所谓科学理论（转自：文盲正侃时间史第一部【物理正传】）

柳之心

转自：文盲正侃时间史第一部【物理正传】

第六章 所谓科学理论
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伟大的霍金同志说：理论只不过是宇宙或者它受限制的一部分的一个模型，以及一组规则，这组规则把这个模型中的量和我们进行的观测相联系。它只存在于我们的头脑中，而不具有任何其他真实性（不管其含义如何）。
　　这段话可能不太好理解，也不太好接受，所以我翻译一下，加深印象：
　　他说，所谓科学理论，只是我们针对部分（注意这个词：部分）事物进行描述和预测的一种规律性总结。它对这些事物本身没有任何意义，它只是现阶段与观测相符，因此我们还能用得着的一种工具。千万别把它当真。
　　
　　疑惑了是不？老说坚持真理捍卫真理，这下好，连科学理论都当不得真了。这样子搞法，会不会太儿戏了？
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柳之心

所以霍金同志说，为了能够应对更复杂问题，我们在探讨时，必须暂时这样看待科学理论：
　　任何物理理论都只是假设，在这个意义上，它只能是暂时的，你永远不能证明它。不管实验结果多少次和某种理论相符，你永远不能断定下一次的结果不和该理论相冲突。另外，你只要找到一次和理论预言不一致的观测，就足以将该理论证伪。正如科学哲学家卡尔.波普强调过的，一个好的理论应该是这样的：它做出一些可能被观测证伪的预言。每一次新实验结果与理论相一致，我们就增大对它的信赖；但是一旦发现和预言不一致的新观测，我们就必须抛弃或者修正该理论。

我们发现，新理论往往是原先理论的一个扩展。在理论使用上，只要不影响想要的效果，哪个方便好用，我们就用哪个。

比如，我们明知地心说是错误的，但在日常生活中，还是按照习惯运用地心说理论——我们说，太阳升起来了（地心说），而不说地球上我们住的这一面转向太阳了（日心说）。

柳之心

柳之心 发表于 2016-1-7 11:27
所以霍金同志说，为了能够应对更复杂问题，我们在探讨时，必须暂时这样看待科学理论：
　　任何物理理论都 ...

我们来看一个有趣的例子：
　　我们对水星进行非常精确的观测，会发现，它的运动与牛顿理论预言不符（存在一个很小的差异，后面将提到详情），但与爱因斯坦的广义相对论预言十分相符。这就是说，牛顿理论被证伪，广义相对论更准确。
　　那么，为什么在大部分情况下，我们仍然使用牛顿理论？这是因为两者计算结果差别非常微小，在处理一般问题时，我们不需要搞那么精确，而用牛顿理论来计算，也能算出行星轨道啊什么的，更重要的是，牛顿理论用起来比相对论要简单、容易得多。
　　
　　这就是科学理论。

柳之心

柳之心 发表于 2016-1-7 11:27
我们来看一个有趣的例子：
　　我们对水星进行非常精确的观测，会发现，它的运动与牛顿理论预言不符（存 ...

那么，最终，我们需要一个什么样的理论？
　　霍金同志教导我们：科学的终极目的，是提供一个能描述整个宇宙的统一理论。
　　为什么要用统一的理论？一个理论描述一块，难道会误了二路汽车？
　　答案是，会。
　　地球生物进化的顶峰们（生物学），下一站纬度31.7319，经度113.2297（地理学），要避免资产流失（经济学），请按照上帝的旨意上下车，阿门（神学）。
　　看，误车了不是？
　　下面我们来用日常用语统一下：
　　同志们，下一站是随州市安居镇，请带好随身物品准备下车，谢谢！
　　哈哈，其实你发现了，这个例子不是很恰当，但道理差不太多。
　　我们知道，万物虽千奇百怪，但越是构成物质的基础部分，其本质越是相近，到最后，应该基本相同。这不难理解，人和蚂蚁差别很大，但从基础上看，都是由细胞组成的，细胞虽有差别，但细胞都以碳水化合物为主，到这里已经没啥区别了，如果我们再往更基础处看，把鲜花和牛粪也抓过来（嘿嘿抓字用得恶心吧）和我们比一比，都是分子构成的，分子是原子构成的……这时我们发现，原来是一样一样一样的啊。所以，一个理论可描述的范围越广，它就越接近根本，也就越接近真实。

所以，找到描述整个宇宙的统一理论，就是真正看到了宇宙的本质，而科学就是这样，越接近真相，掌控事物的能力就越强。

柳之心

柳之心 发表于 2016-1-7 11:27
我们来看一个有趣的例子：
　　我们对水星进行非常精确的观测，会发现，它的运动与牛顿理论预言不符（存 ...

所以，找到描述整个宇宙的统一理论，就是真正看到了宇宙的本质，而科学就是这样，越接近真相，掌控事物的能力就越强。
　　况且，人类都有真相癖，从某种意义上说，这就是人类社会发展进步的主动力。不是吗，如果人们对宇宙万物一点都不好奇，那我们现在一定不如猩猩。
　　无论从人文科学、社会科学还是从自然科学上来讲，真相都是一种最可贵的资源，掌握真相则科技进步、社会发展，掌握真相就掌握一切。不信？你要是知道股票真相，你就是股神，巴菲特得靠边站；你要是带兵打仗，知道敌我的真相，你就是战神，韩信凯撒诸葛亮成吉思汗都不如你；你要是知道市场和经济的真相，你就是全球第一大富豪，微软Google中石油都是毛毛雨；你要是知道周围人和事的真相，你就是能掐会算的神仙，想干啥都能干成……真相是如此的宝贵和难得，以至于不明真相的总是围观群众。- -!
　　OK，闲言碎语不要讲，咱看一看，科学家们怎么想，当里个当……多数科学家现在把问题分开来看：

柳之心

柳之心 发表于 2016-1-7 11:28
所以，找到描述整个宇宙的统一理论，就是真正看到了宇宙的本质，而科学就是这样，越接近真相，掌控事物的 ...

　　第一，一定存在这样的定律：它能够描述宇宙如何随时间变化。这样，我们只要知道宇宙在任一时刻的状态，就能用这些定律预知宇宙将来任何时刻的状态。比如，您看这篇文章不爽，朝我扔一块板砖，在板砖扔出的任意时刻，我只要得到板砖在那个时刻的质量、速度、角度等数据，就能利用牛顿力学定律算出，它将要划过什么样的轨迹，最终以多大力度砸在哪。当然，如果您扔得特准，那就只好麻烦您自己来算了。
　　第二，宇宙初始状态是个大问题。就是说，宇宙是怎样产生的？这一切是如何开端的？再问具体一点，它是遵循什么样的规律开始的？
　　有些人认为，科学只应该关心第一部分，宇宙启始是上帝的事，他老人家想怎么样就怎么样。果真如此，上帝完全可以放任宇宙随意演化，但是看来，他似乎更喜欢让宇宙乖乖地按照严谨的规则来演化。所以可以这样说，一定存在制约初始状态的定律——根据这个定律，宇宙的产生是必然的，宇宙以这种形式诞生、成长为现在的样子也是必然的。

柳之心

柳之心 发表于 2016-1-7 11:28
所以，找到描述整个宇宙的统一理论，就是真正看到了宇宙的本质，而科学就是这样，越接近真相，掌控事物的 ...

　　设计一种能描述整个宇宙的理论，太难。所以，我们目前力所能及的是，把问题分成许多小块，针对各块搞理论，来描述和预言一定范围的观测。
　　于是，就必然出现这样的情况：我们形成了某一块的理论，但有时候，受这一范围之外的效应影响，我们会发现实际观测和理论预言略有不同。
　　这是因为，宇宙万物并不是真的像我们划分的那样，一块是一块，互不干涉。万物万象实际上是相互关联的。比如，原来电力、磁力是两个学科，人们针对这两块分别创立了两个独立的理论，后来发现，电和磁关系密不可分，如果只考虑其中一块，就会出现很大问题。后来二者合二为一，创立了电磁学……
　　有时候，某个区域的理论出现问题，又没有合适的补丁可以下载来修补，那么，如果这些问题不影响大局，大家通常就把它忽略掉，或者干脆用一组数来代表它，使理论看起来更贴近实际。
　　比如，爱因斯坦开始认为宇宙是静态的，但如果这样，根据他的广义相对论，宇宙就会因物质间的引力而坍缩，最后变成一个点。可是据观测，宇宙又没有坍缩的迹象，也没发现有什么东西可以抗拒引力，于是他在方程中引进一个“宇宙常数”，这个数刚好对抗引力，使宇宙乖乖地保持静态。

柳之心

柳之心 发表于 2016-1-7 11:28
所以，找到描述整个宇宙的统一理论，就是真正看到了宇宙的本质，而科学就是这样，越接近真相，掌控事物的 ...

　对于宇宙为什么要搞这样一个常数来约束自己，大家都很茫然。后来发现，宇宙是膨胀的，星系间相互飞离的惯性大于引力，所以不会坍缩，于是宇宙常数就成了一个尴尬的蛇足。于是，爱因斯坦就从他方程中把宇宙常数咔嚓掉了，并惭愧地说宇宙常数是他“一生中最大的错误”。
　　然而，造化弄人，1998年，两个天文学家小组通过研究超新星，发现各个星系正在加速远离地球而去。目前的解释，是暗能量导致宇宙加速膨胀。这个暗能量就是当年没发现的可以抗拒引力的东西，它导致负压，所产生的反引力，是一个常数……恭喜你猜对了，把宇宙常数请回爱因斯坦方程，可以完美地解释宇宙加速膨胀。这说明，已经举行遗体告别仪式几十年的宇宙常数要复活！三个家伙为此获得2011年的诺贝尔物理学奖，他们是美国人帕尔马特、美国-澳大利亚人施密特、美国人黎斯。宇宙常数的曲折故事，是观测区域变宽导致的一个洗具。

柳之心

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王锡民

柳之心 发表于 2016-1-7 11:27
所以霍金同志说，为了能够应对更复杂问题，我们在探讨时，必须暂时这样看待科学理论：
　　任何物理理论都 ...

      谈一下浅见：
     真理是人们对于客观规律的认识，由于人的认识能力是有限的，所以，真理都是相对真理。
     既然是相对真理，就不是百分之百的准确。不是百分之百的准确，就不存在着证伪的问题，而是要如实地反映即可。以此而论，科普尔的“证伪说”毫无意义。
     科学理论不一定就是霍金所说的一个固定的计算公式，固定的公式虽可在一定范围内反映事物间的数量关系，但却表达不了事物的内在本质中的全部关系，恰恰相反，理论的阐述才是对事物本质及规律阐述的常见形式，这才是科学理论的常见形式。