“物理学是宽容的”
1986-07-15阿巍
阿 巍
今天看来，茫茫宇宙大千世界比我们想象的，在细节上要复杂得多，而在整体上却又简单得多；同时人们不无迟疑地接受了那些不久前似乎还很荒谬的观念。这种现实性逐渐使人感受到一种哲学—科学态度的更张，启迪富有兴味的思索。方励之先生不仅在理论天体物理学领域很有作为，成就卓著；且近年来经常在哲学论坛上发表辞锋犀利、见地鲜明的文章。使人读来如春风扑面，为之一爽。作为一个国际间知名的科学家，他更关心的是带根本性的科学问题，并对其中的哲学思考倾注了极大的热忱。
一
十三世纪，那个号称“天使博士”的托马斯·阿奎那发明了上帝存在的宇宙学证明——如果一事物在运动，必受到另一事物的推动，那末另一事物又必定受其他事物推动，最后必然有一个不受其他事物推动的第一推动，这个第一推动者就是上帝。“第一推动”构成了他的神学体系的基石，这种信仰深深根植于中世纪的思想和人的行为方式中。四百年后，伟大的牛顿在追溯宇宙万物运动的初始原因时，也认为这只能是“第一推动”给定的。从此，“第一推动”成了物理学一个欲弃不能，欲留不成的难题。
以后的物理学已经对牛顿力学体系做了不少修正，但是如果我们不能回答“第一推动”究竟是什么，那就等于默认世界之所以这样，是因为“第一推动”曾是那样。显然，这是不能令人满意的。假定宇宙无限，就可以摆脱“第一推动”的纠缠吗？未必！宇宙学的发展，越来越多地支持宇宙的有限说；无论从数学或从物理上都不能完成无限之外没有存在的证明，相反，却存在反例。可见，无限并非一个免遭“第一推动”的避风港。
大爆炸学说使人们面临这样一种境地，由于引力，将不可避免地导致宇宙的开端，宇宙不可避免地具有奇性(物理量无限大但几何点为零)，但是这个大爆炸的奇点，又是什么给定的呢？
“第一推动”之不能为物理学原则所容，是因为它来自超自然，来自上帝。“第一推动”并没有随着阿奎那鼓吹的“科学是神学的奴仆”被送进博物馆，现代宇宙学正在努力把它送进去(见方励之：《“第一推动”今昔谈》)。
宇宙应该自己决定自己，应该是自足(self－contained)的。
“我们不可能到宇宙创生之前去寻找创生宇宙的原因。因为，‘创生之前这个概念本身已经没有意义，特别当创生包含着时间创生含义的时候。
“另外，我们也不能到宇宙之外去寻找宇宙创生的原因。因为，宇宙这一概念的意义，就是没有任何东西能存在于其外。”(方励之：《宇宙的创生》)
破釜沉舟，别无生路，只有建立物理学的“第一推动”，宇宙学的发展正处于一个极有兴味的时刻，神学和玄学独占的“宇宙创生”，将由物理学取而代之。
八十年代初，剑桥学派霍金(W·S·Hawking)等人提供了一个可能的(量子宇宙学)方案，它体现了这样的观念：宇宙本身就是宇宙创生的原因。初始条件是宇宙自己决定的(创生“前”虚化时间)；边界条件就是宇宙没有边界(没有任何东西存在于宇宙之外)。创生之“前”，宇宙之“外”这些概念统统用奥康(Ockam)剃刀去掉。即不需要任何外加的时空条件，可以求出宇宙的创生解。它表明，“我们无须上帝，而可以用物理方法来确定‘第一推动。如果说，‘谁是‘第一推动者的话，它就是‘无”。(同上)
这就是——宇宙创生于无！不可不谓惊世骇俗。
二
饶有意味的是，许多基本的物理学原理，都建立在“不存”、“不可能”的基础上，以全称否定的判断来表达其丰富的内涵。热力学定律就可分别表述为：不可能存在效率大于1的永动机(第一定律或能量守恒定律)；不可能存在效率等于1的永动机(第二定律或熵增加定律)；不可能达到绝对零度(第三定律)。爱因斯坦说过，整个热力学实际上系统地回答了，如果永动机不存在，那么自然规律应当怎么样。
宇宙学亦然，人们似乎更关心为什么不存在万有斥力，为什么不存在宇宙空间弯曲，为什么不存在磁单极，等等。这类从不存在中认知存在的途径更诱人深入(见方励之：《从不存在中认知存在》)。
“一个理论禁止得越多，它告诉我们的就越多。”(波普：《无穷的探索》，中译本第39页)
霍金的“这个原则把牛顿的‘第一次推动从物理学中彻底摒除出去。”(见方励之：《宇宙创生的量子理论》)因为最彻底、最强的否定或不存在莫过于“无”了！
“天下万物生于有，有生于无。”这类古老的创世格言，正在受到严密科学的定量研究，用以规定出它的含义。
老子曰：“无”就是“道”，“有物混成，先天地生。寂兮寥兮独立而不改，周行而不殆。可以为天下母。”寂者无声，寥者无形，“大象无形”、“道常无名”。“道”莫名其妙，但又无所不在，无所不为；法自然之理，行无为之治。中国先哲向以“闻道”著称，“故常无，欲以观其妙；常有，欲以观其徼。此两者同出而异名。”
二千年后，黑格尔说，“无”就是纯粹的“有”，这只是一个指谓上的区别，是不可言说的。在东方看来，“绝对的原则，一切事物的起源、最后者、最高者乃是‘无，……这种‘无并不是人们通常所说的无或无物，而乃是被认作远离一切观念、一切对象，——也就是单纯的、自身同一的、无规定的、抽象的统一。因此，这‘无同时也是肯定的；这就是我们所叫做的本质。”(《哲学史讲演录》)
如果说这种议论不过是晦涩的思辨，那么，在科学日益走向一体化的今天，东方神秘主义受到以严密形式逻辑和实验因果分析“求知”著称的西方学术之格外垂青，惊叹“道”所具有的多义性和无规定性；从“无”中领悟隽永的暗示，体会超越的哲理，求得精神上的平衡和满足，又是偶然的吗？“古代与现代的文明之间，东方与西方的科学之间居然达到了那样紧密而协调的程度”。(见方励之等编《相对论天体物理的基本概念》前言)这就难怪玻尔以阴阳太极图为其互补原理的标志；难怪普里高津呼吁与中国自组织传统相结合的新的自然主义；难怪惠勒因他倡导的“质朴性原理”寻根于“无”而兴奋异常了。
人们意识到，科学并不是什么预定于外界的宝藏。我们从来不是站在世界之外，而是在其中通过与其相互作用去认识、改造世界的。重要的是，在世界这个大舞台上，我们大家既是观众，又是演员(玻尔语)。自然科学不是自然界本身，而是人和自然关系的一部分，因而也取决于人(海森伯语)。或许，这是最严峻最深刻的测不准关系。
因此，抽象地谈论“现象”是没有意义的，除非它已经成为观察到的“事实”，而所有观察渗透理论，所有事实都与假说有关。严格的说，“现象”、“事实”是特定时代思想方式和风格的函数，对它们的解释永远是多元的。在黎明的东方，第谷看到的是日出(地心说)；开普勒看到的却是地平线推移(日心说)。相对于常识和旧的知识背景，公认是“无”(不可观测)的东西，在新的知识背景下就可能是“有”(可观测)的事实。知识担架的重物，理论“范式”的深化以及实验手段的更新，都会使现象范围扩展和延伸而被不断发现，“现象”之有无没有什么不可逾越的鸿沟。
直至七十年代，舆论仍以为没有“下落不明的质量”，今天的科学家则相信宇宙十分之九的质量是由不可视物质贡献的。天体的尺度、结构和演化，乃至人类的出现，很可能都确定于这些不可视的性质(见方励之：《宇宙中的不可视物质》)。
这一切，都是与人类的实践水平相适应的，实践把人的活动凝聚在对象上，把人的本质体现在理解对象的规定性中。一切关于自然的知识，都是按人的目的、人的需要选择、观察和思考的“自然”，不论其本身多么完善，都不能够把对象本质给予我们。这就是“人的思维的最本质和最切近的基础，正是人所引起的自然界的变化，而不单独是自然界本身；人的智力是按照人如何学会改变自然界而发展的。”(《马恩选集》第三卷，第551页)
所以，马克思说，“抽象的、孤立的、与人分离的自然界，对人说来也是无。”(《一八四四年经济学—哲学手稿》第131页)列宁说，摆脱了一切规定的抽象自在，即无(见《哲学笔记》第110页)。也就是说，离开了人的实践的自在之其然，就是没有现实意义的“无”。在这个意义上，无就不是一无所有。
三
实在世界毕竟不是柏拉图洞穴所映照的影子。恰恰相反，从古代“万物原于水”到现代“时空是物质存在的形式”，这些原来纯属“形而上”学的命题日益为实证科学所讨论。曾几何时，只有上帝才有资格过问的“宇宙的创生”，现在正“由物理学给出答案”。在自然科学已深入研究的课题中，如果我们还停留在即使不算肤浅至少也过分古典的水平上，自欺欺人，则未免太可笑了。
这并不意味着哲学的无能。从思辨式的自然哲学进步到实证的自然科学，从牛顿的经典阶段进步到相对论量子论的现代阶段，都十分清楚地留下了哲学作用的痕迹。自伽利略确立了以斜面和望远镜为标志的实验和观测方法，用它是否能认知我们不可直接接触和看到的东西，不是开始就清楚的。直到上世纪，仍有人反对研究原子结构，反对研究天体成分，更反对研究宇宙的有限无限，理由是这些东西不可直观，促使科学家起而驳斥这类观点的根据，是基于这样的哲学：尽管人不能进入原子，不能穷尽宇宙，但是微观性质和宏观表现之间存在着多方面的联系，宇宙的整体和局部之间也存在着多方面的联系(见方励之：《从“万物原于水”到“时空是物质存在的形式”》)。
就象几何公理并不是建立在“不证自明”上，物理学也不是堆在直观的基础上。科学深入形而上学的领地，“这是哲学引导自然科学的结果，也是哲学进步的一个真正标志。”(同上)人类越深刻地理解宇宙，就越要寻找思辨的支点，寻找哲学的色彩，就越需要形而上的信念和理想鼓舞探索宇宙奥秘的热情和勇气。科学理论的被接受，不仅在于她提供了简单和美的世界图景，还在于她支持了一种先进的哲学，进而支持了一种可取的生活方式。这是“科学和人文学科之间的‘缺少的环节，而用不着引进任何只有权威才能保证的永恒哲学。”(弗兰克：《科学的哲学》，第7页)
如实地反映、再现自然固然重要，但其对人的价值，与人的关系更重要。科学的发展取决于社会实践需要的程度，我们置身于自己世界观预设的世界内，创立科学的自然图景，创立意识形态的文化，将自己对象化于这种科学文化之中，赋予世界自己的精神，并在创造新世界中体现自己的本质，这“是自然界的真正复活，是人的实现了的自然主义和自然界的实现了的人本主义。”(马克思：《一八四四年手稿》第75页)
“世界是一个整体，人类的文明是一个整体，近代科学就是在这一整体中繁衍出来的。”(方励之编《物理学和质朴性》编者的话)都象新老实证主义那样拒斥形而上学，割断与社会实践和文化的千丝万缕的联系，科学势必沦为无价值的符号、算式，终致僵化、萎缩。科学不能“躲进小楼成一统”，局限在逻辑规则和静态分析中构造自身的模式。如果不久前人们关心的还只是理论的结构、还原和证明，那么现在的中心则是作为知识本身，科学发展的合理性和可行性。是历史学派开辟了这一课题，但其涵义却是整个社会实践和文化所共同关注的。
好走极端的当代科学哲学家费耶阿本德(P.Feyerabend)直言不讳，科学家不仅是理论的发明者，而且是事实标准、合理性形式乃至生活方式的发明者。根本没有一劳永逸的超历史准则，就象没有一劳永逸的“判决性实验”一样。他的“反对方法”、“怎么都行”，难道不也是一种独特的方法、一种激进的形而上学吗？费氏语虽偏激，但却不无见地。
只有忽视或侮辱哲学，才能从哲学的束缚中解放出来，这样的时代过去了。实证主义、逻辑主义的衰落，历史主义、“形而上学”的复兴，是当代哲学极富有意义的成果。这当然绝不是煽动大家去找“宇宙之砖”、“世界公式”，而是强调，缺乏哲学就造就不出爱因斯坦、玻尔；逃避哲学往往使自己沦为反科学的意识形态的牺牲品。没有批判的哲学，科学会成了过时的形而上学的俘虏。哲学虽然不能证实和证伪科学，但经常是科学思想的先驱，而一旦神化教条，则又成为科学进步的桎梏。所以，就特别要提倡大胆的怀疑进取，反对奴仆式的钻研。
新的世界观，并非一时兴之所致，而有其更深刻更宏伟的社会历史背景；科学将有崭新的概念、新的语义、新的标准、新的范式。与莱布尼茨不同，“可能的世界”并不在上帝的意志，由“最完善的充足理由”所预定；与卡尔纳普也不同，也不是与现实世界并存的用特殊语言构成的逻辑一致的命题集合……。但是，有一点是肯定的：没有“形而下”意义的东西，未必没有“形而上”的意义。
四
“如入芝兰之室，久而不闻其香”。玻尔早就指出过，我们一方面建立起与经典物理学不同的定律；另一方面我们观察、测量和陈述时，又要求始终一致地运用经典的概念，这就是量子论的佯谬。其实又何尝不是宇宙学的佯谬呢？语义悖论总是存在的(或许这正是本世纪以来人们对语言的兴趣长盛不衰的原因吧！)。事实上，从测不准关系开始，我们遇到的就不简单是观测精度问题，而暴露了物理学定律的局限性，暴露了其基于的经典概念的局限性。
在普朗克时代，由于引力的量子效应，时间空间的意义就超越了我们迄今理解的“四方上下”之“宇”(空间)“往古来今”之“宙”(时间)——“我们终于认识到时间空间概念本身是有适用界限的。”(《宇宙的创生》)小于普朗克时间(10
时空的确是坚硬的，但并不是绝对坚硬的。在普朗克时代，时空必定是多连通的，以致不能简单地规定顺序和位置，时空会发生特殊度规的变异，会出现特殊的约束和拓扑(见方励之：《时空拓扑》)。
这就要求转向对时空形式哲学形而上的思考：
“形而上者谓之道”，“道可道非常道”。日常语言、经典概念有不可企及的意境。玄学所谓言不尽意、得意忘言的奥妙，禅宗所谓只可意会、不可言传的顿悟，盖指示此。现代分析哲学的鼻祖维特根斯坦居然也发掘到这种境界，他不止一次地感叹，语言是我们的界限，确有不可言说的东西，就是神秘的存在；只有登楼撤梯，最后越过自己通过的命题，才能知道原来那是没有意义的，才能正确地看世界(见《逻辑哲学论》§5.§6.)。他自以为最成功的地方，连他的追随者也难以沿袭，这的确不同凡响，意味深长。但是维特根斯坦忘记了，对于不可言说之物，人们不会永远保持沉默。
“我固然并不认识它的自在的样子，然而我却认识它的为我的样子，也就是说，我认识它涉及世界的样子，而我是世界的一个部分。”(康德《形而上学导论》第148页)康德派定自在之物，为了防止人类理性的僭越，这是他的纯粹理性界线，是他的形而上学之所以可能，从此为信仰留下地盘。问题是，不可知论的荒唐并非无知，而在于它对理论的怀疑仍然限于理论本身的立场，是尚未摆脱自身束缚的自我诘难。如果说不可知论有什么积极意义的话，那就是它是为破除旧的思维方式而提出的。没有自在之物，不能懂得康德；有了自在之物，又不能停留于康德；理解自在之物，就意味着超越康德。
这正是哥德尔(K.G
相对论宇宙学也是不完备的，人们曾经为其奇点大伤脑筋，考虑了引力的量子效应，就会发现奇点超向模糊了，“奇点不但可以避免，而且宇宙正是从‘无中创生出来的。”(《宇宙创生的量子理论》)量子宇宙学致力于统一宇宙和基本粒子。就此意义，霍金是对的，“我们在不久的将来就可发现一组完全的、自洽的、统一的物理相互作用理论，它能描写所有可能的物理观测。”(方励之：《理论物理学的前景》)哥德尔也是对的，正因为有不完备性，理论就不是封闭的。它只能从自己的基础出发回答它能提出的问题，当它感到力不从心时，就不得不寄望于新的假设、新的基础，而这些引进者将破坏原来体系的协调，于是出现矛盾，产生悖论，终于导致了变革——本世纪初物理学革命、数学革命就是明证，人类认识不断自我超越的内在动力正在于此。
牛顿一再声称他不需要任何假设，一再告诫世人当心形而上学。但他自己既不能抓住头发把自己举起来，也无法排除那个极不光彩的造物主。这不只是牛顿的悲剧，却说明了一个今天看来并不艰深的道理：绝对的自足是不可能的，初始的假定总是不可避免的，没有假设，科学则寸步难行。同时禁止不一致和不完备，“这个要求从来没有一个理论达到过，而且也根本不可能达到。”(《爱因斯坦文集》第一卷第475页)无论它看起来多么严格，多么协调。
当然，我们也不必无休止地责怪牛顿，值得庆幸的是，“自从哥德尔定理出现之后，上帝本身也已经不再是不动的了，他不断地建立起越来越强的系统，这样上帝就变得更加活跃了。”(皮亚杰《结构主义》第101页)哥德尔不完备性定理被奉为“人类知识的中心”，的确不是过誉之辞。
老黑格尔说得好，“‘无的最高形式，就其为一个独立的原则而言，可以说就是‘自由。”(《小逻辑》第193页)
理论的命运通常是，一开始被当作异端邪说，后来又变成迷信教条。科学史上，确实不乏空前的杰作，但决无绝后的天书。任何一个既定的人，任何一个现有的理论，都不可能洞察一切，预言一切；不可能把所有问题解决殆尽，我们总可以再问一个为什么！站在才华横溢的先辈肩上的后继者，永远有未竟的事业召唤他们。
二千年前，屈原曾经这样向天发问：“曰遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？……圜则九重，孰营度之？惟兹何功，孰初作之？”
三百年前，牛顿坚持用自然力去解释被认为是神造化的天体运动，但是在“第一推动”面前，他退却了。
四十年前，伽莫夫(G.Gamow)对于大爆炸之所以然，踌躇不前，为了表达其知难而退的心境，他引用了圣·奥古斯丁《忏悔录》的一段话：“某些人对上帝创造天地之前说三道四，上帝为那些胆敢追究如此高深命题的人，准备好了地狱。”
现代宇宙学并不是在亵渎他们，而“在于它提供了一条路，一条探索宇宙创生期的可能的路。”(《时空拓扑》)就其大胆和想象来说，是早已超过前人了！
那些胆敢追究如此高深命题的人，并没有下地狱。
“物理学是宽容的，它从来不准备把什么送进地狱。”(《“第一推动”今昔谈》)
(方励之的近作：《“第一推动”今昔谈》，载《自然辩证法通讯》一九八四年第四期；《宇宙的创生》，载《中国社会科学院研究生院学报》一九八五年第四期；《从不存在中认知存在》，载《百科知识》一九八三年第五期；《宇宙创生的量子理论》，载《天文学进展》一九八四年第二期；《宇宙中的不可视物质》，载《百科知识》一九八四年第九期；《从“万物原于水”到“时空是物质存在的形式”》，载《哲学研究》一九八二年第六期；《时空拓扑》，载《百科知识》一九八六年第一期；《理论物理学的前景》，载《百科知识》一九八一年第一期)(本文方励之头像，丁聪作)
