# 杰德·布赫瓦尔德：艾萨克·牛顿与科学哲学 > 科学史学家追溯牛顿的实验与数学工作，讨论科学方法如何形成，以及它背后的哲学根基与争论。 - 原标题：#214 – Jed Buchwald: Isaac Newton and the Philosophy of Science - 期数：第 214 期 - 发布日期：2021-08-27 - 嘉宾 / 主题：杰德·布赫瓦尔德：牛顿与科学哲学 - 网页版：https://lexfridman-cn.pages.dev/ep/jed-buchwald/ - 官方页面：https://lexfridman.com/jed-buchwald/ - 精读字数：约 11151 字（阅读约 25 分钟） > 本文为 lex.qiaomu.ai 基于原始访谈的 AI 改写中文精读，非官方翻译；引用请注明出处并链接网页版。 1969 年，一个在普林斯顿读物理的年轻人被托马斯·库恩（Thomas Kuhn）拉去当研究助理，从此没再回头做物理，一头扎进科学史。五十二年后他坐在镜头前，很平静地说了一句：库恩那套范式转移的说法，我不太同意。 这个人叫杰德·布赫瓦尔德（Jed Buchwald），加州理工学院科学史教授。他后来在 MIT 主持过科学史研究所，而库恩当时就在哲学系，三天两头跑来听他们办的讲座。两个人争论了很多年，一直争到库恩去世。 这场争论值得细看。它牵动的问题很基本：科学到底怎么往前走。 ## 旧理论倒下，往往跟解释不了异常无关 库恩的《科学革命的结构》1962 年出版，影响大得离谱。他的核心图景是：科学家组成一个共同体，在一个叫"范式"的框架里解谜，把一个个小问题搞定。日子久了，总会撞上解释不了的怪现象，他管这叫"反常"。反常越积越多，框架裂开，某个新人带着另一套玩法登场，革命发生，新范式接管。 布赫瓦尔德说，这个图景听起来很顺，但历史不爱按剧本走。 他写过一本书，讲光的波动说的起源。这个案例恰好是库恩自己最爱举的典型。库恩的版本是：牛顿的粒子说在某个现象上卡住了，卡得很死，波动说趁虚而入。布赫瓦尔德翻完档案发现，那个现象后来跟波动说的兴起压根没什么关系。 反过来也一样。教科书常说波动说能解释而粒子说解释不了的某件事，其实粒子说也能解释，只是解释得很费劲。 真正发生的事是另一回事。菲涅尔（Augustin Fresnel）在法国搞出波动说的数学工具之后，一批二十几岁的年轻人突然能设计出全新的实验装置，能算以前算不了的东西，能在偏振这个方向上不断造出新成果。牛顿那一套不是错的，它能事后把结果圆回来，但它没法从零开始生成这些结果。 > 旧框架真正的问题，是它再也生不出新东西了。（杰德·布赫瓦尔德） 这句话值得反复念。对一个 1820 年代刚入行的年轻人来说，选择哪条路，答案几乎是自动的：哪边能让我做出新东西，我就去哪边。这是一场生产力的胜利，认识论上的胜负反倒次要。老一辈里确实有人一直扛到 1850 年代还不肯换，但那已经不重要了。 ## 一个几乎被教科书删掉的人 访谈里有一段很有意思的对话。布赫瓦尔德提到惠更斯（Christiaan Huygens），莱克斯说自己不太记得这个名字。布赫瓦尔德说：你该知道他的，你上过两年物理课的话肯定听过。 光学里有一条基本原理就叫惠更斯原理。 惠更斯比牛顿年长，是 17 世纪和牛顿并列的两位最伟大的科学家之一，只是名气差了一大截。他干的事包括：把伽利略关于运动的那些关系真正用起来，造出人类第一台摆钟，还顺手设计了一个弹簧手表，然后为了这个跟胡克打了一场官司。 你会发现一个规律：这些人不但脑子好，手也巧。惠更斯和哥哥一起磨镜片，布赫瓦尔德翻过他那批保存在莱顿大学的笔记，密密麻麻全是光学测量。牛顿在剑桥的房间里自己砌了个炼金炉，胡克是皇家学会每周演示的台柱子，亲手做出了第一张苍蝇复眼的显微镜图。 布赫瓦尔德说，他打交道的物理学家和自然哲学家，小时候几乎没有一个不喜欢动手做东西的。找不到例外。 ## 1642 年，一个不该出生的孩子 牛顿生于 1642 年，英格兰小镇格兰瑟姆附近。他出生的那栋房子还在，也是他母亲去世的地方，现在可以参观。他父亲在他出生前就死了，是个遗腹子。 母亲后来改嫁给一个叫史密斯牧师的家伙。牛顿恨他，恨了一辈子。原因很具体：母亲被带走，搬去几英里外，把牛顿留给外婆带。这种被抛下的感觉跟了他一生，也多少解释了他后来为什么那么孤僻、那么记仇、那么把事情都往心里去。 他小时候手很巧，会做风筝，会把灯笼挂在小风筝上，夜里放上去，把邻居吓得半死。母亲希望他接手家里的农场，他们家属于自耕农（yeoman）这个阶层。据说他干得很差。有个流传的故事说，某天他坐在田里发呆，牛自己走回家了，他还浑然不知。 靠着亲戚和当地乡绅的帮忙，他去了剑桥。身份是"减费生"（subsizer），说白了就是要给有钱人家孩子倒便盆的那种学生。这日子没持续太久，他很快就靠自己冒出来了。 剑桥当时有个叫巴罗（Isaac Barrow）的数学教授，看人很准。他看出这个年轻人不一般，干脆把自己本来该坐的位置让了出来。所以牛顿其实算是第一位真正意义上的卢卡斯数学教授，那个位子后来一直传到斯蒂芬·霍金去世。 卢卡斯教授的工作量小得可怜，隔段时间去讲一次课，把讲义存档就行，来不来人无所谓。汉弗莱·牛顿（Humphrey Newton）是他的室友兼抄写员，说过一句很有名的话：他那些课，讲给墙壁听和讲给人听没区别。 ## 瘟疫年，二十四岁 1665 到 1666 年，瘟疫席卷英格兰，剑桥关门，牛顿回老家待着。那个时段后来被叫做"奇迹年"（annus mirabilis）。微积分的雏形、光学的核心发现，都在那两年里冒出来。他 1666 年的时候大约 24 岁。 布赫瓦尔德有个小癖好，每次给物理系和化学系的高年级学生上课讲到牛顿，尤其是前两年只能在 Zoom 上讲课的时候，他喜欢停下来问一句：你们这个年纪的时候，赶上疫情回家，知道牛顿在家干了什么吗？ 那间做光学实验的屋子现在还能进去参观。窗户上开个洞，让一束阳光进来，屋里挂块挡板，做暗室。从他那个房间的窗户望出去，院子里有棵苹果树。布赫瓦尔德特意补了一句：不是同一棵，是那棵树的嫁接后代。四百年了，原树活不了那么久。 至于苹果砸头那个故事，布赫瓦尔德引了他同事西蒙·谢弗（Simon Schaffer）在电视节目上说的一句话：水果在科学史上的作用被严重夸大了。 ## 手拿着棱镜，晃出来的 布赫瓦尔德最喜欢的科学史片段之一，就是年轻的牛顿玩棱镜。 当时的普遍看法来自古代：颜色是对白光的"修饰"，白光本身是纯的，颜色是它被弄脏、被染色的结果。换句话说，颜色不在阳光里，是阳光经过某种加工之后产生的东西。 牛顿做的事分两层。第一层是数学。他很清楚，如果把棱镜转到某个特定角度，按照当时已知的玻璃折射规律，从一个小孔进来的太阳光（太阳是圆的）打在远处墙上，应该还是一个圆。但实际不是，实际是一条很长的彩色光带。这就说明太阳光里本来就混着不同的东西。 第二层是手法。 你去看他发表的论文，会发现他根本没讲清楚自己是怎么做的，只给了几个数字。你按现代人的思路会以为，他一定用了什么精密的测角装置把那块棱镜卡在了那个角度上。 他没有。他是用手拿着的。 他用手指捏着棱镜，慢慢转，一边转一边看墙上的光斑。为什么这么干管用？因为恰好在这个角度附近，光斑的移动速度最慢。转快一点、转慢一点，成像变化都不大。于是他靠手的感觉就能逼近那个理论上精确的位置，而不需要任何测量工具。 > 这是操纵式实验，利用数学知识去找出系统本身不精确的地方，反过来得到精确的结论。（杰德·布赫瓦尔德） 当时欧洲能算到这个程度的没几个人，能算又会动手的就更少了。这种双修的状态一直延续到很晚，19 世纪那些奠定光学、电动力学、流体力学基础的实验，大多数出自既能算又能做的人之手。布赫瓦尔德说，费米可能是最后一批还能两头都硬的人之一，而他造的那个装置，正面和负面影响都不小。 棱镜论文发表后惹了麻烦。皇家学会的罗伯特·胡克（Robert Hooke）读完的反应很有代表性：凡是我早就知道的，都是我本来就懂的；凡是我不知道的，多半是错的。 ## 胡克赢了辩论，输给了一只青蛙 胡克和牛顿的梁子结得很深，但布赫瓦尔德讲了一个更精彩的案例，主角是另一个人。 但泽（今波兰格但斯克）有个叫赫维留斯（Hevelius）的啤酒商，有钱，痴迷望远镜。他在自家酿酒厂的屋顶上建了一整座天文台，和妻子一起，用非常精巧的草制和金属仪器测量恒星位置，出版了一本全新的星表，声称精度前所未有。 胡克读完就炸了：你根本没用望远镜，恒星在目镜里就是一个点，你全靠肉眼，肉眼不可能那么准。他做了一件很有说服力的事。两次皇家学会例会上，他把会员带到院子里，拿一张卡片，画上黑白相间的条纹，贴在墙上，让每个人一个个往后退，退到分不清黑白条纹为止，然后量出距离，算出角度。 这就是人类视觉的分辨率上限。他算出来的数字是那个时代所能测到的最好水平，大致相当于今天的 1.0 视力。而赫维留斯宣称的精度，比这好了十倍以上。 结论看上去很清楚：赫维留斯在吹牛。 但后来布赫瓦尔德用 NASA 的现代星表去核对赫维留斯的坐标，发现他不但没吹，实际精度还超过了他自己声称的。皇家学会还派了年轻的哈雷（Edmond Halley）跑去但泽实地验证，哈雷写信回来说：我不信，但他教会了我方法，我照着做，确实能做到同样的精度。 怎么做到的？ 胡克测的是一对静止的黑白条纹。赫维留斯看的是移动的东西：一颗亮星从一个指针旁边掠过。人眼对运动的敏感度，比对静态细节的敏感度高出好几倍。青蛙对不动的死苍蝇毫无反应，苍蝇一动，舌头立刻弹出去。人类的视觉系统也是这个逻辑，只是我们平时意识不到。 > 胡克是对的，也是错的。他因为正确的原因错了，也因为错误的原因对了。（杰德·布赫瓦尔德） 这段故事的分量在于：胡克并没有犯错。他做了一次设计良好的实验，得到了一个可靠的数字。他只是测错了对象。而这种错误，直到今天在实验设计里依然普遍存在。 ## 蓝色不在衬衫上 布赫瓦尔德在课堂上喜欢穿一件蓝衬衫，然后问学生：蓝色在哪里？ 学生一般会说，在衬衫上。追问几句之后，一部分人会改口：光打到衬衫上，特定波长的光被反射，进入视网膜，视觉系统处理之后产生蓝色的感觉。 他就会说：对。那说明蓝色是你感知系统的产物，它不"在"外面，它"在"里面。 这个看法今天听起来平平无奇，但它在 16 世纪之前根本不成立。从亚里士多德一路下来，经托马斯·阿奎那在中世纪重新整理，形成了一套后来被叫做经院哲学的框架：性质是存在于世界上的。人的感官会出错，会瞎，会看花眼，但只要感官正常工作，你感知到的就是事物真实的性质。 这个框架在 16 世纪末裂开了，裂缝最清楚地出现在笛卡尔那里。新的看法是：世界本身只有形状、大小、运动，也许还有坚硬的微粒，没有颜色、没有声音、没有气味、没有软硬。这些东西都在人身上。 牛顿读笛卡尔的时候，接住的就是这道裂缝。他后来在很多地方不同意笛卡尔，但这一点他接受得非常彻底。这也解释了他后来为什么对感官证据那么不信任。 他对这件事的投入程度，可以从一个实验看出来。为了区分自然界产生的颜色和眼睛自身状态造成的颜色，他拿了根棍子，从下眼睑底下捅进去，往上顶自己的眼球。顶住之后视野里出现了彩色的圆环，位置正好在棍子的对侧。他来回移动棍子，观察这些圆环怎么动，一点点分辨它们的来源。 布赫瓦尔德每次讲到这里都要加一句：别学他。 ## 一个点，和三百年的官司 微积分这事得从二项式定理说起。 牛顿年轻时盯着一个多项式展开式看，意识到它可以推广，推广之后得到了二项式定理。有了这个工具，他就能处理"给一个量加一点点，然后展开"这类操作。顺着这条路走下去，他发现求曲线下的面积和求曲线的切线，这两件事互为逆运算。 他发展出的这套方法基于"小增量"和"连续流动"，今天物理里还在用他留下的记号：变量上面点一个点，表示变化率。这个点就是牛顿的遗产。 问题在于他没发表。 莱布尼茨（Gottfried Leibniz）访问伦敦时听到了这些东西，随后独立发展出了自己的版本。今天全世界用的那套记号，以及某些更根本的思考方式，都来自莱布尼茨。 到底有多少是独立的，这事吵了三百年。莱布尼茨的粉丝坚持认为完全独立。牛顿当上皇家学会主席之后，专门组织了一个班子去查，结论是：他肯定抄了。 布赫瓦尔德在这里抛出了一个相对冷门的材料。大约二十五年前，现在在印第安纳大学任教的学者多梅尼科·贝尔托洛尼·梅利（Domenico Bertoloni Meli）拿到了一份莱布尼茨的手稿，叫《Tentamen》，是莱布尼茨试图给牛顿力学提供一个替代方案的作品。梅利研究之后发现，莱布尼茨是把《原理》逆向工程了一遍，倒着推，好让自己得出想要的结果。 布赫瓦尔德说，大多数数学史家不同意这个解读。他有个朋友，加州大学圣克鲁兹分校的物理学家迈克尔·瑙恩伯格（Michael Nauenberg），前几年去世了，手里有一些支持这个方向的证据，但没能说服同行，连布赫瓦尔德自己主编的技术性数学史期刊都过不了审。不过布赫瓦尔德说，他自己仍然存疑。 ## 把伪造犯送上绞架的物理学家 1690 年代，牛顿搬到伦敦，出任皇家铸币厂督办，后来升任厂长。当时假币泛滥，货币体系乱成一团。他组了一支调查队去抓人，抓到一个叫查洛纳（William Chaloner）的著名伪造犯，最后把人送上了绞架。 布赫瓦尔德猜测，牛顿对查洛纳格外愤怒，可能因为查洛纳曾在议会面前说过他一些难听的话。 他脾气不好，这一点没什么争议。但他也有另一面。在剑桥时，虽然出身不富裕，却总有人被他吸引过来。汉弗莱·牛顿和他同住，替他记录各种东西，等于半个秘书。后来陆陆续续还有一些人跟他结成各种形式的朋友。 他和女性的关系，据目前所知，都是纯形式性的。最亲近的女性大概是他侄女凯瑟琳·巴顿（Catherine Barton），他到伦敦之后由她打理家务。她后来嫁给了一个叫康杜伊特（John Conduitt）的人，这个人后来成了牛顿遗产的主要管理者之一。牛顿在伦敦住的那栋联排房子现在还在。 ## 不取平均值的那个人 布赫瓦尔德对"数据"这个概念有一段很漂亮的分析。 设想桌上有一把尺子，刻度是毫米。你在纸上画一条线，让我量。你把尺子贴上去，会发现线的一端即使对准了某个刻度，另一端多半落在两个刻度之间。你会说"接近这个"或者"接近那个"，报一个数。我把尺子拿走，过五分钟再来一次，你报的数可能不一样。重复很多次之后，我让你给出最好的估计，你会怎么办？ 你会取平均。 为什么取平均？因为中心极限定理。而这套统计学，要到 1750 年代以后才发展出来。牛顿 1727 年就去世了。 那之前的人怎么做？ 布赫瓦尔德翻过惠更斯的光学笔记，保存在莱顿。惠更斯的光学理论里有四个关键常数，必须测得足够准，才能预测其他量。他做了大量测量，一次接一次，密密麻麻记在笔记里。但到了真正用这些数字去计算的时候，尤其是晚年发表的时候，他给出的只有一个数字。 那个数字，是他自己认为测得最准的那一次。 这在当时是标准做法。你要是发表一篇论文，列六个数字再取平均，同行不会觉得你严谨，会觉得你根本不知道自己在干什么。 布赫瓦尔德说，这种思路也不能说完全没道理，只是有一点道理。 ## 炼金术士其实在做什么 牛顿在炼金术上花的时间，除了光学之外，比任何其他领域都多。1670 年代后期那几年，笔记里几乎全是这个。 过去人们觉得炼金术是一堆神秘呓语。这个判断不算全错，但大体上不成立。炼金术士干的活叫"chrysopoeia"，就是把便宜材料变成贵重材料。在这个过程中，他们学会了制作各种复杂的合金，用精巧的玻璃蒸馏器加热分解物质，记录观察结果。那些看起来莫名其妙的配方，"战神之魂与某某结合"之类，现代研究已经证明，绝大多数是真实的操作步骤，只不过用了代号。 到了牛顿的时代，这套东西已经和机械哲学合流了：物质由微粒构成，那就可以通过化学过程重新排列这些微粒。这个思路放在今天看并不愚蠢。我们确实在干这事，只不过用的是反应堆，不是坩埚。除非冷聚变真的成功了，可惜没有。 印第安纳大学的威廉·纽曼（William R. Newman）把牛顿记录过的一种物质"星锑"（star regulus）按照原始配方复现出来了，实物非常亮。布赫瓦尔德说，你要是上网搜一下就能看到照片。 所以那个关于牛顿喜欢亮闪闪东西的玩笑，某种意义上是有实据的。 ## 一个反三位一体的上帝 牛顿信教，信得很深，但信的方式跟当时的主流不太一样。 他反三位一体，不认为基督具有神性，只认为基督被那位立法者授予了某些能力。他不相信基督之后还发生过奇迹，也不认为《旧约》里那些神迹都真的按字面发生过。 但他相信世界是大约六千年前被创造出来的。这一点在当时是常识，厄舍主教（Bishop Ussher）算出来的具体年份是公元前 4004 年。 这跟他的天文计算矛盾吗？不矛盾。在他看来，他只是在观察那位完美的存在六千年前造出来的精巧结构。 布赫瓦尔德认为，牛顿确信"世界是可以被搞清楚的"这件事，跟他的宗教信仰关系很大。因为造物主不任性，不随便改规则，所以规则可以被找出来。这个信念支撑了他一辈子。 ## 蜻蜓眼里的你 布赫瓦尔德在科学史课上有个经典开场。他看着学生说：我正在看你。而你，其实是我幻想的产物。 然后他会解释这句话的意思。如果看他的是只蜻蜓，蜻蜓的复如果看他的是只蜻蜓，蜻蜓的复眼和神经系统构造出来的知觉结构，跟人脑构造出来的完全是两回事。谁是对的？是布赫瓦尔德，还是蜻蜓？ 答案是：这个问题本身问错了。 他还有一个更日常的比喻。学生上课都开着笔记本电脑，他发一篇文章过去，让学生点开 PDF，然后问：你在看什么？学生说，在看您发的论文。他说：不是。你在看的是一串从屏幕发出的光。你用鼠标拖动那张"纸"的时候，你在干什么？你没有在移动一张纸，你在移动一个构造物，这个构造物被处理成符合你感知习惯的形式，让你能像对待纸那样对待它。但它不是纸。 这些例子通向他和史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）的分歧。 布赫瓦尔德明确说，他不否认标准模型和量子电动力学是对的，那些在大型加速器和宇宙学里跑出来的结果，他一个字都不反对。他不认同的是另一件事：温伯格认为我们通过这些理论触及了实在的深处。 > 我们能把它圈住吗？能。但某一种圈法会不会必然地一路走到底？我不知道。（杰德·布赫瓦尔德） 他承认这个问题可以一路追到康德：我们真的能说服自己，抓住了某种本身不可知的东西吗？这是 turtles all the way down 的问题，能不能摸到最后那只乌龟，跟它打个招呼？ ## 关于意识，他给了一个诚实的答案 莱克斯问意识。布赫瓦尔德先笑了一下，说自己读了不少科普，但真说不上来。 然后他给了一个立场：他是彻底的唯物主义者。世界上除了以各种方式相互作用的物质结构，没有别的东西。他不认为桌上那瓶水有意识。 但他补了一句：我怎么知道呢？我没法跟它说话。 他也承认，他知道莱克斯有意识，是因为能直接互动。但这也可能是台机器在足够好地模拟意识。人类本来就倾向于把对话对象当成有意识的存在来对待，这是尊重的方式。对没有意识的东西，我们不太会尊重。 他的判断是：意识一定是某种物质元素在特定组织结构下产生的现象。至于能不能从神经活动推到主观体验，他说，不能。感知就是感知。 莱克斯顺着这个往下推了一个更野的猜想：也许意识本身是物理学里还没被发现的一条定律，也许它渗透在所有物质里，也许那瓶水其实有极微弱的意识，只是远比人低。布赫瓦尔德听完说，那可真不幸，他得停止喝水了，因为每喝一口都在制造一点苦。 ## 物理学的下一站在哪 布赫瓦尔德不认为物理学能沿着过去一百年的路一直走下去。原因很实际：不能永远造越来越大、越来越贵的机器去撞碎粒子。 那物理学家接下来干什么？会转向别的方向。物质世界里没被解释的事情多得是。比如，能不能从标准模型一路推上去，推到化学反应？你可以论证，可以辩护，但化学家不这么干活。他们用的是更高层次的量子力学关系。 关于"万物理论"，他认为这个梦想到 19 世纪末才真正成型。往前追，追到 16 世纪，是炼金术士先有的想法：通过人工构造的方式去探询自然，能发现深处发生了什么。这个想法本身就是实验科学的内核，你得摆弄自然才能知道它怎么回事，然后你还得说服别人，你摆弄出来的东西不是假象，它在自然状态下也成立。 至于弦理论，他说，数学上很漂亮，能容纳很多东西，但至今拿不出可检验的实验证据。而"大爆炸之前"这个说法本身，在时间没有意义的前提下，也没什么意义。 宇宙为什么是这套定律？有一种说法是：如果不是这套定律，我们就不会在这里问这个问题。有点循环，但确实有说服力。 布赫瓦尔德还提到他那些在加州理工的物理学家朋友，比如基普·索恩（Kip Thorne）。这些人现在有个共识：即使最深那一层定律，也许只属于我们这个宇宙，是在大爆炸那一刻随这个宇宙一起成形的。那么真正的问题就变成了：为什么偏偏是这一套？ LIGO 那样的引力波探测器，在他看来是少有的、真能把我们往回推的工具。而大型强子对撞机那条路，投入产出比已经越来越难看。 ## 1905 年和 1666 年，是同一类事 莱克斯问爱因斯坦的奇迹年。1905 年，爱因斯坦发了光电效应（后来拿诺贝尔奖的那篇）、布朗运动、狭义相对论，还有 E=mc²。 布赫瓦尔德说，这两件事都有先例，前人已经在那个方向铺了路。爱因斯坦死后大脑被切片研究，也没发现肉眼可见的异常。 他讲了一个自己当学生时听来的故事。一个年轻女性，不能说话，在自闭症谱系上，完全读不懂别人的表情。但她能坐到钢琴前，听一遍，然后弹出肖邦最复杂作品的变奏。 人的心智有时候能在现实的某个角落里调准频率，然后成为那个角落的主人。偶尔，这个角落是物理学。 至于怎么发生的，布赫瓦尔德说：谁知道呢。 莱克斯在这里说了一句挺动情的话。他自己在做人工智能，一直在琢磨智能到底是什么，地球上的演化怎么造出了能在这么短时间内想出这么多东西的人。而这两个人的奇迹年给了他一种希望：一个人真的可以在很短的时间里改变世界。 布赫瓦尔德没有顺着这个希望往下讲。他的态度很克制：确实存在这样的人，原因可能在天赋，也可能在经历，两者混在一起，暂时没人能拆开。他也没打算去拆。 ## 把牛顿先带去坐火车 访谈最后，莱克斯问了个假设：如果牛顿穿越到今天，跟爱因斯坦聊时空和广义相对论，会怎么样？ 布赫瓦尔德说，照这个安排，牛顿会坐在那儿发懵，完全不知道对方在说什么。 但他给了一个更聪明的方案。把时间机器开回去，带一个四十岁左右的牛顿过来（别带八十岁的），别急着让他见爱因斯坦。先带他坐火车，让他体验那个东西。给他看起电机，他知道火花，让他摸摸电线，被电一下。给他看滴答作响的电报机，再让他从听筒里听到同样的滴答声。 这样过几个月，让他慢慢适应。然后带他进 1890 年代的实验室，看那些设备，从不太复杂的开始，一件一件来，尤其在光学上多花时间。他是个极其聪明的人，会一点点看出门道。但你要是直接把他扔到爱因斯坦面前，他只会坐在那儿，眼神发直。 这个思想实验在问一件事：从牛顿到爱因斯坦，中间隔了多少级台阶？我们习惯了压缩版的历史叙事，容易觉得没多远。布赫瓦尔德说，完全错了。差得极远，而且在很多个维度上同时拉开：基本概念的改写、数学结构的更替、全新实验手段的发明、科学组织方式的变化，一层叠一层。 莱克斯顺着往下问了个更细的问题：一个人从五岁开始往脑子里装这个世界的一切，装到能提出推动科学往前走的想法，这中间到底装进去了多少东西？那些看起来跟物理毫无关系的经验，比如坐火车、看机器运转，会不会反而是必要条件？ 布赫瓦尔德的回答很干脆：会。蒸汽机、瓦特引擎，这些的演进跟当时关于热的理论基本是两条平行线。瓦特虽然认识化学家约瑟夫·布莱克，但引擎本身不是从热学理论里推出来的。它不独立于另一件事：制造装置的实践在进化，人们能造出做全新事情的机器，而且越来越在意"怎么算才能让它更有效率"。 这种思路本身就是一种看待世界的方式，你在控制它、摆弄它、让它按你的意思运转。人类干这事干了几千年，但真正成体系、成规模，要到 16 世纪以后，17 世纪才算成熟。 ## 我们在这条弧线上走到哪了 访谈里莱克斯问了个很天真的问题：如果把科学史拉成一条长弧，从我们在山洞里敲石头，到几百年后人类文明把自己毁掉，站在终点回望 21 世纪，我们走了多远？1% 都不到，还是已经差不多了？ 他先自嘲了一句，说今天会问很多荒谬的问题。布赫瓦尔德说这画面挺阴郁的（lugubrious），然后还是认真接了。 他的回答分两层。 第一层：他很难回答这个问题。在哲学家通常使用的意义上，他不算一个实在论者。我们通往自然内部运作的通道，永远被手边能用的材料和手段所中介，我们能以各种方式探测它，但探测结果本身带着工具的印子。这并不意味着他认为标准模型是错的，他连想都不会想这么说。它能做很多事，尤其是在巨大昂贵的加速器里，在宇宙学里。他不认为的是：我们已经通过它触到了实在的深处。 第二层：即使不谈实在论，他也不认为物理学能一直沿着过去一百年这条路走下去。原因很实在，不能永远造更大的机器。那接下来会转向什么？他说不清，但方向一定在那些"我们至今没有理论"的地方。 所以那个"我们走了百分之几"的问题，他答不了。他连这个问题的坐标系都不接受。 ## 把生产力当尺子 整场对话里，布赫瓦尔德反复强调一个点：科学的推进很难用"旧理论错了，新理论对了"来概括。旧理论往往没错，它只是不能再生成新东西。 这个判断对今天的人有实际参考价值。你在自己领域里评估一个新方向值不值得投入，标准可以很简单：它能不能让你做出原本做不出来的东西？能推导出新实验、新装置、新预测的方向，哪怕理论基础还很粗糙，也值得押注。逻辑上更自洽、看起来更优美的方向，如果产出不了新东西，那就只是个漂亮的说法。 与之配套的还有他对"天才"的看法。牛顿和爱因斯坦确实存在，去掉他们，某些事也许会晚很多年发生。但布赫瓦尔德不相信历史会因此停住。社会条件、数学积累、仪器传统都在那儿，早晚有人会走到同一条路上。他甚至举了惠更斯：如果伽利略没出现，以当时欧洲关于世界的信念结构、数学进展，早晚会有类似的人出现，形式未必一样。 换句话说，时代造就了可以造就的人，而那些人在关键时刻把时代的势能释放了出来。这两件事从来不对立，也拆不开。 还有一层更细的观察值得单独拎出来。他说我们的感官、我们造的仪器，能触及的东西永远是被中介过的。这句话听起来像虚无主义，实际效果正好相反。它意味着科学能做的事没有上限，只是它永远在描述"我们能探测到什么"，而不是"事物本身是什么"。 理解这一点，反而能让人更坦然地去做实验，而不必纠结自己有没有触到终极。你可以一辈子研究一个很小的现象，把它做透，让后人能在这上面造出别的东西，这就够了。 访谈最后，节目用库恩的一句话收尾：你得到的答案，取决于你提出的问题。 布赫瓦尔德整场访谈其实就在做这件事：换一个问法。不问"旧理论为什么错了"，问"旧理论为什么不再好用了"。不问"我们有没有触到实在"，问"我们能造出什么"。不问"这个想法是谁先想到的"，问"谁把它变成了能算出结果的机器"。 问题一换，答案就全变了。 ## 可以直接上手的几件事 - 评估新方向时，先问它能不能生成新东西，别急着问它有没有道理。能推导出新实验、新装置、新预测的方向，哪怕理论还很粗糙，也值得投入。 - 把"旧理论解释不了异常"这个判断往后放。旧理论通常解释得了，只是解释得贵、解释得勉强、生不出新结果。真正的信号是生产力枯竭，不是逻辑矛盾。 - 警惕只测了一个对的量。胡克测出的视力极限完全正确，可他测的是静态分辨率，赫维留斯测的是动态定位，两者差了好几倍。动手设计实验之前，先想清楚你到底要测什么。 - 别默认平均值就是最佳估计。这个做法要等 18 世纪中后期统计学发展起来才有依据。惠更斯那个年代，专业做法是发表自己最信的那一次测量。今天也一样：先搞清楚误差来源是不是随机的，再决定要不要取平均。 - 做理论的人，抽时间去动手。牛顿能用手晃着棱镜逼近理论上的精确角度，靠的是既懂数学又懂手感。这种双修能力在 20 世纪之后越来越稀有，价值却没下降。 - 读科学史别只读结论。布赫瓦尔德的价值在于他翻的是笔记、手稿、实验记录，那些东西里藏着教科书不会告诉你的操作细节。而操作细节往往就是真正的方法论。 - 遇到"这个想法是谁先想到的"这类争论，想想牛顿和胡克的公案。一个闪念跟一套能算出结果的数学结构之间，隔着的是绝大部分工作量。 - 带孩子或者带学生的时候，别只盯着书本。布赫瓦尔德说他见过的物理学家，小时候几乎个个爱动手。坐一趟火车、拆一台旧机器，可能是二十年后某个洞察的前提。