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《衔尾蛇之圆》:文科生也能看懂的诗意科学

2022-04-28 11:12 来源:南方网

  《衔尾蛇之圆》由中译出版社出版,在这本引人入胜且充满诗意的书中,物理学家桑德·拜斯向我们展示了科学是如何将我们从偏见与偏执的文化桎梏中解放出来的。

  科学不是前沿的科技工具,而是以事实为基础的知识。它能给予我们全球化、本土化的视角,让我们把世界变得更美好。在生动地概述了科学之后,拜斯提出,科学史上的转折点往往伴随着与之相似的社会变革里程碑,它深刻地影响着我们对自然的看法、对人类处境的感知、对宇宙以及人类在宇宙中地位的理解。最后,拜斯探讨了科学在一个由政治和经济短期主导的世界中所遇到的障碍。他认为,科学需要把信息传递出去。

  拜斯借鉴了从查尔斯·达尔文、卡尔·波普尔到赫伯特·马尔库塞和理查德·费曼等众多学者的观点,完成了传递科学信息这一任务。

  该书分为三部分:

  第一章是第一部分,回溯了知识的本源,指出是怀疑和好奇让人们摆脱了偏见的桎梏。

  第二、三章是第二部分,讨论了科学本身,从方法层面和转折点的角度来分析科学对于自然界的思考。

  第四章作为第三部分,介绍了相对个人的、关于科学的意义及其对社会的影响的看法。

  作者简介

  桑德尔·拜斯(Sander Bais),阿姆斯特丹大学理论物理学教授、圣达菲研究所讲座学者。《方程式:知识的图标》和《非常狭义相对论:插图指南》的作者。

  书籍推荐

  “我想没有比桑德尔·拜斯更好的科学界探索向导了。“旅客”可以从中获得精彩的概览、惊人的细节、历史故事以及对未来的深思,更为宝贵的是对科学的热爱。”

——罗伯特·戴克赫拉夫(Robert Dijkgraaf),阿姆斯特丹大学教授,荷兰皇家科学院院长

  “我非常喜欢这本书,它很适合大众读者阅读。书中呈现了科学的广度和文化维度,而且有大量翔实的数据和文献。”

——杜德利·赫施巴赫教授,1986年诺贝尔化学奖获得者

  这是一本好书,文笔流畅,想象丰富,像抒情诗一样引人入胜。每个人无法免受偏见和自身文化的束缚,而科学作为一种积极的力量,能将我们从中解放出来。科学史上的“转折点”深深影响着我们对自然的看法、对人类状况的认知、对宇宙以及我们在其中的位置的理解。本书非常适合每一位热爱科学、想了解科学的文化层面的读者阅读。

——中国科学院自然科学史研究所研究员 方在庆

  在非理性主义与后现代的科学观大行其道的今日,科学研究被很多学者误解为一种披着“科学”外衣的学术权力游戏,科学探索客观真理的价值则被大大边缘化。本书作者则为科学的客观性与可验证性鼓与呼。他提出了一个非常有趣的“双循环结构”——在该结构中,以好奇心为驱动的知识循环以及以应用为驱动的技术循环相得益彰,相互促进。这为我们了解科技的运作,提供了一个很有新意的视角。

——徐英瑾  复旦大学哲学学院 博士生导师  专业:科学技术哲学、分析哲学

  章节试读

  雷、闪电及黑洞

  新的科学发现通常会遭到人们的坚决抵制。这种抵制部分出于人们正常的怀疑和批判性思考,另一部分则是出于害怕失去曾经的阵地。想象和期待凌驾于观察之上,尤其是当这些观察招致令人不悦的真相时。如果神话能给出多种可供选择的解释,同时也更灵活更有用,那么神话更吸引人。可是在卫生或经济领域,偏爱神话常常导致令人痛苦的欺骗。

  想想本杰明·富兰克林和儿子威廉·富兰克林1752 年在费城附近的斯古吉尔河河岸进行的相当危险的实验吧。

  他们在雷雨天气中到室外放风筝,希望闪电能击中可怜的风筝。这能使富兰克林证明自己的猜测,即闪电不过是从云层释放到地表的电荷罢了。

  如果他猜对了,连着风筝的电线就会把巨大的电流导至地面,而借助于某个仪器应该能测算电流数值。下页图描述的场景可能不太准确,因为很显然,用自己的手去测量电流不是正确做法。现实中也有这样的例子,和富兰克林同时代的格奥尔格·威廉·里奇曼教授,在俄罗斯圣彼得堡附近做了类似的实验。他出于好奇,在弯腰看风筝线时离得太近,结果被闪电击中,一个火球滚到他头上,让他死于非命。这也说明好奇并不总是好事。但无论如何,富兰克林确实成功了,并且开心地宣布了他的这一发现。

  过去,人们以为如闪电、洪水、森林大火及地震等自然现象,都是超自然力量干预的结果,是神发怒的迹象。确实,许多宗教都有围绕这些自然灾难而建立的大量神学教义,里面通常会说灾难是因为某种至高无上的力量对地球上人类的做法感到生气而产生的,所以最好别惹这种力量。不用说,神灵的不满会滋生恐惧:很显然,我们中有罪人,都是罪人惹的祸。

  作为对灾难的主要解释者,教士通过这种方法获得对教众的更大控制。

  风筝实验后不久,富兰克林就把自己的发现转变成一个很简单却非常实用的发明:避雷针。在屋顶上立根铜棒,连着一根能导电的通到地面的电线,就可以永不遭“天谴”。这种方法比买赎罪券或祷告管用太多。这一伟大的设计很快受到了大家的欢迎——当然,除了那些教父,毕竟他们本可以通过卖赎罪券获得巨额利润。安德鲁·迪克森·怀特在他的两卷本《基督教世界中科学与神学作战史》中讲到,在意大利布雷西亚发生的一次灾难性事故最终让罗马天主教会相信了避雷针的作用。威尼斯共和国在圣纳扎罗的教堂里储藏了大约20万磅(1磅=0.454千克)重的火药。1769年,闪电击中了教堂并引爆了炸药。六分之一的城市被毁,3000多人丧生。直到1777年,意大利锡耶纳教堂屋顶上终于装上了“异教”的避雷针。至此,这场争论至少在意大利算是尘埃落定了。

  也有人可能反驳说这个故事有些老掉牙了。对此我的反驳是:正是因为时间久远,才让我们清楚看到并理解此种情形的荒谬。令人惊讶的是,时至今日,这样的事情仍在上演。例如,在2003年,美国俄亥俄州的《芬德利快递》有这么一篇事故报道:周二晚上,在俄亥俄州福雷斯特的第一浸信会教堂,一名客座福音传播教士在布道讲到忏悔时,请求上帝给些启示,接着教堂的尖顶就被闪电击中,教堂起火。“太神奇了,简直太神奇了!”教会成员罗尼·切尼说道,“他想要上帝的启示,他就如愿以偿”。

  大约下午7点45分,闪电击中了第一浸信会教堂的尖顶,电流通过电线,毁坏了教堂的音响系统。切尼说闪电流经麦克风,包围了该教士,但教士毫发无伤。

  之后,仪式继续进行了大约 20分钟,教众才发现教堂起火,人群被疏散,没有人员伤亡。火灾对教堂造成的损失大约为两万美元。虽然听起来非常滑稽,但在世界很多地方,带来更严重后果的自然灾害仍然被理解为是某种至高无上的力量给予我们的惩罚。1953年2月,洪水淹没了荷兰的西南部,近2000人死亡,很多人认为是上帝在惩罚我们这个虔诚信仰他的国度。

  如今我们有了当代版的“异教避雷针”。事实上,这次事件与之前正好相反,科学被指责带来灾难,而不是根除灾难。我指的是人们对启动全球最大的粒子加速器可能存在危险的担忧。讨论也许会长时间推迟加速器的启动,但这不是因为如真空装置泄露、动力装备过热、超导磁铁淬火、检测器电路短路或是数据搜集软件故障等技术问题。

  反对的声音与其说利用了固执的偏见,倒不如说利用了外行人对未知事物的恐惧。2008 年3月,来自美国夏威夷已退休的辐射安全专家沃尔特·瓦格纳、西班牙科学作家路易斯·桑丘在檀香山提交的一份诉讼称,大型强子对撞机中粒子的撞击会导致在狭小空间内巨大能量的溢出,由此可能会制造出一个小型黑洞。最终的结果可能会导致小型黑洞吞噬整个地球。按定义来说,黑洞的图像不是黑洞本身,而是它周围可能会发生的情况,比如形成一个吸积盘。另外,还可能会生成一种被称为“奇异物质”的新粒子种类,也叫“磁单极子”,这种具有传染性的死亡物质非常危险,会导致普通物质的完全毁灭,给地球安全造成威胁。

  这两个人要求立刻停止对撞机的建造工作,直到能证明它的安全性。价值80亿美元的机器,马上就要完工,结果夏威夷的某位辐射安全专家却要竭力阻止这件事!如果他们是对的,那么这个机器及其巨大的侦测器会第一个消失。

  被认为是真正专家的科学家们,基本上都认为这样的恐惧纯粹是幻想,诉讼根本没有意义。专家们认为二人控诉的理由建立在错误预测的基础上,使用了高推测性理论。

  问题在于:尽管你可能无法证明某事会发生,可是你也同样无法证明它肯定不会发生。更何况,这个“某事”,很可能会制造出吞噬整个地球的黑洞,给人类带来灭顶之灾。

  一些超级聪明的书呆子、所谓的“粒子物理学家们”,在法国和瑞士边界,在美丽的日内瓦附近的地下100米深处制造了它。再没有比用想象吓人更容易的事情了,而恐惧又常常会像病毒一样传播,这种情形一旦发生,单靠有理有据的争论很难让感染了恐惧症的人摆脱恐惧。即使专家们集体保证说“不用担心,它是安全的,开心起来吧”,还是会有人造谣专家们参与了这个秘密阴谋。这可真是丹·布朗《天使与恶魔》绝佳的后续,它显示了现实如何被想象打败。

  大型强子对撞机故事的结尾还是给了科学界一些希望,只是不足以阻止其他人的攻击。一批没有参与建造和参加任何实验的独立科学家开始对LHC做安全性评估,以检查该项目是否存在危险的高能量物质状态。

  评估报告的结论很肯定:如果诉讼声称的任何一种危险意味着现实威胁,我们很早之前就该知道了。由于极高能量的宇宙射线和粒子的撞击,我们本该在地球的临近区域观察到许多巨大的内部和外部爆炸,因为这些射线和粒子的能量超过了LHC中粒子的许多倍。评估委员会以罕见的、坚定的话语拯救了LHC:“宇宙作为一个整体,每秒钟都在进行着超过10万亿次类似LHC所做的实验。任何危险后果发生的可能性都和宇航员们看到的相矛盾——星星和银河依然存在。”多亏了这份报告,负责受理此案的美国法庭才能表明这项指控“有很明显的猜测性质,并不可信”。至此,这场意图中止世界上最大的粒子对撞机的“末日诉讼”告一段落。

编辑:周存   责任编辑:周存
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