你无法不爱科学，因为它存在你深深的脑海里

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“是的，我们简直渺小到不值一提，却试图用科学理解此前和此后的一切，这是科学的艰辛，也是科学的伟大。然而，我们的每一个细胞都是宇宙演化的奇迹，铭刻着宇宙无穷轮回的印记。无论向内观照自身，还是向外体察世界，你我都与科学呼吸相闻。”

文 | 李崟央视《对话》栏目导演

什么时候科学在很多人心中好像变得神秘、甚至枯燥了？真是这样吗？

有一句话叫“我们的征途是星辰大海”，其实，星辰大海就在你的体内。

我们体内最轻的元素——氢，来自孕育恒星的子宫——星云，重元素（比铁重的元素）主要来自大质量恒星寿终正寝的时刻——超新星爆发，其间的元素则来自恒星的一生。所以我们每个人的身体，都蕴藏着百亿年循环往复的无数恒星的一辈子。

这样一想，科学是不是瞬间变得和你亲密无间、且无限浪漫？

这个想法还隐藏了一个众所周知的命题：我是谁？我从哪里来？不妨再从生物学角度思考一下。

地球诞生后五亿年就出现了最早的生命——细胞结构简单的细菌（病毒是否属于生命体存在争议，这里的说法不考虑病毒）。

时间推后20亿年，大约距今15-20亿年前出现了今天复杂生命体的共同祖先——真核细胞，它和今天我们身体内的细胞复杂程度无二：内部结构无比精细，能量代谢水平空前高超，在基因层面上和细菌截然不同。然而奇怪的是，二者之间没有找到过渡的类型。

生命何以突然从简单的细菌飞跃到这种复杂形态？为什么这种飞跃在40亿年中只发生了一次？

于是又回到那个问题：我们是谁？我们从哪里来？

关于这个问题，有一个古老的想法：“一切是一”，也就是认为虽然世间万物表象上完全不同，但它们具有相同的本质。我们将看到在这个问题上，科学的诞生和哲学是纠缠在一起的，科学（哲学）一直在试图回答这个问题。

哲学是什么？仿佛并不容易说明白；然而从另一个角度，哲学的初衷极其简单：柏拉图说“哲学源于惊奇”，也就是来自对身边事物的好奇和疑问。

从生活中的常见现象思考哲学，在亚里士多德之前的希腊早已有之。

西方哲学的鼻祖泰勒斯是天文学家，成功预言了日食，还确定了夏至和冬至的日期。他最著名的论断是“万物的本原是水”，后世亚里士多德认为，泰勒斯是因为观察到万物都要依靠水来滋润，才试图用它去解释自然现象。

泰勒斯的哲学说明了三点：

• 很多哲学家同时是自然科学家
• 哲学（科学）的诞生是通过对日常生活的观察
• 哲学（科学）很早就试图提出“一切是一”的理论
  
  

泰勒斯之后，哲学（科学）一直在尝试更加合理的“一切是一”。

毕达哥拉斯核心观点是“万物的本原是数”，从今天的观点来看，仿佛比泰勒斯的更合理，然而更重要的影响是，从此哲学和自然科学的基础——数学开始结缘了。柏拉图的学园门口就写着：不懂几何者不得入内。而千年之后的笛卡儿、莱布尼茨、罗素等哲学家都是杰出的数学家。

艾萨克·牛顿的皇皇巨著阐述的核心内容是解释为何行星的公转轨道呈椭圆，伟大的万有引力定律也正式亮相。

书名——《自然哲学的数学原理》（Mathematical Principles of Nature Philosophy） 没有用“科学”这个词，但这个书名完全说明了哲学和自然科学的密不可分，而后世公认牛顿为古往今来最伟大的科学家，何尝不是因为他用前所未有的更加合理的哲学方式解释了世界？

牛顿之后，物理学在追求“一切是一”方面可谓不遗余力：

• 万有引力定律在数学上是简单的平方反比，宇宙中任何两个物体之间与其质量相关的吸引力皆可用其解释；
• 麦克斯韦方程组因其简洁完美的数学形式被认为“只有上帝才能书写出来”，任何电磁现象皆可用其解释；
• 爱因斯坦质能方程的数学形式更是简单到几乎尽人皆知，任何质量和能量的转化关系皆可用其解释。
• 最伟大的科学理论往往有最简洁的美，单一的、简单的形式不仅可以解释复杂，还可以预言复杂：
• 麦克斯韦用纸笔演算，预言了电磁波的存在；
• 爱因斯坦根据广义相对论，预言了引力波在内的众多现象；
• 狄拉克根据相对论化的薛定谔方程，预言了正电子和反物质；
  ……
  
  

这些简洁的美在各自的范畴内用“一”解释着复杂，但是，一切真的可以是一吗？

从爱因斯坦开始，物理学家一直在寻找统一相对论和量子力学、从而可以解释一切的大统一理论，这是自然而然的想法：统御最宏观尺度的引力，规范最微观尺度的量子力学，为什么看上去如此不相容？这难道不是不可思议吗？宇宙会因为仅仅尺度的不同就制定两套法则运转吗？

于是，现代科学在最前沿的领域又回归到追求“一切是一”这个最古老的哲学上。

也许会有一种万物理论，让我们知道“我是谁”、“我从哪里来”，还能让我们知道“我向何处去”，或者说，让知道自己的命运。但我们能找到吗？我们知道在哪里去找吗？甚至，我们知道要找的“大统一理论”是什么吗？

柏拉图回忆录之《美诺篇》中有一段对话。

美诺问苏格拉底：“你到哪条路上寻找对其本性你一无所知的事物？在未知的领域中，你拿什么作为研究对象？即使碰巧遇上了你探求的东西，你又怎样知道这就是你所不知道的东西？”

也就是说，我们不能研究已知东西，因为我们已经知道了；也不能研究未知的东西，因为我们不知道研究的是什么。

这个美诺悖论影响着哲学，也影响着科学，因为“我从何处来？要向何处去？”的答案是完全未知的。比如“我命由我不由天”，也就是我自己决定我的命运。然而，我的命运是什么？如果我事先不知道我的命运是怎样，我又怎么确定我的一切选择不是注定的？

不朽剧作《俄狄浦斯王》的故事是：忒拜城国王因为娶了表妹为妻受到神的诅咒，阿波罗预言他们的儿子将会杀父娶母。国王为避免预言应验，要求一个牧羊人把婴儿秘密处死。牧羊人不忍下杀手，把婴儿转交给他人。后来婴儿被科林斯国王收养，长大之后他知道自己并非国王亲生，便去德尔菲神庙请求神谕。阿波罗没有明说，只是警告他不可返回祖国，否则将杀父娶母。

俄狄浦斯自然认为自己的祖国是科林斯，于是离开科林斯前往忒拜城。途中他和一位老人（他的生父）发生冲突并将其杀死。忒拜城此时处于危机中，贴出告示说谁能破解斯芬克斯的谜语，谁就是新国王。俄狄浦斯成功破解谜语当上国王，娶王后（他的生母）为妻并生下两男两女。此后忒拜城瘟疫肆虐，神谕说必须找出杀害老国王的凶手，否则永无宁日。俄狄浦斯得知真相，刺瞎双眼并放逐自己。

这个有关命运的故事还指向哲学的一个基本问题——自由意志是否存在？

谈论自由意志和“神”绝不是西方的专利。

在中国，殷墟里的甲骨文显现了最早的端倪。古人认为神中地位最高的太帝居住在昆仑山的最高层，那么如何知道神的意志呢？

商代时，上到王，下到黎民，所有人都喜欢占卜，方法是用龟壳或者野兽的肩胛骨或胫骨，用利器在其上凿椭圆形和圆形的孔洞，孔的周围形成纵横交错的裂纹，曰“兆”，天帝在不同的“兆”上显示不同的意见，人们以此来确定吉凶祸福，指导自己的行为；西周时人们还发明了筮法，取蓍草四十九条，经过排列变化成六十四卦中的一卦，再从卦中确定六爻中的一爻，从中看出吉凶。

可以这样解读：那时的人们确信无法知道自己的命运，同样无法确知如何避免灾祸，所以只有通过占卜沟通神意，趋吉避凶。

如果说科学在终极层面上和哲学一样在努力回答“我从何处来？要向何处去？”，那么在探索完全未知的领域时，美诺悖论同样是避不开的麻烦事。

若像刘慈欣《朝闻道》中描述的那样，我们有机会向“神”询问科学的终极问题，不妨让我们这样问？——

终极发问可以是这样：

自然规律为什么这样精密、无误、放之宇宙四海而皆准？谁设计了这样一套规律？为什么是这样的规律？它从“大爆炸”之后就一直如此吗？“大爆炸”之前是什么？宇宙寂灭后又是什么？

物理学的发问可以是这样：

客观实在的世界存在吗？上帝究竟是否掷骰子？哥本哈根解释中那个让概率变成确定，让你我、让地球、让宇宙、让一切成为可能的“观察”究竟如何定义？是一次观看，一次仪器的测量、还是什么？难道只有人可以做“观察”？还是只有有意识的生命才能“观察”？什么是意识？什么是生命？在一切观察出现之前宇宙如何演化？当未来观察消失宇宙又将走向何方？

生物学的发问可以是这样：

为什么地球生命是现在这样？为什么从细菌到复杂生命的飞跃40亿年间只发生了一次？如果生命就是遗传信息，突变之后谁留下、谁被淘汰全凭天定，生存环境变化的结果无法预知，我们的出现是否只是一系列偶然事件累积的结果？生命在另一个星球上演化会完全不同吗？生命演化是否存在不变的规律，决定着我们一定会变成今天这样？

本质上，生物生存的方式都是相同的：活细胞通过质子（氢离子）回流来提供能量，名曰“质子泵”，就如同水电站把储存在高处的水的重力势能转换成电能。

这当然说明生物学规律建立在物理学规律的基础之上，然而奇怪的是，从现在的认知来看，生物学规律又远不如物理规律那样严谨和普适。

比如说，所有细胞中都存在的核糖体是合成蛋白质的纳米级超级机器，它捕获细胞质中的游离氨基酸，通过信使RNA的每个字母来指导制造顺序。但即使这样一台精密机器，也存在平均10000个字母出错一次的概率，每一次意外错误的累积、外界环境和不可预知事件，都可能改变地球生命的发展轨迹，稍微有一些偏差，也许就不会有我们。

一个广为流传的思考是：如果把地球45亿年的历史浓缩成24小时，单细胞真核生物出现在9个小时之前，而人类刚刚诞生20秒，华夏文明的出现不过是0.09秒之前的事情。

是的，我们简直渺小到不值一提，却试图用科学理解此前和此后的一切，这是科学的艰辛，也是科学的伟大。然而，我们的每一个细胞都是宇宙演化的奇迹，铭刻着宇宙无穷轮回的印记。无论向内观照自身，还是向外体察世界，你我都与科学呼吸相闻。

这就是科学的伟大和平凡，它毫不神秘，因为它就是我们。