序
知識的盡頭

科學是一門探索未知的學問。當某個科學理論被推翻的消息赫然成為各大報紙頭條，在大眾眼中變成科學界的又一次“滑鐵盧”時，我那些非科學家出身的朋友偶爾會向我們投來同情的目光。前不久，科學家發現宇宙其實正在加速膨脹，現有的宇宙大爆炸模型過于簡單，需要修改。聽到這個消息，我的朋友曾替我惋惜：“那么漂亮的理論居然是錯的，你一定很傷心吧？”完全不會！當有新的證據涌現，暗示我們可能需要用新的理論來解釋這個世界時，優秀的科學家高興都來不及，怎么會傷心呢？正是那些源源不斷的新想法，構成了科學的命脈。如果所有理論都完美無缺，并且準確無誤地闡釋了這個世界（我指的是整個宇宙，不光地球），那么科學家早就沒事可干，可以退休了。

你可能會想，科學家怎么還沒失業呢？我們對這個世界已經了如指掌，還有什么需要他們探索的嗎？歷史告訴我們，做人一定要謙虛，不能自滿。19世紀末，物理學家們普遍認為，有了牛頓力學和麥克斯韋電磁學這兩大支柱，我們已經吃透了物理世界的所有基本規律，沒有什么需要后人去發現的。1894年，以測量光速聞名的美國物理學家邁克耳孫（Albert Abraban Michelson）說：

現在就說“未來物理學不會再有比過去更驚人的奇跡”顯然言之過早，但是事實很有可能是，我們的前輩已經建立起牢固的理論大廈，大多數基本原則都已成形，留給后人去做的就是將這些理論嚴格套用到他們所看到的所有物理現象上。這個時候，測量學的重要性越發突出。物理學界更加需要的是定量研究，而不是定性研究。某位著名的物理學家甚至說，未來的物理學真理，要到小數點第六位之后去尋找了。

上述言論剛發表不久，科學家就發現了X射線，狹義相對論、廣義相對論、量子力學也相繼誕生。這些偉大的科學奇跡，絕對比過去的經典理論更令舉世震驚。幸好邁克耳孫在第一句話里給自己留了點余地，否則老臉都要掛不住了。經過這次“打臉”，科學家們學會了永遠不要說：留給后輩去做的，只有一些零碎的修補工作。

但是，為什么我們知道得越多，有待發現的就越多呢？讓我打個比方，假設你面前有一張很大的白紙，紙上有一個小圓圈，這個圓圈代表我們對這個世界的全部認知，我們知道的一切都在圓內，我們不知道的一切都在圓外，我們知道得越多，這個圓圈就越大，周長也變得更長，這意味著已知與未知的邊界在擴大。正如滿匙愛樂隊（Lovin' Spoonful）在《她依然是謎一般的女子》（She is Still a Mystery）中唱的：“我看到得越多，我沒看到的也就越多。”因此，在可預見的未來，科學家依然任重道遠。他們需要建立更多假說（或猜想），持續進行實驗或觀測，排除不正確的猜想。

每當出現激動人心的宇宙觀測數據，證實愛因斯坦的猜測是對的（媒體總喜歡以“愛因斯坦是對的”為標題），相對論者會不會很興奮？或多或少吧。不過，如果有觀測結果跳出來唱反調，說廣義相對論固然很好，但它并不總是對的，他們會更興奮。這就是實驗的意義。科學家們做實驗，不是為了“證明愛因斯坦是對的”，而是為了找到理論不適用之處。

因此，不管媒體怎么大做文章，好的科學家做實驗，從來不是為了證明自己心愛的理論是對的[1]，而是為了找到它們不適用的地方。那里往往蘊藏著尚未探知的奧秘，等待科學家們去挖掘（如果他們好好挖，說不定會挖到一個諾貝爾獎）。

美國物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）有一段很著名的話：

如果它與實驗相悖，它就是錯的。這句話聽著簡單，卻是科學研究的關鍵。不管一個猜想有多美，不管提出猜想的人是誰，不管他有多了不起，不管他有多聰明，只要這個猜想與實驗相悖，它就是錯的。

這段話與柯南·道爾的名言不謀而合。科學家正是通過實驗（或觀測）來消除不可能的猜測，《天演論》的原作者赫胥黎（Thomas Henry Huxley）將這稱為“科學的巨大悲劇——用一個丑陋的事實，殺死一個美麗的假說”。

不過，一個好的科學家不會像道爾那樣，把話說得如此絕對。一旦排除了所有不可能，從人類現有的認知水平來看，剩下的極有可能是真相，但不一定是最終的真理，也許只是又一個美麗的假說，尚未遇到將其扼殺的丑陋事實罷了。在接下來的閱讀中，請讀者始終牢記這一點，并隨我將視線轉向一些（基于人類現有的認知）看似不可能的真相上。

約翰·格里賓
2020年5月