TED演讲 | 承认错误很难,而这正是科学的秘诀

▎药明康德/报道

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当科学敢于接纳人性时,它就处于最佳状态。

Science is at its best when it dares to be human.

演讲实录

人们对于科学有很多误解——关于科学原理和科学的含义。一个最大的误解是,科学只是一大堆陈旧的事实。但这并不正确——这甚至不是科学的目的。科学是一个过程,它是一种思考方式。收集事实只是其中一步,但并非目的。科学的最终目的是用我们所知道的最优方法来理解客观事实,即要以证据为基础。

问题在于,人类是有缺陷的。我们可能被愚弄——我们真的很擅长欺骗自己。所以,融入科学的探究过程,是一种将偏见最小化的方法。总结起来说可能更好,原理如下:

如果你想要做点科学研究,观察一些事物……举例来说,“天空是蓝的,我很好奇为什么是这样?”你提出疑问。下一步你要做的是提出一个可能的解释:一个假设。首先,海水是蓝的。也许天空反射了海洋的蓝色。很好,但现在你得检验它,去推测这意味着什么。你的预测可能是,“哦,如果天空反射了海洋的颜色,那么海边的天空颜色要比在一个国家的内陆部分更蓝。”好的,这很合理,但你得验证那个预测,于是你坐上飞机,在一个灰蒙蒙的好日子里离开丹佛,飞到洛杉矶,望向天空,天空映衬着壮丽的蔚蓝色。太好了,你的论点被证明了。

但真是这样吗?不是。你做了一个观察。你得对这个假设进行斟酌,思考如何检验它,还要重复多次。也许你可以去这个国家的其他地方,或者在一年的不同时间去,看看那时的天气如何。另一个好主意是和其他人聊聊。他们有不同的想法,不同的视角,他们可以帮助到你。这就是我们所称的同行评议。事实上,这也会帮你省下很大一笔钱和时间,不必只为了看看天气两头飞。

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如果你的假设很好,但不是很完美怎么办?这不是大问题,因为你可以对它进行一点修正,然后再把整个流程走一遍——做预测,检验它——随着你一遍又一遍地重复,你的假设便会被优化。如果它变得足够好了,可能会被科学界采纳,至少暂时性地,作为一种对此自然现象的合理解释,直到有更好的观点或者出现了一些与之相矛盾的证据。

科学探究过程的一部分就是承认你的错误。这真的非常、非常难。科学有其优势和不足,而它依赖于错误。科学的优点之一是,它是由人来完成的,长久以来我们获得的科学成就也毋庸置疑。因为科学,我们对宇宙有非常不错的认知。而科学的一个不足也恰恰是,它是由人来完成的,当我们调查研究的时候,会带着很多包袱。我们是任性主观的,我们固执且迷信,我们是群聚动物,我们是人类——这些都是人的特点,而科学家也是人。所以在研究和做出假设时,我们要意识到这一点。但这整件事的一部分,整个科学过程的一部分,整个科学方法的一部分,在于要承认自己在哪里犯了错。我曾经有过这样的经历。

许多年前,我在哈勃太空望远镜项目工作,有个一起共事的科学家带着数据来找我,他说:“我认为这个数据表明可能有颗行星围绕另一颗恒星转。”人们当时还没有拍到行星绕其他恒星转的照片,所以如果这个是真的,就会是世界上的首次发现,并且我们就是发现它的人。这可了不得。我非常激动,开始深入研究这些数据。

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我花了很长的时间去搞清楚这个东西是不是行星。问题是行星很暗,恒星很亮,所以试图从这些数据中获取信号就像在重金属音乐会上听耳语一样。真是非常难。我想尽了一切办法,但忙了一个月后,我意识到…我做不到。我不得不放弃。我得告诉其他科学家,“数据太混乱了,我们无法确定这是不是行星。”承认这件事真的非常难。后来我们用哈勃望远镜做了后续观测,结果发现它并不是一颗行星,只是个类似于背景恒星或星系的东西。

我不想说得太专业,但那真是太糟糕了。

我对此真的非常失落。但就这是科学的一部分。你不得不承认,“看吧,我们无法用现有数据进行分析。”随后我还得面对后续的数据证明我们是错的这个事实。情感上,我非常失落。但如果一个科学家正确地进行了研究,犯了错误并不是坏事,因为这意味着在此之外还有更多事物等待着我们去探索。

科学家不喜欢犯错,但我们喜欢谜题,而宇宙就是最大的迷题。话虽如此,如果你有一小块拼图,但怎么摆弄都拼不上,硬插进去并没有用。如果你想要理解更大的概念,就得放弃目前所持有的观点。科学研究的代价就是当你犯错时要承认,但这件事的回报是最好的:知识和理解。我可以给你上千个科学案例,但其中有一个我真的很喜欢。这当然与天文学有关,这个问题一直困扰了天文学家好几个世纪。

太阳看起来很特别。它是天空中最亮的物体,但是经过了几个世纪的天文学,物理学,化学,热力学研究后,我们了解到了一些关于太阳的重要信息。它不再那么特别了。它不过跟其他数百万个恒星一样。但这又引申出了一个有趣的问题。如果太阳是恒星,并且太阳有行星,其他恒星会有行星吗?像我提到的在寻找“行星”上的失败经历,找到它们真的非常难,但科学家往往非常聪明,他们会应用很多不同的技术观察恒星。几十年后,他们开始发现一些真正有趣的东西,就在他们能够探测到的薄而粗糙的边缘。但事实一再证明,这是错的。

事态在1991年才完全改变。几位天文学家——安德鲁·莱恩和马修·贝尔斯,发布了一项重大声明。他们发现了一个绕着另一颗恒星旋转的行星。不是随便一颗恒星,而是脉冲星,这是之前爆炸过的恒星的残骸。它在爆炸时释放了大量辐射。这是宇宙中你最不可能找到行星的地方。但他们非常系统地观察了这颗脉冲星,当这颗行星绕脉冲星旋转时,他们探测到了它的引力。这看起来真的很棒。第一颗绕另一颗恒星运行的行星被发现了…只是没有那么多。

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在他们发布公告后,其他一些天文学家对此发表了评论,于是他们仔细地回去查看数据,并意识到自己犯了一个非常尴尬的错误。他们没有考虑到地球绕太阳的运动中一些非常不明显的特征,这些特征影响了他们测量这颗行星绕脉冲星运行的方式。结果,当他们做了正确的计算时,糟糕——他们的行星消失了。它其实并不存在的。

安德鲁·莱恩有个非常艰巨的任务,他得承认错误。于是在1992年美国天文学会会议,这个全世界最大的天文学会议上,他站起来并宣布他犯了个错误,那颗行星并不存在。接下来发生的是——太让我激动了——接下来的一幕很让人难忘。他得到了热烈的掌声。天文学家们并没有对他表示愤怒;他们不想谴责他,而是赞扬了他的诚实和正直。我非常喜欢这一点!科学家也是人。

事情在变得越来越好!

莱恩从讲台上走下来后,下一位上台的人是亚历山大·沃尔兹森,他拿起麦克风说道,“很遗憾,莱恩的团队没有发现脉冲星,但我的团队发现了不止一个,而是两颗行星围绕不同的脉冲星运行。我们知道莱恩存在的问题,我们仔细核实了自己的结果,我们的结果是真的。”结果他是对的。事实上,几个月后,他们发现了第三颗绕着这颗脉冲星的行星,这是迄今为止发现的第一个系外行星系统——我们称之为外星世界——系外行星。这对我来说太棒了。

从那时起,就好像泄洪阀门被打开了一样。1995年,一个行星被发现绕着类似太阳的恒星运行,随后我们发现了一个又一个。这是一颗围绕恒星运行的行星图像。我们做得越来越好。我们开始成批成批地找到它们,数量达到了几千个。我们建造了专门用来寻找它们的天文台。利用这些天文台,我们发现了数千颗行星。我们甚至了解了行星系统。

这是真实的数据,动画显示了围绕另一颗恒星运行的四颗行星。真是难以置信,想想看吧。纵观人类历史,用两只手就可以算出宇宙中所有的行星,9个?8个。

现在我们知道它们到处都是。每个恒星——每个你在天空看到的星星,都可能拥有3,5,10个行星。它们布满了天空。我们认为行星的数量可能超过星系中的恒星。这是一个意义重大的结论,这全要归功于科学。得出这个结论不止要归功于科学研究和数据观测;能得出这个结论要归功于建造了天文台的科学家,他们得到了数据,他们犯了错误并承认了错误,然后让其他科学家在他们的错误之上前进。他们可以做到力所能及的事,并去弄清楚我们在宇宙中的位置。

这就是你发现真相的方式。当科学敢于接纳人性时,它就处于最佳状态。

▲天文学家Phil Plait一生都在传播科学、增进我们对现实世界的理解。(图片来源:TED官网)

参考资料:

[1]Phil Plait. (2018).The secret to scientific discoveries? Making mistakes. Retrieved Jun 12, 2019,fromhttps://www.ted.com/talks/phil_plait_the_secret_to_scientific_discoveries_making_mistakes

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