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幽灵地球的课程

Vulcan向我们提供了超越科学方法的科学。

在1915年11月11日至18日之间的某个时候,阿尔伯特·爱因斯坦开始了一个简短的计算。他用14个步骤分析了……的轨道

S.在1915年11月11日至18日之间,阿尔伯特·爱因斯坦开始做了一个简短的计算。在14个步骤中,他分析了水星的轨道,以解释一个让天文学家困惑了50多年的微小异常。

整理天体力学的一个微小细节似乎并不令人兴奋,但爱因斯坦告诉朋友们,当他看到最后出现的数字,证实他的理论与观测相符时,他感到自己的心真的在胸口颤抖。原因:对水星轨道的正确分析是他对引力的解释——广义相对论的第一次确认。这就像理查德·费曼后来说的,科学是有用的。他会说,这是“一种发现事物的特殊方法”。但它有什么特别之处呢?它的答案得到肯定或否定的方式:“观察是判断”——这是教义问答中唯一的判断——“事物是这样还是那样”。1

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这就是每个开始科学家学会称之为科学方法,这几乎就像这个在线指南一样:你“建立一个假设”到“用实验测试”(或观察),然后你“分析结果”和“得出结论”。如果结果与您的期望不匹配,则会重新开始第一步。

如此,科学方法成为一个智力挤出机:一端的数据,了解了另一端。只有一个问题:科学 - 即使它在控件中的albert爱因斯坦 - 也不像那样工作。

vulcan的案例太强烈 - 似乎仅仅是观察来破坏这么美好的想法。

为了了解为什么,考虑在爱因斯坦解决问题之前在汞上工作的人解决了这个问题。Urbain Jean-Joseph Le Verrier是19世纪中期最大的数学天文学家。1846年,他发现了海王星“在他的笔尖” - 努力牛顿的重力定律,以预测一个看不见的身体的存在,其在天王星上的引力拖船可以解释在已知的星球上的轨道中的摆动。九年后,他分析了水星的动作,发现了另一个异常 - 在其轨道上的微小偏移,这不能由金星或木星或太阳系中的任何其他物体解释。使用与他的相同逻辑导致他到海王星,Le Verrier再次预测了一个非常靠近太阳的看不见的星球。假设的对象迅速获得了名称:vulcan。

当预测后几个月后,当普鲁法瞄准的第一个报告到达时,推理链是无可挑剔的 - 并且显然证实了。Le Verrier自己验证了第一个主张 - 即使在接下来的二十年中宣布的十几个或更多“发现”没有被复制,他仍然相信普拉肯的现实,直到他的死亡。

最后一个确信自己确实看到了火神星的人是著名的小行星猎人詹姆斯·克雷格·沃森,他是密歇根天文台的主任。在1878年的一次日全食中,沃森看到了非常接近太阳边缘的“一颗红色的恒星,我估计它的星等是4½”——这正是火神星应该存在的地方。

两年后,沃森去世了,就像Le Verrier一样,他的坟墓深信他已经找到了一个新的星球。两个男人都是好科学家,Le Verrier合法地是一个伟大的科学家。Le Verrier在较大的困难计算中,将牛顿理论应用于现实的细粒度结构。他对Vulcan预测背后的逻辑是无可挑剔的。他对水星轨道的异常鉴定并保持正确:汞轨道真的摇晃,就像他说的那样。

沃森做了费曼认为应该做的事:用对自然的直接观察来检验理论。但在这里,科学方法作为制造知识的完美机器的简单图景被打破了:两人都不接受自然试图给出的结论。关于火神的论据似乎太有力了,仅凭观察就能破坏如此美妙的想法。他们想要相信,他们也确实相信了,直到最后。

这是思想冲突,而不是一些混乱的观察,使他带来了最终的奖项。

为什么?因为,简单而不骄傲,科学家,就像任何人一样,都思考和感受。他们受到欲望,野心,在感知美的乐趣。从长远来看,因为爱因斯坦终于提供了一种替代牛顿的新想法,因此解释了似乎要求沃文科学真正自我纠正的异常。然而,日复一日,人类希望和期望限制了任何一个科学家可以让他或自己接受的东西 - 这不是个人或企业的起诉书。相反,它是多么不完美的人类(并且有理由)实现了对材料世界的逐步更准确的掌握。

即使是最伟大的科学家,这也是如此,即使似乎突破的时候也是如此。在科学方法的卡通版本中,爱因斯坦的重力应该从实现中开始,汞的不端行为建议牛顿引力的问题。但那不是发生的事情。相反,爱因斯坦注意到他的第一个伟大结果之间存在矛盾,相对论的特殊理论和牛顿的想法。这是思想冲突,而不是一些混乱的观察,使他带来了最终的奖项。

在21世纪,火神只是无数看似合理却没有成功的想法中的一个——它和那些支持它的人一起,大多被遗忘了。广义相对论是科学史上最伟大的个人成就之一。然而,勒维耶和沃森都为瓦肯在他们的数学和望远镜里的出现而激动不已;当爱因斯坦意识到他刚刚捕捉到一个在他之前没有人见过的大自然时,他的心跳了起来。在这种情况下是没有办法的。但是有很多科学——就像科学家们生活的那样。


Thomas Levenson是麻省理工学院科学写作教授。他也是作家和纪录片的电影制造商;他最近的书是《寻找火神》。


参考

1. Feynman,R.一切的意义Basic Books,纽约,纽约(1998)。

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