“物理概念是人类心灵的自由创造,而不是完全由外在世界所决定,无论看起来有多像。”这是爱因斯坦对科学的理解。为此,他打了个比方。他说:我们试图理解实在,就像一个人想知道一块表的内部机制。他看到表面和正在走动的表针,甚至听到嘀嗒声,但却打不开表壳。心灵手巧的他可以将机制画出来,以解释他观察到的所有事物,但他永远无法完全肯定,只有他的图才能解释观察到的东西。他永远也不能把这幅图与实际的机制加以比较,甚至无法想象这种比较的可能性或意义。
爱因斯坦的说法正确吗?教科书告诉我们的,那些揭示自然规律的科学理论和定律,难道都是科学家们臆想出来的吗?对抛物运动的理解也许可以回答这个问题。
当人们抛出石头,石头最终总是落到地面上,不会一直在天上飞。科学家们观察到人使足了力气以某个角度抛出石头,当石头离开人手之后划过漂亮的曲线,最终落到地面,并且发出了与地面撞击的声音。这就好比人们看到了钟表的表面和正在走到的表针,甚至听到了嘀嗒声。让我们看看,人类历史上最伟大的科学家们如何绘制图像,解释石头总是回落掉地面的背后机制。
两千年前,亚里士多德说石头属于四大基本元素中最重的土元素,因此它自然有落到地面的倾向;400年前,牛顿说万有引力是根本原因,地球通过引力吸引石头;100年前,爱因斯坦说时空弯曲是石头落向地面背后的运行机制。现在,科学家们正在运用量子力学绘制一幅新的图画,这幅新的画作还未完成,但是它告诉我们,石头回落到地面不是必然的,只是概率接近于1而已,我们没有看到其它结果,只是我们扔的不够多。
在所有这些解释中,基本元素、万有引力、时空弯曲,以及场、基本粒子、概率这些概念,还有那些与它们相关的理论都是科学家凭借非凡的想象力创造出来的。无论他们多么心灵手巧,都无法打开那块钟表的表壳,也不能把自己绘制的图画与实际的机制加以比较。
过去,我们说,科学是发现,不是发明。因为自然规律早就摆在那里,人类只能发现它,无法创造或者发明自然规律。我们相信通过实验和观测积累足够多的数据,并且最终可以从中总结出客观规律。科学研究就是一个从量变到质变的过程。但是,纵观整个科学史,人类真的通过这种归纳总结的方法发现了哪怕一条自然规律吗?没有,从来也没有。爱因斯坦告诉我们,科学概念和理论不是总结出来的,而是科学家们臆造的,虽然科学的目的是发现,但真正所做的却是想象、发明和创造。
我们总是将那些科学家创造出来的,经过了反复验证并且已经被广泛接受的理论误认为就是自然规律本身。但是,迄今为止,所有科学概念和理论都不完美,人们或早或迟、或多或少总能发现它们的缺陷,并且用新的概念和理论替代。
人类可能永远无法发现自然规律,只能不断突破自己想象力的极限,发明出抽象的概念和理论,解释那些大自然呈现出来的绚丽多彩的现象。而真正支配现象的自然规律是否存在,我们只能相信,无法证实。至于那些被发明出来的概念和理论与自然规律相差多远,我们也许永远无法知道。
对此,爱因斯坦没有那么悲观,他写到:随着知识的增长,人们肯定相信对实在的描绘将会越来越简单,所能解释的感觉印象的范围也会越来越广。人们也可以相信,知识有一个理想的极限,而人类的心灵正在接近这个极限。这个理想的极限或可称之为客观真理。