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发信人: qpcwth (独翅鸟), 信区: Science
标题: 2.忘却浑沌，还是“相与遇于浑沌之地”
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年12月26日19:14:46 星期三), 站内信件

心理学家、人类学家及评论家让内·吉拉德(Rene/ Girard)发现，我们人类很需要用秩
序的观点去解释神话中的混乱。“混乱(dis-order)这个词本身就暗示了秩序的优先性和
优越性，”他说，“在越来越多地压制混乱方面，我们做得总是甚于神话。”
早期希腊哲学家“改进”关于混乱的神话观念的一种途径是，给它注入科学精神。泰勒
斯(T hales)、阿那克西曼德(Anaximander)及阿那克萨哥拉(Anaxagoras)设想，有一种
特别的物质或能量（水或空气）处于浑沌流中，从这种物质里凝结出宇宙中的各种形式
。最终，这些原始科学家认为，秩序将消失并返回到宇宙流中，于是将出现一个新的宇
宙。这就是被冷静分析弄得抽象了的古老神话观念。
亚里士多德(Aristotle)把科学方法又大大推进一步，他自己也就更加远离了浑沌。他
推测，秩序无所不在，并以越来越精致、复杂的等级层次存在着。这个概念后来被中世
纪和文艺复兴时期的思想家们加工成“存在之大链条”，一种按上升尺度，由虫子到天
使，排列所有生命形式的体制。
中世纪是一个动荡的时代，亚里士多德、欧几里得、德谟克利特(Democritus)、毕达哥
拉斯 (Pythagoras)和希波克拉底(Hippocrates)的希腊科学精神与古老的神话争斗不休
。中世纪的炼金术(或炼金术士)是这种斗争的例证。它们与诺斯替教(Gnosticism)(罗马
帝国时期，希腊罗马世界的一个秘传宗教。产生略早于基督教，公元初年开始为人们
注意。 ——译者注)、基督教以及来自埃及、巴比伦和波斯的神学相混合。人们相信，
创世始于一种先在的浑沌，其中包含荒诞和非理性。他们设想由多舛、黑暗和泥浆产生
了生命，再向浑沌衰退，遭遇妖怪，后来又恢复活力，等等，创世就是这样一个不断更
新的过程。他们的格言与占星术士的格言同出一辙，都是“由于上，于是下。”不过，
炼金术士也是科学家，他们采用科学装置和科学方法，作出过重要的化学发现。
到了伽利略(Galileo)、开普勒(Kepler)、笛卡尔(Descartes)和牛顿(Newton)时代，科
学精神及其对浑沌的压制占居了上风。牛顿的天体力学定律和笛卡尔的坐标系（它使科
学家可以把宇宙视为一张巨大的格网）似乎表明，任何事物都可以用数学和力学加以描
述。
在拿破仑(Napoleon)时代，法国物理学家皮埃尔·拉普拉斯(Pierre Laplace)似乎满有
道理地想象，总有一日科学家们将导出一个威力无比的数学方程，它将解释一切。黄帝
手执还原论科学的魔杖，已经抛出了他的符咒。混乱被监禁起来，被迫反映着普遍秩序
的姿态。这一切是怎样发生的呢？
还原论本质上是钟表匠的自然观。一只钟表可以拆散成各个组成部件：嵌齿、擒纵杆、
弹簧和齿轮。还可以用这些部件把它装配起来。还原论设想，大自然同样可以加以组装
和拆散。还原论者认为，最复杂的系统也是由弹簧、嵌齿和擒纵杆的原子、亚原子这些
等价物，经大自然以无限精致的方式组合起来的。
还原论暗示，在拉普拉斯梦想的普适公式中，颇为简单的浑沌观点也不难理解。浑沌不
过是极为巨大的复杂性，实践上科学家不能处理它，但是他们确信，原则上他们有朝一
日可以做到。那一天到来之际，也就不存在浑沌了，于是到头来还只是牛顿定律。这是
一种迷惑人的观念。
然而，19世纪人们严格检测了这个信条。例如，早在18世纪中叶，科学家们就开始绞尽
脑汁，试图弄清楚为什么不能发明永动机。他们愤愤然地发现，无论他们运转什么机器
，加入的能量总有一些转化成了一种不可回收的、不可再利用的能量形式。能量变得无
组织、浑沌。有用能量这种不断加剧的无组织化导致熵这样一个重要的观念，奠定了热
学（热力学）的基础。
熵一度对普适的牛顿秩序观念提出了挑战。机器的运转不断需要新的能量，所有形式的
能量不可避免地注定被不断积聚的熵和衰减之踵践碎，这个事实是否意味着浑沌原则上
也象秩序一样具有强大威力？
１９世纪７０年代，维也纳物理学家路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)通过证明
牛顿力学在还原论者的原子和分子层次上依然普遍有效，试图化解熵浑沌的挑战。玻尔
兹曼说，宇宙钟表部件的运动总是服从牛顿定律的，但是，在一个复杂系统中，亿万个
原子和分子在运动着、碰撞着，结果它们必然越来越难以保持规则的相互关系。在这样
一种事物大框架下，大量原子和分子的有序组合是高度不可几的。于是毫不奇怪，规则
关系可以出现，只是相对而言会迅速打破。玻尔兹曼推断，最终我们太阳系的原子结构
甚至也会被搅乱得足够随机。还原论者此时设想，宇宙的尽头将是一种普遍的均一状态
，一个温吞的分子宇宙：无意义、无性、无形。
不过，对于１９世纪的科学家来说，玻尔兹曼精确定义的浑沌，远不是无形式的空无，
也不是古代神话所设想的积极浑沌。神话浑沌是“万物之先”，由此产生了形式与生命
。而消极的熵浑沌则相反，它是形式破灭、系统瓦解、有用能量耗尽的局面。钟表零件
已崩散，并按照经典定律彼此蹦跳着、反弹着。
通过把概率引入物理学，玻尔兹曼拯救了还原论由于浑沌而引起的破产。他证明，消极
的热熵浑沌竟然也是牛顿秩序的一种表现。还原论者的信条得以维持。
大约在玻尔兹曼发展熵的力学的同一时期，查尔斯·达尔文(Charles Darwin)和阿尔弗
雷德 ·拉塞尔·华莱士(Alfred Russel Wallace)宣布了一门解释新生命形式如何出现
的理论。达尔文和华莱士类似于玻尔兹曼，看到了机遇——概率——在制约复杂事物的
力学进程中扮演了关键角色。不过在这里，机遇引起了现存物种中个体的变异，不限于
把复杂秩序加以混合和毁坏。这些变异有些保持下来，产生了新物种。
１９世纪结束之际，笃信还原论和机械论的风气仍很盛行，但为此付出了颇高的代价。
人类把自身视为遵从无差别普适定律的粒子的一种不可几碰撞的产物。人类被废黜做诸
神的子孙，又重新自封为关于那些定律之知识的拥有者。人们设想，知道了这些定律，
就可以越来越有把握地学会预测和控制困扰复杂系统的熵。在实际中，消极的熵浑沌或
许不能消除掉，但可以减少，或通过不断精确地理解其背后的普遍力学规则将其擒获。

古巴比伦人就设想过，浑沌有诸多面孔。１９世纪的还原论科学隐匿了浑沌的熵面目，
又通过还原论数学的技巧掩饰了浑沌的另一面目。
１９世纪的工程师们建造了新式桥梁、蒸汽船和其它技术奇观，却不断发现，混乱在形
式上的迅速变化，极不同于玻尔兹曼及热力学科学所描述的熵的缓慢增加。板材翘曲，
材料碎裂。这些现象对锻造牛顿革命的强有力数学提出了挑战。
在科学界，若一个现象的运动可以用以微分方程表征的因果模式加以解释，则它就是有
秩序的。牛顿首次引入了微分思想，在他的著名运动定律中，把变化率与各种力联系起
来。科学家们很快变得信赖线性微分方程。无论多么不同的现象，如炮弹飞行、植物生
长、煤燃烧以及机器运转，都可以用这些方程描述，其中小的变化产生小的效应，大的
效应可以通过累加许多小的变化来获得。
可是还存在很不同的一类方程，１９世纪的科学家对此所知甚少。这就是非线性方程。
非线性方程特别适合于不连续事物，如爆炸、材料的突然破损和高度挠曲。问题在于，
处理非线性方程需要数学技巧和那时尚不可得的直觉悟性。维多利亚时代的科学家只能
就一些特殊情形解出最简单的非线性方程，非线性的一般行为则神秘莫测。庆幸的是，
１９世纪的工程师完成其力学业绩，并不需要对此神秘世界投入精力，因为对于他们要
对付的多数重要情形， “线性近似”还可以奏效。线性近似是微分方程的变种。它们仰
仗平凡的直观和经过考验的、值得信赖的还原论因果关联。因此，这些方程作为一种小
把戏，遮蔽了浑沌那出人意料的面目。科学家再次坚守了陈旧的还原论教条。
这个教条一直维持到２０世纪７０年代，此时数学发展了，高速计算机的出现使科学家
有能力探查非线性方程的复杂腹地。结果，在短短几年里，这门稀奇古怪的数学变成了
两股劲风的中的一股，驱动着紊动科学的发展。

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心事浩茫连广宇,于无声处听惊雷

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