理查德费曼科学的不确定性Word文件下载.docx
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这最后一个方面通常称为技术——但假设你读一读?
时代?
〔Time〕杂志的科学栏目，你会发现，约有50％的内容是谈发现了什么新东西，还有50％是谈有什么新东西可以做或正在做。
因此科学的通俗定义也包含部分技术内容。
我想按相反的顺序来讨论科学的这三个方面。
我将从你可以做的新事物——也就是说，从技术——开始谈起。
科学最明显的特征是它的应用特性。
科学带来的结果是使我们有才能做许多事情。
这种才能的效果几乎用不着多做解释。
分开了科学开展，整个工业革命几乎就不可能发生。
今天，我们可以消费出供应如此众多人口所需的充足的粮食，可以控制疾病——而所有这些事实都是在不必限制人身自由、不必像奴隶般全力消费的条件下获得的——这些事实之所以成为可能，可以说都是消费手段的科学开展的结果。
但是，这种做事的才能却并不附带如何运用它，是用它来为善还是为恶的说明，因此结果是好是坏全在于如何运用它。
我们都乐见改进消费工艺，但由此却带来了自动化的问题；
我们都对医学的开展感到满意，但转眼就为新生儿的数量之多感到担忧，担忧疾病的灭绝会因此没有人死亡。
还有，同样是掌握了细菌知识，有些人那么躲在机密实验室中拼命工作，以期培养出没人能对付的病菌。
我们为航空运输业的开展感到快乐，那些大飞机真是令人印象深化，但我们也意识到空战的恐惧。
我们对国家间的通信才能感到欢欣鼓舞，接着却担忧容易被监听。
我们对人类进入太空感到兴奋不已，但这一领域无疑也将遇到费事。
所有这些不平衡中，最有名的当属核能的开展以及由此带来的明显问题了。
科学到底有什么价值？
我认为，做事才能总是有价值的，至于结果是好是坏那么取决于它如何被运用。
但才能本身是有价值的。
我曾在夏威夷被带去参观一座佛教寺庙。
在庙里有人对我说，“我要告诉你一个你永远不会忘记的事实。
〞然后他说，“上帝给了每一个人开启天堂之门的钥匙。
这把钥匙也同样能翻开地狱之门。
〞
这句话同样适用于科学。
在某种程度上，科学是开启天堂之门的钥匙，但它同样可以翻开地狱之门。
我们没有得到任何指点来知晓哪个门是通往天堂之门。
但为此我们就该把钥匙扔掉，从此放弃进入天堂之门的求索？
抑或我们该就什么是运用这把钥匙的最正确方式继续争论？
这当然是个非常严肃的问题，但我认为，我们不能就此否认这把天堂之门的钥匙本身的价值。
所有关于社会与科学之间关系的重大问题都在上述讨论的范围之内。
当科学家被告知，他必须更多地负起社会责任时，指的往往就是科学的应用方面。
假设你从事的是开发核能的工作，你就必须认识到它也可以为害。
因此在由科学家进展的这类讨论中，您会意料到这可能是最重要的议题。
不过，我不想在此进一步议论这一点了。
我认为将这些问题看做是科学问题显然夸张了。
它们更应当看成是人道主义问题。
事实上，如何运用这种才能是明确的，但如何控制它那么不那么显然，后者已不属于科学范畴，不是科学家很懂的事情。
让我用一个例子来说明为何我不想议论这些。
前些年，大约在1949年或1950年前后，我在巴西教授物理学。
当时有一个所谓“点四〞工程，非常令人振奋——每个人都打算去援助欠兴隆国家。
当然这些国家需要的是技术窍门。
在巴西，我住在里约市。
里约的山上有不少由旧招牌拆卸下来的碎木块等搭建的居所，住在这里的人极为贫困。
他们没有下水道，也没有水。
为了用水，他们得头顶着旧汽油箱下山，到正在盖新楼的建筑工地去取水，因为搅拌水泥要用水。
人们将油箱注满水然后再把它们提上山。
过后不久，你会看到有水从山上肮脏的污水管流下山来。
整个情形非常可怜。
紧挨着这些小山就是科帕卡巴纳海滩上令人心动的建筑群，漂亮的公寓……
我对“点四〞工程的朋友说：
“这该是个技术方面的问题吧？
难道他们就不知道如何修一条水管把水引上山？
难道他们就不知道铺设水管到山顶后，至少可以拎着空箱子上山然后把装满脏水的水箱带到山下？
因此，这不是个技术问题。
我们之所以可以肯定，是因为在紧邻的公寓楼里就有管道，有泵。
如今我们认识到，这是一个经济援助的问题，但我们不知道这种经济援助是否真的有效。
在每座山顶建一条管道和水泵本钱是多少？
这种问题在我看来似乎不值得在这里讨论。
虽然我们不知道如何解决这个问题，但我要指出，我们已试着做了两件事：
技术支持和经济援助。
尽管这两方面结果都不是很理想，但我们还会尝试别的东西。
正如随后你将看到的，我觉得这一点令人鼓舞。
我认为，不断尝试新的解决方案就是解决一切问题的途径。
这些是科学的实际应用方面，也就是你可以做的新的事情。
其道理是如此明白，我们没必要继续讨论下去了。
科学的另一个方面是它的内涵，即迄今人类已获得的发现。
这是成果，是黄金，是令人振奋的宝藏，是你训练有素的考虑和辛勤工作所获得的回报。
这种科学工作不以致用为目的，而是为了获得新发现带来的那股兴奋劲儿。
也许你们大多数人都理解这一点。
但是对那些还不理解这一点的人来说，要让我在一次演讲中就让他领悟到科学的这一重要方面，这种令人兴奋的体验，科学开展的真正动因，几乎是不可能的。
不明白这一点的人是没法把握科学本质的。
你只有理解并可以鉴赏我们这个时代的这一伟大的冲动人心的非凡经历，你才会懂得科学的精华，才能理解科学与其他事物的关系。
你应当明白，科学活动就是一次宏大的探险，一种冲破约束、令人冲动的探究，否那么你就谈不上生活在这个时代。
你是不是认为这很乏味？
其实不是这样。
要将科学表达清楚是最困难的，但我也容许以给出一些有关的概念。
我们随意找个概念从哪说起都行。
例如，古人认为大地是大象的背，这头大象那么站在一头在深不可测的海面上四处游弋的海龟的背上。
当然，大海又是靠什么支撑的那么是另一个问题。
这个问题古人答不上来。
古人的这一信念是想象力的结果。
这是一种充满诗意的美妙想法。
再看看我们今天是怎样对待这一问题的，你会觉得乏味吗？
世界是一个转动着的球，整个球面上站满了人，有些人倒立着。
我们就像是炉火前的烤肉叉在不停地转动。
我们围绕太阳在旋转。
这是不是更浪漫，更令人兴奋？
那么是什么支撑着我们不掉下去呢？
是引力。
引力不只是地球上才有的东西，而且是使地球从一开始就成为球状，使太阳不至于分崩离析，使地球围着太阳运行永远不会脱离轨道的东西。
引力不仅支配着恒星，而且支配着恒星之间的关系，无论多远，无论在什么方向上，它都能让它们在宏大的星系里各就其位。
已经有很多人描绘过我们这个宇宙，而且还将继续描绘下去。
宇宙未知的边缘就像前面诗情画意般描绘的深不可测的大海的海底——一样的神秘，一样的给人以启迪，也一样的不完好。
但是，大自然的想象力之雄阔远非人类可比。
没有人可以想象出大自然会是如此壮美，假设他没有通过观测对此有所理解的话。
再譬如地球和时间。
想必你已经通过诗人的描写理解了什么是时间，但那种时间概念怎可与真实时间——那种漫长的演化过程——的内容之丰富相比？
哦，也许我说得太快了点。
这么说吧，起先，地球上没有任何生命活动。
几十亿年间，这颗星球就这么旋转着，日升日落，波涛翻滚，大海的喧嚣没有任何活物来欣赏。
你能想象出，或是能品味或设想一个没有生命的世界会有什么意义吗？
我们都习惯于从生命角度来看世界，这使我们无法理解没有生命将意味着什么，可是在相当长的时间里，这个世界就是在没有生命的情形下度过的。
而且在宇宙中的大部分地方，今天仍是什么生命都没有。
就拿生命本身来说，生命的内部机制和各部分的化学组成是非常完美的。
业已证明，所有生命都是与其他生命互相关联着的。
叶绿素是植物进展氧处理过程的重要的化学物质。
它具有正方形构造，这种漂亮的环构造称为苯环。
与植物相去甚远是像我们人这样的动物，而在我们人体的含氧系统即血液中，血红蛋白也具有同样有趣而奇异的正方形环构造。
只不过环的中心是铁原子而不是镁原子，因此它们不是绿色而是红色的，但它们的环构造完全一样。
细菌的蛋白质和人体的蛋白质是一样的。
事实上，最近发现，细菌制造蛋白质的机制可以承受来自红细胞物质发出的指令来产生血红蛋白。
各种生命形式之间就是这样接近！
生物在深层次化学构造上的这种共性确实非常神奇而完美。
但长期以来我们人类却一直骄傲得甚至看不到我们与其他动物之间的这种亲缘关系。
再说说原子。
那叫一个漂亮——晶体里以某种形式重复排列的小球可以延绵数英里长。
看上去宁静不动的东西，比方盖着盖子的玻璃杯里的水，可以放在那里好几天，但其实是无时无刻不在运动。
原子脱离液面，又反弹回水里。
在我们肉眼看起来平静的现象实那么充满了混乱和剧烈的运动。
还有，也已发现，整个世界都是由一样的原子组成的，恒星的组成也和我们一样。
这就带来了一个问题：
这些物质来自何处？
这里不是说生命来自何处，也不是说地球来自何处，而是要追问形成生命和地球的物质来自何处。
看起来好似可以认为，它们来自某些恒星爆炸喷射出的碎片，就像我们今天看到的恒星爆炸时的情形一样。
这些碎片在4.5亿年的时间长河里不断演化着，最后变成如今这样：
一奇异的生物拿着器具站在这里对着号称听众的奇异的生物进展宣讲。
世界够奇妙吧！
我们再以人类生理学为例。
其实我说什么区别都不大。
假设您看事情足够仔细，你会看到，没有任何东西能比科学家经过艰辛努力发现的真理更令人振奋的了。
在生理学里，你可以设想一下泵血过程。
女孩子在做剧烈的跳绳运动时，体内会发生什么变化呢？
血被泵出，交织连接的神经系统会很快将肌肉神经的反响回馈至大脑，说，“如今我们已经触及地面，赶紧进步血压，否那么就要伤到脚后跟了。
〞当女孩上下跳跃时，还有另一组肌肉系统在工作，与之相连的另一组神经在数数：
“一，二，三，奥利里，一，二，……〞她在做这些的同时，也许还在对看着她的生理学教授微笑。
这也是泵血和肌肉神经反响的过程！
然后再说说电。
正电与负电之间的吸引力是如此强大，以致于在所有正常物质中，全部正电与全部负电到达准确的平衡，每种电荷都紧拉着另一种电荷。
在很长一段时间里，甚至没有人注意到电现象，只是在摩擦琥珀后发现它能吸起纸片。
然而今天，我们在摆弄这些东西时发现，这里头还真有大量机理存在着。
可惜这些科学机理还不能彻底被欣赏。
举个例子，我读过法拉第的?
蜡烛的化学史?
，一本根据他前后6次为青少年做的圣诞节讲座编成的书。
法拉第演讲的要点是，不管你观察什么，只要你观察得足够仔细，你就会涉及整个宇宙。
由此，他通过观察蜡烛的每一个特点，搞懂了燃烧、化学等。
但这本书的序言在描绘法拉第的一生和他的一些发现时却解释说，法拉第发现，化学物质电解时所必需的电量与被电解的原子数和电离价之积成正比。
这篇序言还进一步解释说，他所发现的原理今天已应用于镀铬和铝阳极氧化着色，以及其他数十项工业应用中。
我不喜欢这种陈述。
我们还是来听听法拉第自己是怎么阐述他的发现的：
“物质的原子以某种方式被赋予电性或与电能相关联，并因此显露出它们最显著的特性，其中就包括它们互相间的化学亲和力。
〞法拉第发现了使原子如何结合在一起的东西，这个东西也决定着铁和氧的结合并由此形成氧化铁，其中一些带正电，另一些带负电，它们按一定的比例彼此吸引。
他还发现，原子中的电荷是按单位出现的。
这两者都是重要的发现，但最令人兴奋的是，这两个发现成了科学史上最富戏剧性的罕见时刻之一：
两大领域走到一起，得到统一。
法拉第突然发现，外表上两个明显不同的两件事情实那么为同一件事情的不同方面。
有人研究电学，有人研究化学。
突然人们发现它们是同一件事情——电性力导致化学变化——的两个方面。
今天人们仍然是这么理解的。
因此，单说这些原理仅被用在镀铬上是不可原谅的。
正如你们知道的那样，生理学上一有新发现，报纸就会以标准的字句刊出：
“发现者说，这项发现有可能用于治疗癌症。
〞但报纸却不能说明这项发现本身的价值。
试图理解大自然的运作方式是对人类的推理才能的最大考验。
它涉及许多奇技妙想。
你必须走过逻辑的美丽索道来防止在对将要发生的事情进展预测时出错。
量子力学和相对论的一些概念就是这方面的例子。
这一讲的第三个方面是谈科学作为发现的方法。
这个方法是基于这样一条原那么：
观察是判断某种东西是否存在的判官。
假设我们认识到观察是一个概念的真理性的最终判据，那么科学上的所有其他方面和特征就都可以直接得到理解。
但是，这里所用的“证明〞其真正含义是“检验〞，就如同100度的酒，这里100度是对标准酒精含量的一种检验。
对当今的人来说，这个概念应该被解释为“通过例外情形来检验法那么。
〞或者换一种说法，叫“用例外情形来证明该法那么是错的。
〞这是一条科学原理。
就是说，假设某项法那么出现了一个例外，而这个例外又可以通过观察得到证实，那么该法那么就是错的。
任何法那么的例外情形本身是最有趣的，因为它向我们说明旧的法那么是错的。
于是最令人兴奋的事情就是去寻找什么是正确的法那么，假设这种正确法那么存在的话。
人们通常在可以产生类似结果的其他条件下来研究例外情形。
科学家总是试图找出更多的例外情形，并确定这些例外的特性，这是一个随着研究进展能给人带来持续不断的兴奋的过程。
科学家不会设法掩饰既定法那么的错误，实际情形正好相反，找出例外才会带来进展和兴奋。
科学家总是试图尽快证明自己错了。
以观察为判决者这一原那么为哪些是可以答复的问题施加了一道严格的限定。
这些问题只限于如下情形，你可以这样问：
“假设我这样做，会有什么结果？
〞可以有好些方法用来尝试。
而像“我该这么做吗？
〞或者“这么做值吗？
〞这样的问题就都不属于这种情形。
但假设一件事情不是科学性质的，假设它不能通过观察得到检验，这并不意味着它是死路一条，是错的，或是愚蠢的。
我们不是要证明科学的就是好的，其他的都不好。
科学家研究所有通过观察可以分析的事情，因此能称为科学的事情都可以被发现。
但是那些无法通过观察来分析的事情那么排除在外。
这并不是说这样的事情不重要。
事实上，它们在许多方面非常重要。
例如在决定采取行动前，你必须下定决心，因此总会涉及“应当〞的问题，这个问题就不能单独用“假设我这样做，会有什么结果？
〞的方式得到答案。
你会说，“当然可以，你看到会发生什么，然后决定是否让它发生。
〞但是这一步正是科学家无能为力的。
您可以搞定会发生什么，但你必须决定你是否希望这样的结果。
遵循以观察作为断定根据这一原那么进展的科学研究会带来一系列技术上的结果。
例如，观察不能太粗糙。
你必须非常小心。
仪器里可能有一些沾上灰尘的地方，从而使观察对象的颜色发生变化；
而这是你不曾料想到的。
你必须非常仔细地检查观察条件，完了之后还须复查，以确保你掌握所有条件，并且不会发生误解。
有意思的是，这种彻底性，尽管是一种美德，往往还是会被误解。
当有人说某件事已经得到了科学处理时，他的意思往往是这件事得到了彻底处理。
我听到有人说德国对犹太人的灭绝进展得很“科学〞，其实这与科学一点都不沾边，只不过是强调进展得很彻底。
因为这其中不涉及先进展观察然后检查结果从而确定事情的问题。
假设按照这种理解，那么早在科学远不像今天这么兴隆，观察也不像今天这么受重视的古罗马时代和其他时期，就已经有这种“科学〞的大屠杀存在了。
因此在这种情况下，人们应该用“彻底〞或“彻彻底底〞而不是用“科学〞来修饰。
如何进展观察有许多专门技术，常说的所谓科学哲学就是讨论这些技术问题的。
对观察结果进展解释就是其中的一个例子。
例如有个很著名的笑话是说一个男人向他的朋友抱怨说，他发现了一个神秘的现象：
他农场里的白马要比黑马吃得多。
为此他很担忧，而且对此感到不解。
后来他的朋友提醒他，可能他养的白马要比黑马多。
这听上去有些可笑，但想想我们在进展各种判断时有多少次犯下了类似的错误。
你说“我姐姐得了感冒，并在两周内……〞，其实你想一想，这是不是也是这样一种情形。
科学推理需要一定的训练，我们应该开设这种训练，因为在今天即使是最低级的这类错误也是不必要的。
科学的另一个重要特点是它的客观性。
客观地审视观察结果是非常必要的，因为作为实验者你可能会偏爱某些结果。
您做了几轮实验，但由于存在各种不确定性，譬如落有灰尘，因此每次结果都会不一样。
你不可能控制一切条件。
但你希望出现某种特定的结果，因此当这种结果出现时，你就会说，“看见吧，就是这结果。
〞你再做一遍实验，结果不同。
那是因为你前面的实验也许受到污染，但你忽略了它。
这些事情似乎显而易见，但人们在确定科学问题或跟科学沾点边的问题时却对此没有给予足够的重视。
例如，在你分析股票涨跌是不是因为总统说过或没说什么的问题时，就可能是这种情形。
另一个非常重要的技术性要点是，法那么越详细就越有趣。
理论陈述得越明确，就越有兴趣得到检验。
假设有人提出说，行星之所以围绕太阳转，是因为所有的行星物质都有一种运动倾向，一种变动不居的特性，我们把它叫做“活力劲儿〔oomph〕〞。
这个理论也可以解释其他一些现象，因此是一个好的理论，是不是？
不，与行星绕日运行是因为受到向心力的作用，这种向心力的大小反比于到中心间隔的平方这样的命题相比，前者可以说是一无是处。
第二个理论之所以较好，是因为它很详细，很明显这绝非偶然。
它说的如此明确，以致于只要运动出现一丁点误差就可以判明其对错，除此之外这些行星可以随意摆动。
但根据第一种理论，对这种摆动那么解释成，“嗯，‘活力劲儿’的行为是有点古怪。
因此，法那么越详细，其威力就越强大，同时也就越容易出现例外情形，因此也就越有趣，越值得检验。
语词可以变得毫无内容。
假设一堆语词像“活力劲儿〞例子那样堆砌起来，我们从中得不到任何明确的结论，那么，这些语词构成的命题就几乎毫无意义可言，因为你根据该事物具有好动的秉性这一断言就可以解释几乎任何事情。
哲学家对此有过很多阐述，他们说每个词必须有非常准确的定义。
其实我不太同意这个观点。
我认为极端准确的定义通常是不值得的，有时是不可能的——实际上大多数情况下都是不可能的，但在这里我不想就这个问题继续讨论下去。
许多哲学家在谈到有关科学的问题时，大多数内容其实是关于如何确保某种科学方法行之有效这样的技术层面的问题。
至于这些技术要点是不是适用于不以观察作为判据的领域就不得而知了。
我不会说任何事情都要用观察检验的方法来断定。
在不同的领域，斟词酌句或法那么的详细性等也许并不是这么重要。
我说不好。
在上面所谈的内容里，有很重要的一点我没谈到。
我说观察是一个概念是否含有真理的判决者，但这个概念从何而来的呢？
科学的快速进步和开展要求人类创造出一些东西用以检验。
在中世纪，人们认为只要多做观察，观察结果本身就会产生出法那么。
但这种做法并不有效。
在这里想象力更为重要。
因此接下来，我们要谈的是新概念从何而来。
实际上，重要的是要有新概念，至于它们从何而来并不重要。
我们有方法检验一个概念是否正确，这与它来自何方不相干。
我们只管检查它是否与观察结果相抵触。
因此在科学上，我们对一个概念是怎么产生的并不感兴趣。
不存在决定什么是好概念的权威。
我们早已不需要通过权威来确定一个概念的正确与否。
我们可以参考权威的意见，请他提出某些建议。
然后我们可以尝试这些建议，看看它们是不是正确。
假设不正确，甚至更糟糕——那么，“权威〞也就失去了其“权威〞。
起初科学家之间的关系充满争执，因为他们属于一群最能辩的人。
例如，早期物理学就是这种情形。
但今天物理学界里的关系那么非常好。
科学论战可能会充满着笑声，争论双方都有不确定性，双方都在构思实验并打赌说会出现什么结果。
在物理学里，积累的观测数据是如此丰富，你几乎不可能想出什么新概念，它既不同于此前已有的概念，又可以与现有的所有观察结果相一致。
因此，假设你从什么地方的什么人那里得到了新东西，你只会快乐，不会争论说为什么其别人说什么什么的。
许多学科还没有开展到这一步，而是有点类似于物理学初期的情形，当时有很多争论，因为没有那么多观察结果可凭据。
我提出这一点是因为这是一个有趣的现象：
人与人之间的关系，假设有一套独立的检验真理的方式，就会变得不那么争论不休。
大多数人都觉得奇怪，在科学上，人们并不关心某个概念提出者的背景，或他提出这一概念的动机。
你只需要听，假设这个点子听起来值得一试，而且可以一试，它与众不同，却并不明显与以前的观察结果相抵触，那么它就会令人兴奋并值得去试。
你不必在意他研究了多久，为什么他会找到你来讨论。
从这个意义上说，这个想法出自何处无关紧要。
它们的真正源头是未知数，我们称之为人类大脑的想象力，一种创造性的想象力——要说它是的，那它就是一种“活力〞。
令人惊讶的是人们不相信科学研究中存在想象力。
这是一种非常有趣的想象力，它不同于艺术家的想象力。
发挥这种想象力最难的是你要设想出一种你从来没有见过的东西，它的每一个细节都与已有的东西相一致，但它本身那么与所有已能想到的不同。
此外，它必须非常明确，而不是一个模糊的命题。
这确实困难。
顺便说一句，我们有各种可进展检验的法那么这本身就是个奇迹。
有可能找到一条法那么，如万有引力的平方反比律，就是某种奇迹。
我们对这条法那么可能并不完全知其所以然，但它能提供预测的可能性——这意味着它能告诉你在你还没进展的实验中你能预期会发现什么。
有趣的是，同时也是绝对不可或缺的是，各种科学法那么之间是互相一致的。
由于观测结果具有同一性，因此对同一个现象不可能出现一条法那么预言的是这种结果，而另一条法那么预言的那么是另一种结果。
因此，科学不是某个专家的专利，它完全是普适的。
我在生理学中讨论原子，在天文学、电学和化学里也讨论原子。
它们都具有普适性，都必须互相一致。
你不能用不能由原子构成的新事物来作为开端。
有趣的还有，推理在猜想法那么的过程中很有用，各种法那么，至少在物理学里是这样，会因此变得减少。
我在前面给了将化学里的一条法那么和电学里的一条法那么合而为一的例子，这是减少法那么的一个很好的例证。
但还有更多的例子。
描绘自然的法那么似乎都具有数学形式。
这不是以观察结果作为判据的结果，也不是科学所必需的一种特性。
而只是说明，至少在物理学领域是这样，你可以将定律写成数学形式，这样会具有强大的预测才能。
至于大自然为什么是数学的，同样也是一个未解之谜。
如
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