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什么让科学家数十年来误入歧途?

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匿名
匿名  发表于 2018-7-8 08:22 |阅读模式

什么让科学家数十年来误入歧途?





  

  你是否知道,在科学界里真正得到证明的事实其实出奇的少。然而,科研人员们通常挂在嘴边的就是他们的理论有多少证据支撑。证据越多,理论就越扎实,就越容易为人所接受。

  科学家们通常都会仔细地收集大量的证据,并充分测试自己的理论。但是在科学史上,也有一些重大案例,其误导性证据将整个科学界都带上歧途,让人们相信后来被认定是完全错误的理论。日前,英国杜伦大学科技哲学副教授彼得·威克斯(Peter Vickers)专门撰文指出这一点,并列举了令科学家们误入歧途数十年难返的案例。

  即便是有力证据也可能是误导性的

  科学家们收集证据的一种常用方法,是对某件事进行预测,并观察该预测是否正确。不过要注意,也会有一种情况是预测结果是正确的,但科学家所利用的理论是错误的,这时就会出现问题。正如卡尔·波普尔(Karl Popper)和其他科学哲学大师经常强调的,看起来尤其冒险的预测如果被证明是正确的,就会看起来是非常强有力的证据。但历史告诉我们,即便是非常有力的证据,有时候也有可能是误导性的。

  1811年,约翰·弗里德里希·梅克尔(Johann Friedrich Meckel)成功预测了人类胚胎会有鳃裂。这一冒险的预测似乎为他的理论提供了非常具有说服力的证据,他认为,人类作为“最完美的”生物体,其发展阶段对应着每个“不够完美的”物种(鱼、两栖动物、爬行动物等)。

  威克斯在文章中指出,的确,每个人类胚胎在发展过程中颈部会有裂缝,看起来像是鳃。几乎可以确定是因为人类和鱼共享着部分DNA和共同的祖先,而不是因为人类为了实现生物的完美进化,在母体子宫里经历了“鱼的阶段”,作为人类发育的一部分。

  但是在1827年发现胚胎存在颈部裂缝之后,当时的证据让梅克尔的理论显得更具有说服力。这一理论的盛行一直延续到19世纪下半叶。当查尔斯·达尔文的进化论逐渐成为理论主流后,人们才彻底明白,梅克尔的线性生物完美理念是完全站不住脚的。

  另一个案例是18世纪地质学家詹姆斯·赫顿提出的理论,他认为,地球就像一个生物有机体,会一直不间断地进行自我复制,为人类无限地提供可居住的世界。基于他的这一理论,赫顿成功地预测了花岗岩的纹理会穿过其它岩土层并与之相混合。同时,他也成功预测了角度不整合这一现象,即新的岩土层与其紧挨着的下层旧岩土层的角度非常不同。

  赫顿的理论在各个角度上都与当代思考格格不入。首当其冲的是,地球并不是为人类而设计的。当然,当时的赫顿也还没掌握板块构造论的概念。

  不过,尽管他的理论漏洞百出,但预测却是准确的,因此也非常具有影响力。事实上,在100年后人们追求真理之时,赫顿的理论仍然不乏追随者。直到19世纪末,地球收缩说才将其最终赶出历史舞台,该学说(错误地)解释了山和谷的形成是由于地球在冷却的同时逐渐收缩。

  数字证据也未必全都靠谱

  梅克尔和赫顿的预测是基于谬论。但也有的误导性证据却是基于方程式,而且造成了较为严重的影响。

  例如,当尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)在1913年正确预测了离子化氦吸收和释放特定颜色光的频率,据传,当时爱因斯坦评论道:“那玻尔的理论必然是正确的。”

  玻尔的预测可以立即说服爱因斯坦等人,因为它们在多个小数点后都是正确的。但是现在我们知道,这由此产生了存在很大缺陷的原子模型(电子准确地绕着原子核转圈)。玻尔很幸运:尽管他的模型在根本上是错误的,但其中也存有一些真理的精髓,足以让他对离子化氦的预测成真。

  但可能最引人注目的例子是阿诺·索末菲(Arnold Sommerfeld)对玻尔模型的发展。索末菲更新了这一模型,提出电子轨迹是椭圆的,并根据爱因斯坦相对论进行了相应调整。这似乎比玻尔的简单模型更为现实。

  如今,我们知道电子实际上并不围绕着原子核转。但20世纪早期的科学家把电子想作非常小的微型球体,并认为其运动可以参考实际球体的运动轨迹。

  这在后来被证明是错误的:现代量子力学理论告诉我们,电子是非常神秘莫测的,它们的行为与人类日常接触到的理论根本不沾边。原子中的电子甚至不会在某个准确时间占据某个准确位置。正如著名评论所说:“如果你认为自己理解量子力学,你就错了!”

  因此,索末菲的理论核心存在着根本性问题。然而,1916年,索末菲利用他的模型基础提出了一个方程式,却得以正确描述氢吸收和释放光的颜色模式的细节。该方程与保罗·狄拉克(Paul Dirac)在1928年所给出的公式一模一样,而狄拉克利用的则是相对论量子力学的现代理论。

  该结果一直被物理学界认为是一大惊人的巧合,很多人都在尝试以各种方法去理解这一巧合为什么会发生。不用说,索末菲令人难以置信的成功预言让当时很多科学家都对其理论笃信不疑。

  因此,尽管事实上后来挖掘出的证据都证明这些理论是不正确的,但我并不认为我们应该指责这些科学家犯了错误。他们做到了“跟着证据走”,这也正是一名优秀的科学家应该做的。当时的他们并不知道,正是这些证据将他们领入歧途。

  当然,威克斯所举出的几个案例并不是为了说明科学是不值得信任的。他指出,一般很少有证据是完全误导别人的,而且通常,彻底错误的理论并不能形成准确、成功的预测(其预测也往往是完全错误的)。他说,科学是一个不断完善的过程,从长期来看,能够消除毫无用处的迂回曲折。而且我们都知道,即便最值得信任的有时也会让我们失望。

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