大自然的壯麗超越我們的想象

當你沒有準備好發現非凡的事物時,你永遠不會發現

藝術家對“熱木星”飛馬座 51b 的印象。

表達愛意最真誠的方式是瞭解我們所愛物件的特性,不帶保留或偏見。根據這個定義,追求科學知識是愛大自然全部壯麗的終極行為。科學探究只會增強我們在目睹現實的所有量化細節時所感到的敬畏之情。

大自然的美是免費的。鑑於在人類世界中強制執行社會法律是多麼困難,物理世界中的所有現象都遵守一小組嚴格的定律,這一事實是值得注意的。我經常想象,如果宇宙像我女兒們每天早上的房間一樣混亂,那將會是什麼樣子。

當我們思考尖端技術成就時,例如自動駕駛汽車時,我們往往會感到傲慢。但事實上,更平衡的視角需要謙虛,而不是傲慢。最近受傷後,我的身體從瘀傷中恢復的速度比我的驗光師給我配一副新眼鏡的速度還要快。我們最先進的技術尚未生產出一種像人體一樣在事故後自我修復的自修復汽車。


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大自然不僅美麗;它還超越了我們想象的極限。天文學中相對較新的例子包括意外發現的暗物質暗能量,它們的本質仍然神秘;“熱木星”的普遍存在,它們以緊密的軌道環繞著太陽,這與我們行星系統中的木星形成對比;或者奇怪的屬性,這是在太陽系中發現的第一個星際物體ʻOumuamua。這種經驗對於所有研究領域都是通用的,使科學成為一種學習體驗,我們在其中透過觀察現實來擴充套件我們的想象能力。

科學過程是與自然的對話,我們在其中提出理論觀點,並透過實驗來傾聽自然的反應,而不是獨白,在獨白中,我們專注於數學之美,並簡單地假設它與現實相關。弄清楚自然的微妙之處比證明數學定理更具挑戰性,因為後者的活動只涉及人類。但是,在無限數量可能存在的可能性中,只有一個物理現實存在。我們科學探究的結果不由我們決定:現實是由大自然預先決定的。

在進行研究時,如果我們期望科學的未來程序與過去的歷史相似,我們可能會錯過重要的發現。當你沒有準備好發現非凡的事物時,你永遠不會發現它們。1995年,米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎洛茲發現了第一個“熱木星”飛馬座51b,他們因此獲得了2019年諾貝爾物理學獎,這證實了奧托·斯特魯夫在1952年提出的理論提議。延遲四十年是由於主流拒絕根據它會違反我們對太陽系的“瞭解”的論點,而分配望遠鏡時間進行熱木星搜尋。在戴維·朱伊特和簡·盧於1992年發現外太陽系中的第一個柯伊伯帶天體之前,也出現了類似的延遲

這些例子說明了科學家如何依靠傳統觀念來決定什麼是真理,而不是謙虛地將其假設進行實驗測試。在伽利略·伽利雷之前,傳統的看法是重物在重力的作用下比輕物下落得快。但他敢於進行實驗測試,證明這一概念是錯誤的,並建立了“等效原理”,這反過來又成為阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的基礎。為了反駁他另一個錯誤的偏見——太陽繞地球執行——伽利略被軟禁了九年,直到他於1642年去世。但這並沒有使太陽繞地球執行九次;它只是延遲了科學知識的自然發展程序。

自伽利略時代以來,不願根據他們認為“不合理”的信念來測試新想法並不是唯一重複的模式。還有一種趨勢,在獲取資料後,忽略異常現象——淡化無法解釋的現象,即使在面對矛盾的證據時也宣佈“一切照舊”。星系團核心周圍巨大的光弧出現在《天體物理學雜誌》上發表的影像中,但直到20世紀80年代引力透鏡主題流行起來才被重視。在這種情況下,弗裡茨·茲維基早在1937年就預測到了這種光弧,比這早了四十多年。

科學家們也不能免於一廂情願的想法,對他們的信念進行現實檢驗是強制性的。在廣泛使用經過實驗測試的COVID-19疫苗之前,考慮面對面活動的風險時,這是一個尤其重要的教訓。科學的嚴謹性不應妥協,尤其是在生死攸關的情況下。

在最近與一位哲學家進行的交流中,他認為我們自然的死亡中沒有固有的“損失”,因為我們不擁有自己的未來,我回應說,從天文學的角度來看,死亡意味著失去了跟隨宇宙演變的能力。因此,死亡的體驗感覺就像在音樂廳裡,當交響樂團仍在演奏交響樂時,領座員把你帶出去了。只聽交響樂的一部分是一種根本上較差的體驗,它的全部意義和美感從整體來看是很明顯的。縮短我們的停留時間代表著一種損失。他承認了。

作為大自然觀眾的人類,有時顯得滑稽,有時顯得悲劇,但大多數時候,相對於其他正在發生的一切,卻顯得微不足道。人類缺乏想象力應被原諒為科學家們試圖彌補的暫時障礙。即使學生們喜歡這門課,教育也需要時間。

Avi Loeb is the head of the Galileo Project, director of the Institute for Theory and Computation at the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, founding director of Harvard University’s Black Hole Initiative, and the former chair of the Harvard astronomy department (2011-2020). He is a former member of the President’s Council of Advisors on Science and Technology and a former chair of the Board on Physics and Astronomy of the National Academies. He has published more than a thousand peer-reviewed papers and is the bestselling author of Extraterrestrial and Interstellar and a co-author of the textbooks Life in the Cosmos and The First Galaxies in the Universe.

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