想象中的祝融星,因经验和自信而诞生,为科学进步而退场
祝融星对多数人来说都是陌生的名字。我们都熟悉太阳系八大行星,可祝融星又是哪颗星呢?看过《追捕祝融星》才知道,这是一颗存在于科学史上的科学家想象中的行星,它的存在与人类对宇宙认识的飞跃也紧紧相关。
祝融星的故事,始于“水星轨道近日点进动”这个曾经困扰了很多物理学家们的异常现象。因为,它是牛顿经典力学体系无法解释的一个疑难问题。
在20世纪之前,牛顿经典力学体系给宇宙天体的运行规律提供了简洁、优美的理论解释。这套理论曾经如此准确、可靠,以至于勒威耶在此基础上仅仅通过严谨的数学计算,就在笔尖上发现了海王星。这是一次科学史上值得纪念的理论的胜利。当勒威耶预言的海王星如期出现在观测者的望远镜内之后,人们对牛顿力学体系更加坚信不疑。
当太阳系的其他行星都以实际运行数据验证着这套力学规律正确性的时候,偏偏是水星给科学家们出了个小难题。这是因为水星在近日点轨道的实际变动数值,比通过计算获得的理论值多了每世纪38角秒的误差。这38角秒的误差值在很长一段时间内成了科学之迷。
为了解释“水星轨道近日点进动”这38角秒的误差值,勒威耶推测在水星轨道以内还存在着一颗水内行星。1860年2月,这颗水内行星正式拥有了自己的名字——祝融星,并在此后半个世纪内成为众多物理学家和天文爱好者追逐的重点目标。
在这半个世纪里,关于祝融星的消息起起伏伏,不断有人兴奋地报告发现了祝融星,也不断有人通过分析否定观测结果。最终,祝融星没有出现在迫切观察它的望远镜里,让勒威耶再现发现海王星那样的辉煌成就,却在爱因斯坦拿出的科学数据面前被证实了它的“不存在”。祝融星就这样于1915年的11月18日在科研领域正式退场了。这仍是一次理论的胜利,只是这次获胜的是爱因斯坦的相对论。爱因斯坦用无懈可击的证据“摧毁了”这颗在科学史上存在了半个世纪之久的想象中的行星。
祝融星在科学史上是一个特别的存在。它诞生于牛顿力学理论,终结于爱因斯坦相对论。它半个世纪的寿命刚好见证了人类宇宙知识体系的一次飞跃,爱因斯坦带领人类重新认识了宇宙。
对于这颗从未存在的祝融星的问题,《追捕祝融星》的作者这样写道:“所有其他天体的行为都能通过牛顿学说得到令人满意的解释,因此可以肯定地说,祝融星问题的答案一定不在星辰之中,而是隐藏在人类的无知中。”
我们不应以后见之明来怀疑甚至全盘否定勒威耶推测出祝融星存在的合理性。他的推测基于当时世人崇拜的牛顿力学理论体系,又有他引以为傲的数学计算做支撑,更何况他曾有过通过类似计算发现海王星的让他成名的科学成就。成功的历史经验和由此带来的自信,让他对自己的推测深信不疑,更让他忽略了另外的可能——“问题到底应该归咎于‘分析误差还是……我们对天体力学知识的认识还不够充分’”,最终坚持在错误的方向寻求不可能的答案。
经验是一把双刃剑,有时候我们凭着成熟的经验让新问题迎刃而解,但另一些时候,经验的确会局限我们的视野,让我们在错误的范围内原地打转。祝融星的历史退场,也在告诉我们,不能过度拘泥于经验。当经验把我们引入弯路的时候,果断摒弃经验,才能拥抱新知。
对祝融星长达半个世纪的追寻,或许可以看作是一次未能适可而止的科学实验。提出假设再通过实验去验证最后得出结论,本就是常规的科学研究方法。在物理学界,有些理论的证实的确需要漫长的等待,等待实验条件和技术手段足够成熟,比如希格斯玻色子在20世纪60年代就被提出来,却在2012年和2013年的对撞实验中才被捕获。但在寻找祝融星的过程中,那些有科学依据的否定意见被忽略了。这从侧面证明了很多人一厢情愿地希望祝融星存在来证实牛顿力学的正确性,而非完全客观地相信实证结果,大大方方地承认这次假设的失败。承认科学的失败的确很难,接纳颠覆性的新思想、新知识同样不易,这对头脑理性的物理学家也是一样。但这种心态,的确延缓了接近真相的进度。
怎样避免这种心态的影响呢?或许应该淡化内心对某个理论或假设的渴望,冷静地信任实验结果。《追捕祝融星》的作者给出了他的建议,“如同费曼所言:‘无论理论多么优雅,只有它的预言符合实验结果,我们才能相信它是对自然的有效描述。’对物理学和所有的实验科学来说,‘实验至高无上’”。不管是对实验科学研究还是实际生活中的事物,这个建议都适用。
2019.11.18雾凇