位于新西兰惠灵顿的工业郊区山谷中，OpenStar Technologies，一家核聚变初创公司，正致力于实现一项激进目标：设计可在商业规模上向电网提供无碳电力的核聚变反应堆。这家公司是全球大约50家同类企业之一。尽管核聚变被认为是现有核能的清洁、安全替代方案，并可能成为通往无尽能源的关键，但迄今为止，它依然是科学家们未能攻克的难题。OpenStar的创始人兼首席执行官拉图·马泰拉押注于一种悬浮偶极聚变反应堆设计，其中内部的悬浮磁铁能够将超高温旋转的氘等离子体约束到与太阳核心相当的温度。作为年轻的毛利科学家和企业家，马泰拉被视作毛伊神话的现代化身，毛伊人曾用编织亚麻绳束缚太阳以延长白昼。马泰拉的目标如同捕捉太阳的力量一般。
这并非易事。近百年来，物理学家们已经理解了亚原子粒子在极高温度和高压下的行为大部分情况，但等离子体在不同条件下的大规模行为仍是前沿领域，科学家们才刚开始绘制地图。处于人类知识边缘的科学研究往往伴随直觉的作用。
“当你站在未知前沿时，直觉必须发挥作用，因为没有说明书，”马泰拉解释道，“没人为你写下完美理性的答案。”他和团队依靠直觉推理指导实验，并用其解释反应堆工作原理，这被他认为是OpenStar取得进展的原因之一。
直觉通常不被认为是科学工具。它快速、主观且不总是可靠，而科学强调渐进、客观、基于证据和理性。凭直觉，人们可能会“感觉知道某事”，但未必理解自己如何得出结论。在科学中，如果不能以证据和逻辑讲述连贯故事，这种直觉就不被视作稳固可靠。科学实践与直觉之间的界限并非绝对分明，而是存在渗透。
物理学家、数学家及其他学科的科学家在清醒的时刻生活在抽象理论中。日常生活中，我们通常不接触恒星的超高温物质，也不思考量子力学对亚原子粒子的描述。然而，科学家可以培养对陌生领域的直觉——对那些进化未准备的现象的感知。人类直觉是科学突破的重要火花：阿尔伯特·爱因斯坦16岁时通过想象追逐光线获得狭义相对论灵感，凯库莱凭梦境描绘出苯环结构。
在人工智能和机器学习越来越广泛应用的时代，理解人类直觉在科学中的价值尤为重要。心理学家如丹尼尔·卡尼曼将直觉归类为“系统1思维”，快速且情感化；理性则属于“系统2思维”，慢且逻辑严谨。不同变体的区分还包括隐性与显性、启发式与系统性、自动与受控。直觉源自无意识、具身、审美驱动的认知，与分析性、逐步推理形成对比。
几十年来，认知科学研究者讨论直觉是天生还是通过经验形成。发展心理学家艾莉森·戈普尼克指出，婴儿通过游戏实验发展“直觉物理学”，理解物体在三维空间中的行为。这种能力依赖于与世界的身体互动。对于日常无法接触的现象，比如亚原子粒子或宇宙尺度的事件，人类直觉也可能适应，但存在局限。
科学家如Mataira常用类比帮助公众理解复杂概念。他以雾气天气为例解释聚变反应堆内部的等离子体行为：地面温度冷却导致上方温度更高，形成停滞雾气；反应堆内因悬浮磁铁存在，产生两种截然不同的等离子体区域——一种平静，另一种湍急，如同雾中冷暖空气的不同层次。通过类比，科学家可以直观理解复杂现象。
科学家的直觉培养类似儿童通过游戏学习世界。复杂或反直觉概念，如量子隧穿现象，超越日常直觉，但科学家可通过沉浸、模拟和实验逐步发展直觉感知。认知科学家指出，高度复杂或抽象领域可通过训练和实践形成“第二天性”，即熟悉的直觉感。
直觉在科学探索中至关重要。科学家可能对新视角产生直觉，或直觉现有标准错误，但必须验证假设。科学实践是直觉与分析、批判和怀疑思维的结合。历史上，科学揭示了常规直觉的局限：地球非宇宙中心、粒子非因果行为、时间非单一流动。科学家的直觉帮助提出问题，但需通过实验验证。
科学学习可比作学习乐器：起初需有意识关注技巧与方法，随后技能内化为直觉，允许即兴创作。在科学中，直觉支撑提出新实验、概念和机制，推动学科发展。人工智能虽能计算和预测，却缺乏实践、直觉和元认知能力。它能模仿语言和逻辑，但无法自行提出新问题或理解科学现象。
科学家的直觉与元认知构成推动科学进步的核心。元认知让科学家意识到自身知识和假设的局限，从而提出创新问题和解释机制。人工智能缺乏此类自我意识和主动性，因此在面对不确定和复杂现象时，仍需依赖人类科学家。科学实践始终是人类创造力、直觉和分析能力的结合，而非单纯的数据处理。
科学家的直觉并非替代理性，而是在分析、批判和实验验证中，提供发现、创新和理解的火花。我们对科学的认知若只强调理性与算法，便会忽视科学仍由人类完成的核心事实：直觉、创造力和元认知是推动科学进步不可替代的力量。在技术日益渗透科学各环节的今天，我们必须认清人类为科学带来的独特价值。
封面图片：unsplash/Scott Eckersley