《物理学家的智性冒险》 邓一丁解读

《物理学家的智性冒险》| 邓一丁解读

你好，我是邓一丁，欢迎每天听本书。

今天我要给你解读的这本书，叫作《物理学家的智性冒险》。在正式开始今天的解读之前，我想先和你分享书里的一个小故事。

在物理学上有一个概念，叫“引力波”。这个概念对物理学至关重要。在理论上，它可以为爱因斯坦的广义相对论提供关键的支持；在实际应用上，它又能帮助我们了解宇宙深处发生的事情。但是“引力波”这个概念又非常神秘，物理学界光是争论它在理论上能不能存在，就争论了半个世纪。自从爱因斯坦在1915年提出“引力波”这个概念，直到1960年代，物理学界才终于达成共识，认为至少在理论上，引力波是可以存在的。

但问题是，说一个东西存在，单从理论上来证明，显然是不够的，还得找到现实的证据。所以物理学家们就发明出了各种仪器，开始在现实世界里探测引力波。但这可就难了。要想探测到引力波，物理学家得在几公里长的尺度上，监测到比一颗原子还小得多的变化。这事儿有多难呢？反正爱因斯坦下过一个定论，说人类永远都不可能探测到引力波。这个时候，管科研经费的人就该头疼了。一方面，引力波很重要；另一方面，爱因斯坦都说了，引力波根本探测不到，而且，可以预见，探测引力波这个项目的开销是个天文数字。那到底该不该给这个项目投钱呢？

当时在美国，负责分配科研经费的人叫理查德，也是一位物理学家。他想来想去，还是觉得这个钱得投。有人问他，这个项目这么难，他哪儿来的信心呢？理查德的回答很简单，他说：“因为我相信基普。”

基普是谁呢？基普是探测引力波这个项目的负责人，也是物理学界公认的研究相对论的顶尖学者之一。在1990年代初，理查德决定相信基普，给探测引力波的项目注入资金。那理查德的这个决定对不对呢？到了2016年，二十多年过去了，基普为了探测引力波，已经花掉了将近3亿美元的经费。美国国家科学基金会负责给这个项目注资，他们从来都没资助过这么费钱的项目。但是就在这一年的2月11日，所有的努力都值得了。基普的团队成功地探测到了引力波。因为这个了不起的成就，基普和他的两位合作者，巴里和雷纳，共同获得了2017年的诺贝尔物理学奖。有人问基普，他是怎么做到的？基普的回答和当年理查德的说法很像，他说：“因为我相信巴里和雷纳。”

我不知道你从这个故事里听出了什么。这个故事最让我感到惊讶的地方，是这帮物理学家做决定的方式。理查德决定投钱，是因为相信基普；基普认定项目能成功，是因为相信巴里和雷纳。请不要误会，我当然不是说这些物理学家都没有主见，只会把宝押在别人身上。他们当然都有极高的专业素养，对项目的难度也有清醒的认识。但最终，左右他们判断的那个决定性的因素，是人，是他们对同行的信任。

为什么会是这样呢？为什么在这些顶级科学家的眼里，一个人杰出的头脑，会比一切理智的权衡都更有说服力呢？

今天的这本《物理学家的智性冒险》是一本很难得的书，因为它向我们展示了这样一个杰出头脑的内部构造。这本书的作者叫卡洛·罗韦利。你可能听说过这个名字，他是意大利著名的理论物理学家。他在量子物理学领域的成就很高，是一门重要理论的奠基人。除了从事专业的科研工作，罗韦利还写过不少科普作品。他最受欢迎的作品《七堂极简物理课》已经被翻译成了41种语言，全球销量过百万。因为罗韦利的科普文章写得精彩，有人说他是“让物理学变得性感的男人”，还有人说他是“下一个斯蒂芬·霍金”。

《物理学家的智性冒险》是罗韦利发表在各种报刊上的文章合集。这本书谈论的话题很广，有罗韦利对科学史上的一些重要的人和事的评论，也有他在文学、哲学、社会、政治各类问题上的看法。你可以把这本书当成一本有趣的科学故事集来读。不过在我看来，这本书更有意思的读法，是探索罗韦利的精神世界。

我读这本书的时候发现，罗韦利的精神世界的底层，有一组很有意思的信念。罗韦利相信，人类不可能掌握绝对的真理。但他又相信，世界是可以被人类的理性所认识的。罗韦利关于科学的很多基本看法，都是从这组信念上生长出来的。更有意思的是，历史上很多伟大的科学家，比如哥白尼和爱因斯坦，还有我们接下来会提到的阿基米德和德福内梯，都抱有相似的信念。这么看来，罗韦利的精神世界可能反映出了科学家们的某种共性。

接下来，我分两个部分来为你解读《物理学家的智性冒险》。在第一部分，我会通过科学史上的一些案例，分析一下罗韦利的这组信念。在第二部分，我们再来说说，这样的信念如何塑造了科学家们的思维方式。

好，接下来我们开始。

提到科学家，我们很多人都有一种看法，认为他们是探索真理的人。按照这种看法，我们身边的物质世界具有某些永恒的、普遍的规律。科学家们的工作就是通过各种手段，把这些规律找出来，把未知的变成已知的。

对这种看法，有一段很典型的表述，来自英国诗人亚历山大·蒲柏。蒲柏和牛顿是同一时代的人，他为牛顿的一生写下了这样的诗句：“自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。上帝说，让牛顿来吧！于是一切豁然开朗。”

科学家真的是这样一群照亮黑暗的人吗？他们真的能找到真理吗？在《物理学家的智性冒险》里，作者罗韦利持怀疑的态度。他给我们介绍了另一位学者的观点。这个人叫德福内梯，是意大利的一位数学家。

德福内梯认为，人类并不能确凿地知道任何真理。一个理论只有在它被证伪之前才是正确的。这个观点其实比较符合科学发展的真实过程。从牛顿的时代到19世纪末，人们一直以为，物理学家们已经找到了世界运转的终极法则。直到进入20世纪，爱因斯坦提出了相对论，人们才发现，原来牛顿找到的并不是真理，只是近似的真理。随着后来量子物理学的发展，爱因斯坦的理论也有很多地方需要修正了。

从这些真实的历史来看，科学的发展并不是一个类似盖房子的过程，科学家们的工作不是找到一块一块正确的砖块，再把它们垒成一座真理的摩天大楼。科学是一个活着的东西，用德福内梯的话来说，科学是“与我们共同挣扎的同伴”。科学家们为了科学的发展绞尽脑汁，而科学也在科学家们的努力之下经历着一次又一次的蜕变，每一次蜕变都脱胎换骨。

德福内梯的这种观点并不是孤例。在德福内梯之前，奥地利有位科学家叫纽拉特，也表达过类似的观点。纽拉特用了一个精妙的比喻，他说，科学家就像是一群水手，要在大海上不停地重建他们的船。船上的一根横梁被拿走了，就得赶紧补上一根新的，为此，整艘船上的东西都可以拿来当材料。通过这种方式，科学这艘大船会不断地变形，展现出全新的样式。作为物理学家，罗韦利很欣赏纽拉特的这个比喻。他说，现代物理学的确就是这样的一艘大船，你能在船上找到一些古老的结构，它们是从牛顿，乃至亚里士多德的时代留下来的。

罗韦利、德福内梯和纽拉特，这三个人在他们各自的时代，都是很有影响力的科学家。而且他们都相信，人类没有办法掌握确凿的真理。所谓的科学，其实只是随时都可能被更改的假说。那问题来了，既然真理不可掌握，我们为什么还要探索科学呢？

这就要说到罗韦利关于科学的另一条信念了。罗韦利相信，虽然真理不可掌握，但人类是可以通过理性认识世界的。这条信念，在科学史上，也有很深的渊源。罗韦利在书里举的例子是阿基米德。

阿基米德是古希腊著名的大学者。我们最熟悉的关于阿基米德的故事，可能就是他坐在洗澡盆里，想出了用浮力来鉴定金王冠的方法。阿基米德一生在数学、物理学、天文学上都取得了了不起的成就。不过很少有人知道，他还写过一本很奇怪的小书，书名叫《数沙者》。

“数沙”，就是计算沙子的数量。阿基米德在这本书里算了一道数学题。他想要算清楚：假如整个宇宙都被沙子充满，那得用掉多少粒沙子呢？阿基米德的计算过程倒没什么神秘的，就是从小往大，一点一点算。他先算多少粒沙子可以填满一颗芥菜籽，再算多少颗芥菜籽可以填满一个小盒子，接下来，他又算多少个小盒子可以填满地球，多少个地球可以填满太阳系，多少个太阳系可以填满整个宇宙。阿基米德最后算出来了一个很大的数，用我们现代的计数方法写出来，是10的63次方，这就是能够填满整个宇宙的沙子的数量。当然，在算这道题的时候，阿基米德采用的是当时的天文学数据，他的计算结果用今天的眼光来看，未必正确，但他的计算过程还是非常严谨的。

你可能觉得阿基米德算的这道题很荒唐，宇宙怎么会被沙子填满呢？算这么一道题有什么意义呢？但其实，阿基米德可不是闲着没事打发时间。罗韦利说，阿基米德的《数沙者》这本小书在当时有一个重要的贡献，这就是发明了一套新的计数系统。

在阿拉伯数字普及之前，每一个文明都有自己的计数系统。一套不好用的计数系统，可能会造成很多麻烦。学过法语的朋友都知道，法国人的计数系统就不是很方便。“98”这个数，用法语读出来是“4个20加18”。我曾经见过一家法国人开车进一个地下停车场，在入口处要输入车牌号。可能就是因为法语的数字不好记，开车的爸爸把自家的车牌号给忘了，只好让儿子下车给他念。儿子绕到车后面，两位数两位数地念，还念错了好几次。我们的车跟在后面，等了足有五六分钟。

这还只是日常生活中的一个小麻烦。不好用的计数系统还可能限制数学的发展。在阿基米德的时代，希腊人采用的计数系统是用字母表示的。这套系统的问题是，它只能方便地表达1万以内的数字，比1万再大的数，写出来就很麻烦了。要是用希腊人的这套计数系统，算出填满整个宇宙的沙子的数量是很困难的。阿基米德改良了这套系统。他把1万的平方叫作“第二级单位”，把“第二级单位”的平方叫作“第三级单位”，以此类推。这种计数方法就已经很接近我们现在用的科学计数法，也就是“10的多少次方”这种表达方法了。阿基米德用这套系统成功地算出了填满宇宙的沙子的数量。算出来的结果比希腊人原来的写法要简洁得多，在计算中带来的麻烦也要少得多。

不过，发明一套新的计数系统还不是阿基米德最重要的目的。他还有一个更大的企图。在《数沙者》这本书的开头，阿基米德写下了这么一句话：

“希伦王，有人认为，沙子的数目是不可数的。”

这句话读出来可能显得很平淡，但在它的字面底下，掩藏着阿基米德雄心勃勃的斗志。阿基米德的这句话，是他给世界的不可知下的一封战书。这句话里的“希伦王”是阿基米德的国王，就是让他鉴定王冠的那一位。这个信息不重要。重要的是后半句：“有人认为，沙子的数目是不可数的。”

在当时，因为计数系统的限制，希腊人普遍认为，“世界上有多少粒沙子”，这个问题的答案是不可知的。其实不只是希腊人，世界上的很多古文明都有类似的说法。印度的佛教也用“恒河沙”来比喻多到算不清的数量。从西方到东方，在整个古代世界，“沙子不可数”，这不只是一个简单的论断，它还是一种象征，象征着人类不可能突破认知的局限，象征着世界的某些部分注定不可知晓。

从这个意义上来说，阿基米德的《数沙者》就是一记骄傲的反驳。其实阿基米德很清楚，算出填满宇宙的沙子的数量，得到一个确切的数字，这件事本身并没有什么意义。他对自己得出来的结论也没有很执着，还在书里很坦然地承认，宇宙的大小还有其他的可能。阿基米德真正要做的事，是传达一种主张：既然世上的人都说沙子的数量算不清，那好，我就算给你看。我的得数对不对，不重要。但我要向你证明，这件事是可以做到的。人们说的那些注定不可能被知晓的东西，是可以被知晓的。

在《物理学家的智性冒险》里，罗韦利评论说，阿基米德做的事情不只是一个聪明人的游戏，“它还是理智抗争的呐喊。理智承认自身的无知，但拒绝将探求知识的工作假手他人”。

好，到这里，我们用科学史上的一些重要的人和事，说明了罗韦利和很多伟大的科学家共有的一组信念。一方面，他们相信，人类不可能掌握绝对的真理；另一方面，他们又相信，世界是可以被人类的理性所认识的。这两个信念就像两瓣绽开的种子皮，从这中间生长出了一整套科学的思维方式。接下来我们就来说说，基于这两个信念，科学家是怎么读书，怎么思考问题的。

因为人类不可能掌握绝对的真理，科学就始终接受变化，是一个开放的体系。科学是开放的，探索科学的角度也是开放的。我读《物理学家的智性冒险》有一个直观的感受，那就是罗韦利和他提到的一些顶级的科学家，读书的视野都惊人的广泛。而且，可能是受到他们职业习惯的影响，这些科学家在读书的时候不太在意知识的细枝末节，他们往往可以迅速地抓住一件事情最底层的逻辑，并且迁移到自己关心的专业问题上。

罗韦利在书里提到了这样一个例子。有一段时间，罗韦利的同事们在跟他探讨量子力学的时候频繁地提到一本书。在这样的场合提到这本书，是很奇怪的。因为这不是一本物理学的理论专著，而是一本写于18个世纪之前的佛教理论。这本书的中文名叫《中观根本慧论》，作者的署名是“龙树菩萨”。

这本书和物理学到底有什么关系呢？罗韦利经不住同事们再三地推荐，翻开了这本书，结果大受启发。他发现，龙树菩萨的思想道出了量子力学的某些根本性的结论。我并不想假装我对量子力学和佛学有多少了解，我只能给你简单地转述一下罗韦利在书里的说法。他说，龙树菩萨认为，世间万物在本质上并不存在，或者用佛教的术语来讲，万物都是“空”。真正存在的是万物之间的联系。

罗韦利发现，龙树菩萨的这个观点可以用来解释物理学上的很多现象。比如，“速度”这个物理量就不能独立地存在。所谓的速度，总是一个物体相对于另一个物体的速度。你说猎豹跑得快，我骑着摩托车跟着猎豹跑，和猎豹跑得一样快，猎豹相对于我的速度就是零。所以，脱离了物体之间的关系，谈论一个物体的速度就没有意义。类似的例子还有电磁场。电和磁并不是电磁场本身自带的性质，它们只有在电磁场对其他物体发生作用的时候，才会显现出来。在微观尺度上，这种情况就更普遍了。罗韦利的原话是，在量子力学领域，“物体似乎只有在影响其他物体时才会神秘地存在”。

罗韦利的这一系列解读是不是符合龙树菩萨的原意呢？这倒也不好说了。不过我们在这里关心的不是佛学的问题，而是科学家的思维方式。像罗韦利这样的科学家擅长从其他学科的知识里提炼出有用的思维模型。掌握了这种能力，广泛的阅读就会很有价值。除了佛学理论，罗韦利还在文学、哲学、历史和人类学这些领域里寻找启发。他也把读书的心得写进了这本《物理学家的智性冒险》，和我们分享。

像这样广泛地阅读，得到的启发总是有用的吗？那倒也未必。对科学家们来说，广泛地寻找启发，通常也意味着广泛地犯错。在历史上，很多一流的科学家都是犯错的大户。罗韦利在书里举的例子是牛顿。

牛顿有一个头号粉丝，是著名的经济学家凯恩斯。凯恩斯非常崇拜牛顿。1936年，苏富比拍卖行拍卖了一批牛顿的手稿，都还没发表过，价格也不算贵。凯恩斯就兴冲冲地买回家去研究。结果，他越看越惊讶，这批手稿显示，牛顿在狂热地研究炼金术。我们今天的人都知道，炼金术是一种相信“点石成金”的伪科学。堂堂的大物理学家牛顿怎么会相信炼金术呢？这件事在后来成了牛顿的污点。甚至有人说，牛顿是因为患上了精神疾病，才研究炼金术的。凯恩斯倒没那么极端，不过他也修改了自己对牛顿的评论，他说：“牛顿不是开启理性时代的第一人，而是最后一个魔术师。”

在牛顿研究炼金术这件事情上，罗韦利倒没觉得有什么好大惊小怪的。因为在牛顿的时代，炼金术在很大程度上还没有被证伪。既然科学家们都会从不同的领域汲取灵感，那牛顿对炼金术感兴趣，也就不足为奇了。至于牛顿有没有像一些人说的那样，对炼金术痴迷到走火入魔，罗韦利认为，显然没有。凯恩斯买到的手稿都没有发表过，这本身就证明牛顿始终保持着严谨的科学精神。

其实，和其他伟大的科学家们相比，牛顿犯的错误远不是最离谱的。在《物理学家的智性冒险》里，罗韦利专门有一篇文章，标题就叫“爱因斯坦的许多错误”。他在这篇文章里把爱因斯坦发表过的各种错误观点理了个遍。假如一个人只听说过这篇文章，那他很可能会认为，爱因斯坦是科学史上的一个笑话。但罗韦利写这篇文章，一点都没有笑话爱因斯坦的意思。在他看来：“那个犯错最多的爱因斯坦，比任何人都更了解物质的世界。”像爱因斯坦这样反复地犯错，其实恰恰反映了科研工作的常态。罗韦利说：“智慧不是固执地坚持自己的观点，而是要随时准备好改变，甚至抛弃之前的意见。”可能正是因为科学家们勇敢地保持了这种理论的开放性，科学这艘航船才能持续演化，在未知的大海上航行下去。

以上就是我对《物理学家的智性冒险》这本书的解读。我们简单地总结一下：

《物理学家的智性冒险》是意大利量子物理学家卡洛·罗韦利的文集。在我看来，这本书展现了罗韦利和历史上很多伟大的科学家共通的精神世界。这些科学家们相信：人类不可能掌握绝对的真理，但世界是可知的。从这组信念上，长出了一套科学的思维方式。因为科学是开放的，探索科学的角度也是开放的，科学家们会尝试从各种领域寻找有用的思维模型。像这样广泛地摄取知识，也意味着广泛地犯错。不过犯错并不可怕，敢于犯错的科学家才是科学这艘不断演化的航船最好的舵手。

在本期听书的最后，我想借着罗韦利的这本书稍微说开去，简单聊聊一个我们经常遇到的问题，这就是文科和理科的分野。

文科生和理科生对彼此的误解不只存在于普通人中间，就连非常优秀的科学家，也可能对人文知识抱有偏见。霍金就说过这样的话：“既然我们有了科学，哲学已经死了。”诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格也在书里提出过“反对哲学”的主张。在这些观点面前，罗韦利的这本书有一个重要的价值，这就是让我们从一个世界顶尖的物理学家身上，看到了丰富的人文色彩。罗韦利在书里发表了很多关于文学、哲学和现实政治的看法。他还提到了很多跨界的思考者：文学名著《洛丽塔》的作者纳博科夫是专业的昆虫学家；诗人弥尔顿在他的名著《失乐园》里思考了哥白尼的日心说；但丁在《神曲》里描述的宇宙形状，和爱因斯坦计算出来的结果有惊人的共通之处。罗韦利非常爱惜这些科学与人文的交汇之处。在他看来，学科的分野并不重要，人类历史上杰出的思考者，都在用自己独特的方式理解世界。或许正是有了这种包容的心态，罗韦利这位物理学家才能在更广阔的知识世界里展开精彩的智性冒险。

以上就是本期听书的全部内容。欢迎你点击音频下方的文稿，查收我们为你准备的全文和脑图。也欢迎你点击红包分享按钮，把这本书免费分享给你喜欢科学的朋友。这本书的完整电子版已经在得到电子书上架，欢迎阅读。恭喜你，又听完了一本书。

划重点

1.  意大利数学家德福内梯认为，人类并不能确凿地知道任何真理。

2.  阿基米德写作《数沙者》的目的是为了传达一种理念：世间并没有不可知的事物。

3.  在罗韦利看来，科学的生命力来自理论的开放性。