世界本质的多样性探讨

2015-04-18 11:47黎群武
江汉论坛 2015年10期
关键词:宇宙规律能量

黎群武

哲学

世界本质的多样性探讨

黎群武

人类对于世界本质的认识是不断深化、永无止境的过程。从当代科学哲学的视野来看,世界具有不可替代的多样性质。物质是世界本质的一部分。能量和物质同在,本质上却不是同一事物,它们的功能、度量单位、观测方法等也都不相同。空间是无限的无形存在,本来就有,将来也不会消失。宇宙具有时间性,它是有始有终的。规律是有序世界的根源,异象则是新颖世界的源泉,宇宙自始至终存在着规律和异象。

世界本质;多样性;物质性;能量性;空间性;时间性;规律性;异象性

本质是人们认识到的事物的根本性质和特征,是构成它的各要素间相对稳定的内在联系,是该事物存在的根据。世界的本质是世界万物的根本性质。随着自然科学的深度发展,人类对于世界本质的认识也在不断深化。从当代科学哲学的视野来看,世界的本质既可以具有物质性,又可以具有能量性;既可以是空间的,又可以是时间的;既包括变化的规律性,又包括突变的异象性。世界具有不可替代的多样性质。

一、物质性

物质是一种具有物理质量的客观实在。在科学哲学看来,世界的物质性是明摆着的、否定不了的事实。但对于物质本质的认识,一直以来意见不一。

古代西方朴素的物质观是从可观可感的实物开始的。原子史话始于大约公元前500年爱琴海的一个海港阿布德拉。两位原子论的先驱者,一位是哲学家卢西普斯,另一位是他的学生德谟克利特。他们的观点与现代科学的主流观点是一致的,认为世界是由微小得不能再缩小的、大小形状不一但肉眼看不见的物体所组成——这些物体在无限的真空中处于永恒的运动状态。他们把这种物质实体称之为原子,意思是不可再分的。可是后来的柏拉图、亚里士多德等古希腊著名的哲学家提出了相反观点,认为物质可以被无限地分割,不存在不能再被进一步分割的最小物质单元。于是原子论在西方逐渐被人遗忘。

古代东方的物质观也存在着两种对立的观点,但物质无限可分的思想占据主导地位。中国名辨家公孙龙的名言“一尺之棰,日取其半,万世不竭”曾经广泛深入人心。

近代物质观基本上沿袭了古代分歧,并作了深入推进。无限可分论以法国数学家、哲学家笛卡尔为代表,他说:“宇宙之中,并不能有天然不可分的原子或物质部分存在。因为我们不论假设这些部分如何之小,它们既然有一定的广袤,我们就永远能在思想中把任何一部分分为两个或较多的更小部分,并可因此承认它的可分割性。”①近代物理学则通过实验方法,否定了物质无限可分,并以科学的名义,把原子确定为最基本的物质。然而,“由物理学家做出的对原子的描述并非是准确地和永恒地反映了一个被揭示的事实。它是一个模型,一种抽象;对原子的描述显得既是一种创作,又是一种发现”②。这里必须消除一种误解,即认为事物可分是数学分割或机械分割。我们说物质可分,指的是事物内部仍有差异性,即整体仍可分辨或分解为若干部分;如果内部没有差异性,便无法识别其内部结构,更谈不上分解它,它也就是不可分的。

现代物理学家对物质的认识是从相互联系着的两个方面入手的:一是物质之间的相互作用方式,二是物质构成的基本单元。一方面,物质之间存在四种基本相互作用,分别为强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。“从前被描写成可分性的极限的原子,现在只不过是一种关系。”③“一些粒子与其它粒子间的关系不是通常的构成与被构成的关系,而是相互转化的关系,如正负电子对与高能光子之间的关系就是相互转化的。”④另一方面,对于物质的最基本构成又有两种不同意见。第一种意见是1964年美国物理学家盖尔曼提出的“强子—夸克模型”,认为基本粒子是夸克。构成地球上稳定物质的基本单位不仅不是原子,也不是质子和中子,而是上夸克、下夸克、电子、胶子、光子和中微子。第二种意见是物质结构的“夸克—轻子模型”,猜测比夸克更基本的物质很可能不再是点状的物质,而是线状的弦。作为最基本的物质结构将是由结构更复杂的弦组成——但弦是没有质量的,这个问题不解决,弦理论恐难成立。

物质具有质量,这是物质区别于非物质的最基本的特征。在过去的近半个世纪里,物理学家们预测存在一种粒子,它赋予其它所有物质以质量。这种以英国理论物理学家彼得·希格斯名字命名的玻色子,是为了将电磁力和弱相互作用力统一为“弱电相互作用”而被引入的。它被认为是粒子物理标准模型里终极的、具有决定性的最后一块拼图。“比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒与希格斯因此获得2013年诺贝尔物理学奖,他们提出的理论解释了粒子如何获得质量,有助于人类了解亚原子粒子质量的起源。”⑤

把物质最终分解为几种基本粒子乃至弦,是当代物理学探索世界物质本质的新高度。问题是:唯物主义认为物质不仅是世界的本质,而且是世界的全部本质。然而,宇宙大爆炸理论假设的原始奇点以外是不是一无所有?物质为何运动?它如何运动并形成系统的整体?运动是否存在时间箭头?等等这些本原的问题,我们是无法从世界的物质本质中找到答案的。曾有科学家“要把物理学的‘物’同物理学的其他东西分离开来,我们显然已经失败了”⑥。因为物质不是孤立的静止的绝对存在,按照量子力学,粒子没有精确定义的位置或速度,而是以一种概率分布、或波函数的方式散播开来。即使在寻常的宏观情形下,我们也不能在事物的识别中将运动排除在外。之所以把基本粒子分割成一个个的状态,只是出于认识上的需要,它们的性质其实是与它们彼此间的四种相互作用联系在一起的。比如强相互作用包括动力学的能量和动量,而能量和动量又关系着质量、空间、时间以及运动变化规律等。因此可以说,世界本质具有物质性,但又不仅仅具有物质性。

二、能量性

能量是与物质不可分割的无形存在。它不仅是物质做功能力的量度,而且是促使物质运动的原因。人们虽然看不见能量,但可以度量其大小,并且感受到它的活力。

一些科学家主张用能量取代物质,认为宇宙间发生的一切都是能量的转化过程,甚至意识也是一种能量,是已知的最高级最稀少的能量形式。“只有能量毫无例外地存在于一切已知的自然现象中。或换言之,所有自然现象都可根据能量的概念进行分类。因此,这一概念特别适合用于彻底解决实体概念所提出的、物质概念所没有完全解决的种种问题。”⑦故而唯能论认为,与其说世界是物质的,不如说世界是能量的。

从能量的运动规律看,热力学第一定律指出,能量既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从一种形式转化到另一种形式,在转化中能量的总量保持不变。进一步地,热力学第二定律指出,系统内能量的转化是有一定的方向性的,即只能沿着耗散方向前进,并且总是有能量转化为“无效能量”,这种“无效能量”就叫做熵。熵理论表明,整个世界作为惟一的一个系统,其变化过程是不可逆的,总要导致熵增;而熵增到最大值时,便是系统的平衡即“热寂”。

英国天文学家亚瑟·爱丁顿称,熵理论是整个宇宙的最高的形而上学定律。熵理论从物理学延伸到社会科学,形成了一种与机械论完全不同的世界观——熵世界观。它从能量的角度认识世界,把世界高度抽象为能量,认为世间万物的形态、结构和运动都不过是能量的不同聚集与转化形式的具体表现而已。

诚然,世界本质具有能量性的主张是合宇宙物理学的,这也是构建宇宙大爆炸模型的基础。唯物论不把能量当作世界的一种本质,而视为物质不可分割的属性,实际上导致了认识论的局限,并妨碍了人类对能量的深入研究。事实上,能量是固有的客观存在。如果硬要把能量视为物质的属性,那么唯能论也可以把物质视为能量的属性。但是,世间的一切事物都可以归结为能量吗?能量与物质虽然在一定的条件下可以互相转化,本质上却不是同一事物:能量不像物质具有质量。能量形成运动、显示力量,物质形成结构、显示形态,它们的功能显著不同,度量单位(前者为焦耳、后者为克)以及对其观测的方法(前者只能间接、后者可直接可间接)等也都不相同。我们说能量与物质不可分割,是说能量与物质是两种不同的事物,但是分不开——没有差别何谈分割呢?能量与物质又是不可替代的:如果用能量替代物质,那么你将看不到世界;反过来,如果用物质替代能量,那么你看到的将是一个死寂的世界。

不仅物质不能归结为能量,当代物理学揭示的空间和时间、规律和异象等,它们的根本性质和存在形式都不同于能量,也不是能量所概括得了的。所以,我们应当既承认世界本质的能量性,又不承认能量是世界的唯一本质。虽然能量是最初和最终的实在,但就像物质只有基本粒子才是自始至终的基本存在一样,并不是各种各样的具体能量都是自始至终的存在。究竟是什么能量始终存在于宇宙呢?现代物理学尚不得而知。

三、空间性

空间是一种无边无际无形的虚空存在。它就像透明的弹性的器皿,是容纳万事万物的场所。

人类对于空间的认识存在两种截然不同的看法。一种观点认为,空间是人们根据自然事物呈现的形态特征所建立的一个概念,是人们在了解或认识事物时所形成的一种意识形态;空间并不存在于大自然,本身什么也不是。亚里士多德说:“没有和物质分离的虚空。……如果有虚空,就不可能有任何运动。”⑧恩格斯也说:“一切存在的基本形式是空间和时间,时间以外的存在和空间以外的存在同样是非常荒诞的事情。”⑨“物质的这两种存在形式离开了物质,当然都是无,都是只在我们头脑中存在的空洞的观念、抽象。”⑩另一种观点则认为,空间作为一种存在的基本形式就是空间本身。德国哲学家格奥尔格·西美尔指出:“形式的奥秘就在于:形式即界限;形式就是事物本身,同时又是事物的终结,是事物的存在与不复存在在其中合而为一的范围。”⑪佛教关于空间有独到的认知,认为空是一种有,而不是无:“空即是色,色即是空。”美国哲学家杜威声称:“无论在形而上学方面怎样,实际上空间依然是真的。”⑫德国哲学家海德格尔指出:“空间参与组建着世界。”⑬

物理学表明,物质始终寓于空间之中。离开了空间,物质就失去了容身之所。但物质的存在形式不是空间和时间,而是质量和结构。曾有物理学家把物质、能量以外的宇宙空间理解为一无所有:无参照物、无距离、无运动、无时间。但是,物理学的最新成果证实,空间不是什么都没有,即使是真空也有能量。原始奇点所谓的三无点粒子(即零尺度、无结构、无内部运动的点)的假设,正常情况下是不能成立的(不然就不叫奇点)。因为只要是物质就有尺度,就占据空间。而且,如果原始奇点是在极大能量的压迫之下形成的,那么在奇点之外的空间不是没有能量,而是能量极大;如果原始奇点是在极大引力下形成的,那么要打破平衡致其爆炸,至少也需要奇点之外的空间有微扰。

虽然我们能够测量物质的大小,但是谁也测量不出空间的大小,因为空间是无形的、无限的。爱因斯坦的相对论把空间比喻为一个圆气球:光滑、连接、自洽。史蒂芬·霍金的量子引力论也认为,宇宙在开端处的空间没有边界,宇宙是一个自足的整体。据宇宙学家观测,宇宙中存在着数以百亿计的星系(银河系只是其中一员),每个星系又包含有数以百亿计的恒星(太阳系只是其中一员)。不管这是推测还是事实,数以百亿计的星系也不能说宇宙无边无际。“宇宙总体积可能有限。这常使人感到难以想象,但它是宇宙学理论的后果而不是前提。”⑭对此,我们可以从两方面理解。一方面,不管浩瀚宇宙的总大小为有限或无限,我们所能观测的部分总是有限的。另一方面,由于空间的无差别性和自洽性,人们无法穷尽星系之外的空间,这种外延的无限性导致不能确定宇宙体积的大小。

我们今天观测的极遥远的宇宙背景辐射,并不是一开始就辐射到最远处,而是由近及远的。因为空间可以用来描述物体的位形,所以可以推断,宇宙广袤的可观空间是在不断膨胀的。也就是说,宇宙起始时刻的空间和今天人们观测到的宇宙空间应该是不一样的。可以说今天的宇宙空间无穷大,因为宇宙的物质无穷大,它可以无限地延伸;也可以说宇宙的起始空间无穷小,因为除了无穷小的原始奇点以外,宇宙空间里什么也看不见。空间和物质成正比。就像宋代文学家苏轼的比喻:“太山秋毫两无穷,巨细本出相形中。”空间是个相对的、具有弹性的存在,绝对空间(其自身特性与一切外在事物无关,处处均匀,永不移动)是不存在的,也是没有意义的。

一般说来,物理空间都是三维立体的。在相对论中,时间与空间一起组成四维时空,构成宇宙的基本框架。但是量子论显示,量子跃迁时存在二维、三维时空和超四维的多维时空的可能性。例如粒子在直线上运动时,出现二维时空;粒子在平面上运动,则呈现三维时空。但是,人类的智慧无法理解超四维的多维时空。按霍金的猜测,粒子从黑洞可以逃逸,实现星际穿越;爱因斯坦也曾预言,透过“时空隧道”可以实现太空旅行。而按黑格尔的观点:“人类不可能看到另一种不同的宇宙。”⑮无论如何,人类生活在四维时空,四维及以上空间超出了世界观范畴。“它的存在会带来一些奇异现象,在那个新维度上运动的物体,可以忽然在一个地方消失,在另一个地方出现,根本不经过我们熟悉的空间”,如此“我们将失去各向同性。”⑯

另外,宗教有天堂、人间和地狱之分,民间有“九重天”、“十八层地狱”之说。空间似乎是多个层次同时并存的。物理学家埃弗雪特认为,没有波函数的坍缩发生,只有宇宙分支无穷尽的增殖和萌发。世界独立存在着无数“平行的”宇宙,每一个宇宙都像我们的宇宙那样真实。对此,宇宙学家德威特评价说:这是一种彻头彻尾的精神分裂症。但许多宇宙学家偏爱埃弗雪特的多重世界量子力学解释,因为它不再明显地需要有一个外部观测者。如果采用物理学家魏格纳的解释,宇宙波函数坍缩的唯一观测者,必定是上帝。

不管怎样,“空间以它绝对可靠的本性为我们所有的思想与活动提供了坚实而足够的领域”⑰。撇开超四维时空和多层次空间的争议,宇宙大爆炸模型和量子理论关于空间的认知已形成基本的共识:空间是自始至终的独特存在。亦即是说,世界本质上具有空间性。

四、时间性

时间使人产生神秘感,它深奥难测的性质是有史以来人们反复思索、争论不休的对象,由此产生了两种针锋相对的时间观。

为此,以吴起砂质黄土作为研究对象,通过对不同砂粒含量(30%、35%、40%、45%)的砂质黄土进行渗透试验、压缩试验、三轴剪切试验,研究了砂粒含量的变化对砂质黄土力学性质的影响及其力学机制,所得结果为砂质黄土地区滑塌灾害防治减灾提供了重要的力学参数。

一种观点认为,时间是人们依据自然事物发展变化特点所创立的一个概念。“时”是对物质运动过程的描述,时如其尺;“间”是指人为的划分,间如其刻度。物质的变化跟时间本身没有关系,比如说冰化为水,是环境温度决定其融化的快慢,时间只是被动地依变化而行。康德说:“时间并不是什么客观的东西,它既不是实体,也不是偶发,也不是关系;它是因为人类心灵的本性而必然产生的主观条件。”⑱在牛顿那里,时间和空间一样是绝对的,即任何事件,都在空间里有个一定的位置,都发生在时间里某个特定的时刻。“绝对的、真实的、数学的时间,由于它自身的本性……,与任何外界事物无关地、均匀地流逝。”⑲在爱因斯坦的相对论中,光速直接地将时间和距离连在了一起,当物质运动达到光速时,时间停止;超过光速时,时光倒流。爱因斯坦坚信“物理定律没有时间性”⑳,物质运动不一定非要时间不可,“时间是人们认知的一种错觉”㉑。英国有位物理学家在计算时甚至发现,宏观物理与微观物理相统一的条件就是消除时间。总之,时间因我而存在,它是人定的、不真实的。时间本身什么也不是。

另一种观点则认为,时间是世界内禀的、真实的虚空存在,是万事万物运动变化的顺序性和不可逆性的标记,是事物运动过程的连续性与间隔性的矛盾统一。它虽无形,却不是人们的主观臆想。作为一种存在形式,时间就是时间本身。宇宙具有时间性,它是有始有终的。这种观点建立在量子力学和热力学的基础之上,不仅与宇宙大爆炸理论保持一致,而且符合人们的生活经验,因而更加具有说服力。

其一,时间是内禀的,对宇宙来说是基本的。“如果广义相对论是正确的话,则科学不能预言宇宙是如何开始的。然而,如果我们加上量子力学的理论,也就是非常小尺度的理论,则可以预言宇宙是如何开始的。”㉒霍金解出的广义相对论中的爱因斯坦方程式显示,宇宙的时间有一个起始点,是由大爆炸开始的,在此之前的时间是毫无意义的。在哈特尔——霍金的无边界设想中,宇宙开端的方式是:时间的行为非常狡猾,在技术意义上时间是虚的,这样时间就没有边缘。虚时间既没有开端也没有终结,但又是有限的,如同地球只有有限的面积一样。“源始的时间是有终的。”㉓当宇宙热寂时,宇宙的一切,无论是物质、能量,还是空间等等,不再发生变化,于是宇宙时间终结。“任何事物都由时间来辨别”㉔,没有变化则无从辨别。由此可以看出,时间有始有终是宇宙的内在规定。

其二,时间是一维的、有方向的、不可逆的。英国的彼得·柯文尼教授认为:“时间的箭头,并不特别依赖于‘初始条件’。”㉕例如电磁现象,从没有人见过光波从照亮的房间里聚回到电灯泡,也没有人见过光线从我们的眼睛里跑出来,再被太阳或是其它光源吸收回去。爱丁顿指出:“时间的最大特点是向前走。但物理学家有时常常容易忘记这一点。”㉖在人类给时间的方向寻找科学依据时,科学家开始以为量子力学较有希望。但和爱因斯坦的相对论一样,量子力学也有严重的内症:用它处理实际问题时,譬如原子如何吸光、发光等,就会爆出许多令人头疼的无穷大。大爆炸理论表明,时间是从初始奇点开始的。但霍金发现,只要考虑量子效应,奇点就会消失。所以单纯从量子力学上考察时间的方向性,无助于理解宇宙的演化。正如诺贝尔化学奖获得者普里高津所讲:“尽管物理大师跟我说了,我总还是不明白,怎么能从可逆性里得出我们宇宙、文化和生命的演化形式。”㉗热力学则不同,熵把每个时刻加以区别,从而可以得知宇宙是真正在演化的。宇宙的无中生有,和熵的产生不可解脱地结合在一起,因此是不可逆的。普里高津指出:“时间之箭在非平衡结构的形成之中,扮演着最重要的角色。……按照热力学第二定律,熵这个量总是在增加的,因此它赋予时间一个箭头。”㉘不仅热力学,宇宙的诞生与膨胀、离奇的长寿K介子的衰变、光波传播到将来而不是过去、演化树的多种多样的不对称性等,都在为时间的不可逆性作证。“时间之箭对于保持科学的完整性是必不可少的。它是创造力的手段,用它,生命才能够被理解,我们才能理性上开始沟通人文与科学两方面的经验。”㉙

其三,时间是无形的、虚在的。时光一去不回头,但是我们却看不见时间。广义相对论告诉我们,在时间的开端有无限的密度,从而理论上有着无限的时空曲率。空间可以被理解成弯曲(尽管看不见空间,但可以通过引力变化来推测局部空间的变化),那么时间能不能弯曲呢?黑洞使光线弯曲,但光线不等于时间。时间只是以光速为参照,它是无形的,只有快慢长短之分,不存在平直与弯曲之说。人们虽然看不见时间,但在日常生活中,又时时刻刻感受到它的存在,譬如冬去春来、花谢花开等。海德格尔指出:“时间是‘抽象的’否定性。作为‘被直观的变易’,时间是可以直接摆在面前的、业经区别的自身区别,是‘在此的’、亦即现成的概念。”㉚

其四,时间具有相对性。诗人席勒形容时间的步伐有三种:未来总是姗姗来迟,现在却像箭一般飞逝,过去则永远静立不动。这种相对性是文学家的主观感受。物理学上,观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点,所测量到时间的流逝是不同的。现有的仪器已经证实了这些理论,并且其成果已经应用于全球定位系统。就今天的物理理论来说,时间是连续的,不间断的,没有量子特性。但一些至今还没有被证实的、试图将相对论与量子力学结合起来的理论,如量子重力理论、弦理论等,则预言时间是间断的,有量子特性的。目前普遍使用的电磁时间,已经受到引力时间、中微子时间、核时间甚至多维时间、虚时间的挑战。最终,普朗克时间可能才是时间的最小单位。

五、规律性

迄今为止,宇宙学的标准模型被认为是人类认识史上一个最具革命性的、划时代的伟大事件。根据大爆炸模型,宇宙初始,空间无限,原始火球质量无限小,能量无限大。尔后物质和能量在无限的空间里逐渐演变成星系。最终,宇宙将死亡。基帕·索恩博士认为:“宇宙最后如何终结存在两种基本理论。一种是开放宇宙的观念,它会继续演化,不会突然终止;事情仅仅是缓慢下来,然后是无限多的基本粒子在无限大的宇宙中做无序运动(粒子汤),宇宙热寂。另外一种是闭合宇宙的观念,它会停止膨胀,而且会向自身坍缩回来,这时被称作大挤压,像是大爆炸,只不过在时间上颠倒过来就是了。”㉛需要指出,后面一种终结理论只是基于机械力学和抽象逻辑的分析,既与热力学第二定律的熵增规律相悖,也不符合辩证法的开放宇宙观。所以在目前,科学家们倾向于宇宙热寂说。

从大爆炸到热寂,宇宙为什么会这样演化呢?换句话说,我们怎么知道宇宙是这样演化的呢?原来宇宙的演化自始至终存在着规律。

世界是运动的,运动也是自始至终存在着的。那么,运动是不是世界的本质呢?科学唯物主义认为,运动是绝对的,静止是相对的。这个观点值得商榷。我们知道,绝对是无条件的,不受任何限制的,但人类观测到的所有运动都是有参照物的,因而都是相对的。运动无论快慢,都是由每时每刻的静止状态联系起来的,即使是高速的粒子运动,它在亿万分之一秒的那一刻也是静止的。以运动速度最快的基本粒子光子为例。我们知道光具有波粒二象性,当从粒子性的角度来考察光时,光线由一串光子组成。这里所描述的每一个光子(可以理解为量子时间所指的那个“现在”)实际上是静止的。又比如,宇宙零时间描述的原始奇点也是静止的。量子跃迁并不否定静止,如果没有静止,我们凭什么判断光粒子和原始奇点存在呢?再者,如果运动是绝对的,那么这一认识是绝对真理呢,还是相对真理呢?如果是绝对真理,那么它就与列宁所说的“相对真理的总和所构成的绝对真理”㉜相冲突,破坏了我们对于绝对真理的界定;如果是相对真理,那么运动就不是绝对的。

辩证地讲,运动相对于静止而言,它们是事物对立统一的两个方面,既缺一不可,又互相转化。绝对的运动是不存在的,这正是我们看到世界千姿百态而不眼花缭乱的根本原因。运动和静止一样,只是事物存在的一种状态和方式,不是事物的本质。规律则是事物的必然运动,亦即事物运动的内在原因,因而是世界本质不可分割的属性。

规律很多,但不是所有的规律都自始至终地存在着。宇宙中各种各样的规律是有类别和层级区分的。世界观是关于自然、社会和思维的根本看法,由此我们可以把规律分为自然规律、社会规律和思维规律三大类型。很显然,自然规律中化学和生物学的规律是在原子和分子形成之后出现的,社会规律和思维规律的形成更晚,它们都不可能是自始至终存在着的。剩下的就只有揭示自然的数学定律和物理学规律了。

在数学定律中有两个基础性的矛盾着的规律:因果律和概率论。因果律和决定论相联,概率论和统计力学相系。虽然广义相对论在非常大的宇宙尺度上是正确的,因而它替代了牛顿的经典物理学;但是在质子、原子和分子领域,经典物理学就要用量子理论来替代。科学家们正在寻求一种大一统的规律,把量子论和相对论综合起来,以绕过十分棘手的奇点问题,达到统帅整个宇宙的要求。霍金的量子引力理论就是这种大胆尝试。它使我们看到了大自然和谐统一的美好蓝图,但是还没有找到通向这个梦幻般宫殿的现实路径。“量子力学与相对论的不相容是个无可争议的史实和事实。将两大理论合并在一起的量子引力论会在‘科学的王国’成什么气候呢?借用坦丁的话:‘从这儿进去的人必须抛弃一切希望’。”㉝即使宏观领域的决定论和微观领域的概率论在数学和物理学上可以整合,也只是概括了自然界的根本规律,它恐怕不能统帅社会规律和思维规律。“马克思主义的哲学认为,对立统一规律是宇宙的根本规律。”㉞因为它最具一般性,满足它的条件最为简单。到目前为止,这仍然是一个真理性的最高概括。

规律是世界有序变化的根源。但世界是复杂多样的,单纯用规律无法解释世界上所有事物的彼此联系。“宇宙演化学说的发展表明,宇宙内一切事物均受两种对立因素的支配:必然性和偶然性、简洁性和复杂性、统一性和多样性同时起作用。”㉟因此,除了掌握必然性规律之外,偶然性异象也不容忽视。

六、异象性

异象是相对于规律的一个本质性概念,是指事物内在的、超常或反常的本质的偶然联系。异象是新颖世界的源泉。宇宙从古到今都存在异象。

“丹麦物理学家玻尔认为:一个自然科学家实际上不能,也不应该相信奇迹。承认奇迹,他便取消了自然界的各种规律,其实自然科学家的任务正是在奇迹中去发现自然界的规律。”㊱但是,自然观不能无视可能性,偶然性也是不容忽视的。必然性一般不能彻底排斥偶然性,有时偶然甚至是由必然转化而来的(例如混沌现象)。某些规律即使在形式上是完全必然的,它也可能包含着偶然性。“曾经深入人心的爱因斯坦的名言‘上帝不掷骰子’,并未受到科学的支持,特别是在自组织理论揭示的演化规律中,偶然的涨落和干扰在进化过程中的重要作用得到了确切的承认,我们可以从中得到许多启示。”㊲

宇宙的异象从大爆炸开始。原始奇点必须有外力或微扰作用才能爆炸。那么,这神秘的第一推动力从何而来呢?这是世界的第一个异象。

对称性是宇宙学的一个重要概念。对称性对应守恒律,对称性的破坏,一定反映相应守恒律的破坏。而对称性的缺失又用来解释为什么物质会比反物质多得多,否则物质世界就不存在了。这是物质世界形成之初的异象。

混沌演化看上去和普通演化完全相反,它推翻了时间对称的绝对观念,否定了时间演化中任何长期规则性和可预言性。科学家相信天气就是由混沌主宰,所以天气预报只能短期有效。混沌非常复杂:在每立方厘米的任何固体中,大约有1022个原子(这是个大得惊人的数目),每个原子都与其他原子发生着不同程度的电磁相互作用,共发生1044个;即使在我们呼吸的空气中,每升体积内也存在着1022个左右的分子,它们相互碰撞,也撞击包围它们的边壁。但是,混沌并不等于天下大乱,而是指一种奇妙的秩序。

波函数坍缩,这种离奇的非因果性的相关性,是爱因斯坦等人1935年首次提出的。举例来说,发射一个朝着荧光屏飞去的电子,当你在屏幕上做测量以确定电子的位置时,波函数就坍缩了。虽然测量是在局部地点进行的,但是波函数的坍缩却改变了电子此一瞬间在空间所有地方的物理状态。好比电子发出的瞬间即达到宇宙的尽头,这听起来就像天方夜谭。这一独特性质出现的原因,是由于波函数实际上是一种弥漫于整个空间的抽象场。选择一个任意地点所做的观测,会引起一个潜在的状态(所有可能的结果)坍缩到一个现实的状态(观测到的结果),这个现实状态在宇宙中所有各处,并在同一时刻被固定下来。1982年,阿斯佩克特和他的同事在巴黎理论和应用光学研究所证实,确实有一种超光速的联系存在于遥远的时空区域之间。“两个在宇宙中远远分离的粒子,可以以某种方式组成一个单一的物理整体。这样看来,量子不确定性所暗示的那种疯癫独特的宇宙确是存在着:上帝的确是在把宇宙当作骰子玩耍。”㊳

科学家们已经发现了不少异象,但很难对它们做出概括,不然异象就不叫异象了。物理学上的异象从宇宙起源开始延续至今,说明这是一种本质上的联系,而不是一过性的现象。有趣的是,后来的化学、生物学直至人类社会,各个层面都有新的异象;而且前一个层面的异象在后一个层面看来又是自然之事,见怪不怪。例如化学上的手性分子、氨基酸左旋等,都是物理学上对称性缺失的表现。普里高津指出:“必须承认,我们是居住在一个二重性的宇宙里面,这宇宙既牵涉到规律,也牵涉到事件;既有必然,也有或然。”㊴正是因为偶然性的关键作用,许多事物在转折关头和许多细节上才难以预料,机械还原论才难以成立。认识到这一点,对于我们认识世界和改造世界无疑是有帮助的。

注释:

①④⑧㊲许为民、王诗宗、张钢等编著:《自然·科技·社会与辩证法》,浙江大学出版社2002年版,第61、 62、55、90页。

②雅各布:《鼠·蝇·人与遗传学》,张尚宏译,湖南教育出版社2000年版,第134页。

③《马克思恩格斯全集》第31卷,人民出版社1972年版,第309页。

⑤张喆:《“上帝粒子”预言者获诺贝尔奖》,《东方早报》2013年10月9日。

⑥⑯里德雷:《时间、空间和万物》,李泳译,湖南科学技术出版社2004年版,第34、41页。

⑦海森伯:《物理学家的自然观》,吴忠译,商务印书馆1990年版,第95页。

⑨⑩《马克思恩格斯选集》第3卷,人民出版社1972年版,第91、556页。

⑪西美尔:《生命直观》,刁承俊译,生活·读书·新知三联书店2003年版,第82页。

⑫杜威:《哲学的改造》,许崇清译,商务印书馆2002年版,第65页。

⑬㉓㉚海德格尔:《存在与时间》,陈嘉映、王庆节译,生活·读书·新知三联书店1987年版,第140、392、509页。

⑭俞允强:《热大爆炸宇宙学》,北京大学出版社2001年版,第34页。

⑮黑格尔:《自然哲学》,商务印书馆1980年版,第184页。

⑰童强:《空间哲学》,北京大学出版社2011年版,第4页。

⑱⑲⑳㉔㉕㉖㉗㉘㉙㊳㊴柯文尼、海菲尔德:《时间之箭―揭开时间最大奥秘之科学旅程》,江涛、向守平译,湖南科学技术出版社2001年版,第7、8、9、4、39、69、11、2、303、129、4页。

㉑《爱因斯坦文集》第1卷,许良英译,商务印书馆1976年版,第346页。

㉒㉛霍金:《时间简史续编》,胡小明、吴忠超译,湖南科学技术出版社2002年版,第72、117页。

㉜《列宁选集》第2卷,人民出版社1972年版,第134页。

㉝王文清:《宇宙·地球·生命——化学家眼里的生命》,湖南教育出版社1999年版,第24页。

㉞《毛泽东文集》第7卷,人民出版社1999年版,第213页。

㉟张相轮:《混沌初分:大爆炸宇宙学》,江西科学技术出版社2003年版,第138页。

㊱周光召:《哥本哈根精神的启示——纪念伟大的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔诞辰一百周年》,《物理》1986年第4期。

(责任编辑胡静)

B02

A

1003-854X(2015)10-0027-07

黎群武,男,1963年生,湖北通城人,湖北科技学院教授,湖北咸宁,437100。

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