引力波事件的哲學(xué)啟示

黎德?lián)P

摘要：引力波事件是人類理性的又一偉大勝利，在新的層面上拓展了人類的宇宙觀和哲學(xué)理念。數(shù)理學(xué)科集中地展現(xiàn)了理性思維及其哲學(xué)意蘊(yùn)，是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科。引力波發(fā)現(xiàn)的重要哲學(xué)啟示是在科學(xué)與哲學(xué)的良性互動(dòng)中創(chuàng)新和提升哲學(xué)水準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：引力波；人類理性；愛因斯坦；數(shù)理學(xué)科；創(chuàng)新哲學(xué)

中圖分類號(hào)：N02

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、振奮全人類的偉大事件

北京時(shí)間2015年9月14日17點(diǎn)50分45秒，激光干涉儀引力波天文臺(tái)（以下簡稱LIGO）分別位于美國路易斯安那州的利文斯頓（Livingston）和華盛頓州的漢福德（Hanford）的兩個(gè)探測器，觀測到了一次置信度高達(dá)5.1倍標(biāo)準(zhǔn)差的引力波事件：GW150914。根據(jù)LIGO的數(shù)據(jù)，該引力波事件發(fā)生于距離地球十幾億光年之外的一個(gè)遙遠(yuǎn)星系中。兩個(gè)分別為36和29太陽質(zhì)量的黑洞，并合為62太陽質(zhì)量黑洞，雙黑洞并合最后時(shí)刻所輻射的引力波的峰值強(qiáng)度比整個(gè)可觀測宇宙的電磁輻射強(qiáng)度還要高十倍以上。①GW150914證實(shí)引力波的存在，和1887年邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)（Michelson-Morley Experiment）證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的，否認(rèn)了以太風(fēng)（絕對(duì)靜止參考系）的存在一樣，在物理學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義。邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)，為現(xiàn)代物理學(xué)開拓了前行的道路，成為新物理學(xué)的一個(gè)發(fā)端。GW150914事件不僅進(jìn)一步證實(shí)了愛因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)言，更為重要的是讓人類首次“聽到”了引力波，打開了一扇人類洞見宇宙的全新窗口，開拓了嶄新的認(rèn)知宇宙的路徑，為新的宇宙學(xué)（如宇宙大爆炸理論等）提供了新的依據(jù)，為人類利用引力波開拓了光輝前景，將人類科學(xué)技術(shù)和社會(huì)推進(jìn)到一個(gè)新的時(shí)代。它拓展了人類的宇宙觀和哲學(xué)理念，極大地鼓舞了人類在理性道路上奮然前行。

“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”。愛因斯坦預(yù)言的引力波，在一百年后，終于被我們“聽”見了，全球歡騰，雀躍，鼓舞，振奮，歷史會(huì)記下這一時(shí)刻。

二、理性照耀人類前行

世界是人的世界，人是已知生靈中唯一具有理性的生命。人類所有的能稱得上科學(xué)的認(rèn)知，都是理性的產(chǎn)物。沒有理性，就無所謂科學(xué)。既已生成的一切都是瞬間的存在，都是過去，所有的經(jīng)驗(yàn)只能印證過去，都不能證明未來。創(chuàng)新是對(duì)未來事件的洞見，人類可以依靠理性和邏輯（主要表現(xiàn)為數(shù)學(xué)工具）預(yù)見、洞見到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該時(shí)代能驗(yàn)證的事件。

廣義相對(duì)論是愛因斯坦于1915年發(fā)表的用幾何語言描述的引力理論。廣義相對(duì)論將經(jīng)典的牛頓萬有引力定律包含在狹義相對(duì)論的框架中，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用等效原理而建立。在廣義相對(duì)論中，引力被描述為時(shí)空的一種幾何屬性（曲率）；而這種時(shí)空曲率與處于時(shí)空中的物質(zhì)與輻射的能量-動(dòng)量張量直接相聯(lián)系，其聯(lián)系方式即是愛因斯坦的引力場方程，它是一個(gè)二階非線性偏微分方程組：R_uv-1/2*R*g_uv=k*T_uv，其意義是：空間物質(zhì)的能量-動(dòng)量（T_uv）分布=空間的彎曲狀況（R_uv）。無論是狹義相對(duì)論，還是廣義相對(duì)論，都是數(shù)學(xué)語言表達(dá)的理性思維形式，是超經(jīng)驗(yàn)的，不存在慣性系統(tǒng)的預(yù)設(shè)。正因?yàn)檫@樣，愛因斯坦將理性和邏輯思維發(fā)揮到極致，最大限度地施展了他的天賦，描述了美妙的宇宙圖景，構(gòu)建了宇宙模型。相對(duì)論是時(shí)空物質(zhì)統(tǒng)一中，運(yùn)用數(shù)學(xué)符號(hào)語言進(jìn)行的思辨和交流。由于語言系統(tǒng)的不同，時(shí)空觀和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)觀的不同，因而，這是生活在宏觀世界囿于牛頓時(shí)空之中的人們感知不到的，也是無法理解的，這也是100年以后還只有少數(shù)科學(xué)家才能讀得懂的原因。

最為令人贊嘆的是他根據(jù)相對(duì)論理論做出了許多預(yù)言，還原于現(xiàn)實(shí)，可以在現(xiàn)實(shí)中得以驗(yàn)證。對(duì)廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，曾有三大驗(yàn)證成果：一是水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)；二是光線在引力場中的彎曲；三是光譜線的引力紅移。在水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)中，每百年43秒的剩余進(jìn)動(dòng)長期無法得到解釋，被廣義相對(duì)論完滿地解釋清楚了。光線在引力場中的彎曲，廣義相對(duì)論計(jì)算的結(jié)果比牛頓理論正好大了1倍，愛丁頓和戴森的觀測隊(duì)利用1919年5月29日的日全食進(jìn)行觀測的結(jié)果，證實(shí)了廣義相對(duì)論的正確性。在這次驗(yàn)證中，天文臺(tái)邀請(qǐng)愛因斯坦到觀測地共享這一歡樂的時(shí)刻，他婉謝了這一邀請(qǐng)，表示天體必定按照他所計(jì)算的時(shí)間地點(diǎn)出現(xiàn)，表現(xiàn)出堅(jiān)定的自信。通過三大驗(yàn)證，廣義相對(duì)論理論的正確性得到了廣泛的承認(rèn)，由假設(shè)而成為科學(xué)。

愛因斯坦1918年寫的論文《論引力波》，預(yù)言了引力波的存在。當(dāng)下發(fā)生的引力波事件——GW150914，引力波已經(jīng)被直接觀測所證實(shí)。愛因斯坦的理性精神穿越百年的時(shí)空，歷久彌堅(jiān)，終于為人類進(jìn)一步地開拓出認(rèn)知宇宙的新時(shí)代、新道路，彰顯了理性精神的無比強(qiáng)大。

三、數(shù)理是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科

牛頓力學(xué)，建立了經(jīng)典物理學(xué)體系，19世紀(jì)詹姆斯·麥克斯韋建立的麥克斯韋方程描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關(guān)系的偏微分方程，對(duì)電磁學(xué)作出了最高概括。19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)的革命，產(chǎn)生了以相對(duì)論和量子力學(xué)為代表的現(xiàn)代物理學(xué)學(xué)科群。由于數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的革命性變革，科學(xué)技術(shù)整體化，20世紀(jì)中葉發(fā)育出系統(tǒng)信息科學(xué)群。每一次的突破都是始于基元科學(xué)上的變革。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的巨大成就，都來源于基元科學(xué)的變革所開拓的新領(lǐng)域。沒有相對(duì)論在時(shí)空觀上的變革，就沒有今天的天體物理學(xué)和航天航空產(chǎn)業(yè)的生成和發(fā)展。沒有系統(tǒng)信息科學(xué)的快速發(fā)展，也就很難贏得今天慶祝證實(shí)引力波的歡愉。著名科學(xué)家與科學(xué)史家J.D.貝爾納曾以“科學(xué)樹”，形象地描述了科學(xué)群的結(jié)構(gòu)。樹有根，水有源，數(shù)理基礎(chǔ)學(xué)科是科學(xué)技術(shù)叢林中每一棵樹的根系和生長的支撐。

引力波的被證實(shí)，是天體物理學(xué)領(lǐng)域中基礎(chǔ)學(xué)科的重大突破。事件發(fā)生后麻省理工學(xué)院校長L. Rafael Reif致信全校全體成員說：“我們今天慶祝的發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)了基礎(chǔ)科學(xué)的悖論：它是辛苦的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮途徛?，又是震撼性的、革命性的和催化性的。沒有基礎(chǔ)科學(xué)，最好的設(shè)想就無法得到改進(jìn)，‘創(chuàng)新只能是小打小鬧。只有隨著基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步，社會(huì)也才能進(jìn)步”。這是對(duì)科學(xué)技術(shù)史的深刻描述，對(duì)于我們中國這樣的科學(xué)大國而不是科學(xué)強(qiáng)國的國度而言，加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)建設(shè)將會(huì)受益良多。但對(duì)于我們?nèi)司鵊DP只有美國七分之一的國家，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的開發(fā)還是必須的，不能和身為科學(xué)霸主的美國在投入上去比拼?？茖W(xué)技術(shù)是不斷進(jìn)化的過程，呈現(xiàn)出積累和突破交替的狀態(tài)，由量的積累到質(zhì)的飛躍，是一個(gè)不斷升華的過程。如果聽了L. Rafael Reif的話，就心浮氣躁，急于求成，想一步登天，是不可能的。小打小鬧，不斷創(chuàng)新，集小勝為大勝，必不可少。只有基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)的相輔相成與相得益彰，才是面對(duì)現(xiàn)實(shí)的切實(shí)有效途徑。

四、科學(xué)與哲學(xué)的良性互動(dòng)

引力波事件與愛因斯坦直接關(guān)聯(lián)，引力波的轟動(dòng)引發(fā)對(duì)他的無比尊重和敬畏。愛因斯坦在《物理學(xué)、哲學(xué)和科學(xué)進(jìn)步》一文中說：“如果把哲學(xué)理解為在最普遍和最廣泛的形式中對(duì)知識(shí)的追求，那么顯然，哲學(xué)就可以認(rèn)為是全部科學(xué)研究之母?？墒?，科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域?qū)δ切┭芯空軐W(xué)的學(xué)者們也發(fā)生強(qiáng)烈的影響，此外，還強(qiáng)烈地影響著每一代的哲學(xué)思想”。[1]他在反思科學(xué)旅程時(shí)說，物理學(xué)所面臨的困難將迫使物理學(xué)家比其前輩更加深入地去探討和掌握一些哲學(xué)問題?！芭c其說我是物理學(xué)家，不如說我是哲學(xué)家”。在愛因斯坦70歲生日時(shí)，學(xué)者為他出版了《阿爾伯特·愛因斯坦：哲學(xué)家—科學(xué)家》一書?？茖W(xué)和哲學(xué)，對(duì)于愛因斯坦是融于一體的。

人類是自然的一部分，依存于自然是本能的感知。中國戰(zhàn)國時(shí)期的偉大詩人屈原，就向自然和社會(huì)發(fā)問170多個(gè)，名曰《天問》。首先是問天：“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，誰能極之？馮翼惟象，何以識(shí)之？明明暗暗，惟時(shí)何為？陰陽三合，何本何化？”[2]等等。然后才是人事。宇宙生成是萬事萬物的先決條件，這便成了屈原的問難之始。人類都面對(duì)許多難題：諸如天體的起源、地球的起源、人類的起源、意識(shí)的起源，等等。即使在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)代，科技謎團(tuán)依然叢生，諸如黑洞、暗物質(zhì)、暗能量、地外生命的起源，等等，無不考驗(yàn)著人類的智慧與認(rèn)知。天體物理中的結(jié)構(gòu)和演變，時(shí)間長，空間尺度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個(gè)體的生命周期，即使在試驗(yàn)方法產(chǎn)生以后，也難于用現(xiàn)實(shí)方法直接進(jìn)行驗(yàn)證，是人類最難求索的問題。每次人類獲得新的觀測工具時(shí)，都會(huì)發(fā)現(xiàn)意想不到的東西，有時(shí)解答了之前的疑問，有時(shí)推翻了之前的猜測，更多的是發(fā)現(xiàn)了意想不到的東西。可以肯定的是，引力波探測器必然會(huì)推動(dòng)物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

康德31歲時(shí)匿名發(fā)表了《宇宙發(fā)展史概論》，他堅(jiān)定地宣稱：“給我物質(zhì)，我就用它造出一個(gè)宇宙來！這就是說，給我物質(zhì)，我將給你們指出，宇宙是怎樣由此形成的”[3]。大膽否定了宇宙起源的神創(chuàng)論，提出了宇宙起源的“星云假說”，確立了自然界不只是存在著，而且是生成著，第一次用科學(xué)觀點(diǎn)回答了宇宙成因這一重大而又基本的科學(xué)問題，為近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展作出了開拓性貢獻(xiàn)。恩格斯曾這樣評(píng)價(jià)康德的貢獻(xiàn)：“在這種僵化的自然觀上打開第一個(gè)缺口的，不是一位自然研究家，而是一位哲學(xué)家。1755年出現(xiàn)了康德的《自然通史和天體論》。關(guān)于第一推動(dòng)的問題被排除了；地球和整個(gè)太陽系表現(xiàn)為某種在時(shí)間的進(jìn)程中生成的東西”。[4] 20世紀(jì)初有相對(duì)論和量子論所開拓的物理學(xué)革命使人類從宏觀世界向兩側(cè)展開，開拓出宇觀世界和微觀世界，使人類的自然觀發(fā)生了革命性的變革，數(shù)理基礎(chǔ)學(xué)科與哲學(xué)的牽繞和融會(huì)日益緊密。翻開物理學(xué)史，19世紀(jì)末及20世紀(jì)以來有重大創(chuàng)新的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家大多是哲學(xué)家，如懷特海、彭加勒、馬赫、愛因斯坦、玻爾、波恩、薛定諤、海森伯、德布羅依、坂田昌一、維納等等?？茖W(xué)與哲學(xué)走向匯流和彼此涵攝，不可分割地相互依存和互動(dòng)。

康德對(duì)宇宙的終極追求中，在《純粹理性批判》中提出了理性在關(guān)于時(shí)間與空間、基本粒子、自由意志和上帝的四組正反命題是相悖的，后人稱為康德哲學(xué)中的四組二律背反。他認(rèn)為這是人類理性的本性，是理性認(rèn)識(shí)固有的辯證性質(zhì)的顯現(xiàn)，為德國唯心主義辯證法的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)?？档聦?duì)人類理性二律背反的揭露，從哲學(xué)上證明，人決不可能超越現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)物體，而實(shí)踐理性的特性可化解這一矛盾。引力波的證實(shí)證明了實(shí)踐理性的力量。然而只是證實(shí)其存在，對(duì)二律背反的問題沒有也不可能回答，對(duì)于它的具體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和活動(dòng)規(guī)律，以及開發(fā)這種波的途徑，也只是一種方向上判斷、推理，只能有待在歷史實(shí)踐中繼續(xù)探求。至于引力波事件發(fā)布當(dāng)天中國券商連夜開電話會(huì)議研究引力波概念股，首推引力傳媒，三體板塊二向箔降維攻擊概念股實(shí)在是太天真幼稚可笑了。我們只能根據(jù)電磁波的發(fā)現(xiàn)帶來了電磁產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展的歷史事實(shí)，推測引力波的證實(shí)可能會(huì)產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)群。畢竟愿望和可能不等于現(xiàn)實(shí)，引力波現(xiàn)在還不是財(cái)神。

引力波問題是一個(gè)科學(xué)難題，也是一個(gè)哲學(xué)難題?？茖W(xué)不會(huì)止步，哲學(xué)也會(huì)前行。當(dāng)我們有幸參與這一科學(xué)事件并分享愉悅的時(shí)候，哲學(xué)、特別是自然哲學(xué)，也應(yīng)當(dāng)關(guān)注、提升這一科學(xué)精神，創(chuàng)新哲學(xué)。我們哲學(xué)的短板，主要在于與當(dāng)前科學(xué)實(shí)踐的脫節(jié)，還處于以近代科學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)哲學(xué)之上，缺乏時(shí)代精神，帶有許多缺省，如果能從這一事件中得到前行的動(dòng)力，那最值得做的事——就是創(chuàng)新哲學(xué)。

注釋：

①詳細(xì)結(jié)果將在近期發(fā)表于物理評(píng)論快報(bào)（Phys. Rev. Lett.， 116， 061102）

[參考文獻(xiàn)]

[1]愛因斯坦.愛因斯坦文集：第1卷[M].北京：商務(wù)印書館，1976：519.

[2]屈 原.天問[M]∥陳子展.楚辭直解.南京：江蘇古籍出版社，1988：22.

[3]康 德.宇宙發(fā)展史概論[M].上海：上海人民出版社，1972：17.

[4]恩格斯.自然辯證法歷史導(dǎo)言[M]∥馬克思恩格斯選集：第4卷.北京：人民出版社，1995：266.

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