“確定性”終結(jié)了，科學(xué)何處去？

崔東明，宋君修

(貴州大學(xué)哲學(xué)與社會(huì)發(fā)展學(xué)院，貴州貴陽550025)

1996年出版其著作《確定性的終結(jié)》(1)其對(duì)應(yīng)的中文版為伊·普利高津：《確定性的終結(jié)——時(shí)間、混沌與新自然法則》，湛敏譯，上海：上海科技教育出版社，1998年。以后，普利高津的觀點(diǎn)立即受到學(xué)界的廣泛關(guān)注，約翰·霍根甚至直接將普利高津的觀點(diǎn)作為重要的證據(jù)來支撐其關(guān)于“科學(xué)的終結(jié)”的相關(guān)論證(2)約翰·霍根：《科學(xué)的終結(jié)》，孫雍軍等譯，呼和浩特：遠(yuǎn)方出版社，1997年。。隨著時(shí)間的發(fā)展，“不確定性”逐漸成為時(shí)髦的詞匯，與此同時(shí)，“確定性”好像和科學(xué)漸行漸遠(yuǎn)，以至于給人們?cè)斐闪艘环N印象，認(rèn)為追求確定性只是科學(xué)在20世紀(jì)前半葉之前所做的事情。事實(shí)真是如此嗎？或者說對(duì)于科學(xué)而言，“確定性”真的終結(jié)了嗎？如果“確定性”真的終結(jié)了，科學(xué)又將何去何從呢？出于對(duì)這些問題的思考，本文擬對(duì)普利高津所謂“確定性的終結(jié)”的含義進(jìn)行分析，并通過對(duì)現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展進(jìn)行簡單回顧，討論“確定性”是否真的終結(jié)了，并在此基礎(chǔ)上嘗試對(duì)“確定性”與科學(xué)之間的關(guān)系做出說明和界定。

一、何謂“確定性的終結(jié)”？

首先來看看普利高津所謂“確定性的終結(jié)”是什么意思。在《確定性的終結(jié)》這本書的開篇，普利高津就將矛頭指向經(jīng)典的牛頓力學(xué)。他指出，雖然時(shí)間是人們生活的基本維度，但是“從經(jīng)典的牛頓動(dòng)力學(xué)到相對(duì)論和量子力學(xué)，均未包含過去與未來之間的任何區(qū)別”(3)伊·普利高津：《確定性的終結(jié)——時(shí)間、混沌與新自然法則》，湛敏譯，上海：上海科技教育出版社，1998年，第1頁。。依據(jù)經(jīng)典的牛頓力學(xué)，只要給定了事物的初始條件，就能確定性地對(duì)其預(yù)言未來、追溯過往。經(jīng)典的牛頓力學(xué)給了人們一種“確定性”的信念，而對(duì)這種“確定性”的信念進(jìn)行批駁則是全書的主線，貫穿所有章節(jié)。

這種“確定性”作為一種信念之所以能夠產(chǎn)生，自然有著它長期的積累過程。在牛頓實(shí)現(xiàn)了近代科學(xué)大綜合以后，牛頓力學(xué)用幾條簡單的定律對(duì)天上行星的運(yùn)動(dòng)和地上物體的運(yùn)動(dòng)都給予了精確的描述，為機(jī)械論哲學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)典的牛頓力學(xué)體系用天上世界的性質(zhì)掩蓋了本來屬于地上世界的屬性，不再承認(rèn)自然界的演化特性，而有機(jī)的生命世界的復(fù)雜多樣性也被看作僅僅是事物的表面的幻象。

在牛頓力學(xué)的世界里，自然被看作是一臺(tái)確定的機(jī)器，被它之外的理智預(yù)選設(shè)計(jì)好，并給以驅(qū)動(dòng)，然后就朝著一個(gè)既定的目標(biāo)一直運(yùn)行下去。整個(gè)世界像一座始終被擰緊了發(fā)條的大鐘，一經(jīng)啟動(dòng)就可以永久地運(yùn)行下去。同時(shí)，這臺(tái)機(jī)器運(yùn)行的結(jié)果可以精確預(yù)言，牛頓力學(xué)已經(jīng)為之給出了嚴(yán)格的機(jī)械因果性公式。在這個(gè)世界里面，任何東西都井井有條，有其確定的位置。只要給出其初始的狀態(tài)，即可確定其后的一切運(yùn)動(dòng)情況。

這種“確定性”的機(jī)械決定論到了18世紀(jì)，經(jīng)過法國人的發(fā)展，被推向了高潮。拉普拉斯甚至認(rèn)為“可以預(yù)測(cè)自然界的世世代代的進(jìn)展，只要有了質(zhì)量和它們的速度”(4)W.C.丹皮爾：《科學(xué)史及其與哲學(xué)和宗教的關(guān)系》，李衍譯，桂林：廣西師范大學(xué)出版社，2001年，第172頁。，換言之，這也就是說只要知道宇宙中所有粒子當(dāng)下的位置和速度，就可以預(yù)測(cè)其任何時(shí)候的情況。需要注意的是，這里的“任何時(shí)候”，既包括未來也涵蓋過去，因?yàn)榕ｎD力學(xué)是時(shí)間對(duì)稱的。

雖然相對(duì)論和量子力學(xué)的問世將牛頓力學(xué)的適用范圍限定在宏觀低速的范圍內(nèi)，但是這種沖擊并沒有使牛頓力學(xué)失去效力。牛頓力學(xué)在宏觀領(lǐng)域依然有效，甚至拉普拉斯式的決定論也還依然有其廣闊的市場。更為重要的是，相對(duì)論和量子力學(xué)所遵循的依然是機(jī)械論范式。在限定牛頓力學(xué)適用范圍的同時(shí)，相對(duì)論和量子力學(xué)也將牛頓力學(xué)的基本特性即“確定性”和時(shí)間對(duì)稱性保留了下來。

很多自然科學(xué)家仍然堅(jiān)持決定論自然觀，例如，愛因斯坦1944年在給玻恩的信中還強(qiáng)調(diào)：“你信仰擲骰子的上帝，我卻信仰完備的定律和秩序?！?5)伊恩·斯圖爾特：《上帝擲骰子嗎：混沌之?dāng)?shù)學(xué)》，潘濤譯，上海：上海遠(yuǎn)東出版社，1995年，引言。他始終拒絕接受把量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)詮釋作為客觀世界的基本規(guī)律，認(rèn)為這只是人類認(rèn)識(shí)的不充分而導(dǎo)致的結(jié)果。所謂的不確定性是因?yàn)檎`差，而在理想化的情況下世界依然是嚴(yán)格確定的，或者說只要在合理的誤差范圍內(nèi)，機(jī)械決定論對(duì)世界依然是有效的。

雖然測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的確立對(duì)嚴(yán)格決定論形成了巨大的沖擊，但是作為量子力學(xué)基本方程的薛定諤方程依然是“確定性”的和時(shí)間可逆的。依照薛定諤方程，即便在量子力學(xué)中，只要能確定初始條件，一切就依然是可以確定的。經(jīng)典的牛頓力學(xué)的“確定性”信念依然被保留了下來。至于時(shí)間，在量子力學(xué)意義上依然是可逆的，對(duì)于相對(duì)論而言則成了一種錯(cuò)覺。

但是隨著時(shí)間的推移，經(jīng)典的牛頓力學(xué)意義上的“確定性”受到了徹底的挑戰(zhàn)?；煦鐚W(xué)指出，由于非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)對(duì)初始條件的敏感性，即便是初始條件的微小差異，也將會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果的巨大差異。如果僅僅是因?yàn)槌跏紬l件而產(chǎn)生的差異，牛頓力學(xué)的信徒也許還能爭辯說，那是由于人類認(rèn)識(shí)能力的問題，由于測(cè)量本身的誤差，無論是使用計(jì)算機(jī)還是什么別的方法和工具，人們處理的初始條件都只能以有限的精度給出。如果人們對(duì)初始條件有著無窮精度的把握，那即使是混沌系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡依然是可以確定的。

事實(shí)果真如此嗎？答案顯然是否定的。且不說這種無窮精度的初始條件本身是不可能的，即使是沿著“對(duì)初始條件的敏感性”這一發(fā)現(xiàn)的源頭回顧一下彭加萊的工作，人們就會(huì)立馬發(fā)現(xiàn)這種爭辯是多么蒼白無力。

普利高津也正是從彭加萊的工作開始自己的論證，對(duì)“確定性”發(fā)起了挑戰(zhàn)。依據(jù)彭加萊的工作，動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)是由其中的粒子的動(dòng)能加上粒子間相互作用產(chǎn)生的勢(shì)能來決定其運(yùn)行軌跡的。只有在不考慮動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)粒子間相互作用的情況下，動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)才是可積的。問題是粒子間的相互作用是不可忽略的，所以彭加萊得出結(jié)論，所有動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)都是不可積系統(tǒng)?！芭砑尤R不僅證實(shí)了不可積性，而且指明了造成不可積性的原因，即自由度之間共振的存在?！?6)伊·普利高津：《確定性的終結(jié)——時(shí)間、混沌與新自然法則》，湛敏譯，上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?998年，第30頁。在多個(gè)粒子(大于等于三個(gè))組成的多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中，導(dǎo)致不確定的原因并非來自外界，也并非來自初始條件的不精確，而是來源于粒子間相互作用產(chǎn)生的自由度之間的共振。這種共振產(chǎn)生于系統(tǒng)自身，源于系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間不可忽略的相互作用，是系統(tǒng)自身所固有的存在。這也就是說，動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的“不確定性”是系統(tǒng)內(nèi)在因素導(dǎo)致的必然結(jié)果。

除了彭加萊不可積系統(tǒng)，普利高津也用自己的研究成果對(duì)“確定性”給出了挑戰(zhàn)。按照耗散結(jié)構(gòu)理論，遠(yuǎn)離平衡的非線性系統(tǒng)在到達(dá)分叉點(diǎn)之前的熱力學(xué)分支上是遵循決定論規(guī)律的。當(dāng)系統(tǒng)處于分叉點(diǎn)上時(shí)，在同一控制參量作用下卻有兩條以上的道路，每一條道路在原則上都是等概率的或平權(quán)的，系統(tǒng)無法確定它的下一步行動(dòng)，系統(tǒng)到底最后進(jìn)入哪一條道路，取決于隨機(jī)漲落。耗散結(jié)構(gòu)理論的建立，從根本上揭示出系統(tǒng)演化以及服從因果決定的事物存在著內(nèi)在隨機(jī)性。系統(tǒng)的多樣性源于系統(tǒng)運(yùn)行的多種可能，在其實(shí)現(xiàn)過程中，隨機(jī)性扮演著重要角色。

以經(jīng)典的牛頓力學(xué)為批評(píng)對(duì)象，通過對(duì)彭加萊不可積系統(tǒng)、耗散結(jié)構(gòu)、混沌學(xué)以及量子理論的分析，普利高津向人們指出，經(jīng)典的牛頓力學(xué)為人們描繪的“確定性”的世界并不真實(shí)。世界并不是一個(gè)靜態(tài)的、可預(yù)言的、穩(wěn)定的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，漲落、分叉和不穩(wěn)定充斥著世界的所有層次。經(jīng)典的牛頓力學(xué)所描繪的“確定性”的世界，只不過是其在排除不可逆時(shí)間和概率的基礎(chǔ)上，依據(jù)機(jī)械決定論給人們帶來的一種對(duì)世界的錯(cuò)覺。

同樣，通過分析牛頓力學(xué)的適用條件和范圍，普利高津向人們揭示，牛頓力學(xué)機(jī)械決定論所展現(xiàn)的“確定性”在非平衡系統(tǒng)和不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)這些新的科學(xué)研究對(duì)象面前失去效用。作為機(jī)械決定論賴以建立的基礎(chǔ)，經(jīng)典的牛頓力學(xué)給出了嚴(yán)格的機(jī)械因果性公式。利用牛頓力學(xué)來描述世界，只要給定其初始的狀態(tài)，即可確定其后的一切運(yùn)動(dòng)情況。運(yùn)用牛頓力學(xué)，借助其簡單的可用數(shù)學(xué)精確表達(dá)的定律來描繪世界，好像世界任何東西都是井井有條的，有其確定的位置。事實(shí)上這種“確定性”的產(chǎn)生，有其嚴(yán)格的限制條件。牛頓力學(xué)所能勝任的只不過是對(duì)個(gè)體研究對(duì)象的軌道描述，而和這種描述相適應(yīng)的是將研究對(duì)象從系統(tǒng)中隔離出來，孤立地研究它的運(yùn)動(dòng)情況。但是，無論是非平衡系統(tǒng)還是不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其要素間的相互作用大多都不是瞬間的，而是持續(xù)的。這就導(dǎo)致要素間的相互作用是不可忽略的，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行隔離自然也是不可能的。這樣，以經(jīng)典的牛頓力學(xué)描述對(duì)象所產(chǎn)生的“確定性”，對(duì)于非平衡系統(tǒng)和不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)來說就失去了意義。

與其說普利高津書寫的是自己的觀點(diǎn)，毋寧說他在表達(dá)眾多從事復(fù)雜性研究的科學(xué)家們的共同心聲。早在20世紀(jì)40年代，貝塔朗菲就在批判機(jī)械論的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)“世界統(tǒng)一性的概念應(yīng)以不同領(lǐng)域的同型規(guī)律為依據(jù)”(7)馮·貝塔朗菲：《一般系統(tǒng)論 基礎(chǔ)發(fā)展和應(yīng)用》，林康義等譯，北京：清華大學(xué)出版社，1987年，第45頁。，而不是依據(jù)牛頓力學(xué)規(guī)范把所有現(xiàn)象最后分解為物理事件，所有科學(xué)還原為物理學(xué)。隨后，不同的科學(xué)家們也紛紛表達(dá)了自己的看法。維納表示：“物理學(xué)的實(shí)用部分都不能不考慮到事件的不確定性和偶然性。”(8)N.維納：《人有人的用處》，陳步譯，北京：商務(wù)印書館，1978年，第2頁。哈肯指出：“所有想使機(jī)械的世界觀重新通行的嘗試，都和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)直接矛盾?！?9)H.哈肯：《協(xié)同學(xué)——自然的成功奧秘》，戴鳴鐘譯，上海：上海科學(xué)普及出版社，1988年，第104頁。費(fèi)根鮑姆宣稱，物理學(xué)的傳統(tǒng)“完全土崩瓦解了”，因?yàn)椤罢_的方程你知道，但它們卻無濟(jì)于事。你把所有微觀的部分加起來，卻發(fā)現(xiàn)你不能把它們延伸到長時(shí)期?！?10)詹姆斯·格萊克：《混沌學(xué)——一門新科學(xué)》，張彥等譯，北京：社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，1991年，第168頁。作為圣塔菲研究所的重要成員之一，霍蘭用自己的研究揭示：“盡管規(guī)律本身不會(huì)改變，然而規(guī)律所決定的事物卻會(huì)發(fā)生變化。”(11)約翰·霍蘭：《涌現(xiàn)：從混沌到有序》，陳禹等譯，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006年，第4頁。眾多的科學(xué)家們?cè)趶?qiáng)調(diào)自然界充滿隨機(jī)性、不穩(wěn)定和漲落等不確定因素的同時(shí)，也宣告了牛頓力學(xué)機(jī)械決定論的“確定性”終結(jié)了。

二、“確定性”真的終結(jié)了嗎？

牛頓力學(xué)機(jī)械決定論的“確定性”終結(jié)了，那隨后科學(xué)又將走向何方呢？是否真如霍根所言，“科學(xué)終結(jié)了”？同時(shí)，在科學(xué)家們“宣告”牛頓力學(xué)機(jī)械決定論的“確定性”終結(jié)之后，他們的研究工作還會(huì)不會(huì)和“確定性”相關(guān)，科學(xué)會(huì)不會(huì)和“確定性”漸行漸遠(yuǎn)，甚至毫不相關(guān)？對(duì)于這些問題，科學(xué)家們用自己的言行和他們研究工作的結(jié)果給出了明確的答案。

普利高津?qū)舾挠^點(diǎn)給出了明確的反對(duì)意見。他指出，在20世紀(jì)末，人們“并非面對(duì)科學(xué)的終結(jié)，而是目睹新科學(xué)的萌生”(12)伊·普利高津：《確定性的終結(jié)——時(shí)間、混沌與新自然法則》，湛敏譯，上海：上海科技教育出版社，1998年，中文版序。。牛頓力學(xué)機(jī)械決定論“確定性”的終結(jié)，所反映的并不是所謂“科學(xué)的終結(jié)”，確切地說，它所宣告的只是牛頓力學(xué)機(jī)械決定論所描繪的“確定性”的世界圖景和與機(jī)械決定論相對(duì)應(yīng)的對(duì)世界的“確定性”的信念的終結(jié)，以及致力于個(gè)體運(yùn)行軌道研究的牛頓力學(xué)方法在面對(duì)有多個(gè)要素組成的非平衡系統(tǒng)和不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)時(shí)所處的失效狀態(tài)。

所謂的“科學(xué)的終結(jié)”也僅僅是指經(jīng)典的牛頓力學(xué)所描繪的“確定性”世界圖景的破滅，以及牛頓力學(xué)方法面對(duì)當(dāng)代科學(xué)研究前沿問題的失效。事實(shí)上，科學(xué)的發(fā)展正處于一個(gè)歷史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，正在面臨和經(jīng)歷著一次規(guī)范轉(zhuǎn)換(13)李曙華：《當(dāng)代科學(xué)的規(guī)范轉(zhuǎn)換——從還原論到生成整體論》，《哲學(xué)研究》2006年第11期。。面對(duì)轉(zhuǎn)折，科學(xué)家們一邊對(duì)經(jīng)典的牛頓力學(xué)做出批評(píng)，一邊致力于科學(xué)前沿的探索，努力將科學(xué)研究推進(jìn)向前。

貝塔朗菲倡導(dǎo)“新的自然哲學(xué)”，在批判機(jī)械論的基礎(chǔ)上吸收活力論的合理內(nèi)容，提出了一般系統(tǒng)論。一般系統(tǒng)論認(rèn)為一個(gè)要素在系統(tǒng)內(nèi)的行為與它處于孤立狀態(tài)時(shí)的行為有著根本的區(qū)別，不可能通過各個(gè)孤立要素的行為獲得系統(tǒng)的整體行為。通過強(qiáng)調(diào)研究對(duì)象的整體不可分性，一般系統(tǒng)論著力關(guān)注對(duì)象系統(tǒng)的一般特性、整體結(jié)構(gòu)和整體規(guī)律。

維納同樣是在批判機(jī)械決定論的基礎(chǔ)上，指出對(duì)于有多個(gè)組分的復(fù)雜系統(tǒng)的研究，從一開始就應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，由于所處理的量是統(tǒng)計(jì)性的，應(yīng)該對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)的處理?？刂普撍芯康南到y(tǒng)作為一種復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，也需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)的分析和研究。維納主張“世界是一個(gè)有機(jī)體”。在總結(jié)自動(dòng)控制、無線電通信以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，他通過用機(jī)器模擬人和動(dòng)物的行為，揭示機(jī)器與動(dòng)物乃至人之間的重要相似性。

同樣，也是在批判機(jī)械決定論的基礎(chǔ)上，普利高津宣稱要建立“把自然的自發(fā)性和創(chuàng)造性囊括在內(nèi)的”(14)伊·普利高津：《確定性的終結(jié)——時(shí)間、混沌與新自然法則》，湛敏譯，上海：上?？萍冀逃霭嫔?，1998年，中文版序。新的自然法則。普利高津指出，自然本質(zhì)上是不可逆的，時(shí)間并不是簡單的運(yùn)動(dòng)參量，而是遠(yuǎn)離平衡態(tài)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)化的量度。普利高津突破經(jīng)典熱力學(xué)理論的局限，指出，系統(tǒng)并非只有在平衡時(shí)才能產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。他用自己的研究揭示，自然界除了靜態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外，還廣泛存在著一種“非平衡態(tài)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”。普利高津采用演化的觀點(diǎn)看待世界，在局域平衡假設(shè)、非線性流以及超熵概念的基礎(chǔ)上，揭示遠(yuǎn)離平衡態(tài)下的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)如何產(chǎn)生。

費(fèi)根鮑姆同樣對(duì)經(jīng)典的牛頓力學(xué)頗有微詞。他發(fā)現(xiàn)在他面對(duì)和思考非線性問題時(shí)，經(jīng)典物理學(xué)并沒有給他帶來什么幫助。通過各種混沌現(xiàn)象的研究，費(fèi)根鮑姆發(fā)現(xiàn)自相似性是混沌現(xiàn)象的一種特征，并且在這種特征的背后隱藏著一種呈幾何收斂的規(guī)則。沿著這條思路，費(fèi)根鮑姆將自己的工作設(shè)定在對(duì)混沌系統(tǒng)共同特征的研究上。

此外，圣塔菲研究所在創(chuàng)立之初就給自己提出了明確的目標(biāo)——開創(chuàng)“21世紀(jì)的科學(xué)”(15)米歇爾·沃爾德羅普：《復(fù)雜：誕生于秩序與混沌邊緣的科學(xué)》，陳玲譯，北京：生活·讀書·新知三聯(lián)書店，1997年，第6頁。。他們明確提出，自己的目標(biāo)是對(duì)各種高度復(fù)雜和相互作用系統(tǒng)所表現(xiàn)出的生成、演化現(xiàn)象進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中存在的數(shù)學(xué)規(guī)律以及有意義的模式。

圣塔菲研究所將被經(jīng)典科學(xué)排除在外的隨機(jī)性納入了考察的范圍。作為其工作的兩個(gè)重要成果，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS)致力于揭示隨機(jī)性與“確定性”是如何有機(jī)地結(jié)合的，并通過研究其內(nèi)部的機(jī)制與途經(jīng)，對(duì)復(fù)雜性的產(chǎn)生進(jìn)行動(dòng)力學(xué)刻畫；而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究則徹底打破了無生命和生命的界限，將各領(lǐng)域系統(tǒng)整體，如萬維網(wǎng)、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等，都納入其研究范圍。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究既包含了整體靜態(tài)的結(jié)構(gòu)分析，又包含了整體演變過程的動(dòng)態(tài)分析。小世界網(wǎng)絡(luò)所描述的是網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)則是從動(dòng)態(tài)角度，用網(wǎng)絡(luò)來刻畫系統(tǒng)整體的生成與演化特征。

無需太多的例證，以上簡述足以說明，從貝塔朗菲到圣塔菲研究所，科學(xué)家們從來就沒有放棄對(duì)研究對(duì)象可能包含的某種規(guī)律的尋求，而這種對(duì)規(guī)律的尋求，無論是尋找“系統(tǒng)的一般特性、整體結(jié)構(gòu)和整體規(guī)律”、“遠(yuǎn)離平衡態(tài)下的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)如何產(chǎn)生”、“混沌系統(tǒng)的共同特征”，還是“對(duì)復(fù)雜性的產(chǎn)生進(jìn)行動(dòng)力學(xué)刻畫”以及“刻畫系統(tǒng)整體的生成與演化特征”，其本身就包含著對(duì)某種“確定性”的尋求。如果說，在現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，科學(xué)家們“宣告”了牛頓力學(xué)機(jī)械論的“確定性”的終結(jié)，那同時(shí)，他們也在通過自己的研究工作，努力地尋找某種有別于牛頓力學(xué)機(jī)械論的“確定性”。

同時(shí)，如果說科學(xué)家們的行為透顯著他們對(duì)“確定性”的追尋，那他們研究的結(jié)果則給出確實(shí)存在著某種新的——有別于牛頓力學(xué)機(jī)械論的——“確定性”的堅(jiān)實(shí)可靠的依據(jù)。

一般系統(tǒng)論尋求對(duì)象系統(tǒng)在一般特性、整體結(jié)構(gòu)和整體規(guī)律層面的“確定性”，這作為一種工作假說和基本方法早已被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)的分析和預(yù)測(cè)之中。作為基本的科學(xué)研究工具和方法，它不但廣泛地滲透到自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)以及各類工程技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)各類事物進(jìn)行研究，而且其自身也成為一門專門的學(xué)科被講授和學(xué)習(xí)。

控制論揭示了機(jī)器與動(dòng)物乃至人之間的相似性，為機(jī)器模擬人和動(dòng)物的行為和功能奠定了基礎(chǔ)。它將自動(dòng)機(jī)器與生物體進(jìn)行類比，研究信息在它們之中傳遞、變換、處理的共性，為人們思考如何讓復(fù)雜系統(tǒng)按照自己的期望去工作和運(yùn)行，提供了基礎(chǔ)理論和研究方法。事實(shí)上，除了研究之外，控制論已經(jīng)被廣泛用于各種工程和技術(shù)領(lǐng)域。

普利高津提出的耗散結(jié)構(gòu)則向人們揭示，一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性開放系統(tǒng)在一定條件下也可以產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這種耗散結(jié)構(gòu)的形成條件是：系統(tǒng)必須是開放的、遠(yuǎn)離平衡態(tài)的，系統(tǒng)組分間的作用是非線性的以及有漲落的作用。

費(fèi)根鮑姆通過對(duì)混沌系統(tǒng)共同特征的研究，向人們揭示復(fù)雜性的產(chǎn)生與大小尺寸、地點(diǎn)、時(shí)間以及物質(zhì)的構(gòu)成均無關(guān)系?；煦绗F(xiàn)象背后存在著普適性的標(biāo)度變換，而這種標(biāo)度變換存在于系統(tǒng)大與小的自相似中，這種自相似是任何確定性系統(tǒng)走向混沌的普遍規(guī)律。

復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)研究揭示，正是組成系統(tǒng)的各個(gè)成員的“主動(dòng)性以及它與環(huán)境的、反復(fù)的、相互的作用，才是系統(tǒng)發(fā)展和進(jìn)化的基本動(dòng)因”(16)陳禹、鐘佳桂：《系統(tǒng)科學(xué)與方法概論》，北京：中國人民大學(xué)出版社，2006年，第102頁。。這也是復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)在整體層面上涌現(xiàn)出復(fù)雜性的原因所在。作為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要研究成果，小世界網(wǎng)絡(luò)模型很好地解釋了隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型不能解釋的整體中個(gè)體的集群現(xiàn)象，而無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型則解決了節(jié)點(diǎn)不均衡度的動(dòng)力學(xué)原因。按照無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)整體的生長經(jīng)歷了一個(gè)從簡單網(wǎng)絡(luò)到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的過程。

無論是控制論發(fā)現(xiàn)的“信息傳遞、變換、處理的共性”、“耗散結(jié)構(gòu)的形成條件”還是混沌學(xué)的“普適性標(biāo)度變換”，都清晰地向人們表明一種新的“確定性”的存在。換言之，這些研究的成果給出了新的“確定性”存在的可靠依據(jù)。如果將這些研究成果依據(jù)大致的時(shí)間順序，按照其內(nèi)在的發(fā)展邏輯來看，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們不但給出了新“確定性”存在的例證，而且還向人們刻畫了新“確定性”大致的面貌。

在以一般系統(tǒng)論、信息論、控制論為代表的系統(tǒng)理論階段，科學(xué)家們主要是從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能角度來對(duì)既存系統(tǒng)進(jìn)行研究，想要確定既存系統(tǒng)作為整體通過信息反饋來實(shí)現(xiàn)和維持整體穩(wěn)定的共同規(guī)律。此時(shí)的研究已經(jīng)將牛頓力學(xué)研究方法的孤立性原則排除在外，開始強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的整體不可分性。

以耗散結(jié)構(gòu)、協(xié)同學(xué)和突變論為代表的自組織系統(tǒng)理論，將作為整體的系統(tǒng)是如何通過其部分組織起來的以及系統(tǒng)進(jìn)化(即結(jié)構(gòu)改變)的機(jī)制作為自己的研究問題，想要確定系統(tǒng)內(nèi)部自組織的過程和機(jī)制，即確定系統(tǒng)的形態(tài)發(fā)生整體重建以及系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)是如何產(chǎn)生的。與系統(tǒng)理論階段相比，此階段的研究又向前推進(jìn)了一步，將時(shí)間納入研究的視野——在拋棄了牛頓力學(xué)的時(shí)間可逆性的同時(shí)，展現(xiàn)了系統(tǒng)演化的過程。

以超循環(huán)、分形和混沌為代表的非線性理論階段，科學(xué)開始探討組織起來的系統(tǒng)整體如何生成演化的問題，從而開啟了探索系統(tǒng)生長規(guī)律的新歷程。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)則更進(jìn)一步，將主動(dòng)性和目的性賦予系統(tǒng)中的個(gè)體分子，明確了研究對(duì)象作為整體的生成機(jī)制。

到此時(shí)，科學(xué)的發(fā)展才完全走出牛頓力學(xué)的“確定性”的窠臼，而科學(xué)家們追尋的新“確定性”也才慢慢褪去它的面紗。新“確定性”所要揭示的是由多個(gè)組分組成的復(fù)雜系統(tǒng)作為整體在時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)過程中生成演化的共同機(jī)制和規(guī)律。

如果說牛頓力學(xué)將世界看作確定的機(jī)器，研究的是個(gè)體對(duì)象，新的科學(xué)研究則開始將世界看成一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向?qū)θ后w的研究，即研究由多個(gè)組分通過相互作用組成的系統(tǒng)。相比于牛頓力學(xué)機(jī)械論“確定性”所關(guān)注的個(gè)體對(duì)象軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，新“確定性”關(guān)注的則是系統(tǒng)整體狀態(tài)的產(chǎn)生及其變化。牛頓力學(xué)系統(tǒng)研究的是孤立的靜態(tài)系統(tǒng)，復(fù)雜性研究關(guān)注的則是開放的動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。相比于牛頓力學(xué)機(jī)械論“確定性”依據(jù)力學(xué)關(guān)系關(guān)注個(gè)體的速度和位置，新“確定性”則依據(jù)組分間的能量和信息傳遞關(guān)系以及組分個(gè)體的行為規(guī)則，關(guān)注系統(tǒng)整體的產(chǎn)生機(jī)制及其演化規(guī)律。

研究復(fù)雜性的科學(xué)家們?cè)诜穸ㄅｎD力學(xué)機(jī)械論“確定性”的同時(shí)，也在通過各自的工作，相互接力尋找著新的“確定性”，并用各自的研究成果，逐步將新“確定性”的面貌向人們展示了出來?？茖W(xué)家們?cè)凇靶妗迸ｎD力學(xué)機(jī)械論“確定性”“終結(jié)”的同時(shí)，也在尋求和展示新的“確定性”。

三、“確定性”——科學(xué)的永恒追求

眾多科學(xué)家在“宣告”牛頓力學(xué)機(jī)械論“確定性”終結(jié)的同時(shí)，也給出了“確定性”的新內(nèi)涵。無論是從事牛頓力學(xué)的科學(xué)家還是從事復(fù)雜性研究的科學(xué)家都在追尋“確定性”?？茖W(xué)研究在持續(xù)進(jìn)行，對(duì)“確定性”的追尋也是持續(xù)的，但是“確定性”的內(nèi)涵卻是變化的。人們不禁要問，在這種隨著時(shí)間在歷史中展開的變與不變之間是否存在著某種聯(lián)系？換句話說，“確定性”與科學(xué)之間是否存在著某種關(guān)系？下文即依據(jù)科學(xué)史的發(fā)展脈絡(luò)，對(duì)這些問題展開討論。

雖然從嚴(yán)格意義上來說，科學(xué)肇始于哥白尼革命，經(jīng)過伽利略、開普勒、牛頓、愛因斯坦等一系列科學(xué)家們的努力，逐步發(fā)展成我們今天看到的樣子，但是想要追溯科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的源頭，則必須將時(shí)間拉回到遙遠(yuǎn)的古希臘。

相比于其他的古代文明，古希臘的先哲們對(duì)自然給予了更多的關(guān)注。和前人或同時(shí)代的非古希臘思想家相比，對(duì)自然的發(fā)現(xiàn)和理性的批判精神是古希臘人思想和知識(shí)活動(dòng)的兩個(gè)重要特點(diǎn)。因此，古希臘被認(rèn)為是科學(xué)的源頭所在。古希臘人開始認(rèn)識(shí)到自然現(xiàn)象“是有規(guī)則的，受著一定的因果關(guān)系的支配”(17)G.E.R.勞埃徳：《早期希臘科學(xué)》，孫小淳譯，上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?004年，第7頁。。古希臘的先哲們直覺地認(rèn)為自然是和諧、統(tǒng)一、簡單和有序的，自然的事物都按一定規(guī)律發(fā)展，所以尋找這種規(guī)律也就成為古希臘人拯救現(xiàn)象、尋求“確定性”的基本思路。從古希臘開始就有許多人甚至是許多學(xué)派，力圖把所有的現(xiàn)象都解釋成是某種事物秩序所產(chǎn)生的結(jié)果。

思想史表明，自古希臘以降，相信自然事物中存在著某種秩序逐步成為一種信念并且逐步流傳開來。如果沒有這種信念，“相信事物之中存在著一定的秩序，尤其是相信自然界中存在著秩序，那末，現(xiàn)代科學(xué)就不可能存在”(18)A. N.懷特海：《科學(xué)與近代世界》，何欽譯，北京：商務(wù)印書館，1959年，第4頁。。

古希臘的先哲們?yōu)槿祟愗暙I(xiàn)的這種信念，經(jīng)過中世紀(jì)的洗禮，被進(jìn)一步加強(qiáng)了。雖然，在科學(xué)發(fā)展的具體細(xì)節(jié)上，中世紀(jì)幾乎沒有做出什么貢獻(xiàn)，甚至還幫了倒忙，但是中世紀(jì)在規(guī)律的見解方面，為歐洲的知識(shí)界的形成提供了一個(gè)很長的訓(xùn)練時(shí)期。經(jīng)院邏輯與經(jīng)院神學(xué)的長期統(tǒng)治已經(jīng)把嚴(yán)格肯定的思想習(xí)慣深深地種在歐洲人的心中。中世紀(jì)給了人們一種信念，“它認(rèn)為每一細(xì)微的事物都可以用完全肯定的方式和它的前提聯(lián)系起來，并且聯(lián)系的方式也體現(xiàn)了一般原則”(19)A. N.懷特海：《科學(xué)與近代世界》，何欽譯，北京：商務(wù)印書館，1959年，第13頁。。中世紀(jì)帶給人們的這種習(xí)慣和信念，在經(jīng)院哲學(xué)被否定以后依然被完整地保存了下來。

相信事物中存在著一定的秩序，事物也必須依據(jù)它才能存在，成為一種普遍的信念，為后人所繼承。依據(jù)這種信念，人們能否理解這個(gè)世界，就在于能否發(fā)現(xiàn)隱藏在事物背后的這種秩序；人們能否把握未知，就在于能否通過這種秩序的發(fā)現(xiàn)獲得某種意義上的“確定性”。因此，找到這種秩序，獲得對(duì)自然事物的某種“確定性”，也就成了科學(xué)家從事科學(xué)事業(yè)的基本目的。

在哥白尼、牛頓等人登上歷史舞臺(tái)之前，這種對(duì)秩序的探究，對(duì)“確定性”的尋求，早已展開。也正是基于這種對(duì)“確定性”的尋求，通過哥白尼、開普勒和伽利略等人的努力，再經(jīng)由牛頓的大綜合，經(jīng)典的牛頓力學(xué)體系得以創(chuàng)立。

牛頓力學(xué)通過自己的輝煌成就，為其后近三百年時(shí)間的科學(xué)對(duì)“確定性”的尋求制定了基本規(guī)范，即力學(xué)機(jī)械決定論范式。牛頓力學(xué)在給出其機(jī)械論研究范式的同時(shí)，也給出了其機(jī)械決定論范式下“確定性”的基本內(nèi)涵。

雖然隨后受到相對(duì)論和量子力學(xué)的沖擊，但是機(jī)械論的基本框架還是被保留了下來。直到20世紀(jì)40年代前后，隨著各種針對(duì)復(fù)雜性的研究和成果陸續(xù)登上歷史舞臺(tái)，牛頓力學(xué)的機(jī)械論范式開始逐步被從事復(fù)雜性研究的科學(xué)家拋棄，同時(shí)拋棄的還有依據(jù)機(jī)械論范式所賦予的關(guān)于“確定性”的內(nèi)涵。

研究復(fù)雜性的科學(xué)家們?cè)趯?duì)經(jīng)典科學(xué)研究方法提出質(zhì)疑，否定牛頓力學(xué)機(jī)械論“確定性”的同時(shí)，也在通過各自的工作，相互接力尋找著新的“確定性”，并用各自的研究成果逐步將新“確定性”的面貌向人們展示了出來。他們?cè)凇靶妗迸ｎD力學(xué)機(jī)械論“確定性”“終結(jié)”的同時(shí)，也給出了新的“確定性”的內(nèi)涵。

回顧科學(xué)史的發(fā)展脈絡(luò)，不難看出，從古希臘科學(xué)的起源開始一直到當(dāng)代的科學(xué)研究，人們都在試圖發(fā)現(xiàn)隱藏在事物背后的規(guī)律，想要通過這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)獲得某種意義上的“確定性”。從科學(xué)的起源開始，對(duì)“確定性”的尋求就一直和科學(xué)相伴相隨，從不分離。無論什么時(shí)代的科學(xué)家，其從事科學(xué)研究的基本目標(biāo)都是為了發(fā)現(xiàn)規(guī)律，而只要試圖發(fā)現(xiàn)規(guī)律，其本身就必然帶有對(duì)某種“確定性”的尋求。

經(jīng)典的牛頓力學(xué)選取事物間的力學(xué)關(guān)系作為研究的出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)其研究的成果將世界看作確定的機(jī)器，并且利用簡單的力學(xué)定律試圖通過描繪自然事物的軌道運(yùn)行，確定事物沿著軌道運(yùn)行的速度和位置，從而給世間萬物以“確定性”的“解釋”。牛頓力學(xué)通過自己對(duì)“確定性”的追尋，“賦予”了“確定性”以機(jī)械決定論意義下的內(nèi)涵。這種“確定性”告訴人們只需將注意力集中在物質(zhì)的機(jī)械特性上就可以了，而世界的復(fù)雜只是其表面的現(xiàn)象，換言之，世界的復(fù)雜本質(zhì)上都是遵循簡單運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物體的運(yùn)動(dòng)。

研究復(fù)雜性的科學(xué)家們“宣告”了牛頓力學(xué)機(jī)械論“確定性”的“終結(jié)”。他們首先想要表明的是，牛頓力學(xué)機(jī)械論范式為人們所描述的機(jī)械式“確定性”的世界“圖景”并不真實(shí)。自然界并不是一切事物都井然有序地沿著既定的軌道運(yùn)行，真實(shí)的世界從來都不是機(jī)械地確定的——隨機(jī)事件隨時(shí)在發(fā)生，每天都有大量的生物體產(chǎn)生和滅亡。在真實(shí)的世界中，時(shí)間不可逆性遠(yuǎn)比可逆性更為常見，時(shí)間不但不是幻象，反而恰恰是人類以及大量事物存在的基本維度。此外，這些科學(xué)家們還想要表達(dá)的是，牛頓力學(xué)方法在處理復(fù)雜性問題時(shí)失去了效用，因?yàn)槊鎸?duì)由多個(gè)組分組成的復(fù)雜系統(tǒng)，牛頓力學(xué)提供的研究方法不能再為科學(xué)家們尋求事物背后的秩序提供什么幫助。換言之，想要利用牛頓力學(xué)方法通過研究復(fù)雜系統(tǒng)尋求“確定性”，已經(jīng)變得不可能了。

為了繼續(xù)對(duì)“確定性”的追尋，這些科學(xué)家們開始正視世界的復(fù)雜性和隨機(jī)性，將世界看作一個(gè)類似生物體的多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，試圖依據(jù)系統(tǒng)組分間的能量和信息傳遞關(guān)系以及組分個(gè)體的行為規(guī)則，來揭示復(fù)雜系統(tǒng)作為整體在時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)過程中生成演化的共同機(jī)制和規(guī)律。

然而，世界本身是復(fù)雜的。無論是把世界看作“確定的機(jī)器”，還是把世界看作“有機(jī)的系統(tǒng)”，所選取的都只是世界的一個(gè)側(cè)面，而不是全部。無論是“事物間的力學(xué)關(guān)系”，還是“組分間的能量和信息傳遞關(guān)系以及組分個(gè)體的行為規(guī)則”，其實(shí)都是事物間復(fù)雜關(guān)系中的一種或一部分。同樣，無論是“個(gè)體對(duì)象軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)”，還是“系統(tǒng)整體的狀態(tài)的產(chǎn)生及其變化”，都是事物發(fā)展變化的一個(gè)方面。無論是“確定個(gè)體的速度和位置”，還是“揭示系統(tǒng)整體的產(chǎn)生機(jī)制及其演化規(guī)律”，所確定或揭示的也都只是世界某一個(gè)方面的規(guī)律。

無論是牛頓力學(xué)，還是新興的復(fù)雜性研究，在科學(xué)發(fā)展的歷史長河中，其所代表的其實(shí)都只是科學(xué)發(fā)展的一個(gè)階段。無論它們將世界看成什么，選取什么樣的研究對(duì)象、研究手段，以及想要揭示什么樣的規(guī)律，它們所涉及的都還是世界總體的一個(gè)側(cè)面。隨著人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的不斷深入，科學(xué)研究終究還會(huì)進(jìn)入其他新的階段。從事復(fù)雜性研究的科學(xué)家們“宣告”牛頓力學(xué)機(jī)械決定論意義下的“確定性”“終結(jié)”的同時(shí)，也預(yù)示著在未來的某個(gè)時(shí)期，會(huì)有一群科學(xué)家“宣告”復(fù)雜性研究所賦予的“確定性”的新內(nèi)涵的“終結(jié)”。這就是說，所“終結(jié)”的只是某種“宣告”，而隨著人類認(rèn)識(shí)的不斷深入發(fā)展，新的“確定性”必定將在新的“宣告”中誕生，以增加人類對(duì)“世界總體”更多側(cè)面的認(rèn)識(shí)。這乃是科學(xué)發(fā)展本性上必然的形而上學(xué)使命。

在科學(xué)發(fā)展的歷史長河中，任何階段的科學(xué)研究成果都是有限的。力學(xué)定律無法解決系統(tǒng)的生成演化問題，同樣復(fù)雜性研究的很多成果也在面對(duì)著很多無法解釋的現(xiàn)象。牛頓定律是有限的，同樣，其他科學(xué)定律、理論也都是有限的。就像溫伯格坦然承認(rèn)的那樣：“我們今天的理論只有有限的意義，是暫時(shí)的、不完備的?！?20)S.溫伯格：《終極理論之夢(mèng)》，李詠?zhàn)g，長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2003年，第3頁。與其說復(fù)雜性研究“宣告”了牛頓力學(xué)機(jī)械決定論“確定性”的“終結(jié)”，毋寧說它“明晰”了牛頓力學(xué)理論體系的邊界范圍。雖然說面對(duì)科學(xué)研究的前沿問題，牛頓力學(xué)制定的規(guī)范失去了尋求新的“確定性”的效用，但是只要離開科學(xué)前沿，牛頓力學(xué)理論在很多宏觀低速的領(lǐng)域內(nèi)依然運(yùn)行得很好。無論是馬路上汽車的奔跑，還是水中輪船的行進(jìn)，所遵循的都還是牛頓力學(xué)定律。即便是智能機(jī)器的制造，只要涉及機(jī)械固件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，其依據(jù)的基本原理依然還是牛頓力學(xué)。

行文至此，無需再多的論述。只要簡單回顧科學(xué)史，即可發(fā)現(xiàn)整個(gè)科學(xué)的發(fā)展歷程其實(shí)就是尋求“確定性”的歷程。“確定性”作為科學(xué)的永恒追求，與科學(xué)始終相伴相隨。由于世界的復(fù)雜性和科學(xué)理論的有限性，任何科學(xué)發(fā)展階段的具體科學(xué)理論所展現(xiàn)的“確定性”內(nèi)涵都僅僅與這個(gè)階段的具體理論相聯(lián)系，因而也是有限的。隨著科學(xué)的發(fā)展，“確定性”的具體內(nèi)涵也會(huì)隨科學(xué)理論的更新和演化而更新、演化，從而任何具體的“確定性”觀念所能指涉的范圍都是有限的，但是“確定性”的具體內(nèi)涵卻是在變化發(fā)展的。所以，唯有對(duì)“確定性”的尋求是不變的，且伴隨科學(xué)始終。