小蝦米說服大鯨魚:以理服人的觀念革命

書摘

學術界的觀念革命是「以理服人」的經典,它有時候是以一兩個人的力量顛覆整個學術界千百年來的堅定信念;其中所蘊含的說服力,非比尋常。當這份說帖是出自名不見經傳的年輕人時,更有如小蝦米搏倒大鯨魚般,充滿戲劇性——譬如底下這個故事。

這故事裡的主角是兩隻來自中國的小蝦米,讓我先賣個關子,稍後再說他們是誰。我要先介紹那隻扮演反派的大鯨魚,當你知道他有多麼無敵後,才能體會到要說服他有多難。

包立連愛因斯坦都讚嘆

這隻大鯨魚是沃爾夫岡.包立(Wolfgang Pauli),1945年的諾貝爾物理獎得主。他是個數理天才,高中時因為無法忍受數理課的無聊,就在課堂上偷偷研究相對論,並且在高中畢業後兩個月就發表了關於相對論的第一篇論文,然後在大學畢業前又發表了兩篇關於相對論的論文。21歲那年,他用一篇關於量子力學的論文獲得慕尼黑大學的博士學位。兩個月後,他又為一套百科全書寫了一本273頁的專書《相對論的理論》(Theory of Relativity),彙整了當時關於相對論的所有主要學術研究成果,將它們寫成一套系統井然、條理分明的理論。愛因斯坦(Albert Einstein)讀了以後嘆為觀止地說:「任何人仔細研讀這一部成熟而宏偉的作品時,恐怕都無法相信它是21歲的人寫的。他會猶豫著究竟最該讚嘆的是什麼,精到地解讀觀念發展背後的心智歷程,數學推導過程的篤定與嫻熟,深刻的物理洞見,清晰而系統化的表達能力,對於學術文獻的廣博認知,對這個主題涵蓋的完整度,或者批判性地評價既有成果時的篤定與精擅。」25歲那年他發表了著名的「包立不相容原理」(Pauli Exclusion Principle),並且因而在20年後獲得諾貝爾物理獎。

包立28歲那年就成為蘇黎世理工學院的理論物理學教授,往來的師友都是諾貝爾物理獎得主或者同等級的大師。他對自己和他人的物理學著作都極端挑剔,容不得絲毫的瑕疵或含糊。因此,他常不顧情面地當眾質疑他人,而且事後幾乎都證明他是對的。物理學界還因而流傳一個開玩笑的「包立效應」:再怎麼精密的儀器,只要包立走到它附近,就會突然失靈,直到他遠去為止。

你有挑戰包立的勇氣嗎?該如何挑戰?

面對這樣一個大師,假如你是在學術荒漠般的亞洲國家拿到學士與碩士學位,6年前剛拿到芝加哥大學的博士學位,你敢不敢針對包立所堅信不移的一個物理學主張說:「儘管所有已知的物理事實都證實你是對的,但是在微觀的世界裡你的主張是錯的!」而且,兩年前他才在一場你的演講裡當眾咆哮,只因為你不知道自己討論的粒子質量是多少(而且該粒子的質量確實是不容忽視的關鍵因素)。此外,就算你敢對他說:「在微觀的世界裡你是錯的。」你又如何說服他,讓他相信這一次真的是他錯了,而不是你又錯了?

出示一套實驗數據,證實他的主張錯了?但是,當實驗數據跟他的主張相左時,也有可能是實驗設計錯誤(忽略了某一種效應的影響),或者實驗儀器的量測不準(校正過程不正確,或者量測誤差太大)。其次,就算你的實驗設計和儀器校正過程都很周密,也有能力證明量測誤差小到可以忽略,那也頂多證明了實驗數據是對的,卻不能因而推論他的主張是錯的。因為,理論與實驗數據之間的差異可以有很多種解釋(譬如,存在有一個前所未知的影響因素),你憑什麼否定其他可能的解釋,而堅持是他的主張錯了?更何況,他的主張在一切已知的物理現象裡都成立,憑什麼說他的主張唯獨在你所討論的微觀世界裡不成立?

「以理服人」的先決要件:先批判自己

也就是說,在你說服包立之前,必須先徹底檢視過自己的實驗過程、理論依據,證明自己沒有犯任何錯。接著必須考慮所有「包立錯了」之外的其他替代性解釋,並且提供證據和有效論證來證實這些替代性的解釋不成立。等你把這一切工作都完成之後,才有機會讓包立相信他是錯的(同時也讓全世界的頂尖物理學家都相信你是對的)。

這意味著:作為「以理服人」的先決要件,批判性思考不只是批判別人,更要先用來批判自己,以便從最周延的觀點找到最佳的答案或解決方案。這個不成文的規矩不只是適用於物理學界,也適用於所有學術界,以及一切強調「理性溝通」、「理性決策」的社群(或企業內)。

他們做到了小蝦米搏倒大鯨魚!

要在前述的規矩下成功地挑戰包立,幾乎是不可能的任務,如果成功的話絕對是一場革命。然而確實有人做到了!他們就是李政道、楊振寧和吳健雄,他們的發現就是被《紐約時報》(The New York Times)稱為「中國人的革命」的「宇稱不守恆定理」(parity nonconservation,在比電子還小的微觀世界裡,自旋方向相反的兩顆粒子可能會有不同的衰變反應),而被包立當眾咆哮的人就是楊振寧。

完全一樣的粒子,只因為自旋方向相反,就導致截然不同的衰變反應,這不只是在直觀上非常難以相信,而且違背宏觀世界裡一切我們所知道的物理法則。因此,剛聽到李政道與楊振寧的理論時,包立曾向友人表示:「我不相信上帝是個輕微的左撇子。我準備拿一大筆錢打賭,實驗的結果一定會證實對稱律。」後來吳健雄的實驗證實宇稱不守恆原理後,包立說他「感到極端震驚」,有一段時間「坐立不安,無法理性地思考、舉措」,然而最後他還是接受了這一項「中國人的革命」。

在這個故事裡,「以理服人」的力量之強大,足以摧毀物理學界一個被無數事實支持的信念,可以讓所向披靡的物理「聖人」向亞洲落後國家的年輕晚輩低頭,也因而可以讓科學和人類社會持續不斷地自我修正與良性發展。

如何在8頁不到的篇幅,有系統的表述所有論證過程?

然而以上敘述只不過是故事的上半部,還沒說完的故事是李政道和楊振寧發表的論文一共只有5頁,而吳健雄所發表的實驗結果還不到3頁。假如是你,要如何用這八頁不到的篇幅,去有系統地表述所有的證據與論證過程?

首先,盡量引述學術界已發表過的事實,避免沒必要的贅述。譬如,李政道和楊振寧在導論的第一段中只用了62個字和4個注解(共引述8篇論文和1本學術會議論文集),就把當時學術界已知的所有關鍵事實和疑點都交代完畢。其次,這兩篇論文都必須吻合所有科學文件的基本要求:任何該領域的專家在閱讀該文件時,他們的理解必須完全一致,沒有任何歧異(這樣的文件才有可能被客觀地討論與評價)。至於吳健雄的論文,還必須提供足夠的資訊(儀器設備的特性,實驗材料的規格,以及實驗的條件設定等),以便該領域的許多物理學家都能夠據以複製出同樣的實驗結果。

為了在最簡短的篇幅內達成上述目標,必須盡量採用該領域大家所熟知、慣用的術語和符號,避免自己發明新詞。若情非得已而創造新的術語或符號,其命名原則必須容易理解且容易記憶,而且在第一次出現時就加以精準定義。事實上,學術著作如果語焉不詳,或者思路不流暢而有礙閱讀與理解,要被怪罪的是作者而非讀者,學位論文與學術期刊的審查委員甚至有責任要求作者逐一改善後重審,或者直接予以退稿。最後,然而並非最不重要的,你必須要有能力評估研究成果的價值,把最主要的篇幅留給最重要的發現,並且在必要時割捨次要的發現(去蕪存菁);同時你還必須想出最精簡、扼要且系統化的敘述與論證次序,以便在有限的篇幅內周延地呈現所有必要的證據與論證(精準表達)。

要「以理服人」,需要的不是舌燦蓮花

唯有同時具備以上所有要件,才有機會讓讀者一眼就看到論文中的主要創意與價值,並且在仔細閱讀之後確信它的結論(主張)堅不可摧。

相較於李政道、楊振寧和吳健雄的八頁論文,博士論文往往可以有三、四百頁,幾乎不受篇幅的限制。然而它們同樣必須以確實可靠的證據當後盾,以及層次井然的析理與滴水不漏的論證,才能「以理服人」,而不是僅憑「舌燦蓮花」的辯才就足以有功。此外,一篇全球頂尖名校的博士論文往往只能篩選其中精要而發表成兩、三篇期刊論文,每篇十頁上下,其背後「去蕪存菁,精準表達,以理服人」的功力也絕非泛泛。

像物理學革命這麼精彩的案例,鮮少出現在其他學術領域裡。不過二十一世紀的經濟學界卻演出了一場基本工資的觀念革命,影響之劇烈堪稱經濟學革命。促成這一場革命的關鍵是兩篇論文和一本書,其中第一篇論文的作者大衛.卡德(David Card)還因而獲得2021年的諾貝爾經濟學獎,因為他對基本工資等勞動經濟學(labor economics)的研究「徹底改變了經濟科學領域的實證研究」(更多細節參見第5章)。下一節就讓我們先簡要地看看這個經濟學的觀念革命是如何達成的。

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