科学篇：牛顿的苹果能变成卫星吗？

如果将现代科学看作是一个生命体，那么质朴性就是这个生命体的内核，但只有内核还不足以让它健康延续和发展，还需要不断涌现和汇聚的资源来韬养。现代科学发端的时机与地理位置十分重要，借助于一个财富水平相对较低、并处于一个上行的历史时期的文明载体，现代科学的崛起才成为可能

大家好，这一篇讲本书从科学的意义上，怎么看。在我看来科学最要紧的是质朴性。质朴性最早是牛顿强调的，他曾说:“Truth is ever to be found in the simplicity,and not in the multiplicity and confusion of things.”真理从来都是存在于质朴性之中，而非源于事物的多样性或者是混杂，他说做科学最忌讳是弄了一堆假设，然后把所有事情都解释清楚。做科学最好的办法是找到最好的场景，最简单的地方即入手，然后把这个事用很简单的假设把它讲清楚，这就是Simplicity，就是质朴性。当然这里面有一个字叫Multiplicity，Multiplicity 可以理解为“支离”，支离破碎的那个“支离”。

当初，鹅湖之会的时候，二陆和朱熹之间的争论就是这么一个例子，实际上就是Simplicity和Multiplicity之间的争论。朱熹说二陆为太简，而二陆批评朱熹是支离，就是Multiplicity。实际上这个事情，朱熹很take point(关注此事) ，他很多年之后还在回应“支离”这个事情，所以这是一个大是大非的问题。当然对哲学来讲，实际上也是追求Simplicity。Simplicity一个最好的案例，就是讲从日心说到牛顿万有引力定律这个过程，当初提起日心说，大家都知道是哥白尼，哥白尼他提出日心说，实际上跟地心说相对。地心说已经统治了很多年，从我们直觉来看，地球是不动的，太阳是动的，但是他说我们把太阳看成不动，而地球看成动的，可能更好一些。当然这个东西实际上是很难验证的，因为你做这个数据观察，你实际上是站在地上观察的，那这里头差别在哪里？就是一个Simplicity。在日心上来讲，我们宇宙的图像实际上变得简化了，有70多个天球，到了日心说可以简化到30多个，后来简化到开普勒，就简化到了只有三大定律，实际上不是圆的那种，而是说椭圆轨道，那这样一下子变成三大定律，就是椭圆轨道，太阳在一个心上。第二定律是，它扫过的面积总是相等的。第三个定律是，它的距离跟它转的周期是有个关系的。有了这个之后，我们才有可能在这个基础上总结出牛顿的万有引力定律来，就是根据开普勒三大定律，牛顿就能猜出万有引力定律，这个过程当然花了很长时间，当然得到的结论是非常简单的，就是牛顿之所以把它喊作万有引力，就是说我们天上的和地上的引力实际上是同一回事。这就开辟了一个新的纪元，这就是理性主义开始占上风的这个纪元，不仅能够理解地上的事情，我们还能理解天上的事情，当时来讲是非常了不得的事情。虽然说我们地球不是宇宙的中心，但是我们人的理解能力已经能达到天体了，这件事实际上比把我们作为宇宙中心这个位置让出来可能还重要，那么事实证明也是这样子的。

这里还有一个故事，就是牛顿的苹果。当时是伏尔泰，他很崇拜牛顿，这个故事最早的版本是伏尔泰讲的。我们在这本书上，实际上可以开个脑洞，假如说这个故事是真的，就是讲一个苹果砸到脑袋上，然后灵机一现，发现万有引力定律。那么我们来开个脑洞，假如说苹果真的掉一个人脑袋上，掉在牛顿脑袋上，牛顿就会发现这个苹果掉到地上，不是刚好掉在脚下，它可能是掉得比较远的地方，那么他可以想象，假如说苹果从很高的地方掉下来，因为它动量守恒、能量守恒，它向下的速度会变成平行的速度，平行地面的速度，假如速度大的话掉的地方远。假如苹果从很高很高地方掉下来，平行速度很大，那意味着什么？当时已经知道地球是圆的，如果掉的足够远，它就不会落到地面上来，所以这个苹果可能变成一个卫星。那我们知道了，使得苹果落地的这个重力和拉着卫星或者月亮绕着地球转的这个引力实际上是一回事，因为苹果既可以向下掉，也可以变成一个绕着地球转的卫星，假如我们站在当时牛顿的立场上，是可以这么想的，是可以把地球上的东西和天上给统一起来的。当然，这个真实发生我们不知道，但是我们可以这么来想象，因为在牛顿那里，思想实际上也是很正常的，因为从伽利略开始就有很多思想实验。假如说花最短的时间把物理学讲清楚，实际上只需要讲刚才那件事。还有一个事情，就是薛定谔方程的氢原子和氢原子的事情，我们人类是非常Lucky，非常幸运的。刚才讲的牛顿那一套东西，它由牛顿方程和万有引力定律能算出来，就严格了当时的数学工具，当然牛顿也对发明微积分有了贡献，这个数学工具可以把行星轨道严格地算出来，而且算出来之后，发现有椭圆轨道，还有大椭圆轨道，实际上彗星是大椭圆轨道。大椭圆轨道可以算出哈雷什么时候会回归地球，这件事应该是很重要的，因为有了这件事，所以牛顿定律的成立就没有什么疑问了，对普通老百姓来讲，对科学家来讲都没有疑问，所以它是难以推翻的、难以动摇的一个基础。

薛定谔方程，当时完全是猜出来的。假如说有波，光既是波也是粒子，德布罗意就讲，既是粒子也是波，二象性都有。比如电子它既是粒子又是波，它一定满足波动方程，这个波动方程就可以猜出来，写一个波动方程出来，就是薛定谔方程。这个波动方程什么意思？实际上是不知道的，我们到现在也不能说已经懂了，但是它那个ψ函数，波函数到底指的什么？当然，我们现在正统的讲是波恩的解释，但是这个方程，不管这个ψ是什么，我们把它用在氢原子的情况下，就是一个原子核外面一个电子，绕着它转，我们解析这个方程就会解出氢原子的严格的解出来，这个严格的解是可以跟光谱的数据来对照的，因为它完全对得上，那这个量子力学就建立起来了，就没有办法来推翻它。虽然我们不理解这个ψ到底怎么回事，跟我们的直觉很多地方是完全对不上号，因为粒子是一个波函数，然后测量它，一开始它可以弥漫着整个房间，但是你测量它，它整个波函数坍缩掉了，就变成了你测的这个地方，这点是很难理解的。这一下有超距作用的，这种非定域性在这里，那么这个东西到现在我们还是不理解。物理学最重要的两个里程碑就是这两件事。所以的话，要是我讲物理和数学，那我就主要讲这两件事，把这两件事搞懂了，再去看历史上的枝枝节节的事情。那么我们也是有一个很好的overview（概观）。

我们这本书实际上可以在这个角度看，我们书里面也提到这些东西，在科学意义上来讲，我们是追求Simplicity，就是质朴性，希望读这本书的时候会在这个上面打下很深的印象。希望大家通过看这本书能有很多的收获。谢谢大家！