《现实不是你所见》读后感
《现实不似你所见》是意大利科学家卡洛罗韦利于2014年出版的一本关于“量子引力场”的科普书。这本书有点类似霍金的《时间简史》，从德谟克利特关于原子学说写起，一直写到当今人们关于量子力学和广义相对论的最新探索，通俗易懂，非常畅销。掩卷长思，让人不胜感慨，一部科学发展史，就是人类直觉的否定史。
人自出生就能看到广阔的天空、日落日出、草木枯荣等自然现象，普遍的直觉就是天地无边无际，时间均匀流逝。“天似穹庐，笼罩四野”，这是古人对自然的描述，于是人们认为地是一块平板，天包围着地。地被几个大乌龟驮着，当乌龟累了打个盹就会发生地震。也有人进一步问乌龟被什么驮着？于是只好接着假设乌龟被大象驮着，大象又被其它动物驮着，这么一层层假设下去，弄出一套繁琐的理论来。
公元前300多年，亚里斯多德观察到帆船总是先冒出尖来、月蚀时的影子是圆的等诸多现象，意识到地不应是平板，应该是个圆球。他写了本名为《物理学》的书，“物理”这门学科就是这么来的。在书中亚里斯多德这样写道：天由水晶构成，以地球为圆心做圆周运动；地由土构成，向上依次为水、气和火。地上的物体受外力后运动，外力消失就会回到原来的地方。现在看来这些描述似乎非常可笑，但总比地“被乌龟驮着”减少了很多假设，而且还可以解释一些自然现象，比如石子往下落、汽泡向上浮，火焰往上窜等。
也是在大约公元前300年左右，欧几里德根据毕达哥拉斯等前辈们的遗产写了一本书叫《几何原本》，书中根据五大假设推导出一系列的结论。这五个公设是：任意一点到另外任意一点可以画直线；一条有限线段可以继续延长；以任意点为心及任意的距离可以画圆；凡直角都彼此相；同平面内一条直线和另外两条直线相交，若在某一侧的两个内角和小于二直角的和，则这二直线经无限延长后在这一侧相交。欧几里德比亚里斯多德高明了许多，他抛弃了对具体的事物的描述，推导过程中完全没有引进新的假设。“五大公设”实际上是对空间平直无界的数学抽象，符合人们日常的观察结果，所以《几何原本》几乎无懈可击，人们对在日常生活中找不到反例。毕达哥拉斯很早就提出“万物皆数”的哲学思想，地上找不到反例，人们就把注意力转移到了天上，检验一下天体运行的轨迹是否符合人们在地球上总结的规律。
公元130年左右，古希腊有个叫托勒密城堡建立了王朝，创业皇帝和秦始皇一样被称为“托勒密一世”。托勒密王朝的命运也和秦朝差不多，传到“四世”就灭亡了。与秦始皇不同的是托勒密一个是个科学爱好者，他留下了很多关于天文、地理、化学、光学等方面的书，其中最著名是《至大论》。在《至大论中》他认为天有九重，以地球为圆心依次为月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星、恒星与原动力层，上帝居住在“原动力层”。“九层天”的思想也许是因为观测能力的限制，也许是受到佛教或基督教影响，不过佛教认为天有二十八层，基督教认为有三层，只有中国的道教认为天是九层，所谓“九霄云外”大概就是这个意思。
《至大论》描述的天体运行轨迹虽然很诡异，但大都是正确的。托勒密甚至制造出了天体运行的实体模型，向人展示他的理论，但天体为什么要沿着那么奇怪的轨迹运行，他却想无法解释，只能借助于万能的上帝这个假设。
1300年，英国奥卡姆的一位名为威廉的修士说了一句颇有哲理的话：“如无需要，勿增实体”。通俗一点说就是“假设少的更接近真理”。这也被称为“奥卡姆剃刀原理”。1413年，哥白尼研究《至大论》时发现如果放弃地球为中心这个无谓的假设，改为让星球围着太阳转，则大部分行星的轨迹都呈现圆形或椭圆形“。日心说与《圣经》的某些观点不符，有损教皇“惟我独尊”的威严。哥白尼意识到这一点，直到其去世的前一年才发表其论著，而他的信徒布鲁诺则被烧死在罗马的鲜花广场上。有人说布鲁诺并不是因为宣传日心说才触怒教皇，他是泛神论者，是因为长期批判经院哲学和神学才遭受迫害。而伽利略却是个不折不扣的科学家，他没有什么政治或哲学主张，他的著作《两门新科学的对话》以类似《黄帝内经》的方式写成，伪托萨尔维亚蒂、萨格利多和辛普利修三人的对话隐晦地表达自己的观点，但他还是没逃过基督教的迫害。所以人们认为，如果没有基督教对科学禁锢和迫害，人类科学发展也许会提前很多年。搞笑的是直到1980年，教皇才宣布给伽利略平反，承认宗教不应干预科学。
伽利略是物理学的奠基者，是科学史上第一位用实验验证理论的科学家。为了验证亚里斯多德关于物体下落理论时，他从比萨斜塔上扔下两个铁球，发现物体自由时并不是匀速运动，而是均加速运动，并算出了加速度为9.8米每平方秒。近一百年后，牛顿根据自己的运动学规律算出月亮围绕地球运动的加速度也是9.8米每平方秒，他意识到地球对月亮和铁球的吸引应该属于同样的原理，于是他提出“万有引力定律”。“苹果砸在头上”的故事是后人为美化牛顿杜撰的，并不为正史所认可。
牛顿是集科学之大成者。牛顿体力学和运动学体系完成后，物理学才真正进入科学时代。人们似乎抛弃了所有的无谓的假设，建立了一套严谨的科学体系，日常可见的一切现象似乎都可以用牛顿物理学解释。
然而牛顿物理学是建立在欧几里德几何的基础上，欧几里德关于平直世界和均匀时间的假设自然嵌入牛顿物理学。所以牛顿一直有两个困惑：一是假如太阳突然消失，地球能否马上感觉到？二是为了抵抗万有引力，天体不得不相互围着转，时间一直就那么存在，是谁给了那么多天体第一推动力？换句话说也就是：宇宙是怎么起源的？牛顿最终只能把宇宙起源归功为上帝。
1831年，英国实验物理学家法拉凭直觉提出磁场和磁力线的概念，法拉第没念过多少书，不能将他的想法表达成数学形式，但他很聪明，想到用铁屑使磁力线“显影”，但毕竟还是不太让人信服。1860年，英国科学家麦克斯韦总结了四个方程，从理论上完美解决了电磁学一切问题。麦克斯韦方程组表明法拉第力线不仅存在，而且还象绳索那样以不同的频率振动，振动传播的速度正好是光的速度！麦克斯韦立即敏锐地意识到光就是法拉第力线的振动！麦克斯韦预言法拉第力线还存在其它的振动频率，但人眼不能直接看到，这就是电磁波。1887年德国人赫兹首次在实验室证实了电磁波的存在。
人们由法拉第和麦克斯韦的电磁场理论很容易类比想象：万有引力是否也以力线振动的形式传播呢？这个传播速度又应该是多少？
数学总是走在物理前面。高斯的学生黎曼在研究《几何原本》时发现，欧几里德五大公设中的前四个可以相互证明，表明空间均匀无界；只有第五公设是独立的，与“三角形内角和180度”相等价，也就是假设空间是个平面。很容易想象如果在凸平面凹平面上画一个三角形，其内角和会分别大于或小于180度。黎曼放弃这个无谓的假设，推导出一套被称为“黎曼几何”的体系，欧几里德几何变成了黎曼几何的一个特例。
1905年，为了论证光的传播是否需要“以太”这个介质，爱因斯坦发表了狭义相对论，1915年他又以黎曼几何为基础把狭义相对论发展成广义相对论。爱因斯坦发现：与人们的直觉不同，时间和空间束缚在一起的，都是宇宙的一个维度，把时间这个维度前面乘以一个常数和虚数i，就可以和空间的三个维度等价，空间中每个点都有自己的时间，引力大的地方流失慢，引力小的地方流失快，当引力足够大，时间就停滞了。空间可以被物质弯曲，万有引力是物质在弯曲空间运动给人的错觉。当物质密度足够大时，时间是停滞，空间会被弯曲成一个圆球，任何东西都无法逃逸出，后来被命名为黑洞。因为任何东西，包括光都无法逃离黑洞，所以我们无法直接观测到，但可以感受其弯曲周边空间造成的强大引力。在某些条件下黑洞可以爆炸形成新的星体重新融入宇宙。爱因斯坦还预言万有引力以光速传播。假如上帝像变戏法一样突然把太阳拿走，会在时空中激起像海啸一样的波浪，八分钟这个波浪才会传递到地球，地球会改变绕太阳转的运动轨迹。当然现实中没有会变戏法的上帝，但黑洞的碰撞合并会激起引力场的波动，2017年人们在验证了爱因斯坦的预言的引力波。
有意思的是爱因斯坦根据他的宇宙方程计算出宇宙是膨胀的。这超出了他的直觉，他不愿接受这个结果，于是在方程中加入一个所谓的宇宙常数，企图改变计算结果，比利时天主教教父乔治勒梅也发现了这一现象，劝说爱因斯坦不要随意篡改公式。乔治勒梅根据宇宙膨胀的计算结果此反推，第一个提出了宇宙大爆炸理论。1929年，美国天文学家哈勃真的发现了宇宙加速膨胀的证据。爱因斯坦说“引入宇宙常数是他人生中犯过的最大的错误”。1946年，科学家计算出大爆炸时发出的光和热还存在，但因为时空间的拉伸，这些辐射已经变成了微波。1951年，第十二世教皇皮乌斯教皇发表了一段演讲，说大爆炸证明了《圣经》记载的上帝创世的正确性。乔治勒梅特对教皇进行了劝阻，从此教基督教不再提这件事，这也算宗教为科学做的惟一一点点贡献。1964年，美国两位工程师无意中发现了宇宙背景辐射，验证了科学家1946年的计算结果。
广义相对论的时空观远远超出了人们直观的想象能力，有大量的民间人士反对相对论，前苏联时代，斯大林甚至动用行政资源批判相对论。但到目前为止，相对论所有的预言都一一被验证是正确的，人们还没有发现任何一项证据违反相对论。
1900年以来还有一件更邪门的事，人们根据一些微观现象发展出了量子力学。和相对论一样，量子力学揭示出微观世界的规律更是不同，微观粒子不遵守以时间为标尺的因果率，而是以几率波的“同时”存在于不同的地方；微观粒子不能同时具有确定的坐标和动量，而是有一定的测不确定的范围；能量有最小单位为普朗克常数，由此推出空间有最小长度，称为普朗克长度，目前我们的宇宙的尺度是普朗克常数的十的六十次方倍！人们还根据量子力学人们算出了宇宙标准模型，预言宇宙由61种基本粒子构成，都一一被证实。
量子力学和相对论一样完美，实验证明二者都正确，但却不兼容，问题到底出在哪里？人们开始检视在现有的科学理论中还有哪些想当然的假设。
人最相信自己的眼睛，其次是耳朵。有句古话叫“耳听为虚，眼见为实”，可见人们对眼睛的信任是排在耳朵之前的。
人会对一些事物形成直觉，比如颜色、声音、温度、方位、空间、时间等等。和小孩子谈论地球是圆形时，很多孩子会问对面的人会不会掉下去，或者头朝下会不会感到难受这类的问题。经过科学训练后，人们可以克服一些直觉，知道颜色是不同频率的电频波刺激人的视网膜，从而使人脑中出现的幻觉；声音是不同频率的振动刺激人的耳膜后，由人脑形成的幻觉；温度是大量微观粒子高速运动的统计表现。对于空间弯曲，时空一体这些概念经过一些训练后人们也可以勉强理解。但时间到底是什么，这也许是人们心目中最顽固的直觉！
甚至连爱因斯坦都无法接受。爱因斯坦与玻尔辩论了二十年，他说过一句著名的话：上帝不是在掷骰子！就是反驳量子力学的几率说。以至于玻尔无奈地说：我们失去了科学界的领袖！
相对论建立在光速不可超越这一假设的基础上，提到速度，也不可避免的关联到时间。以太已经被人们抛弃，而光速到底是什么东东？量子力学关于几率的假设实际上也在暗示：也许和温度一样，时间只是微观粒子某一个属性的宏观统计。
近年来科学家发展出了两个理论，一个是弦论，还有一个是量子引力学，也叫圈论。
不论是圈论还是弦论，都在研究一个终极问题，宇宙的空间由一种基本粒子构成，圈论认为这个基本粒子就是一个个时空蜷缩在一起的量子圈，圈的交点构成我们实实在在的物质，光实际上是这些量子圈的振动，所以其速度传播是固定值。弦论认为宇宙空间由量子弦构成，弦的振动形成的驻波构成基本粒子。
科学的发展早已突破了人们的直觉，形象思维已经难以有作为。目睹不可靠，耳闻更不可靠，可靠的只有逻辑。