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与师生谈科学之弊2:线式因果思维2
 学:学生,教:教师,李:李晓榕。

 

走极端难免走火入魔

李:线式因果思维对科学居功甚伟,但凡事莫过头,更不该走极端。西方科学对线式因果着迷得如此走火入魔,以至于连他们思想深邃的大师也难于幸免。比如,爱因斯坦一方面有清醒的认识:物理学家不得不大大地限制自己:他们必须满足于只描述经验所能达到之事中最为简单者。…the physicist has to limit himself very severely: he must content himself with describing the most simple events which can be brought within the domain of our experience.)另一方面,他却为这一信念所囿:尽管现象与其理论原理之间没有逻辑桥梁,现实现象实际上还是唯一地确定了理论体系,每一个真正深思熟虑之人对此都无法否认,这也正是莱布尼兹如此乐于述说的“先定的和谐”。Nobody who has really gone deeply into the matter will deny that in practice the world of phenomena uniquely determines the theoretical system, in spite of the fact that there is no logical bridge between phenomena and their theoretical principles; that is what Leibnitz described so happily as a “pre-established harmony.” 以上均引自Ideas and Opinions·Principles of Research)在谈到统一场论时,他甚至说:我不喜欢有多个办法的情况,应该是:只此一法或根本无(I do not like it when it can be done this wayor that way. It should be: This way or not at all.)德国历史学家、诺贝尔文学奖得主蒙森(Theodor Mommsen说,人人都总在寻根探源,……要理解眼前所发生的,别无他法(Every one… is always searching for sources … There is no other way to understand the events that take place before your eyes.)其实一个复杂现象未必只有一个起因一个复杂问题不会只有一个答案,往往取决于视角(见下图),探讨它们不是“自古华山一条路”,而是“除了灵山别有佛”



图中有几个立方体,黑面朝上还是朝下?答案是否唯一?


学:您能不能举个例子说明一下这种情况?

李:正有此意。这种线式因果思维的一个极端,是科学地探讨“第一因”——宇宙的起源。根据宇宙物理学,宇宙始于大爆炸。宇宙物理学家还进一步研究“宇宙的产生需要什么条件?”、“产生时的初始状态是什么?”等问题。其基础是相对论——爱因斯坦场方程。我们要问,这些研究的基础真的那么值得信赖,适用于整个宇宙?凭什么认定整个宇宙都会如此听命于人类发明(或美名曰“发现”)的科学定律?科学方法真的那么可靠而足以胜任对这种极端的研究?这是不是线式因果逻辑强迫症病重的症状?是不是科学病几近发狂的征兆?上下四方曰“宇”,往古来今曰“宙”,时间如果是客观实在,必定是宇宙中的东西。(一批学者认为时间不是客观实在。比如,逻辑学伟人哥德尔根据他求解爱因斯坦场方程所得的一个特解,即旋转宇宙,论证了此结论。大哲学家康德也认为时间和空间都不是客观的,而是先验主观的。)无论如何,假如宇宙没有起点,就不存在起点“之前”;假如有起点,按起点的定义,也没有起点“之前”的东西。我认为,宇宙的起源,或者是伪问题、毫无意义,或者缺乏根据,无法科学地研究。它只能是信念的对象,其科学研究有两种情况:名实不符:尽管宣称所研究的是整个宇宙,其实只是宇宙的一部分,有人称之为“总星系”。自欺欺人:研究结果其实都是在“科学”这个包装下的“信念解”,这儿信念的一个集中体现是求解时的基本假设,比如霍金的“有限无边界”假设。

教:佛教也谈因果,也有所谓缘起。

李:虽然佛教对因果的强调不亚于科学,但它认为万事万物都有无穷无尽、决非简单线式的因果联系,没有“第一因”。其实,东方的因果思维总的来说都不是线式的。在中世纪伊斯兰哲学之父金迪(Al-Kindi)的体系中,因果联系也是错综复杂的。佛教的因果关系也不是线式的,不考虑这类起源问题,它的缘起论谈的是依存关系,并非世界本体的起源。何况,佛教主要关注人生,而科学主要针对外部世界。

   我想说说超距作用。随着万有引力定律的成功,牛顿的追随者认为引力有瞬时超距作用,他们和笛卡尔的信徒们有过长期的激烈争论,后者坚持因果律和分析还原方法,坚信传播都得有物质媒介,不可能瞬时完成,力只能通过媒介而起作用。人们想象出一种无处不在的“以太”,来调和这一矛盾以及光之传播的矛盾。这个长期广为接受的“以太”,后来证实是子虚乌有而被淘汰,以太上的“场”这一概念却存活了下来。随后,爱因斯坦的相对论再次否定瞬时超距作用:引力乃至任何作用不可能比光速快。然而好景不长,近三十年来对量子纠缠(quantum entanglement)的研究表明,纠缠的粒子对在空间上分开后,彼此之间仍存有一种远快于光速的“瞬时感应”。“超距作用”这个科学所不喜欢的幽灵再次显现,至今不知如何消除。

   我说这些,并不在乎其中科学理论的此消彼长,而是有两大目的:科学偶尔也突破线式因果思维。我觉得,承认瞬时超距作用就是这么一种突破。②研究宇宙之起源的科学基础不牢,相对论就是这么一个基础。比如,量子纠缠对相对论的反证,远比当年水星近日点的进动(precession)对牛顿力学的反证直接得多。再如,爱因斯坦场方程中宇宙常数的有无,几经反复,至今仍颇具争议。然而,宇宙物理学还如此自信地以相对论、特别是爱因斯坦场方程为基础,研究宇宙的起源这一玄之又玄的问题。为什么?我认为根源在线式因果思维:他们对“第一因”的关注挥之不去,耿耿于怀,“不得不”研究“第一因”。

学:承认瞬时超距作用,为什么是对线式因果思维的突破?

李:在人们的因果观念中,前“因”后“果”,“因”总是先于“果”的,不能同时发生,而且,因果之间必有某种联接、某种作用机制,所以,瞬时超距作用是违背因果律的。

教:为什么“因”和“果”不能同时发生?比如对于一个控制系统来说,从激励输入(“因”)到响应输出(“果”)并不一定有延时。

李:现实系统从输入到输出都有延时,无延时的系统,只是对小延时系统推之极端的数学简化抽象,不是物理现实。

教:相对论理论上固然漂亮,近年来似乎已开始出现“捉襟见肘”之态。比如,总量如此之大、只有引力效应而从未被观察到的“暗物质”,是面对反证为了坚持相对论而特设的假设,在提出80年之后的今天,其存在的实证仍相当间接而稀少。我觉得,宇宙物理学界应双管齐下,既探测“暗物质”,也尝试证实它不存在。

李:是啊。特设假设的增加,意味着理论的退化,生命力的衰退。“暗物质”的确与当年的“以太”颇有相似之处,有可能同样是子虚乌有,它似乎比当年面对水星近日点的进动,为了保住牛顿力学而提出的解释还牵强。不过,我不想讨论具体的科学问题,只是举例说明科学思维和方法并不那么坚如磐石,不足以作为研究宇宙之起源这种玄乎问题的坚实基础。研究宇宙的起源,既是线式因果思维作怪,也是无视科学之局限性的一个例子。
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