为什么说霍金在科学领域谈不上伟大？
Stephen William Hawking
1942年1月8日至 2018年3月14日
2018年3月14日，著名的物理学家斯蒂芬·霍金去世。媒体在缅怀他时称其“伟大”。作为一个大半生被困在轮椅上，却坚持科研和写作、与命运的抗争的人，霍金是非常伟大的。
那么这位当今世界最有影响力的物理学家，在科学研究领域，到底算不算“伟大”呢？我的答案是否定的。
01
科学以什么样的方式发展
在科学研究领域如何评判“伟大”？取决于我们如何看待科学发现的过程。
我们通常会认为科学的进步是一个知识渐进、向未知领域扩展、不断推翻前人的理论向真理高峰攀登的过程。
卡尔·波普尔
Sir Karl Raimund Popper
（1902年7月28日－1994年9月17日）
出生于奥地利，犹太人，被誉为20世纪最伟大的哲学家之一。
代表作：《科学发现的逻辑》、《开放社会及其敌人》
科学哲学家卡尔·波普尔著名的“可证伪”理论中说：
所有科学理论都是猜想和假说，不可能最终被“证实”，但却可以随时被“证伪”。
“所有天鹅都是白的”，要想证实这个判断，就需要把所有天鹅都拿来检验，这是不可能的，但只要发现一只黑天鹅，那么就可以推翻这个判断。波普尔认为这是判定科学还是非科学的一个重要依据。
但实际上科学发现的过程要复杂得多。
就拿牛顿力学来说。17世纪牛顿力学体系的建立，把当时“从天上到地下”的所有力学现象解释，都纳入到一个统一的理论体系中。并可以准确地预言新现象的发生。
这个理论体系如此完美，成为当时科学家共同体所信奉的圭臬。“力”“质量”“动量”“能量”等等概念成为大家共同的话语系统，规范了科学家们对世界的认识方式。
1781年，天王星被发现。但是随着时间推移，天王星的实际运行轨道和牛顿力学计算的结果偏差越来越大。如果按照波普尔“可证伪”的观点，理论和实际观测不符，那么理论就要被推翻。但人们坚信牛顿力学不可能出错，所以假定存在一个未被发现的行星，其引力导致天王星的轨道产生偏差。
人们竞相计算那个未知行星的运行轨道，终于在1846年，在计算预言的位置上，真的发现了海王星，于是人们欢呼：“牛顿力学的伟大胜利！”
但是，我们假想一下，如果当时在计算所预测的位置上没有发现海王星，那是不是人们就会认为牛顿力学不对？不会的。
人们会做出另外的解释，比如：可能是因为有“星际尘埃”阻挡了我们的视线，以至于我们看不到那个位置上的行星。为了验证这个假设，人们可能会发射一个探测器去探测这片“星际尘埃”。如果真的探测到了，那么人们又会欢呼“牛顿力学的伟大胜利”。
那么，如果这片假想的“星际尘埃”没有找到，这回人们该抛弃牛顿力学了么？也不会。人们会提出新的假设来解释这片假想的“星际尘埃”为何没被找到。比如，可能是因为有未知的电磁干扰，使得探测器的探测失灵，然后人们又会去验证这个假设。如此重复下去……
你会发现，这时的牛顿力学几乎是一种无可怀疑的“信仰”，有了近乎宗教的魅力。以至于一旦发现和牛顿力学预测不符的“反常”现象，人们宁愿相信有未知的原因，使这一现象偏离了理论预测。科学家的研究也都是想方设法发现这些未知原因。
在这个过程中，科学家所能做的就是，别因为“反常”现象而去推翻既有的理论，而是寻找那些让现象“反常”的“合理”原因。于是，“反常”越积越多，解释也越来越复杂。
直到有一天，有人站出来说整个牛顿力学体系都是错的，这个世界实际上应该这样解释：blablabla。他提出一套新的概念和理论体系，这套理论体系既可以解释牛顿力学能解释的现象，也能解释牛顿力学解释不了的“反常”现象。
如果这套新的理论体系被科学家共同体所认同（当然这个过程会有很多波折），那么一套新的话语体系就被建立，这一体系中的概念、理论与原有的理论体系完全不同，两套理论体系甚至无法沟通（所谓“不可通约”），你要么用这套话语体系，要么用那套话语体系，你不可能在两个体系之间寻找折中。
我们会看到，科学发现的过程可以分为两种，一种是既有理论体系内的修修补补，一种是新的理论体系推翻原有理论体系的断裂。
02
那些在“科学革命”的阶段，
创造“新范式”的科学家才能称其为伟大
托马斯·塞缪尔·库恩
Thomas Samuel Kuhn
（1922年7月18日－1996年6月17日）
美国物理学家、科学史学家和科学哲学家。
代表作：《科学革命的结构》。
托马斯•库恩在《科学革命的结构》一书中，把第一种过程叫做“常规科学”，把第二种过程叫做“科学革命”。
在“常规科学”阶段，科学发现是基于既有的“科学范式”来进行解谜的过程。而“科学革命”的阶段，是颠覆原有的“科学范式”而用另一套“范式”取而代之的过程。
所谓“范式”，就是指科学家共同体用来沟通的一套话语系统：包括概念、理论、应用，甚至科学仪器，构成了这群科学家的共同的世界观。
在“常规科学”阶段，基于既有的“科学范式”，科学家们通过理性和逻辑来认识经验现象，积累科学知识。如果发现有无法解释的现象，那么科学家会在既有的“科学范式”中打补丁。
而“科学革命”阶段，科学家依靠的是一种近乎神秘的直觉洞见，创立一套新的“范式”，用另一套话语系统和世界观完全取代原有的那一套。
“常规科学”是一种缓慢渐进、连续稳定的累积过程；而“科学革命”则是一种剧烈动荡、跳跃断裂的突变过程，是极少发生的现象。
在“常规科学”阶段做出贡献的科学家，都不能称其为“伟大”，他们只是在前人所奠定的“科学范式”的基础上做出持续的改进，这种改进并不会触动既有的“科学范式”。
而“伟大”的科学家，则是那些在“科学革命”的阶段为后人奠定“新范式”的科学家。他们改变了整个科学家共同体的世界观，让所有人用新的眼睛重新审视世界。
历史上这样“伟大”的科学家并不多，只有：牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦，以及象普朗克、海森堡、薛定谔等少部分为量子力学奠定理论基础的学者。而为规范场理论的创立做出重大贡献的杨振宁也位列其中……
霍金则是运用广义相对论和量子力学的理论来研究黑洞，不管他提出了何种理论，也只是在既有的“科学范式”中从事“常规科学”的研究，很难称其为“伟大”。
03
“伟大”的科学家要恰好处在“科学革命”的窗口期
那些在“科学革命”的阶段为后人奠定“新范式”的“伟大”科学家，是否比其他科学家具有更非凡的智识？也不是。他们不过是赶上好时候了。
就拿牛顿来说，他为什么能发现万有引力定律？并不是因为苹果掉到他头上，他灵机一动就发现了。
在牛顿之前，一定有很多人被苹果砸到过，但并没有发现这条定律。为什么牛顿被砸了一下就发现了呢？那是因为，在牛顿以前的时代，万有引力定律还不具备被发现的条件；而到了牛顿那个时代，科学正发展到万有引力必然会被发现的阶段。
1543年，哥白尼出版《天球运行论》，提出日心说，那时人们并不相信。
1600年，布鲁诺被烧死。
1609年，伽利略拿着望远镜让大家看到宇宙的广阔、地球何的渺小。地球并不是宇宙的中心，然后被教会判刑。
1619年，开普勒发表行星运动第三定律……
这些研究一点一点地把万有引力理论推向被发现的边缘。
1680年，胡克给牛顿写信，提出引力符合“平方反比律”。但是当时胡克不会微积分，不能研究连续运动。
1684年，莱布尼兹发表微积分，人们有了研究连续运动的数学工具。而牛顿当时也独立地发明了微积分，并且他掌握了“平方反比律”，所以1687年牛顿最终给出万有引力公式。
那个时期，只要有科学家同时掌握了平方反比律和微积分，万有引力定律几乎必然会发现。
换句话说，就算没有牛顿，胡克如果掌握了莱布尼兹的微积分，或者莱布尼兹掌握了胡克的平方反比律，他们也一样可能会发现万有引力定律，哪怕他们从来没有被任何东西砸过。其实“平方反比律”也不是胡克发现的，而是另有更早的发现者。
在科学发现的历史上，几乎全部科学理论，都是在某个特定的历史时期，由很多彼此独立的科学家几乎同时提出来的。所以科学史上到处充斥着“谁是某理论的第一发明人”的争论：
牛顿和莱布尼兹为争夺微积分的发明权，导致整个英国数学界与欧洲大陆数学界分裂上百年；
在达尔文提出进化论的同时，还有一个叫华莱士的，也提出了相同的思想；
1904年，洛伦兹也处于发现狭义相对论的边缘；
就连公认的广义相对论，应该无可争议的是爱因斯坦一个人的原创，但还是有不同意见，因为有证据显示大数学家希尔伯特可能早于爱因斯坦提出了广义相对论的场方程。
Hilbert Einstein
“伟大”的科学家之所以能够“伟大”，除了研究科学所必须具备的才能以外，也是因为他们刚好在这样一个“科学革命”的窗口期，正在从事着相关的科学研究。
在那之前，无数默默无闻的科学家进行着“常规科学”的研究，把科学推向这个窗口期；最终会出现一颗超级巨星“临门一脚”，将整个世界的既有边界瓦解，带入一个新旧思想冲撞、各种可能性层出不穷、令人目不暇接的时代。
所以说霍金不是“伟大”的科学家，并不是要比较出一个“高低”。只是在他从事科学研究的时候，上一个“科学革命”的窗口期已经过去了，而新的窗口期还没有到来。
以上关于科学发现过程的理论，是托马斯·库恩的《科学革命的结构》一书向我们介绍的。
这本科学哲学名著是二十世纪学术史上最有影响的著作之一，同时备受争议。但不管人们对它赞成还是反对，它都已经成为经典，是现代研究科学哲学绕不过去的一本书。为当代的科学思想研究建立了一个广为人知的讨论基础。
这样一本科学哲学名著，居然还很好读。它字数不多，也不太深奥，受过中学数理化教育的人都可以一读。
通过这本书了解现代科学发现的基本过程，我们会更深刻地理解现代世界中我们的日常生活是如何成为可能的。
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