【课程结语】科学的对与错

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课程结语 

首先祝贺你，完成了 22 周的《六极物理课》的学习。

我读书的时候，一个学期只有 14 周时间，其中还有 2 周是期中和期末考试，22 周已经超过了大学里的一个自然学期的时间。相信对于大部分同学来说，这样深入的学习和了解物理学还是头一回，能坚持下来的确很了不起。

22 周，在人的一生中可能算不上是一段很长的时间。我统计了一下，如果完整听完《六极物理课》全部二十二章内容，你就已经接触到了整个物理学大部分领域的知识。

我们先来对这六篇，二十二章内容所涵盖的领域做一个简单的梳理：

【极快篇】我们学习了狭义相对论以及少量空气动力学的知识；

【极大篇】我们集中了解了天体物理领域的知识；

【极重篇】我们学习了广义相对论；

【极小篇】我们学习了原子物理、量子物理、粒子物理和一点量子场论；

【极热篇】我们了解了热力学、统计力学以及复杂科学；

【极冷篇】我们又涉猎了材料物理、固体物理和凝聚态物理。

如果用数据来做盘点，在这 22 周中，我们总计认识了 73 位伟大的科学家，了解了 47 条物理学原理和定理，讲解了 25 个物理实验和思维实验，解释了 44 个物理学理论，以及 541 个物理学、数学概念。

看着这个成绩单，是不是觉得自己还是挺不错的？统计完还真是挺惊讶的，这里要为你的求知欲点个赞。

但在这里我一定要再强调一下《六极物理课》的目标以及它的定位。

我希望它可以是你对物理学好奇心的一个起点。《六极物理课》的目标，是绕过繁琐的数学计算，将物理学中最精髓的物理学思想交付给你。我始终认为：物理学的大道不会是复杂的；物理学的核心思想不应当是数学的，数学是表达物理学的工具。

我曾经听说过一个佛教故事，说六祖慧能是个文盲，就有人质疑他：不认字儿怎么学习佛法？如何传道授业解惑呢？于是六祖就伸出一根手指指向月亮，说文字不过是指向月亮的手指，佛法才是这一轮明月。即便没有这伸出的一根手指，并不影响人们望见月亮。物理学的思维，就好像这一轮明月。很多人对物理的望而却步，实际上是对数学的望而却步。

所以，我的初衷是希望能够不借用这根指向月亮的手指，也能让你欣赏到物理学美妙的月色。爱因斯坦也说过类似的话，大意是一个理论如果无法用简单的语言描述清楚，要么就是自己还不是真懂，要么这个理论就是错的。

回顾我们的课程内容，除了在【极小篇】第六章讲规范场论中用了一点数学知识以外，在其他章节中我们还是都做到绕过了数学计算。

但是这绝不代表数学不重要，这里就要说到《六极物理课》的定位。

我相信大部分的同学只是希望通过这门课，相对深入的了解物理学，而不是停留在一般的科普故事层面，除了知其然，也想知其所以然。《六极物理课》是非专业人士相对全面的了解物理学的一个比较好的途径。

如果你以后打算攻读物理专业，或想要从事相关工作，我希望《六极物理课》可以成为你真正进入这个领域之前的一道开胃小菜，能够点燃你对科学的好奇心。不得不承认，如果老师讲得不够精彩，物理学、数学甚至工程学的学习很容易会变得枯燥无味，你会面对解不完的微分方程、求不尽的本征函数……我希望《六极物理课》带给你对科学的好奇心可以帮助你渡过这些困难、孤独和焦躁的时刻。

即便你的生活与物理毫无关系，《六极物理课》希望通过对现有的物理学知识的总结，帮助你培养一些物理学思维。

虽然对于核心物理思想的阐述相比于正统教科书的内容，并不会缺少任何关键信息，但这也只能让你对物理学有一个“旁通”式的了解。若想正通物理学，还是要扎扎实实的学习数学，因为物理学是一门定量的学科，不是单纯靠逻辑推演和因果关系的构架就能完全弄明白的。

现代物理学中很多尚未获得实验验证的知识，比如宇宙学中关于暗物质、暗能量、暴涨理论的知识；在极小这个方向上，试图统一强力、弱力、电磁力的大统一理论；试图统一广义相对论和量子力学的弦论、超对称理论；追问时空本质的圈量子重力等等……我们都未作系统讲解。因为这些理论都未被实验证实，当然了，未来有被证伪的可能性。

我始终坚信，物理学是一门建立在实验基础上的实证科学，因此我们只讲那些已经被证明的物理学知识。大统一理论、弦论、超对称理论等理论目前尚未被证明，现在还不能说它们是科学，就不在此赘述了。

说到科学，最后我还是想在这篇结语中与你探讨：什么是科学？什么是科学精神？什么是科学的对与错？

关于什么是科学，波普尔的总结非常到位：科学具有可证伪性。也就是说，能够通过设计实验验证论对错，并且能明确指出如何论对错的，才能被称之为科学。物理学界有很多学者认为弦论不属于科学，正是因为目前看来它不具备可证伪性，并且该理论之前提出的各种可能的实验都没有做出结果。如果永远无法被证伪，那么弦论就只是一个漂亮的数学理论，而非物理学，更非科学。

什么是科学精神呢？首先，我必须要反对一种思维误区：将是否科学作为判断事物的唯一标准。这似乎是一种崇尚科学的思维方式，但恰恰相反，它非常的不科学。科学思维的核心之一就是质疑精神，科学的发展过程，其实也是不断自我推翻的过程。只要是科学就相信，终将成为对科学的迷信。科学远非真理，人类是否可能掌握真理尚且未知，至少哥德尔在数学领域已经通过逻辑证明了数学公理是无穷的。如果我们真的具备科学精神，恰恰应该带着质疑的精神来看待科学。

那么什么才是科学的质疑精神呢？这就要说到科学的“对”与“错”。当我们没有讨论一个科学理论的适用范围时，去谈论它的对错其实毫无意义，因为它是相对的。假设真理无穷，但我们永远无法窥见所有真理，那么必然不存在一个科学理论在所有范围内都绝对正确。也许有一天，我们能够获得人类感知范围内正确的终极理论，但是这毕竟也有一个范围。所以一定要明确，当我们讨论科学理论的对错时，其实说的是这个科学理论在其适用范围内是否正确。比如，我们先在【极大篇】讨论了牛顿的万有引力定律，但是随后在【极重篇】又用广义相对论推翻了万有引力的理论，这并不代表万有引力定律是错误的，只能说广义相对论的适用范围比万有引力定律更广。相比于对错，首先应该关注每个理论的适用边界。我们无法真正获得全部真理，更先进、适用范围更广的科学理论，无非是由人类创造的更加贴近真理，能在人类逻辑当中运行的思维模型，我们通过思维模型尝试去理解真理而已。

明确了这一点，我们就可以来谈谈什么是科学的质疑精神。很多科学爱好者，热衷于去推翻一些成名的科学理论，譬如相对论与量子力学，但不明白质疑和推翻应该怎么做。质疑成熟理论，应当在理论的适用边界之外去质疑，因为边界之外还没有获得验证。比如，我们在【极小篇】提到的杨振宁与李政道的宇称不守恒定律，当时杨李二人质疑宇称在弱相互作用中是否守恒，恰恰是因为从来没有人验证过宇称在弱相互作用过程中是否守恒，只是想当然地认为一定守恒，这便是在当时物理学理论的边界之外展开的质疑，这样的质疑才是有意义的。不经过系统学习，便不由分说的去质疑成熟理论，最终大多会成为妄想。想要知道这样高深的理论的边界在哪里，通常需要通过多年专业、扎实的学习。

因此，想要具备科学的质疑精神，第一、要坚持不懈，积极努力的学习，这样才能够知道科学理论的边界在什么地方；第二步，往边界以外去质疑，对于边界外的质疑，本身就是一种探索，成功的科学探索，本质上都是在扩大科学的边界。盲目为了质疑而质疑，还觉得这是自己拥有科学精神的体现，这种情况可以用杨绛先生的一句话来概括：你的问题在于，想得太多，书却读得太少。

千言万语汇成一句话：追求科学，就是不断学习，不断思考，不断怀疑。怀疑和思考的先决条件，是要先不断地学习。

最后，希望你能将从《六极物理课》中学到的物理学思维作为你求知的起点，从此奔向更加广阔的好奇心海洋。