科学起源于古希腊,哲学家泰勒斯提出“世界的本源是什么?”这一科学研究的终极问题。亚里士多德在《物理学》开篇就指出科学研究的目的和途径,即“从就我们来说明白和易知的东西到就自然来说明白和易知的东西,因为对我们说来易知和在绝对意义上易知不是一回事。”说直白些,科学研究是通过提高人类自身的认知水平,发现自然规律。
纵观科学发展史,哥白尼日心说、牛顿力学定理、爱因斯坦相对论等等重大科学成就都是人类提高自身认知水平的成果,同时伴随的必然是对固有观念的突破。
固有观念是什么?观念是人们对事物的认知,当人们认为自己的某一认知绝对正确时,就会从这一认知出发考虑问题,而不再对这一认知本身进行思考,固有观念由此产生。固有观念也可以被称作信仰、信念,或被称作固执、执念,无论是褒是贬,固有概念一旦形成便极难改变。
固有观念人人都有,代表人类探索自然规律的科学家也不能幸免,科学家的固有观念可能会影响人类科学发展的进程。第一次数学危机就是著名的例子。
毕达哥拉斯,古希腊数学家,他开创演绎逻辑思想,将算术提升为数学,是以严格的逻辑证明建立数学体系的奠基性人物。他提出世界的本源是数字,并且坚信数字是完美的,即任何数字都能够以两个整数之比的形式描述。但毕达哥拉斯的这一信念只是猜想,在没有经过严格逻辑证明的情况下就作为基础条件应用在数学体系的构建中,当他的学生希帕索斯发现无理数时,这一猜想被证明是错误的,从而引发了第一次数学危机。
面对危机,毕达哥拉斯选择杀死希帕索斯隐瞒真相,他不稀摧毁刚刚建立的数学大厦,也要维护自己的固有观念,即使这个观念已经被证明有问题。
还有一个著名的事例是爱因斯坦对量子力学的质疑。在20世纪初,正是普朗克、爱因斯坦等人推开了量子力学的大门,将人类的视野引入原子内部。
随着量子力学的发展,人们发现原子内部结构和运行现象无法用宏观世界的规律诠释,特别是薛定谔方程中“波函数的平方”被解释为“概率”,使那些熟悉经典物理学的老一辈科学家无法接受。经典物理学的成功使老一辈科学家心中坚持一种哲学信念,他们相信自然规律是确定的,概率只是纯数学的概念,不可能存在于现实世界。这种哲学信念导致老一辈科学家们产生了一种固有观念,他们始终对量子力学持怀疑和反对的态度。普朗克对此颇为感慨,他说到“新科学事实之所以能够取得胜利,并不是它把所有反对者说服了,而是反对者都死了,最终熟悉它的年轻人长大了。”
1926年,在一封给友人的信中,爱因斯坦对量子力学给出了一段著名的评论,也说明了他质疑量子力学的真正原因“量子力学固然是堂皇的,然而我的内心却有一个声音告诉我,它还不是那回事。虽然这个理论描述了很多东西,但它并没有真正的带领我们更加接近‘那位老头子’的秘密,我无论如何都深信那位‘老头子’不是在掷骰子。”
像爱因斯坦这种颠覆人类时空观的人,也无法摆脱固有观念的束缚。
从1927年,第五届索尔维会议开始,爱因斯坦多次以科学的方式对量子力学提出质疑,在质疑和争论的过程中,爱因斯坦也在修正自己对量子力学的看法,比如对于概率诠释,也在一定范围内认可。最终,爱因斯坦不得不承认量子力学在逻辑上是自洽的,因为判断一个理论正不正确,主要就是看它与实验结果的吻合程度。而量子力学理论是包括经典力学在内的目前所有理论中与实验结果符合的最好的。
毕达哥拉斯和爱因斯坦以不同的方式坚持自己的固有观念。第一次数学危机之后,人们抛弃了毕达哥拉斯完美数字的观念,并且得出结论“直觉和经验不一定靠得住,而推理证明才是可靠的”。爱因斯坦对固有观念的坚持推动了量子力学的发展。但不管怎样,突破固有观念是科学发展的必由之路。