道家智慧對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的啟示——諾貝爾獎(jiǎng)獲得者湯川秀樹與老莊思想

徐水生

(武漢大學(xué) 哲學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072)

中國(guó)傳統(tǒng)思維方式與自然科學(xué)二者的關(guān)系如何?是否只有阻礙的一面，而沒有相融的一面?近年來，學(xué)術(shù)界對(duì)此展開過激烈的討論，仁者見仁，智者見智。但總體來講，理論分析較多，而實(shí)證研究不足。

古老的道家智慧對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)有何啟示?日本著名的現(xiàn)代物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者湯川秀樹，以其輝煌的科研成果和特殊的工作經(jīng)歷對(duì)這一問題給予了認(rèn)真的解答。湯川秀樹(1907—1981)，1927年畢業(yè)于日本京都大學(xué)理學(xué)部物理學(xué)科，1935年開始發(fā)表關(guān)于介子理論的系列論文，歷任大阪大學(xué)副教授、京都大學(xué)教授;1948年至1953年任美國(guó)普林斯頓大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)客座教授，1949年因提出介子理論獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，1981年病逝于日本京都。湯川秀樹在總結(jié)其一生的物理學(xué)研究時(shí)指出:“和其他物理學(xué)家不同，對(duì)我來說，長(zhǎng)年累月吸引我，給我最深影響的是老、莊等人的思想。它雖是一種東方思想，但在我思考有關(guān)物理學(xué)問題時(shí)，它仍不知不覺地進(jìn)入其中?！保?］20－21直到晚年，他還深情地說:“今天，如同我的中學(xué)時(shí)代那樣，老子和莊子仍然是我最感興趣和最為喜愛的兩位古代中國(guó)的思想家?！保?］51總之，對(duì)于這一頗有特色的“湯川現(xiàn)象”，有必要給予認(rèn)真的研究。

本文擬以日本朝日新聞社1971年出版的《湯川秀樹自選集》、日本巖波書店1985年出版的《湯川秀樹著作集》以及復(fù)旦大學(xué)出版社1987年出版的湯川秀樹的《創(chuàng)造力和直覺》(中文版)三種原著為基礎(chǔ)，具體探討道家智慧與現(xiàn)代物理學(xué)的有機(jī)聯(lián)系。

一、道家關(guān)于發(fā)展、變化的思想與現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展趨勢(shì)極為合拍

老子曰:“萬物負(fù)陰而抱陽(yáng)”(《老子》第42章，以下只注章數(shù))，“反者道之動(dòng)”(40章)。他觀察到天地間萬事萬物都存在著互相矛盾的兩個(gè)對(duì)立面，對(duì)立面不是一成不變的。莊子亦指出，天道猶如“大塊噫氣”的交響樂，瞬息萬變，“物之生也，若驟若馳，無動(dòng)而無變，無時(shí)而不移”(《莊子·秋水》，以下只注篇名)。他認(rèn)為，事物無時(shí)無刻不在變移，盈虛、生死都只是一時(shí)的現(xiàn)象，其形態(tài)絕不固定。湯川秀樹從積極意義上對(duì)老莊以上觀點(diǎn)加以闡發(fā)，他說:“老莊的思想，既不是宗教，又不是倫理。其特點(diǎn)可用不同于‘到達(dá)’的‘通過’或‘一時(shí)停止’來表達(dá)。所謂‘到達(dá)’與目標(biāo)、終點(diǎn)相聯(lián)系。相對(duì)來說，‘通過’有通過某點(diǎn)、在某點(diǎn)停止一時(shí)之意，有不是終點(diǎn)而是中間站的細(xì)微差別。就是在這種意義上使用‘到達(dá)’和‘通過’的說法。”［3］318－31919世紀(jì)末20世紀(jì)初，物理學(xué)界發(fā)生了一次革命性的飛躍。隨著生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展，物理學(xué)遇到了大量的新課題，迫使人們認(rèn)識(shí)到舊理論不是那么完善，因?yàn)樗⒉荒軋A滿地解釋新發(fā)現(xiàn)的一些現(xiàn)象。黑體輻射與邁克爾的實(shí)驗(yàn)使經(jīng)典物理學(xué)理論碰到了巨大的困難，微觀粒子的發(fā)現(xiàn)也提出了新問題，這一切導(dǎo)致了物理學(xué)理論新的突破。20世紀(jì)以來，相對(duì)論、量子論、原子物理學(xué)、粒子物理學(xué)以及凝聚態(tài)物理學(xué)等應(yīng)運(yùn)而生。新的研究領(lǐng)域不斷開拓，物理學(xué)的面貌有了根本性的變化。因而，湯川秀樹立足于近、現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展史，進(jìn)一步解釋了為何喜歡具有“通過”特點(diǎn)的老莊思想。他認(rèn)為，在學(xué)問上，不可能有“到達(dá)”的終點(diǎn)，如說:“普朗克、愛因斯坦幾位偉大的物理學(xué)家，推翻了牛頓力學(xué)。這可能說得有點(diǎn)過頭，但總之牛頓不是終點(diǎn)、到達(dá)點(diǎn)。似乎應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間停車，但結(jié)果只是應(yīng)通過的途中一站。至今我還不知哪兒有終點(diǎn)?”“在《老子》、《莊子》那兒，沒有明顯的到達(dá)點(diǎn)。它們是非常獨(dú)創(chuàng)、有趣的思想。僅此而已，絕無終點(diǎn)的看法是正確的?！保?］320從此意義上來說，老莊關(guān)于變化、發(fā)展的思想與自然科學(xué)上的沒有絕對(duì)不變的認(rèn)識(shí)或定理，只有不斷發(fā)現(xiàn)、不斷創(chuàng)新，才能尋得新真理的精神是一致的。

二、道家關(guān)于概念和真理的相對(duì)性思想可以獲得現(xiàn)代物理學(xué)的非凡新意

《老子》曰:“道可道，非常道。名可名，非常名?！?1章)湯川指出，我是這樣解釋《老子》第1章的:“真正的道，即自然法則，不是慣例之道，常識(shí)之理。真正的名或概念，不是常見之名、常識(shí)性概念”;“變成如此的解釋，也許我是物理學(xué)家。到17世紀(jì)伽利略、牛頓發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)的道之前，亞里士多德的物理學(xué)是‘常道’。牛頓力學(xué)確立，并被稱為正確的道之時(shí)，它便成了物理學(xué)上唯一的道?！|(zhì)心’這種‘新名’，不久成了‘常名’。20世紀(jì)的物理學(xué)是從超越‘常道’、發(fā)現(xiàn)新道開始的。在今天，狹義相對(duì)論、量子力學(xué)等形式的新道已成了常道，‘四維時(shí)空世界’、‘幾率幅’這類奇妙之名，幾乎成了‘常名’。因而必須再尋找不是常道之道，不是常名之名。如那樣思考的話，兩千多年前的老子話使人能獲得非凡的新意?！保?］375關(guān)于老子的“道可道，非常道。名可名，非常名”，中國(guó)哲學(xué)界通常是這樣解釋的:“可以言說的道，就不是恒常的道，可以稱呼的名，就不是恒常的名。”湯川秀樹的文字解釋與此不同，但從思想實(shí)質(zhì)上來說是與老子哲學(xué)精神相通的。如老子說:“道常無名?！?32章)老子認(rèn)為，名稱或概念不是絕對(duì)的，具有相對(duì)性。自然科學(xué)就是在不斷淘汰舊概念、舊理論，創(chuàng)造新概念、新理論中發(fā)展、前進(jìn)的，因而二者確有思想上的一致性。

三、道家“知魚樂”類的直覺思維“貫穿著現(xiàn)代物理學(xué)的精神”

湯川秀樹指出:“直覺能力在古代的希臘天才和中國(guó)天才那里都是天賦極高的?！保?］5直覺是指在已往經(jīng)驗(yàn)知識(shí)積累的基礎(chǔ)上突發(fā)地把握事物本質(zhì)的能力以及基于這種能力而產(chǎn)生的思想。直覺思維方法的基本特征之一，是其非邏輯性。道家的直覺思維方法在《莊子·秋水》中有著生動(dòng)的展現(xiàn):“莊子與惠子游于濠梁之上。莊子曰:‘魚出游從容，是魚之樂也?！葑釉?‘子非魚，安知魚之樂?’莊子曰:‘子非我，安知我不知魚之樂?’惠子曰:‘我非子，固不知子矣，子固非魚也，子之不知魚之樂，全矣!’莊子曰:‘請(qǐng)循其本?！釉?‘汝安知魚樂’云者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也?！睖ㄐ銟鋵?duì)此故事表示了濃厚的興趣，他說:“此話表面類似禪的問答，實(shí)際上很不一樣。禪總是把論證進(jìn)行到科學(xué)無能為力之處，但莊子和惠子的問答表現(xiàn)了與科學(xué)的合理性和實(shí)證性有關(guān)的看法?；葑拥恼撟C方法看起來似乎比莊子更有邏輯性。一般認(rèn)為，像魚之樂這類很難下明確的定義，不承認(rèn)實(shí)證是不可能的看法，接近科學(xué)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。盡管我自己是位科學(xué)家，但與莊子所說具有很強(qiáng)的同感?！保?］372故20世紀(jì)60年代有人請(qǐng)湯川秀樹題字時(shí)，他常寫“知魚樂”三字。如日本名古屋大學(xué)理學(xué)院的物理學(xué)會(huì)議室墻上曾經(jīng)長(zhǎng)期掛著湯川所寫的“知魚樂”條幅。湯川秀樹甚至在1965年9月在京都召開的紀(jì)念介子理論提出30 周年的基本粒子國(guó)際會(huì)議上，將“知魚樂”的典故英譯給外國(guó)的物理學(xué)家，引起了他們極大的興趣。

為什么湯川秀樹對(duì)“知魚樂”的典故如此鐘愛并與莊子頗有同感呢?因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)的物理學(xué)研究中，邏輯證明和實(shí)驗(yàn)的方法在基本粒子探討中表現(xiàn)了一定的局限性。物理學(xué)家最感困惑的是所謂基本粒子的真正本性。一個(gè)肯定的情況下，基本粒子甚至比原子還要小得多，從更嚴(yán)密的觀點(diǎn)來看，基本粒子很可能也具有自己的結(jié)構(gòu)。但實(shí)際上，簡(jiǎn)直很難用實(shí)驗(yàn)手段來直接識(shí)別這樣的細(xì)節(jié)。所以，湯川秀樹說:“我堅(jiān)信用某些方法可以合理地把握住基本粒子的結(jié)構(gòu)，而且當(dāng)然我正在為尋找可能的答案而費(fèi)腦筋。我相信這樣的一天將會(huì)到來。那時(shí)我們將知道基本粒子的內(nèi)核，即使這一切不會(huì)像莊子知道魚的內(nèi)心那樣簡(jiǎn)單，但為了做到這一點(diǎn)，我們也許必須采取沖破現(xiàn)有知識(shí)框框的奇妙思維方法?！保?］374這里的“奇妙思維方法”就是莊子“知魚樂”一類的直覺思維方法，經(jīng)過科學(xué)地改造、提高，可以彌補(bǔ)邏輯和實(shí)驗(yàn)方法的不足(或產(chǎn)生互補(bǔ))，有助于基本粒子的研究。

湯川的親密科研助手——著名物理學(xué)家坂田昌一進(jìn)一步揭示了莊子直覺思維方法的現(xiàn)實(shí)意義，他說:“‘知魚樂’的精神正是貫穿著現(xiàn)代物理學(xué)的精神，它把隱藏在現(xiàn)象背后的本質(zhì)作為問題提出來了。”［5］192正如湯川秀樹指出:“物理學(xué)從20世紀(jì)初期以來的發(fā)展，就是走的這種道路。在這樣事例中，單靠邏輯學(xué)是什么也干不成的。唯一的道路就是直覺地把握整體，并且洞察到正確的東西。換句話說，這里更重要的與其說是鏟除矛盾，倒不如說是在整體中發(fā)現(xiàn)和諧?！保?］42而老莊哲學(xué)中的直覺思維，經(jīng)過科學(xué)改造后也能適合現(xiàn)代物理學(xué)的需要。湯川秀樹還指出:“直至今日，有人認(rèn)為東方的思維方式是非邏輯的，有礙科學(xué)的發(fā)展。這類意見不少，但我未必同意?！保?］10如在量子力學(xué)中有不確定原理，引進(jìn)了概率的概念，西方人很難掌握，而東方人極易接受，這不能不說與東方思維方式有關(guān)。同時(shí)，這在一定程度上也說明了以莊子思想為代表的道家直覺思維的合理性。

四、道家的類比思維是一種創(chuàng)造性的思維形式，有利于現(xiàn)代物理學(xué)“尋找前所未知的真理”

類比是由兩個(gè)對(duì)象內(nèi)部屬性關(guān)系的某些方面相似，而推出它們?cè)谄渌矫婵赡芟嗨频耐评矸椒?。用湯川秀樹的話來說，“類比是這樣一些方式(想象力發(fā)展等方式——引者注)中最具體的一種，它們把那些在一個(gè)領(lǐng)域中形成的關(guān)系應(yīng)用到另一個(gè)不同領(lǐng)域中去。這是中國(guó)人自古以來就很擅長(zhǎng)的一個(gè)領(lǐng)域。表現(xiàn)類比的最古形式就是比喻?！缥以谇懊嬲f過的，我特別喜歡莊子，他的作品充滿了比喻和佯謬，而且其中最吸引人的是這些比喻和佯謬揭示在我面前的那個(gè)充滿幻想的廣闊世界”［2］44。湯川秀樹還指出:“作為一種創(chuàng)造性思維的形式的類比的實(shí)質(zhì)是可以簡(jiǎn)單敘述的”，“當(dāng)兩個(gè)事物之間的不同性和相似性都被認(rèn)識(shí)得很清楚時(shí)，類比思維就會(huì)變得更加富有成果”［2］89。

湯川秀樹在其著作中多次談到類比特別是中國(guó)古代的類比(比喻)，這是有其重要原因的。其一，類比思維在近、現(xiàn)代自然科學(xué)發(fā)展中起到了重要作用。如1803年英國(guó)化學(xué)家道爾頓比較了古希臘原子論，細(xì)致地研究了當(dāng)時(shí)所建立起來的當(dāng)量定律和定組分定律，發(fā)現(xiàn)只要引入原子的概念并確定各種原子都有獨(dú)立的原子量，就能圓滿地解釋這些定律。之后，他又建立了近代原子論，在科學(xué)上作出了重大突破。其二，西方科學(xué)家類比論的文化基礎(chǔ)幾乎都來源于古希臘哲學(xué)。作為一貫重視科學(xué)方法論，又具有東方文化素養(yǎng)的湯川秀樹理所當(dāng)然地也很重視類比法，不過，他更重視老莊思想中的類比方法。因此，他認(rèn)為，如果回顧歷史，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)在兩千多年前的“中國(guó)等地區(qū)有許多偉大的思想家或哲學(xué)家，他們教給人們大量利用類比或隱喻。在我看來，他們似乎不但用它來勸說別人，而且也用它來找出他們前所未知的真理”［2］88。

莊于是中國(guó)古代哲學(xué)中最具浪漫色彩的哲學(xué)家，他主要依靠比喻和類比來論證哲學(xué)問題。如《齊物論》通過狙公賦芧、罔兩問影、莊周夢(mèng)蝶等比喻，來論證對(duì)任何事物的認(rèn)識(shí)本無確定不變的是非標(biāo)準(zhǔn)，一切是非之爭(zhēng)，都是對(duì)道的全面性的歪曲和割裂，反對(duì)認(rèn)識(shí)的片面性?！跺羞b游》借用大鵬和小鳩、大椿和朝菌的比喻，說明任何事物都不能超越自己本性和客觀環(huán)境，主張各任其性，逍遙自在。《秋水》借河伯與海若的對(duì)話說明萬物的大小、貴賤、生死、是非都是相對(duì)的。從一定意義上說，本文后述的“基元域”概念、物理學(xué)的“混沌”概念、“看不見的鑄型”思想，就是湯川秀樹運(yùn)用莊子類比思維的成功嘗試。

五、道家智慧與湯川物理學(xué)成就的內(nèi)在聯(lián)系

限于篇幅，此處僅舉三個(gè)實(shí)例。

一是“基元域”概念的形成。湯川秀樹說:“1950年，我發(fā)表了關(guān)于非局域場(chǎng)的理論，想將它作為和實(shí)體論、本質(zhì)論的一種綜合統(tǒng)一的第一步。這時(shí)，在宇宙線中發(fā)現(xiàn)了未被預(yù)計(jì)到的幾種新粒子?！欢?，再前進(jìn)一步，希望更大，困難也越大，感到要達(dá)到應(yīng)滿足的理論需一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間，實(shí)際從這以后到今天的二十多年，我仍進(jìn)行著惡戰(zhàn)苦斗。其中，我想起了種種東西，成此契機(jī)的一個(gè)是在基本粒子研究上用新形式恢復(fù)的一般相對(duì)論精神，還有一個(gè)是想起了長(zhǎng)期被遺忘的莊子。盡管時(shí)代相隔甚遠(yuǎn)，然而在將哪一方都可相容時(shí)、空(天地)和作為內(nèi)在東西的物質(zhì)、能量(萬物)的相互關(guān)系問題上，二者有共同點(diǎn)。在這里有其他種種思想中所看不到的獨(dú)特。如我在《基本粒子》中所述，想起了吸取莊子思想營(yíng)養(yǎng)的詩(shī)人——李白在某文開頭中的‘天地者萬物之逆旅，光陰者百代之過客’等句，于是在1966年某日終于將我的苦心思索結(jié)晶為基元域①的概念?！保?］65

二是湯川粒子物理學(xué)上的“混沌”說的產(chǎn)生。湯川秀樹說，我在思考基本粒子的過程中突然想起了《莊子》中的“混沌”典故，“我研究基本粒子已有多年，而且，至今已發(fā)現(xiàn)了30多種不同的基本粒子，每種基本粒子都帶來某種謎一樣的問題。當(dāng)發(fā)生這種事情的時(shí)候，我們不得不深入一步考慮在這些粒子的背后到底有什么東西。我們想達(dá)到最基本的物理形式，但是，如果證明物質(zhì)竟有30多種的不同形式，那就是很尷尬的。更加可能的是萬物中最基本的東西并沒有固定的形式，而且和我們今天所知的任何基本粒子都不對(duì)應(yīng)，它可能是有著分化為一切種類基本粒子的可能性、但事實(shí)上還未分化的某種東西。用所習(xí)用的話來說，這種東西也許就是一種‘混沌’。正是當(dāng)我按這樣的思路考慮問題時(shí)，我想起了莊子的(混沌)寓言”［2］49－50?！霸谒闹?《應(yīng)帝王篇》)中，‘混沌’是和基本粒子世界很相通的。莊子說，如果企圖笨拙地把某種相貌強(qiáng)加給混沌，就意味消滅混沌。雖然這樣的一種說法在不同的人看來將有不同的意義，但是在我看來，它揭示了我們?cè)诨玖Ｗ臃矫嬗龅降哪欠N形勢(shì)”［2］145。

三是“看不見的鑄型”的物理法則的確信?！肚f子·大宗師》說:“今大冶鑄金，金踴躍曰:‘我且必為鏌铘!’大冶必以為不祥之金。今一犯人之形而曰:‘人耳!人耳!’夫造化者必以為不祥之人。今一以天地為大爐，以造化為大冶，惡乎往而不可哉!成然寐，蘧然覺?！边@里寓有一種自然規(guī)律決定一切的天地造化思想。湯川指出，從數(shù)年前，他有時(shí)將物理法則比喻為“看不見的鑄型”。今天，我們知道，自然界是由若干種類基本粒子組成，例如電子，和同一類型的其他粒子毫無區(qū)別。不論在何處、何時(shí)形成，各個(gè)電子具有完全相同的質(zhì)量和電荷，這是自然界法則性最基本形態(tài)的一種體現(xiàn)。產(chǎn)生這類同一東西的人眼看不見的機(jī)構(gòu)，當(dāng)然內(nèi)在于自然界之中。他把它比喻為“人眼看不見的鑄型”。但最近在反復(fù)讀《莊子》中，發(fā)現(xiàn)了如此完全相似的比喻，感到大吃一驚，這個(gè)比喻就是《大宗師》中的一節(jié)。湯川秀樹又說:“莊子認(rèn)為人在巨大的天地之中，是由肉眼看不見的鑄型鑄出的，到時(shí)又重鑄成別的東西，將此比喻成生死沒有什么大的差別，以超越死亡。與其作人類來看，倒不如說將此看成是基本粒子的生死問題。盡管這是古代莊子的思考，但與我的思考極其相似。在我看來，莊子是一位真正了不起的思想家。”［4］369－370湯川秀樹在這里站在物理學(xué)的高度詮釋了莊子關(guān)于天地造化的思想，別有新意。

西方現(xiàn)代物理學(xué)家丹麥的玻爾(1885－1962)、德國(guó)的海森伯(1901－1976)等人在推動(dòng)量子力學(xué)的形成和發(fā)展中，從古希臘哲學(xué)家德謨克利特的“原子論”里得到不少啟示。故海森伯說，一個(gè)人如果沒有希臘自然哲學(xué)的知識(shí)，就很難在現(xiàn)代原子物理學(xué)中取得進(jìn)展。而與他們不同的是，東方現(xiàn)代物理學(xué)家湯川秀樹更多的是從道家哲學(xué)中得到了重要啟迪，為現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，“湯川物理學(xué)”也糾正了海森伯上述觀點(diǎn)的片面性。這也說明，在一定條件下中國(guó)古代哲學(xué)的某些合理思想也有利于現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展。

當(dāng)然需要強(qiáng)調(diào)的是，湯川秀樹將古老的道家智慧融合在其現(xiàn)代物理學(xué)的理論創(chuàng)造之中是有一定條件的:其一是掌握了科學(xué)的現(xiàn)代物理學(xué)理論;其二是以大量的物理學(xué)試驗(yàn)為基礎(chǔ);其三是熟悉西方的思維方法;其四是對(duì)道家哲學(xué)有精深的理解并進(jìn)行了創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)換，而絕非是簡(jiǎn)單的比附和形式上的套用。

注釋:

①基元域:湯川解釋道:“如果任何形式的能量開始和真空發(fā)生聯(lián)系了，那么，按照這種聯(lián)系方式的不同，我們就可以把它看成一種物質(zhì)或粒子式的表現(xiàn)，甚至看成一個(gè)基本粒子，如果我們想象這個(gè)區(qū)域變得無限地小，那么在極限情況下它就將和一個(gè)點(diǎn)粒子相當(dāng)，從而我們的理論表述就會(huì)和從前一樣地遇到困難。因此，我們就給這個(gè)區(qū)域的尺寸規(guī)定一個(gè)下限，即一個(gè)對(duì)應(yīng)于最小時(shí)空量子的極限，這就是一個(gè)不能再進(jìn)一步有意義地細(xì)分的區(qū)域。我們可以把它叫做基元域”(參見湯川秀樹的《創(chuàng)造力和直覺》，復(fù)旦大學(xué)出版社1987年版，第l43 頁(yè))。

［1］湯川秀樹.湯川秀樹著作集:第7卷［M］.東京:巖波書店，1985.

［2］湯川秀樹.創(chuàng)造力與直覺［M］.周林東，譯.戈革，校.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，1987.

［3］湯川秀樹.湯川秀樹著作集:第4卷［M］.東京:巖波書店，1985.

［4］湯川秀樹.湯川秀樹自選集:第3卷［M］.東京:朝日新聞社，1971.

［5］坂田昌一.坂田昌一科學(xué)哲學(xué)論文集［M］.北京:知識(shí)出版社，1987.