大家好，我是船長(zhǎng)。

在人工智能、量子計(jì)算與深空探測(cè)突飛猛進(jìn)的今天，我們似乎早已習(xí)慣“科學(xué)奇跡”的誕生。然而，當(dāng)技術(shù)的光環(huán)愈發(fā)耀眼，一個(gè)根本問(wèn)題反而被遮蔽：科學(xué)究竟是什么？它僅僅是實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù)堆砌，還是數(shù)學(xué)公式的抽象推演？抑或兩者背后存在更深層的聯(lián)結(jié)？

金觀濤老師直擊這一命題，揭示現(xiàn)代科學(xué)自歐幾里得幾何學(xué)發(fā)軔的底層邏輯，重新詮釋“科學(xué)真實(shí)”的本質(zhì)。金老師認(rèn)為，科學(xué)并非單一的經(jīng)驗(yàn)積累或理論構(gòu)建，而是由普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)、邏輯語(yǔ)言符號(hào)系統(tǒng)與數(shù)學(xué)深層結(jié)構(gòu)三大子系統(tǒng)共同構(gòu)成。金老師以歐幾里得幾何學(xué)為起點(diǎn)，指出古希臘人首次將空間測(cè)量這一“最原始的受控實(shí)驗(yàn)”與數(shù)學(xué)公理系統(tǒng)結(jié)合，奠定了科學(xué)的范式——公理即基本實(shí)驗(yàn)的符號(hào)表達(dá)，定理則是實(shí)驗(yàn)通過(guò)自我迭代與組織拓展的結(jié)果。這一框架解釋了為何數(shù)學(xué)始終是科學(xué)的“靈魂”。他更以引力波的發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代科學(xué)范本，生動(dòng)展現(xiàn)這一邏輯：愛因斯坦從廣義相對(duì)論方程中預(yù)言引力波，卻因?qū)嶒?yàn)條件苛刻而長(zhǎng)期未被驗(yàn)證。

為何今日仍需追問(wèn)“科學(xué)是什么”？

文/金觀濤

為什么現(xiàn)代科學(xué)起源于歐幾里得幾何學(xué)？

現(xiàn)在我們已經(jīng)可以從后現(xiàn)代主義的黑森林中走出來(lái)，回答“科學(xué)是什么”了。真實(shí)的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)由普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)及其無(wú)限擴(kuò)張得到，我們可以用符號(hào)系統(tǒng)指涉真實(shí)的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)（普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果），數(shù)學(xué)則描述了規(guī)定這個(gè)符號(hào)系統(tǒng)的深層結(jié)構(gòu)。所謂深層結(jié)構(gòu)，不是指符號(hào)組成符號(hào)串之結(jié)構(gòu)，而是指使用符號(hào)串時(shí)一個(gè)符號(hào)串和另一個(gè)符號(hào)串的關(guān)系。也就是說(shuō)，界定什么是科學(xué)，需要三個(gè)不同的子系統(tǒng)。

第一個(gè)子系統(tǒng)是科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，它是普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果。第二個(gè)子系統(tǒng)是邏輯語(yǔ)言，它是用符號(hào)指涉經(jīng)驗(yàn)對(duì)象，用符號(hào)組成符號(hào)串表達(dá)對(duì)象的結(jié)構(gòu)。第三個(gè)子系統(tǒng)是與符號(hào)串對(duì)應(yīng)的另一個(gè)符號(hào)系統(tǒng)，我稱之為深層符號(hào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（深層結(jié)構(gòu)）表達(dá)了受控實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)（包括其普遍可重復(fù)性和無(wú)限擴(kuò)張），保證了與經(jīng)驗(yàn)符合的符號(hào)串之真實(shí)性。

20世紀(jì)哲學(xué)革命發(fā)現(xiàn)了符號(hào)和其指涉對(duì)象之間的關(guān)系只是一種約定，表達(dá)經(jīng)驗(yàn)的是符號(hào)串的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在我則進(jìn)一步證明：除了符號(hào)串中符號(hào)結(jié)構(gòu)必須符合對(duì)象結(jié)構(gòu)外，這些符號(hào)串之間的關(guān)系還要滿足特定結(jié)構(gòu)即深層符號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，這時(shí)它們才是真實(shí)的。

這一深層符號(hào)系統(tǒng)就是數(shù)學(xué)。也就是說(shuō)，雖然符號(hào)和對(duì)象的關(guān)系是約定，但是只有用具有特定深層結(jié)構(gòu)的符號(hào)串來(lái)表達(dá)受控實(shí)驗(yàn)之經(jīng)驗(yàn)，這些符號(hào)串才是真的。邏輯經(jīng)驗(yàn)論把科學(xué)視為用邏輯語(yǔ)言表達(dá)客觀實(shí)在，想用符號(hào)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)象的一一對(duì)應(yīng)（邏輯自洽）來(lái)說(shuō)明數(shù)學(xué)對(duì)科學(xué)的重要性。

圖：歐幾里得與《幾何原本》

一旦證明數(shù)學(xué)不是邏輯，無(wú)論是邏輯經(jīng)驗(yàn)論還是其籠罩下的科學(xué)哲學(xué)，就都不能解釋為什么大自然之書是用數(shù)學(xué)寫成的。這時(shí)，我們就不得不把數(shù)學(xué)真實(shí)歸為科學(xué)經(jīng)驗(yàn)真實(shí)，科學(xué)理論只能是等待證偽的猜測(cè)，其和形而上學(xué)的混同也就不可避免。一旦理解科學(xué)是由受控實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)、描述這些經(jīng)驗(yàn)的邏輯陳述，以及這些陳述對(duì)應(yīng)的深層符號(hào)系統(tǒng)組成的，科學(xué)真實(shí)的擴(kuò)展必定存在兩個(gè)方向：一是普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)通過(guò)組織和自我迭代的擴(kuò)張，這屬于經(jīng)驗(yàn)世界；另一個(gè)是其對(duì)應(yīng)的符號(hào)串根據(jù)深層符號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，深層符號(hào)系統(tǒng)就是數(shù)學(xué)世界。

正因?yàn)檫@兩個(gè)方向是同構(gòu)的，所以那個(gè)滿足深層結(jié)構(gòu)的符號(hào)世界的擴(kuò)張（數(shù)學(xué)的發(fā)明和符號(hào)推導(dǎo)）可以引發(fā)科學(xué)經(jīng)驗(yàn)真實(shí)的擴(kuò)張。我們終于解決了一個(gè)長(zhǎng)期令人困惑的難題：為什么表面上與經(jīng)驗(yàn)無(wú)關(guān)的數(shù)學(xué)研究對(duì)科學(xué)具有無(wú)比重要的意義？

關(guān)于科學(xué)真實(shí)各個(gè)部分的關(guān)系，即數(shù)學(xué)如何規(guī)定符號(hào)串集合之深層結(jié)構(gòu)，以及符號(hào)串如何把符號(hào)組合起來(lái)表達(dá)對(duì)象（或數(shù)學(xué)符號(hào)怎樣與對(duì)象直接建立聯(lián)系），我將在方法篇中展開討論。現(xiàn)在我只是以此來(lái)說(shuō)明這種科學(xué)觀與邏輯經(jīng)驗(yàn)主義甚至20世紀(jì)所有科學(xué)哲學(xué)都不同。我在第二編中指出，現(xiàn)代科學(xué)起源于歐幾里得幾何學(xué)?，F(xiàn)在終于可以給出一個(gè)比過(guò)去科學(xué)史研究更為準(zhǔn)確的解釋了。

幾何學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)自空間測(cè)量。眾所周知，確定空間位置（點(diǎn)）、作圖（如直線和圓）、測(cè)量距離等是人最早能做的普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，其可控變量集是人與生俱來(lái)的，人掌握的其他受控變量均由這一原初可控變量集拓展而成。雖然各大文明都知曉幾何測(cè)量并會(huì)作圖，但從來(lái)沒(méi)有從受控過(guò)程的自我迭代及組織來(lái)思考這些測(cè)量和操作過(guò)程。

唯有古希臘哲人，用受控實(shí)驗(yàn)自我迭代和組織來(lái)分析測(cè)量和作圖，并將其和自然數(shù)中蘊(yùn)含的推理結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)。換言之，歐幾里得幾何學(xué)第一次將受控實(shí)驗(yàn)和邏輯語(yǔ)言以及規(guī)定符號(hào)串的深層結(jié)構(gòu)（數(shù)學(xué)）結(jié)合起來(lái)，因此它代表了最早的科學(xué)真實(shí)。

所謂幾何公理，是用符號(hào)串表達(dá)一組最基本的普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，這些基本的受控實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)自我迭代和組織產(chǎn)生新的普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)。將該過(guò)程轉(zhuǎn)化為指涉受控實(shí)驗(yàn)的符號(hào)串，就是代表新受控實(shí)驗(yàn)的符號(hào)串由代表公理之符號(hào)串通過(guò)自我迭代和組織推出。

因?yàn)樽匀粩?shù)代表了普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)自我迭代和組織之符號(hào)，從公理推出定理之符號(hào)串的變化過(guò)程一定對(duì)應(yīng)著自然數(shù)之變化，描述這種變化的是遞歸函數(shù)及其運(yùn)算。換言之，不管這些符號(hào)串是什么，一旦將其映射到深層符號(hào)系統(tǒng)，所有從公理推出定理的結(jié)構(gòu)都是類似的。也就是說(shuō)，源于歐幾里得幾何學(xué)的公理化方法，可以推廣到所有受控實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)經(jīng)驗(yàn)真實(shí)的研究中，在各個(gè)領(lǐng)域建立科學(xué)理論都需要?dú)W幾里得幾何公理系統(tǒng)的示范。

正因如此，現(xiàn)代科學(xué)只能在歐幾里得幾何學(xué)開辟的基地和示范作用下形成。什么是一門新科學(xué)的建立？我們知道，它可以歸為兩個(gè)方面：一方面是在新的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)最基本的普遍可重復(fù)之受控實(shí)驗(yàn)，以及這些基本受控實(shí)驗(yàn)通過(guò)自我迭代和組織不斷擴(kuò)張，它代表新的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)之形成；另一方面，同步發(fā)生的是表達(dá)這些新經(jīng)驗(yàn)之符號(hào)串根據(jù)深層結(jié)構(gòu)組織起來(lái)，這就是科學(xué)理論的公理化系統(tǒng)之形成。這兩個(gè)過(guò)程必須同步發(fā)生，因?yàn)樗鼈兪腔ハ嘁来娴摹?/p>

我們?cè)诳茖W(xué)史上看到的《幾何原本》在各門現(xiàn)代科學(xué)建立中的示范作用，實(shí)為這種機(jī)制的表現(xiàn)。從歐幾里得幾何學(xué)到牛頓力學(xué)，正是作為基礎(chǔ)的普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)大和走向完善。在歐幾里得幾何學(xué)中，只有空間測(cè)量是普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有涉及時(shí)間、質(zhì)量的測(cè)量。將它們建立在普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)之上，就對(duì)應(yīng)著牛頓力學(xué)取代歐幾里得幾何學(xué)成為科學(xué)的基礎(chǔ)，并進(jìn)一步走向相對(duì)論和量子力學(xué)的過(guò)程。

眾所周知，力是除“空間位置”之外人與生俱來(lái)的另一個(gè)可控變量。正如我在第二編中所說(shuō)，牛頓把變化率作為數(shù)學(xué)真實(shí)引進(jìn)歐幾里得幾何學(xué)，并以“無(wú)窮小的速度變化”除以“無(wú)窮小的時(shí)間”得到加速度，再用力除以加速度定義了（慣性）質(zhì)量。自此以后，原來(lái)由幾何解釋的數(shù)學(xué)世界，就拓展為一個(gè)由力學(xué)解釋的宇宙。

牛頓力學(xué)的結(jié)構(gòu)是和《幾何原本》相同的由公理推出定理的系統(tǒng)，但其公理比歐幾里得幾何學(xué)多了若干個(gè)，這就是牛頓三定律。牛頓三定律既是數(shù)學(xué)公理，亦對(duì)應(yīng)著普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)及其無(wú)限擴(kuò)張。換言之，牛頓力學(xué)是一個(gè)比歐幾里得幾何學(xué)更大的由公理推出定理的系統(tǒng)。但我要強(qiáng)調(diào)的是，牛頓力學(xué)所基于的公理并不都對(duì)應(yīng)普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)。如萬(wàn)有引力的公式只是一個(gè)假說(shuō)，并沒(méi)有被受控實(shí)驗(yàn)證明。

圖：牛頓

另一個(gè)是時(shí)間的測(cè)量，歐幾里得幾何學(xué)中，空間位置的定位以及兩點(diǎn)距離的測(cè)量都屬于普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，牛頓力學(xué)中的時(shí)間測(cè)量卻不是如此。時(shí)間測(cè)量的前提是定義等速運(yùn)動(dòng)，只有光速不變被一個(gè)普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)證明后，時(shí)間測(cè)量才和空間測(cè)量一樣成為物理學(xué)最基本的公理。同樣，在引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量相等（等效原理）被發(fā)現(xiàn)后，它才取代萬(wàn)有引力公式成為物理學(xué)的公理，而等效原理和光速不變一樣，二者都是可用普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)證明的。

一旦把光速不變和等效原理加入牛頓力學(xué)原有公理系統(tǒng)，相對(duì)論就得以建立。此外，在有關(guān)空間、時(shí)間、速度、質(zhì)量測(cè)量的受控實(shí)驗(yàn)中，人們從來(lái)沒(méi)有考慮過(guò)相關(guān)的受控過(guò)程是否會(huì)互相排斥。當(dāng)最基本的普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)的控制變量互相矛盾時(shí)，我們必須考慮基本受控實(shí)驗(yàn)如何自我迭代及無(wú)限擴(kuò)張，并找到一種具有特定結(jié)構(gòu)的深層符號(hào)系統(tǒng)（數(shù)學(xué)）來(lái)表達(dá)它們，這就是量子力學(xué)的確立。

在此，我不可能展開從歐幾里得幾何學(xué)到牛頓力學(xué)及相對(duì)論和量子力學(xué)建立的過(guò)程。我要強(qiáng)調(diào)的是，既然科學(xué)經(jīng)驗(yàn)真實(shí)的擴(kuò)張就是普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)的自我迭代和組織，那么在真實(shí)的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)中一定存在著一組最基本的普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，它們是科學(xué)的基礎(chǔ)。

所謂現(xiàn)代科學(xué)的建立，實(shí)為尋找這一組最基本的普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，并把科學(xué)建立在這一組普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)之上。這個(gè)過(guò)程既是經(jīng)驗(yàn)的，也是數(shù)學(xué)的。所謂“經(jīng)驗(yàn)的”是指作為所有普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的最基本受控實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)和確立，而“數(shù)學(xué)的”是指尋找描述這些基本受控實(shí)驗(yàn)深層結(jié)構(gòu)的符號(hào)系統(tǒng)和符號(hào)串，并將它們與相應(yīng)的受控實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)。

再論科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯

現(xiàn)代科學(xué)的建立，是最基本的普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上建立公理系統(tǒng)。在此過(guò)程中，存在著公理的完善以及原有公理系統(tǒng)的修正，與此相伴的必定是整個(gè)理論系統(tǒng)的改建，這就是人們常說(shuō)的科學(xué)革命。然而，只要這一過(guò)程完成，我們就會(huì)看到科學(xué)革命的終結(jié)。事實(shí)上，在光速不變、等效原理、量子力學(xué)的測(cè)量公理加入經(jīng)牛頓擴(kuò)大的歐幾里得幾何學(xué)公理系統(tǒng)后，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)建立在一些最基本的普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)之上。相對(duì)論和量子力學(xué)成為科學(xué)真實(shí)的最終基礎(chǔ)。

圖：愛因斯坦

一旦理解了科學(xué)真實(shí)的本質(zhì)，我們就可以斷言：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯既不是波普爾那種對(duì)“可能被證偽之猜測(cè)”的提出和反駁，也不是庫(kù)恩所說(shuō)的“在某種范式指導(dǎo)下的解謎工作”或“創(chuàng)造新范式”，而是對(duì)普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)和擴(kuò)張。因?yàn)閿?shù)學(xué)是對(duì)普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的符號(hào)表達(dá)，它通過(guò)在人們心靈中一次次預(yù)演受控實(shí)驗(yàn)，從而推動(dòng)現(xiàn)實(shí)中受控實(shí)驗(yàn)的迭代和擴(kuò)張。

換言之，數(shù)學(xué)研究是和科學(xué)研究同構(gòu)的過(guò)程，當(dāng)相應(yīng)符號(hào)還沒(méi)有指涉經(jīng)驗(yàn)對(duì)象時(shí)，數(shù)學(xué)家是在進(jìn)行受控實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的“非經(jīng)驗(yàn)探索”，但這種研究總有一天可以和受控實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)。這樣，隨著現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)的奠定，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是科學(xué)理論研究使用的數(shù)學(xué)越來(lái)越深?yuàn)W，甚至一時(shí)間看不出和經(jīng)驗(yàn)有什么關(guān)系。一旦建立聯(lián)系，就是新的普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)。二是受控實(shí)驗(yàn)的自我迭代和組織日益復(fù)雜，新的受控實(shí)驗(yàn)除了離不開理論計(jì)算外，還需要龐大的組織和裝備才能進(jìn)行。

我可以用引力波的發(fā)現(xiàn)及其測(cè)量來(lái)展示在現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)形成之后，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯是什么。引力波是指時(shí)空彎曲中的漣漪，通過(guò)波的形式從輻射源向外傳播，它只能從廣義相對(duì)論的引力場(chǎng)方程導(dǎo)出。換言之，如果沒(méi)有廣義相對(duì)論復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，它根本不可能被發(fā)現(xiàn)。1916年愛因斯坦預(yù)言引力波存在時(shí)，根本沒(méi)有想到它可以被一個(gè)普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)觀察到，因?yàn)橐Σㄌ⑷趿恕５钦娴?，因此必定可以被一個(gè)普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)證明，只是相關(guān)實(shí)驗(yàn)的組織極為復(fù)雜罷了。

20世紀(jì)70—80年代，科學(xué)家已經(jīng)掌握了引力波存在的間接證據(jù)，如中子星軌道的衰減說(shuō)明能量一定是以引力波的形態(tài)發(fā)射出去的。雖然中子星軌道的衰減情況與廣義相對(duì)論的預(yù)言精確相符，但這畢竟不是用受控實(shí)驗(yàn)對(duì)引力波進(jìn)行直接測(cè)量的結(jié)果。

實(shí)際上，直到2016年2月引力波才被測(cè)量到。距離地球13億光年外的兩個(gè)黑洞合并，失去了三個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量，這些質(zhì)量轉(zhuǎn)化成引力波，以光速穿越宇宙。其到達(dá)地球時(shí)，雖然空間形變之波動(dòng)只有不到一個(gè)質(zhì)子1%大小的尺度，但兩個(gè)觀測(cè)站同時(shí)測(cè)到這一時(shí)空畸變（引力波）。測(cè)量引力波信號(hào)需要一個(gè)普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)，其原理并不復(fù)雜，只要比較光在兩個(gè)互相垂直方向上的空間長(zhǎng)度中之傳播是否一樣即可，但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)精度要求極高和排除干擾的難度極大，整個(gè)受控實(shí)驗(yàn)的組織規(guī)模是驚人的。

因?yàn)橐獪y(cè)量空間的形變，即引力波到達(dá)時(shí)同一長(zhǎng)度的橫向變化和縱向變化不一樣，所以實(shí)驗(yàn)室是呈直角的水平隧道。光在這兩個(gè)方向上不斷反射，由于光速不變，空間本身的變化立即可以從光的傳播中表現(xiàn)出來(lái)。在呈直角的水平隧道的實(shí)驗(yàn)室中，設(shè)置了兩個(gè)掛在真空中的鏡子，用以觀察呈直角的反射光互相干涉以后的結(jié)果，這個(gè)裝置的全名是激光干涉引力波天文臺(tái)（Laser Interferometer Gravitational wave observatory，以下簡(jiǎn)稱LIGO）。

當(dāng)引力波傳到地球時(shí)，某一時(shí)刻地球上任何兩個(gè)地方必定會(huì)同時(shí)測(cè)到時(shí)空畸變。因此，至少需要兩個(gè)距離相當(dāng)遠(yuǎn)的裝置，當(dāng)它們同時(shí)測(cè)量到的光在兩個(gè)互相垂直方向的同一長(zhǎng)度不一致時(shí)，才能證明引力波傳到地球。于是，美國(guó)建立了兩個(gè)相隔4000多千米的實(shí)驗(yàn)室，每一個(gè)都配置了巨大的LIGO設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室隧道自東向西長(zhǎng)達(dá)4千米，并且和另一個(gè)類似的自北向南的隧道在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)似的房子里交會(huì)。

為了做到隧道絕對(duì)平直，地球的弧度給隧道直線帶來(lái)的誤差必須考慮進(jìn)去。建立這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室就花了很多年。此外，任何實(shí)驗(yàn)都容易被干擾。如卡車經(jīng)過(guò)，任何一點(diǎn)微小的振動(dòng)都會(huì)造成測(cè)量誤差。這樣一來(lái)，儀器要經(jīng)過(guò)反復(fù)校對(duì)，把各種環(huán)境變動(dòng)、地震，包括反射鏡上原子的熱震動(dòng)帶來(lái)的干擾都排除掉。

引力波的存在被普遍可重復(fù)受控實(shí)驗(yàn)證明，除了數(shù)學(xué)計(jì)算和復(fù)雜龐大的實(shí)驗(yàn)組織外，還需要運(yùn)氣。因?yàn)橐Σㄊ且?chǎng)擾動(dòng)的傳播，只要引力場(chǎng)固定下來(lái)，它就立即消失，當(dāng)然也不可能被測(cè)量到。要知道，在人類還沒(méi)有起源的時(shí)候，這個(gè)引力波已經(jīng)到達(dá)了離太陽(yáng)系不遠(yuǎn)的地方（以光年計(jì)）。剛好在這兩個(gè)檢測(cè)器準(zhǔn)備好了幾天以后，引力波到達(dá)這里。這件事本身令人驚訝，因?yàn)閷?shí)在太巧了。LIGO執(zhí)行主任戴維·雷茨這樣表達(dá)儀器調(diào)好之初引力波就到達(dá)的意外：“我告訴所有人我們直到2017年或2018年才會(huì)探測(cè)到任何東西。”哥倫比亞大學(xué)的天體物理教授珍娜·萊文也感到非常吃驚。

她這樣回憶：“當(dāng)傳言開始時(shí)，我的反應(yīng)是：別逗了!”她說(shuō)：“他們連鎖才剛上好!”再說(shuō)這個(gè)信號(hào)實(shí)在太完美了，“我們絕大多數(shù)人認(rèn)為，當(dāng)我們看到這個(gè)信號(hào)時(shí)，它是從非常多的計(jì)算機(jī)和計(jì)算周期噪聲中拉出來(lái)的信號(hào)”。美國(guó)物理學(xué)家雷納·韋斯指出，當(dāng)儀器收到引力波信號(hào)時(shí)，大多數(shù)人認(rèn)為這是對(duì)儀器的某種測(cè)試，因?yàn)閮x器是在4天前才校對(duì)好的。

最重要的是，引力波測(cè)量結(jié)果跟愛因斯坦用廣義相對(duì)論算出來(lái)的居然一模一樣。韋斯十分驚嘆于愛因斯坦廣義相對(duì)論之美：“他究竟怎么能知道這一點(diǎn)？”“我多么希望在那個(gè)早晨可以把數(shù)據(jù)拿給他看，看看他臉上的反應(yīng)。”發(fā)現(xiàn)引力波不僅是理論之美妙，還是實(shí)驗(yàn)組織之成功，當(dāng)然也包括運(yùn)氣成分。由此可見，在現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)形成之后，受控實(shí)驗(yàn)的組織和迭代是多么神奇。無(wú)論是引力波的測(cè)量還是發(fā)現(xiàn)上帝粒子，都比人類歷史上所有的奇跡偉大，它們不僅是思想的勝利，還是人類組織能力的勝利。

本文系摘選自《消失的真實(shí)》一書第三編第四章一、二兩節(jié)，為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標(biāo)題為編者所擬，學(xué)術(shù)討論請(qǐng)以原文為準(zhǔn)。文中部分配圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)或由AI生成，無(wú)特定指向，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系公眾號(hào)后臺(tái)刪除。

《消失的真實(shí)：現(xiàn)代社會(huì)的思想困境》

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