金观涛 华国凡：我们为何会“看不见”真相？｜双体实验室

大家好，我是船长。

在人类探索真理的漫长道路上，我们是否思考过：认识的边界究竟由什么决定？是思维的深度，还是实践的能力？人们常相信，通过“实践—理论—实践”的反复循环，知识便能无限趋近真实。然而，科学的历史却提醒我们，有时纵使再勤奋的实践、再精巧的推理，认识仍可能停滞不前——问题或许并不出在思维本身，而在于我们“能看见什么”与“能改变什么”。

金观涛老师与华国凡老师指出，人类对客观世界的认识，始终受制于特定时代所能观察和控制的变量范围。无论是海尔蒙特误将水视为柳树生长的唯一来源，还是塞贝克因无法观测电流而误解磁场成因，都揭示出同一困境：在观测与控制手段未能突破之前，理论只能在既定范围内自洽，却难以触及更深层的真相。

今天，技术正以前所未有的速度重构我们的观测与控制维度。重读这篇文章，不仅是对科学史的回顾，更是对当下认知方式的一种清醒审视——它告诉我们，真正的认识突破，往往始于对观测与控制手段的根本性超越。在这个信息与技术澎湃的时代，我们是否已准备好，为自己与人类打开那扇新的认知之门？

图：拉图尔《 油灯前的马格达丽娜 》

我们为何会“看不见”真相？科学史上的认知困局与破局

文/金观涛 [美]华国凡

认知的边界：观察与控制的双重制约

为了保证我们的认识能够不断地逼近客观真实，我们必须首先要具备一定的实践手段。这反映在认识结构图中，就是指人必须能够通过某种方式对客体A施加输入变量，进行控制；同时也要能够对客体A的输出进行观察，了解客体的变化结果。如前所述，它们可以用客体黑箱的可观察变量和可控制变量来表示。

可观察变量和可控制变量反映了人类实践活动的深度和广度。无论采用不打开黑箱的方法还是打开黑箱的方法，人们掌握的可观察变量越多，表示人们对自然界的了解越多。掌握的可控制变量越多，表示人们改造世界的能力越强。显然，人类认识真理首先和掌握这两类变量的程度有关。

科学史表明，人类对自然界认识的每一个划时代进展都和开拓一批新的可观察变量、可控制变量有关。伽利略把当时刚发明的望远镜指向夜空，天文学就在16世纪开始了革命性的发展。19世纪光谱分析出现以前，绝大多数人认为别的星球上的物质组成是我们不可能知道的。光谱分析技术的发明，使天体物质的组成成为可观察的变量，从而开始了天体物理和天体化学的发展。高能加速器使人类在微观世界的控制范围扩大，有了它，人们才能建立并验证各种各样的基本粒子理论。

图：电影《伽利略 Galileo 》剧照

随着科学技术的进步、生产力的发展，客体的可观察变量和可控制变量的数目越来越多，范围越来越大。但在一定的条件下，在一定的历史时期内，客体的可观察变量和可控制变量受到人们生产水平和实践手段的限制。这种限制也必然会影响到人们对客观真理的认识。

历史的困局：当变量缺失时，真理如何隐匿

科学史上有许多事实证明，在客体的可观察变量和可控制变量被限制在某一水平之内，无论人们怎样进行“实践—理论—实践”的反复循环，都不能使认识进一步逼近真理。在一定的实验手段范围和精度内，尽管人们反复实验，反复修改理论，充其量也只能使理论与所做的实验结果相符合。但这种反复并不促成理论向客观真理的逐步逼近。

17世纪，化学家、生理学家海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont）做了一个实验，他在称量过的土上种了一株柳树，每天浇一些称量过的水。5年之后，这株柳树的重量增加了约74千克，而土质的损失仅仅为约0.06立方分米。他因此得出结论，认为柳树的新物质差不多全是由水组成的。显然，这个理论是错误的。当时空气中的成分既没有被发现，也没有用于发现植物通过光合作用吸收空气中CO2 的技术手段。

图：希什金《被太阳照亮的柳树 》

从今天的角度来看，建立模型所必需的一些基本变量，如果只有柳树、水和土壤的数值是可观察变量和可控制变量，其余都不在观察和控制的范围之内，那么，即使海尔蒙特把实验做得再精确，实验的次数再多，也不能得出正确的结论。

1821年，爱沙尼亚的物理学家塞贝克（Thomas Johann Seebeck）用两个不同导体组成闭合电路。他发现，当两个导体的接头处存在温度差时，导体附近的磁针会发生偏转。塞贝克认为，这是温差引起了磁化现象，并据此来解释地磁现象，认为地磁由赤道和两极的温差造成。

现在我们知道，塞贝克错了。两个不同导体接头处的温差使导体产生了电流，电流产生的磁场才是引起磁针偏转的原因，磁场和温度差之间没有直接的联系。在塞贝克所做的实验条件下，电流是一个不可观察和不可控制的变量。因此在塞贝克实验的限度之内，无论怎样重复实验，无论怎样修改理论，都不会找到磁场产生的直接原因。在这个限度之内，人们也无法判断“地磁由赤道和两极温差引起”这一理论的真伪。

丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Oersted）证明， 在导体中有电流通过时，导体附近的磁针会偏转，电流是产生磁场的原因。这一突破使电流在磁场形成的过程中成为可观察和可控制的变量，并解释了温差和磁场之间的关系。

宇称守恒定律的发现更进一步说明人类的实践手段和理论检验之间的关系。20世纪50年代初，李政道和杨振宁提出宇称在弱作用条件下不守恒。如果这一学说早提出30年，也许它不会被接受，因为它不能用实验证明。

吴健雄为了证实宇称在弱作用下不守恒，要把钴60原子整齐排列起来，使它们的自旋平行。这需要高超的控制技术，把原子完全“冻住”，几乎没有热运动。这依赖于超低温技术。如果人们不具备这种控制和观察钴60原子自旋平行的技术，新的理论就不能有效地被实践检验。

突破的路径：拓展变量，即是拓展认知的疆域

如果客体的可观察变量和可控制变量总是停留在一个水平上，那么理论就只能在原有的一批可观察变量和可控制变量的范围之内得到检验。在人类社会发展的一定阶段，人们掌握的可观察变量与可控制变量在总体上取决于那个时代的生产力水平，包括科学技术水平。所以人们对世界的认识总和一定时期的生产力发展水平相适应。

图：伦勃朗《杜尔普医生的解剖课》

在一定时期内，不管认识者的才能多高以及“实践—认识—实践”多少次，他们都不能超出这个时代所决定的可观察变量与可控制变量的局限。那种忽视实践所采用的方法，是十分有害的。这种限制的条件下，尽管主客体之间的反馈依然不断进行，但整个认识系统停留在旧有的稳态结构当中。

由此可见，人们的认识要不断逼近真理，理论要在实践的检验中不断发展，要求人们的实践手段不断更新，使可观察变量和可控制变量的数目和范围不断扩张。

本文系摘选自《控制论与科学方法论》一书第五章节第3节。为便于阅读，部分段落做了拆分和删减，推文标题为编者所拟，学术讨论请以原文为准。文中部分配图来源于网络，如有侵权请联系公众号后台删除。

内容编校：舒婷

编发 审定：船长

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