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为什么要相信科学 2.2—井底之蛙的常识

(2020-05-17 07:08:05) 下一个

这一篇写科学界对大陆漂移学说长时间的争议,更重要的是讨论一个新的学说是如何被接受的, 并讨论常识在科学中的纠错作用与桎梏弊端。  这一篇写了很长时间。 原因是我对书里写的的推理与论据不是很满意, 又去读了另一篇文章(文献1)。 加上我不太熟悉这个领域需要逐个核对事实, 所以花了不少时间, 希望整合在一起的文字能把这个复杂的争议说清楚。

大陆漂移学说指: 地球在一亿七千五百万年前形成了一个板块泛大陆(Pangea), 后来分裂,逐渐形成我们现在所看到的各大州板块。  在现在看来, 这是我们中学地理的基本知识。 然而在提出的初期却引起了很大的争议。

大陆漂移学说可以说最早由第一个绘制世界地图的荷兰地理学家Ortelius在1596年提出的猜想, 由德国地质学家Alfred Wegener(称魏格纳)综合各家证据,1912年总结成完整的理论。一般认为大陆漂移学说是Wegener提出的。 1915年正式出版《大陆与大洋起源》一书。 1920到1930年之间不断积累证据, 改进大陆漂移但一直没得到承认。 1930年11月,他在第四次去格陵兰岛探险的过程中遇难, 享年50岁, 临终也没看到自己的学说被科学界承认。 下图是Alfred Wegener。

一 魏格纳掌握着丰富的证据。

大陆漂移学说从1912年一直争论到1960年。  关于为什么需要争论这么久,哲学与史学家有过诸多的解释。 作为科学家,最容易想到的也很容易被人们接受的就是证据的积累逐渐说服了整个科学界。  连现在还在课本网上宣传的是一个理论是1960年发现的大陆板块学说为大陆漂移学说提供了确凿的证据,从而是漂移学说得到了科学界的承认。 然而我们在具体分析了科学证据与科学史证据之后,是很难接受这是漂移学说争论了这么久的接受。魏格纳为大陆漂移提供的证据。 为了以后讨论方便, 我把证据分为A 组证据与 B组证据。

A 组证据

  1. 跨大陆古的生物化石: 一种叫中龙的古生物的化石在远隔大西洋的南美和非洲两岸都存在。 类似的还有犬颌兽, 舌羊齿植物和铲子蜥蜴。  另外在南极州发现了煤矿, 暗示南极洲曾经是有过热带, 也许南极洲也许不是从来都在南极。

B 组证据

  1. 地形相似性: 从地形上看各大陆, 我们可以象拼图一样把各大洲的地图拼在一起。
  2. 地质学证据:  在热带的南非和南美发现了冰川划痕。 并且南美的冰川痕迹与南极的冰川痕迹吻合。
  3. 地质构造:  例如北美的阿巴拉契亚山脉与北非的山脉走向吻合。

关于漂移学说的争论表面上看是关于地质学两个理论派系的争论: 一种是大陆固有理论, 另一种是包括大陆漂移学说的大陆移动理论。以上固有理论是可以勉强解释A组证据, 但却难以解释B组证据的。   并且对于每一个证据, 都有可能能有诸多解释, 但是这么丰富的证据都指向同一个结论, 如此巧合是如果用固有理论是解释部疼痛的。

二.固有与演变的思想之争。

有关大陆漂移学说的争议反映了科学发现的复杂性。   魏格纳被誉为大陆漂移学说之父, 而事实上最早提出这个学说的至少可以追述1596到法国科学家奥特柳斯。  而与魏格纳同时代的诸位科学家至少从原则上也认同大陆是在移动的理论。  魏格纳做的工作主要是汇总了前任与今人的证据与理论。   所以大陆漂移学说在魏格纳1912年提出时并不是一个崭新的理论, 也不是匮乏证据。

与其说这个争论是单单地质学的争论不如说是固有和演变这两种思维方式的冲突:  固有理论与变化说是理论不如定义为思想或思维的模式 (paradigm).  不仅在大陆的形成这一个问题上有所体现,并且在其他问题上也引起了争论。  另一个典型就是关于进化论的争论。  固有派认为, 新物种都是上帝创造的;而进化论认为物种是不断在演变的。 所以可以说两种思维模式的冲突是这个具体科学上的争议的原因之一。

三. 归纳与演绎方法之争。

上一篇曾经谈到, 科学研究的各种方法。  虽然地质科学家在当时没有刻意地分门别派, 但很多科学家,特别是美国科学家不是反对大陆漂移学说本身和相关证据, 而是否认大陆漂移学说是因为他们认为魏格纳的方法是错误的。  他们认为魏格纳采用的是属于理性主义(Rationalist)的推理法,他们不满Wegener用假说演绎法提出了假说,推理出理论,再搜集证据的这个程序。  美国科学界当时崇尚的是归纳法(Induction).  即采用完全开放的态度,就是不停地搜集证据, 自下而上地构建学说的理论。  这也反映了当时美国科学界对欧洲科学界整体方法的不满。 而美国科学界对欧洲科学界的偏见也是不容忽视的。  美国科学界自认是自由民主的象征而欧洲科学界更独裁更畏惧权威。   大陆漂移成了 权威与独裁的产物, 所以更难以接受。

四.井底之蛙的常识

常识是日常生活中的需要的基本知识。  常识在科学界也是很有必要的。   在科学发展的过程中, 科学家总要有一个固定的出发点, 作为往前推进的基地。  如果一个实验结果违反了常识, 科学家就需要非常谨慎, 严格检验自己的基本假设,实验过程以及对数据的分析与阐释。 可以说常识是一个纠错的基本机制。

但是,常识作为日常生活用于实践的知识是受现有知识的限制的, 可以说是一个井。这个井保护着我们但是又限制了我们。  这在大陆漂移这个科学理论的争议上表现得很突出。  正如我们看着地平线 容易产生地球是平的这个“常识”,, 我们日常生活中都已大地做参照系而产生了大地是不动的这个“常识“, 这种”常识“与感觉常常在我们脑后潜移默化地作用, 让我们无视证据的积累。

而科学的性质之一是突破现有知识的, 所以不能因某个科学结论违反常识而断然否定。 在科学史上,太阳中心说违反当时的常识,相对论违反经典力学的常识, 量子力学的统计解释违反决定论的常识, 现在多个宇宙的宇宙观违反我们一个宇宙的常识。  我现在虽然知道一个宇宙的观念也许就是一个井口, 在感情上还是很难接受对于多个甚至无限个宇宙这种井外之天从心理上很难接受。但是它可以用量子力学解释实验结果并有可能解释相对论, 成为解释宇宙所有现象的统一理论, 所以我尽力要对这个奇谈怪论抱着一个宽容开放的态度, 用佛学的道理讲,就是不要执着, 保持一种空的状态。  

五 总结

二十世纪上半段的科学界并不是完全从证据出发, 而是以固有的常识为背景,有意识或无意识地以用形而上学,用自己笃信的方法围成的井口遮掩数据与事实。     我们很容易马后炮地教训当时科学家,应该以开放的形态来对待事实与数据。  但是我们必须同时认识到自身的缺陷, 要认识到科学家也都是人,我们每个人要面对自己的井口。 过去科学家犯的错误, 我们也会犯。  解决的方案之一,是认识到科学界与科学家也是具有社会性的,符合社会科学的规律。  我们无法避免个人的偏见,却可以通过增加科学界的多样性(Diversity),来达到更有效的自我纠偏与突破的目的。

文献

1. Pellegrini, P.A. Styles of Thought on the Continental Drift Debate. J Gen Philos Sci 50, 85–102 (2019). https://doi.org/10.1007/s10838-018-9439-7

 

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评论
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'huzi2015' 的评论 :

吸烟致癌是你现在知道的“常识”。 但是这个结论是二十世纪五十年代科学家的发现。 在此以前是不知道的。 烟草公司从那时起一直与科学界战斗到二十一世纪。 质疑,栽赃,不择手段否认这一科学结论,即烟草商策略。 同样一批人, 现在来质疑地球暖化的科学结论。 见
huzi2015 回复 悄悄话 最新的科學,量子測不準現象,已經徹底否定了科學的固有思維和邏輯,發現離開人的因素,量子根本就找不到,就沒有,就是說構成世界的最微小粒子不存在于科學視界內,從而證實科學就是人類在一定範圍內的工具,就像開瓶蓋的起子,開瓶蓋工具而已。
沒必要誇張科學到信仰的地位。
huzi2015 回复 悄悄话 吸菸致癌需要科學證實?沒有科學吸菸就不致癌了?
您對科學的理解不敢恭維。
科學就是以否定為生命的對世界的一種認識方法,沒有一個結論是終極結論,不斷的被後來的科學否定。是深刻點就是個沒準的認知方法而已。瘟疫傳染全世界5個月了,到現在號稱不可一世的科學,還沒個共同的結論。
科學是改變人類生活的一種方式。你迷信它,就是科學教徒,與排它的專治教沒有兩樣。
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'Stegy223' 的评论 :

好久不见, 欢迎来访。

事实上,大陆漂移学说不是魏格纳提出来的, 魏格纳最大的贡献是把前人的数据与研究综合起来。 所以当时的数据虽然不完整,但是总可以算得上丰富。 不能当成(纯)假说了。
Stegy223 回复 悄悄话 许多时侯科学发明与科学家个人的直觉(Instinct)?有关。"Wegener用假说演绎法提出了假说,推理出理论,再搜集证据的这个程序。" 是不是有点这个意思?

SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 '枪迷球迷' 的评论 :

在有真正争议的时候不用相信谁。 比如,我现在并不相信“多个宇宙”的理论, 对弦论也没有到相信的程度。

但是有些科学结论本来是没有争议的。 比如吸烟致癌, 应该保护臭氧层, 防止酸雨与对抗暖化。 这些敏感的话题在所谓的“争议”是人为制造的。
枪迷球迷 回复 悄悄话 “相信科学”是个冠冕堂皇的伪命题。说这话的人从来不会说清楚,在有争议的科学问题上相信谁。也不会说清楚,科学不能解释和不能解决的问题上,你是不是还相信科学。

科学家提出一个假说,你不管能否证实也信?科学家在两边都有理的情况下倾向于容易获得经费的一方,是不是也信?
SwiperTheFox 回复 悄悄话 回复 'HBW' 的评论 :

谢谢来访。大陆不是在海上漂着的。 驱动大陆分开的是板块移动是地球内部核心的岩浆缓慢移动推动的。
SwissArmy 回复 悄悄话 I trust science but i don't trust the devil inside some scientists.
HBW 回复 悄悄话 为何开始原始大陆板块是聚集的而未分开?能把原始大陆板块们分开的力量应该是海水。说明海水的出现晚于原始大陆板块。如果这个推理成立。最开始的地球是个表面不均匀的固体星球,某个部分是明显突起的,其他大部分地方凹陷的。后来聚集了大量的水而形成海洋。在地球自传的力量引导海水把原始大陆板块分开。这个过程如果模拟快放一下真是壮观。
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