科学史应该研究科学家的失败

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科学史应该研究科学家的失败
肖润喜 《 中华读书报 》（ 2014年02月26日   12 版）

《科学大师的失误》，杨建邺著，湖北科学技术出版社2013年5月第一版，34.00元
    “中国科普大奖图书典藏书系”是60多年来我国高水平原创科普作品的一次集中展示，书系中一部部不同时期、不同作者、不同题材、不同风格的优秀科普作品反映出我国科普创作走过的光辉历程。不久前出版的第三辑收有10本书，其中，最  让我感兴趣的是杨建邺教授写的《科学大师的失误》。

    我们看到的书多半是谈科学家如何获得成功，很少有作者像杨教授这样专门研究科学家失败的案例。书中序言提到，英国物理学家开尔文勋爵说：“我坚持奋斗五十五年，致力于科学发展，用一个词可以道出我最艰辛的工作特点，这个词就是‘失败’。”英国著名化学家戴维曾感触至深地说：“我的那些最重要的发现是受到失败的启发而获得的。”     

    但是许多读者并不了解科学家失败的事情。美国心理学会前主席尼尔·米勒曾尖锐地指出：“已经发表的研究报告都是根据事后的认识写成的。为了节省杂志的篇幅（或许是为了面子），他们忽略了开始时在黑暗中的探索和尝试，由于失败而放弃的所有的尝试几乎都没有被提起。因此，他们描述的图景未免过于规律，过于简单，容易使人产生误解，其作用实际是把科学的前沿推进到毫无知识的领域。”

    杨教授在这本25万字的书里，列举了包括生物学家、数学家、化学家、天文宇宙学家和物理学家在内26位科学家失误的故事，并对他们失误的缘由做了相当深刻的分析。

    在这些案例里，爱丁顿的故事最让我感到震撼。爱丁顿是英国著名物理学家，很多读者想必知道正是他大力推广爱因斯坦的相对论，并且在一战后立即组织科学探险队观测日食，得以第一个证实广义相对论的一个预言——光受到物质的吸引会发生偏转，为此他闻名世界。

    20世纪20年代，亚当斯的发现说明天狼星B属于一类全新的恒星，它与普通恒星相比简直像一个侏儒，根据这一特点，天文学家把这种恒星称为“白矮星”。爱丁顿根据白矮星的特点，算出天狼星B的表面引力应该是太阳的840倍，是地球的23500倍。如果真是如此，则根据爱因斯坦的广义相对论，天狼星B就会比太阳引起的红移大得多。为此，爱丁顿建议亚当斯对天狼星B的红移现象作一次测试。1925年， 亚当斯测试的结果与爱丁顿预计完全相符。这样，不仅又一次证实了爱因斯坦的预言，而且科学界也不再怀疑白矮星的存在了。     

    1926年12月，英国科学家福勒证明，任何质量的恒星到它们的晚年时，都将以白矮星告终。12月10日，福勒在英国皇家学会公布了这一结论。爱丁顿和许多天文学家认为，与白矮星有关的问题完全解决了。

    科学史上有无数事例说明，每当科学家认为某一个重大发现，已经被某一理论解释得令人惊奇地满意时，巨大的危机就会爆发。这次也不例外。正当人们感到欢欣满意之时，印度一位到英国求学的年轻人钱德拉塞卡却有不同的看法。

    他认为白矮星并不一定是所有恒星的归属，这儿有一个质量的极限，如果超过这个质量的极限，这颗恒星就不以白矮星为它的最终归属，还会继续坍缩下去。不过当时还不知道坍缩到什么地步为止（现在知道有黑洞）。这些想法，钱德拉塞卡和爱丁顿讨论过多次，爱丁顿并没有提出意见。但是在1935年一次会议上，当钱德拉塞卡介绍他的新见解时，爱丁顿却突然在会上发难，说钱德拉塞卡是胡说，理由是“大自然不允许发生这样的事”。

    在吃惊和悲伤之余，钱德拉塞卡只好离开英国，因为他在英国不可能找到工作了。

    但其实，爱丁顿错了，因为在极高温的情形下，恒星的研究必须用量子力学来计算，而爱丁顿不懂和排斥量子力学。

    近半个世纪之后，钱德拉塞卡因为他的这一研究，终于在1983年获得诺贝尔物理学奖。回想往事，钱德拉塞卡提出一个非常值得思考的问题：“爱丁顿怎么知道上帝怎么想的呢？”他还说：“爱因斯坦怎么知道上帝不掷骰子呢？”这些问题都很有价值。钱德拉塞卡认为，很多著名的科学家因为研究一个领域的时间太久，不知不觉以为他在这一个领域里什么都知道，对不同意见就会产生不自觉的排斥。因此他认为，科学家应该对大自然保持一种谦虚、敬畏的态度。

    但是，每一位科学家反思别人容易，轮到反省自己，就不容易了。据钱德拉塞卡的传记《孤独的科学之路》的作者说，钱德拉塞卡的学生大都害怕与他交谈，因为他脾气大，喜欢责骂学生，因此学生宁愿绕弯也不愿意经过他的办公室的门口。这显然不是一件好事。似乎，他那时也成了和爱丁顿一样的学术权威，自以为是，听不进不同意见。

    盖尔曼是一位天才的科学大师，他发现夸克真是惊人之作，但是他毛病多得不得了，总是埋怨别人偷窃他的成果，好像一切发现都应该是他才有资格作出。一位作者在为他作传时，除了写出他的巨大贡献以外，还暴露了他很多令人厌恶的毛病。因此盖尔曼对这本传记非常厌恶，到处说这本传记不真实。但是美国作家比中国作家勇敢和认真，你不喜欢，但我还是有出版的权力；如果你说我毁谤可以告我。盖尔曼当然不敢真的告上法庭！这本书有中译本——《奇异之美——盖尔曼传》，有兴趣的读者可以找来看看。

    这是题外话，我想说的是：科学大师想不犯错误还真难；应该说每一位科学大师都一定会犯错误。他们犯错的故事对于读者是极有教益的。     

    最后，我想引用美国著名生物学家迈尔在《生物学思想的发展》一书中所说的一段绝对精彩的话：

    历史所表现出来的不仅是解决问题的成功的尝试，还有不成功的努力。在处理科学领域的重大争论的时候，要努力去分析争论对手用来支持相反理论的思想、观念（或信条）以及具体证据。……只有通过学习这些概念形成所经历的艰难道路，学习早先的错误假定怎样一个一个地被否定，换句话说，就是要学习过去的所有错误，才有可能获得真正透彻和完满的理解。在科学中，人们不仅通过自己的错误的历史进行学习，而且也通过别人的错误的历史进行学习。