直覺(intuitive)和反直覺(counterintuitive)是科學討論在描述一個科學理論或者發(fā)現(xiàn)的時候,經(jīng)常使用的二分法。這個叫法本身并不那么科學和嚴謹,但是其中的意味卻是無限深長的。 既然不嚴謹,我也不去定義它,只看范例:
最簡單清楚的直覺理論,在古希臘科學有很多范例。比如“剛性物體排開的水量等于它的體積”。比如歐幾里得平面幾何中的公設和簡單定理?!胺仓苯嵌枷嗟取?,“兩點之間直線最短”,初學幾何的人,都會想這不是廢話嗎。等到用這些廢話為基礎武器,逐步分解,證明了其他復雜得可怕的理論,我們才知道廢話的精辟之處。這就是直覺理論最原始的特征:不言而喻。然而,即使在這種萌芽時代的智慧中,也埋下了“反直覺”理論的種子,那就是僅僅“篡改”了一條歐幾里得公設,就闖出一片新天地的羅氏幾何。
牛頓第三定律是另一個直覺理論的例子:作用力必然導致反作用力。這看起來也是不言而喻的廢話。但牛頓第一定律就不是了:“物體將保持它的運動狀態(tài),直到外力改變它”。這是一個相對原始的反直覺理論。在今天,初中物理課修完的同學也許會不同意這是反直覺的。但是在牛頓的年代,這卻是徹頭徹尾的反直覺。無數(shù)牛頓之前的大學者,都理所當然地認為物體要保持運動,必須不斷注入外力。這才是費勁力氣保持各種物體運動的古代人類的“直覺”。另一個直覺對陣反直覺的著名例子是伽利略對陣亞里斯多德(我不叫它“比薩斜塔實驗”,是因為這個傳說本身是有誤的。但是雙方的論點是明確無誤的)?!案氐奈矬w下落更快”,這樣既簡單又錯誤的直覺,連亞里斯多德這樣的智者都不能免俗??梢员WC,即使在21世紀的今天,一個純文盲多半仍然會有這樣的直覺。
直覺與反直覺是相對的,也是可以培養(yǎng)的。經(jīng)過一定科學訓練的人(比如說讀完初中物理),他的直覺會超越兩足動物的局限,隨著訓練的程度達到新的精確度,比如說把牛一定律變成他的直覺。但一個人具體的生活年代和環(huán)境,并不反映他應有的直覺水平,或者他的直覺正確程度。比如我95歲的奶奶(文盲),直到今天仍然不同意我說的地球圍著太陽轉。比如美國仍然有20%以上的人認為地球生命歷史不超過4000年。
十八、十九世紀是直覺型科學理論達到頂峰的年代。能量守恒定律(在不久以后就將被進階的“反直覺”理論給河蟹了),熱力學第二定律(“一個房間不花力氣整理只能越來越亂”),在它們剛剛被提出的年代,文盲仍然會認為是反直覺的,受過良好科學訓練但非專業(yè)的頭腦,一聽到就知道是正確的。而真正的前沿研究者則是醍醐灌頂:“這么簡單明白,怎么我就沒有歸納出來呢?”非常精彩,非常輝煌,但在物理學上,一般人類直覺能夠企及的高度也就到此為止了。接下來的愛因斯坦、海森堡、薛定諤,一個比一個猖狂地反直覺。相對論剛剛提出的時候,不要說普通人,就是頂尖物理學家,也認為愛因斯坦簡直是在說胡話。對今天世界上99%的人來說,相對論和量子物理仍然是胡話。然而我們現(xiàn)在都知道,他們是正確的。因為廣島真的被炸掉了,我們車上裝的GPS也真的用上了相對論校正。
“反直覺”的優(yōu)勢在現(xiàn)代物理學中很清楚。能夠以普通人類直覺發(fā)現(xiàn)的真理,基本都被發(fā)現(xiàn)了。剩下的真理必然都很古怪難以接受。在這樣的高度還去依靠直覺,多半都要犯錯誤。比如愛因斯坦的“上帝不擲骰子”,聽起來很美好很莊嚴,結果證明錯誤。同樣是老愛的堅信宇宙密度常數(shù)嚴格等于1,宇宙會無限震蕩,聽起來很和諧很完滿,從現(xiàn)在的證據(jù)看來,也是錯得離譜。即使是無數(shù)物理學家(再一次包括老愛)追求的圣杯:統(tǒng)一場理論,也是一個高級的直覺型假說,前景仍然不妙??傊诂F(xiàn)代物理學中,尋求反直覺的答案,克服直覺障礙去接受和欣賞反直覺的理論,反而被養(yǎng)成了研究者的本能??纯椿艚鹩卸嗌俸挘ü们也徽f他的胡話站得住腳不),以及被學界和起哄界怎樣異口同聲地熱捧。
然而在生物學中,直覺與反直覺的力量對比就完全是另一回事了。
達爾文的進化論,是生物學中開天辟地的反直覺理論。在著名的鐘表匠辯論中,神創(chuàng)論者洋洋得意的雄辯(Paley主教:“我們看見地上有一個精致的懷表,自然能肯定某處一定有一個鐘表匠!”),首先是一個蹩腳的比喻,然后不過是一個粗淺短視的人類直覺。如果放到現(xiàn)代物理學那種氣氛中來看,連認真駁斥的價值都沒有。然而這種直覺式的大腦當機,卻能跟進化論翻翻滾滾地斗上一百多年。直到今天,仍然妨礙大眾在生物學上入門,仍然堂而皇之披上科學的外衣來反科學,仍然有少數(shù)嚴肅的學者在掉進相同的直覺陷阱(Fred Hoyle,天文學家和數(shù)學家:“生命起源于地球的概率就像大風吹過機械垃圾場組裝出一架波音747的概率”。這句話被各種神棍肆無忌憚地篡改,主語直接變成了“進化論”。實際上Hoyle并不反對進化論原則,只是在概率計算上有異議,從而認為地球生命必然有地外來源,才有時間來滿足他的概率計算結果。他的領域是生命起源)。這篇文章的主題不是跟他們叫板,所以這里先暫且不提,后文再加討論。
并不是說,科學家就不會被直覺蒙蔽。前面曾提到,反直覺天才如愛因斯坦,也曾連挖三個直覺的大坑。只是在生物學中,直覺理論的頑固性來得特別的強,而對反直覺理論的接受來得特別的艱難,不管大眾和專業(yè)領域都是如此。進化論就曾有直覺與反直覺的爭論,即是用進廢退學說和自然選擇學說。在那個對遺傳的物質細節(jié)一無所知的年代,用進廢退理論的描述來得如此自然?!伴L頸鹿需要吃高處的葉子,伸著伸著脖子就變長了”,直到我上小學《自然》的時候,我的老師仍然是這么講的!近兩百年之后都還是這樣,可想而知達爾文主義在初生年代的四面楚歌。話說回來,即使艱深繁雜如生物學,仍然是科學??茖W的偉大就在于在科學的競技場中,我們可以肯定真理必勝,即使前面被拍倒一百次,走上一千個曲折。人生中其他的事情,不管是政治、感情、事業(yè)還是道德正義,我們都不能打這樣的包票。這也是科學對我的終極吸引力。