宇宙终极理论尚未完成，斯人已逝 | 纪念温伯格

撰文 | 钮卫星（上海交通大学教授）

我曾介绍过两位“斯蒂芬”，一位是斯蒂芬·霍金（《文景》2003年第一期），另一位是斯蒂芬·沃尔夫勒姆（《文景》2003年第三期），现在要介绍的碰巧也是一位“斯蒂芬”。难道叫这个名字的人特别合适做科学家？

美国有一个叫做“国家科学教育中心”的机构，其宗旨是为了捍卫在公立学校进行进化论教育。该机构为了纪念去世不久的生物学家斯蒂芬·杰·古尔德（Stephen Jay Gould，1941-2002），在其网站上搞了一个颇有点玩笑味道的“斯蒂夫计划”（Project Steve），让全世界所有支持进化论反对神创论并叫“斯蒂夫”（Steve，也包括读音相近的Stephen、Steven、Stephanie、Stefan等）的科学家都去报到签名。

截至2005年2月22日，已经有543名“斯蒂夫”签了名，名单中赫然便有大名鼎鼎的斯蒂芬·霍金和斯蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）。

01
温伯格其人

无论在专业领域还是普及领域，温伯格的名头比之霍金其实都有过之而无不及。温伯格因提出电弱统一理论：统一了电磁力和弱相互作用力，与另外两位物理学家分享了1979年的诺贝尔物理学奖；霍金是否能因他的黑洞理论而获得诺贝尔奖则还在未知之数。

1977年温伯格出版了他的科普名著《最初三分钟》（科学出版社，1981年），通俗而精彩地介绍了关于宇宙起源的现代观念，一时洛阳纸贵，共被译成二十二种文字；霍金在写作《时间简史》时，心目中的模仿对象就是温伯格，希望《时间简史》能像《最初三分钟》那样成功和畅销――这一点他是做到了。

温伯格现在执教于德克萨斯大学奥斯汀分校物理与天文系。他曾在康内尔大学、哥本哈根大学和普林斯顿大学学习，获得十多所著名大学的荣誉学位，先后任教于哥伦比亚大学、加利福尼亚大学伯克利分校、麻省理工学院和哈佛大学。他还当选为英国皇家学会会员、美国科学院院士、美国科学与艺术研究院院士、美国哲学学会会员等。1991年布什总统在白宫授予他国家科学奖章。他还是美国物理学学会安德鲁·吉芒特奖和美国斯蒂尔基金会－美国物理学会科学作品奖的获得者。

在温伯格获得的所有奖项中尤其值得一提的一项是他获得的1999年洛克菲勒大学“刘易斯·托马斯奖”（Lewis Thomas Prize）。这个奖项授予这样一些科学家作者：“他们的意见和观点能向人们揭示科学的美学和哲学维度，不仅提供新的信息，而且还能像诗歌和绘画一样引起人们的沉思、甚至启示”。温伯格因“在充满热情地、清晰地传达基础物理学的观念、历史、解释力和美学维度方面所取得的杰出成就”而获得该奖。

获得“刘易斯·托马斯奖”的科学家又被叫做“诗人科学家”，这个称号在肯定他们的写作技巧的同时也充分概括了他们对科学的美学和哲学层面上的思考。事实上，被用来命名这个奖项的美国微生物学家和免疫学家刘易斯·托马斯（Lewis Thomas，1913－1993）就是这样一个把科学写得跟文学作品一样优美的成功典范，他获得了用自己名字命名的这个奖。

 温伯格主要是因为他为普通读者写的《最初三分钟》和《终极理论之梦》（1992年，中译本：湖南科学技术出版社，2003年）而获奖的。其实，温伯格还经常在诸如《纽约书评》、《科学美国人》等一些大众传媒上发表一些阐明自己对科学的看法和观点的文章，在这些文章中，他以同样优美、生动的文笔清晰地表达了自己是一位理性论者、还原论者、实在论者和非宗教论者，有些文章还致力于在科学的文化对手们面前为科学辩护。

这些文章的一部分在2001年被辑为一册出版。2004年底我们有了这本集子的中译本：《仰望苍穹：科学反击文化敌手》（Facing up: Science and its cultural adversaries，上海科技教育出版社，2004年11月）。在温伯格的这些作品中，以他对文字的娴熟驾驭和在文字中浸透的对物理学的热情来说，是无愧于“诗人科学家”的称号的。

02

科学的文化敌手们

按照一句西方谚语：在木匠眼里，月亮是木头做的，在基本粒子物理学家温伯格眼里，宇宙由基本粒子构成，这是最理所当然的事情了。自从古希腊德谟克利特和他的老师留基伯提出世界是由不可分割的最小粒子原子构成以来，原子论一直是唯物论的中坚。

虽然原子论的内容被两千多年以后的物理学家们大大丰富了，并且原子也早已被打破，物理学家发现了更为基本的粒子，在研究更小尺度的结构——超弦，但是无论是德谟克利特的原子也好，还是现在的基本粒子也好，它们都被认为是客观的、实在的。用温伯格的话来说，跟操场上的石头一样真实。

可是有人却说：诸如夸克这一类基本粒子是一群科学家建构出来的，进而说科学事实、科学理论也是建构出来的，科学理论“只不过是一种整理我们的经验的人为方式”。是可忍，孰不可忍？温伯格肯定是觉得有义务站出来驳斥这种言论，而且他显然也是最有权利和资格站出来保卫科学的人。

温伯格捍卫科学的这些文章大多收集在《仰望苍穹》中。按照温伯格的交待，这个书名有三层意思。

第一层意思所取正如书的封面所用的丹麦天文学家第谷雕像的姿态：翘首仰望苍天；

第二层意思是温伯格要强调正确面对和正视人类自身在宇宙中位置的必要性，同时也表明对那 些宗教神创论等形形色色的科学的文化敌手要采取勇敢直面的态度；

第三层意思是要表明这种直面正视和翘首仰望的姿态与匍匐在地的祈祷者的姿态恰恰相反。

比较中译本书名和原书名，中文书名的正题概括性稍弱，而副题则突出了冲突的“火药味”。

《仰望苍穹》英文书名中的文化敌手是复数的。这些被温伯格列为科学的文化敌手的，主要有宗教神创论者、宇宙智能设计论者，和科学理论的社会建构论者、后现代主义者、女性主义者，部分科学哲学家和科学史家或者他们的部分理论也被温伯格列为科学的文化敌手。书中对以上各种论者的言论都进行了针锋相对的驳斥。

温伯格对宗教神创论和宇宙设计论的驳斥可谓决不留情、毫不妥协。对于宗教和科学的冲突，各种论述已经汗牛充栋；而对宗教的道德功能一般争议很少，人们大都承认宗教是有劝人向善的道德教化功能的。

古尔德曾经在《科学美国人》上撰文说：科学与宗教没有冲突，科学应对现实的存在，而宗教应对人类道德。然而温伯格却连宗教的道德功能也加以否定。在“宇宙有设计者吗”中他用历史上的事例证明：“宗教的道德色调从时代精神中受益要胜于时代精神从宗教中受益。”并且旗帜鲜明地提出：“不论有没有宗教，好人都行善，坏人都做恶；可是要让好人做恶，那就要利用宗教。”在《终极理论之梦》“上帝怎么了”一章中温伯格承认科学也给世界带来过悲哀，但它带来的是相互残杀的工具，而不像宗教带来的是杀人的动机。

对于宇宙万物由仁慈的上帝设计创造的论调，作为犹太人的温伯格提到了希特勒的纳粹德国对犹太人的大屠杀，那时仁慈的设计者在哪里呢？或者退一步允许上帝不喜欢犹太人而任由德国人实现他们的自由意志，那么癌症呢？这也是上帝的仁慈设计吗？认为宇宙万物是上帝为人类创造、人类处在宇宙的中心的思想只是人类智力发展早期阶段的一种自作多情。天文学的进步已经证明人类只是栖息在一颗微不足道的宇宙尘埃上，人类这种生命形式出现在宇宙的这个角落里完全是出于一种偶然。

在“直面奥布莱恩”中温伯格十分肯定地说：“科学家没有发现能显示人类在物理规律中或是在宇宙的初始条件中占有任何特殊地位的任何东西。”在《最初三分钟》一书的结尾温伯格说了一句给他带来很多麻烦的话：“宇宙越显得可以理解，它就越显得没有意义。”在《终极理论之梦》和《仰望苍穹》中温伯格都为这话进行了辩解。他只不过是要强调，宇宙本身是没有什么意义的，人类不要把自身的价值观强加于宇宙。

对于有人提出科学与宗教之间应该展开建设性的对话这种主张，温伯格说：“对话是可以的，但决不是建设性的。”他的言下之意很明显：宗教在科学面前只有俯首帖耳“挨训”的份。在“宇宙有设计者吗”中温伯格这样结束全文：“最伟大的科学成就之一是，即便不是让智慧者不可能成为宗教信徒，那么至少是让他们可能不成为宗教信徒。我们不应该从这个成就上倒退。”这可以看成是温伯格对待科学与宗教关系的一个鲜明态度。

温伯格反击的另一群科学的文化敌手就是社会建构论者、后现代主义者和女性主义者。对于科学与人文由来已久的冲突，温伯格有时也有一些建设性的想法，譬如《仰望苍穹》的第一篇就是“把科学作为文科的一门课程”，这是他在一所文科院校毕业典礼上的演讲。他还深信“不论目前在科学家和公众的交流之间存在什么障碍，它们都不是不可逾越的”，而且他自己就身体力行，进行通俗创作，不惜被讥为“浪费宝贵的时间和精力”、“大材小用”等等。然而对社会建构论等一些科学的文化敌手，温伯格的反击是无情和严厉的。

获得过物理学博士学位的皮克林（Andrew Pickering）著有《建构夸克：粒子物理学的社会史》一书。在温伯格看来，皮克林在书中把高能物理学中的重点转移描写成“不过是一种时尚的改变，就像从印象派转向立体派，从长裙子转向短裙子。”对于这种论调，温伯格以物理学家的身份说：“许多正在尽职的科学家发现，这种‘社会建构论者’的观点与科学家们自身的经验不符合。” 并认为“按照这种（社会建构论）观点，科学理论除了是社会建构之外什么也不是，这在我看来是荒唐可笑的。”

对于科学规律受发现它们的社会背景的影响这种论调，温伯格作为一名理论物理学家，习惯性地做起了思想实验：“如果我们认为科学规律的适应性足以受发现它们的社会背景的影响，那么出于一些可能的诱惑而迫使科学家去发现更无产阶级的或更妇女化的或美国的或宗教上的或印欧语系的或任何其他什么的他们所需要的规律。这是一条危险的道路……更有引起争议的危险。”

确实，对于我们中国人来说，在刚刚抛弃了“无产阶级科学”和“资产阶级科学”的划分之后不久，应该更能认清这种社会建构论是有害无益的。在“索卡尔的恶作剧”一文结尾，温伯格写道：“如果要从仍然包围着人类的不理性的趋势中保护我们自己，我们就务必要巩固和强化理性地认识世界的洞察力。”这是在语重心长地提醒读者：理性来之不易，应该多多珍惜。

一些后现代主义者，“他们不仅怀疑科学的客观性，而且还厌恶客观性，他们欢迎某些比现代科学更热烈也更模糊的东西”，对他们温伯格似乎懒得大举讨伐，因为一些争论很容易滑入哲学的沼泽。譬如，科学家们相信他们在向客观真理迈进，但反对者说真理还没有被很好地定义。温伯格只是说就像给奶牛下定义是动物学家的事，给真理下定义是哲学家的事；而科学家就像农民遇见奶牛能认识它们一样，他们遇见真理也通常能认识它们。

在说到科学理论的客观性和实在性时，温伯格多次打那个石头的比方：“我们之所以说岩石是实在的，是因为它具有稳定性和不依赖于社会背景这些性质，而科学理论同样如此。”

对于女性主义，温伯格提到：“按照女性主义者的批判科学的一种版本，现代科学本性上是男性化的，特别是因为它对客观真理的坚持，以及它对一些科学理论的坚持。这些都完全是错误的。”他还说：“我非常高兴地发现，男性和女性物理学家研究物理学的方法都没有明显的差别。”

对于哲学，温伯格坦陈他不喜欢阅读从亚里斯多德到阿奎那的大多数哲学著作。但是正如他在“伽利略的遗风”一篇中提到的：“现代科学再次遇上了它的由来已久的老对手，也就是伽利略曾经遭遇的主要对手，即哲学的偏见。”所以他有时不得不也要正面接触哲学，特别是科学哲学。在《终极理论之梦》中专辟了一章“反对哲学”来谈论科学与哲学问题。

科学哲学家库恩是温伯格的朋友，在温伯格的书中多次提到了库恩，有一篇“库恩的不革命”甚至是温伯格专门针对《科学革命的结构》的书评。温伯格对库恩的“范式”、“不可通约”等概念进行了批评。
从科学史和他亲自参与的前沿物理学研究出发，温伯格批评了库恩在一些科学的史实和事实上的把握有偏差。面对库恩的结论，即认为从一种范式向另一种范式的革命性转变中，科学家没有变得离真理更近一些，温伯格几乎有点痛心疾首的味道。他写道：“正是这些结论使得他成为那些质疑科学知识的客观本质的哲学家、历史学家、社会学家和文化评论学家眼中的英雄，以及那些宁愿把科学理论在这方面说得与民主或者棒球无太大差别的社会结构论者眼中的英雄。”
虽然库恩自己也抱怨过他自己不是库恩主义者，但他的理论所产生的影响是种种后现代科学观的第一推动。所以在温伯格看来，库恩哪怕没有喊反科学的口号，也是一位事实上的反科学者。
有趣的是，对于时下被一些人大谈特谈的科学方法，温伯格却有出人意料的态度。他认为根本没有什么科学方法。在“科学方法……和我们的生存之道”中他说：“许多科学家很少有科学方法是什么的概念，这就好像大多数骑自行车的人对自行车是如何保持直立的概念知之甚少一样。在这两种情况里，如果想得过多，往往可能会摔跟头。”这点对于正热衷于传播所谓的科学方法的我们也许有一定的借鉴意义。
03
美、还原论与终极理论之梦

在一部根据卡尔·萨根的同名小说改编的科幻电影《接触》中，女天文学家艾利执著地搜寻外星智慧生物的信号，她克服重重困难，终于获得成功，并被选定为地球人的使者乘坐按照外星文明传来的设计图纸制造的交通工具前往银河系中心与外星智慧生物会面。在途中埃利看到天体莫可名状的壮美，不知如何用语言来记录这种景象，只是感叹说：“应该派个诗人来！”

一般认为诗是记录和呈现美的恰当文体，诗人则是描绘和赞誉美的合适人选。温伯格等人之所以被称作“诗人科学家”，就是因为他们能发现和描述科学中的美。

在科学史上，有不少科学家发现并描述了科学理论中的美。传说毕达哥拉斯发现了2:1 、3:2 、4:3 这几个数字比率跟最和谐的音程八度音、五度音和四度音一致，于是得到了“万物皆数”的信念，认为宇宙中普遍存在着数的和谐，譬如各天体到地球的距离便应该符合和谐的音程。

柏拉图继承了这种信念，认为自然界必定的是完美的，天体必定作完美的运动。亚里斯多德进而认为天体必定是有完美的第五元素构成。哥白尼为了恢复和保持这种古希腊的信念才做出了革命性的举动。开普勒对行星运动规律的探索也一直在“宇宙存在先定的和谐”这种古希腊信念指导下进行。而正如众所周知的，从哥白尼到开普勒，开启了科学迈进近代走向现代的大门。　　

许多现代物理学家也都谈到过美在科学中的作用。1974年量子电动力学的创立者之一狄拉克到哈佛大学演讲，他对听讲的研究生说：只需要去关注方程的美，而不要去管那些方程是什么意思。温伯格当时也在座，他认为对学生来说这也许不是什么好建议，但他承认寻找物理学中的美贯穿着整个物理学的历史。

在《终极理论之梦》一书中他专门用一章“美丽的理论”来讲物理学中的美，认为美感是向着终极理论进步的标志。1987年温伯格为牛顿的《自然哲学的数学原理》出版300周年做了一个“牛顿之梦”的纪念性演讲，在其中他提到“如果我们是在谈论非常基本的现象，那么在某种程度上美学思想是重要的”，他还强调：“我们所寻求的美是一种特殊类型的美……我们所寻求的美的理论，能给我们一种任何东西都不会使之改变的感觉。”

温伯格还用物理学家惠勒的话来说明他的观点：“当我们最终认识到自然的终极规律之时，我们将会感到奇怪，为什么它们不是从一开始就那么明显呢！”

显然在温伯格看来，也在许多其他物理学家看来，科学理论的美具有的一个最基本的属性，就是简单。在一篇阐述自己的世界观和认识论的短文“直面奥布莱恩”中，温伯格深信沿着解释自然的链条深究下去，用来解释的原理“看起来会变得更加简单也更加统一”，“我们采用越来越少的原理来解释越来越多的东西”，“我们会发现少数几个及其简单而又无比优美的普遍原理，即自然规律。”在为《乔治》杂志写的一篇介绍自己如何发现电弱统一理论的文章“红色卡玛洛”中，温伯格把他的工作说成是“力图对复杂现象做出简单的解释”。

温伯格十分注重这种位于解释链条最后端点的东西，认为这是物理学乃至科学的最终目的。在一篇“一位量子物理学家的深夜冥想”的文章中，温伯格写道：“如果你问到有关为什么事情是如此这般的任何问题……其解释总是会还原到更深层理论的形式。更深层并不是指在数学上更意义深远或更有用，而是指更接近我们解释的起点。”他举例说：“许多矿物学和生理学是根据化学来解释的，化学是根据物理学来解释的，普通物质的物理学又是根据基本粒子的标准模型来解释的。”

温伯格就《终极理论之梦》接受《科学观察》（Science Watch）记者采访

温伯格的这种思想其实已经被恰当地命名为“还原论”。另一位1996年“刘易斯·托马斯奖”的获得者戴森（Freeman Dyson）把物理学上的还原论描述为力图“使物理现象的世界还原为一套有限的基本方程”，他还把薛定谔和狄拉克在量子力学方面的工作称作是还原论的胜利，“化学和物理学的令人迷惑的复杂性被还原为两种形式的代数符号。”

事实上，还原论在有些场合被用做贬义词，被认为是属于过时的机械论哲学而应该被抛弃。也有人把还原论称作“物理帝国主义”，而温伯格也委婉地承认自己在某种程度上是一位物理帝国主义者：即认为物理学家提供了一套能解释其他所有事情的自然规律，其他科学看起来只不过是物理学的衍生物。

温伯格在不同场合多次阐述自己的还原论观点，他的《终极理论之梦》可以说是一首还原论的赞歌，其中专门有一章叫做“为还原论欢呼”；在《仰望苍穹》一书中，也收录了“牛顿论、还原论和国会论证艺术”、“还原论的回归”、“大还原：20世纪物理学”等篇。

在“还原论的回归”一文中温伯格写道：“从牛顿时代到我们所处的时代，我们已经看到，我们知道如何去解释的现象的范围在不断地扩大，而用于这些解释的理论在简单性和普遍性方面也在不断地得到改善。”、“由于简单而普遍的定律，自然的一切就是它现有的这种方式（带有初始条件和历史偶然性的某种限制），所有其他科学定律在某种意义上都可以还原为这种定律。”

按照还原论的思路，沿着解释的链条，终点就是那解释一切的终极理论。在《牛顿之梦》中温伯格说：“把那些能够解释为什么每件事情理当如此的少数几个简单的原则系统化。这是牛顿的梦想。”这当然也是温伯格的梦想，《终极理论之梦》充满激情地表达了对实现这个梦想所抱有的信心。

在“物理学与历史”一文最后，温伯格写道：“终极理论将会是一种有效性不受限制的理论，一种能适用于整个宇宙中所有现象的理论，一旦最终达到，这种理论将成为我们关于这个世界的知识的一个永恒的部分。那时我们作为基本粒子物理学家的工作将会结束。” 

传说亚历山大大帝因为没有更多的世界让他去征服而落泪。1980年霍金在就任剑桥大学卢卡逊数学教授职位的就职演讲中雄心勃勃地宣称：物理学家已经瞥见了一种“终极理论”的轮廓；在《时间简史》中他又宣称：科学家们正处在发现终极“万有理论”边缘。假如这一天真的到来，温伯格大概是不会落泪的。

但是霍金已经以一篇“哥德尔与物理学的终结”的演讲宣告了自己对“终极理论”信念的背叛：他现在认为人类是不可能找到这样的终极理论的；而温伯格看来还在坚持，仍在追求这最后的理论。温伯格的这种坚持和追求哪怕是唐吉克德式的，也仍旧是可敬的。人类对自然的了解和适应因为这样的坚持和追求而在不断进步。

本文原标题为《温伯格：“诗人科学家”与“物理帝国主义者”》，转载自《文景》2005年第5期，已获作者授权。

制版编辑 | Morgan

本文经授权转载自《赛先生》微信公众号

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