异常与范式最终导致了科学的革命

时间:2023-11-20 02:19:02

维莱亚努尔·拉马钱德兰(V.S.Ramachandran):

神经科学家、加利福尼亚大学圣地亚哥分校大脑和认知研究中心主任,著有《揭开人类本性的奥秘》(The Tell-Tale Brain)和《探索心灵的奥秘》(Phantoms in the Brain)。

异常与范式最终导致了科学的革命

我们是否需要语言来进行复杂思维,还是因陋就简地表达所思所想?这个问题可以追溯到维多利亚时代的两位科学家马克斯·米勒(Max Mueller)和弗朗西斯·高尔顿(Francis Galton)之间的辩论。

“范式”是一个已经被纳入大众字典的日常科学词汇,“异常”一词的命运却正好相反。自从它被科技史学家托马斯·库恩(Thomas Kuhn)引入以来,“范式”目前已经是被科学及其他领域使用和误用最多的词汇了,以至于其本义都开始模糊。这种情况常常发生在人类的语言与文化基因中,因为它们不能进行清晰合理的基因遗传。现在,“范式”经常被滥用,尤其是在美国,它被用来指称所有的实验程序,诸如斯特鲁普(Stroop)范式、反应时范式和功能性磁共振成像(fMRI)范式。

不可否认的是,范式的正确使用对于我们的文化有非常重要的影响,甚至影响了科学家的研究和思维方式。与之相关的被更普遍使用的词是“怀疑论”,来源于古希腊哲学,人们对“怀疑论”一词的使用比“异常”和“范式变化”等更为频繁和随意。

有一种所谓的统治性范式,也正是库恩对常态科学的称谓,被我调侃为学科死胡同中的相互吹捧。在这种学术集团中,通常有“教主”、层级结构、助手和一系列指导性假设,并对某些模式有着宗教般的虔诚。集团成员也会相互资助,相互进行论文评审并颁发奖励。

而这也并非完全无益。正是因为所谓“常态科学”的逐步发展,学科才以一种添砖加瓦的方式不断改进。如果一个实验结果威胁到了学科的整座大厦,会被称之为“异常”。正常科学界的典型反应是忽略或掩盖它,这种心理上的否认在我的同事中竟然非常普遍。

这不是一种不良反应,因为大多数异常值最终都可能被证明是错误的。真正的异常能存活的基本概率非常低,追求这样的存活可能会浪费掉整个研究生涯(想一想“聚合水”和“冷聚变”的例子)。但是这样的失败异常值也起到了积极作用,它们鞭策科学家去质疑专业领域的基本公理。由于人类的群居特性,在科学领域墨守成规会让人感觉更舒服,而异常值的出现会逼迫大家进行定期检查,尽管这些异常值常常被证明是虚惊一场。

更为重要的是,不时出现的异常值挑战着现状的合理性,敦促着范式的转换,并最终导致了科学的革命。与此相反,对异常值的不成熟的怀疑会导致科学发展的停滞。科学要进步,我们就必须同时保持对异常值和现状的双重质疑。

我曾经看到有人用自然选择来比喻科学的发展和进化。进化以停滞期(常态科学)为标志,基于某些突变(异常值),不时会有短暂的加速发展阶段(范式变化)。这些突变中的大多数都是致死的(错误的理论),但也有一些会导致新物种的产生和系统变化(范式变化)。

由于大多数的异常值都是错误的(用意念使勺子弯曲、心灵感应、顺势疗法等),所以很多以此为追求的人可能会浪费一生的时间。人们怎么会选择某个异常值作为自己的毕生追求呢?显然,他们会不断试验不断失败,在枯燥乏味中坚持尝试。

我们可以举四个众所周知的案例:大陆漂移、细菌转化、冷聚变和心灵感应。这些曾几何时都是异常值,因为它们并不符合当时的常态科学。所有大陆都是由一块超级大陆分裂漂移形成的,当20世纪初魏格纳提出这一理论时,简直是让世人大跌眼镜。但是这一理论却证据凿凿:海岸线的完美匹配,巴西东海岸的某些化石和非洲西海岸的完全匹配等。但怀疑论者仍然花了50年才接受这样的理论。

细菌转化在发现DNA和基因密码的几十年前就由格里菲斯(Fred Griffith)发现了。他发现,把肺炎双球菌R型无毒株与已被杀死的S型有毒株混合,注射至小鼠体内,小鼠体内就会出现活的S型有毒株,使小鼠患病死亡。大概15年后,奥斯瓦尔德·埃弗里(Oswald Avery)发现能在试管中复制这一实验结果。在细菌转化实验中,S型菌虽然被杀死了,但菌内的DNA未被破坏,其DNA控制着某些遗传特性,如形成荚膜等的基因片段等,这些片段通过转化进入R型菌,从而使R型菌获得了形成荚膜等的特性。后来的其他相关实验也获得了成功,这就像“把1只死狮子和11只活猪放在一个房间里,最后可能出现12只活的狮子”。但是这样的研究发现被忽视了很多年,直到沃森和克里克解密了转化的机制。

心灵感应几乎可以肯定是一种错误信号。

我们从中可以总结出一些普遍法则。大陆漂移和细菌转化之所以没有被忽视,是因为当时缺乏的只是实验性证据的支撑。即使是一个孩子也可以看出各个大陆板块的海岸线非常吻合,也能看出那些各个板块上化石的相似性。该理论被忽略只是因为它不符合当时人们普遍认为大陆固定不动的大观念。在发现板块构造之前,人们无法理解大陆漂移的具体机制是什么。同样,对于细菌转化的长期忽视也是因为它挑战了生物学的基本原则——物种的稳定性。但我们发现,对于心灵感应,大家的拒绝有两个原因:首先,它与当时的常态科学背景不符合;其次,它很难复制。这正是我们要说的关键:保留那些能通过重复实验来证明的异常,忽略那些仅仅提出了新鲜机制的异常。不要在尽管一再尝试却未经实验证实或随着尝试次数不断减弱的异常上面浪费时间。

语言本身也是一种范式或某种稳定的“物种”,它们通过意义的不断积累逐渐发展,偶尔突变成新的词语表达全新的概念。它们可以整合为有意义的模块(名词)来激发新思维,创造新联想。作为一个行为神经科学家,我正在努力证明这种语言的结晶是人类大脑TPO左区(颞叶、顶叶、枕叶联结处)特有的功能。假以时日,我会证明这绝不是胡思乱想。

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