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小赖子学科学 10. 模型与真理

(2016-03-14 11:58:56) 下一个

真理是哲学家的问题。最通俗的定义是:真理是真正的、永恒的。常听打嘴架的人说:‘真理只有一个’。但许多哲人都自诩为真理的代表,然而彼此之间竟可能毫不相同。生活中,不少人也称自己的观点是真理,他们如果不是忽悠,得知几千年来关于它的定义仍在争论中,也要汗颜的。前面看到的宇宙中四种最基本的物理量:质量、电荷、距离和时间,没一件是我们能直接而正确感觉的。因此,用直觉来描述这个世界是不可能准确和符合。换句话讲,就是不可能符合真理的。

科学知识,从本质看不会是‘永恒的、不变的’。每个现代科学人,不管他谦虚与否,都不会认为自己正在探究真理。他们忙于在利用数学语言,建立定量关系,描述着他们感兴趣的问题(称之为模型,非实体模型)。只有哲学家用科学获得知识归纳和系统化以后,称之为科学中的真理。

以光学为例。

牛顿根据光线的概念和它的折射、反射定律来描述光在介质中传播,用来描述彩虹、颜色等一切现象。他根据光的直线传播性,认为光是一种微粒流,从光源飞出来,在均匀的介质里作匀速直线运动,并且用这种观点对光作了解释。三百多年前就被人们认为它就是科学中的真理。

克里斯蒂安·惠更斯是微粒说的反对者,他认为:光同声一样,是一种波,以球形波面传播的。并指出光振动所达到的每一点都可视为次级的振动中心,次波的包络面为传播着的波的波阵面。他能解释光的干涉和衍射现象。但波动说终因人微言轻,而不受重视。最后,渐渐为人淡忘。牛顿的理论在其后一百多年里大行其道;因他是科学泰斗,无人敢于挑战。

到了十九世纪初,衍射现象被发现,光的波动理论才被重新认可。在那一世纪里,层出不穷的发现,使理论(模型)逐渐进步,解释了光在物质中传播的各种性质。然而,对于像黑体辐射中能量分布与波长有关这样重要的现象,还不能给出满意的解释。

1900年,普朗克用了量子化能量的假设后,描述黑体辐射才有了转机:他假设能量发射和吸收是不连续的,管这样的一份能量叫做‘能量子’,计算开始能和试验结果相符了。可这种把光当成粒子的假设引起了很大的矛盾:光到底是波动还是粒子,什么时候是波动、什么时候是粒子?成了当时认识上最令人困扰的问题。

路易·德布罗意,直到1924年,提出一切物质都具有波动和粒子二象性,即物质波假说。描述了电子具有的干涉和衍射等波动现象。两年后,马克斯·玻恩提出“概率波”解释:波函数的绝对值的平方表示粒子的概率密度,而描述粒子波动性所用的波函数不是什么具体的波。终于,新的实验结果正如理论预期那样。粒子的单独干涉效应表明,微观粒子的波动性不是大量粒子聚集的性质。单个粒子即具有波动性,因此,谈论它的运动轨道是没有意义的。

从以上历史,我看不出哪个理论是真理。难怪不喜欢用概率来描述的人说:『上帝不掷骰子』;而辩方回答道:『你又不是上帝,怎么知道?!』

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