保持科学非理性

现代科学具有远古希腊或中国科学所没有的全部优势：先进的观测和测量技术，快速有效的交流以及资金充足且专门的研究机构。许多思想家认为，它还具有优越的（即使并非总是被愚蠢地实施）意识形态，表现为对客观性，开放批评的偏爱以及对有组织的发现技术的偏爱，例如随机，受控的实验。我想再增加一个项目，这项创新使现代科学真正地科学化：某种高度战略性的非理性。

物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）在1963年宣称：“实验是对科学“真相”的唯一判断。我所关心的是该理论应该预测测量的结果，”史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在1994年说。在不久的将来，我们发现了19世纪的博学专家约翰·赫歇尔（John Herschel）表示了同样的想法：“体验是我们所指的所有身体询问的唯一依据。”在科学论证中，只有经验证据才有分量的原则被科学期刊（科学传播的主要机构）在整个科学学科中广泛实施。确实，无论是在思想上还是在实践上，人们都普遍认为，科学对经验证据的唯一关注是其最大的优势。

然而，关于这种排他性，不只是一种专断主义。费曼，霍金，赫歇尔都坚持认为：“唯一的法官”； “我所关心的一切”； “唯一的理由”。他们也许在抗议太多吗？被广泛认为与评估科学假设相关的其他考虑因素呢？理论上的优雅，统一甚至哲学上的连贯性？除非这些性质在预测和解释可观察到的现象方面很有用，否则它们被排除在科学辩论之外，宣布为不可发表。正是不可发布性，审查制度使科学论证变得不合理。这是构成现代科学的非理性的原因，也是造成其空前成功的原因。

在我进一步拖延您走下坡路，模糊不清和毫无希望的道路之前，让我先举例说明一下科学检查的实际作用：美丽。

1990年代后期，我向南开车去斯坦福大学任教时，我会经过一束异常激发的电子束，以大约光速从东西向穿过两个英里长的隧道。我感到内在的满足感使我想到，在这里，巨大的科学在不断发展。

沿着同一条隧道，科学在不停地滚动着，而爱情的夏天在30年前降温了。当时，斯坦福线性加速器中心的科学家正在寻找质子的基础结构。夸克理论是由默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）和乔治·茨威格（George Zweig）在1964年独立开发的，认为质子曾经被认为是基本粒子，实际上是由三个较小的粒子或夸克紧密捆绑而成的束。几年后，帕洛阿尔托以西穿越旧金山半岛的高能粒子被征召测试该理论，以发现质子的质量是均匀分布在整个范围内还是集中在三个较小的范围内正如夸克理论所预言的那样。这些“深层非弹性散射”实验确实证实了这一预测-这是夸克存在的第一笔直接的经验证据-并且，实验人员在1990年之后的20年获得了这一成就的诺贝尔奖。

但是，Gell-Mann和Zweig并未发展夸克理论来解释此类散射模式。相反，它们的动机是希望揭示出物理学家在1940年代和50年代发现的粒子的扩散过程中的潜在秩序，隐藏的和谐，基本的数学连贯性。在证明重子和介子（质子，中子，介子，kaon等）的重物可以由三个基本实体（上下，夸克）的成对和三重态生成时，它们不仅发现了存在新粒子，也证明了古老的理论是理论美是真理的标志。

盖尔曼（Gell-Mann）热情地支持这一原则：他说，我们生活在一个世界中，美丽，朴素和优雅是“选择正确假设的主要标准”。前后许多物理学家都表达了相同的信念。英国物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）在1963年写道：“在方程式中拥有美感比进行实验更为重要。”美国诺贝尔奖获得者史蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）在1992年说：“我们不会接受任何理论作为最终结论。另一位物理学家兼大众传播家布赖恩·格林（Brian Greene）确认，对美的这种关注对科学思维产生了重大的实际影响：他在《优雅的宇宙》（The Elegant Universe，1999）中写道，物理学家“对研究做出选择并做出判断。 “基于美学意义的[a]部分完成的理论”所采用的方向，即一种理论具有与我们所经历的世界相当的优雅和结构美的感觉。

我相信，美学思考在物理学中的重要性已为许多读者所熟知。许多人也会觉得美丽是不够的。为了支持理论，科学家需要经验证据，例如深散射实验产生的证据。就像格林所说的那样：‘然而，审美判断并不裁定科学话语。最终，理论是通过面对……艰难的实验事实时的表现来判断的。’也许更少的读者能理解的是，美学的吸引力并没有被完全禁止，而是局限于科学论证中的次要角色。这就是“仅凭经验证明”中“只有”的作用。

该禁令的形式相当微妙。正如格林所观察到的，科学家丝毫没有灰心于他们的私人思想中追随美的踪迹，也没有在流行的演讲和书籍中讨论这种策略的气disc。在专业科学辩论的舞台上，美丽可能没有冒险的地方：科学期刊文章和会议论文。在那儿，您可能偶尔会发现有关一种解释的优雅的评论，但是没有人甚至在某种程度上基于美学考虑来提出支持或反对一种理论的理由。尽管新的“后经验物理学”的支持者希望改变这一规则，但他们仍未取得太大进展。该原则的立场是：每个论点都必须完全基于经验证据。

这有一些很特别的东西。一方面，美被作为引导光。如果我们按温伯格的话说，那么缺乏美的理论是不可能正确的。丑陋是决定性的驳斥。另一方面，物理学家认为如此具有启示性的这种品质完全被排除在科学官员的对话之外。科学似乎在说：是的，关注美丽特别有帮助，而且，我们也不应该关注美丽。

这不仅尴尬，而且从最充分的意义上讲是非理性的。哲学家所谓的“全面证据原则”规定，在决定重要事项时，我们应考虑所有相关因素。在某些情况下，我们可能会认为花费一定的时间或金钱来追求某种思路是不值得的，但我们有合理的义务至少对每条重要的思路进行简短的检查。如果我们认为它很有希望-看起来它将为解决我们自己解决的问题提供实质性指导-那么我们应该在实际可行的范围内尽可能地跟进它。

例如，假设您正在购买二手车。您将您的预期购买交给机械师进行检查。您还可以支付车辆历史报告（由独立公司编制）。这将为您提供有关汽车的更多信息，但要付出一定的代价，而您认为这些信息不值得花这笔钱。那是合理的；您已适当考虑了证据。再假设您是从经销商那里购买的，该经销商通常已经请求并为此类报告付费。也许他们甚至将报告放在密封的信封中，放在您手中。这是有关车辆的重要信息。花几分钟的时间浏览它当然是值得的。但是您开车时没有看，就把它扔出了窗外。您已经拒绝了可以以微不足道的价格获得的可靠证据。那是不合理的。这违反了全面证据原则。

根据科学的命令，“只有证据才有意义”严重违反了同一原则。正如我们已经看到的，物理学家认为对理论的美学评估具有很高的指导意义，使用美作为衡量理论合理性的标准几乎没有或没有实践障碍：对于任何花时间来理解理论原理的思想家来说，对它的美丽的评价或多或少地受到禁止。他们手中有信封。然而科学却抓住了它并把它扔掉了：当科学家为他们的理论制定和发表论点时，它禁止提及信封的内容。

我要强调的是，在逻辑上令人反感的不是科学的讨论更倾向于经验证据而不是美学思考。无需选择其中一个。您可以同时拥有。您可以根据自己的喜好，优先选择证据，即“事实”，尤其是当证据不断积累并处理无可辩驳的情况时。完全证据的原则对此没有任何问题。它的全部含义是，如果您认为美学提供了一些有用的知识，则还必须考虑到美感。但是科学说，无论您多么重视它，您都必须完全忽略它。或更确切地说，您必须在专业贡献和出版物中忽略它。那是不合理的。

科学应该是客观，有条理，头脑清晰，敏锐的。那么，科学出版的协议应如何与合理性准则背道而驰呢？在实证研究中，对正确的狭or或盲目性会有一些正面的好处吗？确实可以。

直到1999年，斯坦福线性加速器的地上建筑是美国最长的建筑。那年，它被安置在激光干涉仪重力波天文台（LIGO）装置上的结构所取代，该结构是长隧道，激光束在那条长形隧道下方被探伤以检测振动，该振动将揭示重力波的存在，这是阿尔伯特·爱因斯坦的一般理论所预测相对论，但从未观察到。

根据相对论，大型物体扭曲了空间本身的结构（更确切地说，是“时空”的结构）。然后，涉及此类物体的大地震事件（例如两个中子星或黑洞的碰撞和合并）应在基本面中产生可检测到的震颤，这将表现为LIGO长管长度的明显变化。 （然而，制成试管的材料不会移动；相反，试管所在的空间基质本身会颤动，并带有嵌入的物质。）激光中的干涉图将揭示这种变化。

这就是该理论及其复杂的数学。然而，理解数学是对重力波科学的较小障碍。这是真正禁止的做法：即使是最银河系的巨大事件也只会在管子的长度上产生最小的扰动，大约是质子直径的0.0001。

记录这种微小的影响本身就具有挑战性，但是由于大多数普通品种的环境振动（例如，通过交通，工业运行以及地壳中的“微地震”活动所产生的噪声），使这种影响变得更加困难。对电子管的影响与引力波相同。这就像听一棵暴风雨中的树。

因此，LIGO的故事动荡而漫长。从我们今天的角度进行调查，该项目的成功似乎是不可避免的，因为它来之不易。但是，在30年前，它似乎已经走到了尽头。国家科学基金会（NSF）自1970年代以来一直在为LIGO提供资金，现在开始怀疑它能否成功。这太贵了。技术未经验证；政治错综复杂； 1987年股市崩盘后，用于科学的资金普遍减少。

到那时，LIGO的煽动者已经花费了15年的时间（占职业的三分之一），开发了用于测量重力波的激光技术。他们的工作现在似乎无处可去。为了使实验复活，人们做了最后的努力：新任主任，新提案，获得NSF资助的最后机会。这笔4亿美元的资金通过了，在华盛顿州和路易斯安那州的两个不同地点建造了这些长直管（以最大程度地“发现”当地隆隆声的危险），该工程正在进行。

即使那样，该项目仍需要非凡的耐心。它运行了八年，从2002年到2010年，什么也没发现。它已升级为“增强型LIGO”。依然没有。然后，安装了对“先进的LIGO”进行更实质性的升级，花费了将近7年的时间（始于2008年）。这个新版本于2015年启用，大约是物理学家Rainer Weiss和Kip Thorne在1960年代开始开发LIGO的想法约50年之后，它发现了人们期待已久的波浪。到那时，魏斯，索恩（Thorne）和项目总监巴里·巴里什（Barry Barish）都已经75岁了，并且已经从麻省理工学院和加州理工学院的长期研究职位退休。他们获得了诺贝尔奖，而不是金表。

LIGO的历史以及许多其他的科学传奇说明了做伟大科学所需的坚定承诺和专注。大自然为其深层结构提供了许多线索。但是这些线索大部分很难获得。艾萨克·牛顿的引力理论与取代它的爱因斯坦理论之间的区别是微小的差异，例如LIGO的管子膨胀和收缩时质子直径的变化。要可靠地检测出该顺序的差异非常困难：成功实验的努力和成本令人担忧。 （爱因斯坦理论的另一项测试，即重力探针B实验，完成了40多年，耗资约7.5亿美元。）

泰坦尼克号物理实验可能是一个极端的例子，但它们都是通用真理的例证：在科学的各个领域中，最有说服力的经验证据很难被发现。跟踪基因驱动生物发育的方式-当它们在正确的位置将其所有肢体，触角，眼睛和触角共同组装在一起时，意味着在分子水平上遵循无数复杂的化学反应。理解神经元的激发如何引起感觉，行为和思想意味着解开一个神经网络，其中就人脑而言可能包含100万亿个突触（突触可能不是与认知功能相关的唯一细胞间桥梁）。对经济或全球气候进行建模需要在许多不同级别预测大量交织过程的行为。

在某些情况下，障碍在于尺寸：相关的数量或结构非常小（或遥远或古老）。在某些情况下，障碍是复杂性：系统的各个部分之间是紧密相连的。在某些情况下，障碍是噪音：所观察的过程始终受到外部力的冲击，这些外部力淹没在环境静电中，其嗡嗡声和叮当声必须与过程本身分开。在许多情况下，它是这些或全部的某种组合。总而言之，进行实证科学是复杂，昂贵，费时的，单调又令人沮丧，并且经常遭受近乎完全的失败。

因此，无论看到令人兴奋的发现大自然隐藏的真相的前景，科学家的日常生活不仅令人生畏，而且令人沮丧。 LIGO科学家在1990年前后的困境-没有结果，成本不断攀升，前途未卜-颇为典型。

那么，什么促使科学家继续前进呢？要每周一次在实验室进行实验，以微调仍无法满足规格要求的设备，或者对仍然无法证明任何明显效果的嘈杂的部分统计数据进行解码？为了忍受挫折，无聊，无休止的生存恐怖，他们的资金可能会消失？

如果科学家停止上实验室，他们将失去工作。但是，在继续赚取工资的同时，魏斯，索恩和其他LIGO创作者可能做了很多事情。确实，他们确实做了许多其他事情。魏斯送气球去测量宇宙微波背景辐射。索恩研究了黑洞的物理学，并合着了一本关于引力的强大教科书。

但是他们对重力波有什么特别的处理？他们本可以研究海浪的数学并将其教给学生（确实如此）。他们本来可以证明，如果没有引力波之类的东西，那么相对论理论在其最令人愉悦的方面是不正确的。与20世纪为解释相同现象而提出的一些引力理论相比，它们本来可以夸大爱因斯坦相对论之美。

然而，没有任何一项可以被视为支持波浪存在的积极论断。那是因为科学的规范对于什么才是合格的非常具体：他们说只有经验证据才有意义。如果Thorne，Weiss和其他引力波研究人员希望为引力波提供科学的理由-这种事情可以在科学期刊上发表，标题为“ Gravity Waves Really Exist !!”（或一些更抽象的词），那么他们必须使用经验证据，以科学对该术语相当确切的含义来做。需要像LIGO这样的东西。必须建造类似LIGO的东西。

因此，科学论证的规则手册令人费解的，非理性的狭窄证明它有上行空间，驱使有决心的科学家进行一项伟大的，获得诺贝尔奖的实验。

我认为，这种有益的后果是很普遍的。规则手册实际上说，如果您想在科学中争论–如果您想在科学中赢得争论–那么您必须进行复杂，复杂，有时几乎是无穷无尽的项目，大多数理性的人，甚至是老实的求真者，宁愿避免。通过这种方式，规则的狭窄性将科学的能量和野心引导到特定的路径上，这些路径通常是相当长且艰巨的。但是，在这些路径的尽头，才发现了最有说服力的证据，这些可观察到的事实使竞争理论之间的区别最明显，或者促使思想家寻求解释，以提出全新的想法。

正如科学哲学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn）在1962年的《科学革命的结构》中指出的那样，独特的科学机构“迫使科学家们对自然的某些部分进行详细而深入的研究，否则这些研究将是一成不变的

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