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量子力學有沒有可能根本就是錯的?

但這不是這些科學理論的一個缺點,而是它們的一個優點!

這句話的意思是:一個理論要能夠被叫做「科學理論」,一個必要條件就是它有可能被證明是錯誤的,用哲學的術語說,就是「可證偽」。如果一個理論無論如何都不可能被證明是錯的,那麼它就或者是同義反覆,或者是宗教信仰,總之不是科學理論。

許多人對「科學」這個概念有個誤解,以為科學就是教科書或者科學家告訴你的那一套理論,你只管照單全收就是了。所以有人認為「科學本身也是一種宗教」,呼籲「不要迷信科學」。在他們看來,科學好像是擺出一副無所不知的姿態端給你一套理論,你信也得信,不信也得信。

實際情況正相反。科學的前提是承認人類很無知,而且經常犯錯誤,姿態是很低的。在這個前提下,盡量尋找可靠的方法,來獲得可靠的知識。即使做到了,也很清楚這個「可靠」只是相對的,永遠不把話說死,永遠為將來留下改進的空間。這是科學跟宗教的本質區別。

在科學中,如何判斷一個知識是不是可靠呢?基本的方法論有兩個:邏輯和實驗。

一、邏輯。

有極少數的命題,像「兩點確定一條直線」,看起來完全符合直覺,一時似乎找不到反對的理由,人們把它們作為公理(認識更深入之後說不定會回過頭來質疑的,平行公理就是一個典型的例子)。除了這些公理之外,其他所有的命題都需要證明,例如「三角形的內角和是180度」、「平行四邊形的對角線互相平分」、「圓的面積正比於半徑的平方」。

這是數學和邏輯學最典型的特徵,這種方法叫做演繹法。歐幾里得《幾何原本》建立的邏輯體系是人類最重要的科學方法論,使嚴密的科學成為可能。

在物理、化學等自然科學中也大量運用演繹法。任何一個理論,首先內部的邏輯要自洽。如果自相矛盾,那肯定是錯誤的。

二、實驗。

數學和邏輯學屬於先驗的真理體系,也就是說,其正確性不依賴於實驗。你知道1+1=2是通過定義,而不是通過把1個蘋果與1個蘋果放在一起,數是不是2個蘋果。即使你看到1個蘋果加1個蘋果成了3個蘋果,你也不會認為1+1=3,而是認為自己眼花了,或者有人在變魔術。

物理、化學、生物都學科卻是經驗的真理體系,也就是說,其正確性的最終判據是實驗。即使你的推理頭頭是道,說得天花亂墜,一旦被發現跟實驗矛盾,你的理論就被否決。

通過實驗來判決理論的思想,是伽利略的偉大貢獻。燃素說聽起來好有道理,但自從發現單純摩擦炮筒就可以使炮筒變熱之後,燃素說就讓位於分子熱運動的理論了。是否願意接受實驗檢驗,是否願意主動去設計判決性的實驗,是正規科學家和民科最常見的區別之一。

回頭來看量子力學。這是個非常違反直覺、常識的理論,但它自從提出以來,迅速得到了全世界科學家的公認。為什麼會這樣?因為它首先內部自洽,其次通過了迄今為止所有的實驗檢驗。

更詳細地說,量子力學解決了經典力學解決不了的那些問題(例如光電效應、原子的穩定性),在這些範圍內它的預測全都被實驗證實,而在經典力學適用的範圍內(宏觀體系),它的預測又跟經典力學完全一致(自然也就跟以前的實驗一致)。也就是說,量子力學對經典力學既有繼承,又有發展。這是科學進步的必備條件。

按照經典力學,原子中的電子應該掉到原子核上去。為什麼這沒有發生?為什麼原子能穩定存在?只有到量子力學出現以後,人們才能解答

那麼,將來有沒有可能發現新的實驗事實,推翻量子力學呢?當然有可能。但是,無論提出什麼樣的新理論,都必須保證一點:在已知量子力學適用的範圍內,新理論的預測都跟量子力學一致。也就是說,新理論也必須是在繼承量子力學基礎上的發展。這是一個非常嚴肅的要求。

而在許多民科眼裡,推翻一個理論意味著只有自己聰明,前人全都錯了。而前人究竟做了些什麼,這些人都搞不清,也不願意去認真學習,只願意幻想自己一步登天。醒醒,別白日做夢了!


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