本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
二十年前，《科學》雜誌（現已停刊）邀請我評論科學記者喬治·約翰遜的《心靈之火》（在過去的十年裡，我一直與他在Bloggingheads.tv上爭論）。《心靈之火》讓我感到震驚，因為它挑戰了《科學的終結》的一個基本前提，而我當時正要完成這本書。“科學發現的模式是否聲稱具有普遍真理，”約翰遜的書封面上問道，“或者來自另一個星系的訪客會發現它們像世界上的宗教一樣古怪和文化決定，建立在信仰之上嗎？”我在我的評論中極力反駁約翰遜對科學的看法，並捍衛我的“樸素實在論”（正如一位朋友所描述的那樣）。我在這裡重印我的評論，因為《心靈之火》 剛剛再版並附有新的序言，它仍然是我遇到的後現代主義最雄辯的表達（這就是為什麼它是我 最喜歡的 25 本科學書籍之一）。喬治和我也在Bloggingheads.tv 的一個新片段中談論了他的書和我的評論。 -- 約翰·霍根
在新墨西哥州，山脈裸露的地層引人深思歷史，甚至是地質學的視角。人類文化也是分層的。在整個地區的村莊中散落著美國原住民，如特瓦人，他們的創世神話在複雜性上可以與現代宇宙學相媲美。奇異的基督教形式在印第安人和幾個世紀前定居於此的西班牙人的後裔中都很盛行。在特魯查斯鎮，一個名為赫曼諾斯·佩尼滕特斯教派的組織試圖透過上演模擬十字架刑和鞭笞來贖人類的罪孽。
輕輕地覆蓋在這些古老的信仰體系之上的是嚴謹而耀眼的科學薄層。半個多世紀前，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的物理學家透過引爆第一顆原子彈，展示了他們深奧公式的驚人威力。三十英里以南，聖塔菲研究所於 1985 年成立，現在是蓬勃發展的複雜系統研究的總部。在這兩個機構中，一些世界上最有才華的調查人員正在尋求擴充套件或超越當前關於宇宙結構和歷史的解釋。
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自然、古代文化和當代科學的融合使新墨西哥州成為思考科學未來的理想之地。在新墨西哥州和其他地方，在千禧年末研究的急劇步伐，矛盾地引發了對科學事業的兩種對立觀點。一方面，德克薩斯大學的諾貝爾獎獲得者史蒂文·溫伯格等物理學家宣稱，研究人員正在趨同於“最終理論”，該理論將涵蓋支配物理領域的基本定律。另一方面，許多哲學家和其他人質疑科學是否能夠最終達到真理。鑑於一種理論取代另一種理論的速度如此之快，這些懷疑論者認為，科學家如何才能確定他們當前的理論是正確的？
在這場信仰與不信仰的鬥爭中，科學家們一直有一位強大的盟友：科學作家。正如喬治·約翰遜所說，大多數報道科學的記者都認為宇宙定律“就像金礦脈，而科學家正在開採礦石”。現在，約翰遜，《紐約時報》的記者，帶著一本傑出的新書，偏離了大眾的路線，這本書對科學的真理主張提出了令人不安的問題。
《心靈之火》在某種程度上是一部傳統的——儘管執行得非常出色的——科學新聞作品。約翰遜提供了對現代研究中最令人興奮和哲學共鳴的領域的最新調查。僅憑這一成就就足以使他的書值得一讀。他對粒子物理學、宇宙學、混沌、複雜性、進化生物學和相關發展的描述既抒情又清晰。它們讓我意識到，在某種程度上讓我感到不安的是，我對大衛·玻姆的量子力學導波詮釋，或資訊理論和熱力學之間的聯絡掌握得多麼糟糕。
《心靈之火》與其他科學書籍的區別在於它對這些理論的深刻質疑。約翰遜認為，科學也可以被視為“一種人為的建築，它是歷史性的，而不是永恆的”，“是劃分世界的眾多替代方式之一”。他對解釋生命起源或整個宇宙起源的最新嘗試的報道與對新墨西哥州原始地形以及佩尼滕特斯教派和特瓦人的宗教觀的描述交替進行。約翰遜指出，這些神學源於人類對秩序的相同熱情——以及對這種秩序存在的相同信念——量子力學或大爆炸理論也是如此。對於來自先進文明的外星人，或者對於一千年後的人類科學家來說，這兩組信仰難道不會顯得幾乎同樣原始，同樣遠離真理（假設古典概念仍然可行）嗎？
約翰遜的修辭技巧以及他對科學和哲學的深入瞭解證明，他迫使我們認真對待這種可能性。《心靈之火》是一部顛覆性的作品，尤其因為它如此微妙。約翰遜的風格與其說是論戰性的，不如說是詩意的：他透過類比、暗示、影射來推進他的立場。這也許就是為什麼之前的《心靈之火》評論家，包括進化生物學家斯蒂芬·傑伊·古爾德，似乎沒有意識到約翰遜對客觀知識概念發起的攻擊有多麼嚴重。
約翰遜用從科學本身汲取的工具來削弱科學的基礎。物理學家已經證明，即使是一些表面上簡單的系統也是混沌的；也就是說，自然的微小擾動（愛荷華州諺語中蝴蝶翅膀的扇動）可以引發一系列完全不可預測的後果（印度尼西亞的季風）。這些論點也適用於我們自己的心智慧力。神經科學家經常強調，大腦遠非解決問題的完美機器，而是自然選擇從手頭的一切事物中拼湊起來的。
約翰遜提出，科學也可能是“一座塔樓的建築，它可能以另一種方式建造”。儘管他從未提及《科學革命的結構》，但約翰遜的觀點讓人想起哲學家托馬斯·庫恩在 1962 年提出的觀點。在那本書的尾聲中，庫恩將科學的演變比作生命的演變。他指出，生物學家已經摒棄了目的論的觀點，即進化朝著任何事物——包括被稱為智人的聰明、無羽毛的兩足動物——前進。庫恩以同樣的方式建議，科學家應該避開科學正在朝著對自然進行完美、真實的描述進化的幻覺。事實上，庫恩斷言，生命和科學都不是朝著任何事物進化，而是僅僅遠離某些事物；因此，科學與生命一樣，是偶然的，依賴於環境的。約翰遜也贊同類似的觀點，儘管比庫恩的表達更雄辯。
《心靈之火》與其說是一份明確的宣告，不如說是一種挑釁。它挑戰讀者重新思考他們對什麼是真實的，什麼僅僅是想象的假設。無論如何，它挑戰了這位讀者。我第一次接觸《心靈之火》是在完成我自己的書時，這本書採取了完全不同的觀點，即科學真理實際上已經唾手可得。閱讀約翰遜，我經常點頭表示同意，然後意識到這樣做我違反了自己的信念之一。相反，我會本能地反對他寫的一些東西，然後質疑自己的立場。其他讀者肯定會以自己的方式接受約翰遜的論點。但是，除非他們一開始就是激進的相對主義者，否則他們不太可能在沒有經歷信仰危機的情況下讀完這本書。
我對約翰遜的主要分歧在於，他過於均勻地施展他的懷疑。不可避免的結果是，所有理論，從最經驗證實的到那些即使在原則上都無法檢驗的理論，似乎都同樣是暫定的。我也不能接受約翰遜的進化論的、庫恩式的科學進步模型。僅僅因為科學研究的物件——包括產生科學的人類思想——受到偶然因素的影響，並不意味著科學同樣是偶然的。自然選擇使我們傾向於用名詞和動詞、物體和動作、物質和能量來看待世界。可能還有其他分類現實的方式，但這正是我們被賦予的感知模式，而且它非常成功。
鑑於我們的感知偏好和我們生活的世界，似乎不可避免的是，一旦我們發明了科學，我們就會偶然發現某些事實。遺傳密碼可能是偶然事件的產物，但它的發現似乎是不可避免的。天文學家已經確定，我們的太陽只是眾多恆星之一，我們的銀河系只是數十億個星系之一。這是一個無可辯駁的發現，就像地球是圓的一樣，所有物質都由稱為元素的物質組成，所有元素都由原子組成，而原子又由更小的實體組成，即電子、質子和中子。約翰遜肯定接受這些發現是真實的。
或者他接受嗎？在本書的早期，約翰遜提供了一個關於現代物理學的複習課程，從廣義相對論和量子力學開始，最終達到超弦理論的幻境。約翰遜在充分肯定這些成就的力量和美感的同時，也暗示現代物理學在某種意義上可能是一種巧妙的捏造——當然是有效的，但僅僅是眾多可能的替代方案之一。約翰遜一次又一次地指出，物理學家假定然後找到了滿足某些理論要求的粒子。“一個理論需要一個粒子，並且有一場尋找它的競賽。探測器被建造出來，然後被調整和重新調整，直到，瞧，觀察到預測的效果——效果，而不是粒子本身，粒子本身可能活得不夠長，無法留下軌跡。”
以中微子為例。理論家最初假設它的存在是為了確保某些形式的核衰變中的能量守恆，二十五年後，實驗者找到了它明確的證據。部分原因是它的質量和其他特性一直難以確定，中微子現在在關於宇宙的構成和最終命運的推測中起著核心作用。“一旦被接受為真實，中微子就可以用來理解其他現象，”約翰遜寫道。“因此，它們變得越來越緊密地編織到我們和核世界之間的網狀結構中。”
約翰遜淡化的是，一些假設的粒子和過程從未被發現。例如，理論家一直渴望磁單極子和質子衰變，但實驗未能為兩者提供證據。此外，實驗還發現了無數無人預料到的現象，例如 X 射線、放射性和超導性。
約翰遜進一步試圖透過回顧正在進行的理解量子力學的努力來破壞讀者對物理學的信心。臭名昭著的量子悖論中最令人困惑的悖論之一是測量問題。量子理論表明，像電子這樣的粒子遵循許多不同的可能路徑，所有這些路徑都體現在粒子的所謂波函式中。但是，當粒子被測量時，這種模糊性突然消失；在那一刻，波函式“坍縮”，粒子呈現其可能的數值之一。測量問題令人不安地暗示，物理領域在某種意義上是由我們對它的感知來定義的。
為了解決這個問題和其他難題，一些物理學家現在正試圖以資訊理論的模式重塑量子力學，資訊理論是數學家克勞德·夏農在 20 世紀 40 年代建立的一門學科。正如夏農所定義的那樣，資訊可以被視為系統使觀察者感到驚訝的能力。洛斯阿拉莫斯的沃伊切赫·H·祖雷克和其他人提出，如果將所有物理過程都視為資訊而不是嚴格的物理現象，則觀察者和被觀察物件之間明顯的二分法可以消除。
但是，以這種方式解決測量問題類似於透過假設所有物質都是思想的表現來解決身心問題。畢竟，只有存在有意識的資訊處理者來理解資訊，資訊才存在。約翰遜雖然似乎同情基於資訊的正規化，但他承認其致命的缺陷。“如果人類從地球上消失，計算機將繼續執行，直到能源耗盡。但是，如果沒有直譯器，它們真的可以說是在處理某種稱為資訊的東西嗎？”據我們所知，宇宙在 40 億年前之前沒有生命；有智慧的、有自我意識的生命，能夠創造科學，可能只存在於宇宙時間的最後瞬間。那麼，資訊怎麼可能是現實的基本屬性呢？
正如約翰遜所表明的那樣，量子力學的其他解釋也令人難以置信。例如，根據多世界詮釋，像電子這樣的量子實體實際上遵循量子力學允許它的所有路徑——在不同的宇宙中。更糟糕的是，最流行的詮釋都無法透過經驗區分。當物理學家關心詮釋時（許多人並不關心，而是寧願退回到工具主義），他們主要出於審美原因而選擇其中一種。
約翰遜探測量子力學的哲學基礎的真正目的是質疑其作為絕對真理的地位，即物理學家直接從柏拉圖領域摘取的真理。約翰遜問道，物理學家是發現了量子力學，還是想象了量子力學？是否存在其他可能更合理的微觀世界模型？解決這些問題的一種方法是接受約翰遜自己對科學理論的描述，即將科學理論描述為自然的地圖。道路地圖依賴於某些約定和形式主義，科學家構建的原子核、銀河系或人類基因組的地圖也是如此。但是，這些形式主義是人為發明的這一事實並不能使高速公路、中子、星系和基因同樣是虛構的。
形式主義本身可能並不總是很有意義。例如，牛頓的引力形式主義對他的同時代人來說帶有神秘色彩。一個物體怎麼可能在廣闊的空曠空間中拉扯另一個物體？（1995 年，《自然》雜誌的一篇社論質疑牛頓是否能夠在今天發表他的理論，因為它的不合理性是不言而喻的。）但重要的是形式主義有效；它的真實性不會受到僅僅是怪異的威脅。量子力學和愛因斯坦的形式主義也是如此。有什麼比彎曲的空間和可壓縮的時間更令人震驚常識的嗎？但這些概念也有效，甚至比牛頓的引力版本更好。
問題是：這些引力理論是否對應於自然界中的真實事物？當物理學家談論引力是真實存在而不是人為發明的東西時，他們是否在將他們的理論實體化？畢竟，我們無法像看到神經元、蝙蝠或紅巨星那樣看到引力；我們只能推斷引力的存在。然而，我相信——大多數科學家甚至非科學家也相信——自然界中存在一些真實的東西，牛頓的理論和愛因斯坦的理論都可以說是關於它的。牛頓可以公正地說發現了引力，而不是發明了引力，儘管他的數學形式主義本身就是一種發明。
人們可能會合理地問，是否存在更好的數學和概念形式主義？也許。但量子力學和廣義相對論，現代物理學的主要形式主義，已經描述了物質在除最極端情況外的所有情況下的行為。這些形式主義非常有效，以至於可以被視為虛擬發現；也就是說，回顧過去，它們的創造似乎與我們對原子、元素和星系的辨別一樣不可避免和不可撤銷。
約翰遜非常正確地指出，物理學家經常過分迷戀他們的形式主義。他公正地質疑對稱性等概念——對稱性已成為粒子物理學的指導思想——是代表真理本身，還是僅僅是有用的數學工具。如果一個物體可以進行某些數學變換——例如繞軸旋轉——並且基本上保持不變，則稱該物體是對稱的。正是對稱性使物理學家能夠證明，正如電和磁是單一力的兩個方面一樣，電磁力和弱核力也是統一的電弱力的表現。
在尋求類似的柏拉圖式屬性的過程中，一些物理學家推測宇宙起源於富含對稱性的粒子，稱為超弦。據稱，這些幾乎無限延展的原物質環產生了所有物質、力、空間和時間。“在開始時，”約翰遜寫道，“是一個數學純潔的世界，它破碎並誕生了我們身處的世界。這種信仰與從伊甸園墮落，或特瓦人從天上的地下世界出現有多大不同？”
將特瓦人的神話與超弦理論進行比較並非完全不公平。超弦被認為在比可見宇宙邊緣潛伏的類星體在實踐中更遠離人類干預的微觀領域中扭動，並且它們不僅存在於我們居住的四個維度（三個空間維度加上時間）中，而且至少還存在於另外六個維度中。沒有直接的經驗證據支援超弦的存在，而且幾乎肯定永遠不會有。探測超弦被認為存在的距離尺度和能量將需要一個周長為 1000 光年的粒子加速器。
在超弦問題上，約翰遜和我完全一致。超弦理論似乎不是自然經驗研究的產物，而是一種關於現實對稱結構的宗教信念的產物。一些粒子物理學家也持有同樣的觀點。電弱理論的架構師之一謝爾頓·格拉肖嘲笑超弦研究人員是“中世紀神學家的等價物”。
這種懷疑精神是必不可少的。沒有它，科學、人文學科或任何知識模式都不會有進步。但是我們應該有多麼懷疑呢？當被推得太遠時，懷疑論最終會導致終極的對話終結者，唯我論。在受管制物質助興的深夜討論中，一位大學二年級學生可能會建議他只不過是一個坐在某個地方的化學桶中的大腦，被外星科學家程式設計來想象他所有的經歷。但是，儘管這種假設可能很有趣，但它是不可檢驗的，因此是不科學的。
宗教神話在很大程度上也是如此，要麼是已被證明是錯誤的，要麼是無法檢驗的。地質學家已經無可辯駁地證明，地球形成於大約 45 億年前（而不是一些原教旨主義者認為的 6000 年前）。科學家無法證明上帝不存在（儘管正如生物學家理查德·道金斯所論證的那樣，仁慈上帝的概念肯定似乎與證據相矛盾）。但原教旨主義者也無法證明上帝存在。因此，上帝是一個不科學的概念。
約翰遜非常清楚所有這一切，但他仍然要求我們考慮，在某種程度上，科學也可能像信仰一樣是理性的問題。而且，他的懷疑也為許多科學家所共有。例如，物理學家弗里曼·戴森喜歡斷言，我們目前的知識對未來的科學家來說，會顯得像亞里士多德的物理學對我們來說一樣原始。
為什麼像戴森和約翰遜這樣顯然知識淵博且尊重——實際上，甚至是崇拜——科學的人如此接近相對主義？我自己的理論是，對他們來說，另一種選擇要糟糕得多：科學的終結。他們認識到，如果科學能夠獲得絕對真理，那麼它可能很快就會成為自身成功的受害者。畢竟，研究人員已經繪製出了整個宇宙的地圖，從夸克和電子的微觀領域到星系和類星體的宏觀領域。物理學家已經表明，所有物質都由少數基本粒子組成，並受少數基本力的支配。
科學家們還將他們的知識編織成一個令人印象深刻的，儘管不完整的，關於我們是如何產生的敘事。宇宙在大約 150 億年前爆炸成存在，上下浮動 50 億年，並且仍在膨脹。大約 45 億年前，超新星的碎屑凝聚成我們的太陽系。在接下來的數億年中，帶有稱為 DNA 的巧妙分子的單細胞生物在這個星球上出現。這些原始微生物透過自然選擇，產生了非凡的更復雜生物，包括智人。
我猜想，這個現代創世神話在 100 年甚至 1000 年後仍將像今天一樣可行。為什麼？因為它就是真實的。事實上，鑑於科學已經取得了如此大的進展，並且鑑於限制進一步研究的物理、社會和認知限制，科學可能幾乎沒有什麼可以新增到它迄今為止所賦予的知識中。在某種程度上，我們目前的知識是真實的，就更難超越。
1965 年，理查德·費曼一如既往地具有先見之明，預言科學將達到這個僵局。“我們所處的時代是發現自然基本定律的時代，那一天將永遠不會再來。”費曼繼續說道，在偉大的真理被揭示之後，“將會出現思想的退化，就像偉大的探險家感到當遊客開始湧入新的領土時正在發生的退化一樣。”
正如約翰遜自己指出的那樣，科學留下了一些相當重要的問題尚未解答：宇宙究竟是如何開始的？它可能以其他方式出現嗎？地球上生命的出現及其隨後的進化有多麼必然？宇宙中其他地方存在生命嗎？努力回答這些問題——並超越既有的智慧——促使一些雄心勃勃、富有創造力的科學家超越經驗研究，使他們陷入更類似於哲學或藝術而不是傳統意義上的科學的理論。
如果超弦理論和其他無法檢驗的假設預示著真正的經驗科學的消亡，這對人類來說是一場悲劇。儘管取得了所有成就，但科學在某種程度上還是令人失望的。它仍然讓我們飽受戰爭、疾病、貧困、種族衝突和無數較小的罪惡的困擾。它摧毀了使生活有意義的迷信，但沒有為我們提供令人欣慰的替代品。正如史蒂文·溫伯格曾經說過的那樣，“宇宙變得越容易理解，它就越顯得毫無意義。”
我懷疑約翰遜會同意。對於像他和戴森這樣的尋求者來說，科學可能即將結束的可能性是可怕的，因為尋求真理，而不是真理本身，才是使生活有意義的原因。懷疑的立場使約翰遜、戴森和其他人能夠保持希望，即偉大的發現時代尚未結束，更多的啟示和革命即將到來。他們願意犧牲絕對真理的概念，以便永遠尋求真理。
無論這些熱愛科學的懷疑論者最終是否正確，像約翰遜的書籍都是寶貴的。維特根斯坦在他的散文詩《邏輯哲學論》中寫道：“神秘的不是世界如何存在，而是世界存在。”維特根斯坦知道，所有人類情感中最崇高的情感，都包含在對存在之謎的純粹驚愕之中。透過指出科學的所有不足之處，指出它提出但未解答的所有問題，約翰遜盡了自己的職責，以確保我們的驚奇感不會很快消失。
進一步閱讀:
《科學的終結》（2015 年版）。