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中 国 文 化 来 做“两位科学巨人”的调停人(上)

(2012-04-04 05:41:49)
标签:

文化

物理学创新

观念变革

杂谈

简介:吴水清教授在《格物》2011-1上发表“两位科学巨人的争论”,回顾了爱因斯坦和尼尔斯·玻尔从1924~1955年、长达30余年的论战,最后引用加拿大物理学家邦格(M Bunge)的话说:“玻尔在科学上是对的”,“爱因斯坦在哲学上是对的”。笔者非常肯定邦格的结论,于是就想借用中国传统文化对20世纪这两位科学巨人的“论战”做一“调停”,别出心裁地想出这样一个颇具调侃意味的标题;期望读者能以平常人的心态,按照中华民族传统的思维方式,来看一看“中国人”应该怎样看待这一场“论战”。

必须事先声明:我绝对不想“被神的笑声所覆灭”,所以根本就不是要“把自己标榜为真理和知识领域里的裁判官”(1)-(跟《争论》相关的引文全部用仿宋体);仅仅是想提供一个“换位思考”的新视角而已。

(上)篇主要讨论哲学和科学的本质差异,只有有了这样的知识储备,才有望正确理解邦格的说法,真正弄清楚两位科学巨人争论的焦点是什么。

因为西方哲学从亚里士多德开始,就被分为第一哲学和第二哲学,二者就必然存在着本质差异;但是迄今为止西方人都没有意识到这一点,具体表现在作为第二哲学的物理学,始终相信第一哲学的物质一元论自然观是正确的。爱因斯坦“是对的”就突出表现在他首倡提出了“物质~空间系统论”的自然观;但是,他却依旧没有能够彻底突破西方文化的藩篱,由于错误地使用了“空时”连用的术语,导致他没有能够一步到位地站到本应该属于他的那个哲学高度。

“玻尔在科学上是对的”,突出表现在他始终坚持的是如何对量子规律进行“描述”;爱因斯坦坚持在问量子“实在”究竟是什么,玻尔却回答说它就应该这样“描述”—— 即使是两位科学巨人能够活到今天,恐怕争论也不会结束,因为一个是从哲学角度提问,另一个却从科学角度作答;本属于两股道上跑的车,一万年也不会碰撞出“火花”来。

笔者在这里依据中国的传统,首先确认爱因斯坦提出的自然观是正确的;进而严格区分了哲学概念与科学概念的本质差异,从而为下一步深入“调停”两位巨人的分争奠定一个坚实的基础。

 

 

 

“两位科学巨人”的调停人(上)

 

周吉善

宅电:0391-6652588    Email:jishanzhou@126.com

 

吴水清教授在《格物》2011-1上发表“两位科学巨人的争论”,回顾了爱因斯坦和尼尔斯·玻尔从1924~1955年、长达30余年的论战,最后引用加拿大物理学家邦格(M Bunge)的话说:“玻尔在科学上是对的”,“爱因斯坦在哲学上是对的”。笔者对邦格的这种说法很感兴趣,于是就想借用中国传统文化对20世纪这两位科学巨人的“论战”做一“调停”,别出心裁地想出这样一个颇具调侃意味的标题;期望读者能以平常人的心态,按照中华民族传统的思维方式,来看一看“中国人”应该怎样看待这一场“论战”。

必须事先声明:我绝对不想“被神的笑声所覆灭”,所以根本就不是要“把自己标榜为真理和知识领域里的裁判官”(1)-(跟《争论》相关的引文全部用仿宋体);仅仅是想提供一个“换位思考”的新视角而已。

 

1. 哲学耶?科学耶?

笔者自知绝对没有资格来奢谈什么是哲学、什么是科学之类问题,只想就“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”这个困惑,发表一点个人的见解,以就教于大方之家。

笔者发现:西方文化从亚里士多德开始,就存在着两项先天不足,一是自然观问题,一是概念问题。我在“物理学观念变革的要点”一文中,立足于中华传统的阴、阳两系统结构论的自然观,是这样来阐释自己观点的——

1. 自然观:指的是人类对宇宙大自然的最基本看法。

西方哲学是把所有的客观存在统称为“物质”(或曰“实在”),这种自然观就被叫做“唯物论”;20世纪物理学的诸多成果都在证明,未来科学必须用物质~空间系统论的自然观取代实体物质一元论。

1.1. 海森堡说:“希腊自然哲学的出发点是丰富多彩的现象能藉以得到解释的本原问题。不管我们可能感到多么不可思议……包含着三项在随后的发展中日益变得重要的基本要求:第一,必须寻求这样一个统一的本源;第二,这个答案必须只用理性来给出,也就是说不涉及到神话;第三,也是最后的要求,在这一范围内,世界的物质方面必须起决定性的作用”(2-P69)。

本文就把这种哲学自然观叫做“实体物质一元论”—— 也就是说,“物质”是用来指代自然界所有基本实在的唯一概念。

1.2. 爱因斯坦说:“人们曾设想,不依赖于主观认识的‘物理实在’是由空时(为一方)以及与空时作相对运动的永远存在的质点(为另一方)所构成(至少在原则上是这样)。这个关于空时独立存在的观点,可以用这种断然的说法来表达:如果物质消失了,空时本身(作为表演物理事件的一种舞台)仍将依然存在”(3-P115)。

本文就把这种哲学观点叫做“物质~空间系统论”的自然观—— 也就是说,承认宇宙是由物质空间两个系统构成的有机整体。

1.3. 定义:

宇宙(指universe而不是cosmos)是由物质空间构成的巨系统。

边界条件是:宇宙之外再也没有任何基本存在。

物质:指用量纲式中M计量的、可以被分隔成独立个体的基本存在;

空间:指宇宙中除物质之外,用量纲式中L、T计量的所有空域。

1.4. 华夏先民则说:

 “形而上者谓之道,形而下者谓之器”;“天下万物生于有,有生于无”—— 或者干脆说:“散则为气,聚则成形”;称有形者为,无形者为

20世纪物理学的诸多成果揭示出:只有中华传统的阴、阳两系统结构论,才真正适宜于描述宇宙大自然这个自组织巨系统的客观实际—— 物理学就应该建立在两系统机构论自然观的基础之上。

 比如“当我们企图把牛顿经典理论应用于原子时,它失灵了;这时需要一个新理论(即量子理论)”(4)。

巴里·派克写在《爱因斯坦的梦》中的这句话,还隐含一层意思:

将量子理论应用于牛顿的“质点”时,同样也要失灵。

故而可以得出:牛顿范式将客观实在抽象为质点,用量纲式中的M计量;量子理论将研究对象称为量子,用辐射能ε予以计量—— 二者很显然不能被抽象概括为同一范畴,用物质这一个概念予以称谓就肯定是不恰当的。

1.5. 结论:

物理学必须建立在物质~空间系统论自然观的基础上,才有望冲破传统的藩篱,步入“柳暗花明又一村”的全新境界—— 实际上爱因斯坦和玻尔的“争论”,就深深植根于西方哲学这个“自然观先天不足”的根基上。

 

2. 严格区分实体概念属性概念

2.1. 恩格斯在《自然辩证法》中写道:

“存在的不是质,而只是具有质并且有无限多的质的物体”(5)。

怀特海也曾经指出:

“亚里士多德关于称谓和关于基本实体的学说,就发展而为实体的诸属性相互联系而基本实体之间却相互分离的学说了。所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”(2)。

2.2.

爱因斯坦说:

“古代的几何学家所研究的是概念上的东西(直线、点、面),并没有真正研究到空间本身”;“‘物质’已失去作为基本概念的地位”(3)。

“科学从科学发展前的思想中将空间、时间和物质客体(其中重要的特例是‘固体’)的概念接收过来,加以修正,使之更加确切”(3)。

“目前物理思想的特点,和整个自然科学思想的特点一样,是在原则上力求完全用‘类空’概念来说明问题,力求借助于这些概念来表述一切具有定律形式的关系……完全用‘类空’概念来理解一切关系在原则上是可能的(因为‘物质’已失去了作为基本概念的地位)”(3)。

2.3. 为了彻底消除“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”的困惑,对科学和哲学交叉使用最频繁的物质、空间、质量、长度和时间五个基本概念,认真剖析、甄别的结果,发现它们之间的逻辑关系是:

实体概念:物质     空间    (属哲学范畴表述共性的抽象的类概念)

          ↓    ↙   

属性概念:质量  时间    长度 (属科学范畴计量个性的基本物理量)

表述共性的类概念只有称谓作用,仅用于指称基本实在本身

自然科学理论中使用的“物质”和“空间”,并不具有任何物理学意义,只具有泛指物理客体的作用。试想:你能够回答“水果是什么滋味吗”?

据此可知:物理学根本就不研究物质和空间“本身”。

表示个性的物理量,属于可以由任何人重复测定、并且具有确定计量单位的属性概念,而不用于指称任何实际“存在”的东西。

实际存在的“东西”,在中国传统文化中被称为“”,在西方文化中应该叫做“物体”;但是在传统的物理学理论中却错误地称其为“物质”。

2.4. 恩格斯还指出:

“一切认识都是感性上的测度,这正是黑格尔所说的困难:我们当然能吃樱桃和李子,但是不能吃水果,因为还没有人吃过抽象的水果”。

由于“实物、物质无非是各种实物的总和”,“运动无非是一切可以从感觉上感知的运动形式的总和;象‘物质’和‘运动’这样的名词无非是简称,我们就用这种简称,把许多不同的、可以从感觉上感知的事物,依照其共同的属性把握住”。

于是就出现了“我们先用我们的头脑从现实世界作出抽象,然后却不能[正确](笔者添加的两个字)认识我们自己作出的这些抽象”(5),而把它当成真实存在的东西。

物理学理论中存在的最重要问题,就在于“不能认识我们自己作出的这些抽象”,而是把前人“抽象”出来的“类概念”,当做具体存在着的“物体”,从而把它跟描述物体之“”的、“类空概念”(爱因斯坦语)混为一谈。

2.5. 进一步考察还可以发现:

2.5.1. 量纲式中的L、T 和 M,分别是表述空间和物质最基本属性(即)的物理量;量纲式中的L、T(即)跟空间(即)的关系,与M(即)跟物质(即)的关系完全相同。绝不应该将L、T、M 跟空间、物质两个实体概念混同—— 传统理论中的诸多困惑和悖论,根源大多数都在于此。

只有那些表示基本属性(即质)的物理量,诸如 L、T、M、q、ε等,才具有物理学意义;故而在物理学理论中,应该尽可能少用、或者干脆不用物质、空间之类的哲学术语—— 爱因斯坦关于它们“已经失去作为基本概念的地位”之说法,指的就是在物理学理论中二者已经不再具有实用价值。

在1千多年前的唐朝,崔憬就提出“体用不二”的命题,跟恩格斯的“体、质”两分法基本相同;然而,其思想内涵却更丰富、明快得多。

华夏先民面对呈现在眼前的万象,所关注的是“用”而不是“体”,而体和用却又根本就无法被分开;故而才会有“体用不二”的理念。

金刚石和石墨的“体”都是单质的碳,金刚石则用它最“硬”的“质”,而石墨却用它最“软”的“质”——“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”的肇始,就在于将“(即)”混为一谈。

2.5.2. 时间T(即质)和空间(即体)属于不对等的关系,传统将实体概念“空间”和属性概念“时间T”并称“空时”或“时空”使用的陋习,即是引起观念混乱的一个非常重要的原因。

两千多年前华夏先民公孙龙就留下一个“白马非马”的命题,真不知道曾经难倒过多少才智非凡之士—— 只要能够悟出其中蕴含的深刻哲理,就不难弄懂“空时”或“时空”之类说法中隐含着的错误。

为了能够定量描述自然规律,物理学理论中将质量M、长度L和时间T定为量纲式中最基本的物理量,使得用“实体的诸属性相互联系”的关系进行定量表述成为可能,为自然科学的蓬勃发展奠定了可靠的基础。

但是,物质、空间这两个被“抽象”出来的哲学概念,却并不能用于指代参与物理过程的具体的物理“客体”,故而怀特海才会有关于“基本实体之间却相互分离”这种非常正确的判断。

2.6. 定义

质量,是用于计量物质可以用kg做单位予以度量的、“”的多少的基本物理量,属于传统所谓的“物质”共同具有的“”,被记为M

时间,是用于计量空间中任意一点能够用s做单位予以度量的、“”的长短的基本物理量,是一个跟空间的弯曲程度相关的量,被记为T

长度,是用于计量空间中任意两点之间能够用m做单位予以度量的、“”的大小的基本物理量,跟空间是平直还是弯曲相关,被记为L

我们给出的6个定义,前三个是适用于哲学的抽象的概念,指的是三个不同系统的“”;后三个是适用于科学的、指谓“体”之可以为“”的“”的“类空”概念,都有具体的度量单位:千克kg、秒s、米m。

为了避免物理学概念和哲学概念的混淆可能带来的歧义,在未来的物理学理论中应该完全采用符号表示法,使用Z(质量)系统、N(能量)系统、M、T、L替代物质、空间、质量、时间、长度五个概念。

从可以“度量”的角度考察,在经典物理学中L用于度量欧氏几何的直线距离,在相对论和量子论中L用于度量非欧几何的弧线长度

小结:物理学量纲式中的T、L、M,都是用于计量客观存在最基本“”的属性概念。物理学理论中用L、T的函数表述的物理量(比如g、gR、gμν等),均用于指谓空间中一种“实体”结构的“”;而只使用L、T而不出现M的“数学图像”(海森堡语),均用于表述存在于空间中的一种自然规律。

3. 哲学和科学的关系是怎样的?又有哪些重要区别呢?

传统都说“物理学又叫自然哲学”,这种说法实际上并不恰当。

自从牛顿“用数学原理取代思辨原理”之后,物理学就已经跟自然哲学分道扬镳,成为一门以度量为基础、用数学描述规律为手段的新兴学科。

霍金既然承认19~20世纪科学的“数学化和技术性”使得人人都望而却步,却又埋怨说“以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步”(6),即是学界没有严格区分二者之不同的具体写照。

但是,物理学由自然哲学发展而来却是千真万确的;自然哲学没有为物理学的正常发展提供坚实的基础,也是不容置疑的。

具体的症结就集中表现在上述讨论的自然观错误和概念混乱两个方面。

说到二者的区别,亚里士多德就曾经把理论学术分为形而上学、数学和物理学,又把形而上学和物理学分别叫做第一哲学和第二哲学(又叫自然哲学);并且认为第一哲学研究“不变的存在”, 第二哲学研究“变化的存在”。

这可以算是“重要区别”的第一点; 然而,对于变化,就只能被记写为M→N或N→M,而不能记写为M→M—— 物理学必须持二元论的自然观。故而笔者才说,物理学把唯物论作为自己的自然观,是西方哲学的先天不足。

讲到与“概念”相关的问题,需要对西方的“教廷裁判权”有一点了解。

欧洲的中世纪被称为“最黑暗的年代”,原因是当时的神权至上、教廷可以随意把人处死,布鲁诺之死即是科技界无人不知的典型事例——“科学”为了战胜神权,就必须能够满足“眼见为实”这个必要条件。

在物理学发展的初期阶段,就曾经出现过“伽利略在力学研究中大胆地放弃了追究‘为什么’运动,转而探讨‘如何’运动。这意味着在实证科学中放弃对臆测的物理原因和终极原因的追求,着意于对知识的数学描述”。

狄德罗主张“物理学家要放弃追求‘为何’而仅追求‘如何’;因为‘为何’来自心智,而‘如何’取自事物自身”(7)。

这里的“为什么”、“ 为何”,用现代语言讲就是关于怎样回答“物理作用机制”的问题;而两人都强调的“如何”,则属于可以满足“眼见为实”的条件而予以具体描述的现象—— 但是要“描述现象”,却只能使用描摹“性状”的副词或形容词,基本上就不能用指代事物本身的名词。

这一点却是使用拼音文字的西方人,根本就无法发现的盲点

怀特海关于“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”这一句话,虽说道破了西方人的苦衷,却并不能找到从根本上解决的办法。

莱布尼兹曾经说过:

全人类伟大的文化和最发达的文明仿佛今天汇集在我们大陆的两端,即汇集在欧洲和位于地球另一端的东方欧洲——人们称它“支那”……大概是天意使得这两个文化程度最高同时又是地域相隔最为遥远的民族携起手来,逐渐使位于他们之间的各民族都过上更为合乎理性的生活。

这话就说的非常正确。怀特海虽说发现了问题,却没有解决的办法;“中国人”仅仅引入华夏先民总结出的“阴阳互补、有无相生、体用不二”12个字的哲理,就对“怀特海问题”给出了明确的答案——

科学只使用M、L、T、ε、g等指谓属性的概念,而指代“实在”的实体概念、诸如宇宙、物质、空间、粒子、电荷等,皆属于哲学的范畴。

 

 

 

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