〔编者按〕这是1978年美国出版的《无知百科全书》中的第一篇文章,这本书试图通过知识的进展以说明人类在各个领域中的无知,也即从无知的大海中看知识的增长这对于人类的妄自尊大是一副清凉剂。本刊将陆续选译其中部分文章。

作为该书第一篇文章,著名物理学家O. R. Frisch一下子就抓住了科学发展历史中一个根本性问题,对于这个千百年来的老大难问题“为什么”,人类究竟回答得怎样了?物理学的回答,例如说人跑是因为大脑传输了有关信息,往往像是开玩笑,但是要进一步问为什么,就只能得到目的论的答案:跑是为了赶汽车,光折射是为了走最短的路程,等等。今天物理学已不接受这种答案,但生物学仍接受。为什么生物会有那样一些器官和特性?为了生存,也即由于“自然选择”的合乎目的的作用。今天的粒子物理学用来源于赌窟的概率观念解释一些物理现象,以掩饰自己的无知。也许我们会找到还在隐蔽着的“隐变量”,但这也不过是再一次复辟一个关于粒子可以预测的幻觉而已,将有更多的意想不到的“为什么”——永恒的科学之谜——在等行着我们!

Otto Robert Frisch(1902— ),原为奥地利人,后定居英国。1939年同Lise Meitner合作发核裂变,并由他第一个提出了“核裂变”概念。

十五年以前为什么还是个不可思议的词,小男孩往往用它来同他爹爹喋喋不休。

“阿爸,为什么太阳从西边落下

“因为我们把太阳落下去的地方叫西边。

“但是为什么太阳要落下去呢?”

“并没有真落下去,是地球在转。”

“为什么?”

“因为没有一种摩擦力能阻止它。”

“为什么……”

当我们说为什么,我们究竟是指什么呢?我们总希望有个答案。但究竟是什么样的答案呢?

“琼斯的腿为什么断了?”

外科医生说“因为他的胫骨撞到了石头棱上。”琼斯太太说:“因有个混蛋把香蕉皮扔到地上。

个同事说:“因为他走路从来不看道。”

精神病医生说“因为他的下意识在想放假。”

随便一件事,要问它为什么会发生,总是可以有几种答案。但是要问某一件东西为什么是这样,就完全是另一回事了。一个科学家如果接受这样一种回答“因为上帝使它这样”,那他就失败了。但也常常有另一种结果并没有什么不同的答案。例如问:“为什么会有智能生物呢?”如果回答说:“因为要不然就没有人提问题了”,听起来好像也挺合理。许多流行的为什么,其实都可以这样回答。

让我们另外提个问题。在我的汽车里,为什么火花塞正好在那一特定时刻点着了混合气呢?有两种回答:

1)因为凸轮杆刚好在那一时刻产生了一个火花;

2)因为火花正当那时提高了引擎的效能。

答案1)正中物理学家的下怀。他还要问:为什么要把凸轮杆制作得刚好在那一时刻产生火花呢?这就要(2)来回答了。这又引来一个新的角色:具有智能和一定目的的设计者(在这里即设计一个有效的汽车引擎)。

目的论的解释,也就是答案(2),当然更有说服力(除了对那些神化了的纯粹科学家以外)。“约翰为什么跑?”如果回答“为了赶汽车”,是可以使人满意的;如果回答是:“因为他的大脑正在把有关的消息传输到他的腿部肌肉。”这虽然完全正确,听起来却像是在开玩笑。

两个世纪以前,物理学定律往往用目的论语言表述这似乎正说明,制定这些定律就是为了实现某种神圣目的。例如,根据光的波动理论,一束穿过折射介质(如望远镜)的光,正表明它沿着只需最短时间的路径而传播。但是基本折射定律,也可以不用节约原理而推导出来。而且,这定律也同样可以让光线沿着不是需要最短时间,而是最长时间的路径(至少是同一切相邻路径比较)而传播。

今天,人们把这样一个最小(或最大)原理,只看成是更基本定律(如折射定律)的一个奇妙结果。总之所以要跑得最快(或最慢),究竟为了什么神圣目的,是很难理解的。今天当然已不能接受目的论解释物理学就不能接受。

但生物学则不然。谁也不怀疑动物有许多特征是为一个目的服务的:爪子为了捕杀,腿为了跑,翅膀为了飞。但这就是神圣目的吗?这场大争论虽然还没有完全结束,但大多数科学家还是认为,自然选择可以说明为什么会出现那种合乎目的的设计;当然有些科学家也知道,像人眼(更不要说人脑了)这样奇妙的工具,很难想象怎么会仅仅在自然选择的压力下发展起来。

不用说,任何一位动植物养育者都懂得人工选择的力量。自然选择当然并不受养育者的指导。但它已作用了亿万年,作用于不计其数的亿万个体,它促进更加适应于物种生存的力量还是不可抗拒的。从地下出土的马的骨骼证明,一种原来只有兔子那么大的生物,经过几百万代,竟然发展成为今天这样种赛跑健将,而它的祖先却仅仅幸免于一度跑得更快的肉食动物的追捕。自然选择今天还在起作用:同一种蛾的两个变种,颜色较深的那种在烟雾弥漫的城市里居于优势,因为容易隐蔽;而它那颜色较浅的表兄弟,则只能到桦木丛中才占优势。

对于人眼,不论多么原始的光敏器官都起过作用,它们在灵敏度、分辨率和灵活性方面的提高,统统是由自然选择有力促成的。那么又为什么要生出羽毛来呢?即使有一种可能性很小的变异使爬行动物生出有羽无鳞的后代,但没有肌肉去运动羽毛,又没有重造一个脑去控制肌肉,又有什么用呢?对此我们只好瞎猜。让我再谈谈电鳗。在早期阶段,它的电器官可能并不是怎么顶用的武器,但怎么会发展到今天这么大呢?这一直是个谜。现在我们有个答案:即使一种微弱的电气元件也可在泥泞中导航,而它的改进看来就导致了从雷达到死光的出现。

虽然进化过程还有很多弄不清楚,但是我并不怀疑,自然选择为目的论的回答提供了论据。

最后让我们回顾一下物理学。提一个很难回答的问题:为什么某一个镭原子核在某一特定时刻会发生裂变呢?当原子核理论还很幼小时,人们建议从原子核的复杂性方面找答案:一个α粒子只有在其他所有α粒子都处于某一特定组态时才能逃逸,这正像一盘轮盘赌中连续出现二十个零一样地很少可能。即便组态一秒钟变化1020次,出现这么一次机会也需要经过几年的时间。这样的理论现已遭到摒弃,因为简单得多的原子核也具有同样长的寿命。

概率论开始时是一种赌博理论。我们总是把命运女神的反复无常,归咎于我们难以避免对掷出骰子的确切行动毫无所知。如果知道,我们就能测结果。当然,我们必须确切了解骰子是怎样掷出去的,还要以想也想不到的精确性了解骰子接触地面那一面的一切细节。“原则上”这是可能的。

概率论从它在赌窟中的卑贱出身开始,竟一直成长得支配了大部分物理学。例如,可观察的气体行为是由其分子无数次的随机碰撞来说明的。这正像赌窟或保险公司计算赢利可能性一样,用不着去预测单个分子的行为。预测某分子一秒钟以后将

在什么地方,原则上仍然是可能的;但是要做到这一点,我们必须对亿万个其它分子的位置和速度了解得如此精确,不要说写出它本身的数字,就是单单写出所需要的小数,一个人一生也写不完!

想到这一点就可明白,量子理论运用概率概念而不用无知为之辩解,为什么更易于被接受了。今天大多数物理学家都相信,要预测某一个放射性原子核将在什么时候裂变即使“原则上”也不可能。当然也有一些特性(诸如由某一类受激原子所发出的光的波长),原子理论可以让我们计算出其精确数值;但在大多数情况下,我们能得到在某一给定时间发生某一特定事件的概率而已。

有些人认为,概率观念作为一种物理属性,比如一个不稳定原子的物理属性,是叫人讨厌的。关于不可抗拒的定律的观念,即使我们永远不能遵循其一切作用细节,也还没有失去吸引力。爱因斯坦就觉得只有这种定律才基本。他说:“上帝不同世界掷骰子。”原子事件表面上的随机性,难道就不可能是更小的未知实体活动的结果吗?1827年个植物学家罗伯特 · 布朗通过显微镜观察到流体中更小粒子(花粉微粒等)的随机运动,后来,才知道这是亿万个分子相互碰撞的结果,而在1827年分子的存在还只是一种推测。也许在以后四十年中,我们也将这样来解释原子的随机行为?

这种实体,现在还用这个未经认可的“隐变量”名称,人们还在继续推测着,它也在继续隐蔽着它若是不再躲藏了,也可能只不过是复辟那个原子粒子行为“原则上”可以预测这个幻觉而已、另一方面,它们也许可能会预测到新的、意想不到的物理现象,那是叫人兴奋的。我并不对它抱有多六的希望,但我不能预言未来。