3.4
科学方法

时光机的建造者通常都热爱科学，因为一般来说，他们要么是训练有素的科学家，要么至少是动机良好的科学爱好者。这些业余爱好者完全不知道自己建造的这台时光机将释放出多么强大的力量，直到未来的自己回到现在警告他们。不过，我们必须记住，即便是科学，其自身也有限制，且科学并不是真相的化身，这点很重要。实际上，科学是：

1. 有时效性的；

2. 有前提条件的；

3. 我们目前所能做出的最大努力。

这就是我们要说到的坏消息：运用科学方法也会产生错误的知识。好消息是：目前来说，科学方法仍旧是我们揭示、求证和完善正确知识的最好方法，因为有了科学方法，我们便有能力渐进式地纠正错误的知识，使其 逐步迈向正确 。通常来说，这类改善的结果便是我们一点一滴地得出的、更加准确的理论——从经典物理走向相对论、量子物理，又从量子物理走向后量子时代的超物理学 。但是，运用科学方法有时也会产生一些会被完全抛弃的理论。

例如，在18世纪，我们认为某些东西会着火，是因为它们是 燃素化 的：它们的内部充斥着“燃素”。燃素是一种我们看不见、摸不着也无法提取出来的物质，也是物体着火的必要条件。那些燃素含量很高的东西——比如木头——很快就能燃烧起来，那些燃素含量较低的东西就不能很好地燃烧，至于灰烬——已经彻底去燃素化了——根本不会燃烧。燃素理论甚至还能解释为什么某样东西燃烧过后会变轻：其内部原来含有的燃素在燃烧过程中飘散到了空气中。燃素理论还预言，如果把一根火柴放到密封的玻璃罐里，它最终会停止燃烧：玻璃罐内的空气会竭尽所能地吸收燃素，当火柴内含有的燃素被彻底吸光后，火焰就会熄灭。事实证明，密封玻璃罐中的火柴确实会熄灭，于是，燃素理论看上去棒极了。很好！感谢科学！ 现在，我们知道火究竟是什么了。

然而，当我们开展了更多实验并且发现某些实验结果用燃素理论完全说不通的时候，这个理论便开始分崩离析。没错，木材燃烧后确实变轻了（烧完留下的灰烬明显要比原来的木头轻），但是某些金属（比如镁）的质量在燃烧后竟然还会 增加 。于是，我们现在就遇到了一个问题：实验结果和我们的理论不符。我们需要更多的科学发现！

当时，某些科学家试图修正燃素理论以使其与实验结果相符：也许，有时燃素的质量为负，那么在这种情况下，某种物体所含的燃素越少，是不是就会越重？然而，这个结论实在有些牵强，尤其是考虑到这种带有负质量的全新物质，完全是为解决燃素问题而专门发明的，这种严重脱离实际的跳跃性理论就显得越发荒唐了。还有一些科学家则致力于追寻一种更加保守也更符合人类认知的解释，氧气燃烧理论正是这些努力的产物。他们认为，物质燃烧的过程并不是燃素离开物质的过程，而是一种物质与氧气间的 化学 反应，而且这种反应产生了光和热。这个理论同样预言放在密封玻璃罐中的火柴最终会熄灭，但给出了不同的解释：玻璃罐中的氧气消耗完，火焰就会熄灭，因为氧气才是点燃这个产生了火焰的化学反应的助燃剂。这个燃烧理论比燃素理论更加准确，我们也一直沿用至今，不过，这个理论依然有可能是错的。

或者说，我们很可能还可以让这个理论变得 更加完善 。

下面这张图展示的是，我们使用科学方法产生新知识的过程。

举个例子：也许你注意到今年的玉米长势不佳（步骤1）。到了步骤2，你或许就会提出问题：“嘿，搞什么鬼，大家说说，究竟为啥我今年种的玉米长得不好？”你可能会怀疑也许是干旱的气候影响了玉米的成长（步骤3），于是你决定用控制变量的方法种植玉米（步骤4）：给每株玉米秧浇不等量的水，但其他任何你能想到的影响因素都保持一致（比如日照、肥料等）。在小心翼翼地执行这个计划之后（步骤5），你也许就能发现，究竟浇多少水才能让玉米长得最好（步骤6），然后你再把这个消息告诉其他农夫（步骤7）。如果在应用这个结论之后，玉米的长势依然无法达到预期，你就应该做进一步的探索，并且思考是否除了保证玉米水分充足之外，还有其他会影响这种作物的生长的因素。

某个假设经受住的检验方法越多，就越可能是正确的，不过世事无绝对。使用科学方法所能产生的最好结果就是，得出一个到目前为止尚能符合你所理解的现实的理论，但你永远不能百分之百地确定，这个理论是正确的。这就是为什么科学家至今仍在讨论引力 理论 （哪怕引力显然存在而且就是让我从楼梯上跌落的原因）、气候变化 理论 （哪怕我们所处的环境显然已经和父辈安居乐业的环境以及目前时间旅行中的你所处的环境不同）和时间旅行 理论 （哪怕事实摆在眼前：你的确明明白白地因为某些原因被困在了过去，得不到任何法律方面的援助）。

科学方法要求你始终保持开放性思维，并且随时做好准备丢弃不符合现实的理论。这不是一件轻而易举的事情，许多科学家都没能做到。爱因斯坦 因为相对论与稳恒态宇宙模型之间的矛盾而非常苦恼，为了将这两个理论统一起来，他浪费了许多年的时间。但是，如果你能始终遵循科学方法，就一定会有所收获，因为你会获得 可重复 的知识：所谓可重复就是说，每个人都可以自行做相同的实验以验证某个理论、某项知识是否正确。

人们总是觉得科学家是书呆子，但科学的哲学基础其实更像叛逆又个性化的朋克族：从不迷信权威，从不把任何人对任何事的评价当真，总会自行证实或证伪 自以为 正确的所有理论。