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科学的慰藉
来源:学习时报    作者:曹颖新    2017-05-22 00:04:31

科学与哲学的分离

  物质与心灵互为反面,二者的属性、功能和意义完全不同。这种认识很早就被各个文明中的哲学家提出来,但只有到了近代,科学建立起一套观察验证体系以后,科学家明确揭示了有一个可以被观察并可以发现其规律的客观世界,由于这个世界具有可还原性,即所有可被观察的对象都可以被还原为最基本的单位(如粒子),或可以被还原为某种机械运动(如位移),所以这个世界就被定义为物质世界;而观察者使用了心灵的各种功能进行了观测、实验、想象、论证这些活动,显然这些活动相对于物质世界是主动的立法者,是主观世界。由于两个世界有着可以清晰分野的特性,物质和心灵被截然分开了。科学活动为了便于自身继续开展,也强化了主观和客观的不同。

  由此,人们对外部世界的兴趣极大地加强了,尤其关注它的客观性。伽利略以前的科学才真的是格物学,是对一些经验的抽象解释:经验是粗劣宏观的局部体验,或是一些天经地义的现象,解释则可以浓缩为一套形式逻辑,甚至不乏一些空洞的玄想。尽管这套思维在今天的认知中依然是基本方式,但是比起后来的科学思维,还是相对幼稚和原始的。只有到了伽利略和牛顿的时代,山川河流洪荒宇宙才成为灵巧的数学几何原理的注脚,实验那样巧妙,测量结果与构想那样吻合,逻辑论证体系那样自洽,使得阿基米德撬起地球的雄心跨越千年再次回响。

  笛卡尔在此基础上又往前走了一步,他把世界解释为符合规律的运行不息的机械。伽利略和牛顿没有谈及人的精神,他们只是划分出了“自然哲学”领域,笛卡尔不但把自然哲学从全部哲学中抽离出来,也把物质和精神分开来看,尽管他对精神实体的论述较少,但他的二元论由此形成。笛卡尔的机械二元论统治了近代科学思想,它的一个影响结果是,形而上学的从高级到低级的意义链条被打破,科学取代形而上学成为理解世界的总原理,认识世界的任务被科学所承担,科学终于从哲学的护翼中成长起来,并独立出去。

科学走向权威

  科学昌明的时代以来,人类文明的两翼——科学与艺术,呈现出对立的趋势。一个重要的原因是,艺术描述人的感觉直觉,其素材来源于日常生活,来源于常识。与这种方式不同,科学论证和结论往往与看似天经地义的常识相反。最经典的例子就是伽利略对亚里士多德物体下落速度解释的驳斥、时空弯曲理论对恒定时空下物理规律的补充,以及非欧几何、黎曼几何与欧几里得几何的并行不悖。每一种对经典框架的挑战,在一开始都是匪夷所思的,也是违背“常识”的,但是他们在逻辑的建构下都是成立而且相当精彩的,丰富了科学王国,拓展了人类认识的可能。科学家们不相信权威、不相信眼见为实,而相信证据和推论,相信理性,常识建构起的所谓真理都是有模糊地带的,有些甚至是经不住推敲的,这一信念才是科学的核心。science的词根是scire,字面意思是区分鉴别,一直以来,人类都凭借勇气去劈开一片片荒蛮的丛林。

  但是随着科学在所有解释世界的路径中地位越来越高,它开始自我繁衍丛林,因为随着认知的进展,人们开始认为只有真实这个价值才最值得肯定,科学被赋予了高于宗教、道德、艺术等其他领域的地位。一旦如此,科学就会以自己的思维衡量其他思维,认为直觉和情感等方式缺乏看得见摸得着能化为数据的依据,这是另一种迷信于“眼见为实”,这种藐视态度恰恰说明,它已经与当初它反抗的那些“常识”和权威同样地堕落了。到此时,科学已经需要自我救赎。

科学与哲学的重新汇合

  但是随着现代科学对微观世界的深入研究,经典理论无法解释新的发现后,情况发生了变化。

  撬动机械论和经典物理硬壳的是光。就像它本身具有波粒二象性一样,它既是经典物理和现代物理相互渗透的介质,又是横空出世的力量。1801年,托马斯·杨的双缝干涉实验证明光是一种波,这个结果对牛顿的光是一种粒子的学说构成了挑战,没有引发共鸣,但是引发了对光本质的大讨论。直到1924年,德布罗意提出了“物质波”假说,认为不仅是光,一切微观粒子都具有波粒二象性,这个观点后来也被爱因斯坦证实。

  波粒二象性只是个开始,后来,波尔和海森堡在实验的基础上又提出了几率波。即粒子在没被观测时,是按几率同时分布在所有空间的,这时它就是几率波;一旦它被观察,它就以一个个粒子的状态呈现出来,可以被观察到所在位置,这个变化的过程就是“塌缩”。几率波理论成为了量子物理的理论基石。所有物质都是由各种粒子构成的,所以用量子物理看我们熟知的各种物质就会变得匪夷所思:眼前的一本书,当我看它时,它就塌缩为一个由粒子构成的实体,当我不看不感知它时,它就是一堆几率波。这多么像我们中国人熟知的王阳明先生的名言:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你既来看此花,则此花颜色一时明白起来,便知此花不在你心外。”用量子物理世界观看世界,不仅是花,一切不具备意识的生物甚至非生物似乎都有了生命,知道人在观察它。

  如果说被观察到的几率波立即塌缩成粒子状态,显示了粒子的顽皮,那么另一种情况则显示了粒子的乖宝宝品质。在科学发展中,传统哲学中的一些悖论被重新提及。古希腊的芝诺提出了“飞矢不动”悖论。他说,飞出的箭有一个运动轨迹,如果把这个轨迹分成若干个点,在任何一个点上,箭是不动的,那么把这些不动的点连起来,箭也应该是不动的才对。这个悖论在他的同时代被视为诡辩,但又很难辩驳。其实用现代数学很好解释,把一条轨迹分割成无穷小的点,需要无穷多的分割次数,把箭的运行轨迹算作1的话,求箭的运行速度,相当于用1除以正无穷大,1/+∞=0,所以速度是零,所以箭始终没动。与此极为相似的实验是量子芝诺效应,即如果对一个极易衰变的原子连续地测量,那么这个原子就不会衰变,所以如果可以实现持续不断的观察,那么一个容易衰变的量子体系可以一直乖乖地待在它的初始状态。

  无论是古老的芝诺悖论还是现代的量子芝诺效应,都指向了一个问题——被观察者的空间状态和时间状态在观测中是冲突的,这就是测不准原理,一个粒子的位置和它的速度不可能同时被准确地测量。肯纳德更确切地解释了这个现象,他提出,测不准是由粒子的性质决定的,即粒子同时具有位置的不确定性与动量的不确定性,无法同时减低至低于某极限。

  如果我们把研究对象投注到微观世界,就会发现这些真实现象,而这些现象在宏观世界是被忽略的,如果我们用宏观世界的常识去理解微观世界,就会认为这些现象是悖论,但它们确实是事实。所谓“事实”取决于观察者和观察角度与观察思维,观察者和对象不可须臾分离。如此一来,主观世界和客观世界的鸿沟就消失了。

  量子物理看起来比传统的玄学还要玄虚,比悖论还要悖谬,它打破了主客二分的机械论,它是如此引发人的好奇心。科学发展至此,似乎又回到了哲学的源头,开始探问世界的本源到底是什么,世界和我到底有什么关系。一个两三岁的孩子会对世界发问,一个走到人生中间点的中年人也会突然停下来问一问这些基本问题,两者都是问同样的问题,但是问的深度广度和发问的心态是不同的。

科学从不拒绝审美

  科学似乎总是冷冰冰的,它用数据和理性说话,仿佛美学的任何词汇在科学面前都失去效用。但事实是什么呢?很多科学学说在提出时,科学家在构思时,都充分考虑了它的美学价值。比如,在哥白尼之前,托勒密的地心说已经统治了天文学1500年,尽管哥白尼之前的科学家已经发现了地心说与观察结果的不符,但是大家对这个大轨道套着小轨道的繁复模型修修补补,不敢有大的质疑,因为它符合天主教的世界观。哥白尼也发现了数据与理论的不符,但是促使他提出日心说的是,他发现如果打破地球中心说,设想太阳是宇宙中心,不但很多观察数据可以与此吻合,而且以太阳为中心的天体运行模型比地心说的模型要简约美观得多。在他去世以后,由于受到了他的学生和某些教会人士的策略性保护,日心说得以出版和流传,它的简约和对称性立刻抓住了很多人,人们本能地认为,宇宙应该是大道至简的。尽管日心说也是错的,但是它战胜地心说那个时代,科学求真求美的愿望战胜了懒惰、愚昧和残暴。

  由此看来,科学是人类文明的结晶,它无处不体现宏阔之美和灵动之美。科学不仅是培根说的power,也是一种可以直达心灵的可感可触的慰藉。柯瓦雷曾经无奈地评论机械论时代统治的世界:“科学把一个我们生活、相爱并且消亡在其中的质的可感世界,替换成了一个量的、几何实体化了的世界,在这个世界里,任何一样事物都有自己的位置,唯独人失去了位置。”但是在一场科学的自救之后,它又给人类带来了惊喜和确信,并向爱的源头回归。

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