科学内外话“定律”


科学定律是不能用数学严格证明,但是经过实验和实践观察证明是正确的理论。人们最熟悉的科学定律多来自物理,比如,牛顿三大定律,这是因为物理学是一切自然科学的基础。学习化学、生物,甚至电子都要从物理学起。

还有一些定律来自物理学之外的学科,比如心理学中的“墨菲定律”。

爱德华·墨菲(Edward A. Murphy)是美国爱德华兹空军基地的上尉工程师。1949年,他和他的上司斯塔普少校参加美国空军进行的MX981火箭减速超重实验。这个实验的目的是为了测定人类对加速度的承受极限。其中有一个实验项目是将16个火箭加速度计悬空装置在受试者上方,当时有两种方法可以将加速度计固定在支架上,而不可思议的是,竟然有人有条不紊地将16个加速度计全部装在错误的位置。由此墨菲做出了他的著名的论断-墨菲定律并迅速流传。墨菲定律的原句是这样的:如果有两种或两种以上的方式去做某件事情,而其中一种选择方式将导致灾难,则必定有人会做出这种选择。墨菲定律主要内容是:如果事情有变坏的可能,不管这种可能性有多小,它总会发生。

还有一些定律流传甚久,但只能算是生活经验或人生哲学,更与科学没有半毛钱关系。比如, 帕金森定律:一个不称职的官员,可能有三条出路:一是申请退职,把位子让给能干的人;二是让一位能干的人来协助自己工作;三是聘用两个水平比自己更低的人当助手。 

华盛顿合作定律:一个人敷衍了事,两个人互相推诿,三个人则永无成事之日。 

木桶定律:一只木桶盛水的多少,并不取决于桶壁上最高的那块木板,而恰恰取决于桶壁上最短的那块木板

最有意思的一个定律,可能是号称“科学真理的真理”的普朗克科学定律:

A new scientifictruth does not triumph by convincing its opponents and making them see thelight, but rather because its opponents eventually die, and a new generationgrows up that is familiar with it.

这句话可翻译为:“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”

它是科技史家或科学哲学家托马斯•库恩(T. S. Kuhn)在一本书《科学变革的结构》或《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions. Chicago: Chicago University Press. 1970)中引用马克斯·普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck)的一句名言。

普朗克科学定律的提出起因于一位伟人的自杀。这位伟人就是玻尔兹曼。玻尔兹曼是一位伟大的统计物理学家。我们现在大部分人都学过玻尔兹曼的统计物理。我们都为其深深折服,因为在那个年代,那样深邃的思想实属罕见。可惜,这样的一位伟人后来自杀了。原因很多,其中之一,可能是最重要的原因,是他的学说不被当时的人们认可。当时的人不像我们现在一样当他做权威,所以就有人跟他有学术之争,而且在争议中显然玻尔兹曼处于下风。他们争论什么呢?争论的问题在我们今天看来很可笑。就是,物质究竟是由什么组成的?玻尔兹曼主张原子论,即物质由原子组成。他的主要对手有两个,奥斯特瓦尔德和马赫。他们主张唯能论。为什么这世界上的物质千差万别?根本原因是他们具有不同的能量。由于没有人看见过原子,玻尔兹曼无法说服其他人。于是玻尔兹曼很抑郁,于是他自杀了。普朗克总结了玻尔兹曼-奥斯特瓦尔德之争,并做出上述总结。他告诉喜欢争论的年轻人,争论说服不了他人,争论除了结怨一无好处。唯有时间才能证明自己正确。

电子科学领域也有一些流传甚广的定律。最知名的定律是摩尔定律。

摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。这个定律的提出,极大地增强了投资者的信心,促进了集成电路乃至整个信息产业的发展。这个定律被反复炒作,以至呈现出多个版本,主要有如下三个:第一,集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一番。第二,微处理器的性能每隔18个月提高一倍,而价格下降一半。 第三,用一个美元所能买到的电脑性能,每隔18个月翻两番。这些说法大同小异,核心是揭示了信息技术进步的速度。

摩尔定律不是科学定律,只是一个行业预言。行业预言这些年并不罕见,比如马云的预言就屡见报端,什么“未来五年下面五种职业将消失”,什么“未来十年这些行业最赚钱”,等等。同为互联网行业巨头,亚马逊(Amazon)创始人贝佐斯也有预言发表,最出名的是所谓“贝佐斯定律”。这个定律讲的是,随着科学技术的发展,人类社会已经进入后摩尔时代。在后摩尔时代,计算的单兵作战能力提升已经接近摸到天花板,一种集团作战的新模式将会支配未来的计算发展。这种集团作战模式就是云计算。在云计算的发展过程中,每一计算能力单元的价格每3年大约将会下降一半。

正如摩尔定律为电子产业指明方向一样,贝佐斯定律告诉我们,出于成本、人力、维护等节省的考虑,大多数企业应转向到公有云技术上。原因首先是成本上的,自建数据中心需要购买硬件、还有维护成本、电力消耗、制冷的固定成本,以及运作数据中心所需的建筑及人工等等。此外,企业自建的数据中心也很难与谷歌、IBM、微软、亚马逊等云提供商竞争。

摩尔定律1965年提出,其后得到集成电路产业严格的检验和证实。贝佐斯定律的提出时间大概在2014年前后,目前云计算的商业模式和赢利前景如何尚有争议。但作为行业预言,我们不能对它要求过高。

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