太阳和水星之间存在一颗“火神”？

托马斯·莱文森

1915年11月11日至18日，爱因斯坦做了一个简短的计算：他用了14步对水星轨道进行分析，解释了50多年以来让天文学家感到棘手的一个反常现象。

发现天体运行机制的一个小细节不至于让人们大惊小怪，但是爱因斯坦和朋友说，当他看到最后的计算结果，确认他的理论和实际观察结果一致时，他的心脏“不由自主地颤抖”。原因是：对水星轨道的正确分析首次验证了他的广义相对论，即物质间引力的相互作用。正如理查德·费曼后来对科研方法的评价：“这是一种解释事物本质的特殊方法。”那么，是什么使得其特殊？是其结果的不确定性。也许被肯定，也许被否定，最终的评判正如费曼所言，是“观察才是对事物本质最好的判断”。

刚接触科研工作的科学家把科研方法称为“科学”，其步骤不过就是老生常谈的那一套：首先“建立假设”，然后“用实验（或观测）测试假设”，最终“分析结果”并“得出结论”。如果结论和预期不相符，就又回到了第一步。

依循这些步骤，科研方法就成了“知识制造机”：数据进去，知识出来。但是这里面有一个问题：即使科研人员是爱因斯坦，真正的科学并不遵循这些模式。

看起来“火神”的存在太有科学依据了，仅仅依靠观察来推翻这样完美的假设不能让人接受。

为什么这样说？看看在爱因斯坦发现答案之前那些研究水星的天文学家都做了什么。勒维耶是19世纪中期伟大的天文数学家。1846年，他用纯运算的方式发现了海王星（借助牛顿的万有引力定律预测了这颗肉眼看不到的行星的存在，它产生的引力使得天王星偏移其已知轨道）。9年之后，他分析了水星的运动轨迹，又发现了一处不合常规之处——水星在其运动轨道发生的偏移不可能是金星、木星或者太阳系其他行星引起的。根据发现海王星的逻辑，他推测离太阳不远的地方有一颗肉眼看不见的行星。这颗假想的行星马上被命名为“火神”。

对“火神”环环相扣的推理过程看似完美无瑕。仅仅几个月后，随着第一份观测报告的出现，“火神”的存在基本被确认。勒维耶认可了第一份观测报告，尽管在接下来的20多年中出现的十几项对“火神”的新发现没有任何重合之处，他仍然对“火神”的存在深信不疑，直至去世。

最后一位相信“火神”存在的天文学家是著名的流星观测者詹姆斯·克雷格·沃森，他是密歇根天文观测台的主任。在观测1878年发生的一次日全食中，沃森在太阳的边缘上发现了“一颗红色星球，星等约为4.5”——这正是“火神”应该出现的地方。

2年之后，沃森和勒维耶一样，带着对“火神”的坚定信念阖然长逝。两人都是优秀的科学家，勒维耶更是公认的伟大人物：他把牛顿万有引力定律用于分析现实世界中的精细结构，进行了无比复杂的计算，其对“火神”的预测无懈可击。实际上，勒维耶发现的水星轨道的偏移自始至终都是正确的，因为水星运行轨道的确发生了偏移。

沃森做了费曼认为科学家应该做的事：通过对客观事物的直接观测来检验理论的正误。但就在这件事上，程序化科研形成的“知识制造机”发生了故障：勒维耶和沃森都不接受来自自然的、客观的结论。看起来“火神”的存在太有科学依据了，仅仅依靠观察来推翻这样完美的假设不能让人接受。他们相信自己的发现是正确的，自始至终都相信。

正是这种理论上的冲突， 而不是观测带来的质疑， 最终给他带来成功。

为什么？显而易见，科学家和普通人一样，有思想有感受，他们也有欲望、野心，追求成功带来的快乐。长期来看，科学是不断自我修正的，正如爱因斯坦的广义相对论取代了牛顿的万有引力理论，提出了不需要“火神”的存在同样可以解释水星轨道偏移的观点。但是就某一时期来说，人的期待总是把个人发现强行赋予人类——这绝对不是指责个人或者整个科学界，因为人们共同探索物质世界、不断接近真相的过程总是不完美的。

即使伟大的科学家在真正做出突破的时候也是不完美的。在展示科研方法的动画中，爱因斯坦本应该从水星的轨道偏移出发，对牛顿的万有引力提出质疑，但事实不是这样。相反，爱因斯坦注意到他的狭义相对论和牛顿的理论有矛盾的地方。正是这种理论上的冲突，而不是观测带来的质疑，最终给他带来成功。

“火神”的存在貌似科学，实为谬误——21世纪有无数这样的理念。这颗不存在的星球已经逐渐被人淡忘，连同那些因为其获得殊荣的人。在科学的历史上，广义相对论成为最伟大的个人成就。然而，勒维耶和沃森在计算和观测过程中，都为“火神”的存在兴奋不已;爱因斯坦“心脏的颤抖”是因为他意识到他验证了前人从未发现的自然真相。在科学发现的重大时刻，没有什么方法可言，科学家要面对的，是无处不在的科学真相。