《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“量子引力学”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，我国处于春秋战国时代。亚里斯多德观察到远处的帆船总是先冒出尖来、月蚀时地的影子是圆的等诸多现象，意识到地不是平板，而应该是个圆球。他写了本名为《物理学》的书，“物理”一词就是这么来的。在书中亚里斯多德写道：天由水晶（也被译为以太）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开始运动，外力消失后就会回到原来的地方。现在看来这些描述似乎有点可笑，但总比地“被乌龟驮着”进步了很多，而且还可以自圆其说地解释一些自然现象，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”实际上是空间平直无界的数学表达，符合人们直觉，所以《几何原本》几乎无懈可击，可以用来解释地球上的一切现象。毕达哥拉斯很早就提出“万物皆数”的哲学思想，既然地上找不到反例，人们就把注意力转移到了天空，检验一下被亚里斯多德称为水晶的天体是否也遵守人们在地球上总结的规律。
公元130年左右，我国处于东汉时期，古希腊有个叫托勒密的地方建立了王朝，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”。“九重天”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，向人们展示他的理论，但天体为什么要沿着那么奇怪的轨迹运行，他却无法解释，只能借助于上帝这个万能的假设。
1300年，英国奥卡姆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，明永乐年间，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漂亮的圆形或椭圆形。日心说与《圣经》的某些记载不符，有损教皇“惟我独尊”的威严。哥白尼意识到了这一点，直到去世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，他是个泛神论者，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的禁锢和迫害，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。提到《黄帝内经》这本书也非常有意思，有人认为是黄帝所写，有人认为成书于春秋战国时期，也有人认为成书于西汉之后。证据是《史记》对鹊、仓公等医学方面的故事都有记载，对《黄帝内经》这个奠基性著作却只字未提，《汉书》把《黄帝内经》列入“医经”之一，对原文也只字未提，这说明直到西汉时期其影响力并不大。《黄帝内经》分《灵枢》和《素问》两大部分，书中伪托黄帝与传说中的大臣歧伯、雷公等人的对话介绍一些医疗知识。《黄帝内经》有点类似亚里斯多德的《物理学》，迎合了人们的直觉，但完全没有严谨性。比如其中关于经络的描述：经脉十二者，伏行于分肉之间，深而不见。诸脉之浮而常见者，皆络脉也。很显然，《黄帝内经》把动脉称为“经脉”，静脉称为“络脉”，这就是“经络"的来源。1830年，清代有个中医叫王清任，发现《黄帝内经》的错误实在太多了，无法自圆其说，他写了一本书叫《医林改错》，在当时社会上引起了反响，民国期间，一些进步人士如鲁迅、梁启超等开始反思科学与传统文化，当时著名的海归医生余云岫向民国政府提案要求废除中医，这时候有个叫恽铁樵的人写了本《群经见智录》，指出《黄帝内经》说的五脏非真实的五脏，而是务虚的五脏”，这就是著名的“脏腑虚化论”，当然经络也就成了务虚的经络。一经务虚就成了死缠烂打，硬生生把理性与直觉之争演变成了口水战。
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的理论，他从比萨斜塔上扔下两个铁球，发现物体自由下落时并不是匀速运动，而是均加速运动，他算出加速度为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转的加速度也是9.8米每平方秒，他马上意识到地球对月亮和对铁球的吸引应该属于同一种力，于是提出“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第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。1865年，英国科学家麦克斯韦总结出四个方程，从理论上完美解决了一切电磁学问题。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速！麦克斯韦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或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光速和虚数i，就可以和空间的三个维度等价运算；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，时间就停滞，空间会被弯曲成一个圆球，任何东西都无法逃逸出，这种天体被命名为黑洞。因为任何东西，包括光都无法逃离，所以我们无法直接观测到黑洞，但却可以感受其弯曲周边空间造成的巨大引力。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般的波浪，八分钟后这个波浪才会传递到地球，地球才会改变绕太阳转的轨迹而沿直线飞走。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时空的波动，2017年人们发现了爱因斯坦预言的引力波，并测定其速度为光速。
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，企图改变结果。比利时有一个天主教教父乔治勒梅也发现了这一现象，他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结果反推，提出了宇宙起源于一次大爆炸的理论。1929年，美国天文学家哈勃发现了宇宙膨胀的证据。爱因斯坦后悔地说：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，但因为宇宙膨胀的拉伸，这些辐射已经变成了微波。1951年，第十二世教皇皮乌斯碰瓷物理学，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。又是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的贡献吧。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年的预测。
广义相对论的时空观远远超出了人们的直观想象能力，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，以政见不同为由把著名的科学家马特维和列夫判处死刑，成为科学史上的遗憾。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，而是以几率波的形式“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，而是有一定的不确定范围；能量最小单位为普朗克常数，由此推出空间最小长度为普朗克长度，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，但二者却不兼容。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没被注意到的假设。
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，这些直觉往往非常顽固。比如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，不同生物观察到的颜色是不样的；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等等。对于空间弯曲，时空一体这些概念经过学习后一般也可以勉强理解。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理解。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诠释，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，也不可避免地要关联到时间和参照系。以太已经被人们抛弃，而光速这个常数到底是什么原理？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，也叫M理论，有时被音译成“膜论”，还有一个是圈论，也就是量子引力学。
不论是圈论还是弦论，都在研究一个终极问题，宇宙由一种基本粒子构成，圈论认为这个基本粒子是时空蜷缩在一起的量子圈，时空像古代战士穿戴的用一个个铁环编成的“索子甲”，圈的交点构成我们实在的物质，光是这些“索子甲”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。弦论和圈论都还停留在数学阶段，目前还缺乏理论预言和实践验证。
科学探索就是不断以逻辑和证据纠正人们顽固的直觉从而发现未知的过程，形象思维在科学上已难有作为，摆脱成见桎棝对于接受正确的科学知识至关重要。