胡说八道之科学必须深奥(1)|月旦评|品乐书会|三个一

昨天和@breathewind讨论到了一个问题,大约概括为这样应该没错:“社会学要力图用简单、明白的语言来解释复杂、多样的社会现象。”这恰好是一个我思考很的问题,现阶段应该有一些可说的东西。

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一、世界的逻辑构造
大约,这个问题我是十年前开始思考的。那时候看《通向实在之路》,发现他讲的很好,但我却基本不懂;这本书和之前看的科普都不大一样,看《上帝粒子》、《夸克与美洲豹》、《数学:确定性的丧失》这一类的时候还是小学呢,但没有什么障碍。啊,六种夸克~哇!费米国家实验室。太有意思了,这里面没有不可理解的东西。

问题出在哪里?《通向实在之路》真正使用了数学语言来进行讲解。
这使我不得不重新思考,以前看的那些科普书,真的看懂了吗?或者说,那些科普书所要讲的也许看懂了,可是它们所不能讲的呢?必须使用数学才能讲的那部分呢?如果所有的东西都不需要数学就能讲清楚,那么我们就不会发明数学,更不用说现代数理逻辑了。

这个问题后来成为我读科普的一个基本预设——一个科普作家要么选择类比并失去一部分真理,要么坚持真理而失去一部分读者。前者应该有《改变世界的方程》、《超越时空》、《宇宙的结构》和《复杂》之类,后者大概是《逻辑的引擎》、《哥德尔证明》、《20世纪场论的概念发展》和《从奇点到虫洞》等等(以上所有都是好的科普,当然啦,前面的要比后面的畅销很多)。嗯,还有一部分“科普”其实是“逸闻趣事”。

很显然,两者的区别是:类比/推理。类比尝试用自然语言(比如日常使用的汉语、英语,是自发生成的)解释科学工作,而推理则使用逻辑语言(经过有意识地严格规定的符号系统,比如完全由数学符号构成的公式)展开。类比当然简单、好懂,推理反之。可是科学家并不用类比来研究自然世界,它只能在灵感那里发挥作用。

“洞穴比喻”意味深长,故事不再赘言,只说意义。如果世界并不“如其所是”,这里至少有两条基本的理解。其一,世界所呈露的表象并不体现其全部本质。其二,人的感官有巨大的局限,必须要有其它东西的介入才能实现对真实世界的认识。前者是世界的性质,表述为“现象/本质”的二分法;后者是人的性质,开启了此后两千五百年“理性/非理性”的矛盾。柏拉图以光和眼睛来谕示二者,但没有强调这种区别。对于现代人来说,这种区别却是非常有用的。

水流喷薄上升并下落
流注至大理石碗光滑的边沿,
然后,它淹没自身,漫过碗沿,
直流入下一只碗的深处;
第二只碗,也渐渐充盈,膨胀,
将它盛的水又给了第三者,
于是每一只碗,同时获得并给予
流动且静息。
——C.迈耶《罗马喷泉》

科学家(不是科学哲学家的话)通常并不太在意前者。太阳为什么会发光?古人可以说它是燃烧的大火球,却无法达到真正的理解。并不是太阳的表象(发光发热)遮蔽了它的本质(核聚变反应),而是人的能力有局限,人的肉眼能够接受的光谱范围和颗粒大小是有限制的。换言之,(至少在这个话题里)不是世界隐藏了自身,而是人类没能建立起一般规律(核聚变),也没能发现这个一般规律与某个特定事件(太阳发光发热)的联系。

因此,科学家力求探索一般规律。一般规律自然应该是“简洁”的,也就是不断减少各种条件限制而依然存在的“普遍性”。

二、无声的语言
那么,如果科学是为了用最简洁的方式理解并解释世界,科学家为啥不光用自然语言呢?因为自然语言只是“简单”或者叫“熟悉”,但绝非“简洁”。科学家也并不完全使用逻辑语言,而是两者皆有,毕竟自然语言是从小就用的,方便、易理解。如果考虑科学的发展,就不难发现,逻辑语言的革新在其中起了核心作用——无论是微积分的发明还是非欧几何的引入都堪称典范。

再想想科学界对科普作家的态度——即使到了今天,依然有很多科学家不认为科班出身的科普作者还是他们的同事。原因不难理解,因为双方在使用不同的语言来写作和思维。呼吁重视科普的科学家,大多数强调的是使科学工作得到公众的理解。却从来没人提过半句,也许完全使用自然语言来处理科学工作,会对科学发展是有利的呢?

爱因斯坦认为宇宙“应该”是美的,就像引力场方程一样:
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方程左边表示空间的弯曲程度,右边表示质能动量张量,多么简洁优美。好吧,假设我们根本不懂数学,现在我们能从中看出它意味着什么吗?不能。那么据此作出预测并尝试去验证它吗?也不能。我们或者可以理解什么是空间弯曲,也能理解什么是质量和能量(由于E=mc2,所以质量和能量在这里是一回事)的密度(无非就是在同样的空间里有多少嘛),然后呢?没有了,科普作家大佬快讲解吧。

也就是说,方程式可以“翻译”成自然语言,但它会丢失很多东西。一个能理解方程式的人理所当然的可以理解自然语言,一个不能理解方程式的人却根本不能对它再说点什么——这怎么可能谈得上理解呢。 科普书自然会给我们提供史瓦西解和弗里德曼解,并细致(也许还文笔优美)地讲解他们的意义。好啦,引力场方程又不是只有两个解,请读者朋友们看了讲解之后,再给出其它有趣的解吧。懵逼吗?方程虽然简洁优美,要求解却很不简单。

关键在于,无论提供多少或详细、或优美、或可爱、或顽皮,甚至天花乱坠的自然语言讲解,我们也永远不可能对用数学语言表达出来的方程式本身有所领悟。换言之,自然语言对某些东西无能为力——我们理解的边界,受制于那些通晓数学的人用自然语言表达这些领悟的能力。 再进一步说,一个使用自然语言来思维的人,无法将对自然的理解推进到和使用数学的人相同的地步。我们大可以说:“我懂的,物质和能量使时空发生弯曲”。然后有人问:“太阳让时空弯曲了多少?”认输认输。没有掌握深奥、复杂的数学,这问题就算用自然语言思考到下辈子我们也答不出来。

科学不可避免地要使用“不简单、不自然”的语言。简单的语言和简洁地理解世界,很可能是矛盾的。如果科学想要追求简洁的话,那一定是“深奥的简洁”。

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