可证伪性

时间:2024-06-27 12:26:05

肖恩·卡罗尔(Sean Carroll):加州理工学院理论物理学家,著有《宇宙尽头的粒子》(The Particle at the End of the Universe)。

可证伪性

我们生活在这样一个世界里——一边是科学理论经常以怪异的、与直觉相悖的形式出现,另一边则是一大波无稽之谈迫不及待地想被承认为是“科学的”的理论。所以,区分科学及伪科学就显得尤为重要。这种区分就是哲学家所说的“划界问题”。哲学家卡尔·波普尔(Karl Popper)曾提出“可证伪性”的划界标准:如果存在一种理论能够说明一种预测是绝对可证伪的,这种理论才能被认为是科学的。

这种理念很好,但还不够。波普尔将这种理念套用在弗洛伊德精神分析理论和马克思主义经济学这样的学说上,并认为他们是伪科学的。波普尔认为,无论人和社会的实际情况如何,一个理论总能将具体的数据与理论框架兼顾起来,并且还能自圆其说。相比之下,爱因斯坦的相对论则提前给出了特定的量化预测。

现代物理学早已延伸到了远离日常生活经验的领域,这也导致了有时候甚至连实验都没法做。弦理论和量子引力其他方面的研究涉及了很多现象,而这些现象只能出现在地球上无法企及的巨大能级下。还有,宇宙论中的多重宇宙和量子力学中的多世界解释,我们更是无法直接触及。正是因为上述这些理论是无法被证伪的理论,一些支持波普尔理论的科学家认为,它们都是伪科学。

真相与此恰恰相反。这些理论所涉及的各种实体也许真实存在,也许子虚乌有,但这与我们是否能够直接观测到它们无关。如果基于某些先验原理,无视其存在的可能性,更无视其可能具备的举足轻重的作用,这本身就是不科学的态度。

可证伪性准则指向的是科学中真实、重要的东西,但这个准则还是太呆板粗糙,达不到精确敏锐的要求。判断是不是一个好的科学理论,只要着眼于两个核心性质就够了——确定性和实证性。“确定性”的标准是理论对现实事物的描述清晰,没有两可之言。弦理论认为,在参数空间的某些区域里,普通粒子就是一维弦上的环或者线段。相关的参数空间我们可能无法访问,可这就是弦理论中不折不扣的一部分。即使我们永远无法接近其他宇宙,可在多重宇宙理论中,它们是确实存在的。就这样,他们都不应该按照波普尔的方法划分为伪科学。波普尔原以为,科学理论应该是在“原则上”可证伪的,但在当下的各种讨论中,似乎很少有人想起这个“原则上”。

再有就是“实证性”的标准。从表面上看,这一标准可能会被误解是“能做出可检验的预测”。但在现实世界中,理论和实验之间的互动并不是例行公事,结果如何并无定局。一个理论是不是科学的,最终还是要看理论是否与数据相吻合,但这个过程很可能是迂回曲折的。

当代宇宙学中,多重宇宙经常被搬出来对付一些需要细细琢磨的问题,而且可能还真有用。例如,我们相信在真空区内一定存在非常小但是非零的暗能量。这个理论对我们解释宇宙加速膨胀的现象起到了至关重要的作用,基于此它获得了2011年诺贝尔物理学奖。对理论物理学家来说,问题不在于暗能量这个概念有多么晦涩难懂,而在于其预测值远远超出了我们能够观测到的范围。

如果我们周围所见的宇宙是唯一的宇宙,那么暗能量就是一个特定的自然常数,我们必须去直面它,解释它。如果我们生活在多重宇宙之中,不同区域内的暗能量可能完全不同,那么有一种解释就立马浮现出来:真空能量大得多的区域并不适合生命的存在。于是选择效应出现,给暗能量一个较小的预测值就成了一件必然的事。事实上,借助精确的推理,史蒂文·温伯格的确早在宇宙加速膨胀现象被发现前,就预测了暗能量的值。

我们目前尚无法直接观测到多重宇宙的其他部分,但是在我们解释观测数据的过程中,多重宇宙已经产生了巨大的影响。从这个意义上讲,一个理念成败与否最终还是要看其实证性:“听起来是个好主意”不算什么,满足某些模糊推理的原则也不值一提,能解释数据才是硬道理。为什么要在乎我们能不能拜访其他宇宙呢。科学绝不是纸上谈兵,它的使命在于创立模型,解释我们所见的世界和适配我们所得的数据。但数据拟合是一个复杂的、多方面的过程,理论本身既需要逐步发展,又需要与实验相互妥协。“理论应该是可证伪的”这句话就仿佛是从饼干中取出的小纸条,如果有谁把它当成箴言,那他一定是没有细究过科学本身的运作方式,也没有考虑到世界的复杂性。还好,科学总在前行,很大程度上并没有顾忌那些不合时宜的哲学思维。如果弦理论和多重宇宙理论能够帮助我们理解世界,人们自然会接受它们,理论也会随之发展壮大。反之,如果到头来理论还是模棱两可,或者有更好的理论横空出世,这些理论就会被自然而然地废弃。或许这个过程是混乱的,不可能一帆风顺,但无论何时何地,大自然总是我们的终极指南。