月球表面其實光滑無比,只是我們一直看不到

作者︰嚴振邦  難度:★★☆☆☆

 

  今年中秋節剛過了,大家晚上有沒有去賞月?驚聞今年原來八月十七的月光才是最圓 [註],忍不住想起了不是神探那個伽利略的一段故事。

  我們現在一般人都知道,月球表面凹凸不平,有時嘴巴賤賤之輩,甚至會用「月球表面」來形容皮膚不好的人。問題是,我們可以怎樣證明月球表面真的是凹凸不平?

伽利略的望遠鏡

  大家知道嗎?原來在伽利略發明望遠鏡之前,所有天文學家都相信亞里士多德所設下的天文學系統,一方面認為地球是宇宙中心,另一方面也認為所有天體都必定是完美球體,而且表面一定光滑無比。

  然而,伽利略發明了天文望遠鏡,第一次讓人類直接看到月球表面。他發現,我們之前的理論都是錯的,月球表面充滿高山,高低不平。

看到了,就是真實?

  當時很多天文學家都不認同伽利略的結論。有些認為因為望遠鏡會使光折射,所以看出來的影像會失真。有些認為就算人能在中短距離用望遠鏡準確觀察事物,但在遠距離卻不一定可以。

  但哲學上最有趣的回應來自天文學家 Colombe。他認為就算望遠鏡可信,也只代表月球表面「看起來」凹凸不平,而不代表月球表面「真的」凹凸不平。他認為,有可能其實月球表面看起來凹下去的位置,都填滿了透明的物質,所以其實月球表面是光滑無比的,只是因為我們看不到那些透明物質,才以為它不是完美球體。

實驗觀察能決定哪個理論正確?

  好了,大家可能都認為這些明顯的廢話,笑笑就好,不值得回應。問題是,當以前人類還沒登陸月球時,我們又能怎樣否定 Colombe 的理論?我們以往學習科學史時,都好像很簡單的,只要有一些重要的實驗觀測,就可以一槌定音地否定當時流行的理論。伽利略只要一用望遠鏡觀察到月球表面,就推翻了舊有理論似的。但現實的情況是,Colombe 只要加少許理論修正,就能讓當時流行的亞里士多德理論同樣脗合我們的觀察。當亞里士多德和伽利略的理論都會作出一樣的預測時,我們又怎可說伽理略的理論才對?

  不要忘記,任何一個流行的理論,都不是無的放矢地成為最受歡迎的理論。如亞里士多德的理論就跟當時很多其他觀察脗合,所以為當時科學家所相信﹙如那時的天文學已可以預測大部分行星的軌跡﹚。而 Colombe 的理論因為符合亞氏理論的系統,所以其實對當代天文學家來說,Colombe 的說法可能更有說服力。

  原來實驗觀察沒有我們想象中的厲害,不是純粹用實驗就可以決定哪個理論是對,哪個理論是錯。但若不是用實驗觀察的結果,我們又能怎樣證實理論是正確的呢?若你是伽利略,你可以怎樣反駁 Colombe 呢?我們是不是要等幾百年,人類登陸月球了,才可以相信伽利略的理論?

  大家又有沒有想過,原來科學理論其實並沒有想象中那麼客觀和簡單呢?

以彼之道,還施彼身

  伽利略當然不是沒有回應啦。伽利略用反諷的語氣,指「月球當然不是個表面光滑的完美球體」,因為在 Colombe 你說的這些透明物質上,其實還有更多由這些物質所形成的高山在上面呢!伽利略這樣的意思是,你不能訴諸無知,說因為我沒有辦法證明這些透明物質不存在它就存在,不然我也可以用同樣的方法來說有很多透明高山存在,而又因為你不能否證,所以月球就不圓。

  伽利略的回應很睿智,也帶出了重要的論點。但對科學哲學來說,問題仍然未解決。很多時候,舊有的理論其實只要稍為修訂,就能跟新的理論有同等理論預測,而且很多時修訂也不會如 Colombe 這回應看起來這樣硬來﹙事實上很多科學哲學家不一定覺得  Colombe 的回應是硬來的,不過這問題較複雜,要另文討論﹚。若大部分理論都可以透過修訂而能作出同樣預測,那還有甚麼原則讓我們決定哪個理論是對呢?

 

註腳︰

【賞月知多啲】今年農曆十七才月圓

【另】其實我們的《好青年哲學讀本》中,李吝嘉對這科學哲學的問題有更深入的討論,有興趣的室友不妨看看。

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嚴振邦

為人嚴肅,平常都正經八百,不苟言笑,對運動旅遊美食色情資訊等日常輕鬆話題和說廢話挖苦別人說髒話耍廢搞惡作劇等取樂子的活動可說是全無認識也無興趣更無能力,甚至常不屑那些飽食終日無所用心終日只懂大言炎炎侃侃而談的人,以至有「嚴肅」的別名。可惜小弟一登場往往氣勢太嚇人,年紀雖輕卻常遭誤認為叔父輩的人物,故又被誤以為叫「鹽叔」——一個叫「鹽」的大叔。有些不認為我江湖地位值得稱「叔」的人,也就只能叫我「呀鹽」了。

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