科学理论是客观存在的真理还是凭空想象出来的,科学理论是怎么产生的

科学家是真的掌握了自然规律，还是在凭空想象？

“科学家是真的掌握了自然规律，还是在凭空想象？”这个问题其实是一个很深刻的问题，同时也是2000多年，学者们思考得很久的一个问题。我们不妨从两个角度来思考这个问题。

是否存在绝对客观的自然规律？科学家给出的理论算不算客观的自然规律？

你可能要纳闷，为啥要从这两个角度去思考这个问题？

其实这里就涉及到了最基本的逻辑问题。在这个问句中，核心其实就是“自然规律”，那前提应该是这个“自然规律”是必然存在的，这个问句才成立，换言之，如果根本不存在“自然规律”，那这个问句其实就不成立了。

而自然规律实际上指的就是我们常说的绝对客观真理。其次，如果真的存在，那就可以去思考科学家掌握的到底是不是这个“自然规律”。今天，我们就来仔细聊一聊这个问题，不过，我们从后往前来讨论，更方便你去理解。

科学家掌握的是什么？

科学家掌握的算不算自然规律？

我们可以给出这么一个答案：一定程度上是，但不是很多人想象中的最终的那种。为什么这么说呢？

我们拿牛顿力学来举例子就知道了，牛顿力学在20世纪以前就被奉为绝对真理，科学家利用牛顿力学仅仅用纸和笔就预言了海王星的存在。19世纪末的很多学者甚至认为物理学只需要修修补补就可以了。

但我们也知道，到了20世纪开始，牛顿力学在几次和相对论的比拼中都败下阵来，我们也没有办法用它来描述微观世界的情况。那为什么会这样呢？

实际上是尺度问题，牛顿力学解释的宏观低速世界的物理学，换句话说，就是我们肉眼可见的世界或者说我们生活中的物理学现象，在这个尺度下，牛顿力学奇准无比，你甚至可以认为它就是这个尺度下的客观真理。

随着人类观测技术的提升，我们可以观测到引力大，速度快（接近于光速）的大尺度物理学现象，这时候就会发现牛顿力学运用到大尺度上的误差极其巨大，因此，我们需要一个新的理论来解释这一切，这个理论就是相对论，实际上，相对论的诞生其实也是源自于人类对于光速的认识。

同样的，人类几乎在同一时期，利用一些设备，可以观测到微观世界里的物理学现象，科学家原本先利用牛顿力学来试图描述，结果发现，到了这个尺度下，牛顿力学的误差变得很大。

因此，我们需要新的理论，这时候量子力学诞生，量子力学描述了微观尺度下的物理学。

从上述这些内容，其实我们不难得出这么几个结论：

牛顿力学有一定的适用范围，这个范围被我们称为宏观低速的世界；相对论描述的是速度快，引力大的大尺度的物理学现象；量子力学描述的微观世界的小尺度的物理学现象；牛顿力学在这两个尺度下都出现误差巨大的问题；实际上，量子力学、相对论和牛顿力学其实是一样的，也有自己的适用范围，比可观测宇宙再大的尺度，相对论也无能为力，比夸克更小的尺度，量子力学也会出问题。之所以会出现相对论和量子力学，是因为人类的观测水平提升，未来新的理论的出现，也需要观测手段的进一步的提升。

绝对客观的真理真的存在吗？

通过上文，其实我估计你大概能猜到。实际上，“绝对客观的的真理到底存不存在？”是一个谜一样的存在。

这是因为，理论是否描述的正确，我们需要有足够强的观测技术。就拿如今大热的弦论来说，它所描述的尺度，就是用目前观测技术都无能为力的，因为观测误差都要比理论描述的误差大好几个数量级，我们根本无法验证这个理论到底对不对？

同样的问题不仅发生在小尺度上，也发生在大尺度上。由于光速是物质、信息、能量的极限速度，加上宇宙是有一个起点，持续至今也就138亿岁，把宇宙膨胀考虑进去，我们能观测到的宇宙范围是930亿光年，这个范围也被称为可观测宇宙，它仅仅是宇宙的一小部分，也就是说，我们根本无法看到宇宙的全景。

但这也就算了，关键是我们主要利用的是电磁相互作用来观测。而通过这个办法能观测到的可见物质连可观测宇宙中5%的总量都不到，剩余的暗物质和暗能量都不参与电磁相互作用。

也就是说，随着我们的观测水平的提升，我们的认知确实提升的，提出的理论能够涵盖更大的尺度，但同时也出现了另一个问题，其实就是中国的那句老话：知道得越多，发现自己不知道的越多。

因此，“我们是否可以穷尽整个世界，观测到所有的尺度和物理学现象”按目前来看，情况并不容乐观的。如果没有办法做到这一点，对我们而言“绝对客观的真理”其实就是不存在的。当然，还有一种可能，那就是压根不可能穷尽所有的尺度，也不会存在绝对客观的真理。这个观点来自于量子力学，在微观世界当中，我们就没有办法同时观测到一个粒子的位置信息和动量信息，这才有了海森堡的不确定性原理。

基于不确定性原理，波尔直接提出了著名的互补性原理。他认为原子的波动性和粒子性是互斥的，你所得到的结果取决于你的观测手段。

如果是这样的话，那绝对真理就是不存在的，因为你总要观测，而你的观测手段已经确定了你无法观测到一个物体的全貌。

总结

最后，我们来总结一下，如今科学家所掌握的理论实际上是有适用范围的，而不是最终那个绝对客观存在的真理。其次，绝对客观的真理并不一定存在，如果要得到它，我们需要观测到宇宙中所有尺度下的物理学现象，而来自于量子力学的观点则认为我们永远无法得到这个绝对真理。

科学家是真的掌握了自然规律，还是在凭空想象？

在数千年前的古希腊时期，自然哲学刚刚起源的时候，绝大部分诠释自然现象的理论都是“凭空想象”出来的。

当时， 以泰勒斯 （Thales ） 、柏拉图 （Plato） 和亚里士多德 （Aristotle） 为代表的一大批自然哲学家认为，制约宇宙的自然定律不需要通过计算和实验去进行验证，只要凭借大脑来思考就能找出所有自然规律。

在这种狭隘的思想下，诞生了大量诸如 “ 四元素说” 和“地心说”这类 近似于现代自然科学理论的自然哲学理论，甚至还形成了一套完整而自洽的世界观体系，既所谓的“ 亚里士多德世界观 ”。

这些凭空设想而来的哲学理论大部分都成为了现代科学理论的前身，或者说奠基。

比方说，柏拉图认为宇宙万物是由“ 土、气、水、火 ”这四大元素构成的，这些元素会按照各自不同的特性，在“重力”和“浮力”这两种基本力的作用下，使物体呈现出上升或下降的趋势——土元素和水元素受重力的影响而下降；火元素和气元素则受浮力的驱使而上升。

在如今看来，这种理论固然是错误的，然而现代的科学体系又何尝不是沿袭着同样的思想，认为万物均由基本粒子构成，受四大基本作用力（引力、强力、弱力、电磁力）的制约，从而呈现出不同的形态和表现的呢？

除此之外， 托勒密的地心说和现代的太阳系模型，区别也不外乎只是谁在中心而已，核心思路都是一群天体绕着一个天体转。

由此可见， 古希腊自然哲学和现代自然科学这两者，在思想方向上是完全一致的，可是 ，完备性和正确性却有着天壤之别，问题就出在是否停留于“凭空想象”上。

事实上，古希腊的自然哲学理论足足影响了人类上千年，在今天看来，却无一例外都是错误的，有一些甚至根本不必使用现代的研究结果去与之对比，仅仅通过一些非常简单的实验就能让它们玉碎瓦解。

譬如在物体掉落这个问题上， 亚里士多德认为重的物体会比轻的物体掉落得更快，因而若是在同样的高度将铁球和羽毛同时扔下，铁球必定会先于羽毛落地 。这个理论如真理一般被人们坚信了上千年，在很长一段时间都没有任何人想过是否应该以某种方式去验证 一下它的正确性 。

你可能会觉得，这是由于古希腊人没有足够的技术来制造真空环境，因而没有条件去验证这个理论。可事实上，最终推翻这一理论的 伽利略·伽利雷 （Galileo·Galilei），也同样没有能力制造真空环境，他只是用了一个再简单不过的 思想实验 就发现了矛盾所在。

我们可以想象一下，假如重的物体比轻的物体掉落得更快，那么如果将一个2公斤重的塑料球和一个8公斤重的铁球绑在一起扔下山崖，塑料球就势必会拖慢铁球的下降速度，如此一来它们就比单个铁球的下降速度更慢了。于是问题来了：绑在一起的两个球比单个的铁球重了2公斤啊，为什么重的物体反而比轻的物体掉落得更慢了呢？

倘若以同样的逻辑思考下去，就会发现不同重量的物体下降速度如果不一致，那么无论轻的更快还是重的更快，在上述实验中都会出现同样的矛盾。因此伽利略认为， 任何物体的掉落速度都必定的相同的，也只能是相同的——在没有空气阻力的真空环境下，即便是一根羽毛和一个铁球也照样会同时落地。

如此简单的一个问题，在伽利略之前竟然上千年都没被意识到，这绝不是因为古希腊人太笨。

要知道，那些哲学家们仅仅只是盯着一颗北极星就分析出了地球是个大圆球，可见他们无一不是聪明绝顶的人，之所以没有意识到物体掉落速度不一致会出现矛盾，是因为他们根本没有想过这种“凭空想象”出来的理论是有必要进行验证的。

实际上伽利略的思想实验，也是在大脑中完成的思想实验，因此严格来说仍然是“凭空想象”出来的理论。而不同之处就在于， 伽利略不仅通过思想实验想到了这一点，还利用斜面实验来进行了大量验证。

他的实验也并不复杂，简单来说，就是将不同重量的小球放在同一个斜面上，它们会以相同的加速率同步滚下，并同时到达终点，无论斜坡的角度多大都不例外——10 的斜坡如是；30 的斜坡如是；60 的斜坡如是；那么，70 、80 ，乃至90 的垂直坡道自然也如是。

因为驱使小球滚下的是始终是重力，这一点是不会因为坡度的变化而改变的。

在伽利略之后，这项实验又经由 艾萨克·牛顿 （Isaac Newton）之手，进行了大量的数学计算和实验观测，最终得以完善，衍生成为了意义非凡的“ 三大运动定律 ”。

同样借以数学计算加上实验验证的方式，牛顿还进一步提出了伟大的 万有引力定律， 使人类彻底掌握了万物的运动规律。

时至今日，宇宙中的任何宏观物体—— 小到一粒芝麻、大到一颗恒星，无一不是在 三大运动定律和万有引力定律的共同制约下运动的。 换言之，我们随便指着地球上的任何一个物体，或宇宙中的任何一个天体，牛顿说它应该如何运动，它就只能如何运动。

倘若某个天体的实际运动轨迹和牛顿的公式所的预测的结果不一致，那么只能说明一个问题：它附近必定存在着其他未知天体，影响了它的运动轨迹。

事实上，也正是由于天王星的运动轨迹与公式的计算结果不吻合，所以海王星还未被发现，天文学家们就已经知道了它的存在，甚至还知道了它的大致质量，以及它应该在哪个范围内。然后所有人才开始在这个范围内努力寻找它，且最终真的找到了它。

这就是通过数学计算和实验观测来验证过的理论，所体现出来的强大力量。

值得一提的是，即便在牛顿时期，这些诠释大自然的理论依然还被定义为自然哲学，因此包含着三大运动定律和万有引力定律的伟大著作，名字仍然还是《 自然哲学的数学原理 》。但尽管如此，它已经脱离了自然哲学的狭隘性，是真正意义上的自然科学了。也正是此后不久，诠释自然现象的学科就不再被称为自然哲学，而改称为自然科学了。

综上可见： 在自然哲学的起源时期，解释大自然的理论几乎都是凭空想象出来的，古希腊人并没有真正掌握自然规律；而现代的自然科学虽然脱胎于自然哲学，却彻底摆脱了凭空想象的狭隘思想， 有了这些极其严谨且十分完善的科学理论，当然可以认为科学家们是真正掌握了自然规律。

若非如此，人们当年如何能算出海王星的存在呢？你今天又如何能通过智能手机看见这篇文章呢？

目前，科学家回避“物质是怎么产生的”这一关键问题，也就无法解释“磁场与电流的关系”。

既然不去研究“物质是怎么产生的”，也就只能依靠实验数据去理解“大自然的规律”；至于不能实验观察的“热核反应”，以及“热核反应”导致的地质变化，就只能事后观察，展开合理想象。这样，就难免出现错误，只能希望随着科学技术的发展，不断修正。

例如:陨落地质学理论认为，小行星撞击是地质变化的动力；陨石坑岩浆冲击波层流里高速流动的物质转化的金属态氢离子聚合形成岩石和矿物的同时释放电磁波——能量。也就是说，磁场里高速流动的物质转化为金属态氢离子，金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时释放电磁波——能量；热核反应质量守恒，物质不能转化为能量——链式反应是冲击波层流里高速流动的物质转化的新元素反复裂解为金属态氢离子形成了连续的爆炸。

显然:板块不会运动；物质不会转化为电磁波。

事实上，“板块运动假说”阻碍了“量子物理理论”的发展；“物质转化为能量”错误结论影响了“地质学理论”的创新！

不得不说，人类科学家通过不断 探索 ，反复试验掌握了部分自然规律并非凭空想象。

例如电的发现，到应用足以说明问题。电是看不见摸不着的物理现象，电没有发现之前本来就存在与大自然中。一但被发现和掌握后，就彻底地改变了人类的生活生产方式，给人类带来及大的便利。科学家根据电的特性，可以人为地制造产生电的机器，即发电机，和相适应的不同的用电设备……

假如人类科学家没有发现不能掌握这种自然规律，工业革命是不可能实现的，所以说不是凭空想象。

科学理论的存在和发展具有客观物质性说法对吗？

不对。

1、科学理论属于精神成果，不具有物质性；

2、科学理论是客观存在的，具有客观（存在）性。