為統壹廣義相對論和量子力學而建立的弦理論更接近於“壹個通用的數學框架”，而不是壹個可以被證明或證偽的理論。
幾十年前，最有影響力的科學哲學家之壹卡爾·波普爾(Karl Popper)就陳述了壹個結論:廣義相對論是可靠的科學，而弗洛伊德的精神分析是偽科學。波普爾對如何劃分科學與非科學的界限，尤其是科學與偽科學的界限有著濃厚的興趣。他把這個問題稱為“劃界問題”。經過長時間的痛苦思考，波普爾提出了壹個區分“科學”和“非科學”的簡單標準:可證偽性。也就是說，如果壹個想法可以——至少在原則上——被證明是錯誤的，那麽我們可以說它是科學的，即使它最終被發現是真正錯誤的。
1919日全食在全世界的見證下證明了愛因斯坦理論的正確性，也深深影響了波普爾。他認為愛因斯坦的理論是“好科學”的典範。以下摘自他的著作《猜想與反駁》(1963)。他以愛因斯坦的廣義相對論和弗洛伊德、阿德勒的理論為例，說明了科學和偽科學的區別:
我們可以清楚地看到，愛因斯坦的理論符合可證偽性的標準。即使我們現有的測量手段不能讓我們確定它的結論是對是錯，至少它的結論可能是否定的。
弗洛伊德和阿德勒的精神分析理論是不同的:它們無法被檢驗或證偽——任何可以想象的人類行為都無法反駁它們，證明它們是錯誤的。我個人不否認他們的壹些理論可能很重要，也不否認這些理論有壹天可能在心理學的實驗科學中發揮壹些作用。但這並不止於此。我不認為這些分析師在“臨床觀察”的基礎上得出的理論能比占星家每天得出的結論更好。
但是後來發現，波普爾推崇的1919年的日全食實驗，很可能並沒有他想象的那麽無懈可擊。有學者在回顧漫長的歷史，探究當時的細節時，發現愛因斯坦理論的早期構想其實存在壹個計算錯誤——這個計算錯誤使得光線被大質量物體(如太陽)彎曲的理論所預言的角度是真實值的兩倍，而科學家在日全食中測得並被引用作為理論證明依據的物理量就是光線的曲率。所以，如果日全食實驗是在1914年進行的(原計劃在這壹年進行，但因壹戰而推遲)，愛因斯坦當時的理論就被證明是錯誤的。而且，在愛因斯坦修正了計算錯誤，提出了廣義相對論的最終版本之後，1919年的日全食實驗，其實包含了相當大的誤差。為了得到最理想的實驗數據，當時主持實驗的首席天文學家之壹亞瑟·亞瑟·愛丁頓爵士(Arthur Eddington)很可能對收集到的實驗結果進行了人工篩選。這個故事告訴我們，科學和生命壹樣復雜，完美的“幹凈結果”很難得到。
關於波普爾的理論我們就此打住，但讀者不禁要問，無論波普爾有多有名，他提出這個理論都是在上個世紀初的事了，那麽為什麽他的理論直到今天還能引起如此大的關註呢？這就不得不提另壹個概念:弦理論。這個名詞妳可能不陌生。近幾十年來，基礎物理學家壹直圍繞著“弦理論”打轉，並將其視為解釋自然界所有物質及其相互作用的終極理論——也就是史蒂芬·溫伯格口中的“萬有理論”的候選。顯然，“萬有理論”這個詞不能從字面上理解，嚴格來說，“弦理論”甚至不能算“理論”——如果我們把“理論”這個詞定義為壹個成熟的概念體系，比如進化論、大陸漂移說。實際上，目前弦理論更接近於“壹個壹般的數學框架”，而不是壹個理論，這是我們所擁有的、已知的、數學上最復雜的框架，其目的是解決現代物理學的根本問題:如何統壹廣義相對論和量子力學。廣義相對論和量子力學都是非常成功的科學理論，但是當它們在壹定條件下解決壹些物理問題時，比如黑洞或者奇點(BIGBANG之前的宇宙起源)，它們之間就會產生尖銳的沖突。
物理學家已經得出結論，既然廣義相對論和量子力學之間存在不可調和的矛盾，那麽其中至少有壹個肯定是錯誤的或者不完美的。他們找到的解決方案之壹是弦理論:它將兩者置於壹個更大的理論框架下(見上圖)。
這是壹個美好的想法，但只有壹個問題:壹些基礎物理學家發誓弦理論不僅是壹個有前途的科學理論，甚至是唯壹的真理；其他科學家對此嗤之以鼻。他們認為“弦理論”根本不是壹門科學。他們的論據也非常充分:弦理論與任何實驗證據都沒有共同點——無論是振動超弦、折疊多維時空還是理論的其他部分——所有這些都無法用實驗方法驗證。弦理論就像數學領域的形而上學，科學家從來不會給任何貼上“形而上學”標簽的東西好臉色看。出乎意料的是，越來越多的公開評論和尖刻的誹謗只針對壹個哲學家——卡爾·波普爾。這是怎麽回事？
去年，我碰巧有幸在現場目睹了這樣壹場研討會。當時我應邀到慕尼黑參加壹個基礎物理的研討會，會議的具體討論內容是“弦理論辯論”。會議的組織者斯德哥爾摩大學的理查德·達維德(Richard Dawid)是壹位科學哲學家，有著深厚的理論物理學背景，也是理論認識論的支持者。他肯定了弦理論物理學家的努力，並試圖為“弦理論”辯護:弦理論不僅僅是脫離了真正科學的華麗的數學模型。我在這次會議中的任務是確保每壹位與會者(壹半是哲學家，另壹半是科學家，其中壹位是諾貝爾獎獲得者)都能充分理解科學哲學導論課的內容:波普爾說了什麽，為什麽這麽說——既然這組中有很多物理學家用波普爾的證偽理論來否定弦理論的科學性，而其他人則不屑壹顧，那麽就有必要讓他們知道波普爾的理論是否科學。
事實上，早在會議召開前壹個月，雙方的主要科學家就已經使出渾身解數，發起了鋪天蓋地的輿論攻勢。有人在嚴肅的《自然》雜誌上發表文章宣言，有人在接地氣的推特上發表觀點，都是為了打贏現代物理學核心的攻防戰。為了讓大家感受壹下當時的氣氛，我摘錄了幾段對質。“最讓我害怕的是，如果壹個不能通過實驗檢驗的理論能夠成為科學，那麽科學就和那些廢話或者科幻小說沒什麽區別。”這來自宇宙學家喬治·埃利斯，他顯然是在批評弦理論；緊隨其後的是瑞典物理學家薩賓·霍森費爾德，他說:“‘沒有實驗證明的科學’這個詞是自相矛盾的。”哈佛大學教授彼得·加利森壹針見血地指出了雙方爭論的核心:“這是壹場關於物理學本質的爭論。”還有壹次，支持弦理論的人也不甘示弱。宇宙學家肖恩·卡羅爾(Sean Carroll)在自己的推特上寫道:“我們無法提前預測哪種理論能夠正確描述這個世界。”然後，他寫道:“只有缺乏哲學素養的科學家才會把可證偽性當成聖經。”限於篇幅，我只能摘錄壹位科學家的精彩回應——斯坦福大學的理論物理學家李奧納特·蘇士侃發明了壹個新詞“波普拉茲”(Popperazzi)，用來諷刺正在撕扯波普虎皮的科學家(“波普拉茲”可以翻譯為“波普的追隨者”，“阿齊”或“拉茲”的意思是“跟蹤者”)。
這場坦率而激烈的公開辯論並不令人驚訝。它完全反映了當今學術界頗有名氣的科學家對待哲學的態度:有些人試圖使用壹些哲學概念，而有些人則幹脆放棄所有的哲學思考，無論是前者還是後者都沒有真正理解這些哲學概念。在弦理論的戰爭中，他們對波普爾的科學哲學及其在“邊界問題”中的應用壹知半解。現在相當多的科學家(尤其是物理學家)對哲學的評價並不高，這對於我這個中年危機後成為哲學家的“前科學家”來說是非常諷刺的。早在幾年前，斯蒂芬·霍金就宣稱哲學已死，物理學家勞倫斯·克勞斯嘲諷說，哲學會讓他想起上世紀美國喜劇演員伍迪·艾倫的黑色幽默:“做不了大事的人會跑去教書；教不了書的就教體育。”科普工作者尼爾·德·格拉斯·泰森和比爾·奈也對哲學提出了質疑。他們認為年輕人選擇哲學作為他們的專業是在浪費他們寶貴的青春。
幸運的是，這種觀點直到最近才出現，只有少數物理學家有這種想法。與上面提到的現代物理學家對哲學的傲慢態度形成鮮明對比的，是愛因斯坦在1944年寫給朋友羅伯特·索頓的信中對同壹話題的態度:“我非常同意妳的觀點，科學方法論、科學史和科學的哲學思考具有重要意義和教育價值。如今，太多的人-甚至許多專業科學家-只看到樹，而不是森林，只看到部分而不是整體。而哪怕是壹點點的歷史或哲學背景知識，也能讓他們擁有更廣闊的視野，讓他們超越同時代人的局限。在我看來，正是這種哲學視角帶來的時代超脫，將‘真理探求者’與‘掌握某項技術的專業技術人員’區分開來。”換句話說，如果以愛因斯坦的標準來衡量，現代物理學界的大部分人可能都是“拙劣的技術人員”，真正的真理探求者卻少之又少。
但客觀來說，愛因斯坦對哲學的看法即使在當時也不具有代表性，所以在今天也未必有什麽現實意義，更何況弦論物理學家只占物理學界的壹小部分，更不會在推特上留言——他們可能只是弦論物理學家這個小群體中比較健談的壹部分。由此可見，他們對哲學的攻擊實際上並不代表物理學界的整體態度。不幸的是，由於所有學術領域的頂尖人才都參與了這種討論，他們很容易誤導大眾——因為不了解這壹領域的普通旁觀者(甚至是研究其他課題的物理學家)只能通過科學家在公共媒體和科普雜誌上的激烈辯論來了解弦理論這個宏大的話題。
換句話說，今天大眾接觸到的物理學界的人似乎只有兩種:壹種是公開鄙視哲學的人，壹種是自以為知道相關哲學真諦，自視甚高的人。從這個角度來看，不僅這個領域的研究人員小圈子已經陷入危機，整個社會都在逐漸失去對人性和科學的贊美和尊重——更不用說每年撥給物理學家的幾百萬科研經費了(科研經費當然只會分給物理學家，不會分給哲學家)。因此，在今天的形勢下，我們有必要重新打開歷史的檔案，仔細推敲波普爾哲學的深層含義，回答壹個問題:它與科學的關系是什麽？
讓我們回到文章開頭提到的波普爾的理論:判斷“科學”與“非科學”的標準是可證偽性。這個標準看起來很簡單，但壞消息是，這只是壹個假象。波普爾的理論被總結成幾句話發到推特上，成功欺騙了很多聰明的評論者，讓他們嚴重低估了理論背後哲學的復雜性。這就好比把波普爾的哲學變成了壹個貼在電線桿上的小廣告:“不能證偽的就不是科學，所以不要浪費大眾的時間和金錢！”
但是優秀的哲學思想並不是像小廣告那樣簡單的口號就能概括的，所以打算真正理解這種思想的人並不能滿足於這樣簡單的句子。就連波普爾本人，在同行批評和反例的洗禮下，也對自己關於證偽和劃界的理論進行了多次修正——這是每壹個審慎的思想家都會做的事情。比如，他從壹開始就排除了驗證在建立理論過程中的作用，因為如果人們在建立理論的過程中主動尋找證據來證實它，那就太簡單了，無法通過檢驗。在普通人的生活中，在科學家的研究過程中，類似的傾向非常普遍。現代心理學家給了這種現象壹個專有名詞:確認偏差。
但後來，波普爾承認，測試是合理科學方法的壹部分，尤其是對於能夠產生大膽而新穎預測的理論。畢竟，愛因斯坦之所以在1919年躋身頂尖科學家之列，正是因為天文學家在日全食中證實了他的預期數據。但對波普爾來說，這並不意味著愛因斯坦的理論(廣義相對論)是“真的”，而只是意味著人們短期內不必為此爭論。的確，考慮到上面提到的廣義相對論和量子力學在壹定條件下的沖突，今天我們已經不再認為愛因斯坦的理論是真理了。然而，不可忽視的是，廣義相對論成功經受住了壹個世紀的風雨，而就在幾個月前，科學家首次探測到引力波——相對論再次被證實。
此外，波普爾的其他理論也發生了變化。他曾經把馬克思主義唯物史觀視為偽科學的代表，但後來至少承認了馬哲歷史觀的可行性。另壹個類似的例子是達爾文的進化論。起初，波普爾錯誤地認為進化論是建立在無意義的重言式基礎上的，因此他壹直對進化論持懷疑態度，但後來他逐漸接受了這壹觀點。同時，他也承認，再好的科學理論也可能存在證偽的漏洞——考慮到壹個完整的理論總是包含壹些輔助的次要理論和猜想作為背景。舉個例子，如果有人想通過“用天文望遠鏡和相機觀測太陽”來驗證愛因斯坦的理論，那麽實際上，他在進行實驗的同時，還必須確保相機的鏡頭焦距理論、設計天文望遠鏡的基本光學原理、用於處理實驗數據的數學模型和假設，以及大量其他科學家“想當然”的常識和背景——實際上， 相當於同時驗證這麽多理論，同時他還必須保證沒有問題。 所以，當實際觀察到的實驗結果不能滿足理論的相關預期時，我們不能急於否定整個理論，因為很可能只有壹個次要理論會出問題。這就是為什麽我們在壹定程度上可以肯定壹個理論之前，必須經過不同條件下的反復驗證。
波普爾的工作與其說是回答“劃界問題”，不如說是自己把“劃界問題”放到科學哲學的地圖上，號召哲學家們為了哲學的健全發展，盡力去界定什麽是科學，什麽不是科學。這種模式壹直持續到1983年，當時著名的科學哲學家拉裏·勞丹發表了壹篇題為《劃界問題的消亡》的論文。在這篇頗具影響力的論文中，勞登聲稱哲學家解決劃界問題完全是浪費時間。他在文章中列舉了壹系列理由來證明自己的觀點。最重要的壹條是，任何人都絕對不可能找到壹套定義“科學”、“偽科學”或其他類似事物的所有充要條件——而如果這些充要條件都沒有找到，那就根本不可能完全區分科學和偽科學。
“充分必要”(簡稱“充分必要”)其實並不是壹個科學的哲學術語，而是壹個邏輯的哲學術語，但它對我們理解勞登的理論非常重要。勞登認為，波普爾等人準確定義“科學”和“非科學”的嘗試，實際上類似於初等幾何中的定義。比如，人們把壹個內角為180度的幾何圖形定義為三角形。這個定義是充分必要的:只要壹個幾何圖形的內角之和為180度，我們就可以說它是三角形(充分性)；而如果這個幾何圖形的內角之和不是180度，就不是三角形(必然)。在勞登看來，邊界問題根本找不到這樣的答案，因為“科學”或“偽科學”這樣的概念本來就是復雜的、多維的、模糊的，沒有明確的分界線。從某種意義上說，指責“波普爾追隨者”(即弦理論的支持者)的物理學家，其實與勞登的想法不謀而合:波普爾的證偽標準是壹種遠離客觀情況的“壹刀切”標準，不適合區分“科學”與“偽科學”，而認為它可以區分理論物理等前沿學科中的健全與不健全的科學理論。
但是，請允許我再次反駁我上面提到的觀點——我知道我在這篇文章裏改了很多次主意(笑)。波普爾絕不像上面所說的勞登、肖恩·卡羅爾、李奧納特·蘇士侃等人那樣悲慘。同樣，劃界問題也絕不像他們說的那麽沒用。許多研究人員(包括我的長期合作夥伴馬丁·布德裏和我)最近堅持認為，勞登否定劃界問題有點太快了。而且，我們都認為Twitter不是壹個討論科學哲學的好地方(這裏當然是指肖恩·卡羅爾等人在Twitter上對波普爾理論的批評)，很多細致微妙的討論都無法在那裏進行。
好消息是，研究劃界問題是沒有路可走的——只要妳願意拋棄充要條件的限制，路就會立刻出現在妳的面前，而事實上，就連波普爾本人也沒有要求必須在充要條件下研究劃界問題。那麽我們不禁要問，如果拋棄了充要條件，那麽取而代之的是什麽呢？這個問題的答案就是維特根斯坦的‘家族相似性’理論。我們認為，“科學”和“偽科學”都是具有“家族相似性”特征的概念。路德維希·維特斯坦根是20世紀另壹位偉大的哲學家。在這個問題上，維特根斯坦就像另壹個波普爾，盡管兩位哲學家的氣質和社會經濟背景完全不同(譯者:我不會告訴妳肖偉家超級有錢)，甚至他們的研究興趣也完全不同。[如果讀者想更多地了解這兩位哲學家的區別，可以參考壹個有趣的讀物:《維特根斯坦的撲克》(長春出版社，2003年)，作者是記者大衛·埃德蒙茲和約翰·埃德諾)]
有趣的是，維特根斯坦沒有留下任何關於科學哲學的文字，更不用說基礎物理學或者歷史哲學了。維特根斯坦真正感興趣的是“語言”，包括語言本身、語言邏輯和語言應用。維特根斯坦指出，生活中許多實際概念實際上並不服從勞登提到的明確定義。他最喜歡舉的例子就是“遊戲”這個看似簡單的詞。如果有人想通過定義壹個三角形來定義“遊戲”這個詞，等待他的只有無盡的挫敗感——如果讀者不信，妳可以自己試試，妳會發現定義“遊戲”本身就是壹個無法完成的“遊戲”。維特根斯坦寫道:“我們如何向他人解釋‘遊戲’是什麽？我們只能給對方描述幾個遊戲的例子，然後補充壹句，‘像這樣，或者類似的東西，就是遊戲。’這並不是因為我們無知，而是從來沒有人刻意劃出這樣的界限。我們可以人為地劃定界限，但這能讓這個理論更實用嗎？我不這麽認為！"
問題的關鍵在於，在很多情況下，邊界確實存在，只是我們找不到，這使得“定義遊戲”和“定義規範科學的方法”成為柏拉圖式的理想，永遠存在於形而上學的維度中。我們往往是為了某種目的而創造邊界，然後根據創造的目的來檢驗它們是否有效——就像在定義科學和偽科學的時候，我們主觀上認為它們之間有顯著的區別，所以我們必須試圖在它們之間劃壹個界限，強調它們的區別。我相信無論對於科學家還是哲學家來說，對於天文學和占星術有本質區別的說法應該都不會有異議，但問題是，這種區別在哪裏？或者至少，在哪裏？
與上面的問題類似，許多參加慕尼黑研討會(或者更廣泛地說，參加弦理論的辯論)的科學家確實感覺到基礎物理的傳統觀念與弦理論學家所聲稱的有壹些重要的區別。研討會的組織者理查德·大衛(Richard David)反對用後經驗科學來描述弦理論，這很容易被人嘲諷。他提倡使用“非實證理論評估”來代替。然而，無論別人如何選擇這些名稱，大衛和他的同事們發現，弦理論等物理理論已經偏離了伽利略時代建立的傳統科學通道。即使真相是伽利略本人更註重理論研究(他參與了大量的理論辯論和思維實驗，很可能從未完成過比薩斜塔上的自由落體實驗)，他的想法也是絕對可證偽的，科學家喜歡設計實驗來驗證(最著名的可能是大衛·斯科特在阿波羅15登月時完成的實驗:他讓壹根羽毛和壹把錘子同時落在沒有空氣的月球表面，兩者同時著陸。
那麽接下來，壹個更大的問題是，這是標誌著壹個全新科學領域的開始，還是僅僅是後人眼中科學歷史長河中的短暫停頓？有沒有可能基礎物理的終結不是因為我們已經知道了我們想知道的壹切，而是因為我們的智力和技術水平已經達到了極限？這些都是很嚴肅的問題，不僅物理學家和哲學家要思考，普通大眾也要思考清楚。畢竟，為基礎物理和其他研究提供資金的是普通大眾。
讓我感到奇怪的是，在這場關於科學哲學原理的應用和誤用的弦論辯論中，科學家和哲學家都在積極地從社會中吸引更多的支持者。我不禁遺憾，如果他們能停止彼此無謂的爭論，合作發揮集體智慧，那該多好。而不是用各種不專業的術語攻擊對方，他們本應該真誠合作——當然，僅僅追求更好的科學是不夠的，他們還應該驅逐真正的偽科學:比如順勢療法(這種理論指的是如果壹種物質可以在健康人身上引起病人的疾病，經過稀釋和動搖後可以治療)或者通靈術，等等，如此明顯的偽科學仍然揮之不去。這些確實值得學術界認真批判分析，公之於眾。而且，知識分子和研究人員(無論是在物理學還是哲學領域)也有責任盡力改善社會，因為正是這樣壹個社會支持著他們，使他們能夠專註於認識論或理論物理學這樣壹門困難的學科。
作者馬西莫·皮柳奇。
翻譯葉玄甲
修訂丁