徜徉于天人之間

最近楊振寧教授和翁帆女士合作的《曙光集》出版，里面收集了將近五十篇楊先生的文章、書信、訪問記，以及數(shù)篇與他相關(guān)的文字，其中關(guān)于科學(xué)與科學(xué)家的大約占六成，關(guān)于歷史、文化、中國現(xiàn)狀和前景的占四成，從中可以窺見這位物理學(xué)大師過去三十年間對(duì)物理學(xué)基本理論的反思、對(duì)前輩和朋儕的情誼，以及對(duì)國家民族前途的關(guān)懷。對(duì)于像我這樣從物理學(xué)轉(zhuǎn)到文史領(lǐng)域的中國知識(shí)分子來說，閱讀此集正有如孫髯翁所謂“五百里滇池奔來眼底，數(shù)千年往事注到心頭”，一時(shí)間贊嘆、驚訝、迷思、感慨交集。更何況，我有幸認(rèn)識(shí)楊先生多年，為這些散亂思緒做個(gè)記錄，對(duì)個(gè)人，對(duì)讀者應(yīng)該都是有意義的。

世中遙望空云山

物理學(xué)的終極追求是從自然界萬象中找出基本規(guī)律。這從古希臘的自然哲學(xué)開始，到歐幾里得的《幾何原本》而獲得第一個(gè)突破，兩千年后牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》帶來第二個(gè)突破，至于二十世紀(jì)初的相對(duì)論和量子力學(xué)之發(fā)現(xiàn)則已經(jīng)是第三次突破了。這三次突破或曰“科學(xué)革命”代表人類認(rèn)知模式之根本變革。楊先生因緣際會(huì)，剛好趕上參加第三次科學(xué)革命的后續(xù)階段，以是得成大學(xué)問。《曙光集》中討論“分立對(duì)稱性”(discrete symmetries)、“規(guī)范場”(gauge field)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)發(fā)展史的十來篇文章便是他躬與其役的現(xiàn)身說法。其中《愛因斯坦對(duì)理論物理的影響》、《分立對(duì)稱性P，T和C（附報(bào)告后的討論）》和《魏爾對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)》等三篇更將他自己的思想歷程與貢獻(xiàn)放在前人工作與基本理論整體發(fā)展的大背景中來討論，那是非常深刻和有味道的科學(xué)史料，但對(duì)于此專門領(lǐng)域以外的讀者而言，則恐怕有如隔霧看花，難免“世中遙望空云山”之嘆。

當(dāng)然，這是無可奈何的。理論物理學(xué)之所以精確、奧妙，是因?yàn)樗⒃跀?shù)學(xué)語言而非自然語言之上，這也就是斯諾(C.P. Snow)所謂“兩種文化”之間的鴻溝。柏拉圖在《對(duì)話錄》(The Dialogues)的《米諾篇》(Meno)中通過與童奴問答來說明，正方形面積加倍時(shí)，其邊長等于原正方形的對(duì)角線，而并非原邊長的雙倍。這基本上反映畢達(dá)哥拉斯教派(Pythagoreans)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)√2 是無理數(shù)這一事實(shí)，它是追求嚴(yán)格幾何論證的動(dòng)力，也是數(shù)學(xué)發(fā)展成另外一種語言，由是導(dǎo)致西方第一次科學(xué)革命的起點(diǎn)。柏拉圖在該篇的原意是證明即使高深知識(shí)亦并非外來，而是本來就存在于記憶之中，因此人必然有前世，故而靈魂不朽。然而，數(shù)學(xué)發(fā)展一日千里，今日已經(jīng)達(dá)到繁復(fù)深?yuàn)W之極致。時(shí)下在物理學(xué)界大行其道但始終未能與現(xiàn)實(shí)世界接軌的超弦理論就曾經(jīng)令楊先生感嘆，認(rèn)為與其這樣倒不如干脆改行學(xué)數(shù)學(xué)好了。看來，假如能夠起柏拉圖于九泉之下，他有關(guān)記憶、前世、靈魂諸學(xué)說恐怕也得重新修訂了。

對(duì)稱觀念的史前史

不過，以上所說只是就理論物理的精義而言。其實(shí)，與楊先生兩個(gè)主要發(fā)現(xiàn)相關(guān)的一些根本觀念，像“對(duì)稱”、“對(duì)稱破缺”、“對(duì)稱支配相互作用”等等，大體上都可以從直觀得到理解──集子中《對(duì)稱和物理學(xué)》一文所致力的，正就是為一般讀者提供這樣的理解。如楊先生在該文所著意指出，這些觀念有很長遠(yuǎn)的淵源：它們不但已經(jīng)為二十世紀(jì)初的愛因斯坦和魏爾(Hermann Weyl)意識(shí)到，而且可以追溯到十九世紀(jì)出現(xiàn)的晶體學(xué)和群論、十七世紀(jì)開普勒(Johannes Kepler)的宇宙諧協(xié)觀念，乃至古希臘天文學(xué)之以疊加的圓形運(yùn)動(dòng)為天體運(yùn)行軌道。

在此，我們可以為楊先生做個(gè)有關(guān)對(duì)稱觀念“史前史”的注腳。柏拉圖在《法律篇》中借一個(gè)陌生人之口宣稱：“那些關(guān)于日月和其他星辰游離（正軌）的教導(dǎo)并非真理，而是真理的反面。它們每一個(gè)都依循同樣軌道──不是許多軌道，而僅僅是一條軌道，那是圓形的；所有其他變異（軌道）都只是表象而已”(Laws 821e—822a)。這可能是“對(duì)稱支配自然規(guī)律”這一思想的最早成文論述，當(dāng)然，它還是很粗糙、模糊的。從此思想出發(fā)，學(xué)園(Academy)中的數(shù)學(xué)家歐多克索斯(Eudoxus of Cnidus)提出天體運(yùn)行的“同心球?qū)印?homocentric sphere)模型，亞歷山大城的阿波羅尼烏斯(Apollonius of Perga)發(fā)明“均輪—本輪”(deferent-epicycle)模型，此模型又為托勒密(Ptolemy)在《至大論》(Almagest)這本巨著中有系統(tǒng)地應(yīng)用于當(dāng)時(shí)所有已知天文現(xiàn)象上。

此后這古代對(duì)稱觀念還經(jīng)歷了數(shù)次轉(zhuǎn)折。為了追求與觀測高度吻合，托勒密最終被迫做出違反嚴(yán)格“圓形疊加”原則的一些修訂，即提出了所謂“偏心本輪”模型，它可能是最早的“對(duì)稱破缺”機(jī)制。但到了中世紀(jì)，伊斯蘭天文學(xué)家對(duì)托勒密之偏離基本原則做出嚴(yán)厲批評(píng)；他們還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，完全符合“圓形疊加”原則的所謂“圖西雙輪”機(jī)制可以重現(xiàn)托勒密機(jī)制的效果。這樣，他們得以將破缺的對(duì)稱修補(bǔ)完整，也就是“破鏡重圓”。而且，此思想與機(jī)制還為哥白尼所全盤承受。因此，到十七世紀(jì)，開普勒之毅然舍棄完美對(duì)稱，而提出行星軌道為橢圓，那實(shí)在是肩負(fù)著兩千年歷史重?fù)?dān)，要以萬牛回首之大力來做出的突破。

楊先生說：“造成分立對(duì)稱破壞的基本原因今天仍然不知道，事實(shí)上，對(duì)這些破壞連一個(gè)可能的基本理論上的建議都沒有。”（《曙光集》，三聯(lián)書店版，40頁，以下引文只標(biāo)注頁碼）回顧對(duì)稱破缺的漫長“史前史”，我們不免興起一點(diǎn)狂想：當(dāng)代物理學(xué)中的對(duì)稱與破缺真是本質(zhì)性的嗎？抑或在某個(gè)更廣義的數(shù)學(xué)層面上，也存在類似于“圖西雙輪”那樣的機(jī)制，可以移除表面上似乎無可置疑的破缺？又抑或恰恰相反，物理定律在本質(zhì)上其實(shí)并無我們所熱愛和想象的對(duì)稱性，只不過在特殊狀態(tài)下它表現(xiàn)為細(xì)微的對(duì)稱破缺，正如天體的橢圓或者更復(fù)雜軌道表現(xiàn)為圓形的疊加呢？

天球和諧的淵源

《對(duì)稱與物理學(xué)》還提到，開普勒試圖以層層相套相接的五種正多面體與球體來決定五大行星與地球軌道直徑的比例。這是開普勒在一六一八年完成的《宇宙之和諧》(Harmony of the World)一書所提出來的，當(dāng)時(shí)他的行星運(yùn)動(dòng)第一和第二定律已經(jīng)在多年前發(fā)現(xiàn)，第三定律則在此書首次發(fā)表，所以這是他成熟時(shí)期（其時(shí)四十七歲）的作品。此書核心思想來自公元前五世紀(jì)的畢達(dá)哥拉斯教派，那也是歐幾里得和柏拉圖的思想淵源。例如，五種正多面體最早出現(xiàn)于《對(duì)話錄》的《蒂邁歐篇》(Timaeus)，而根據(jù)考證此篇（至少其大部分）是由畢氏教派后代弟子菲洛勞斯(Philolaus)傳給柏拉圖。又例如，《宇宙之和諧》從幾何學(xué)、算術(shù)、樂理、天文（包括相關(guān)的星占學(xué)）等四方面論述宇宙結(jié)構(gòu)，這四種學(xué)問合稱“四藝”(quadrivium)，那正是由畢氏教派所首先發(fā)展，并且被公認(rèn)為其印記。最重要的是，此書以“和諧”為中心觀念，那來自畢氏教派的“天球諧樂”之說：他們認(rèn)為物體移動(dòng)速度和所發(fā)聲音高低是相關(guān)的，既然天體不斷以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，那么就會(huì)持續(xù)發(fā)出樂音，而這些是彼此和諧的，其音程(interval)比例可以用“1、2、3、4”這四個(gè)簡單數(shù)字來建構(gòu)。因此亞里士多德說，對(duì)畢派而言，“整個(gè)天(whole heaven)都是樂音階律，都是數(shù)目”(Metaphysics 985b25)。令人驚訝的是，已經(jīng)做出大發(fā)現(xiàn)的開普勒對(duì)于兩千年前的畢氏教派宇宙觀仍然深信不疑：《宇宙之和諧》不但以五種正多面體來計(jì)算行星軌道的平均直徑（并且由于巧合獲得相當(dāng)滿意的結(jié)果），更在他最新發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)三規(guī)律基礎(chǔ)上，詳細(xì)計(jì)算天體所發(fā)樂音的音程，和論證它們的和諧。

開普勒如此，完成十七世紀(jì)科學(xué)革命的牛頓也一樣。他不但如楊先生所說，長期沉醉于煉金術(shù)和神學(xué)(217頁)，而且還認(rèn)為他自己所發(fā)現(xiàn)的“世界系統(tǒng)”是古代圣賢如費(fèi)羅萊斯、阿里斯塔克斯(Aristarchus of Samos)、柏拉圖、其他畢派學(xué)者乃至埃及神廟中的祭司等都早已經(jīng)知道的，這就是所謂“本始智慧”(prisca sapientia)觀念。他的巨著《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》并非以他所發(fā)現(xiàn)的“流數(shù)法”(method of fluxions)即微積分來建構(gòu)，而仍然是以傳統(tǒng)幾何學(xué)方式論證，這也是他對(duì)古代學(xué)術(shù)高度重視的明證。開普勒和牛頓的情懷、態(tài)度是值得強(qiáng)調(diào)的。它反映，西方科學(xué)雖然好像是在公元六至十一世紀(jì)中斷，但在十七世紀(jì)科學(xué)家觀念中它仍然是個(gè)有延續(xù)性的大傳統(tǒng)。事實(shí)上，就西方科學(xué)的問題意識(shí)和方法而言，也同樣如此，古代幾何學(xué)對(duì)牛頓《原理》以及在伽利略著作中的重要性只不過是最明顯例子而已。所以，現(xiàn)代科學(xué)雖然是由十七世紀(jì)科學(xué)革命所產(chǎn)生，但它的淵源并不止于文藝復(fù)興，甚至也不在中古歐洲，而得一直往前追溯到畢達(dá)哥拉斯教派。

科學(xué)與中國文化

楊先生經(jīng)常提到，他平生所做的一件重要事情就是令中國人不再覺得他們不如人。換而言之，他以個(gè)人成就證明，中國人的科學(xué)才能絕不比西方人遜色。因此，很自然的，他對(duì)當(dāng)代中國人和華人科學(xué)家獲得卓越成就者像陳省身、吳大猷、吳健雄、鄧稼先、黃昆、丘成桐、崔琦等都十分留意，各有論述，對(duì)于那些曾經(jīng)做出重要發(fā)現(xiàn)或者建議，但與國際榮譽(yù)失之交臂的前輩科學(xué)家例如趙忠堯、王淦昌、謝玉銘等，更做了專門研究，或者著意追尋其事跡，這些文章除了極少數(shù)例外都已經(jīng)收入《曙光集》。但很顯然，更大也更根本的問題是，為什么中國科學(xué)不如西方？以楊先生的中國情懷之深，他自然不會(huì)忽略這核心問題，集中有兩篇文章就是環(huán)繞此題目而發(fā)。

兩篇中較早的是一九九三年在香港大學(xué)的演講稿《近代科學(xué)進(jìn)入中國的回顧與前瞻》。此文第一節(jié)接受了李約瑟(Joseph Needham)的觀念，認(rèn)為“中國科技直到一四○○年前后比歐洲科技優(yōu)秀”，但“到一六○○年中國科技卻已遠(yuǎn)遜于歐洲”，原因則是一四○○至一六○○這兩百年間歐洲發(fā)生了文藝復(fù)興，而在中國則知識(shí)停滯不前（200—203頁）。但楊先生的文章絕大部分仍然強(qiáng)調(diào)古希臘幾何學(xué)對(duì)牛頓的重大影響，以及一六○○至一九○○年間中國傳統(tǒng)觀念對(duì)西方科學(xué)的抗拒，以致現(xiàn)代科學(xué)要到一九○○至一九五○年間才真正進(jìn)入中國。像許多中國知識(shí)分子一樣，楊先生可能出于對(duì)李約瑟在實(shí)證研究方面所做巨大貢獻(xiàn)的尊敬，而沒有覺察到他科學(xué)發(fā)展史論中的嚴(yán)重問題。例如，中國某些技術(shù)的先進(jìn)是否就等于其“科技”即科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)秀和優(yōu)勝？倘若古希臘幾何學(xué)對(duì)于牛頓真是那么重要(而那的確是事實(shí))，那么中國科學(xué)怎么可以說是在一四○○年以前一直比歐洲優(yōu)秀呢？而倘若它直到一四○○年還是比歐洲優(yōu)秀，那么在十七世紀(jì)接觸到歐洲科學(xué)特別是翻譯了《幾何原本》前六卷之后，又怎么可能仍然不明白其先進(jìn)性之所在，而仍然故步自封達(dá)三百年之久？事實(shí)上，李約瑟本人倒深明這些問題之要害，因此，為了消除其理論中的矛盾，他不得不強(qiáng)調(diào)以下兩個(gè)其實(shí)絕不可能成立的觀點(diǎn)，即希臘數(shù)學(xué)對(duì)于近代科學(xué)的出現(xiàn)其實(shí)并不那么重要；以及到了明末即一六四四年，“中國與歐洲的數(shù)學(xué)、天文學(xué)和物理學(xué)已經(jīng)再?zèng)]有任何可覺察的分別；它們已經(jīng)完全熔結(jié)，它們?nèi)诤狭恕保ǚ謩e見Needham， The Grand Titration， Allen Unwin 1969， p. 50-51；Clerks and Craftsmen， Cambridge University Press 1970，p.398）。很顯然，在這兩個(gè)問題上，前述楊先生的觀點(diǎn)和李約瑟是完全對(duì)立的。

至于《〈易經(jīng)〉對(duì)中華文化的影響》則是十多年后發(fā)表的文章。楊先生在此文中提出，“《易經(jīng)》影響了中華文化的思維方式，而這個(gè)影響是近代科學(xué)沒有在中國萌芽的重要原因之一”，他跟著又提到阻礙中國科學(xué)發(fā)展的多個(gè)其他文化與制度因素(344—346頁)。這些觀點(diǎn)惹起了不少論爭，我們無法在此討論了。然而，應(yīng)該毫無爭議的是：上述因素（例如《易經(jīng)》和“天人合一”觀念）對(duì)中國文化的影響都是長期和自古已然的，因此，它們倘若的確對(duì)科學(xué)發(fā)展有重大不利影響，那么就很難想象，中國科學(xué)在一四○○年以前是一貫比歐洲優(yōu)秀了。

其實(shí)，中國科學(xué)為何落后于西方的問題在一九一五年就已經(jīng)由任鴻雋在《科學(xué)》雜志創(chuàng)刊號(hào)上提出，以后經(jīng)常掀起熱烈討論，許多文化和制度性因素都曾經(jīng)被考慮，只是到了五十年代以后，李約瑟的巨著相繼出版，他的“中國科技（在十五世紀(jì)以前）長期優(yōu)勝，歐洲在文藝復(fù)興之后才超前”論調(diào)才風(fēng)靡一時(shí)。但此論雖然對(duì)國人而言非常中聽，卻明顯不符合事實(shí)，也完全不為西方科學(xué)史家接受，所以是需要仔細(xì)剖析和辯正的。中國和西方文化是兩個(gè)龐大、源遠(yuǎn)流長的不同體系，科學(xué)在這兩個(gè)體系中的發(fā)展歷程更是千頭萬緒、錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，這兩方面發(fā)展何以會(huì)出現(xiàn)巨大差異恐怕無法歸咎于少數(shù)明確原因，甚至也可能并無簡單、明了的答案。科學(xué)史和科學(xué)不一樣，它牽涉人事和社會(huì)整體，而那是缺乏清晰規(guī)律，也難以從基本自然規(guī)律推斷其發(fā)展的混沌現(xiàn)象。

徜徉于兩個(gè)世界之間

楊先生有很強(qiáng)的自我意識(shí)。他既是西方科學(xué)火炬?zhèn)魅耍羌缲?fù)國家民族前途重任的中國知識(shí)分子。由于中國過去三十年來的進(jìn)步，他更深切感到，這兩個(gè)理念，這兩個(gè)不同世界，是可以統(tǒng)合起來融為一體的，而自己對(duì)于促成其實(shí)現(xiàn)既是當(dāng)仁不讓亦復(fù)責(zé)無旁貸。在《曙光集》二十來篇有關(guān)中國前途與科學(xué)發(fā)展的文章和訪問記之中，這種樂觀、信心和使命感可以說處處躍然紙上。對(duì)于大部分中國人來說，這期望無疑是順理成章的，而楊先生雖然終身浸淫于粒子理論的曲折奧妙，但心底里鼓動(dòng)他的，當(dāng)仍然是儒家念念不忘家國的承擔(dān)和“自反而縮，雖千萬人，吾往矣”的氣概。我曾經(jīng)趁《二十一世紀(jì)》雙月刊召開編輯委員會(huì)的機(jī)會(huì)請(qǐng)問楊先生，他是否覺得影響自己一生最深的是儒家思想，他毫不猶豫地肯定了這說法。

然而，現(xiàn)代科學(xué)是在崇尚個(gè)人價(jià)值和判斷的觀念上締造出來的。畢達(dá)哥拉斯教派和柏拉圖之所以向往宇宙奧秘是因?yàn)樗麄兩钚胚@是通往永生之道，中世紀(jì)以至十七世紀(jì)歐洲科學(xué)家探究自然哲學(xué)則是為了彰顯上帝的大能與榮耀。現(xiàn)代科學(xué)從大約十八世紀(jì)末開始影響技術(shù)，其現(xiàn)實(shí)意義日益增長，但歐洲科學(xué)傳統(tǒng)則仍然以崇尚心智(intellect)和批判意識(shí)為依歸，這在愛因斯坦身上表現(xiàn)得最透徹：他積極反對(duì)德國軍國主義和納粹政權(quán)，響應(yīng)羅素的反核武器宣言，甚至對(duì)庇護(hù)他的美國也嚴(yán)詞批判。在當(dāng)代，科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)、政治已經(jīng)融為一體，然而科學(xué)家的獨(dú)立判斷和求真精神仍然是其道德權(quán)威的基礎(chǔ)。最近國際氣象學(xué)家團(tuán)體IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)在全球變暖這一高度敏感與政治化問題上所保持的獨(dú)立姿態(tài)與發(fā)揮的巨大作用當(dāng)是明證。因此，將發(fā)揚(yáng)科學(xué)和民族復(fù)興這兩個(gè)理念統(tǒng)合起來在表面上是再也自然、合理不過，但由于兩者分別屬于“天”、“人”這兩個(gè)不同范疇，它們既互相補(bǔ)足，同時(shí)又具有深層矛盾，所以統(tǒng)合絕非簡單或者容易的事情。

楊先生是時(shí)代寵兒，無論事業(yè)、際遇、家庭都圓滿幸福，他自認(rèn)為“這么多幸運(yùn)結(jié)合在一起是很少有的”（417頁），這和近代中國另一位望重士林的學(xué)者胡適之頗為相似。不過，很不幸，他似乎也同樣未能逃脫胡先生“名滿天下，謗亦隨之”的命運(yùn)。這可能是他肩負(fù)一言九鼎之重，在許多重大問題上未能暢所欲言，或者各方對(duì)他在國家、社會(huì)、教育政策上的作用寄望孔殷，由是產(chǎn)生不實(shí)際期待和連帶的失望所致吧。無論如何，拳拳服膺真理、究心自然規(guī)律的科學(xué)家，和憂國憂民、為士林表率的大儒是兩種完全不相同的理想人格。楊先生要將兩者凝聚于一身無疑是個(gè)嶄新、困難、容易招致誤解的嘗試，不過，由于他的時(shí)代、背景、地位和獨(dú)特經(jīng)歷，這恐怕也是命中注定的了。如今楊先生年事日高，但健康如恒，自信、樂觀、勃勃興致不減當(dāng)年。我們祝愿他繼續(xù)以大無畏和獨(dú)立探索精神為中華民族做出貢獻(xiàn)。

二○○八年暮春于用廬

（《曙光集》，楊振寧著，翁帆編譯，生活·讀書·新知三聯(lián)書店二○○八年一月版，38.00元；新加坡八方文化創(chuàng)作室出版（繁體字版），二○○八年二月版）