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田松 | 夢想與創造的自然法則——讀普利高津新著《確定性的終結》


- 2017年10月15日04時26分
- 科學文摘 / 科學的歷程

科學的歷程

田松 | 夢想與創造的自然法則——讀普利高津新著《確定性的終結》圖片

▲田松教授

作者 田 松(本號主編,北京師範大學哲學學院教授)


責編 許嘉芩 劉愈

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誰能保證太陽在明天早晨會依然升起?對於確定性尋求首先是人類的心理需要。中國古代就有一位杞人因為不知道天會不會塌下來而寢食不安,如一位現代歌星反覆哼唱,明天你是否依然愛我,直到從一個半吊子知識分子那裡獲得了一個確定性的安慰才算放下心來。他的同輩及後人只笑話他杞人憂天,卻忽視了他追尋確定性的心理需要。倘若無此需要,不知道西方科學還能不能發展起來。原始人為了獲得太陽照常升起這類事件的確定性,不知道想了多少「偽科學」的辦法,諸如祈禱、祭祀、犧牲之類。學過現代天文的現代人可以確定性地說:地球在公轉的同時,又繞自軸旋轉。只要太陽和引力不突然消失,不但太陽每日東升西落,春夏秋冬也會如期而至。這就是科學給人的自信。獲得了物質世界確定性的科學是人類理性值得自傲的成果,然而,科學同時讓人尷尬。人類也是物質世界的一部分。我們可以確定性地知道,一塊石頭扔出去之後,必然沿一條拋物線軌跡落在一個可以預先算出來的一個確定位置,一個人在跳起來之後,與一塊石頭也毫無二致,哪怕落腳點突然出現一個糞坑他也只能眼睜睜地掉進去,看起來還好象是他自己跳進去的似的。最可怕的是,人的大腦同樣由物質構成,如果也遵循確定性的科學定律,一個人就根本不必、不能也無法為自己的行動負責。在文革中打老師的學生用不著找藉口說是中了林彪四人幫的毒,他只要說:他大腦中分子原子的運動已經決定了他必然要有此類行為,所以他也沒有辦法,就如他沒有辦法讓自己不落入糞坑。物質世界的確定性與人的自由意志的矛盾在西方已經討論了許多年,甚至可以上溯到古希臘。普利高津稱之為伊壁鳩魯的兩難推理。普利高津說:「我們受益於古希臘人的兩個理念,第一,是自然的『可理解性』,第二,是建立在人的自由、創造性和責任感前提之上的民主思想。只要科學仍然將自然描述為一架自動機,這兩個理念就是相互矛盾的。這正是我們要著手克服的矛盾。」

對於確定性的反抗從前只是哲學的事,而科學則如勤勞的漁夫,打撈一條又一條確定性的魚。科學的網眼越造越密。然而科網恢恢,疏而有漏。上個世紀末,數學出現了確定性的喪失;本世紀初,量子力學引入了機率;世紀中葉,非線性物理學等混沌諸學科興起。科學自身開始走向確定性的反面。根據混沌學說,從前的科學討論的只是用線性方程可解的問題。線性方程描述的世界簡單、規則、平衡、穩定,具有決定性的確定性,時間可逆,既可推斷未來,也可回溯過去。而非線性描述的世界則充滿了隨機、偶然、不確定、不可逆、不穩定,在遠離平衡態的地方出現了許多複雜的線性世界裡無法想像的秩序。在現實世界中,能夠用線性方程解決的問題與非線性相比只占無窮小的比例。引力定律只在處理二體問題時才是線性的,實際的太陽系則是混沌的。因而明天太陽是否能照常升起仍然是一個沒有徹底解決的問題。科學之網只撈出了確定性的魚,而魚只是混沌海洋極小極小的一部分。關於科學從線性向混沌的轉變,近十年來出版的中譯本已有不少。因研究耗散結構而獲得諾貝爾化學獎的普利高津在他的前幾部著作《從存在到演化》、《從混沌到有序》和《探索複雜性》中也有精彩的論述。在這部《確定性的終結》中,普利高津把從前的思想又向前推進了一步。提出了一些在根本問題上與其他當代大科學家如霍金等人相左的觀點。這些觀點的革命性是無疑的。

普利高津認為時間並非如愛因斯坦所說只是一種錯覺,每個人都將體會到衰老,在真實的歷史中生存的人必處於不可逆的時間之中。未把不可逆包含於其中的物理學必定不是完備的物理學。同時,在不可逆的世界裡,決定論的確定性也是不可能的。「機率不再是我們無知所造成的一種心態,而是自然法則的結果」,如柏格森所說「時間證明,自然界存在不確定性」。普利高津宣稱,「我們現在能夠把機率包括在物理學基本定律的表述之中」,如此,「牛頓確定論就破產了;未來不再由過去所決定,過去與未來之間的對稱性被打破了。」由此觀之,引入了機率的量子力學便存在一個矛盾。一方面,薛丁格方程仍然如牛頓方程般時間可逆;另一方面,又有與不可逆性和波函數的坍縮相聯繫的測量過程。普利高津用熱力學的統計描述代替牛頓力學的軌道描述和量子力學的波函數描述,他認為,如此可將不可逆性和機率引入物理學的基本定律,從而消解量子力學的自身矛盾,使之獲得一個新的既是統計的又是實在論的闡釋。此時,「基本量不再是對應於機率幅的波函數,而是機率本身。」由此延伸,普利高津認為:大爆炸可以認為是我們這個宇宙從遠離平衡態的「元宇宙」中創生出來的不可逆過程,因而「時間先於存在」。

從青年時期,普利高津就有一個夢想:「獻身於解決時間之謎來求得科學與哲學的統一。」這個夢想結果也許就是「確定性的終結」。如本書的副標題所說,這是一個「新自然法則」。此時,「人類的創造力和創新性可以被視為在物理學或化學中存在的自然法則的放大」。


田松 | 夢想與創造的自然法則——讀普利高津新著《確定性的終結》圖片

▲(《確定性的終結——時間、混沌與新自然法則》普利高津著,湛敏譯。上海科技教育出版社,「哲人石叢書」之一,1998年12月第一版)

北京 稻香園

1999年1月20日

<本文發表於《中華讀書報》1999年1月27日第16版,收入在《堂吉訶德的長矛》。轉載請聯繫原作者取得授權並註明出處。>

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