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发信人: skyfly (飞天), 信区: Physics
标  题: 科学的贫困与出路
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月15日11:18:54 星期四), 站内信件

标题:科学的贫困与出路

　　发信站:武汉白云黄鹤站(2002年11月20日14:54:29星期三),站内信件科学的贫困与出
路

　　王习加

　　二十世纪有一个伟大的开端，那就是1905年爱因斯坦以其划时代的论文《论动体的电
动力学》宣告了相对论的创立。或许可以说。这以后再没有任何著作智慧上能与媲美。时
间已进入了二十世纪最末的十年。然而,难道历史在二十世纪结束之前，不该对人类自发迹
以来探索自然所付出的艰辛有一个概括性的总结?二十世纪难道不值得有一个同样辉煌的结
尾,从而以一种新的姿态来迎接新的世纪?

　　对新科学的追求历史地落在了进入九十年代的所有探索者身上，对于一般的探索者来
说,他们认为虽然无法贸然假定新世纪的文化将是怎样的，但断然可以肯定本世纪最后十年
的新发展对于未来必定是极重要的甚至是关键的。如果无视这一点，而认为以前各个世纪
和年代对开辟未来文化已有了足够的传统，那么我们就会因为对未来和历史的不负责任而
产生不可饶恕的错误。任何的自满和松懈都是不能容许的，因为人类假若能在二十世纪结
束之前就完成建立新文化体系的使命，就不要留待二十一世纪。而一部分对传统有着足够
的了解的人们已深切地感到。一方面科学已呈现出全面贫困的景象,另一方面旧科学在方法
论上已经达到了空前的高度,许多人甚至指望新科学伸手可捉。这种感受使得他们在建立一
种全新的统一理论方面发奋向前。本文亦试图通过对历史的分析,对建立这种新体系提出一
孔之见，以便抛砖引玉,在促进科学发展方面聊尽绵薄之力。

　　（一）

　　今天我们称之谓科学的历史，我以为实质上只经历了三个阶段，这就足牛顿以前的古
代阶段,从牛顿到爱因斯坦的古典阶段，和爱因斯坦以后的阶段。因为在这三个阶段中,科
学的认识论基础不同。

　　我们知道,科学并不等于事实,而是人们对事实的看法所形成的理论体系。比如今天很
多事实就不能包涵在已有的科学中,象中国的气功;而一些未知的事实却有着科学的理论,如
大爆炸宇宙论。所以把某些科学事实的发现作为划分科学阶段的标准是不科学的，因为所
有的事实都存在着怎样进行科学解释的问题。热质说曾经是科学,后来本杰明．汤普森得出
热不是物质而是来自运动的结论。这也是科学。当然，今天我们已经知道得更多了,譬如热
与功、热与能甚至热与质量之间都存在着普遍的联系。尽管如此，热却仍然还是“热”。
当然,能够作为整个科学发展的认识论基础的科学发现决不象重新看待一件具体科学事实那
样简单。它应该是一种自然观，是关于自然的整体认识的观念体念体系。这样的体系在科
学史上是从牛顿开始建立的。牛顿在他的体系中提出了绝对时间、绝对空间、绝对运动、
万有引力等假说,并且把整个体系建立在这些假说之上。这些假说就是牛顿体系的认识论基
础。正是这个基础,成为了其后二百多年天文学和宇宙学的指南。

　　1900年,大物理学家凯尔文在世界物理学大会上宣称，牛顿力学和麦克斯韦的电磁方程
已经把物理学中一切问题都解决了。凯尔文没有想到,正是因为牛顿体系在各个领域达到了
顶点,其危机也已出现。这是一场基础的危机,因为在牛顿体系内部无法解决以下两个问题:
一是迈克尔逊与莫雷关于光速实验与古典说法之间的冲突;二是对黑体辐射现象的解释不尽
如意。这一危机的结果是爱因斯坦于1905年创立了一个新的认识论基础:相对时空论,从而
开辟了科学史上相对论和量子理论的新阶段。在牛顿以前，科学的发展则更多地受到毕达
哥拉斯主义的影响。所有的科学事实被赋予了神秘主义的解释,比如完美性、神性和先验性
等等。亚里士多德相信三是最完美的数,因为物体是三维的。毕达哥拉斯是和声学的鼻视,
但他关于和声和音阶的思辩是不受对实验深入探索的约束的。七个行星是七弦竖琴的七根
弦,它给我们一种美丽的“天体和谐”。这种思想在毕达哥拉斯不是作为诗歌,而是作为物
理哲学提出来的。认为大地和天体都是球形的，也是毕达哥拉斯派在“球体和谐”的学说
中体现的，这种观点直到开普勒才结束。比开普勒稍前的哥白尼在《天体运行论》中还说
，地球是球形的,它绕着自己的轴自转，并绕着太阳公转;天体的运动要么是圆周的和匀速
的,要么圆周的和匀速的运动的合成。这种“圆”的观点正是毕达哥拉斯的继续,由此可见,
人类发展到今天,真正代表实质性进步的科学里程碑却只有两块,即牛顿和爱因斯坦,如果把
泰勒斯作为科学的开端,那么到科学的第一块里程碑,人类整整经历了二十三个世纪,所幸的
是从1687年牛顿《自然哲学的数学原理》一书的出版,到爱因斯坦发表《论动体的电动力学
》,历时却不过218年,但不管怎样，科学的历史至今尚只有两次实质性进步，这不能不说是
一种贫困。

　　上面说的是科学的历史的贫困,而人们感受更深的则是今天的科学在许多领域里表现出
来的无能,这可称之为科学的绝对贫困。我们今天的科学无非是研究物质现象和运动现象的
，思维现象则一度抛给哲学和神学;即使运动现象,也逻辑地依附于物质现象。人们相信运
动必定离不开物质，比如电流的原因是电子，光的原因是光子、引力的原因是引力子等等
。然而这种观念天然是正确的吗?这个问题却没有人仔细推敲过。这样说是因为科学事实已
完全能够对这种观点提出质疑了。譬如,组成物质的微粒在独立时比在结合着时质量为大，
原因是在结合时有质量转化成了结合能，造成了质景亏损。这是现代科学所作的解释。问
题是,质量是物质的量度,当质量亏损而转化为能量时,我门怎样理解物质的转换呢?因为必
定转换成了另一种存在,这种存在的度规谓之能量。这就是说，有一种与物质平等的存在,
它的量为能量.正象物质的量为质量一样。这种存在不是别的,就是运动。可是,我们向来总
是避开这一问题,而只说质量转化为了能量,甚至宁愿把能量本身当作一种实在，比如把光
子看成是有能量而质量为零的粒子便是这种错误的具体表现.实际上光现象清楚地表明了作
为存在的运动的实在性，它以能量为量度,当它遇到物体时,会表现出象物质体运动的动能
一样的属性。上面提到的微观粒子结合能的丧失,则应理解为运动形式的存在和转换,这时
能量转化成了质量,这些讨论表明:即使以爱因斯坦相对论为基础的科学,在“物质-运动”
领域也都还相当幼稚,而迄今为止,人们对思维的认识则更为浅陋.思维科学被单独列出,而
摒弃于自然科学之外，似乎思维现象压根儿就不是一种自然现象，但事实是，至少人类自
身的存在清楚地表明了思维的实在性。既然如此。科学便没有理由抛弃思维。一种统一的
科学理论就应该是能够包涵包括思维现象在内的所有自然现象的大体系。而今天的科学离
这个要求实在太远了。

　　(二)

　　建立新科学需要我们重新考察我们所处在其中的自然界，重新认知它的本质和弄清楚
它与我们之间的关系,这样我们才有希望在最短的时间内树起科学史上第三块里程碑。

　　问题是，在今天我们是仅具有讨论这种希望的资格呢，还是实际上时机已经成熟，只
是我们的工作还存在差距?

　　当我全面考察了自然现象之后，发现自然现象实际上有三种平行的表现形式,即物质现
象、运动现象和思维现象。这样，我们过去的许多观念便必须改变。首先，关于世界是物
质的，现在看来就不够全面了。因为当质量转化为能量的时候，实际上物质已转换为运动
。换句话说,物质是可灭的。即这样的情形在逻辑上是可能的，宇宙在某个时期没有物质(
哪怕是微粒)存在，而仅有运动。象物质的质是材料一样，运动也有质，那就是信息。那么
上述表述可换为:宇宙可以不由任何“材料”构成,而处处只充满“信息”。

　　同说“多少质量的材料”一样，我们也可以说“多少能量的信息”这样的术语。事实
上，爱因斯坦的质能公式已经说明了这样的可能性,只是人们一直不肯放弃单纯的物质观点
罢了。例如,一个质量为m的物体，假若其全部转换为信息，则该信息的能量就为E=mc(c为
光速)。把运动当作平行于物质的存在，可以使我们在看待自然现象时,不必勉强用物质的
观点来阐释，譬如光,我们就可以直接把它理解为一种信息。一些场如电磁场,实际上也是
运动场而非物质场。其次,关于思维的认识发生了飞跃。这就是把思维看成与物质运动平行
的自然现象。因为我认识到人从无中生出时,也无非是一种自然运行的产物，即思维是由物
质和运动转化来的。思维的客体性的意义当然不仅如此。因为如果按照客体间相互转化的
规律,则思维也能转换为物质和运动。这一点当人死亡时尚好理解,因为至少看上去人失去
了思维而化作泥土。但若应用于正在思维着的人，则会出现令人惊异的情形。我不妨仿照
物质和运动，分别称思维的质和量为意识和意量。则意量转化为质量和能量,意识转换为材
料和信息都是可能的。这或可作为中国气功及许多自然之谜的一个注脚。

　　上面是从物理角度来说明物质、运动和思维的平行地位所表现出来的意义。从哲学上
讲，则其意义更为深远。我认识到三者的关系如同水的三态，固态水、液态水和气态水。
三态都是水,本质相同。但表现形式各异。同样，物质、运动、思维也不过是同一本质的三
种形式,这种本质我称之为全息。换句话说，材料、信息、意识实际上是同一样东西。更通
俗地说，当我们看到一个西瓜时,我们联想到它亦如一堆“信息”或“意念”。

　　这样我就把自然统一于全息了。这或许也可称之为一种“宇宙全息统一论”吧。全息
这个概念当然是“拿来”的，但我认为甚至许多地方,如“部分包含整体的信息”等性质，
都适应于我作为一种实在而定义的“全息”。正如“水”的性质可以独立于固态、液态或
气态而研究一样,“全息”的性质也是可以研究的,并且是自然的本质属性。实际上与“全
息”相似的范畴在科学史上一直存在,牛顿的“力”就是这样的一个范畴。在《自然哲学的
数学原理》第一版的序言里，牛顿说:“我把这部著作叫作哲学的数学原理，因为哲学的全
部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象
。……我希望能用同样的推理方法从力学原理中推导出自然界的其他许多现象……这些现
象都是和某些力相联系着的……正由于我们还不知道这些力是什么,所以直到现在哲学家对
自然界的探讨都以失败而告终。但是，我希望本书所奠定的原理将对这种或某些更正确的
哲学方法提供一些线索。”这段话同时使我意识到牛顿的“力”本是一个哲学范畴，而并
非一种“力场”，所以“引力子”的假说是没有充分的根据的。我们可以理解力在数量上
是动量对时间的导数，但却无法推出力是某种客观实在。同样，爱因斯坦的弯曲的引力场
便也失去了基础。而我，则当然希望“全息”能在哲学意义上取代牛顿的“力”。果如此
，则科学的飞跃将至矣。当然，我们需要严格的逻辑论证和数学分析。

　　物质、运动、思维的平行地位在哲学上的第二层意义,是使我发现了科学进步的奥秘，
即为什么时空观念对科学发展具有特殊的影响。我发现了下面的关系:物质…………………
…………………空间

　　思维…………心理

　　运动……………………………………时间

　　(自然现象与观念模式对应图)

　　上图表明空间是关于物质的观念,时间是关于运动的观点，而心理是关于思维的观念。
当我们建立科学的理论时，常常误将空间、时间和心理的观念体系当成了客观体系。

　　这种现象,我称之为“在认识中遗失对象”。这种现象使得我们的科学理论总是建立在
一种“虚假的”认识论基础之上，而所谓科学的进步，无非就是这种“虚假的基础”的更
新改造。这或许又能给寻找科学出路的人们提供一点启示吧。

　　（原载《科学与管理》1990年第4期）


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每个人都掌握一把开启天堂之门的钥匙，这把钥匙同样也可打开地狱之门。

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