什么是理论

时间:2023-12-13 02:19:02

现代科学在学术上所造成的冲击,以及对于融通的世界观的重要性,可以总结如下。说到底,我们的大脑和感官系统以生物器官的形式进行进化,最终的目标在于保存基因和繁衍。但是它们只能引导我们穿过物质世界的一小块区域;掌握这一小块区域,只能满足我们的原始需求。科学仪器的使用则排除了我们这方面的障碍。而且,当科学充分发挥作用时,不仅能恣意使用仪器来延伸人类感官的范围,科学创造的过程还同时包含了另外两个部分:对数据的分类,以及采用理论来解释这些数据。当我们合并运用这两个部分时,就可以合理地处理仪器所扩增的感官经验。

什么是理论

科学如果没有理论,就没有任何事情可以理解,生命也是如此。人类基于本性,会把所有知识综合起来产生一个故事,并且从中重新创造整个世界。在这里,让我们暂且探讨一下“理论”(theory)这个主题。我们沉迷于自然世界所产生的美丽现象,比方说,我们的眼睛会迷惑于北极星轨迹所产生的缭乱视觉图像,以及植物根尖细胞分裂时的染色体分布样式。这两个现象所涉及的过程,对我们的生命也相当重要。但是,如果没有日心天文学(heliocentric astronomy)和孟德尔遗传机制(Mendelian heredity)的理论架构,这些现象就只是光线所形成的美丽图像而已。

“理论”这个词充满了令人混淆的多重含义。如果“理论”前面不加“一种”或“几种”,听起来好像很博学;在日常生活中,“理论”一词则显得被过度滥用而且含义模糊。我们常常听人说:“这样或那样的宣称只是一个理论。”每个人都可以有一个理论,只要你愿意付钱,就可以在竞相吸引你的理论中,挑选你所喜欢的。伏都教(Voodoo)的巫师用鸡充当牺牲品来讨好死者灵魂的做法,是依照某个理论在进行;所有那些在寻找爱达荷州天空中基督再现异象的千禧年密教信徒们,也有他们的理论。科学理论也包含揣测,因此似乎也只是建立在沙堆上的猜想,遇水旋即崩落。我怀疑,这也许是后现代主义者的一般观念;每个人的理论都有理由存在,也都很有趣。但是,科学理论在根本上极不相同。它的建立方式很特殊,一旦被证明是错误的,就立即被推翻,而且它如果注定是错的,愈早推翻愈好。“愈快犯错愈好”,是科学研究的准则。我得承认科学家往往爱恋他们亲手搭建起来的理论——我之所以知道,是因为我曾经也如此。他们有时会终生罔然地尝试建构自己的理论,也有少数人会把威望和学术政治资本浪费在这样的执着上。这种情况就像经济学家萨缪尔森。

在探讨重要现象的伟大理论中,量子电动力学和天择进化论是两个成功的实例。理论中设定的东西,像光子、电子和基因,都是可以测量的。理论中的陈述也要接受质疑、实验的苛刻考验以及敌对理论的挑战。如果它们不具备这种脆弱的性质,就没有资格成为科学理论。最佳的理论是被“奥卡姆剃刀”(Occam’s razor)削得细瘦的理论,这是奥卡姆在1320年代首先提出的看法,他说:“采用较少的假设来描述理论,多了则是浪费。”高度的“节制”是评断优秀理论的标准。有了精简和经过测试的理论,我们就不再需要坐在马车里的太阳神来引领太阳穿越天空,也不再需要森林女神来使北半球山区的森林茂盛。我承认,这种作风并不支持新时代的玄想,但将带领这个世界走上正道。

不过,科学理论仍然是人类想象力的产物,是具有信息基础的想象。科学理论能够超越受它们掌握的知识,即使是人类以前从未料想到的事物,科学理论也能预测出它们的存在。科学理论会提出假设,训练有素地猜测未曾探讨过的课题,并定义其中的参数。最佳的理论所提出的最有效假设,可以干净利落地转换成能加以观测和实验的问题。各种科学理论和它们产生的假设,会竞相争取对自己有利的数据,这些数据等于科学知识生态环境中的有限资源。在这种喧嚣纷乱的环境中,能够存活下来的理论就成了达尔文进化论中的优胜者,继而被迎接纳入教条,刻入我们的心中,并引导我们继续向前探索物理真实世界中更多令人惊讶的事件,同时也会由此产生更多的诗篇。