假说对科学理论的形成和发展为什么至关重要？

马海飞

（http://blog.sina.com.cn/gfis  2019年12月4日星期三）

一些看到我新建立的“统一物质物理学理论”的人发表评论说，我的理论只不过是一个假说，毫无实际用处。这些人认为“所有的假说都没有科学价值”。因此也就认为我所为此付出的所有努力和时间都是浪费。对此我的看法不同。

我认为做出这些评论的人对科学理论的形成和发展过程还不了解。其实，在科学发展的整个历程中，所有的科学理论都是从假说开始的。离开了假说就不可能有科学理论的出现。因此，假说对科学理论的形成和发展来说起着决定性的作用。可以说，没有假说的提出就不会有科学理论的出现。

科学理论的整体产生和形成过程几乎都是这样的：1）人们对看到的某种自然现象产生出好奇心和不解。于是就会想要知道这些现象是如何产生出来的。2）为此就会有人根据他们自己的背景知识对这些现象的产生过程（机制）作出解释。有宗教背景的人就会用超自然的宗教知识做出解释。拥有自然知识的人就用自然的知识解释。但无论是哪种解释都算是假说。因为在这个阶段做出解释的时候，他们的解释都无法通过任何可以信赖的科学方法得到验证。尽管如此，提出不依赖超自然能力的假说就是科学理论形成的第一阶段。3）当然，假说毕竟是假说。并不是对自然现象的最终解释。其实，提出假说的主要作用并不是为了直接解释自然现象，而是为那些想要了解真相的人提供一个新的思路。提出假说的人是希望人们按照假说中提出的思路去认识和理解那些让他们好奇和不解的自然现象。4）如果有人按照这种新的思路研究下去并取得了成功，就说明这种假说是正确的。如果不成功，就说明这种假说是错的。这就是对假说的验证。其实，在科学发展的过程中，很多人都在错误的假说提供的思路指导下进行过研究。但因为假说是错误的，因此研究结果无法证实假说的正确性，最后这样的假说都不可能形成为科学理论。例如以太学说也是一种假说。很多人曾经按照以太存在的思路进行研究，结果都不成功。这类错误假说的命运只有一条，就是被淘汰掉。如果不去按照假说提出的新思路去进行研究，而只是一味地指责和否定假说，这种做法得出的结论是不可信的。5）这种验证重复的次数越多，覆盖面越广，得到的结论就越准确。如果所有的验证都证明一个假说是正确的，那么这个假说就可以作为一个确定下来的科学理论使用了。相反，如果用一个严格的科学实验就能证明某个假说是错的，那么这个假说就一定是错的。或至少是在某个方面存在错误的。

举例来说，

在哥白尼提出日心说之前，当时的科学家们都相信地球是宇宙的中心。但是，人们从托勒密的地心说研究结果中发现了很多令人不解的现象。例如天体的逆行现象和复杂本轮等等。为什么会存在这些现象都是当时的科学家们既好奇又无法解释的问题。针对这些问题，哥白尼提出了日心说这个在当时完全处于假说阶段的学说。他认为如果是地球围绕太阳转的话，行星的逆行现象和复杂的本轮就都没有必要存在了。因此，用日心说这个假说对那些之前解释不了的问题都可以做出合理的解释。但是，在当时的科学水平，哥白尼的日心说是无法直接得到科学验证的。所以，它只能以一种假说的形式存在。假说都是前瞻性的。它走在相应的科学技术发展之前。所有的假说在刚刚提出来的时候都没有科学技术可以对它进行直接验证。但是，假说在科学发展中起到的一个重要作用是为从事科学研究的人提供一个全新的思路。哥白尼把以往“太阳围绕地球转”的思路改成了“地球围绕太阳转”。也就是把地球与太阳的主次关系颠倒了过来。从表面上来看，这种假说毫无实用价值。没有它，人们照样可以按照地心说理论在某种程度上预测出季节的变化和某些天体未来的位置。但是，正确假说的科学价值却蕴藏在它的未来发展中。虽然哥白尼的新思路被绝大多数人都无视了。但最终开普勒采纳了哥白尼的新思路。他用地球围绕太阳转的思路进行研究和运算，一下子就获得了突破性的重大成果。在开普勒成果为主的基础上，停滞了上千年之久的科学一下子就产生出了飞跃性的发展。这场科学革命的起因就是哥白尼提出的日心说假说。哥白尼是用他的假说从思路上，从世界观上改变了世界。今天卫星已经上天。可以从外太空俯瞰地球。已经不会再有人对地球围绕太阳转的关系有所怀疑。在地球与太阳的关系上，哥白尼的理论得到了非常确切的科学验证。当然，哥白尼的日心说假说从思路上来说是正确的，而作为科学理论，哥白尼的日心说理论并不完美。日心说中的那些不完美的地方也随着科学的发展大白于天下。可以说，假说是爆发科学革命的引子。没有假说的提出就不可能有新科学理论的出现。没有新科学理论的出现，科学就不会产生出革命性的飞跃发展。这就是科学理论的形成和发展的过程。

其实，牛顿的万有引力理论也是如此。在牛顿提出万有引力理论的时候那也只不过是一个假说而已。那时既没有引力计算公式，万有引力理论也没有具体的实际应该价值。这个理论当时唯一一个有价值的地方就是它可以对一些前人无法解释的自然现象做出合理的解释。例如对天上的月亮不掉下来和地上的苹果落地之间的关系的合理解释。对潮汐产生原因的解释，以及对天体运行规律的解释等等。这些解释都是自然逻辑上的解释。并没有数学运算和实际应用上的科学验证。所以说，牛顿的万有引力理论在刚刚提出来的时候也只不过是一个毫无实际用处的假说而已。但它和所有的假说都一样，为后人提供了一个新的思路。牛顿引力理论给后人提供的新思路就是：地上的自由落体运动与天上的天体运动都与同一个自然规律相关。牛顿引力理论真正用于人类实践活动的时间是在这个理论诞生之后的七十多年以后。也就是说，牛顿的万有引力理论是在作为假说提出来之后的七十多年以后才开始得到科学直接验证的。在那之前，它一直都是一个假说。

但是，对牛顿引力理论验证的结果发现，就像哥白尼的日心说并不完美一样，牛顿的万有引力理论也不完美。其不完美性就在于用牛顿的万有引力理论对很多涉及到万有引力现象的问题都无法做出合理的解释和回答。甚至对“万有引力本身的本质和来源是什么”都无法解释。而且，对“为什么用牛顿引力定律对水星近日点进动做出的计算结果不准确”的问题也无法做出辩解。这就说明，牛顿的万有引力理论也不是完美的。其中存在很多问题，而且是很严重的问题，甚至是错误的。比如说，牛顿所描述的那个相互吸引的“万有引力”至今还停留在无法被科学实验直接验证的假说阶段上。因为从来都没有任何人用任何科学实验和观测的方法直接证明过相互吸引的万有引力的真实存在。“万有引力”至今还处在人们的想象之中，也就是处在假说的阶段上。这就是为什么爱因斯坦的引力理论有机可乘的一个原因。牛顿的引力理论完全解释不了的一些问题都被爱因斯坦的引力理论勉强解释了。其中，爱因斯坦使用了“不存在相互吸引的万有引力”，而是用“时空扭曲”的思路和观点来解释万有引力现象的成因。无论爱因斯坦的理论是否正确，仅凭爱因斯坦的理论可以解释牛顿理论解释不了的问题这一点就可以看出，牛顿的引力理论是不完美的。

另一方面，关于科学家的态度问题，我们可以对比一下今天和牛顿时代的科学家的不同。在牛顿时代，牛顿用他的万有引力理论从自然逻辑上把地球上的自由落体运动与天体运动联系在一起进行解释，然后再把地上看到的海洋潮汐与月球联系在一起解释。用一个新的假说解释了很多以前无法解释的问题。于是牛顿的理论就被当时的科学主流接受了。而实际上当时的牛顿引力理论假说毫无实际用处。可见，当时的科学家把科学理论研究的重点放在对自然现象成因的解释上，而不是实用上。因此把提出这种能解释前人无法解释的假说看作是一个重大成果。并不注重实用性。今天的科学家则大不相同。今天的人们在看到一个新理论或新假说之后，首先想到的不是用这个理论或假说对以前无法解释的问题做出更合理的解释，而是先看新理论有没有实用价值。这种急功近利的实用主义极大地伤害了当今科学基础理论研究的发展。阻碍了新理论的形成和发展。

其实，对以前解释不了的自然现象做出符合逻辑的解释这件事情本身对科学来说就是一件具有现实意义的事情。它虽然不能直接知道人们在新假说的基础上制造出全新的产品，但它会为今后制造出全新的产品奠定一个基础。就像没有牛顿的万有引力假说就不可能又今天的卫星上天的道理一样。

鉴于假说对科学理论形成与发展所具有的关键性作用，我认为，科学主流对所有的新假说都应该引起必要的重视。具体做法就是按照新理论（假说）提出来的新思路研究一下看看再说，而不应该在还没试用之前就先一棒子把它打死。

举例来说，

在我新建立的统一物质物理学中，我提出了这样的一些新理论或假说：

1、物质是实体与场的统一体。描述物质实体的物理量是质量M或m。描述物质场属性的物理量是质量场强度D=M/4πr²。

2、在自然世界中存在着这样的一个自然规律：在一个物体的质量场中的任意一点上，朝向这个物体的自由落体加速度g与这个物体的质量场强度D之间的比值恒定不变。G_m=g/D=8.39x10^-10 m³/kg•s²。G_m是一个常数。

3、自由落体加速度g不是物体受力过程的产物，而是由物质的自然基本属性的质量场强度D决定的，g=G_mD。

4、自由落体运动的起因是两个物体的属性场与质心之间交叉不对称所产生出来的不平衡所导致的。自由落体运动是物质的基本自然属性现象，而不是力学现象。

5、万有引力现象中的关键因素是“自由落体运动”，而不是“万有引力”。万有引力现象不是靠万有引力产生出来的，而是靠自由落体运动产生出来的。

6、在万有引力现象中，加速度与力的因果关系是：自由落体加速度是因，力是果。

7、质量场是一种前所不知的物质存在形式。它既不是传统上说的以太也不是爱因斯坦说的时空也不是牛顿力学中的引力场。因此，应该用一种新的思路去理解质量场。质量场很可能是一种新的物质存在形式。

8、光的形成和传播需要介质。这个介质就是质量场。因此，光速是可变的。光速是由质量场强度决定的。

我的这些假说可以从物理机制上完美地解释很多用前人的理论无法解释的问题。例如万有引力的本质是什么的问题。惯性的本质是什么的问题。万有引力现象是如何产生出来的问题。为什么在万有引力现象中存在平方反比定律的问题。牛顿引力常数的本质是什么的问题。如何推导出牛顿引力计算公式的问题。爱因斯坦的弯曲时空的本质是什么的问题，以及牛顿引力理论与爱因斯坦引力理论有什么样的本质联系的问题等等。几乎所有的物理学基本问题都可以从我提出的假说中得到解释。这比牛顿引力理论提出来的时候所能解释的范围大多了。我想，如果牛顿时代的科学家见到我的假说一定会非常感兴趣。

我的这些新理论或新假说给人们提供了很多新的思路。例如在针对万有引力本质的问题上，不是从“引力拉动下落物体产生加速度”的思路上，而是从“自由下落的物体的自由落体加速度被其他物体阻止而抵消”的思路上来进行分析和研究。这种把力与加速度的主次关系颠倒过来的思路与哥白尼把地球与太阳的主次关系颠倒过来的思路非常类似。我希望从事科学研究的人中能出现像开普勒那样的人，用我提供的新思路去研究和解决以前解决不了的问题。而不是急功近利，直接就想用我的理论制造出一个新产品来。

虽然假说对建立新的科学理论来说至关重要，但是，所有的假说在提出来的当时都是可有可无的。没有它世界都是在照常运转。因此，在这个时候任何假说都是毫无实际用处的。然而，正确的假说最终一定会引导人们建立起正确的新科学理论。而正确的科学理论带来的必然是科学上的大变革和飞跃性发展。所以，千万不要忽视掉那些有潜力的假说。被你忽视的假说恰恰可能就是一个引发下一个科学革命的引信。你如果不抓住机会，机会就会落入别人手中。在这个世界上一定还会有当代的开普勒出现。