技术与基础理论

戴榕菁

1. 问题的提出

过去这些年本博系统性地揭示了19世纪末20世纪初以来理论物理的一地鸡毛。相信很多读者在读了之后会产生这样的疑问：“都说科学理论是工程技术的基础，而物理学是最基本的理论学科，如果理论物理真的象你说的那样不堪，怎么世界的科技在20世纪特别是进入21世纪后还能突飞猛进呢？”

对于这个问题，我在2024年出版的“When Philosophy Is Disparaged”一书的最后做了比较详细的分析讨论【[1]】，其后我又在中文博客做过一些相关的讨论【[2]】，但仍然存在一些需要补充的地方。本文就2024年的讨论要点做一介绍并加以补充。

2. 比较直接的原因

其实，技术进步与理论进展之间，并不像人们通常认为的那样存在简单的线性因果逻辑关系。为了更好地理解技术进步背后的成因，我们先来考察以下几个因素：

1) 将现有知识与新的实验结果相结合，往往能催生出新的理论；尽管人类现有的物理学理论体系存在大量缺陷，但它仍包含很大宝贵的知识。即便既有的理论与新理论都只是部分正确，它们依然有可能帮助人类改进现有技术，或构想并实现新技术。

2) 有关技术的发展，人们通常忽略了这样一点：技术的发展是在一个拥有数千年历史的全球性技术大家庭中孕育与演化的过程。这是因为既有的旧技术对新技术发展的影响往往远大于新的推测性理论所产生的影响。比如，在自动化出现之前，各行业的工匠，不论他们具体生产的是什么都需要掌握一些作为工匠的基本技能，这些技能本身又是人们在数千年的实践基础上累积起来的。而人们长期积累起来的手工及半手工技术后来又对自动化技术的产生提供了一些基本的工具和标准。与之相关地，

3) 技术发展在很大程度上受到跨领域进展的影响，而这些跨领域进展往往独立于目标领域自身的理论发展。例如，过去百年间人类科学领域最重大的进步，并非源于物理学理论及其相关技术，而是源于计算机技术、自动化与人工智能，以及相关的电信与信息技术。计算机的发展——尤其是算法与编程技术的发展——基本上独立于前沿物理学的发展；尽管前沿物理学对计算机硬件的发展产生过一定影响，但这种影响总体而言相当有限。就计算机硬件而言，迄今为止，经典物理学所发挥的作用远超最先进的量子物理学。但另一方面，计算机技术、自动化和人工智能的发展，显然对物理学（无论是实验物理还是理论物理）的进步产生了巨大影响。

4) 即使有号称最先进的理论作为指导，在实际操作中，“试错”仍是技术设计与应用中的常态，其结果往往会与既有理论产生显著偏差。事实上，在人类历史上，技术发展偏离既有理论的现象对于新理论的诞生起到了至关重要的作用。很多时候，科学发现纯属偶然撞见，甚至是看似无关的尝试失败后意外获得的“馈赠”，这与当时的理论进展往往并无直接关联。

5) 尽管有些作为一般性的理论存在着严重的逻辑缺陷，但是在某些具体的前提下，导致它们错误的条件并不存在，所以它们就有可能得出正确的结果。一个典型的例子就是我讨论过的广义相对论与Soldner理论的对比【[3]】。在那个例子中我们看到，尽管广义相对论是建立在光速对于所有观察者不变以及其它一些错误假设的基础之上的，但是广义相对论关于在地球上观测到的太阳对于来自遥远的星球的光线的影响与扩展后的Soldner的结果可以完全一样。这是因为在有关地球上观测到的太阳对于来自遥远的星球的光线的影响这个问题上，地球与太阳之间的相对速度远小于光速因而可以忽略不记，因此光速对于所有观察者不变以及其它一些相关假设的错误都无法表现出来，所以就能得到正确的结果。

6)有些理论的建立本身就是对一些实验现象模拟。这就好比人们用几个点来拟合一条实验曲线，尽管这条曲线并不能表达所有的相关数据，但至少它能相当不错地表达被用来进行曲线拟合的那些点。比如，我们现在已知薛定谔方程不是从最基本的物理定律推导出来的【[4]^,[5]】，而是凑出来的；在他凑出他的方程的时候已知某些实验中发现了所谓的二分之一量子数，因此他在选择他的方程形式及参数时就会向着能够得出二分之一量子数的方向努力。当然，他的波动方程本身就是一种为了凑出德布罗意波长公式而构想出的。遗憾的是，凑出的理论有时最经得起验证。比如，如果你用N个实验数据拟合出一条曲线，然后再拿那N个实验点去检验那条曲线，它一定是100%满足实验结果。

3. 经验公式的作用

此外，在现代科学的发展过程中大量基于实验观察的经验公式起到了非常重要的作用。尽管这些公式的提出者并不是象德布罗意薛定谔狄拉克及哥本哈根学派和相对论学者那样声称是在揭示宇宙的根本奥秘，他们给出的公式却往往是相当准确地反映出自然在某些具体方面的规律，那些公式在很大程度上提供了那些满是错误的虚无缥缈的所谓的基础理论无法给出的工程技术所需要的理论基础。

4. 运气

 除了上面几点在逻辑上有着比较明确的因果关系的因素之外，我们也不能否定有时候人的运气就是好会明明是错误的思路却阴差阳错地得出在某方面正确结果的可能。

5. 科学理论的符号脚手架作用（Semiotic scaffolding role of scientific theories）

在前文“知识正确性之标准”【[6]】中我指出了传统上把知识的发展比喻为接力赛或盖大厦的模式与我们所见证的进入20世纪以后的文明发展的状况相去甚远。其实，哪怕是听起来更合理的所谓的“失败为成功之母”的模式用于20世纪以来的文明发展也非常地失真。

这里我们需要注意到的是在上述三种模式之外的一种模式——“符号脚手架”模式。这里的“符号脚手架”是指：无论相关理论本身是否正确，理论中所使用的概念（甚至是某些概念名称的字面含义）都能起到组织未来理论或促成技术进步的作用。换言之，尽管科学进步常被比作建造大厦，但科学活动并不总是直接贡献于大厦的砖石构建；有时，它们的作用在于从语言上搭建起脚手架结构，从而帮助后人攀登其上，去构建那座真正的大厦。

本博在“一个即便是正确的也是蒙对了的理论”和“语言与物理”【[7],[8]】两篇文章中给出了一个非常典型的例子：被主流学界捧为人类历史上最精准的量子理论其实经历了这样一个戏剧性的演变过程：

德布罗意把一个简谐振子在空间移动时划出的图形称之为波è物理学界称之为物质波è为了给这个物质波建立动力学的数学框架，薛定谔凑出了奠定量子力学理论基础的薛定谔方程，并将波函数诠释为“粒子的电荷强度”è波恩将薛定谔的波函数重新解释为概率密度，从而德布罗意波也就成为了概率波è根据波恩的诠释，从薛定谔方程出发我们可以推导出大名鼎鼎的海森堡测不准原理。

薛定谔方程加量子化è狄拉克将泡利的旋转矩阵和狭义相对论引入哈米尔顿函数，得出著名的狄拉克方程，并因为它含有正负能量解日后被宣告预言了正电子的存在。。。。但是，与薛定谔方程不同，我们不用深入检视就可以直接判定狄拉克方程存在着致命问题----它是建立在错误的狭义相对论基础之上的。

依据海森堡测不准原理èFrank Wilczek提出了与胶子有关的理论并获得2004年物理学奖【[9]^,[10]】，但是那里对于海森堡测不准原理的运用与海森堡的测不准原理的数学表达和原始的物理涵义【[11],[12]】几乎可以说是风马牛不相及，唯一相通的就是测不准（Uncertainty）这个词汇！

。。。。。。

上面的这个戏剧性的例子的最大特点在于真正连接它的每一步发展的并不是严格的逻辑上的因果关系，而是语言上的启发。

5.1. 符号脚手架的作用

可以说整个量子力学的理论大厦就是建立在这么一个缺乏基本的逻辑严格性的基础之上的。这样的一个理论大厦可以给实验及工程技术提供的最主要的支持基本上就是一整套定性的词汇，以帮助站在实验和工程实践第一线的人们来理解和记录并表达他们在实验及工程实践中所发现的有关量子世界的各种现象。

6. 错误理论对工程技术的误导及耽误

尽管现有的量子力学体系可以为实验和工程技术的发展提供符号脚手架的功能，我相信没有人会在了解了量子理论的发展过程之真相之后还会天真地的认为在这样一个破漏的理论基础之上能够构建出一座坚实的量子物理大厦来。

虽然包括实验和工程在内的所有技术的发展都如上所述具有技术本身内在的连贯性的帮助，错误的理论体系一定会对人类文明在自然领域的发展造成误导并严重地耽误其进程。

7. 结束语

20世纪之理论物理造成的一地鸡毛的乱象与21世纪人们所看到的令普通人眼花缭乱的科技持续高速发展之景象间的偏差再再地告诉我们基础理论与技术发展之间并不是人们传统上以为的那种地基与地基之上的建筑之间的简单关系。本博在2023年【[13]】就提出人类亟需一个专门的新学科领域来研究基础理论与包括实验与工程在内的技术发展之间的关系，而这个学科的一个重要的任务就是研究抽象的“技术”本身在人类文明发展史上的跨越具体学科领域的发展连贯性，以及跨学科技术之间的相互影响和支持。我们可以暂且称之为“理论与技术之关系”学科。

但另一方面，虽然假如没有理论物理的各种错误人类的科学技术或许可以比今天的水平高出几百倍甚至更多，即便在有了那些错误的前提下，自19世纪末以来，人类的科技水平仍然有了飞跃的发展；可与此同时，人类的社会人文的发展却非常落后。。。。我们或许应该问：假如此时人类的科学技术果真比目前的水平高出几百倍，以人类目前的社会人文水平来说，那将是好事还是坏事？

人类目前的社会人文水平能够和平地接受并消化高于目前水平百倍甚至更多的科技水平吗？

或许这才是20世纪的理论物理学之一地鸡毛在无意中带来的最积极的意义？你们说呢？

与之相应地，前面提到的“理论与技术之关系”新学科的另一个重要的任务应该是研究社会人文能够良性地接纳科技发展水平的条件。

[[1]]Dai, R. (2024) When Philosophy is Disparaged. Scholars’ Press. 2024. Final Remarks, pp. 101-106. ISBN: 978-620-6-77202-6.

【[2]】戴榕菁（2024）逻辑上错误的理论“蒙”出正确结果的原因

【[3]】 戴榕菁 （2024）Soldner的结果怎么会和广义相对论的一样？

【[4]】 戴榕菁 （2024） 探秘薛定谔方程的推导

【[5]】 戴榕菁 （2024） 戏剧性的薛定谔

【[6]】戴榕菁（2026）知识正确性之标准

【[7]】戴榕菁（2026）一个即便是正确的也是蒙对了的理论

【[8]】戴榕菁（2026）语言与物理

[[9]] Wilczek, F. （2005） Asymptotic Freedom: From Paradox to Paradigm. Retrieved from https://arxiv.org/pdf/hep-ph/0502113

[[10]]Wikipedia. Frank Wilczek. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Frank_Wilczek. Last edited on 14 April 2026, at 12:26 (UTC).

[[11]]Wikipedia. Uncertainty principle. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Uncertainty_principle. Last edited on 9 July 2026, at 20:02 (UTC).

[[12]]Heisenberg, P. (1927).THE ACTUAL CONTENT OF QUANTUM THEORETICAL KINEMATICS AND MECHANICS. English trans. By NASA. Retrieved from https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19840008978/downloads/19840008978.pdf

【[13]】戴榕菁（2023） 迫切需要的调查与迫切需要的学科