“物理學是寬容的”

阿　巍

今天看來，茫茫宇宙大千世界比我們想象的，在細節上要復雜得多，而在整體上卻又簡單得多；同時人們不無遲疑地接受了那些不久前似乎還很荒謬的觀念。這種現實性逐漸使人感受到一種哲學—科學態度的更張，啟迪富有興味的思索。方勵之先生不僅在理論天體物理學領域很有作為，成就卓著；且近年來經常在哲學論壇上發表辭鋒犀利、見地鮮明的文章。使人讀來如春風撲面，為之一爽。作為一個國際間知名的科學家，他更關心的是帶根本性的科學問題，并對其中的哲學思考傾注了極大的熱忱。

一

十三世紀，那個號稱“天使博士”的托馬斯·阿奎那發明了上帝存在的宇宙學證明——如果一事物在運動，必受到另一事物的推動，那末另一事物又必定受其他事物推動，最后必然有一個不受其他事物推動的第一推動，這個第一推動者就是上帝。“第一推動”構成了他的神學體系的基石，這種信仰深深根植于中世紀的思想和人的行為方式中。四百年后，偉大的牛頓在追溯宇宙萬物運動的初始原因時，也認為這只能是“第一推動”給定的。從此，“第一推動”成了物理學一個欲棄不能，欲留不成的難題。

以后的物理學已經對牛頓力學體系做了不少修正，但是如果我們不能回答“第一推動”究竟是什么，那就等于默認世界之所以這樣，是因為“第一推動”曾是那樣。顯然，這是不能令人滿意的。假定宇宙無限，就可以擺脫“第一推動”的糾纏嗎？未必！宇宙學的發展，越來越多地支持宇宙的有限說；無論從數學或從物理上都不能完成無限之外沒有存在的證明，相反，卻存在反例。可見，無限并非一個免遭“第一推動”的避風港。

大爆炸學說使人們面臨這樣一種境地，由于引力，將不可避免地導致宇宙的開端，宇宙不可避免地具有奇性(物理量無限大但幾何點為零)，但是這個大爆炸的奇點，又是什么給定的呢？

“第一推動”之不能為物理學原則所容，是因為它來自超自然，來自上帝。“第一推動”并沒有隨著阿奎那鼓吹的“科學是神學的奴仆”被送進博物館，現代宇宙學正在努力把它送進去(見方勵之：《“第一推動”今昔談》)。

宇宙應該自己決定自己，應該是自足(self－contained)的。

“我們不可能到宇宙創生之前去尋找創生宇宙的原因。因為，‘創生之前這個概念本身已經沒有意義，特別當創生包含著時間創生含義的時候。

“另外，我們也不能到宇宙之外去尋找宇宙創生的原因。因為，宇宙這一概念的意義，就是沒有任何東西能存在于其外。”(方勵之：《宇宙的創生》)

破釜沉舟，別無生路，只有建立物理學的“第一推動”，宇宙學的發展正處于一個極有興味的時刻，神學和玄學獨占的“宇宙創生”，將由物理學取而代之。

八十年代初，劍橋學派霍金(W·S·Hawking)等人提供了一個可能的(量子宇宙學)方案，它體現了這樣的觀念：宇宙本身就是宇宙創生的原因。初始條件是宇宙自己決定的(創生“前”虛化時間)；邊界條件就是宇宙沒有邊界(沒有任何東西存在于宇宙之外)。創生之“前”，宇宙之“外”這些概念統統用奧康(Ockam)剃刀去掉。即不需要任何外加的時空條件，可以求出宇宙的創生解。它表明，“我們無須上帝，而可以用物理方法來確定‘第一推動。如果說，‘誰是‘第一推動者的話，它就是‘無”。(同上)

這就是——宇宙創生于無！不可不謂驚世駭俗。

二

饒有意味的是，許多基本的物理學原理，都建立在“不存”、“不可能”的基礎上，以全稱否定的判斷來表達其豐富的內涵。熱力學定律就可分別表述為：不可能存在效率大于1的永動機(第一定律或能量守恒定律)；不可能存在效率等于1的永動機(第二定律或熵增加定律)；不可能達到絕對零度(第三定律)。愛因斯坦說過，整個熱力學實際上系統地回答了，如果永動機不存在，那么自然規律應當怎么樣。

宇宙學亦然，人們似乎更關心為什么不存在萬有斥力，為什么不存在宇宙空間彎曲，為什么不存在磁單極，等等。這類從不存在中認知存在的途徑更誘人深入(見方勵之：《從不存在中認知存在》)。

“一個理論禁止得越多，它告訴我們的就越多。”(波普：《無窮的探索》，中譯本第39頁)

霍金的“這個原則把牛頓的‘第一次推動從物理學中徹底摒除出去。”(見方勵之：《宇宙創生的量子理論》)因為最徹底、最強的否定或不存在莫過于“無”了！

“天下萬物生于有，有生于無。”這類古老的創世格言，正在受到嚴密科學的定量研究，用以規定出它的含義。

老子曰：“無”就是“道”，“有物混成，先天地生。寂兮寥兮獨立而不改，周行而不殆。可以為天下母。”寂者無聲，寥者無形，“大象無形”、“道常無名”。“道”莫名其妙，但又無所不在，無所不為；法自然之理，行無為之治。中國先哲向以“聞道”著稱，“故常無，欲以觀其妙；常有，欲以觀其徼。此兩者同出而異名。”

二千年后，黑格爾說，“無”就是純粹的“有”，這只是一個指謂上的區別，是不可言說的。在東方看來，“絕對的原則，一切事物的起源、最后者、最高者乃是‘無，……這種‘無并不是人們通常所說的無或無物，而乃是被認作遠離一切觀念、一切對象，——也就是單純的、自身同一的、無規定的、抽象的統一。因此，這‘無同時也是肯定的；這就是我們所叫做的本質。”(《哲學史講演錄》)

如果說這種議論不過是晦澀的思辨，那么，在科學日益走向一體化的今天，東方神秘主義受到以嚴密形式邏輯和實驗因果分析“求知”著稱的西方學術之格外垂青，驚嘆“道”所具有的多義性和無規定性；從“無”中領悟雋永的暗示，體會超越的哲理，求得精神上的平衡和滿足，又是偶然的嗎？“古代與現代的文明之間，東方與西方的科學之間居然達到了那樣緊密而協調的程度”。(見方勵之等編《相對論天體物理的基本概念》前言)這就難怪玻爾以陰陽太極圖為其互補原理的標志；難怪普里高津呼吁與中國自組織傳統相結合的新的自然主義；難怪惠勒因他倡導的“質樸性原理”尋根于“無”而興奮異常了。

人們意識到，科學并不是什么預定于外界的寶藏。我們從來不是站在世界之外，而是在其中通過與其相互作用去認識、改造世界的。重要的是，在世界這個大舞臺上，我們大家既是觀眾，又是演員(玻爾語)。自然科學不是自然界本身，而是人和自然關系的一部分，因而也取決于人(海森伯語)。或許，這是最嚴峻最深刻的測不準關系。

因此，抽象地談論“現象”是沒有意義的，除非它已經成為觀察到的“事實”，而所有觀察滲透理論，所有事實都與假說有關。嚴格的說，“現象”、“事實”是特定時代思想方式和風格的函數，對它們的解釋永遠是多元的。在黎明的東方，第谷看到的是日出(地心說)；開普勒看到的卻是地平線推移(日心說)。相對于常識和舊的知識背景，公認是“無”(不可觀測)的東西，在新的知識背景下就可能是“有”(可觀測)的事實。知識擔架的重物，理論“范式”的深化以及實驗手段的更新，都會使現象范圍擴展和延伸而被不斷發現，“現象”之有無沒有什么不可逾越的鴻溝。

直至七十年代，輿論仍以為沒有“下落不明的質量”，今天的科學家則相信宇宙十分之九的質量是由不可視物質貢獻的。天體的尺度、結構和演化，乃至人類的出現，很可能都確定于這些不可視的性質(見方勵之：《宇宙中的不可視物質》)。

這一切，都是與人類的實踐水平相適應的，實踐把人的活動凝聚在對象上，把人的本質體現在理解對象的規定性中。一切關于自然的知識，都是按人的目的、人的需要選擇、觀察和思考的“自然”，不論其本身多么完善，都不能夠把對象本質給予我們。這就是“人的思維的最本質和最切近的基礎，正是人所引起的自然界的變化，而不單獨是自然界本身；人的智力是按照人如何學會改變自然界而發展的。”(《馬恩選集》第三卷，第551頁)

所以，馬克思說，“抽象的、孤立的、與人分離的自然界，對人說來也是無。”(《一八四四年經濟學—哲學手稿》第131頁)列寧說，擺脫了一切規定的抽象自在，即無(見《哲學筆記》第110頁)。也就是說，離開了人的實踐的自在之其然，就是沒有現實意義的“無”。在這個意義上，無就不是一無所有。

三

實在世界畢竟不是柏拉圖洞穴所映照的影子。恰恰相反，從古代“萬物原于水”到現代“時空是物質存在的形式”，這些原來純屬“形而上”學的命題日益為實證科學所討論。曾幾何時，只有上帝才有資格過問的“宇宙的創生”，現在正“由物理學給出答案”。在自然科學已深入研究的課題中，如果我們還停留在即使不算膚淺至少也過分古典的水平上，自欺欺人，則未免太可笑了。

這并不意味著哲學的無能。從思辨式的自然哲學進步到實證的自然科學，從牛頓的經典階段進步到相對論量子論的現代階段，都十分清楚地留下了哲學作用的痕跡。自伽利略確立了以斜面和望遠鏡為標志的實驗和觀測方法，用它是否能認知我們不可直接接觸和看到的東西，不是開始就清楚的。直到上世紀，仍有人反對研究原子結構，反對研究天體成分，更反對研究宇宙的有限無限，理由是這些東西不可直觀，促使科學家起而駁斥這類觀點的根據，是基于這樣的哲學：盡管人不能進入原子，不能窮盡宇宙，但是微觀性質和宏觀表現之間存在著多方面的聯系，宇宙的整體和局部之間也存在著多方面的聯系(見方勵之：《從“萬物原于水”到“時空是物質存在的形式”》)。

就象幾何公理并不是建立在“不證自明”上，物理學也不是堆在直觀的基礎上。科學深入形而上學的領地，“這是哲學引導自然科學的結果，也是哲學進步的一個真正標志。”(同上)人類越深刻地理解宇宙，就越要尋找思辨的支點，尋找哲學的色彩，就越需要形而上的信念和理想鼓舞探索宇宙奧秘的熱情和勇氣。科學理論的被接受，不僅在于她提供了簡單和美的世界圖景，還在于她支持了一種先進的哲學，進而支持了一種可取的生活方式。這是“科學和人文學科之間的‘缺少的環節，而用不著引進任何只有權威才能保證的永恒哲學。”(弗蘭克：《科學的哲學》，第7頁)

如實地反映、再現自然固然重要，但其對人的價值，與人的關系更重要。科學的發展取決于社會實踐需要的程度，我們置身于自己世界觀預設的世界內，創立科學的自然圖景，創立意識形態的文化，將自己對象化于這種科學文化之中，賦予世界自己的精神，并在創造新世界中體現自己的本質，這“是自然界的真正復活，是人的實現了的自然主義和自然界的實現了的人本主義。”(馬克思：《一八四四年手稿》第75頁)

“世界是一個整體，人類的文明是一個整體，近代科學就是在這一整體中繁衍出來的。”(方勵之編《物理學和質樸性》編者的話)都象新老實證主義那樣拒斥形而上學，割斷與社會實踐和文化的千絲萬縷的聯系，科學勢必淪為無價值的符號、算式，終致僵化、萎縮。科學不能“躲進小樓成一統”，局限在邏輯規則和靜態分析中構造自身的模式。如果不久前人們關心的還只是理論的結構、還原和證明，那么現在的中心則是作為知識本身，科學發展的合理性和可行性。是歷史學派開辟了這一課題，但其涵義卻是整個社會實踐和文化所共同關注的。

好走極端的當代科學哲學家費耶阿本德(P.Feyerabend)直言不諱，科學家不僅是理論的發明者，而且是事實標準、合理性形式乃至生活方式的發明者。根本沒有一勞永逸的超歷史準則，就象沒有一勞永逸的“判決性實驗”一樣。他的“反對方法”、“怎么都行”，難道不也是一種獨特的方法、一種激進的形而上學嗎？費氏語雖偏激，但卻不無見地。

只有忽視或侮辱哲學，才能從哲學的束縛中解放出來，這樣的時代過去了。實證主義、邏輯主義的衰落，歷史主義、“形而上學”的復興，是當代哲學極富有意義的成果。這當然絕不是煽動大家去找“宇宙之磚”、“世界公式”，而是強調，缺乏哲學就造就不出愛因斯坦、玻爾；逃避哲學往往使自己淪為反科學的意識形態的犧牲品。沒有批判的哲學，科學會成了過時的形而上學的俘虜。哲學雖然不能證實和證偽科學，但經常是科學思想的先驅，而一旦神化教條，則又成為科學進步的桎梏。所以，就特別要提倡大膽的懷疑進取，反對奴仆式的鉆研。

新的世界觀，并非一時興之所致，而有其更深刻更宏偉的社會歷史背景；科學將有嶄新的概念、新的語義、新的標準、新的范式。與萊布尼茨不同，“可能的世界”并不在上帝的意志，由“最完善的充足理由”所預定；與卡爾納普也不同，也不是與現實世界并存的用特殊語言構成的邏輯一致的命題集合……。但是，有一點是肯定的：沒有“形而下”意義的東西，未必沒有“形而上”的意義。

四

“如入芝蘭之室，久而不聞其香”。玻爾早就指出過，我們一方面建立起與經典物理學不同的定律；另一方面我們觀察、測量和陳述時，又要求始終一致地運用經典的概念，這就是量子論的佯謬。其實又何嘗不是宇宙學的佯謬呢？語義悖論總是存在的(或許這正是本世紀以來人們對語言的興趣長盛不衰的原因吧！)。事實上，從測不準關系開始，我們遇到的就不簡單是觀測精度問題，而暴露了物理學定律的局限性，暴露了其基于的經典概念的局限性。

在普朗克時代，由于引力的量子效應，時間空間的意義就超越了我們迄今理解的“四方上下”之“宇”(空間)“往古來今”之“宙”(時間)——“我們終于認識到時間空間概念本身是有適用界限的。”(《宇宙的創生》)小于普朗克時間(10秒)、普朗克尺度(10厘米)，時空概念就不再普適了；廣延性持續性就不再有效了。有界限的東西，往往是有起源的，時空應起源于沒有時空的狀態，我們今天使用的微觀、宏觀、宇觀這些屬性都源于那里。當然，如果企圖以現行物理學去討論它，恐怕只能是一種奢望吧。

時空的確是堅硬的，但并不是絕對堅硬的。在普朗克時代，時空必定是多連通的，以致不能簡單地規定順序和位置，時空會發生特殊度規的變異，會出現特殊的約束和拓撲(見方勵之：《時空拓撲》)。

這就要求轉向對時空形式哲學形而上的思考：

“形而上者謂之道”，“道可道非常道”。日常語言、經典概念有不可企及的意境。玄學所謂言不盡意、得意忘言的奧妙，禪宗所謂只可意會、不可言傳的頓悟，蓋指示此。現代分析哲學的鼻祖維特根斯坦居然也發掘到這種境界，他不止一次地感嘆，語言是我們的界限，確有不可言說的東西，就是神秘的存在；只有登樓撤梯，最后越過自己通過的命題，才能知道原來那是沒有意義的，才能正確地看世界(見《邏輯哲學論》§5.§6.)。他自以為最成功的地方，連他的追隨者也難以沿襲，這的確不同凡響，意味深長。但是維特根斯坦忘記了，對于不可言說之物，人們不會永遠保持沉默。

“我固然并不認識它的自在的樣子，然而我卻認識它的為我的樣子，也就是說，我認識它涉及世界的樣子，而我是世界的一個部分。”(康德《形而上學導論》第148頁)康德派定自在之物，為了防止人類理性的僭越，這是他的純粹理性界線，是他的形而上學之所以可能，從此為信仰留下地盤。問題是，不可知論的荒唐并非無知，而在于它對理論的懷疑仍然限于理論本身的立場，是尚未擺脫自身束縛的自我詰難。如果說不可知論有什么積極意義的話，那就是它是為破除舊的思維方式而提出的。沒有自在之物，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，就意味著超越康德。

這正是哥德爾(K.Gdel)定理的精神實質：一個公理形式系統(理論體系)，假如它無矛盾和協調，滿足一致性，那么系統中必定有某些命題不可判定；系統的一致性在其內部也不可證明，即不滿足完備性。如果一定要判定那些命題，證明系統的一致，就必須引進新的公理、新的規則。但是擴充了的系統又會出現新的不可判定和不可證明、新的不完備，除非它可以不一致。

相對論宇宙學也是不完備的，人們曾經為其奇點大傷腦筋，考慮了引力的量子效應，就會發現奇點超向模糊了，“奇點不但可以避免，而且宇宙正是從‘無中創生出來的。”(《宇宙創生的量子理論》)量子宇宙學致力于統一宇宙和基本粒子。就此意義，霍金是對的，“我們在不久的將來就可發現一組完全的、自洽的、統一的物理相互作用理論，它能描寫所有可能的物理觀測。”(方勵之：《理論物理學的前景》)哥德爾也是對的，正因為有不完備性，理論就不是封閉的。它只能從自己的基礎出發回答它能提出的問題，當它感到力不從心時，就不得不寄望于新的假設、新的基礎，而這些引進者將破壞原來體系的協調，于是出現矛盾，產生悖論，終于導致了變革——本世紀初物理學革命、數學革命就是明證，人類認識不斷自我超越的內在動力正在于此。

牛頓一再聲稱他不需要任何假設，一再告誡世人當心形而上學。但他自己既不能抓住頭發把自己舉起來，也無法排除那個極不光彩的造物主。這不只是牛頓的悲劇，卻說明了一個今天看來并不艱深的道理：絕對的自足是不可能的，初始的假定總是不可避免的，沒有假設，科學則寸步難行。同時禁止不一致和不完備，“這個要求從來沒有一個理論達到過，而且也根本不可能達到。”(《愛因斯坦文集》第一卷第475頁)無論它看起來多么嚴格，多么協調。

當然，我們也不必無休止地責怪牛頓，值得慶幸的是，“自從哥德爾定理出現之后，上帝本身也已經不再是不動的了，他不斷地建立起越來越強的系統，這樣上帝就變得更加活躍了。”(皮亞杰《結構主義》第101頁)哥德爾不完備性定理被奉為“人類知識的中心”，的確不是過譽之辭。

老黑格爾說得好，“‘無的最高形式，就其為一個獨立的原則而言，可以說就是‘自由。”(《小邏輯》第193頁)

理論的命運通常是，一開始被當作異端邪說，后來又變成迷信教條。科學史上，確實不乏空前的杰作，但決無絕后的天書。任何一個既定的人，任何一個現有的理論，都不可能洞察一切，預言一切；不可能把所有問題解決殆盡，我們總可以再問一個為什么！站在才華橫溢的先輩肩上的后繼者，永遠有未竟的事業召喚他們。

二千年前，屈原曾經這樣向天發問：“曰遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？……圜則九重，孰營度之？惟茲何功，孰初作之？”

三百年前，牛頓堅持用自然力去解釋被認為是神造化的天體運動，但是在“第一推動”面前，他退卻了。

四十年前，伽莫夫(G.Gamow)對于大爆炸之所以然，躊躇不前，為了表達其知難而退的心境，他引用了圣·奧古斯丁《懺悔錄》的一段話：“某些人對上帝創造天地之前說三道四，上帝為那些膽敢追究如此高深命題的人，準備好了地獄。”

現代宇宙學并不是在褻瀆他們，而“在于它提供了一條路，一條探索宇宙創生期的可能的路。”(《時空拓撲》)就其大膽和想象來說，是早已超過前人了！

那些膽敢追究如此高深命題的人，并沒有下地獄。

“物理學是寬容的，它從來不準備把什么送進地獄。”(《“第一推動”今昔談》)

(方勵之的近作：《“第一推動”今昔談》，載《自然辯證法通訊》一九八四年第四期；《宇宙的創生》，載《中國社會科學院研究生院學報》一九八五年第四期；《從不存在中認知存在》，載《百科知識》一九八三年第五期；《宇宙創生的量子理論》，載《天文學進展》一九八四年第二期；《宇宙中的不可視物質》，載《百科知識》一九八四年第九期；《從“萬物原于水”到“時空是物質存在的形式”》，載《哲學研究》一九八二年第六期；《時空拓撲》，載《百科知識》一九八六年第一期；《理論物理學的前景》，載《百科知識》一九八一年第一期)(本文方勵之頭像，丁聰作)