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
與關於哲學與科學無關的說法相反，哲學一直以來，並且現在仍然對物理學有著比通常認為的更大的影響。某種當前的“反哲學”意識形態對科學的活力產生了破壞性影響。實驗物理學最近取得的重大進展都是對當今理論物理學中自由推測態度的駁斥。諸如希格斯粒子和引力波的探測，以及在許多人預期的地方未能探測到超對稱性等經驗結果，質疑了理論物理學家中常見的哲學假設的有效性，促使我們對科學方法進行更清晰的哲學反思。
《反對哲學》是一位上一代偉大的物理學家史蒂文·溫伯格的一本書中的一章標題。1 溫伯格雄辯地論證說，哲學對物理學的損害大於幫助——它常常是物理學家必須從中解放出來的緊身衣。斯蒂芬·霍金曾有名地寫道，“哲學已死”，因為過去由哲學家討論的重大問題現在掌握在物理學家手中。2 尼爾·德格拉斯·泰森公開表示：“……我們瞭解了膨脹的宇宙，……我們瞭解了量子物理學，這兩者都遠遠超出了你可以從扶手椅上推斷出的範圍，以至於整個哲學家社群……基本上變得過時了。”3我不同意。哲學一直在科學發展中，尤其是在物理學中，發揮著至關重要的作用，並且很可能繼續這樣做。
這是一場長期存在的辯論。早期一場令人愉快的辯論發生在古典時期的雅典。當時，這座城市的黃金時代的青年在著名的學校接受教育。其中兩所學校脫穎而出：伊索克拉底學派和柏拉圖創立的學院。這兩者之間的競爭不僅僅是關於質量：他們對教育的方法不同。伊索克拉底提供了一種高水平的實踐教育，教授雅典青年直接成為政治家、律師、法官、建築師等所需的技能和知識。學院專注於討論關於基礎的一般問題：什麼是正義？什麼是最好的法律？什麼是美？物質是由什麼構成的？柏拉圖為這種提出問題的方式發明了一個好名字：“哲學”。
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伊索克拉底對柏拉圖的教育和知識方法的批評是直接的，並且非常像那些當代科學家的說法，他們認為哲學在科學中不起作用：“那些從事哲學的人，他們確定證明和論據……並且習慣於探究，但不參與他們的任何實際職能，……即使他們碰巧有能力處理某些事情，他們也會自動做得更糟，而那些不瞭解[哲學]論據的人，如果他們接受過[具體科學]的培訓並且有正確的觀點，則在所有實際目的上都完全優越。
因此，對於科學而言，哲學完全無用。”4
碰巧的是，柏拉圖學校裡一位才華橫溢的年輕學生寫了一篇短文來回應伊索克拉底的批評：《勸勉篇》，這是一篇在古代成名的文字。這位才華橫溢的年輕人後來離開了雅典，但最終又回來開設了自己的學校，並取得了相當的成就。他的名字是亞里士多德。兩千年來科學和哲學的發展已經證明，如果有什麼的話，那就是加強了亞里士多德對哲學的辯護，反對伊索克拉底對哲學無用的指責。他的論點仍然具有現實意義，我們可以從中汲取靈感來回應當前關於哲學對物理學無用的說法。
亞里士多德的第一個論點是一般理論支援實踐的發展，並且碰巧對實踐的發展有用。今天，經過哲學和科學都得到相當發展的兩千年之後，關於哲學對科學的影響的歷史證據是壓倒性的。
以下是一些來自天文學和物理學的這種影響的例子。古代天文學——也就是說，我們所知道的關於地球是圓的，它的大小，月球和太陽的大小，到月球和太陽的距離，天空中行星的運動以及現代天文學和現代物理學從中湧現的基礎——是哲學的直接後裔。推動這些發展的questions是在學院和呂克昂學院提出的，其動機是理論上的，而不是實際的擔憂。幾個世紀後，伽利略和牛頓向前邁出了巨大的步伐，但他們嚴重依賴於之前的東西。5 他們擴充套件了先前的知識，重新解釋、重新構建並在此基礎上進行構建。沒有亞里士多德物理學，伽利略的工作將是不可想象的。牛頓明確表示他欠古代哲學，特別是德謨克利特，對於最初源於哲學動機的想法，例如空曠空間、原子論和自然直線運動的概念。他對空間和時間本質的關鍵討論建立在他與笛卡爾的討論（以及反對）之上。
在20世紀，物理學的兩項重大進步都受到哲學的強烈影響。量子力學源於海森堡的直覺，這種直覺植根於他所處的強烈實證主義哲學氛圍中：人們透過將自己限制在原則上可觀察的事物上來獲得知識。海森堡1925年關於量子理論的里程碑式論文的摘要明確地說明了這一點：“這項工作的目的是為量子力學理論奠定基礎，該理論完全基於原則上可觀察的量之間的關係。”6 同樣鮮明的哲學態度滋養了愛因斯坦的狹義相對論的發現：透過限制在可觀察的事物上，我們認識到同時性的概念具有誤導性。愛因斯坦非常明確地承認他欠馬赫和龐加萊的哲學著作。哲學對廣義相對論概念的影響甚至更強。他再次明確承認他欠萊布尼茨、貝克萊和馬赫的哲學論證。愛因斯坦聲稱，甚至叔本華也對他產生了廣泛的影響。在愛因斯坦導致廣義相對論的想法中，叔本華關於時間和表象的想法或許並不難辨認。7 二十世紀最偉大的物理學家在他年輕的時候，應該如此明確地關注哲學，8 在15歲時閱讀康德的三部《批判》，這真的是巧合嗎？
為什麼會有這種影響？因為哲學提供了導致新穎視角和批判性思維的方法。哲學家擁有物理學需要的工具和技能，但不屬於物理學家的培訓範圍：概念分析、對歧義的關注、表達的準確性、發現標準論證中漏洞的能力、設計全新的視角、發現概念上的弱點以及尋求替代的概念解釋。沒有人比愛因斯坦本人更清楚地表達了這一點：“對歷史和哲學背景的瞭解，使他擺脫了大多數科學家正在遭受的這一代人的偏見。我認為，這種由哲學洞察力創造的獨立性是單純的工匠或專家與真正的真理追求者之間的區別標誌。”9 有時人們說，除非先獲得哲學的許可，否則科學傢什麼都不會做。如果我們閱讀最偉大的科學家對哲學有用性的看法，例如海森堡、薛定諤、玻爾和愛因斯坦等物理學家，我們會發現與霍金和溫伯格的觀點相反的觀點。
這是亞里士多德提出的第二個論點：那些否認哲學有用性的人，正在做哲學。這一點並不像乍聽起來那麼微不足道。溫伯格和霍金取得了重要的科學成果。在這樣做時，他們正在做科學。在寫諸如“哲學對物理學無用”或“哲學已死”之類的話時，他們不是在做物理學。他們正在反思發展科學的最佳方法。問題是科學的方法論：科學哲學的中心關注點是詢問科學如何完成以及如何能夠完成才能更有效。優秀的科學家會反思他們自己的方法論，溫伯格和霍金這樣做也是合適的。但是如何呢？他們表達了關於科學方法論的某種想法。這是關於科學一直以來如何運作以及應該如何運作的永恆真理嗎？這是我們目前對科學的最佳理解嗎？
兩者都不是。事實上，不難追溯他們思想的起源。它們源於邏輯實證主義的背景，並由波普爾和庫恩修正。當前理論物理學中占主導地位的方法論意識形態依賴於他們關於可證偽性和科學革命的概念，這些概念在理論物理學家中很流行；它們經常被提及，並被用來指導研究和評估科學工作。
因此，在宣佈哲學無用時，溫伯格、霍金和其他“反哲學”科學家實際上是在向他們讀過的或從環境中吸收了思想的科學哲學家致敬。這種印記是清晰無誤的。當被視為偽陳述的集合時，即類似於陳述但沒有適當含義的詞語，例如尼爾·德格拉斯·泰森嘲笑哲學的方式中經常出現的詞語，這些批評很容易追溯到維也納學派的反形而上學立場。10 在這些反對“哲學”的詛咒背後，人們幾乎可以聽到維也納學派的口號“不要形而上學！”
因此，當溫伯格和霍金聲稱哲學無用時，他們實際上是在宣告他們堅持特定的科學哲學。
原則上，這沒什麼錯；但問題是，這不是一個非常好的科學哲學。一方面，牛頓、麥克斯韋、玻爾茲曼、達爾文、拉瓦錫和許多其他主要科學家在不同的方法論視角下工作，並且也做了非常好的科學。另一方面，自卡爾納普、波普爾和庫恩以來，科學哲學已經取得了進步，認識到科學有效運作的方式比這些思想家的分析所描繪的方式更豐富、更微妙。溫伯格和霍金的錯誤是將對科學的特定、歷史限定、有限的理解誤認為是科學本身的永恆邏輯。
他們立場的弱點在於缺乏對其脆弱的歷史偶然性的認識。他們將科學呈現為一門具有明顯且無可爭議的方法論的學科，就好像從培根到引力波的探測，這種方法論都是相同的，或者就好像當我們做科學時，我們應該做什麼以及如何做是完全顯而易見的。
現實情況並非如此。科學已經反覆重新定義了對自身的理解，以及它的目標、方法和工具。這種靈活性在其成功中發揮了重要作用。讓我們考慮一些來自物理學和天文學的例子。鑑於喜帕恰斯和托勒密的極其成功的預測理論，天文學的目標是找到正確的圓圈組合來描述天體繞地球的運動。與預期相反，地球本身原來是天體之一。在哥白尼之後，目標似乎是找到正確的運動球體組合，這將再現行星繞太陽的運動。與預期相反，事實證明，抽象的橢圓軌跡比球體更好。在牛頓之後，物理學的目標似乎很明確，就是要找到作用在物體上的力。與此相反，事實證明，用動力場而不是物體來更好地描述世界。在法拉第和麥克斯韋之後，物理學顯然必須找到空間中的運動規律，隨著時間的推移。與假設相反，事實證明，空間和時間本身是動態的。在愛因斯坦之後，物理學必須只尋找自然的確定性規律變得清晰起來。但事實證明，我們最多隻能給出機率規律。等等。以下是科學家們對科學的看法的滑動定義：從觀察到的現象中演繹出一般規律，找出自然的最終組成部分，解釋經驗觀察中的規律性，為理解世界找到臨時的概念框架。（最後一個是我喜歡的。）科學不是一個方法論寫在石頭上的專案，也不是一個固定的概念結構。它是我們不斷發展的努力，以更好地理解世界。在其發展過程中，它已多次違反了自己的規則和自身宣告的方法論假設。
目前對科學家所做工作的常見描述是收集資料並以理論的形式理解它們。隨著時間的推移，新的資料被獲取，理論也在發展。在這種圖景中，科學家被描繪成理性的人，他們使用他們的智慧、特定的語言以及完善的文化和概念結構來玩這個遊戲。這種圖景的問題在於概念結構也在發展。科學不僅僅是不斷增長的經驗資訊和一系列不斷變化的理論。它也是我們自身概念結構的發展。它是不斷尋求在給定知識水平上掌握世界的最佳概念結構。概念結構的修改需要從我們自己的思維內部來實現，正如水手必須在航行時重建自己的船一樣，使用奧托·紐拉特的美麗比喻，奎因經常引用這個比喻。11
學習和概念變化的這種交織，以及方法論和目標的這種演變，在實踐科學和哲學反思之間不斷的對話中歷史性地發展起來。科學家們的觀點，無論他們是否喜歡，都浸染了哲學。
在這裡我們回到亞里士多德：哲學為研究必須如何進行提供指導。 不是因為哲學可以為科學的正確方法論提供最終的答案（與溫伯格和霍金的哲學立場相反）。而是因為否認哲學在科學進步中作用的科學家是那些認為他們已經找到了最終方法論，他們已經窮盡並回答了所有方法論問題的人。因此，他們不太容易接受前進所需的概念靈活性。他們是被困在他們那個時代的意識形態中的人。
理論物理學在過去幾十年中相對貧乏的一個原因很可能正是許多物理學家今天珍視錯誤的科學哲學。波普爾和庫恩在理論物理學家中很受歡迎，他們闡明瞭良好科學運作方式的重要方面，但他們對科學的描述是不完整的，我懷疑，如果處方性地且不加批判地看待，他們的見解最終會誤導研究。
庫恩強調不連續性和不可通約性，這誤導了許多理論和實驗物理學家，使他們貶低了科學知識的巨大累積方面。波普爾強調可證偽性，最初是一個劃界標準，卻被完全誤解為評估標準。兩者的結合導致了災難性的方法論混亂：即過去知識在尋找新理論時無關緊要，所有未經證實的想法都同樣有趣，所有未測量的效應都同樣有可能發生，以及理論家的工作在於從無到有地提出任意可能性並發展它們，因為任何尚未被證偽的東西實際上都可能是正確的。
這就是當前的“為什麼不呢？”意識形態：任何新想法都值得研究，僅僅因為它尚未被證偽；任何想法都同樣有可能，因為在知識軌跡上更進一步的地方，可能會出現庫恩的不連續性，這是基於過去的知識無法預測的；任何實驗都同樣有趣，只要它測試了尚未測試過的東西。
我認為這種方法論哲學導致了許多物理學中無用的理論工作和許多無用的實驗投資。在無限的可能性空間中任意跳躍從來都不是進行科學的有效方法。原因有二：首先，可能性太多了，純粹偶然地偶然發現一個好的可能性的機率微乎其微；更重要的是，大自然總是讓我們感到驚訝，而我們這些有限的生物，遠沒有我們想象的那麼有創造力和想象力。當我們自豪地認為自己是“廣泛推測”時，我們大多是在演奏舊曲調的重新編排：真正有效的新穎性不是我們可以透過猜測找到的東西。
實際上奏效的激進的概念轉變和最非常規的想法，實際上一直受到歷史的驅動，幾乎是被迫的，要麼是由於新資料壓倒性的分量，要麼是對現有成功理論內部矛盾的充分知情的分析。科學透過連續性而不是不連續性來運作。
第一個案例——資料迫使產生新穎性——的例子是開普勒的橢圓和量子理論。開普勒不僅僅是“提出了橢圓的想法”：大自然必須把橢圓拍在他的臉上，他才能看到它們。他使用橢圓作為火星本輪-均輪運動的近似值，並驚訝地發現該近似值比他的模型效果更好。12 同樣，20世紀早期的原子物理學家長期而努力地與基本定律中不連續性的想法作鬥爭，盡一切努力避免接受光譜學的明確資訊，即力學的核心實際上存在不連續性。在這兩個例子中，重要的新想法都是由資料迫使產生的。
第二個案例——來自舊理論的激進的新穎性——的例子是日心說和廣義相對論。哥白尼和愛因斯坦都沒有顯著依賴新資料。但他們的想法也不是憑空產生的。他們都從對成功的、成熟的理論的深刻分析開始：托勒密天文學、牛頓引力和狹義相對論。他們在其中發現的矛盾和無法解釋的巧合將為新的概念化開啟道路。
帶來結果的不是找出未經證偽的理論並進行測試。相反，它是對歸納法的複雜運用，建立在大量且不斷增長的經驗和理論知識的積累之上，這為我們提供了前進所需的提示。正是透過關注經驗上成功的見解，我們才能前進。愛因斯坦的“相對論”不是一個“新想法”：它是愛因斯坦意識到伽利略相對論的廣泛有效性。沒有不連續性：事實上，它是最好的連續性。正是愛因斯坦在那些太急於拋棄速度相對論的人面前，表現出了有洞察力的“保守主義”，僅僅因為麥克斯韋方程組。
我認為，當代理論物理學的大部分研究都錯失了這一教訓，許多研究方向都過於迅速地拋棄了我們已經發現的關於自然的知識。
最近的基礎物理學有三個主要的經驗結果：引力波、希格斯玻色子和大型強子對撞機上沒有超對稱性。這三者都是對舊物理學的證實，也是對廣泛推測的反駁。在這三種情況下，大自然都在告訴我們：不要如此自由地推測。因此，讓我們更仔細地研究這些例子。
引力波的探測，獲得了上屆諾貝爾物理學獎，是對百年廣義相對論的徹底證實。最近，幾乎同時探測到來自兩顆中子星合併的引力訊號和電磁訊號（GW170817），在一次行動中將我們對引力和電磁傳播速度之比的知識提高了約14個數量級。13 這種經驗知識的重大增長的一個結果是，排除了許多作為廣義相對論替代方案提出的理論，這些想法在過去幾十年中一直受到大量理論家的研究，反而證實了百年廣義相對論是目前可用的最佳引力理論。
在歐洲核子研究中心廣為人知的希格斯粒子探測證實了標準模型是當前高能物理學的最佳理論，而不是長期以來受到廣泛關注的眾多後來的替代方案。
但是，歐洲核子研究中心在大型強子對撞機投入執行時對希格斯玻色子發現的強調，也掩蓋了真正的驚喜：在理論物理學家一代人一直期望找到超對稱粒子的地方，超對稱粒子的缺失。儘管有大量的文字和天馬行空的想象，最小超對稱模型突然發現自己陷入困境。因此，大自然再次嚴重駁斥了一大批理論物理學家的自由推測，他們最終堅信這些推測。
大自然對當前理論物理學方法論的反覆冷落應該鼓勵我們在哲學態度上保持一定的謙遜，而不是傲慢。
部分問題恰恰在於，波普爾和庫恩的主要思想（甚至可能尚未完全消化）誤導了當前的理論研究。物理學家在否定成功已建立理論的見解方面過於隨意。受到庫恩堅持科學革命中不可通約性的誤導，他們未能建立在我們已經知道的基礎上，而這正是科學一直以來前進的方式。一個很好的例子是在許多嘗試將引力納入基礎物理學其餘部分時，對廣義相對論的背景獨立性的忽視。
同樣，對可證偽性的強調使物理學家對科學知識的一個基本方面視而不見：即可信度有程度，即使不是絕對確定性，可靠性也可能非常高。這具有雙重負面影響：認為成功理論的見解與科學進步無關（因為“它們明天可能會被證偽”），並且未能看到即使某項研究尚未被證偽，也可能幾乎沒有合理性。
科學事業建立在可信度的程度之上，這些程度根據新資料或新的理論發展不斷更新。哲學界最近對科學中貝葉斯確認賬戶的關注很普遍，但在理論物理學界卻在很大程度上被忽視，我認為這產生了負面影響。14
我在這裡的目的不是批評波普爾和庫恩，他們的著作條理清晰，顯然富有洞察力。我指出的是，許多物理學家隨意地將他們觀點的簡單版本視為關於科學方法論的最終結論。
當前的物理學遠非不受哲學的影響，而是深受哲學的影響。但是，缺乏認識到這種影響所需的哲學意識，以及拒絕聽取試圖彌補這一點的哲學家的意見，是物理學的弱點來源。
這是亞里士多德的最後一個論點：越是需要哲學的科學，困惑就越大。
今天，基礎物理學正處於深刻的概念變革階段，這是因為廣義相對論和量子力學的成功，以及當前缺乏公認的量子引力理論所產生的公開“危機”（在庫恩的意義上，我寧願說是“機會”）。這就是為什麼一些科學家，包括我自己，在量子引力方面工作，因此我更敏銳地意識到哲學對物理學的重要性。以下是當前理論物理學中討論的一些主題：什麼是空間？什麼是時間？什麼是“現在”？世界是確定性的嗎？我們需要將觀察者考慮在內才能描述自然嗎？用“實在”還是用“我們觀察到的”來更好地表述物理學，或者有第三種選擇嗎？什麼是量子波函式？“湧現”到底是什麼意思？關於宇宙整體的理論有意義嗎？認為物理定律本身可能會演變有意義嗎？ 對我來說，在解決這些主題時，不能忽視過去和現在的哲學思想的輸入，這一點是顯而易見的。
在我的技術領域——圈量子引力中，牛頓式的空間和時間被重新解釋為量子意義上呈顆粒狀、機率性和波動的某種東西的表現。空間、時間、粒子和場融合成一個單一的實體：一個不生活在空間或時間中的量子場。這個場的變數只有在子系統之間的相互作用中才獲得確定性。該理論的基本方程沒有明確的空間或時間變數。幾何只在近似中出現。物體存在於近似中。實在論被強烈的關係論所緩和。我認為我們物理學家需要與哲學家討論，因為我認為我們需要幫助來理解這一切。
公平地說，科學界中某些反哲學態度的表現也是對哲學和其他人文學科某些領域中反科學態度的反應。在主導某些哲學系的後海德格爾氛圍中，對科學的無知是一種值得驕傲的事情。正如最好的科學敏銳地傾聽哲學一樣，最好的哲學也敏銳地傾聽科學。過去肯定如此：從亞里士多德和柏拉圖到笛卡爾、休謨、康德、胡塞爾和劉易斯，最好的哲學始終與他們時代的科學提供的世界知識緊密相連。過去沒有一位偉大的哲學家會想到片刻不認真對待他們那個時代的科學所提供的世界知識。
科學是我們文化不可或缺且至關重要的組成部分。它遠非能夠回答我們提出的所有問題，但它是一種極其強大的工具。我們的普遍知識是來自截然不同的領域的貢獻的結果，從科學到哲學，一直到文學和藝術，以及我們整合它們的能力。
那些輕視科學的哲學家（其中有很多）對智慧和文明造成了嚴重的損害。當他們聲稱整個知識領域對科學是不可滲透的，並且他們才是更瞭解的人時，他們讓我想起了公園長椅上的兩個小老頭：“啊，”一個聲音顫抖地說，“所有這些科學家都聲稱他們可以研究意識，或宇宙的開端。” “哦，”另一個說，“多麼荒謬！他們當然無法理解這些事情。我們能！”
註釋
史蒂文·溫伯格，《終極理論之夢》，第七章（Vintage，1994）
斯蒂芬·霍金，《大設計》（Bantam，2012）
伊索克拉底引自揚布利科斯，《勸勉篇》，VI 37.22-39.8（de Gruyter 1996）
C. 羅韋利，“亞里士多德的物理學：物理學家的視角”，《美國哲學協會雜誌》，1 (2015) 23-40，arXiv:1312.4057。
W. 海森堡，“關於運動學和力學關係的量子理論重新解釋”，《物理學雜誌》33 (1925) no. 1, 879–893。
D. 霍華德，“瑪雅面紗背後的窺視：愛因斯坦、叔本華和空間概念作為物理系統個體化基礎的歷史背景。” 在《科學宇宙：探索論文集》中。約翰·厄爾曼和約翰·D·諾頓編輯。匹茲堡-康斯坦茨科學哲學與歷史叢書，卷。 6. （匹茲堡：匹茲堡大學出版社 1997）康斯坦茨：Universitätsverlag，87–150。
D. 霍華德，“‘永恆真理鬥爭上演的某種容器’——阿爾伯特·愛因斯坦與個性在科學中的作用。” 在《正規化自然史：科學與智力進化過程》中。約翰·H·蘭登和瑪麗·E·麥根編輯。印第安納波利斯：印第安納波利斯大學出版社，1994 年，111–138。
A. 愛因斯坦。1944 年 12 月 7 日致羅伯特·A·桑頓的信。EA 61-574，摘自《阿爾伯特·愛因斯坦全集》（新澤西州普林斯頓：普林斯頓大學出版社，1986 年至今）。
R. 卡爾納普，“透過語言的邏輯分析克服形而上學”，載於《認識》，第 2 卷，1932 年（英文翻譯“透過語言的邏輯分析消除形而上學”，載於薩霍特拉·薩卡爾編輯的《邏輯經驗主義的頂峰：施裡克、卡爾納普和紐拉特》，紐約 ：Garland Pub.，1996，第 10–31 頁）。
W. V. O. 奎因，《詞語和物件》。（馬薩諸塞州劍橋市：麻省理工學院出版社，2015 年）。
約翰內斯·開普勒，《新天文學》，威廉·H·多納休翻譯，（劍橋：劍橋大學出版社，1992 年）。
阿博特，B. P.；等。（LIGO 科學合作組織和 Virgo 合作組織）“GW170817：來自雙中子星旋入的引力波觀測”，《物理評論快報》。119 (16) 2017。“雙中子星合併的多信使觀測”《天體物理學雜誌》。848 (2) 2017。
這種誤解最糟糕的例子是 `確認' 的（強）常識概念與 `確認' 的（弱）貝葉斯概念之間的混淆，這種混淆推動了關於理查德·道伊德關於非經驗確認的工作的爭議 [R. 道伊德，《弦理論與科學方法》（劍橋大學出版社，2013 年）。] 一項研究理論中（可能是不合理的）信心的實際來源的嘗試已被科學家重新宣揚為有效性的證明。