在一起。
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说得简单点,故事的主题是万事万物,包括宇宙,都处于永恒的变化之中。目前来看,似乎宇宙中的某些地方正涌现出越来越多的结构,也越来越复杂。这与物理定律——热力学第二定律相违背。热力学第二定律表明,整体上来看,宇宙会越来越无序。(参见“第3章 临界点2:星系和恒星”,了解更多热力学第二定律的知识。)
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