z费曼“科学的不确定性”

实验和时间能检验一切。经受的住实验检验暂时正确，经受的住时间考验暂时正确。

读书笔记 | 科学知识的不确定性——《一个平民科学家的思想》，知识在更新意味着进步和发现，没有永远的权威

么行读书笔记：么行·摩镜 0.2782022.09.01 14:45:19字数 770阅读 77

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著名的物理学家费曼，在书中阐述他对科学的理解，科学知识具有不确定性。

科学的研究对象是通过观察可以分析的事情，体现的是“如果我这样做，会有什么结果？”观察是科学大厦的根基，是判断判断某种东西是否存在的判官。这也就限定了科学的边界，对于无法通过观察分析的事情，不在科学研究的范畴内。比如宗教相关的伦理价值，这么做值得吗？理论为什么成立？……

观察虽然努力想要做到客观，不过由于观察条件限制，还是有不完备和有误差的特性。所以，解释观察结果的理论，即便能够解释当前已经观察的结果，也会随着观察的进一步完备和误差的缩小而失效。

失效并不一定是完全失效，例如牛顿力学，在我们的日常生活中，依然可以发挥非常重要的指导和预测作用，只是起作用的范围是受限的。

已经成熟的理论，并不是科学家关注的主要范畴，他们更关注人类知识边界以外的知识。体现在科学家见到使现有理论失效的例外现象后，会非常兴奋，那意味着新的概念和新的理论诞生的可能性。

新的概念和理论是一种猜想游戏，当猜想的理论与实际观察的一致，就说明这个理论是有效的，如果不一致则理论是无效的。衡量的标准就是理论和观察是否一致，而不是某个权威的主观判断。这里没有所谓权威的空间。

例如，从宏观的经典力学微观的量子力学、从惯性系的狭义相对论到非惯性系的广义相对论……

不过，即便是新的理论被当前的科学家承认，并大面积推广使用，也不意味着这个理论就是终极真理了。毕竟观察还在继续，新的例外还会出现，当出现新的例外后，还会进一步催生更新的理论，这也就形成了科学知识的进化。

科学知识虽然是不确定的，不过科学研究的思维方式和分析方法是确定的，也就是观察实验、理论建模、计算、分解、综合、系统化、追求统一。

科学研究的思维方式和分析方法是科学知识得以不断进化的动力来源。表现出来的就是科学知识不完美的特性引导了科学知识的进化。

费曼:所有的科学知识都是不确定的_法则

2021年10月7日 费曼提出了费曼图、费曼规则和重整化的计算方法,这些是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。代表作品有《费曼物理学讲义》、《物理之美》等。 01 不存在决定什么是好概念的权...搜狐网

【科学视野】费曼:科学的不确定性

2022年10月3日 费曼提出了费曼图、费曼规则和重整化的计算方法,这些是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。代表作品有《费曼物理学讲义》、《物理之美》等。 撰文|费曼 翻译|王文浩 我想直截...微信公众平台

科学网—[转载]费曼:所有的科学知识都是不确定的 - 钱大鹏...

2021年10月13日 有趣的是,同时也是绝对不可或缺的是,各种科学法则之间是相互一致的。由于观测结果具有同一性,因此对同一个现象不可能出现一条法则预言的是这种结果,而另一条...wap.sciencenet.cn/ho...php?mod...

读书笔记 | 科学知识的不确定性——《一个平民科学家的思...

2022年9月1日 作者是著名的物理学家费曼,在书中阐述他对科学的理解,科学知识具有不确定性。 科学的研究对象是通过观察可以分析的事情,体现的是“如果我这样做,会有什么结果?...events.jianshu.io/p/5823739e2...

费曼:所有的科学知识都是不确定的-朗依制药

2021年3月10日 起初科学家之间的关系充满争执,因为他们属于一群最能辩的人。例如,早期物理学就是这种情形。但今天物理学界里的关系则非常好。科学论战可能会充满着笑声,争论双方都有不确定性,双方...www.laneva.com.cn/zhishi/4176....

理查德·费曼（Richard Phillips Feynman，1918－1988），美国物理学家，1965年诺贝尔物理奖得主。费曼提出了费曼图、费曼规则和重整化的计算方法，这些是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。代表作品有《费曼物理学讲义》、《物理之美》等。 撰文 | 费曼

翻译 | 王文浩

我想直截了当地就科学对其他领域各种思想的冲击这一主题谈谈我自己的看法，这也是约翰·丹茨先生特别希望探讨的议题。

在这个系列讲座的第一讲里，我将讨论科学的本质，特别是要强调其中存在的可疑性和不确定性。在第二讲里，我将讨论科学观点对政治问题特别是对国家的敌人的影响，以及对宗教问题的影响。而在第三讲中，我将描述我是如何看待这个社会的——我想说的是，一个从事科学的人是如何看待这个社会的，但这只是我个人的实际感受——此外我还将谈到未来的科学发现有可能产生什么样的社会问题。 对于宗教和政治我知道些什么呢？你们学校物理系的和其他地方的一些朋友取笑我说：“我们也想来听听你讲的啥。我们还从来不知道你对这些问题这么有兴趣。”当然，他们的意思是指我对这些问题感兴趣，但我未必敢说出来。 人们在谈论某一领域中的思想观念对其他领域思想观念的影响时，搞不好就会丢人现眼。在当今这个强调专业化的时代，很少有人能够深入掌握两个不同领域的知识，从而使自己立于不败之地。

演讲精选：费曼“科学的不确定性”

光学界 光学界 2022-06-05 17:27 发表于北京

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今晚我在这里要描述的都是些古老的观念。这些观念差不多早在17世纪就被哲学家们谈论过。那么为什么还要重复讨论这些观念呢？这是因为每天都会有新一代的人出生。因为人类历史上形成的这些伟大观念需要我们特意地、明确地、一代一代地传承下去，否则就会失传。 要讲清一个领域的观念对另一领域的影响很不容易，我将从我了解的科学现状开始讲起。我确实了解科学，知道它的思想和方法，它对待知识的态度、它进步的动力以及它对心智的训练。因此在这第一讲里，我想谈一谈我所理解的科学。我会把那些较为出格的议论放到下两讲里去，我猜想，届时听众会较少。 一 科学是指什么呢？这个词通常用来指下述三种情形之一，或是这三种情形的综合。我不认为我们需要说得十分精确——过于精确并不总是一个好主意。有时候，科学是指发现事物的具体方法，有时则是指从所发现的事物中产生出来的知识，最后它还可能是指你发现一事物之后可以做的新东西，或是你创制新事物这一过程本身。

这最后一个方面通常称为技术——但如果你读一读《时代》（Time）杂志的科学栏目，你会发现，约有50％的内容是谈发现了什么新东西，还有50％是谈有什么新东西可以做或正在做。因此科学的通俗定义也包含部分技术内容。

我想按相反的顺序来讨论科学的这三个方面。我将从你可以做的新事物——也就是说，从技术——开始谈起。科学最明显的特征是它的应用特性。科学带来的结果是使我们有能力做许多事情。这种能力的效果几乎用不着多做解释。离开了科学发展，整个工业革命几乎就不可能发生。今天，我们能够生产出供应如此众多人口所需的充足的粮食，能够控制疾病——而所有这些事实都是在不必限制人身自由、不必像奴隶般全力生产的条件下取得的——这些事实之所以成为可能，可以说都是生产手段的科学发展的结果。 但是，这种做事的能力却并不附带如何运用它，用它来为善还是为恶的说明，因此结果是好是坏全在于如何运用它。我们都乐见改进生产工艺，但由此却带来了自动化的问题；我们都对医学的发展感到满意，但转眼就为新生儿的数量之多感到担忧，担心疾病的灭绝会因此没有人死亡。还有，同样是掌握了细菌知识，有些人则躲在秘密实验室中拼命工作，以期培养出没人能对付的病菌。我们为航空运输业的发展感到高兴，那些大飞机真是令人印象深刻，但我们也意识到空战的恐怖。我们对国家间的通信能力感到欢欣鼓舞，接着却担心容易被监听。我们对人类进入太空感到兴奋不已，但这一领域无疑也将遇到麻烦。所有这些不平衡中，最有名的当属核能的发展以及由此带来的明显问题了。 科学到底有什么价值？我认为，做事能力总是有价值的，至于结果是好是坏则取决于它如何被运用。但能力本身是有价值的。 我曾在夏威夷被带去参观一座佛教寺庙。在庙里有人对我说，“我要告诉你一个你永远不会忘记的事实。”然后他说，“上帝给了每一个人开启天堂之门的钥匙。这把钥匙也同样能打开地狱之门。”

二

科学的另一个方面是它的内涵，即迄今人类已取得的发现。这是成果，是黄金，是令人振奋的宝藏，是你训练有素的思考和辛勤工作所获得的回报。这种科学工作不以致用为目的，而是为了获得新发现带来的那股兴奋劲儿。也许你们大多数人都了解这一点。但是对那些还不了解这一点的人来说，要让我在一次演讲中就让他领悟到科学的这一重要方面，这种令人兴奋的体验，科学发展的真正动因，几乎是不可能的。不明白这一点的人是没法把握科学实质的。你只有了解并能够鉴赏我们这个时代的这一伟大的激动人心的非凡经历，你才会懂得科学的精髓，才能理解科学与其他事物的关系。你应当明白，科学活动就是一次巨大的探险，一种冲破约束、令人激动的探索，否则你就谈不上生活在这个时代。 你是不是认为这很乏味？其实不是这样。要将科学表达清楚是最困难的，但我也许可以给出一些有关的概念。我们随便找个概念从哪说起都行。 譬如地球和时间。想必你已经通过诗人的描写了解了什么是时间，但那种时间概念怎可与真实时间——那种漫长的演化过程——的内容之丰富相比？哦，也许我说得太快了点。这么说吧，起先，地球上没有任何生命活动。几十亿年间，这颗星球就这么旋转着，日升日落，波涛翻滚，大海的喧嚣没有任何活物来欣赏。你能想象出，或是能品味或设想一个没有生命的世界会有什么意义吗？我们都习惯于从生命角度来看世界，这使我们无法理解没有生命将意味着什么，可是在相当长的时间里，这个世界就是在没有生命的情形下度过的。而且在宇宙中的大部分地方，今天仍是什么生命都没有。 就拿生命本身来说，生命的内部机制和各部分的化学组成是十分完美的。业已证明，所有生命都是与其他生命相互关联着的。叶绿素是植物进行氧处理过程的重要的化学物质。它具有正方形结构，这种漂亮的环结构称为苯环。与植物相去甚远是像我们人这样的动物，而在我们人体的含氧系统即血液中，血红蛋白也具有同样有趣而奇异的正方形环结构。只不过环的中心是铁原子而不是镁原子，因此它们不是绿色而是红色的，但它们的环结构完全相同。 细菌的蛋白质和人体的蛋白质是相同的。事实上，最近发现，细菌制造蛋白质的机制可以接受来自红细胞物质发出的指令来产生血红蛋白。各种生命形式之间就是这样接近！生物在深层次化学结构上的这种共性确实非常神奇而完美。但长期以来我们人类却一直骄傲得甚至看不到我们与其他动物之间的这种亲缘关系。 其实我说什么区别不大。如果您看事情足够仔细，你会看到，没有任何东西比科学家这种经过艰苦努力发现的真理更令人振奋的了。

三

第三个方面是谈科学作为发现的方法。这个方法是基于这样一条原则：观察是判断某种东西是否存在的判官。如果我们认识到观察是一个概念的真理性的最终判据，那么科学上的所有其他方面和特征就都可以直接得到理解。 任何法则的例外情形本身是最有趣的，因为它向我们表明旧的法则是错的。于是最令人兴奋的事情就是去寻找什么是正确的法则，如果这种正确法则存在的话。人们通常在能够产生类似结果的其他条件下来研究例外情形。科学家总是试图找出更多的例外情形，并确定这些例外的特性，这是一个随着研究进展能给人带来持续不断的兴奋的过程。科学家不会设法掩饰既定法则的错误，实际情形正好相反，找出例外才会带来进展和兴奋。科学家总是试图尽快证明自己错了。 但如果一件事情不是科学性质的，如果它不能通过观察得到检验，这并不意味着它是死路一条，是错的，或是愚蠢的。我们不是要证明科学的就是好的，其他的都不好。科学家研究所有通过观察可以分析的事情，因此能称为科学的事情都能够被发现。但是那些无法通过观察来分析的事情则排除在外。这并不是说这样的事情不重要。事实上，它们在许多方面非常重要。例如在决定采取行动前，你必须下定决心，因此总会涉及“应当”的问题，这个问题就不能单独用“如果我这样做，会有什么结果？”的方式得到答案。你会说，“当然可以，你看到会发生什么，然后决定是否让它发生。”但是这一步正是科学家无能为力的。您可以搞定会发生什么，但你必须决定你是否希望这样的结果。 遵循以观察作为判定依据这一原则进行的科学研究会带来一系列技术上的结果。例如，观察不能太粗糙。你必须非常小心。仪器里可能有一些沾上灰尘的地方，从而使观察对象的颜色发生变化；而这是你不曾预想到的。你必须非常仔细地检查观察条件，完了之后还须复查，以确保你掌握所有条件，并且不会发生误解。 有意思的是，这种彻底性，尽管是一种美德，往往还是会被误解。当有人说某件事已经得到了科学处理时，他的意思往往是这件事得到了彻底处理。我听到有人说德国对犹太人的灭绝进行得很“科学”，其实这与科学一点都不沾边，只不过是强调进行得很彻底。因为这其中不涉及先进行观察然后检查结果从而确定事情的问题。如果按照这种理解，那么早在科学远不像今天这么发达，观察也不像今天这么受重视的古罗马时代和其他时期，就已经有这种“科学”的大屠杀存在了。因此在这种情况下，人们应该用“彻底”或“彻彻底底”而不是用“科学”来修饰。

科学的另一个重要特点是它的客观性。客观地审视观察结果是非常必要的，因为作为实验者你可能会偏爱某些结果。您做了几轮实验，但由于存在各种不确定性，譬如落有灰尘，因此每次结果都会不一样。你不可能控制一切条件。但你希望出现某种特定的结果，因此当这种结果出现时，你就会说，“看见吧，就是这结果。”你再做一遍实验，结果不同。那是因为你前面的实验也许受到污染，但你忽略了它。 另一个非常重要的技术性要点是，法则越具体就越有趣。理论陈述得越明确，就越有兴趣得到检验。如果有人提出说，行星之所以围绕太阳转，是因为所有的行星物质都有一种运动倾向，一种变动不居的特性，我们把它叫做“活力劲儿（oomph）”。这个理论也可以解释其他一些现象，因此是一个好的理论，是不是？不，与行星绕日运行是因为受到向心力的作用，这种向心力的大小反比于到中心距离的平方这样的命题相比，前者可以说是一无是处。第二个理论之所以较好，是因为它很具体，很明显这绝非偶然。它说的如此明确，以至于只要运动出现一丁点误差就可以判明其对错，除此之外这些行星可以随意摆动。但根据第一种理论，对这种摆动则解释成，“嗯，‘活力劲儿’的行为是有点古怪。”因此，法则越具体，其威力就越强大，同时也就越容易出现例外情形，因而也就越有趣，越值得检验。 在上面所谈的内容里，有很重要的一点我没谈到。我说观察是一个概念是否含有真理的判决者，但这个概念从何而来的呢？科学的快速进步和发展要求人类发明出一些东西用以检验。 在中世纪，人们认为只要多做观察，观察结果本身就会产生出法则。但这种做法并不有效。在这里想象力更为重要。因此接下来，我们要谈的是新概念从何而来。实际上，重要的是要有新概念，至于它们从何而来并不重要。我们有办法检验一个概念是否正确，这与它来自何方不相干。我们只管检查它是否与观察结果相抵触。因此在科学上，我们对一个概念是怎么产生的并不感兴趣。不存在决定什么是好概念的权威。我们早已不需要通过权威来确定一个概念的正确与否。我们可以参考权威的意见，请他提出某些建议。然后我们可以尝试这些建议，看看它们是不是正确。如果不正确，甚至更糟糕——那么，“权威”也就失去了其“权威”。 令人惊讶的是人们不相信科学研究中存在想象力。这是一种非常有趣的想象力，它不同于艺术家的想象力。发挥这种想象力最难的是你要构想出一种你从来没有见过的东西，它的每一个细节都与已有的东西相一致，但它本身则与所有已能想到的不同。此外，它必须非常明确，而不是一个模糊的命题。这确实困难。 顺便说一句，我们有各种可进行检验的法则这本身就是个奇迹。有可能找到一条法则，如万有引力的平方反比律，就是某种奇迹。我们对这条法则可能并不完全知其所以然，但它能提供预测的可能性——这意味着它能告诉你在你还没进行的实验中你能预期会发现什么。有趣的是，同时也是绝对不可或缺的是，各种科学法则之间是相互一致的。由于观测结果具有同一性，因此对同一个现象不可能出现一条法则预言的是这种结果，而另一条法则预言的则是另一种结果。因此，科学不是某个专家的专利，它完全是普适的。我在生理学中讨论原子，在天文学、电学和化学里也讨论原子。它们都具有普适性，都必须相互一致。你不能用不能由原子构成的新事物来作为开端。 有趣的还有，推理在猜测法则的过程中很有用。各种法则，至少在物理学里是这样，会因此变得减少。我在前面给了将化学里的一条法则和电学里的一条法则合而为一的例子，这是减少法则的一个很好的例证。但还有更多的例子。 描述自然的法则似乎都具有数学形式。这不是以观察结果作为判据的结果，也不是科学所必需的一种特性。而只是表明，至少在物理学领域是这样，你可以将定律写成数学形式，这样会具有强大的预测能力。至于大自然为什么是数学的，同样也是一个未解之谜。

现在我要谈一个重要问题，那就是旧有的定律可能是错的。

观察怎么会不正确呢？如果它已得到仔细检查，结论又怎么会不对呢？为什么物理学家总在变更定律呢？答案是，第一，定律不是观察结果；第二，实验总是不精确的。定律都是猜中的规律和推断，而不是观察所坚持的东西。它们只是好的猜想，到目前为止一直都能通过观察检验这副筛子。但后来知道，眼下的这副筛子的网眼要比以前使用的更小，于是这条定律就过不去了。因此说，定律都是猜测出来的，是对未知事物的一种推断。你不知道会发生什么事情，所以你需要猜测。 不做猜测那才真叫不科学呢。人们一定会这么做，因为在这里推断是唯一真正有价值的事情。只有面对尚未有人尝试过的局面来预言将会发生什么事情，才值得去做。如果你能告诉我的只是昨天发生的事情，这种知识没有什么真正的价值。有用的知识必须是，如果你做了一些事情，就能告诉我明天会发生什么——这不仅必要，而且也很好玩。只是你必须愿意承担出错的风险。 因此，科学家已习惯于对付存疑和不确定性。所有的科学知识都是不确定的。这种与怀疑和不确定性打交道的经验很重要。我相信它具有非常大的价值，并且能够应用于科学以外的领域。我相信，要解决任何过去一直悬而未决的难题，你必须让通向未知领域的大门敞开。你必须允许出现可能不完全正确的情形。否则，如果你已经心有成见，就很可能解决不了这个问题。 科学发展的速度不取决于你取得观察结果的速度，更重要的是看你创建用于检验的新东西的速度。

如果我们不能够或不希望从新的方向看问题，如果我们没有疑问或承认无知，我们就不会产生任何新的想法。那样的话也就没有什么值得检验了，因为我们知道什么是对的。因此，我们今天称之为科学的东西是一套对确定性程度各不相同的知识的陈述。其中有些知识最不确定，有些几乎可以肯定，但没有一个是绝对肯定的。科学家对此已经习以为常。我们知道，人都能生活在这个世上并且对很多事情并不知情，二者间并无矛盾。有人会说：“你啥都不知道怎么可能活着？”我不知道他们的意思。我永远是活在很多东西都不知道的状态中。这很容易。你怎么知道我想知道啥。

在科学上允许有这种怀疑的自由是非常重要的，而且我相信在其他领域也是如此。它是斗争的产物。这是为获准怀疑、为容许存在不确定而进行的斗争。我不希望我们忘记这种斗争的重要性，默认事情就这么发展下去而无所作为。作为一个懂得一种可以接受的无知哲学的巨大价值，知道这种哲学有可能带来进步，一种作为思想自由产物的进步的科学家，我感到有一种责任。我有责任宣扬这种自由的价值，并告诫人们：怀疑不可怕，而应予欢迎，把它当做人类一种新的潜在的可能性来欢迎。如果你知道你还不能确定，你就有机会来改善这种局面。我要为后代争取这种自由。

费曼的这个系列演讲分成三个部分。本文节选自其第一讲《科学的不确定性》。第二、第三个演讲分别为《价值的不确定性》、《非科学的时代》。