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推翻牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦,能使中国成为世界科学中心吗?

科学的弯道超车

科学如果要追根溯源,那一般来说都会追溯到古希腊时代。而近代科学则是在西方文艺复兴的土壤下逐渐孵化,在伽利略和牛顿等人的努力之下,物理学实现了科学化;在第谷和开普勒的努力下,天文学逐渐走向了科学化;在拉瓦锡和道尔顿的努力下,化学逐渐实现了科学化。这些科学化的进程都发生在200-300年前。

在早期,科学的发展并没有中国人的身影。一直到20世纪,才逐渐有了中国人的身影。西方在300多年的近代科学发展过程中,诞生了牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦这样的理论物理学大牛,如果非要排个排行榜,这三位会是毋庸置疑的前三。

客观地说,在科学发展上,中国一开始确实落后了,如今正在慢慢赶上。如今中国有很多人在思考如何才能够实现超越?科学上的超越本质上是要在理论科学上超越。还有一些民科号称要推翻牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦,从而使中国成为世界科学中国。那真的有人可以做到这一点吗?

客观地说,是真做不到,并不是智商的问题,而是因为提出这种想法的人对“科学”是有误解的。那具体是咋回事呢?

科学的范式

要搞清楚这个问题,我们首先要搞清楚:科学是什么?

我相信不同的人对此有不同的理论。曾经有一位研究生写信询问爱因斯坦:为什么中国古代没有诞生科学?

万万没想到的是,爱因斯坦不仅回信了,还阐述了自己对于科学的理解。爱因斯坦是这么说的:

现代科学的两个根基是:古希腊时期发展出的“形式逻辑”以及文艺复兴时期发展出的“通过实验找到可能存在的因果关系”。在我看来,古代中国的学者们没有走上这两条路,并没有什么可惊讶的。

爱因斯坦认为科学的基本要素是:形式逻辑和通过实验寻求可能存在的因果关系。

而近代科学的奠基人牛顿在发表他的著作《自然哲学的数学原理》,在本书集结了牛顿的智慧,也奠定现代科学的范式。

在这本著作的前10多页当中,牛顿给多个物理量下了准确的定义,其中就包括:质量、力、时间、空间等等。

牛顿的研究方法就是科学范式的雏形,首先,要对研究对象下一个准确的定义,其次,这个定义是可以被实验验证以及数学语言描述的。后来,在总结牛顿的工作方式时,就提出了一个牛顿激光烈焰剑理论:

所有不能进行实验和观测的东西都不值得辩论。

这套科学范式实际上奠定科学发展的轨迹,由于重实验、重观测。因此,科学的发展是叠加式的。说白了就是后人是站在前人的基础上进行发展,而不是把后人推翻再创造。

兼容而不是推翻!

如果我们纵观整个科学史的发展,我们就会发现没有一个科学家是把前人完全推翻然后再造的。我们就拿物理为例。牛顿力学和万有引力定律是经典物理学的根基。麦克斯韦的电磁学理论是经典物理学的另外一个根基,麦克斯韦没有推翻牛顿。

到了20世纪初,物理学上空出现了两朵乌云。这两朵乌云催生了物理学的革命,两个全新的理论诞生,一个是相对论,一个是量子力学。那相对论和量子力学推翻了经典物理学了吗?

我们可思考一下,如果推翻了,为什么我们还会继续学习牛顿力学和麦克斯韦的电磁学?

实际上,新的理论是兼容旧的理论。牛顿的理论是用来描述宏观低速的世界,这个理论和观测是完全匹配的,误差小到观测仪器都很难检验到,所以某种程度上我们可以理解成推翻牛顿力学就是在推翻客观事实,除非前人都是观测水平不行,把客观现实都观测错了。

量子力学描述的是微观世界的物理学规律,它也确实可以用到宏观低速的世界,但是在宏观低速的世界里,量子力学推导出来的结果和牛顿力学推导出来的结果是几乎一致,只有在小数点后15位左右才有差别。

同样地,相对论描述的是高速状态或者引力巨大的情况,它也可以用到宏观低速的世界,并且和牛顿力学推导出来的结果是几乎一致,也是在小数点后15才有差别。

从物理学的发展来看,我们就会发现由于旧的理论是符合观测结果的,新理论也得匹配这个观测结果。因此,新的实际上是兼容旧的理论,而不是推翻。

未来如果中国出现了科学大牛,他实际上也是站在牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的肩膀上继续往前发展科学,而不是把前者推翻。