“不會的題先跳過”，牛頓為什麼也這樣做？ | 科技袁人_風聞

導讀

　　假如牛頓要回答“質量的本質是什麼”，他就陷入了一個大坑，因為這是個非常深奧和困難的問題，在牛頓那個時代是無法回答的。

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　　本視頻發佈於2021年10月14****日，觀看量已超82萬

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　　科學對人生有什麼意義？許多人只能想到實用意義，如手機、電力、塑料等科技產品的實用價值。其實遠遠不止於此，科學可以幫助人們實現自身的自由和精神的豐富。

　　最近，我的朋友、華東理工大學理論物理教授廖瑋博士寫了一本書《科學思維的價值：物理學的興起、科學方法與現代社會》。（《物理學對於人生的意義是什麼？| 廖瑋》）

　　其中他舉了這樣一個例子：牛頓第二定律説力等於質量乘以加速度，即F = ma。但是，什麼是質量呢？牛頓説質量等於力除以加速度，即m = F/a。

　　也許這個回答令人失笑，立刻就有人會問：難道這不是循環論證嗎？牛頓説出了任何有價值的東西嗎？回答是：牛頓確實説出了非常重要的東西。李政道先生説過，在他的少年時代，當某天他讀懂了牛頓力學之後感慨道：牛頓有一手。

　　這裏的關鍵是什麼呢？牛頓沒有回答“質量的本質是什麼”，但他對質量的測量方法給出了操作性的定義。例如，首先認定物體在地球表面具有重力加速度，不同重量物體的重力加速度相同。然後就可以推出，如果兩個物體在地球表面的重量相等，那麼它們的質量相等。然後，可以取一個標準物體的質量作為質量單位：如果某個物體的重量與這個標準物體的重量相同，就認為它的質量等於這個質量單位；如果兩個質量相等的物體的總重量與這個標準物體的重量相同，就認為單個物體的質量等於這個質量單位的一半。以此類推，就可以標定任意物體的質量。這些內容就是m = F/a。

　　假如牛頓要回答“質量的本質是什麼”，他就陷入了一個大坑，因為這是個非常深奧和困難的問題，在牛頓那個時代是無法回答的。在牛頓300多年以後，我們才終於對這個問題獲得了一些深入認識。2013年諾貝爾物理學獎授予了比利時人Englert和英國人Higgs，以表彰他們對基本粒子質量起源機制的貢獻。全世界的高能物理學家花費大約十年時間，合作建造了耗資幾十億美元的大型強子對撞機，其後大約六千名實驗家在ATLAS和CMS這兩個實驗組利用大型強子對撞機從事了兩年的實驗研究，才驗證了他們的質量起源理論。

　　這時我們回顧牛頓對質量問題的回答，就不得不驚歎他的高明之處。如果牛頓當年糾纏於質量本質的問題，陷入對質量本質的空想之中而不是研究可測量的現象，他就很難在有生之年驅散質量之謎的一點點迷霧。

　　牛頓的這種把“對現象的研究”從“對本質問題的討論”中解放出來的思路取得了巨大的成功，這是近代科學對哲學的超越。此後，當哲學家們還在關於本質問題的討論中糾纏不清之時，物理學家已經在對現象的研究中高歌猛進，不斷取得巨大的成就，並且通過不斷地剝離並回答本質問題中較易解決的問題，不斷地加深人類對於本質問題的認識。牛頓之後的一些此類著名例子包括：統計力學對於具體的微觀規律的影響的迴避、量子力學對“量子到經典過渡”的存而不論、量子場論中的重整化理論、量子色動力學中的因子化理論等。物理學的發展和不斷取得的成功，有力地證明了這種思路的威力。

　　物理學的這些成功之處能夠具體讓我們學到什麼呢？

　　首先，我們應該試圖去找到可以解決的問題，而不是糾纏於某些大問題，陷入對大問題的空想之中不能自拔。有些人總想要解決大問題，甚至解決所有問題，卻不仔細想想這些問題是否可能得到快速的解決，是否有解決辦法。有些古人説的“為萬世開太平”，就是屬於這一類想法。物理學的歷史告訴我們：承認某些問題可能是目前無法解決的，對我們並無壞處；謙遜不僅是美德，它也能幫助我們走上求真之路。

　　其次，我們應該力圖使自己的認知建立在牢固的基礎之上。在我們身邊有許多優美的觀念、偉大的學説和深奧的理論，但它們中有多少是可靠的呢？人們應該學會分辨哪些知識和觀念是可靠的。物理學家強調研究簡單問題的目的就在於：只有研究比較簡單的問題，我們才能比較容易地解決問題，並確立關於這些問題的牢固可靠的知識；在此基礎之上，我們又能夠進一步提出和解決更加本質的問題，逐步深入我們對本質問題的認識；只有這樣，我們才能一步步地使我們對世界的知識建立在牢固的基礎之上。

　　最後，我們應該學會鍛鍊自己分辨問題、知識和觀念的能力。這包括：

　　（1）學會分辨哪些問題是較易解決的，問題的要點在哪裏，哪些問題是有價值的。

　　（2）學會分辨知識的適用範圍，分辨哪些知識是可靠的，哪些是不一定可靠的。常有人在學到一套理論之後把它當作普遍有效的東西隨處亂用，這些人正是犯了“不知道適用範圍”的錯誤。

　　（3）學會分辨哪些觀念是有現實基礎的，哪些還僅僅是空想。近代科學的高明之處就在於：科學家不滿足於玄思妙想，而要找到辦法檢驗自己的思想。每個人都應該學會區分空想和科學，這樣才能有一天把自己的美好空想變為科學實踐。

　　分辨問題、知識和觀念的能力，應該成為我們每個人應該具有的基本能力。特別是在知識大爆炸的時代，這樣一種能力對於我們十分重要。物理學為鍛鍊我們的能力提供了豐富的、系統的經驗和教益，具有難以替代的價值。

　　當某人不能聽或不能看，我們會對此十分遺憾，因為他不能充分地瞭解和享有這個世界的豐富。當某人不能欣賞精美的文藝或者美妙的音樂，我們也會對此遺憾，因為他不能享受這個世界的美好之處。但是許多人沒有受到良好的物理學教育，卻沒有意識到應該對此心懷遺憾，這説明我們對物理學對於人生的意義缺乏足夠的認識。

　　當我們能夠嫺熟自由地運用各種知識和思想觀念而又不被它們的種種侷限之處所束縛之時，我們就能夠暢遊于思想觀念的海洋之中而自得其樂。用莊子的話説，這就是乘天地之正，御六氣之辯，以遊無窮，得無為之樂。