結論：從地到天——自然界的再迷惑

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　　在任何要把屬于我們自然界的精神方面和物質方面的經驗領域聯(lián)結起來的企圖當中，時間都占據(jù)著關鍵的地位。
　　A.S.愛丁頓
　　1開放的科學
　　科學當然包括對自然界的操縱，但它也在試圖理解自然，試圖更深入地鉆研那些曾被一代又一代人提出來的問題。其中的一個問題就像是幾乎擺脫不了的主題，貫穿在本書的始終，如同它貫穿在科學與哲學史中一樣。這就是存在與演化之間的關系問題，永恒與變化之間的關系問題。
　　我們已經提到過前蘇格拉底的一些猜測：變化(有變化才有事物的生與滅)是由外界強加給某種惰性物質的嗎？還是物質獨立的內在活性的結果？必須要有一個外部推力嗎？還是演化本來就是物質內所固有的呢？十七世紀的科學是在和那些自然存在物自發(fā)和自主組織的生物學模型的對立中興起的。但它又面對著另一個基本對手。大自然本質上就是隨機的嗎？有序的行為只是原子及其不穩(wěn)定結合體偶然碰撞的一種瞬時結果嗎？
　　近代科學中魅力的主要源泉之一恰好就是這樣一種感覺：認為它已經發(fā)現(xiàn)了在自然界變化的核心處的永恒規(guī)律，因而也就祓除了時間和演化這類“邪祟”。這種對自然秩序的發(fā)現(xiàn)產生了法國社會學家萊維－布魯爾(Lévy－Bruhl)所說的那種智慧的安全感：
　　這種智慧的安全感是如此深地扎根于我們之中，以致我們從來也看不到它怎么可能被動搖。即使我們假設我們可能觀察到某種看上去十分神秘的現(xiàn)象，我們也還是繼續(xù)相信我們的無知只不過是暫時的，這現(xiàn)象肯定服從因果關系的總規(guī)律，這現(xiàn)象發(fā)生的原因遲早會被確定。我們周圍的自然界是有序和有理性的，恰如人類的思維一樣。我們每天的活動便隱含著對自然規(guī)律普適性的完全信賴。
　　這種對于自然界“理性”的信賴感現(xiàn)在已經被粉碎了，這部分地要歸因于科學在我們時代里的吵吵鬧鬧的成長。正如我們在序言中所提到的，我們的自然觀正在經歷著根本性的變化，向著多重性、暫時性和復雜性的變化。其中某些變化在本書中已有論述。
　　我們過去一直在尋求能用永恒規(guī)律表達的那種包羅萬象的普遍模式，但是我們卻發(fā)現(xiàn)了時間、事件、演變著的粒子。我們也一直在尋求對稱性，卻由于發(fā)現(xiàn)了在各種層次(從基本粒子直到生物學和生態(tài)學)都存在著對稱破缺過程而感到吃驚。我們在本書中已經討論過動力學(它暗含著時間對稱性)與熱力學第二定律(在它那里時間是有方向的)之間的沖突。
　　一種新的統(tǒng)一正在顯露出來：在所有層次上不可逆性都是有序的源泉。不可逆性是使有序從混沌中產生的機制。但是我們的自然觀怎么能在過去幾十年這相對說來是較短的時間間隔里就發(fā)生如此根本性的轉變呢？我們認為這表明智力結構在我們的實在的概念中起著重要的作用。玻爾在訪問克倫堡城堡時與海森堡的談話中很好地表達了這一點：
　　只要有人想象出哈姆雷特曾住在這里，這個城堡便發(fā)生變化，這不是很奇怪嗎？作為科學家，我們確信一個城堡只是用石頭砌成的，并贊嘆建筑師是怎樣把它們砌到一起的。石頭、帶著銅銹的綠房頂、禮拜堂里的木雕，構成了整個城堡。這一切當中沒有任何東西能被哈姆雷特住過這里這樣一個事實所改變，而它又確實被完全改變了。突然墻和壁壘說起不同的語言……然而，我們關于哈姆雷特所知道的一切就是在十三世紀的編年史中出現(xiàn)過他的名字……但是，人人都知道莎士比亞曾經讓他提出的那些問題，讓他去揭露的人性深度，因而他也必須在克倫堡這里有一席之地。
　　實在的意義這個問題是愛因斯坦與泰戈爾之間一場使人著迷的對話的中心議題。愛因斯坦強調科學必須和任何觀察者的存在無關。這導致他否認時間作為不可逆性、作為演變的真實性。反之，泰戈爾主張即使存在著絕對真理，它也是人的思維所難以接近的。非常奇怪，當前科學的演變正朝著這位偉大的印度詩人所說的方向前進。無論我們把實在叫作什么，它只是通過我們所參加的活動結構而被揭示給我們的。這正像科塔里(D.S.Kothari)簡單明了地表達的：“簡單的事實是，沒有一種相關的理論框架，就不可能有測量、實驗與觀察。”
　　2時間與時代
　　時間基本上是一種幾何參數(shù)，它使得遵循一系列動力學態(tài)的相繼展開成為可能，這種主張在物理學中已經存在了三百多年了。埃米爾·邁耶森(Emi1eMeyerson)試圖把近代科學的歷史描述成他所認為的人類推理的一種基本范疇的逐漸實現(xiàn)：不同的和變化著的東西必須被約化成同一的和永恒的東西。時間必須被消去。
　　距現(xiàn)今再近一點，愛因斯坦似乎成了這種朝著某種物理表述發(fā)展的驅動力的化身，在這種表述中不考慮那種在基本層次上的不可逆性。
　　1922年4月6日在巴黎哲學會上發(fā)生了歷史的一幕。當時，柏格森試圖捍衛(wèi)共存的“生活”時間的多重性的原因以反對愛因斯坦。愛因斯坦的答覆很干脆：他明確地拒絕所謂“哲學家的時間”。生活經驗救不了已經被科學否定了的東西。
　　愛因斯坦的反應多少有些道理。柏格森顯然是誤解了愛因斯坦的相對論。但是在愛因斯坦一方也還有些片面之處：期間，也就是柏格森的“生活時間”，涉及演化的一些基本維，即愛因斯坦只在現(xiàn)象論的水平上樂于接受的不可逆性。我們已經講到過愛因斯坦和卡爾納普的談話(見第七章)。對他來說，過去、現(xiàn)在與未來之間的差別是在物理學范疇之外的。
　　注意一下愛因斯坦和他年青時候在蘇黎世的最親密朋友米歇爾·貝索(Michele　Besso)之間的通信是很有意思的。盡管貝索是一位工程師和科學家，但在晚年時他卻越來越關心哲學、文學和那些圍繞著人類存在核心的問題。他固執(zhí)地一次又一次重復著那些同樣的問題：什么是不可逆性？它與物理定律之間的關系是什么？愛因斯坦也一次又一次地懷著只對這位密友才表現(xiàn)出的耐心回答說，不可逆性只不過是由“未必有的”初始條件產生出來的一種幻覺而已。這種對話一直進行了許多年，直到這位比愛因斯坦大八歲的貝索去世為止(在愛因斯坦逝世前一個多月［*］)。在給貝索的妹妹和兒子的最后一封信中，愛因斯坦寫道：“米歇爾已經在我之前離開了這個奇怪的世界。這并無所謂。對我們這些信念堅定的物理學家來說，過去、現(xiàn)在與未來之間的差別只是一種幻覺，雖然是一種長久不變的幻覺。”在愛因斯坦試圖理解物理學基本定律的努力中，“可以理解的”一詞指的就是“永不改變的”。
　　為什么愛因斯坦如此強烈地反對把不可逆性引進到物理學中來呢？對此我們只能猜測了。愛因斯坦是位相當孤獨的人，他只有為數(shù)不多的朋友、同事和學生。他生活在一個悲傷痛苦的時代：發(fā)生了兩次世界大戰(zhàn)，又興起了反猶太主義。毫不奇怪，對他來說，科學是跨過這混亂年月走向勝利的途徑。但是，這與他的科學工作形成了怎樣的對照!他所在的世界充滿了觀察者，充滿了處在各種各樣互相運動著的坐標系中的科學家，處在各種具有不同引力場的星球上的科學家。所有這些觀察者正在通過信號進行著整個宇宙范圍內的信息交換。愛因斯坦首先想保留的是這種通信的客觀意義。但我們或許可以說，愛因斯坦突然停下來了，沒有接受通信和不可逆性密切相關的觀點。而以通信為基礎的逐漸增加知識，大概是人類思維所能接近的最不可逆過程。
　　3熵壘
　　在第九章中，我們把第二定律描述成是一種選擇原則：對于每個初始條件，都有一個“信息”與之相應。含有有限信息的所有初始條件都是可能存在的。可是要想把時間方向倒轉過來，我們就必須有無限的信息；我們不能創(chuàng)造出一種能向我們的過去演化的情形!這就是我們已經介紹過的熵壘。
　　與作為信號傳輸最大速度的光速的概念有一個很有趣的類比。正如我們在第七章中已經看到的那樣，這是愛因斯坦相對論的基本假設之一。光速壁壘的存在是給出因果意義所必需的。設我們能夠乘坐一艘科學幻想飛船以大于光速的速度離開地球，那我們就能追上光信號，從而跑到我們自己的過去的前面去。同樣，熵壘是給出通信意義所必需的。我們講過，不可逆性與通信是密切相關的。諾伯特·維納論述過，如果存在兩種時間方向，將會有災難性的后果。在這里很值得引用一下他那本名著《控制論》中的一段話：
　　的確，幻想一個理智動物，其時間方向和我們相反，是一個非常有趣的智力實驗。這個動物和我們之間的一切通信都是不可能的。他發(fā)出的任何信號到達我們這里的時候，邏輯的順序改變了：在他看來是結果的部分，在我們看來卻是原因。這些原因應該都在我們的經驗中出現(xiàn)過，我們很自然地就用它來解釋他的信號，并不去設想這是由一個有理智的動物發(fā)來的。如果他給我們畫一個正方形，我們一定會把他的最后幾筆看成是最前幾筆，而且他所畫的正方形，在我們看來，就好像是這些筆跡的奇怪的結晶(這總是可以解釋清楚的)。這個圖形的意義是那么出人意外，就像我們把一個人的面孔看作高山懸崖了。這種正方形的畫法對我們說來成了一種突然的變動，由于這種突然的變動，正方形不存在了。這的確很突然，但用自然定律還是可以作出解釋的。我們的對方對我們也會有完全類似的想法。能夠和我們通信的任何世界，其時間方向和我們相同。正是無限大的熵壘保證了時間方向的唯一性，保證了不可能把時間從一個方向切換到相反方向。
　　在本書中，我們已經強調指出，不可能性的證明是多么重要。事實上，當愛因斯坦把他的相對同時性概念建立在信息不可能以大于光速的速度傳輸?shù)幕A上時，他是第一個理解了這種重要性的人。相對論的整個理論就是圍繞著排除一切“不可觀察的”同時性而建立起來的。愛因斯坦把這一步驟看作有些像在熱力學中采取的把永恒運動排除在外的那一步驟。但是他的一些同代人，例如海森堡，強調指出了在這兩種不可能之間有一個重要區(qū)別。在熱力學中，把某種狀態(tài)定義為不可能在自然界中存在；而在相對論中，被定義為不可能的是觀察，也就是一種對話，一種在自然界與描述它的人之間的通信。于是，當海森堡在排除了量子測不準原理所定義的不可觀察的東西的基礎上建立起量子力學時，他看到他自己是在按照愛因斯坦的樣子做，雖然愛因斯坦所持的是懷疑態(tài)度。
　　只要認為第二定律不過是表達那些實際上不大可能有的事，它就沒有什么理論上的用處。你可能總是希望能有足夠的技術辦法來克服它，但我們已經看到這是辦不到的。在它的根子上是要選擇一種可能的初始狀態(tài)，只有選擇了初始狀態(tài)之后，概率解釋才成為可能。確實，像玻耳茲曼首先論述過的，熵的增大表達出概率的增大、無序的增大。但是他的這番解釋是根據(jù)“熵是打破時間對稱性的選擇原則”這個結論做出來的。只有在經過這個對稱破缺之后，某種概率解釋才成為可能。
　　盡管我們重復了玻耳茲曼關于熵的許多解釋，我們對于他的第二定律的解釋的基礎是根本不同的，因為我們有這樣一種思路：
　　第二定律作為一個對稱破缺選擇原則
　　　↓
　　概率解釋
　　　↓
　　不可逆性作為無序狀態(tài)增大

　　只是通過引進新的選擇原則而把動力學與熱力學統(tǒng)一起來才能給第二定律賦予其作為科學進化范式的基本重要性。這一點很重要，因此我們將比較詳細地來討論它。
　　4進化范式
　　動力學世界，無論是經典的或量子的，是一個可逆的世界。正如我們在第八章中強調的那樣，任何進化都不能歸因于這個世界；按動力學單位表達的“信息”仍然是個常量。所以極為重要的是某個進化范式的存在現(xiàn)在可以在物理學中確立起來，不僅是在宏觀描述層次上，而且在一切層次上。當然，這得有一定的條件：正如我們已看到的那樣，一定要有最低限度的復雜性。不過，不可逆過程的極端重要性表明，我們感興趣的大多數(shù)系統(tǒng)是滿足這個要求的。顯然，對定向時間的理解水平隨著生物組織水平的提高而提高，很可能在人類意識中達到它的最高點。
　　這種進化范式究竟有多么普遍呢？它包括孤立系統(tǒng)(它們要演變成為無序)和開放系統(tǒng)(它們要演變到越來越高級的復雜形式)。毫不奇怪，熵這種隱喻已經吸引了不少作者用它去論述社會或經濟問題。顯然，在這里我們必須十分小心；人類并非動力學的研究對象，向熱力學的過渡不能被表述成一種由動力學所保持的選擇原則。在人類生存這個水平上，不可逆性是一個更基本的概念，對我們來說，它不能與我們自身存在的意義分割開。但仍然重要的是，從這個角度看來，我們不再把不可逆性的內部感覺看作是把我們和外部世界隔開的主觀印象，而是看作我們參加在一個由某種進化范式統(tǒng)治著的世界內的標志。
　　宇宙論的問題相當困難。我們還不知道引力在早期宇宙中的作用是什么。能夠把引力作用包括在某種形式的第二定律之中嗎？或是在熱力學與引力之間有著某種辯證的平衡嗎？在一個時間可逆的世界里，當然不能突然現(xiàn)出一個不可逆性來。不可逆性的起源是一個宇宙論問題，而且要求對宇宙的最初階段進行分析。在這里我們的目標還是別太過分。我們還是只探討：不可逆性在今天意味著什么？它與我們在我們所描述的世界中的地位有怎樣的關系？
　　5演員和觀眾
　　用物理學來否定演化，這就在科學內部產生了深深的裂痕，并且使科學與哲學越來越疏遠。起初作為大膽的賭注來對抗占優(yōu)勢地位的亞里士多德的傳統(tǒng)的那些觀點，逐漸變成了一種武斷主張，它直接反對一切認為在自然界中存在著定性差別的學者(化學家、生物學家、醫(yī)生)。到了十九世紀末，這種沖突已經從科學內部轉移到了“科學”與其他文化(尤其是哲學)之間的關系上。我們在第三章里論述過西方思想史的這個方面及其為完成知識新統(tǒng)一而進行的持續(xù)斗爭?，F(xiàn)象學家的“生活時間”，與科學的客觀世界相對立的“生存世界”，都可以和為反抗科學入侵而建立起壁壘的需要聯(lián)系起來。
　　今天，我們相信，確定性與絕對對立的時代已經過去了。物理學家已經不再掌握任何種類的“治外法權”了。作為科學工作者，他們屬于他們那個文化，他們又對那個文化做出基本的貢獻。我們已經達到了一種接近于在社會學里很早以前就認識了的狀態(tài)：默里·龐蒂(Merleau－P0nty)早就強調過應當牢牢記住他所謂的一種“狀態(tài)內的真理”。
　　只要我保持一種絕對觀察者的理想，沒有任何觀點的知識的理想，我就只能把我的狀態(tài)看成是一個錯誤的源泉。可是一旦我確認通過它使我適合所有活動和所有對我有意義的知識，確認它逐漸被可能是對我有關的每一事物所充滿，那末在我這個狀態(tài)的有限范圍內，我與社會的接觸就向我顯示成像是所有真理(包括科學)的起點。我們所能做的事不外就是在這個狀態(tài)內部定義一條真理，因為我們已經有了一些關于真理的思想，也因為我們是在真理內部而不能到它外面去。
我們通過本書來探索的正是這種既作為參與者又作為旁觀者的知識概念。
　　默里·龐蒂在他的《主旋律》(Themes)一書中還斷言，科學中“哲理性”的發(fā)現(xiàn)，科學的基本概念的轉變，經常是反發(fā)現(xiàn)的結果