打字猴:1.700943089e+09
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1700943090 “能让大恐龙进入的洞穴?如果洞穴那么大,应该很容易找到的,那你们就可以往里面看,看见它们在睡觉。”
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1700943092 “为了保护自己,那些恐龙在冬眠时会用泥土把洞口都封起来,这样就没人知道它们在那儿了。”
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1700943094 “它们怎么能把洞穴封得那么严实而不让人看见?它们是用爪子还是鼻子来运泥土呢?”
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1700943096 这时,特创论者们承认他们不知道,但他们告诉我,他们学派的“圣经生物学家”正在丛林里找恐龙呢。
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1700943098 “如果他们找到了活恐龙,一定要告诉我。”我说,然后走回自己的座位。
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1700943100 我没有虚构故事,讲这个故事也不是为了让大家好玩儿。它说明理性并不总是简单的练习。有的理论预言了我们永远没见过的东西,不相信那样的理论,通常是很有道理的。但有时看不见的东西也有很好的理由。毕竟,如果真有恐龙,那它们一定藏在某个地方。为什么不能在非洲丛林的洞穴里呢?
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1700943102 这也许显得愚昧,但粒子物理学家们不止一次地感到,为了让某个理论或数学的结果有意义,他们必须构造看不见的粒子,例如中微子。为了解释为什么中微子难以探测,他们只好让中微子的作用很微弱。在这个例子中,这种策略是正确的,因为多年以后,人们设计了寻找中微子的实验。它们的作用的确很微弱。
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1700943104 所以,有时候,一个好理论即使预言了没见过的东西,也有理由把它留下来。有时候,我们被迫做出的假设后来证明是正确的。提出这样特殊的假设,不仅使思想合理,有时也能预言新的现象。但有时候,我们也可能犯轻信的毛病。从这点说,穴居恐龙也许有道理。当我们面临一个过去的好思想可能会变得毫无价值时,首要的问题是判断。在训练有素的聪明人之间,肯定有众说纷纭的情形。但最终会有证据说话的时候,那时任何有理性的公正的人都不会再认为那个思想有什么道理。
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1700943106 要判断我们是否到了那样的转折点,方法之一是考虑其唯一性。在科学革命中,任何时候都有几个不同的统一思想,可能把科学引上矛盾的方向。这是正常的,而且在革命进程中也没有什么合理的根据来选择具体的哪一个。在这种时候,即使有很聪明的人匆匆做了选择,常常也可能是错的。
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1700943108 不过最终会有某个思想比其他思想能解释更多的东西,而它通常是最简单的。在这种情形,一个思想在产生新思想、满足实验、解释能力和简单性等方面远远超越了其他思想,它就具备了唯一性。我们就说它有真理的特征。
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1700943110 怎么会这样呢?我们考虑德国天文学家开普勒(Johannes Kepler,1571~1630)一个人提出的三种统一思想。开普勒一生对行星着魔,因为他相信地球是行星,他知道从水星到土星的六颗行星。它们的运动已经观测了几千年,有大量数据。最精确的数据来自丹麦天文学家第谷(Tycho Brahe)。开普勒为了得到那些数据,最终来到第谷手下工作(第谷死后,他把数据偷走了,不过那是另一个故事了)。
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1700943112 每个行星轨道有一个半径,每颗行星有一个轨道速度。另外,行星速度不是均匀的,在环绕太阳的过程中时快时慢。这些数据看起来杂乱无章。开普勒花了一生的精力来寻求一个能统一行星运动的原理,从而用那个原理来解释行星轨道的数据。
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1700943114 起初,开普勒根据古老的传统来统一行星,认为宇宙理论只能用最简单的几何图形。古希腊人之所以相信圆周在圆周上运动的图景,是因为圆是最简单的闭合曲线,因而在他们看来也是最美的。开普勒想寻求同样美妙的几何图形来解释行星轨道的大小。他发现了一个非常精美的思想,如图2-1。
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1700943116 假定我们先知道了地球轨道,那么接下来需要解释五个数,即其他5颗行星的半径与地球半径之比。如果能找到一个解释,必然存在某个美妙的几何结构正好能给出那五个数,不多也不少。那么,是否有那么一个几何问题刚好有5个答案呢?
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1700943118 是的。立方体是一种完美固体,它的每个面都一样,每个边也一样长。这样的固体叫柏拉图固体。有多少种呢?正好5种:除了立方体,还有正四面体、正八面体、正十二面体和正二十面体。
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1700943120 开普勒没费多少时间就做出了一个有趣的发现。将地球轨道嵌入球内,球外接一个正十二面体。在它们外面嵌一个球,火星轨道就在那个球面上。外接一个正四面体,四面体外接另一个球,则木星轨道就在那个球面上。木星轨道外接立方体,土星就在它外面。在地球轨道内,开普勒内接正二十面体,金星就环绕着它,金星轨道内接正八面体,就是水星。
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1700943125 图2-1 以柏拉图固体为基础的开普勒的第一个太阳系理论
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1700943127 这个统一理论解释了行星的轨道半径,以前还没有理论这样做过。这是一个洋溢着数学美的理论。可为什么没人相信呢?虽然理论很动人,却没有引出什么东西。以它为基础没有预言任何新的现象,甚至它也不能使人们认识行星的轨道速度。这个思想太静态了,尽管统一,却没有将科学引向任何有趣的地方。
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1700943129 开普勒为此思考了很长时间。轨道直径解释了,他只需要解释不同行星的速度。最后他提出,行星在运行中“歌唱”,音调的频率正比于速度。不同行星在轨道运行,以六种声音唱出一曲和谐的歌,开普勒称那是天球的和谐。
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1700943131 这个思想也有古老的根源,令人想起毕达哥拉斯的发现:音乐的和谐源于简单的数字比例。不过它的问题也很明显。它不是唯一的:六种声音可以有多种和谐的方式。更严峻的是,后来发现行星不止6颗。而且,与开普勒同时的伽利略发现了木星的4颗卫星。所以,天上还有另一个轨道系统。如果开普勒的理论是正确的,它们也该适用于新发现的系统。可是它们不能。
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1700943133 除了这两个宇宙的数学结构,开普勒还做出了为科学带来实在进步的三个发现,那就是他多年分析偷来的第谷数据之后提出的著名的三大定律。这些发现一点儿也不如前两个思想那么优美,但它们很成功。而且,其中之一没有别的办法可以实现,那就是速度与轨道直径的关系。开普勒的三个定律不但满足所有六颗行星,也满足木星的卫星。
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1700943135 开普勒发现那些定律,是因为他将哥白尼的统一引向了逻辑的结果。哥白尼说过太阳处于(或邻近)宇宙的中心,但在他的理论中,行星的运动与是否有太阳无关。太阳的唯一作用就是照亮天空。哥白尼理论的成功启发开普勒提出这样的问题:太阳在行星轨道的中心附近,是否真的只是偶然?他想知道太阳是否可能在驱动行星轨道中起着某种作用。太阳会不会以某种方式将力作用在行星上,而那种力正是行星运动的原因?
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1700943137 为了回答这些问题,开普勒必须为太阳在每个行星轨道的精确位置寻求一种作用。他的第一个突破是发现了轨道不是圆,而是椭圆。太阳也有了准确的位置:它恰好处于每个轨道椭圆的焦点。这是他的第一定律。不久之后,他发现了第二定律,即行星在轨道的速度随着接近或远离太阳而增大或减小。后来他又发现了第三定律,决定了行星的速度之间有什么关系。
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