牛頓、愛(ài)因斯坦以及量子力學(xué)

胡泳+郝亞洲

如果我們想知道未來(lái)，唯有通過(guò)行動(dòng)，因?yàn)槲磥?lái)不可預(yù)知。

19世紀(jì)末，20世紀(jì)初不但是世紀(jì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，更是人類知識(shí)體系的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。哲學(xué)上，尼采代表的存在主義哲學(xué)對(duì)理性主義發(fā)出了怒吼，那個(gè)抽象的上帝已死，感性的“人”回歸。而在物理學(xué)上，一個(gè)叫愛(ài)因斯坦的年輕人和他同時(shí)代的物理天才們正在對(duì)牛頓體系發(fā)起反抗。盡管，愛(ài)因斯坦將自己做了傳統(tǒng)理論的捍衛(wèi)者，并對(duì)量子物理產(chǎn)生抗拒心理。不可否認(rèn)的是，這些天才科學(xué)家已經(jīng)整體被認(rèn)為是新世界的奠基人。

從古希臘哲學(xué)到牛頓力學(xué)

對(duì)于過(guò)去300年來(lái)，人類對(duì)于牛頓體系的依賴，波普爾有過(guò)一句相當(dāng)精確的描述：“自然和自然法則在夜間隱去。上帝說(shuō)，讓牛頓來(lái)！于是，一切變得光明起來(lái)?！?/p>

從古希臘時(shí)期，哲學(xué)家們就開(kāi)始思考自然運(yùn)行的法則。比如，物體下落是因?yàn)樗鼈冇汹呌谟钪嬷行牡谋灸埽ù藭r(shí)，人們認(rèn)為地球就是宇宙的中心）。物體越重，本能越強(qiáng)，所以，重的物體會(huì)下落得更快。天體的運(yùn)行估計(jì)是圓形的，因?yàn)檫@是天堂的完美形式。

古希臘的科學(xué)觀由哲學(xué)家建立，缺少實(shí)驗(yàn)精神和更多的審美訴求。因此，在那個(gè)時(shí)期，出現(xiàn)了百家爭(zhēng)鳴的局面。直到中世紀(jì)，亞理斯多德的科學(xué)觀和托勒密的“地心說(shuō)”被宗教所采用，成為描述天堂和地獄的依據(jù)。

16世紀(jì)，哥白尼和開(kāi)普勒分別利用算法技巧對(duì)宗教宇宙觀發(fā)起挑戰(zhàn)，“地心說(shuō)”在數(shù)學(xué)上被推翻，“日心說(shuō)”掀起了新的知識(shí)革命。但是，真正對(duì)后世物理思想產(chǎn)生影響的是帕多瓦大學(xué)的一位年輕教授，年僅27歲的伽里略。作為哥白尼的信徒，為了避免布魯諾所遭受的宗教迫害，他放棄了哥白尼學(xué)說(shuō)。但是，他直接對(duì)地心說(shuō)的源頭，也就是亞理斯多德的“本能論”進(jìn)行駁斥。他的駁斥方法在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是開(kāi)天辟地，即“實(shí)驗(yàn)”。其中，最著名的當(dāng)屬比薩斜塔的落球?qū)嶒?yàn)。

伽里略對(duì)物理學(xué)發(fā)展的意義極為深遠(yuǎn)：科學(xué)只應(yīng)該處理能被證實(shí)的事情，直覺(jué)和權(quán)威是沒(méi)有意義的。科學(xué)終于擺脫了空想和計(jì)算，帶著“實(shí)驗(yàn)”精神取得了前所未有的進(jìn)步。

1647年，伽里略去世，艾薩克·牛頓出生。這個(gè)聲稱自己是通過(guò)觀察蘋果落地而發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的天才，一手建立的“鐘表”世界觀影響了人類的方方面面。甚至可以說(shuō)，偉大的工業(yè)革命以及曾經(jīng)牢不可破的資本主義世界都是牛頓定律的產(chǎn)物。

牛頓世界觀最直接打破了中世紀(jì)的物質(zhì)世界和精神世界合一的世界觀，比如天堂也無(wú)法擺脫物理規(guī)律的束縛。自牛頓開(kāi)始，物理學(xué)就一直在構(gòu)建一個(gè)日益精巧，且以力學(xué)為基礎(chǔ)的世界觀。整個(gè)宇宙被假定為一個(gè)巨大的機(jī)械鐘表，所謂科學(xué)就是無(wú)限地去發(fā)現(xiàn)隱藏其中的錯(cuò)綜復(fù)雜的運(yùn)轉(zhuǎn)細(xì)節(jié)。借助于萬(wàn)有引力、熱力學(xué)、光學(xué)，物質(zhì)世界的每個(gè)方面，原則上都可以顯示為一個(gè)巨大的、聯(lián)動(dòng)的、合乎邏輯的機(jī)械裝置的一部分。每一個(gè)物理原理都能產(chǎn)生可預(yù)知的結(jié)果，而每一個(gè)結(jié)果都能追溯出唯一的原因。

物理學(xué)家們認(rèn)為窮盡一生探索的因果關(guān)系，正是我們了解過(guò)去和未來(lái)的線索。也正是因果關(guān)系，讓愛(ài)因斯坦面對(duì)新的知識(shí)革命時(shí)糾結(jié)萬(wàn)分。沒(méi)有了因果，科學(xué)探索還有什么意義嗎？

牛頓體系的影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了物理學(xué)范疇，社會(huì)學(xué)正是建立在“原子論”基礎(chǔ)之上，引力被亞當(dāng)斯密直接引用到了政治經(jīng)濟(jì)學(xué)中，生出了那只“看不見(jiàn)的手”。

牛頓理論也被稱為經(jīng)典物理理論，它在人類沖破宗教統(tǒng)治的過(guò)程中，起到了根本性作用，它貫穿了整個(gè)資本主義的黃金歲月，顯得如此堅(jiān)固。

惴惴不安的愛(ài)因斯坦

然而，物理學(xué)界在19世紀(jì)的最后一天，迎來(lái)了其嶄新的篇章。英國(guó)著名物理學(xué)家開(kāi)爾文爵士在歐洲物理學(xué)家的聚會(huì)上發(fā)表了著名的“兩朵烏云”說(shuō)。他認(rèn)為，物理學(xué)的整體性日趨完善，但是“地平線上還有兩朵烏云”。正是這兩朵烏云，使得幾乎封頂?shù)奈锢韺W(xué)體系土崩瓦解。

“第一朵烏云出現(xiàn)在光的波動(dòng)理論上”，“第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上”。開(kāi)爾文爵士所言的第一朵烏云，日后演化成了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，第二朵烏云則是量子力學(xué)。

19世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)了光的波動(dòng)性，按照經(jīng)典物理學(xué)理念，光波的傳播和水波一樣，需要在某種介質(zhì)中傳播，這就是所謂的“定域性”。于是，“以太說(shuō)”再次盛行（“以太”本是一個(gè)哲學(xué)概念，是古希臘人想象出來(lái)的空間介質(zhì)）。在以太中靜止的物體為絕對(duì)靜止，相對(duì)以太運(yùn)動(dòng)的物體為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。

以太的假設(shè)事實(shí)上代表了傳統(tǒng)的觀點(diǎn)：電磁波的傳播需要一個(gè)“絕對(duì)靜止”的參照系，當(dāng)參照系改變，光速也改變。這個(gè)“絕對(duì)靜止系”就是“以太系”。其他慣性系的觀察者所測(cè)量到的光速，應(yīng)該是 “以太系”的光速，是這個(gè)觀察者在 “以太系”上的速度之矢量

既然“以太”存在于宇宙之間，那么一定可以通過(guò)對(duì)光波的測(cè)量，來(lái)顯示出地球相對(duì)于太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。然而，這樣的實(shí)驗(yàn)以失敗告終。按照“以太說(shuō)”，地球并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。這個(gè)失敗的實(shí)驗(yàn)震動(dòng)了整個(gè)物理學(xué)界，像一朵烏云一樣，籠罩在經(jīng)典物理理論大廈的上空。

年輕的愛(ài)因斯坦在20世紀(jì)初，發(fā)表了狹義相對(duì)論，他大膽拋棄了“以太說(shuō)”，電磁場(chǎng)本身就是物質(zhì)存在的一種形式，而場(chǎng)可以在真空中以波的形式傳播。也就是說(shuō)，沒(méi)有絕對(duì)靜止的空間。光速則是恒定的，且是速度最快的物質(zhì)。

而要理解光速為何在所有的參照體系中都相同，就必須改變牛頓的時(shí)空觀。

牛頓認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的，毫無(wú)關(guān)聯(lián)的存在。時(shí)間就像河流，延續(xù)不斷，好比“逝者如斯夫”，它不依賴于我們的感慨而減緩流逝。但是，愛(ài)因斯坦拋棄了以太論，也就拋棄了絕對(duì)靜止的概念。對(duì)時(shí)間的測(cè)量取決于觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)。由于“空-時(shí)”體系的穩(wěn)定性，時(shí)間變成相對(duì)的了，空間自然也就變成相對(duì)了。

雖然時(shí)間和空間各自不再絕對(duì)，但是它們的測(cè)量關(guān)系的穩(wěn)定性導(dǎo)致了光速的不變。舉一個(gè)例子：把一把尺子放在飛馳的火車上。如果我們?cè)诳磁_(tái)上，這列火車飛馳而過(guò)，那么尺子的長(zhǎng)度會(huì)縮短，我們感受到的時(shí)間流逝得也會(huì)很快。但是，時(shí)空之間的測(cè)量關(guān)系保持不變。正如愛(ài)因斯坦的老師閔可夫斯基在提出四維理論時(shí)所說(shuō)，“空間本身和時(shí)間本身都注定要蛻變?yōu)榧兇獾幕糜?，只有兩者的某種聯(lián)合才能保持獨(dú)立的實(shí)在性?！?/p>

狹義相對(duì)論的另一個(gè)重要定律是，質(zhì)量和能量是一回事，兩者可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換?？臻g和時(shí)間隨物質(zhì)運(yùn)動(dòng)而變化，質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)而變化，質(zhì)量和能量的相互轉(zhuǎn)化。

愛(ài)因斯坦雖然不愿承認(rèn)自己是在革牛頓的命，但事實(shí)上，正是他對(duì)牛頓體系中時(shí)空的重新定義，以及質(zhì)量與能量的轉(zhuǎn)換，推動(dòng)了量子力學(xué)體系的建立。量子力學(xué)是開(kāi)爾文爵士說(shuō)的第二朵烏云。

1926年，量子力學(xué)的奠基人海森博格在柏林和偶像愛(ài)因斯坦進(jìn)行了一次談話，第二年，他便提出了量子力學(xué)的基礎(chǔ)性概念“測(cè)不準(zhǔn)原理”。海森博格認(rèn)為：“在位置被測(cè)定的一瞬，即當(dāng)光子正被電子偏轉(zhuǎn)時(shí)，電子的動(dòng)量發(fā)生一個(gè)不連續(xù)的變化，因此，在確知電子位置的瞬間，關(guān)于它的動(dòng)量我們就只能知道相應(yīng)于其不連續(xù)變化的大小的程度。于是，位置測(cè)定得越準(zhǔn)確，動(dòng)量的測(cè)定就越不準(zhǔn)確，反之亦然?！?/p>

這是一個(gè)徹底摧毀牛頓體系的原理，即概率取代了確定性。如果說(shuō)牛頓構(gòu)建的世界是齒輪之間高度咬合的精密機(jī)器的話，海森博格帶來(lái)的則是一個(gè)混沌的，對(duì)結(jié)果無(wú)法預(yù)知的生命體。因果論徹底失效，反而是帶有中國(guó)傳統(tǒng)文化味道的陰陽(yáng)論占據(jù)了主導(dǎo)地位。定量與位置的關(guān)系，就像陰陽(yáng)，彼此矛盾，此消彼長(zhǎng)。

在量子力學(xué)確立的過(guò)程中，最為知名的假說(shuō)便是“薛定鍔的貓”。即在打開(kāi)盒子的一剎那，我們無(wú)法預(yù)知貓是死還是活，只能認(rèn)為它是既死又活。量子力學(xué)推翻了牛頓體系中的“實(shí)在性”常識(shí)，也超越了唯物主義和唯心主義的爭(zhēng)辯局面。

如果我們想知道未來(lái)，唯有通過(guò)行動(dòng)，因?yàn)槲磥?lái)不可預(yù)知。

同時(shí)，量子力學(xué)對(duì)空間概念進(jìn)一步顛覆。牛頓認(rèn)為，重力來(lái)自于重力場(chǎng)，由地球統(tǒng)一發(fā)出。量子力學(xué)認(rèn)為，磁場(chǎng)本身就是一種力。而在空間中，分布著各種各樣的場(chǎng)。比如，在時(shí)間和空間形成的曲面中，地球就像臉盆中的乒乓球，始終圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行，而不是引力在起作用。

場(chǎng)的理論顛覆了牛頓體系中單調(diào)的力學(xué)原理，物質(zhì)在場(chǎng)里不是靠外力相互作用，而是本身具有的能量場(chǎng)在相互聯(lián)系。而場(chǎng)的能量，則來(lái)自于活躍的量子自身。其在管理學(xué)中的延伸，便是野中郁次郎的場(chǎng)理論。

空間-時(shí)間、概率性以及場(chǎng)，這三大理論支撐起了自20世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的新科學(xué)，同時(shí)也掀起了托馬斯·庫(kù)恩所說(shuō)的新范式革命。就像牛頓體系對(duì)人類世界的影響一樣，新科學(xué)范式帶來(lái)了全新的關(guān)于組織，關(guān)于個(gè)人的世界觀。