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秦麥、孫正凡:關于廣義相對論的研究生論文

更新時間:2024-01-11 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

撰文丨斯蒂芬·溫伯格()35Q物理好資源網(原物理ok網)

翻譯丨秦麥、孫正凡35Q物理好資源網(原物理ok網)

我從1972年開始對科學史很感興趣,當時我寫了自己的第一本書——關于廣義相對論的研究生論文。[1]為了講清楚愛因斯坦假定的動機,我從歷史介紹開始,總結了這種看法的前因:非歐幾何的歷史、萬有引力理論的歷史,以及相對性原理的歷史。35Q物理好資源網(原物理ok網)

那本書中對歷史的闡述幾乎都基于二手資料和已發表的研究文章,而且我在寫第二本書時做得更好一些,那是一本面向普研讀者的關于現代宇宙學的書,在1977年出版。[2]為了寫這本書,我還訪談了與1965年發覺微波背景幅射有關的化學學家和天文學家,了解她們當時所面臨的困難。宇宙微波背景幅射是初期宇宙僅存的幅射。35Q物理好資源網(原物理ok網)

后來我決定嘗試向大專生院士化學學的歷史。20世紀80年代初,我先是在耶魯,此后在佛州學院院長了一門課程,內容是人類怎樣發覺了原子的組成——電子、質子、中子。那些內容組成了另一本書。[3]因為對歷史著了迷,后來我關于量子場論和量子熱學的論文也是以歷史介紹開始的。不僅解釋這種理論背后的思想從何而至,我也希望讓使用這種理論的中學生才能覺得到自己是一個宏大歷史傳統的一部份。35Q物理好資源網(原物理ok網)

這種寫作和教學中的大部份都只涉及數學學和天文學的現代史,大概從19世紀末到現今。而我越來越覺得須要更深地挖掘,了解科學史上更早的時代,那時科學的目標和標準還沒有弄成現今的形態。為了了解更早的歷史,我主動提出在佛州學院為大專生講授關于數學學和天文學史的課程。基于這種課程的課件,又形成了一本書,在2015年出版。[4]35Q物理好資源網(原物理ok網)

雖然我在這本書中對科學史上的錯誤、失敗的開始,甚至不端行為給與了充分的關注,并且總的來說這算得上一個進步的故事,從古埃及人最初的低效嘗試,到意大利化時期天文學家、數學家和數學學家晚熟的科學,此后經過在中世紀穆斯林和基督教世界斷斷續續的進步,直至科學革命中現代科學的繁榮。我曉得這些進步的故事早已不時興了,但是我有意對科學史采用了常被非議為“輝格解釋”的技巧。所以當有些歷史學家——盡管沒在書中找到顯著的錯誤——表示不喜歡其主題時,我并不惋惜。35Q物理好資源網(原物理ok網)

這場混亂的結果是,日本數學學會于2016年3月在舊金山舉行學術大會的時侯,將一個環節命名為:“對話作者:斯蒂芬·溫伯格的《給世界的答案》”(返樸編注:即TotheWorld)。2015年12月,《紐約書評》發表了我提早寫好的講演,也就是下文。以下全部是一篇完整的文章:35Q物理好資源網(原物理ok網)

最早描述并指責所謂“歷史的輝格解釋”的人是劍橋歷史學家赫伯特·巴特菲爾德。1931年,年青的巴特菲爾德在一本借此為名的書中聲稱,“研究過去的時侯,將一只耳朵——可以如此說——盯著當下,是歷史中一切罪惡和雄辯的來源”[5]。他著力批評了包括阿克頓子爵在內的一些歷史學家。這種歷史學家將過去放在現代的道德評價下,例如她們只把輝格黨人查爾斯·詹姆士·福克斯描畫成不列顛的自由主義的挽救者,而看不到其他。并非巴特菲爾德個人不樂意進行道德衡量,他只是認為這不是歷史學家的事。根據巴特菲爾德所說,研究16世紀的天主教和東正教的輝格式歷史學家們,“除非他能說出那個派別是正義的,否則就覺得還有些事懸而未決”。35Q物理好資源網(原物理ok網)

后來的歷史學家們熱切地采納了巴特菲爾德的指責。對歷史學家來說,被叫作“輝格”,如同被稱為“性別歧視主義者”“歐洲中心主義者”一樣可怕。科學史也無法幸免。科學史家布魯斯·亨特追憶,他在20世紀80年代初就讀研究生大學時,“輝格派”是科學史中一個常見的蔑稱。為了免受這些指控,人們不再講發展進步的故事或則任何“大局”故事,而是轉向小風波的描述,嚴格地聚焦在一段時間和空間。35Q物理好資源網(原物理ok網)

雖然這么,在我院士化學學和天文學史課程,并隨即將我的課件加工成一本書的過程中,我開始覺得,不論在其他各種歷史中人們怎樣看待輝格論爭,在科學史上它是有一席之地的。很顯著,在藝術史或潮流史中不能說正確或則錯誤,在宗教史中也不可能,在政治史中是否可能則可以剖析。并且在科學史上,我們確實可以說誰是對的。按照巴特菲爾德所說,“一個人永遠不能說終極問題、后續發生的風波,或則時間流逝證明了路德是正確的而教宗不是,或則說皮特是錯的而查爾斯·詹姆士·福克斯是對的”。并且我們可以完全自信地講,時間的流逝早已證明,關于太陽系,哥白尼是對的,而托勒密的教徒們錯了,牛頓是正確的,而笛卡爾的跟隨者們錯了。35Q物理好資源網(原物理ok網)

雖然科學史因而具有一些非常之處,致使輝格式剖析有其好處,而且關注當下的看法也給一些專業的歷史學家引起了困惑。沒有從事過科學工作的歷史學家們可能覺得到,她們達不到活躍科學家對于當代科學的理解程度。另一方面,像我這樣的科學家必須承認,我們不能達到專業歷史學家對于史籍的把握程度。所以應當由誰來寫科學的歷史呢?歷史學家還是科學家?答案對我來說很顯著:都可以寫。35Q物理好資源網(原物理ok網)

我要透漏,這是和我有利害關系的,起碼一本書的關系。[6]我提及的這本書基于我在佛州學院奧斯汀校區的講堂,我在其中談到“我將會緊靠當代歷史學家們特別當心避免的危險區域:使用當前的標準衡量過去”。書評大多是肯定的,并且發表在《華爾街晚報》上的一篇書評(一個專業史學家所寫)嚴厲批評了我對當下的關注。這篇書評的標題是“科學的輝格式解釋”。35Q物理好資源網(原物理ok網)

如今,巴特菲爾德等人對于輝格式的批評,要么與科學史無關,要么毫無爭議。其實,我們不應當過于簡化或則進行道德衡量,例如將個別過去的科學家說成完美無暇的英雄或則永不錯事的天才,而把另一些人說成壞蛋或則傻蛋。例如,我們絕不能掩飾伽利略在與耶穌會學院院長格拉希的一次關于慧星的辯論中完全錯了,或則牛頓篡改自己的估算以符合對月球自轉軸進動的觀測。無論怎樣,我們應當把現今的標準用在審視看法和實踐上,而不是用于評價個人。最重要的是,我們不能假定前人以我們的思索形式思索,以為她們只是缺乏些信息。35Q物理好資源網(原物理ok網)

“研究過去的時侯,將一只耳朵——可以如此說——盯著當下”,這是巴特菲爾德對我們當心當下主義的警告,這對輝格式科學史學家一直是一個嚴峻的挑戰。在1968年列舉的重視內在發展的科學史準則中,托馬斯·庫恩主張“歷史學家應當盡可能地(永遠不會完全這么,倘若是的話就寫不出歷史了)放下他所了解的科學”。[7]一些社會學家,包括巴斯學院知名的科學知識社會學研究組,將科學史作為一種社會現象來研究,則愈發堅決地反對使用當前知識。35Q物理好資源網(原物理ok網)

同時,科學史中的輝格派也并不缺乏捍衛者。尤其是以前的科學工作者,例如愛德華·哈里森[8]、尼古拉斯·賈丁[9]、恩斯特·邁爾[10]。我想這是由于科學家們須要這樣的科學史——關注當下科學知識的科學史。我們并不覺得自己的工作僅僅是此時此地文化(例如國會制民主或則莫里斯舞)的抒發。我們覺得存在一個可以追述千年的解釋世界的過程,而我們的工作是其中的最新階段。我們怎么抵達了現在的理解(雖然此理解仍不完美)是一個有益的故事,我們可以從中獲得觀點和動力。35Q物理好資源網(原物理ok網)

其實,歷史不應當忽視這些有影響力又被證明是錯誤的歷史人物,否則我們就永遠沒法理解把事情弄對須要付出哪些代價。并且,只有我們才能認識到有些人錯了而有些人對了,故事才有意義,而只有通過現有知識的視角,能夠做到這一點。35Q物理好資源網(原物理ok網)

哪些對了或錯了呢?只通過對錯來給一個過往科學家打分的輝格式歷史不會太有趣。在我看來,更重要的是描繪出幾個世紀以來人們在學習怎么了解世界這件事上平緩而艱辛的進展:我們可以指望解答哪類問題?哪類概念可以幫助我們找到這種答案?我們如何能夠曉得某個答案是否正確?我們可以分辨什么歷史實踐能讓未來科學家走上正確的公路,什么古老的問題和方式不得不被拋棄。人們這么艱辛才獲得了如今的理解,假若不考慮這一理解,就難以得到上述問題的答案。35Q物理好資源網(原物理ok網)

舉一個對過去進行輝格式衡量的事例,例如古老的基本問題,世界是由哪些物質組成的?好多人將此歸功于阿布德拉的德謨克利特,他在公元前400年左右提出物質是由在虛空中運動的原子組成的。現今法國一所頂級學院就是以德謨克利特命名的。但是,從現代角度來看,德謨克利特關于原子的美妙推測不代表任何科學方式上的進步。德謨克利特現存的好多專著殘篇中,沒有描述可以推斷出原子的任何觀察,他或則古時世界的任何人也完全無法借助這一看法去證明物質的確由原子組成。雖然德謨克利特關于物質說對了,但他在怎么了解世界上是錯的。在這一點上,他并不孤獨。早于亞里士多德的人雖然都無法理解,關于物質的猜想性理論須要通過觀察來否認。35Q物理好資源網(原物理ok網)

對亞里士多德的評價可以挺好地測試一個人對科學史的心態,由于狹義上講,亞里士多德是第一位科學家,但是其后科學史的一大部份都是對他的學說的回答。亞里士多德主張月球是球狀的,除了由于理論上這一形狀容許最多的土元素緊靠宇宙中心,并且也基于觀測:日食的時侯,月球投到地球上的影子邊沿是彎曲的,而一個人向南或向西行進的時侯,星空看上去會有變化。但是,亞里士多德的工作表明,他并未理解物理應當是自然研究中的重要部份。例如,他完全沒有嘗試使用不同經度處的夜空觀測來計算月球的邊長。他的理論是行星在各自的天球上運動,天球又在其他天球支配下旋轉,且所有這種天球都以月球為中心。這一理論只定性地符合觀測到的行星運動,卻不能定量地符合觀測。但這未造成他以及其諸多跟隨者的疑慮。35Q物理好資源網(原物理ok網)

在西班牙化時期及后來羅馬帝國時期的法國,物理開始在科學中得到建設性的應用。大概150年,克羅狄斯·托勒密最終確定了一個與觀測結果相當吻合的關于行星視運動的物理理論。(在托勒密理論的最簡單版本中,行星順著叫作本輪的圓運動,本輪的圓心則順著更大的以月球為中心的圓運動。)按照現有知識可以曉得,這一理論符合觀測是預料之中的事,由于托勒密理論的最簡單版本所預測的太陽、月亮與行星的視運動,與后來哥白尼理論的最簡單版本的預測相同。但是在1500年里,被稱為天文學家或則物理家的托勒密的跟隨者與被稱為化學學家的亞里士多德的跟隨者之間的爭辯仍在繼續。關于太陽系中的實際運動,托勒密是錯了,并且在須要定量符合觀測方面,他是對的。35Q物理好資源網(原物理ok網)

16—17世紀科學革命的偉大成就之一,就是構建起了物理與科學之間的現代關系。物理對于畢達哥拉斯來說很重要,但那是數字神秘主義的一種方式;對柏拉圖也很重要,但那是作為純粹詮釋科學的一個模型,而純粹詮釋科學早已被證明不可能有效。物理與自然科學的現代關系,由惠更斯講了下來,他在1690年的專著——《光論》的序言中寫道:35Q物理好資源網(原物理ok網)

(在本書中)聽到的論證,不像幾何學中的論證那樣反映出很強的確然性,兩者的差別甚大,由于幾何學家是用確定的、無可辯駁的原理來證明她們的命題,而這兒的原理是由它們引出的推論來檢驗的。這種東西的性質不容許以其他方法論證。35Q物理好資源網(原物理ok網)

值得一提的并非是惠更斯懂得了這一點,而是在步入17世紀以后,這句話依然須要指出。35Q物理好資源網(原物理ok網)

實驗是人工安排的場景,比我們在自然中遇見的情境更能闡明真相。可亞里士多德認為完全沒有必要進行實驗,這大約是由于他覺得自然與人工之間有重大區別,只有自然世界值得研究。他如同柏拉圖一樣,覺得一個人只有曉得事物的目的時才有可能理解事物。這種觀念妨礙了她們學習如何了解世界。35Q物理好資源網(原物理ok網)

這類對于亞里士多德及其跟隨者的衡量就是這樣,研究過去的同時關注當下,仍經常被一些歷史學家所非議。例如,一位著名科學史家,過世的大衛·林德伯格評論道:“按照亞里士多德在多大程度上預見了現代科學(似乎他的目標是回答我們的問題,而不是他自己的)來評價他的成功,是不公正且毫無意義的。”[11]他還在同一專著的第二版中講道:“對于一個哲學系統或則科學理論的恰當評估,并不是它在多大程度上預見了現代思想,而應當是它處理當時的哲學與科學問題時的成功程度。”35Q物理好資源網(原物理ok網)

在我看來,這是一派胡言。科學的目標并不是回答某個時代流行的問題,而是理解世界。我們預先并不曉得哪些樣的理解是有可能的和令人滿意的,了解這一點正是科學工作的一部份。一些問題,例如“世界是由哪些組成的”,是好問題,并且提出的時間過早了。在18世紀末物理質量的精確檢測出現之前,沒有人能否在回答這一問題上取得任何進步。同樣,20世紀初亨德里克·洛倫茲和其他理論化學學家曾企圖理解新近發覺的電子的結構,這一努力也過早了:在20世紀20年代量子熱學出現之前,沒人能否在電子結構上獲得任何進展。其他一些問題,比如“火天然的位置在那里”或者“月亮的目的是哪些”,本身就是壞問題,讓我們遠離真正的理解。科學史的一大部份,雖然是學習哪類問題應當問,哪類問題不該問。35Q物理好資源網(原物理ok網)

我并不是主張輝格史是惟一有趣的科學史。雖然是輝格派史學者,可能也會有興趣探求大眾文化對科學發展的影響,或科學對文化的影響,而不須要害怕這種發展在邁向現代科學的過程中飾演哪些角色。例如,德謨克利特的原子論,演示了世界在沒有神的干預下可能如何運作,因而深遠地影響了一個世紀以后法國化時期的哲學家伊壁鳩魯,以及更久以后的羅馬作家盧克萊修。這一理論引起的影響物理學史物理科學家的例子,并不取決于它根據現代標準來看是否論點充分,事實也的確是不充分的。同樣,你可以從作家安德魯·馬維爾的作品中感遭到科學革命對大眾文化的沖擊。(非常讓我想起的是他的詩《愛的定義》。)反過來的影響也是存在的。社會學家羅伯特·默頓稱,東正教教義對于西班牙17世紀的偉大科學進步起到了重要的推動作用。我并不曉得是否果真如此,但這確實很有趣。35Q物理好資源網(原物理ok網)

但即便是這兒,依然有一些輝格式的元素。在西班牙化時期的埃及和17世紀的西班牙,倘若不是一些事讓科學向現今的方向進步的話,一個科學史學家為何會專注于那幾個時期的知識環境呢?科學史不只是一個關于知識潮流的故事,潮流一個個蜂擁而來卻沒有方向,科學史則是朝向真理的進步。雖然這一進步被托馬斯·庫恩否定,但工作在一線的科學家們對此有深切的體味。因而輝格史除了是幾種有趣的科學歷史之一。現代科學幾個世紀以來的進步是一個偉大的故事,和人類文明史中的其他任何事情一樣重要和有趣。35Q物理好資源網(原物理ok網)

巴特菲爾德自己其實也意識到了輝格觀點在科學史中有其合理智。1948年,他在劍橋的關于科學史的講堂中,賦于了科學革命以巨大的歷史重要性,他永遠不會將這樣的重要性賦于輝格黨人所摯愛的西班牙光榮革命。[12]我發覺他對科學革命的陳述完全是輝格式的,其他人也這樣覺得,包括巴特菲爾德的中學生之一A.魯珀特·霍爾。[13]更早曾經,在《歷史的輝格解釋》一書中,巴特菲爾德早已表現出自己在個別情況下會接受歷史的輝格式解釋。他強調,倘若道德是“一種絕對,在所有的時間和地點同樣有效”,這么歷史學家“就會想去觀察人類對于道德秩序的越來越覺醒的意識,或則她們會漸漸發覺它的故事”。雖然巴特菲爾德是虔敬的基督教衛理宗教徒,他卻不相信歷史或宗教或其他東西向我們闡明了絕對道德秩序。[14]然而他并不懷疑存在自然的律法,在所有空間與時間都有效。數學學的輝格派學者想要述說的正是這一故事——人類對自然律法越來越下降的意識,并且要想講這個故事,就不得不關注當下關于自然世界的知識。35Q物理好資源網(原物理ok網)

注釋35Q物理好資源網(原物理ok網)

[1],and:andoftheof(NewYork:Wiley,1972).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[2],TheFirstThree:AViewoftheofthe(NewYork:BasicBooks,1977;ed.,1988).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[3],Theof(NewYork:,1983;rev.ed.,:Press,2003).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[4],TotheWorld:Theof(NewYork:,2015).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[5],TheWhigof(1931;,NewYork:W.W.,1965).我在本文中會遵守巴特菲爾德的習慣,“輝格”指代政黨時小寫物理學史物理科學家的例子,指代學術傾向時大寫。(繁體英文版中則用“輝格黨”和“輝格式”來分辨。——譯者注)35Q物理好資源網(原物理ok網)

[6]這本書就是《給世界的答案》。35Q物理好資源網(原物理ok網)

[7]T.Kuhn,“Theof,”inofthe,vol.14(NewYork:,1968),76.35Q物理好資源網(原物理ok網)

[8]E.H.,“Whigs,Prigs,andof,”329,no.213(1987).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[9]N.,“Whigsand:andtheof,”oftheof41,no.125(2003).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[10]E.Mayr,“WhenIs?,”oftheofIdeas51,no.2(1990):301-309.35Q物理好資源網(原物理ok網)

[11]DavidC.,Theof(:ofPress,1992).35Q物理好資源網(原物理ok網)

[12]這種講堂于1950年由赫伯特·巴特菲爾德收錄于Theof,rev.ed.(NewYork:FreePress,1957)。35Q物理好資源網(原物理ok網)

[13]參見A.R.Hall,“On,”of21,no.45(1983)一文的結尾。35Q物理好資源網(原物理ok網)

[14]關于巴特菲爾德的宗教觀點,見M.,TheLifeandof(:Press,2011)。35Q物理好資源網(原物理ok網)

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