格物论（十二） 致知（三） 科学祛魅 二_风闻

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科学与数学

既然科学是用数学描述世界，那就是基于以下假设的：数学（就像坐标系）是这个世界的画板，物质/能量则是颜料，世界就是流动的画面。人可以用数学观察现在，也可以推算过去和未来。但画板和颜料之间的关系并不对等，而是有明显不匹配的。

首先，数学是允许无限的（无限大、无限小），但人类的真实视野总是有限的，物质/能量都是量子化的，不提供无限大和无限小。大的方面，可见宇宙的基本粒子总数不大于1090，与数学所允许的“大”相去甚远。就是说，已知颜料，远远不能渲染画板的全部。小的方面，普朗克长度限制了落笔的精度，现实世界无法画出更小的点（可以联想屏幕分辨率）；基本粒子的量子化，使得画板着色在小尺度上不再精确（当然可能只是限于人类的能力，但对人类而言并无不同）。

其次，大量现实问题，数学不能给出解析解。典型的如“三体问题”：把三个星球都简化为“质点”，忽略外部影响，忽略相对论效应，只考虑万有引力，三体问题运动方程可以简化为一组常微分方程，但没有解析解（欧拉、庞加莱、拉格朗日等大神背书）。没有解析解，并不是没有解，大型计算机可以步进计算其数值解。但没有解析解，意味着数学作为一项“技术”，并不总是能“直达”的。如果用计算机模拟“三体”运行，则只能步进计算，不能跨过一段时间直接得出结果。这在计算机仿真中非常重要：不在视野内的场景也要实时计算，代价是巨大的。可以认为，计算机模拟现实，需要比游戏大得多的运算量和更强的实时性，应当宣判为不可能。

其三，大自然的真实演进是不会“忽略”任何影响因素的，即使这种影响因素与主项可能相差几个数量级，即使是人类尚未了解的影响因素（比如“三体”运动中，某个星球有液态水或液态地核，或者不是完美的球形，或者质量分布不均匀…）。而每增加一个影响因素，微分方程的阶数可能成倍增加，从而使得计算成为令人绝望的不可能。更要命的是，人类确实不能保证已经枚举了全部的影响因素。太空中并不存在理想的“三体”运动，真实的太空要远比“三体”运动复杂的多。人类的数学应用最棒的机械运动领域，尚且如此！

想象一下，化学反应中参与反应的分子个数，每毫升溶液中可能有数万亿亿个（阿佛伽德罗常数是6.02×1023）。生命运动中，成百上千种化学反应在同时进行。这其中的复杂程度超出想象。

因此，科学要对不同的运动形式采取不同的“计算”方法。机械运动、物理运动、化学运动、生命运动、社会运动，其复杂性是指数递增的。而“不可解析”在机械运动层面已经大量存在。运动的复杂性使得人类对物理运动以上的过程不能精算，只能进行宏观统计研究。这使得基于机械推演的“决定论”失去现实意义，当复杂性到达社会运动层面时，统计意义也仅限于分析而不能预测。

观察数学和科学史，经常是数学在前，当科学需要用到数学知识的时候，往往数学研究已经走在了前面。这种情况让人产生某种不恰当的展望：（数学）理论高于现实，或理论可以不依附于现实。这在数学内部当然是正确的，但并不代表可以扩展到对自然和社会的研究中。只要认真思考科学史，就会发现：如果不是人类的见知推进到了数学可以应用的尺度，那就不可能存在科学。

牛顿力学（或者更早些的开普勒的三定律），是基于太阳系的“尺度”的：质量分布（太阳质量占比约为99.7%）使得太阳“不动”、间距使得行星可以当作质点，空旷使得圆周运动无扰…，这才使得天文学恰好可以用数学表达。同样的，不到达分子/原子的尺度，也无法得到现代物理学和化学，基本粒子（最初指分子）的同质性，才使得数学有了用武之地。尺度到达之前，人们实际上是在研究“混合物”，其中没有人类可见的数学表达。

这从更深层次上表明，对于科学来说，没有任何“先导”理论或准备理论，有的只是知识和技能的积累以及更加迫切的需求（比如战争、商业）。

一个初中学生提问：书上说物质都有熔点和沸点，那木块有吗？学生的提问，实际上解答了“科学发生的条件”这一哲学课题。在能够识别木块的单质组分之前，不可能存在熔点、沸点这些科学尺度，科学不可能到来！或者说，如果人们坚持对着“混合物”努力，无论如何坚信、执着，也无论有着怎样充分的数学知识储备，都不可能走进现代科学。因此，辨认哪些思想或行动导致人类靠近了数学可以显现的尺度，才是科学史的着力点。

数学上的“不可解析”是一个极端重要的结论。它意味着未来的不可预知：想知道结果，只能“实际走过”。超级计算机可以比现实演进更“快”，但也只是在数学上的“实际走过”，并且不一定正确，有些正常情况下可以忽略的影响因素可能忽然增强了。可以联想到“神走位”的台风泰利，以及亚马逊雨林中的那只蝴蝶。天气预报一定是最有诚意的，但却只能作为一种概率而不是结果。这种情况并不违背因果律，但见因却无法知果！只能“走着瞧”。也就是说，如果有人想看到未来，他需要另建一个和大自然相同的系统并且加速推进，这肯定不是人（包括外星人）能完成的。

“不可解析”让人类面对宿命论时稍稍松了一口气：未来或许已定，但除非大自然亲自演化，否则谁都不知道结果，而演化是包含了人及其智能的。只要把“自由意志”的定位稍稍降低一下！不追求“超越天地的剧透”，那么，人就是自由的。

自由意志并不需要“神”的承诺，或者排除“神”的干预！自由意志只需确认“思想是每个人的自作主张”！事实上，“神”与“承诺”相悖：“承诺”可以是那块搬不动的石头，“承诺”意味着“自限”！“神”参与的讨论，不可能得到“自由意志”。

古人认为“天地人”三才皆大，现代人或许可以这样理解：人，并不在天地中卑微！人固然不能通天彻地，但天地亦不能“决定”人的思想。并不是人的思想可以脱离天地，而是人们的出发点可以也必须“合法”地立在这里，人的立场决定了这一合法性：自由意志才可以发出思想！任何的宿命论、决定论，都是跨越复杂性鸿沟的偷换概念，同时也是否定自我的不诚，不具有讨论的意义。（宿命论或决定论思想，都源于人的‘自大’。如果有‘神’，那么它的定义就是‘非人’：不可见如来！围绕宿命论的话题都是非法的。）

现代科学，是人类的知识积累到一定程度，自然中的规律性得以被相比古人有着上位视角的现代人“看到”进而表达为数学时，才到达的。人们愿意相信，世界是一幅画，物质/能量是颜料，数学是画布。因此，科学时代本质的定义应当是：作画的颜料的粒度到达原子（天文）尺度。也就是说，现代科学区别于此前的“知识”的根本在于，现代人使用了原子尺度的染料来作画。这就使得现代科学相当艰难：需要人类的感知和操控借由工具到达原子尺度。

科学因此或许到达了某种限制：如果人类不能感知下一个“原子尺度”，那么未来的科学就只能被认为是猜想。最近的例子是弦论，到达“弦”所要求的尺度，其难度不是人的想象力或数学能力，而是实践能力，包括可以借助的工具的分辨力的可能性。从这一角度看费米悖论以及大过滤器，可以猜想，大过滤器不是某种“敌意”存在，而是实践能力的不可行。正如让恐龙跳出地球，超出了基因进化的可行性。用朱子的话说：断无此理。灯存在是因为其可行性，感知“弦”的工具的不存在，也因为其物理的不可行。超光速旅行，或许同样如此（数学上可行，不等于物理可行，材料是物理的）。

标准粒子模型的不断完善，包括预测中所需的新粒子的逐步发现，使人感觉接近了这个世界的真相：大一统近在眼前。基本粒子、质子（基本粒子的组合）、原子（质子及其他组合粒子的组合），甚至分子，都表现出了“同质性”，人类无法区分两个质子甚至两个水分子，更无法区分两个同类基本粒子。这意味着，要么是人类的感知分辨力到了极限，要么“同质性”是绝对的。

如果“同质性”是这个世界的本质之一，那么，基本粒子的不可再分也是同等本质性的：只有“无内”，才可能“同质”。量子力学的测不准、不兼容、波粒二象性，以及普朗克尺度，都不是人类目前所拥有的工具可以评判或者分别的，而下一个尺度则已被“同质性”所规定的不可再分所阻挡，大过滤器或许由此。

现代科学体系下，新材料新工具的发现和制备，通常不是基础理论+数学的贡献，而是充满不确定性的各种偶然。可以自我安慰的是，这些偶然发现的新材料或新工艺，并不违背已有的基础理论，即人能够在基础理论的框架下理解它们。以绘画类比，科学体系下的作品，并不是由基本粒子和数学勾兑喷涂而成，但所有作品，都可以解析为基本粒子和数学。正如屏幕（电影、电视、电脑…）上的影像都是基于三原色的展现，但像素点不是“作品”及其成因。并不否认“偶然”和“解析”的科学性，但由此应当对现代科学有一个合理的定位，不要有“无所不能”的狂妄。

在不考虑核物理机制的前提下，化学运动的复杂性远大于物理运动。前已论述，机械运动已经出现了不可解析（三体问题），化学运动在分子层面只是可统计（预测），而不是可解析。生物制药或许在化学和生命运动之间，但终究要应用于生命领域。人类发现了抑制胃酸的化合物，用于治疗胃酸过多相关的多种病症，似乎是无可质疑的“科学”。但如果这种化合物的作用不止于此，则此药方就是可质疑的。问题是谁来保证这一点？就像现代科学不能配比而只能解析新颜料一样，科学也不能确证某物的作用止于此。制药领域的双盲实验，也采用传统的统计方法，而不是理论推导。要知道，即使实验环境下的解析并无差错，也隐含了实验环境复现生命环境的假定。

可解析，是现代医学的优势，但如果因为某化合物在实验环境下的效果明确，就打上“科学（唯一正确）”的标签，则未免不知敬畏：生命，人类究竟了解多少？以至于敢于以科学之名干预之。在“能量瀑布”之下，生命只是极不起眼的“浪花”，但人类的智能何尝不也仅是这些浪花的光晕？数学为我们展开的巨幅画卷的确包容万物，但“在画中”并不等于“已看清”。

科学不能越传越玄，关于科学的阴谋论并不少见，有的甚至已经作成了骗局。对科学家的敬仰应当有所止，不能神化他们；对科学的尊重也应当有所止，不能唯科学论。

科学与实践

面对万有引力定律、质能方程、麦克斯韦方程、薛定谔方程等优美的数学表达时，每个人都会有发自内心的惊奇：如此精妙，一定是神的旨意！牛顿的墓志铭：自然和自然的规律隐藏在茫茫黑夜之中，上帝说：让牛顿降生吧，于是一片光明。爱因斯坦的墓志铭：美的前沿揭示了一个崭新的世界。

科学家的故事广为流传，以至于习惯了快餐文化的人们会感觉科学家就是上天派下来传播光明的使者，是绝世的天才…。表达崇敬，无可厚非，但却不能当作真实，这种想法必定不是科学家们所希望的：科学不相信神迹。而如果学者也信以为真，那就可笑了。

科学和技术不可分割，吴国盛教授《科学的历程》中有较客观的表述：望远镜和显微镜的发明典型地反映了工匠传统对于科学发展的重要意义。所谓的纯科学、理论科学，往往以著作形式传到现在；而工匠传统中的科学（技术），其实物随着时间的推移而湮灭，其发明的过程只在传说中极不可靠地流传到现在。

显而易见的，科学成果被大众所熟知，但科学的发展过程往往被忽略。可以这样说，如果没有望远镜和显微镜的发明，就不可能有牛顿力学和细胞学说，没有足够精度的天平，没有玻璃、水银、钢铁等制备工艺，就不可能有化学的发展…。上述“先”与“后”是普遍存在的：人们在使用杠杆时，一定尚未掌握杠杆原理；人类使用铁器，当时并不知道它的成分；人类学会用火，一定在理解“燃烧”这一化学现象之前；农业之所以能发展，育种与改良必定早已在人类的生存之中…。这并不是说技术更加重要，而是说由于技术更加接近实践，因而先导发生，而科学是借助技术进行的观察及其提炼。

因此，工具的作用，相当于帮助盲人拥有了视力，相当于洞穴中人走出了洞穴。人类之所以能建立现代科学体系，是因为人类“看到”了更宏大和更精微的事物。这种工具出现之前，人们完全可能“猜对”，比如“原子说”，但未经“看到”的原子只能是一种假说。除非强制，否则假说并不会“传播”，更不会成为知识。目前看来有些玄幻的“弦论”，有可能在未来成为“新科学”之前的“原子说”，但无论如何，“弦论”当下不在科学范畴内，原因也在于人类尚未“看到”。如果下一个“尺度”的技术壁垒不可能突破，那人类就要接受科学的界限，微观方向如此，宏观方向亦如此。目前看，不能断定如此，但却只能先接受这种界限，在“目力”未达之前，不妄言之。

以人为本的需求，驱使人类改进工具、改造自然，工具使得人类具备了更强的视力（更准的测量），从而使得进一步改造自然、改进工具成为可能。与古人相比，现代人早已具有了“上位视角”：完全超脱基因进化所能提供的感知与操作能力。这些新能力的载体是工具，而工具必然来源于人类的实践（经常是各种偶然）。阳明先生曰：不离日用常行内，直造先天未画前。

因此，科学并不神秘，微观层面，其作用也不是武侠小说中的秘籍。在科学体系充分展开的今天，人们的工作也不是用科学公式推导而造物。比如工业设计：图纸并不是科学家计算得来，而是更多采用已经被验证的成熟设计（模块），在此基础上根据此前的经验适当优化，并持续重复这种验证、优化的过程。再如石油化工，对其副产品的研究，找到了新的物质（化合物），完成分析、提纯，标注其性质，但并不知道新物质的用途，直到某一天被医药业同行拿去做某种实验。为了找到一种药物，专业人员可能要测试上万种化合物…。

科学体系提供的是地基，比如已有的丰富，比如精确的调配，比如成功之后的解释，以及在此基础上的举一反三和更加丰富。如果在某一领域持续发现科学无法解释的实验数据，可能就意味着科学体系新的突破。科学与技术，可能是冰山与水下冰山实体的关系，甚至，1:9的比例或许是不够的，可能是1:999...。

上述，并不降低人们对科学家的敬仰。但敬仰不能代替历史，不能从流传的故事中得出耸人听闻的结论。可以这样描述科学革命的造成：技术的积累如百川交汇，终于在某地积聚成湖泊，湖水冲击着阻挡前行的堰塞堤坝并持续上涨，逐渐能掀起巨浪；堤坝逐渐软化（有些位置已经有细流渗出），直到有一天，一块漂浮的巨木在浪涌的推动下，冲击在了堤坝的薄弱位置，湖水得以轰然而下…。湖水代表着知识的积累，冲击代表着人类的需求，巨浪是其中有组织的需求，巨木是立在潮头的时代巨人们。需要说明的是，冲击的方向多数情况下是盲目的，了解一下科学实验失败的比率以及多少因“意外”而取得巨大成功的实验，即可确信。再有，在冲破堤坝之前，人们一度认为湖泊就是大海。现代人或许对当初湖面泛舟的前辈们有所不屑（想要穿越回去指导一下），但人类现有的科学及其成就，就一定是大海么？即便是，人类对它的了解又有多少？

马克思说：“没有商业和工业，哪来的现代自然科学；说什么生活有其基础，而自然科学则另有基础，那压根是谎言”。“它们（道德、宗教、形而上学）没有历史，没有发展，而发展着自己的物质生产和物质交往的人们，在改变自己的这个现实的同时也改变着自己的思维和思维的产物。不是意识决定生活，而是生活决定意识。”（《德意志意识形态》）。不必因马克思的话而信或不信，只需排除对科学家的神化，回到实践中来，即可知此言不虚。

推荐阅读：《科学的历程》                                  --吴国盛

《国家为什么繁荣》                               --文一

科学与社会

人类社会，必然也在“大”自然演化之中，是基于“智能”的演进。但社会运动已不在科学范畴之内。一方面，社会运动是最复杂的运动，超出了人类可掌握的数学表达能力；另一方面，人们无法把“观察”和“相处”截然分开，用一个思想穿透另一个思想是不可能的，也违背人格平等的初衷。

人格平等，不仅是一个理性必然（任何人打开智能之窗，所见是同一个数学世界），还是**“士可杀，不可辱”、“匹夫之怒，流血五步”**的感性妥协（灵肉一体）。人的相处，可以是雇佣因而可以是命令，但思想不能命令。想想古代奇葩的领主、国王、皇帝，无止境的追求“安全”的结果是死于信任之人手上，世上不可把握的是人心。

科学改变了什么？

科学使人类富足，地球生态第一次可以供养超过100亿人；科学使人类的天敌减少，大型食肉动物的威胁基本消除，一些疾病永远消失…；科学提升了人类的能力：即时消息，上天入海，一日万里…。但科学不能消除贫富差距，不能消灭病毒、天灾，不能测知人心…。科学也带来了新的威胁，比如谎言、杀戮、病毒、污染…。

就人类社会运动的内容（竞争、对抗、合作…）而言,科学并未改变什么。科学带来的力量和感知提升，以及更加宜居的环境，并未使人类离道德更近。工业品的丰富乃至某种意义上的过剩，只是让竞争品换成了资源和市场而不再是产品本身；更高的传播效率和更好的通话质量，并未带来更强的说服力；更方便迅捷的交通也没有拉近人与人的距离…。与人相处仍是与人相处…。

如果孔子、康德再生，他们仍会提出相同的实践理性：基于人格平等的道德体系。各种社会组织（包括国家、教会、企业）仍是社会的行为主体，力量仍取决于组织的规模和效率，《君主论》、《孙子兵法》仍是必须的智慧…。也许正如黑格尔所说：人类从历史中学到的唯一教训，就是人类没有从历史中得到任何教训。

以上并非悲观，相反，应当相信与人为善仍是社会的主流，相信选择主动与人为善的个人和组织仍将是最终的胜者。但这种选择，必定是建立在自爱、自强及其被允许之上的。那些阻人自强的人，无论他以何种面目示人，都是敌人。

《人类简史》的观点：是“认知革命”把人从动物界加速推离，而认知革命的依凭是语言（八卦）。其中隐含的重要论断是：语言所造成的更复杂、更精密、更庞大的组织，是智能生物的最大优势。随着人类的发展，人类如同帝国游戏中散落在黑暗中的孤立的族群，逐渐相交相融，形成了“地球村”状态。在此状态下，“组织”更加是核心竞争力，无论是面对人类社会之外的威胁还是另一个组织的威胁，无论是改造自然还是武装自己。因此，对人类社会的研究是一个比科学（研究大自然）更加重要和近切的事情：高处，是人类向何处去的问题；低处，是族群的存续问题。

本书所谓格物，首要的就是格开自然和社会。组织，使人类脱颖而出占据地球生态顶点；组织，带来更宏大的实践，从而带来科学的进步；科学反过来推动组织走向现代化。这种本末关系不可颠倒！颠倒就是科学教了。所以才需要为科学祛魅。

对人类社会运动规律的探究，不全是专业的事情，更多的是综合。这要求基于科学的统观，和基于以人为本的守护，因而是哲学的责任。中国的先哲们以及黑格尔、马克思，已经做出了榜样。