普里戈金——当代科学中的赫拉克利特
 

曾国屏


(清华大学科学技术与社会研究中心,北京 100084)

“时间究竟是什么?没有人问我,我倒清楚,有人问我,我想说明,便茫然不解了。”-----奥古斯丁(Agrelius Augutinus,354-430)

20世纪是以物理学革命开创的世纪,可是对于青少年时代就为“时间的延续就意味着发明,就意味着新形式的创造,就意味着一切新鲜事物的连续不断地产生”而着魔,大学时代进一步被“热力学第二定律把我的注意力全部吸引过去了”的普里戈金来说,还是远不能令人满意的。

在普里戈金看来,在近代科学的经典——牛顿力学中,时间作为一个描述运动的参数,是反演对称的,把t换为—t有相同的结果,这意味未来和过去看来没有实质性的区别。

但是,近代的热力学如同第二定律指出,一个封闭系统只会自发地走向无规无序。这里的时间具有方向,永远向前飞奔,揭露了一个不断演化之中的世界。

生物进化论更告诉人们,生命世界处于不断向上发展之中,时间之矢也不可逆地指向未来,形态越高,变化越快。

两类时间,前者给出静止的存在的世界图景,后者传递了动态的演化的世界图景。我们的世界被一分为二,从而文化也被一分为二,分成了无过程无历史无激情的科学文化和有经历有历史有情感的人文文化。

两种箭头,前者导致了克劳修斯“热寂说”,描述了退化论自然图景;后者却是一个从低级向高级、由简单到复杂、直至产生出人这样的万物之灵的进化过程,提呈了一幅蓬勃向上、生机昂然的自然图景。

进化论与退化论,孰是孰非?达尔文与克劳修斯,何者正确?生物学和物理学,是否相容?两类时间、两个世界、两种文化,是否可以协调?

科学,更一般地说,我们文化,竟然是带着如此深刻的矛盾和难题告别19世纪而步入20世纪的。甚至在20世纪初建立起相对论和量子论的物理学革命中,上述问题基本上没有受到触动,更谈不上得到真正的解决了。在普里戈金看来,这些问题,都联系着对于时间的理解,呼唤着时间的再发现。

科学史告诉我们,划时代的科学革命和进展,往往跟时空观念的革命性变化相联系。
牛顿为代表的近代科学革命,奠定了绝对时空观。

在牛顿的时空框架中,时间在任何空间位置都是绝对均匀流逝的,因而整个物质世界存在统一的时间,在一切参照空间都有共同的“同时性”,时间间隔在任何惯性参考系中都是绝对的。其次,正如前面所述,作为参数的牛顿时间具有反演对称性。

20世纪初爱因斯坦提出的相对论时空,又革新了牛顿的时空观,成为人类时空认识史上的又一次重要进展。

在相对论的“四维时空连续体”中,两个事件之间的时空间隔也是恒定的,将t换为-t有也具有相同的结果,在此意义上,它仍然秉承了牛顿的可逆时间概念。在此意义上,相对论与牛顿力学,仍然属于同一范畴。

因此,普里戈金特别关注了爱因斯坦的如下一段话,也就是顺理成章的了。

“就我们这些受人们信任的物理学家而言,过去、现在和将来之间的区别只是一种幻觉,然而,这种区别仍然持续着”。老朋友贝索(M.Besso,1873-1955)去世后,爱因斯坦在深情寄语贝索的妹妹和儿子的信中,写下了这段话。一个月后,爱因斯坦也告别了这个生活的尘世。

在普里戈金看来,过去和未来的区别却是具有根本性的。因此,普里戈金一再在不同的场合反复地谈这个问题,并直接以质疑“时间只是一种幻觉”为题撰文发表自己的见解。

不同的时间观念,导致了不同的自然观和科学追求。

爱因斯坦把“机械观”概括为“所有的现象都可以用引力或斥力来解释,而这些力只与距离有关,并且作用于不变的粒子之间。”机械观即是把物体归结为粒子,并以粒子之间的力的作用来解释一切,把一切事件都解释为惯性物质的运动。对爱因斯坦来说,批判机械观就意味着形成统一的场的实在图景。

普里戈金也批判了“宇宙是单一的、无限的、不动的……它不产生自身……它是不可毁灭的……它是不可改变的……”的“机械观”。在他看来,批判机械观,就需要在爱因斯坦统一性方向上,“再迈出一步,因为我们的宇宙不仅仅是一个完整的系统,在此我们发展了某种统一性,弱力、强力等等各种力之间的联系;而且,我们的宇宙是一个进化着的系统,在地质水平上,在宇宙作为一个整体的水平上、在人类的水平上、在文化的水平上,我们的宇宙是一个进化着的系统,它是一个进化的结果。”
正是通过自己的科学研究和哲学思考,普里戈金走上了肯定并接受马克思恩格斯奠定的“自然界的历史发展的思想”,他还进一步呼唤“我们需要一个更加辩证的自然观”。

不同的时间观,联系着不同的自然观和科学追求,也就联系着不同的规律观。

上帝不掷骰子。这句名言体现的是爱因斯坦的一个基本信念,也是他与玻尔持续论战30年的一个重要方面。

普里戈金注意到,尽管相对论引起的物理学的时空观的变革是如此的重要和新颖,由于它并没有把经典物理学的时空框架彻底推翻,而是承袭了经典物理学时空框架中的决定论思想,是经典物理学的继续。他指出,虽然神通广大无所不知的拉普拉斯精灵由于量子物理的发展已没有立足之地,可是仍然能够想象一个占有宇宙学公式的数学家,他不需要掷骰子,就可以完备地描述自然,人们在四维时空连续体中为所有的“事件”严格定位,这些事件的全体就唯一地构成了物理世界及其演化历史,所有的过去、现在和将来都囊括于其中,每一观测者遵从由微分方程表示的严格规律,以其独有的时间相继地看到事件的全体。

在普里戈金看来,我们进入到认识到“确定性终结”的时代。耗散结构理论开始向我们表明,复杂系统的从存在到生成、从混沌之中涌现有序,是不可逆的充满着不确定性的发展过程。决定论和非决定论在系统的发展中难分难解地联系在一起。这既非是确定性定律所支配的世界,它没有给新奇性留有位置;它也不是由掷骰子的上帝所支配的世界,在这个世界里,一切都是荒诞的、非因果、无法理喻的。

由此,“物理学产生了一种新型可理解性,它由不可约的概率表述来表达。当与不稳定性相联系的时候,新的自然法则无论是在微观层次还是在宏观层次都处理事件的概率,但不能把这些事件约化到可推断、可预言的结局。这种对何者可预言、可控制与何者不可预言、不可控制的划界,将有可能满足爱因斯坦对可理解性的探索。” (注:爱因斯坦有一句名言:自然界最大的秘密就在于它的可理解性。)

普里戈金的孜孜不倦的对时间的再追问,在哲学的视野中,也就是对于这个世界的“存在”和“生成”关系的追问。

确定性的“存在”世界,是巴门尼德的世界:“存在是不生不灭的;存在是完整的、单一的、不动的、没有终结的。“

生生不息的“生成”世界,是赫拉克利特的世界:“这个有秩序的宇宙,对万物对是相同的,它既不是神也不是人所创造的,它过去、现在和将来永远是一团永恒的活火,按一定的尺度燃烧,一定尺度熄灭。”

千百年来,关于“存在”和“生成”之争是哲学中的一个基本问题。而近代科学以来,围绕着时空观,围绕对其涵意和特征的深究,从莱布尼茨与克拉克的著名论战,康德对于时空的深刻反思,黑格尔对于时空关系的辩证思辨,马赫对于绝对时空的有力批判,爱因斯坦对于牛顿时空观的革命性变革,哲学家柏格森、怀特海、海德格尔对于时间、存在的深入追问,历史舞台上演出了一幕又一幕的扣人心弦的戏剧。

20世纪下半叶以来,普里戈金对时间的再追问,无疑是这个历史长河中可歌可泣的一页。通过自己的科学探索和哲学反思。普里戈金认为,“时间先于存在”,自然界从根本上讲具有不可逆的演化性。正是这种演化的不可逆性,使得“太阳每天都是新的”,造就了丰富多彩、不断演化的自然界。

笔者后记:

普里戈金(Ilya Prigogine,1917-2003.5.28)是我国人民熟悉的比利时科学家和哲学家。1977年,他因为“在非平衡热力学特别是他的耗散结构理论方面的工作”获得了诺贝尔化学奖;1981年,他又由于《新的联盟:人和自然的新对话》(即英文版《从混沌到有序》的法文版前身)而戴上法兰西言语高级理事会的奖章,1984年再被授予法兰西文学艺术骑士荣誉称号。他不仅是一位高产的科学家,还有多本的科学思想和科学哲学著作;他是众多著名国际科学组织的成员,也是国际科学哲学学会的成员、国际科学史学会的荣誉成员。

普里戈金的耗散结构理论及其科学思想和哲学思想,以及他本人,是迎着我国“科学的春天”而来到华夏大地的。1977年底,普里戈金荣获当年诺贝尔化学奖。1978年6月,钱三强率领的中国科学院代表团访问比利时等西欧各国,我国科学界开始与普里戈金及其学派有了直接的接触。1979年,普里戈金应邀来华来华讲学,并在西安、北京等地作了学术演讲。1986年,他再度来到我国,并接受南京大学和北京师范大学授予他的名誉学衔、成为中国生物物理化学学会的名誉会员。

系统只有“开放和非平衡才有发展”,发展是“通过的涨落的有序”,是一个“充斥着分岔、和选择的不确定过程”……普里戈金的这些科学思想,都早已融合在我们走向并不断地深化“改革开放”的时代潮流之中,融合在开拓新时代的社会文化之中了。

曾国屏,100084, 清华大学科学技术与社会研究中心,电话:62773013; 62787568
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文章来源: 曾国屏


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