百年科技的歷史回顧與哲學(xué)反思

第第頁(yè)百年科技的歷史回顧與哲學(xué)反思19世紀(jì)是第一個(gè)科學(xué)的世紀(jì)，20世紀(jì)是第二個(gè)，當(dāng)然也是離我們最近的一個(gè)。科學(xué)的社會(huì)化和社會(huì)的科學(xué)化是科學(xué)的世紀(jì)里兩個(gè)基本的標(biāo)志。科學(xué)的社會(huì)化是指科學(xué)家不再是個(gè)人關(guān)在屋子里頭自己拍腦袋想，相反，科學(xué)研究成為大規(guī)模的集體協(xié)作的行為，即所謂的大科學(xué)，這里面包含著全社會(huì)的支持以及科學(xué)共同體大規(guī)模的系統(tǒng)運(yùn)作。社會(huì)的科學(xué)化則是說(shuō)社會(huì)的運(yùn)作按照科學(xué)的模式進(jìn)行，例如流水線生產(chǎn)、工廠和學(xué)校里嚴(yán)格的作息制度、交通秩序等等，都按照科學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里所規(guī)定了的秩序來(lái)進(jìn)行。

本文的主要內(nèi)容就是20世紀(jì)是如何完成科學(xué)的社會(huì)化和社會(huì)的科學(xué)化的。20世紀(jì)整個(gè)的一百年里，理論科學(xué)的發(fā)展基本上可以概括為兩次科技革命和四大理論模型；應(yīng)用科學(xué)也可以概括為兩大超級(jí)能量和兩大生活技術(shù)。

兩次科技革命的第一次指的是在19世紀(jì)20世紀(jì)之交物理學(xué)領(lǐng)域發(fā)生的科技革命，包括相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)。第二次科技革命，在我看來(lái)還是一個(gè)正在進(jìn)行中的、尚未完成的革命。這場(chǎng)革命發(fā)生在20世紀(jì)后半期，就是非線性科學(xué)的革命。四大理論模型是在20世紀(jì)快結(jié)束的時(shí)候基本形成的。這個(gè)四個(gè)模型包括宇宙學(xué)中的大爆炸模型、粒子物理學(xué)中的夸克模型、分子生物學(xué)當(dāng)中的DNA雙螺旋模型、地學(xué)中的大地板塊模型。也有人說(shuō)還可以再加一個(gè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的馮？諾伊曼模型。這四個(gè)模型或者五個(gè)模型大體可以表達(dá)20世紀(jì)最重要的一些理論成就。當(dāng)然不是說(shuō)其他的成就就不重要，而是說(shuō)這幾個(gè)成就格外的重要，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了20世紀(jì)理論科學(xué)發(fā)展的一個(gè)平臺(tái)。

應(yīng)用科學(xué)的兩大超級(jí)能量，第一個(gè)能量就是核能量的釋放，包括核武器的研制、核能量的釋放和利用等。這個(gè)可以稱之為超級(jí)能量的釋放。第二個(gè)是登月工程。登月工程之所以能夠稱為一種超級(jí)能量，是因?yàn)樗砹巳祟悓?duì)地球引力的征服，代表了人類走向太空。這是一個(gè)人類自古以來(lái)從未想象過(guò)的一種現(xiàn)實(shí)，可以稱它為一種超級(jí)能量的開發(fā)。

那么什么是兩大生活技術(shù)呢？這指的是20世紀(jì)后期發(fā)生在我們眼前的兩種技術(shù)。第一個(gè)就是生物技術(shù)，第二個(gè)是信息技術(shù)。人有兩方面的存在，一個(gè)是社會(huì)學(xué)存在，一個(gè)是生物學(xué)存在。人類的生物學(xué)存在正在遭受生物技術(shù)的改造和改變，這是一種生活技術(shù)。人作為社會(huì)學(xué)意義上的存在，是一種交往性的存在。人是通過(guò)交往來(lái)認(rèn)同自己的，每個(gè)人都要跟人家交往，把一個(gè)人關(guān)在一個(gè)屋子里老不讓他交往，他最后不是發(fā)瘋就是變成非人。但是交往是要依靠技術(shù)的，基本的交往技術(shù)就是信息技術(shù)。所以今天的信息技術(shù)就是我們第二大生活技術(shù)。

一、世界圖景的重建

我們先來(lái)看物理學(xué)革命。物理學(xué)革命分為相對(duì)論革命和量子力學(xué)革命。相對(duì)論基本上是家喻戶曉的了，因?yàn)閻垡蛩固故?0世紀(jì)最大的科學(xué)明星。愛因斯坦曾經(jīng)跟卓別林說(shuō)，為什么所有人都喜歡你，是因?yàn)樗麄兌祭斫饽?；為什么所有人都喜歡我，是因?yàn)樗麄兌疾焕斫馕?。這就反映了愛因斯坦的相對(duì)論非常難理解，不要說(shuō)一般大眾，就是學(xué)物理的要真正地理解相對(duì)論也是很不容易的，所以愛因斯坦就開了這么一個(gè)玩笑。

大家知道相對(duì)論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論主要是在時(shí)間空間問(wèn)題上的一場(chǎng)革命。關(guān)鍵是引出了同時(shí)性的相對(duì)性。比如說(shuō)現(xiàn)在我們正在王府井搞講座，此刻天安門那兒有一場(chǎng)隆重的儀式，那么在什么意義上說(shuō)，此刻天安門和王府井的兩個(gè)事件是同時(shí)的呢？你可以說(shuō)我們看表看到是同時(shí)的，都是10點(diǎn)鐘開始，那邊也10點(diǎn)，我們這兒也10點(diǎn)?？墒沁@畢竟是兩塊表，如何才能知道它們是一致的呢？的確，我們不能肯定現(xiàn)在這塊表定的時(shí)間和天安門廣場(chǎng)那塊表的時(shí)間完全一樣，因此講同時(shí)性就需要對(duì)鐘。愛因斯坦說(shuō)，你必須告訴我你是怎么對(duì)鐘的，他要求同時(shí)性要有一個(gè)操作的定義。由于要對(duì)鐘，所以需要信號(hào)。最快的信號(hào)是光，可以用光來(lái)對(duì)鐘。但是光的速度仍然是有限的，這就意味著在對(duì)鐘的過(guò)程中光信號(hào)從天安門傳到王府井是需要時(shí)間的，這就會(huì)遭遇一種相對(duì)性效應(yīng)。在一個(gè)靜止的人看你對(duì)鐘和一個(gè)運(yùn)動(dòng)的人看你對(duì)鐘，對(duì)出來(lái)的是不一樣的。愛因斯坦借此提出同時(shí)性的相對(duì)性，也就是說(shuō)，對(duì)于一個(gè)參照系中的觀察者來(lái)說(shuō)是同時(shí)的，對(duì)另一個(gè)參照系的觀察者就不是同時(shí)的。根據(jù)這個(gè)同時(shí)性的相對(duì)性，愛因斯坦就推出了他所謂的狹義相對(duì)論。同時(shí)性的相對(duì)性還比較好理解，但由此出發(fā)得出了很多很古怪的結(jié)果。

第一個(gè)古怪的效果叫尺縮鐘慢。在不同的參照系里的人看來(lái)，尺子的長(zhǎng)度是不一樣的。一個(gè)運(yùn)動(dòng)的尺子會(huì)比在靜止時(shí)短，這個(gè)叫尺縮；運(yùn)動(dòng)的鐘要慢一點(diǎn)，這是鐘慢。這個(gè)尺縮鐘慢效應(yīng)不是任何外力作用造成的，就是參照系本身造成的，是運(yùn)動(dòng)學(xué)效應(yīng)不是動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，你看見我的鐘慢了，我看見你的鐘也慢了，那么到底是誰(shuí)慢了呢？由于處在不同的參照系，這個(gè)問(wèn)題是沒(méi)有意義的。但是，要是讓一對(duì)雙生子派一個(gè)人先出去跑一圈再回來(lái)，由于他們都會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)方時(shí)鐘慢了，生命的生長(zhǎng)也慢了，于是對(duì)方都比自己年輕了，這樣再次碰面就會(huì)出現(xiàn)悖論：到底是哪一個(gè)更年輕？這就是著名的雙生子悖論。這個(gè)悖論在狹義相對(duì)論里解決不了，只有在廣義相對(duì)論才能解決。大家知道，一個(gè)宇宙飛船飛出去又飛回來(lái)，它必然要經(jīng)歷一個(gè)加速運(yùn)動(dòng)才能飛出去，飛出去之后要想再回來(lái)，它又要經(jīng)歷一個(gè)減速運(yùn)動(dòng)。一加速一減速就不符合狹義相對(duì)論的條件，就是廣義相對(duì)論處理的問(wèn)題了。經(jīng)歷了加速場(chǎng)的人，按照廣義相對(duì)論來(lái)說(shuō)，他應(yīng)該是絕對(duì)地變年輕了。因此按照廣義相對(duì)論，這個(gè)雙生子悖論是可以解決的，答案是坐宇宙飛船出去轉(zhuǎn)一圈的那個(gè)人變年輕了。這是我們要說(shuō)的尺縮鐘慢效應(yīng)。

還有一個(gè)很重要的推論，就是很多人都知道的質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式，E等于MC2，E是能量，M是質(zhì)量，C是光速。根據(jù)這個(gè)公式，稍微有一點(diǎn)點(diǎn)質(zhì)量的損失，可以變成巨大的能量。過(guò)去分別有質(zhì)量守恒和能量守恒，現(xiàn)在兩者是一回事，合起來(lái)叫質(zhì)能守恒，這個(gè)也是狹義相對(duì)論所得出的結(jié)論。

接著我們說(shuō)一說(shuō)廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論處理的是加速問(wèn)題。牛頓力學(xué)里面有兩個(gè)質(zhì)量，一個(gè)是牛頓第二定律規(guī)定的那個(gè)質(zhì)量，我們稱為慣性質(zhì)量；另外一個(gè)是萬(wàn)有引力定律里面的，叫引力質(zhì)量。在牛頓時(shí)代，引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量被認(rèn)為當(dāng)然是同樣一個(gè)質(zhì)量，但是這個(gè)并沒(méi)有予以說(shuō)明。愛因斯坦認(rèn)為，這兩個(gè)質(zhì)量的同一性實(shí)際上表明了引力場(chǎng)和加速場(chǎng)的等效性。說(shuō)白了就是，引力場(chǎng)和加速場(chǎng)本質(zhì)上是一回事。愛因斯坦最喜歡用電梯做思想實(shí)驗(yàn)，歷史上稱為愛因斯坦電梯。比如說(shuō)你坐在封閉的電梯里，并且用臺(tái)秤秤自己的重量，現(xiàn)在你發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤上顯示你的重量大于你的體重，那么愛因斯坦說(shuō)，你不能肯定究竟是你所在的電梯正在向上加速運(yùn)動(dòng)，還是地球的引力突然增大了。這就是加速場(chǎng)和引力場(chǎng)兩者不可分的意思。根據(jù)這個(gè)等效原理，他推出了廣義相對(duì)論。

廣義相對(duì)論也有很多重要的預(yù)言。其中最有意思的一個(gè)推論就是，他認(rèn)為物質(zhì)和空間之間不能夠像過(guò)去那樣看成相互外在的兩個(gè)東西，比如說(shuō)空間是一個(gè)籃子，物質(zhì)就像籃子里的菜；空間是那個(gè)書架子，物質(zhì)就是書架上的書。愛因斯坦說(shuō)這不對(duì)的，實(shí)際情況是，空間變成了物質(zhì)的某種幾何性質(zhì)。廣義相對(duì)論主張，有什么樣的物質(zhì)，就會(huì)有什么樣的空間。就好比籃子裝了菜，籃子就發(fā)生變化；書架裝了書，書架會(huì)發(fā)生變化。任何有質(zhì)量的物質(zhì)都會(huì)引起周圍空間的彎曲，質(zhì)量越大、引力場(chǎng)越大，空間彎曲得越厲害。過(guò)去我們認(rèn)為月亮繞地球轉(zhuǎn)，是因?yàn)橛械厍虻囊υ诶F(xiàn)在，按照廣義相對(duì)論的說(shuō)法，好是因?yàn)榈厍虻囊?chǎng)讓地球周邊的空間變彎了。月亮某種意義上是在走一個(gè)直路，只不過(guò)空間彎了，它走的直路在我們看來(lái)也是一個(gè)彎路。

空間彎了，一向走直路的光線當(dāng)然也會(huì)彎曲。這個(gè)說(shuō)法當(dāng)然是非常奇特的，一般人覺(jué)得不可思議。愛因斯坦說(shuō)只有在特別強(qiáng)大的引力場(chǎng)之中，光才能發(fā)生彎曲。我們地球周圍最大的引力場(chǎng)就是太陽(yáng)，太陽(yáng)質(zhì)量最大，可是白天太陽(yáng)很亮，沒(méi)有辦法用它來(lái)判定光線是否在經(jīng)過(guò)它是否發(fā)生了彎曲。但也有辦法，就是等日全食的時(shí)候，月亮正好把太陽(yáng)全部遮住的時(shí)候，我們?cè)賮?lái)看一看處在太陽(yáng)背后的那個(gè)恒星的光，能不能繞過(guò)太陽(yáng)被我們看見，如果能的話就證明愛因斯坦說(shuō)得是對(duì)的。這件事情正好發(fā)生在第一次世界大戰(zhàn)之后，英國(guó)的愛丁頓率領(lǐng)一個(gè)考察隊(duì)專門去考察日全食的時(shí)候光線是不是發(fā)生彎曲，考察的結(jié)果居然是真的發(fā)生了彎曲。當(dāng)時(shí)就一下子轟動(dòng)了，愛因斯坦從此成為家喻戶曉的科學(xué)家。

我們講這些基本的東西，是要想說(shuō)明愛因斯坦的相對(duì)論，對(duì)人類關(guān)于時(shí)間、空間、宇宙的基本觀念產(chǎn)生了一場(chǎng)革命性的轉(zhuǎn)變，因此我們說(shuō)愛因斯坦是20世紀(jì)的一個(gè)科學(xué)革命家。下面我們?cè)賮?lái)講講量子力學(xué)。量子力學(xué)從某種意義上說(shuō)，比愛因斯坦的相對(duì)論還要深刻，它里面所包含著的革命性因素還要多，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面。

第一個(gè)是微觀領(lǐng)域里物質(zhì)的波粒二象性。微觀粒子既表現(xiàn)出波的特性，又表現(xiàn)出粒子的特性。粒子的一個(gè)特點(diǎn)是它有個(gè)定義明確的界限，有自己獨(dú)一無(wú)二的位置。波則是一個(gè)彌散的東西，不能說(shuō)波在什么位置，波是處在整個(gè)空間之中。這本來(lái)是兩種完全不一樣的物質(zhì)形態(tài)，但量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)，微觀粒子既像是粒子也像波。比如說(shuō)這個(gè)屋子有兩個(gè)門，我們每個(gè)人進(jìn)來(lái)的時(shí)候總只能從一個(gè)門進(jìn)來(lái)，你不能說(shuō)我同時(shí)從兩個(gè)門進(jìn)來(lái)的?？墒橇孔恿W(xué)發(fā)現(xiàn)，微觀領(lǐng)域的粒子就是從兩個(gè)門進(jìn)來(lái)的。同樣，它也是從兩個(gè)門出去的，因此，你就不好說(shuō)它出去之后究竟在什么地方。

第二個(gè)叫做測(cè)不準(zhǔn)原理。一個(gè)粒子的能量和時(shí)間、質(zhì)量和動(dòng)量不能夠同時(shí)精確測(cè)定，也稱為不確定性原理。為什么量子領(lǐng)域會(huì)發(fā)生這個(gè)事情呢？主要的一個(gè)原因是我們對(duì)量子領(lǐng)域的現(xiàn)象必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能了解，可是實(shí)驗(yàn)總是會(huì)對(duì)對(duì)象有干預(yù)。比如說(shuō)我們這個(gè)黑屋子里面有一個(gè)球，現(xiàn)在我們來(lái)問(wèn)這個(gè)球在什么位置，當(dāng)然我們不知道在什么位置，因?yàn)槲葑犹诹宋覀兛床灰?。為了知道它在什么位置我必須把燈打開。可是把燈一打開之后，那個(gè)燈的光線就對(duì)那個(gè)球產(chǎn)生作用。對(duì)一個(gè)宏觀的球來(lái)說(shuō)，光線不大可能對(duì)它產(chǎn)生什么明顯的影響，可是在量子微觀領(lǐng)域，這個(gè)光子跟這個(gè)球差不多，它就完全有可能把球打到不知道什么地方去了。即使你打開燈之后看見那個(gè)球在某個(gè)位置，你也不能說(shuō)沒(méi)打開燈之前那個(gè)球在什么位置。如果你不開燈你看不見，一開燈球又變了位置了，所以這就是為什么量子力學(xué)說(shuō)搞不清楚它在什么位置的一個(gè)根本原因。

量子力學(xué)還有很多這類稀奇古怪的現(xiàn)象。經(jīng)常有物理學(xué)家自嘲說(shuō)，如果你在學(xué)過(guò)了量子力學(xué)之后沒(méi)有意識(shí)到自己根本不懂量子力學(xué)，那么你就真是不懂量子力學(xué)。只有當(dāng)你知道自己不懂量子力學(xué)之后，你才能說(shuō)自己稍微懂得一點(diǎn)量子力學(xué)。量子力學(xué)在20世紀(jì)初產(chǎn)生后，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好，成了整個(gè)20世紀(jì)科學(xué)的一個(gè)基本的平臺(tái)。今天諸位都用了手機(jī)，用了電子設(shè)備，其實(shí)里面都包含著量子力學(xué)的理論成就。量子力學(xué)我們就講到這里。

下面我們講講四大理論模型。

四個(gè)理論模型里面宇宙學(xué)和相對(duì)論聯(lián)系最深。牛頓以來(lái)的宇宙學(xué)基本上就沒(méi)了，因?yàn)橛钪姹徽J(rèn)為是無(wú)限的，無(wú)限的宇宙沒(méi)法研究。愛因斯坦相對(duì)論提出來(lái)之后，他發(fā)現(xiàn)可以把宇宙整體作為一個(gè)研究對(duì)象，建立方程。這個(gè)宇宙方程導(dǎo)出的解都表明宇宙不是穩(wěn)定的，但他當(dāng)時(shí)覺(jué)得宇宙總體上應(yīng)該是一個(gè)穩(wěn)定的東西，所以他加了一個(gè)宇宙學(xué)項(xiàng)，強(qiáng)行把從相對(duì)論宇宙學(xué)中導(dǎo)出了一個(gè)靜止的宇宙模型。也有一些數(shù)學(xué)家試解愛因斯坦的宇宙方程，提出了好多次數(shù)學(xué)方案，這些方案都表明宇宙是不穩(wěn)定的。由于沒(méi)有觀測(cè)證據(jù)，數(shù)學(xué)家自己算著玩，也沒(méi)有人當(dāng)真。

有意思的是，大概在20年代末，美國(guó)的一位天文學(xué)家叫哈勃（哈勃望遠(yuǎn)鏡就是以他的名字命名的），他發(fā)現(xiàn)銀河系外面的星系都有紅移現(xiàn)象。紅移就是光譜向紅端移動(dòng)，向低頻段移動(dòng)，人們馬上聯(lián)想到多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)很簡(jiǎn)單，說(shuō)的是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)源在觀察者看來(lái)，振動(dòng)的波長(zhǎng)和頻率都是要發(fā)生改變的。我們都有這個(gè)經(jīng)驗(yàn)，一列火車?guó)Q著汽笛向我們開來(lái)的時(shí)候聲音越來(lái)越尖銳，離我們而去的時(shí)候聲音越來(lái)越低沉。這不是因?yàn)樗@個(gè)汽笛聲調(diào)發(fā)生了變化，而是因?yàn)槲覀兒突疖囍g的運(yùn)動(dòng)關(guān)系發(fā)生了變化。它向著我們來(lái)的時(shí)候是越來(lái)越尖銳，聲音的頻率發(fā)生了藍(lán)移；離我們而去的時(shí)候聲音越來(lái)越低沉，發(fā)生了紅移。河外星系都有這樣的紅移現(xiàn)象，這就意味著所有的星系實(shí)際上都在離我們遠(yuǎn)去。如果所有的星系都離我們遠(yuǎn)去，這就意味著整個(gè)宇宙都在膨脹。

這個(gè)觀察證據(jù)發(fā)現(xiàn)之后，立即就被人聯(lián)想到那些數(shù)學(xué)家所給出的宇宙膨脹模型。理論與觀測(cè)相遇了，現(xiàn)代宇宙學(xué)就這樣成長(zhǎng)起來(lái)了。如果說(shuō)宇宙是膨脹的話，那么往回追溯它應(yīng)該越來(lái)越小，小到一定地步應(yīng)該就變成一個(gè)點(diǎn)。從點(diǎn)狀如何膨脹出一個(gè)宇宙？點(diǎn)之前又是什么東西？這就是一個(gè)大問(wèn)題。宇宙學(xué)家提出一個(gè)理論說(shuō)，宇宙是從起點(diǎn)處高溫、高壓、高密度的奇點(diǎn)狀態(tài)爆炸過(guò)來(lái)的，爆炸瞬間之后，是一團(tuán)宇宙霧，或者說(shuō)一鍋宇宙湯，隨著溫度慢慢變低，依次產(chǎn)生現(xiàn)在我們看到的這些物質(zhì)，核子啊、電子啊這些東西，后來(lái)慢慢再出現(xiàn)星系、星云，出現(xiàn)行星，整個(gè)宇宙就出來(lái)了。在冷卻的過(guò)程中實(shí)際上還有點(diǎn)霧沒(méi)有徹底冷卻，這個(gè)很稀薄的一層霧始終還在，大概相當(dāng)于絕對(duì)溫度三度這樣子的輻射，是早期宇宙湯的一個(gè)遺跡。這個(gè)遺跡后來(lái)居然也被發(fā)現(xiàn)了，這個(gè)發(fā)現(xiàn)也是非常巧的。幾個(gè)搞射電天文的人做了一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡調(diào)試，怎么調(diào)試也不能復(fù)零，老有一點(diǎn)本底噪音。這個(gè)本底噪音當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是望遠(yuǎn)鏡沒(méi)做好的一種表現(xiàn)，他們很苦惱。但是他們?cè)谄樟炙诡D大學(xué)吃飯的時(shí)候跟同事們談起來(lái)，說(shuō)我們?cè)炝艘粋€(gè)望遠(yuǎn)鏡，怎么調(diào)也調(diào)不到零，本底噪音不知道怎么來(lái)的。說(shuō)者無(wú)心聽者有意，旁邊的理論宇宙學(xué)家一聽，這個(gè)本底噪音不就是宇宙背景輻射嗎？他們于是結(jié)合起來(lái)研究，證明那個(gè)本底噪音就是宇宙湯在冷卻過(guò)程中留下的那一點(diǎn)點(diǎn)霧，稱為微波背景輻射。這個(gè)輻射的發(fā)現(xiàn)就成了對(duì)熱大爆炸宇宙模型的一個(gè)有力的支持，這個(gè)模型從此就有力地確立下來(lái)了。這個(gè)模型也很受理論物理學(xué)家喜愛，因?yàn)楹芏喔吣芪锢韺?shí)驗(yàn)在地面上不好做，做不出來(lái)，但有了這個(gè)模型，我們就可以虛擬地在宇宙早期去做。因?yàn)橛钪嬖缙跍囟雀?，密度大，成了理論物理學(xué)家很鐘愛的一個(gè)模型，他們可以在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上做思想試驗(yàn)。

第二個(gè)模型就是所謂的夸克模型。大家知道一分為二的思想。所有的物質(zhì)都是由分子構(gòu)成，所有的分子都是由原子構(gòu)成，所有的原子都是原子核和電子構(gòu)成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子和中子由基本粒子構(gòu)成，還能不能接著分下去呢？過(guò)去我們說(shuō)一尺之捶，日取其半，萬(wàn)世不竭?？墒菃?wèn)題是，你想是可以這么想，但能不能真的分得下去得靠科學(xué)來(lái)說(shuō)話，得做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明，這個(gè)夸克模型分不下去了。因?yàn)榈搅肆孔宇I(lǐng)域之后，質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系開始起作用了。打個(gè)比方說(shuō)，你用刀去切蘋果，在宏觀領(lǐng)域里，蘋果是蘋果刀是刀，是兩個(gè)不同的東西?？墒堑搅宋⒂^領(lǐng)域，代表著分解方的刀和代表著被分解方的蘋果是可以互相轉(zhuǎn)換的，相當(dāng)于說(shuō)，你切著切著，刀切沒(méi)了，變成蘋果了。本來(lái)應(yīng)該是蘋果越切越小，由于刀切沒(méi)了，轉(zhuǎn)化成了蘋果，因此蘋果被切之后有可能變成兩個(gè)更大的蘋果。由于質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，高能粒子在切割的過(guò)程中并不是越變?cè)叫?，這樣一來(lái)，所謂的無(wú)限可分就變得沒(méi)有意義了?？淇四Ｐ驼J(rèn)為夸克實(shí)際上根本打不開，一個(gè)很重要的原因是道高一尺魔高一丈，你敲擊的能量越大，它禁閉的能量也越大，所以根本就打不開。這是夸克模型。

大家都很熟悉了。今天我們處在一個(gè)生物技術(shù)的時(shí)代，基因的時(shí)代?；驎r(shí)代之所以能夠到來(lái)，與DNA雙螺旋模型的發(fā)現(xiàn)是有關(guān)系的。過(guò)去我們只知道有基因，基因在染色體上，那么具體來(lái)說(shuō)基因是什么樣，有什么樣的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，過(guò)去都不知道，現(xiàn)在都搞清楚了。20世紀(jì)50年代有兩位英國(guó)的年輕人，在前人的工作的基礎(chǔ)上最終發(fā)現(xiàn)了DNA實(shí)際上是兩個(gè)鏈纏在一起，纏成一個(gè)雙螺旋，有了這個(gè)雙鏈條模型后人們才能精細(xì)地對(duì)基因進(jìn)行研究和加工。今天我們知道的基因復(fù)制、基因修補(bǔ)、基因重組，都是建立在這個(gè)DNA雙螺旋模型的基礎(chǔ)之上。所以這個(gè)模型對(duì)于今天生物科學(xué)的發(fā)展，對(duì)于我們生物技術(shù)的發(fā)展都是功莫大焉。但是大家也要注意到，DNA雙螺旋模型的發(fā)現(xiàn)是與微觀物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)有直接關(guān)系的，剛才我們講的量子論和相對(duì)論都是有貢獻(xiàn)的。因?yàn)镈NA這個(gè)東西很小，必須用電子顯微鏡來(lái)看。電子顯微技術(shù)實(shí)際上是建立在當(dāng)時(shí)量子力學(xué)這樣一些物理學(xué)基礎(chǔ)之上的。所以某種意義上說(shuō)，這個(gè)DNA雙螺旋模型的發(fā)現(xiàn)，理論物理學(xué)也是有很大功勞的。

大地我們過(guò)去只知道有縱向的運(yùn)動(dòng)，地震就是典型的縱向運(yùn)動(dòng)，上下動(dòng)。人們從來(lái)沒(méi)想到大地還有水平的運(yùn)動(dòng)，地那么大的東西怎么會(huì)水平運(yùn)動(dòng)呢。但是有些人就注意到了，我們的世界地圖幾大塊之間的關(guān)系，實(shí)際上暗示了它過(guò)去可能是一個(gè)整體。有一位地質(zhì)學(xué)家叫魏格納，有一天他躺在床上看世界地圖就發(fā)現(xiàn)，非洲大陸跟美洲大陸邊界好像能接上，他就想是不是早期它們是一整塊的，后來(lái)才分開的。這個(gè)思想當(dāng)然過(guò)于大膽了，人們很難設(shè)想地球那么大的玩意兒還能夠水平運(yùn)動(dòng)。他有了這個(gè)設(shè)想之后，就想去驗(yàn)證它，而且寫了書，但是得不到大多數(shù)人的認(rèn)同。所以這個(gè)大地水平運(yùn)動(dòng)理論，一直經(jīng)歷了大概半個(gè)世紀(jì)的爭(zhēng)論，反復(fù)地研討，最終在20世紀(jì)60年代終于得到了地質(zhì)學(xué)界的認(rèn)同，被認(rèn)為是地質(zhì)學(xué)中的一場(chǎng)革命。這場(chǎng)革命確立了大地的板塊模型，以及這個(gè)板塊的漂移運(yùn)動(dòng)。有了這個(gè)板塊模型，所有的關(guān)于地質(zhì)、地球物理的研究就有了一個(gè)嶄新的面貌。所以板塊模型也被認(rèn)為是20世紀(jì)最重要的一個(gè)模型。

第五個(gè)模型我們講的是馮？諾伊曼模型。馮？諾伊曼模型是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)模型，今天我們用的電腦基本上都屬于馮？諾伊曼機(jī)。馮？諾伊曼機(jī)的一個(gè)基本原理就是把操作程序代碼化，把數(shù)據(jù)和程序儲(chǔ)存在一起。大家知道我們今天的硬盤里既存數(shù)據(jù)，也存軟件。軟件就是操作程序，數(shù)據(jù)是我們用的，比如說(shuō)文字、圖象等。馮？諾伊曼機(jī)發(fā)現(xiàn)把它混在一起可以提高效率，過(guò)去這兩個(gè)部分是分開的，操作是操作、數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)，但是運(yùn)算速度很慢。馮？諾伊曼提出來(lái)把兩者混在一起，統(tǒng)一編碼，這樣就大大地提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算的速度。今天我們用的電腦依然屬于這個(gè)范疇。因此有人認(rèn)為馮？諾伊曼模型也是20世紀(jì)最重要的理論模型之一。

20世紀(jì)60年代以來(lái)，不斷出現(xiàn)了一批橫斷學(xué)科、新興學(xué)科，被有人稱為第二次科學(xué)革命。在我看來(lái)，這場(chǎng)科學(xué)革命是比相對(duì)論、量子力學(xué)更加深遠(yuǎn)的一場(chǎng)思想變革，它要打破近代自牛頓以來(lái)的一些對(duì)世界的看法，參與這場(chǎng)科學(xué)革命的學(xué)科很多，非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)科學(xué)都卷入其中。

這些新的科學(xué)都想破除傳統(tǒng)科學(xué)里面的機(jī)械決定論思想。牛頓力學(xué)世界觀的一個(gè)理想是，給定全部的初始條件我就能告訴你世界的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)。法國(guó)科學(xué)家拉普拉斯對(duì)此有一個(gè)形象的表述。他說(shuō)只要有一個(gè)萬(wàn)能的計(jì)算者，你告訴他這個(gè)宇宙的初始條件，他就能算出宇宙的過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)。在他看來(lái)，難題只在于有沒(méi)有這樣一個(gè)萬(wàn)能的計(jì)算者，世界的決定論特征是沒(méi)有問(wèn)題的。拉普拉斯的這個(gè)形象的說(shuō)法，現(xiàn)在看來(lái)是有問(wèn)題的。決定論的信奉者也是征服自然、改造自然的信奉者。我們因?yàn)槟芷?huì)算，能夠精確地預(yù)言、預(yù)測(cè)，因此我們什么都不怕，我們可以無(wú)所顧忌地改天換地。因?yàn)槲夷軌蚓_地知道，我對(duì)自然界的改造會(huì)造成什么樣的后果。如果你不能夠知道后果，那么人類對(duì)自然會(huì)有所敬畏。新的科學(xué)認(rèn)為人類對(duì)自然的研究，并不能夠獲取完全的確定性。我們只能或然地了解世界，我們對(duì)于世界長(zhǎng)遠(yuǎn)的后果是沒(méi)法了解。這就是所謂的非線性效應(yīng)、復(fù)雜性效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)。過(guò)去有一個(gè)箴言說(shuō)人算不如天算，包括這個(gè)意思。歷史上的許多原始文化、傳統(tǒng)文化都強(qiáng)調(diào)要敬畏自然，主張自然的很多后果我們是難以預(yù)料的。但是，這個(gè)論調(diào)是近代科學(xué)所不理會(huì)的，近代數(shù)理科學(xué)傳統(tǒng)認(rèn)為自然界是一個(gè)確定的體系，現(xiàn)在看來(lái)這個(gè)信念過(guò)于理想。新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)了路徑依賴和初始條件敏感，就是說(shuō)初始條件微小的變化將會(huì)非線性放大，放大到不成樣子。通俗的講法就是所謂的蝴蝶效應(yīng)，說(shuō)的是北京的一個(gè)蝴蝶扇一下翅膀，結(jié)果在紐約造成一場(chǎng)風(fēng)暴。一個(gè)玩笑說(shuō)，壞了一只馬蹄鐵，損失一匹戰(zhàn)馬，損失一匹戰(zhàn)馬帶來(lái)一場(chǎng)小小戰(zhàn)役的失敗，小小戰(zhàn)役的失敗帶來(lái)一場(chǎng)大戰(zhàn)役的失敗，大戰(zhàn)役的失敗帶來(lái)戰(zhàn)略性的失敗，戰(zhàn)略性失敗帶來(lái)國(guó)家的滅亡。這每一步都是非線性放大，結(jié)果是一只馬蹄鐵壞了導(dǎo)致一個(gè)國(guó)家滅了。非線性效應(yīng)在現(xiàn)在看來(lái)不是個(gè)別的、孤立的，而是普遍的，處處都存在。過(guò)去認(rèn)為整個(gè)宇宙尺度上，還是牛頓力學(xué)說(shuō)了算，現(xiàn)在看來(lái)牛頓力學(xué)只能是小范圍說(shuō)了算，大范圍反而都是非線性系統(tǒng)。我想這是一個(gè)很重要的觀念革命。

第二個(gè)方面是整體論的出現(xiàn)。過(guò)去的科學(xué)都主張對(duì)世界進(jìn)行分割、切割，把宏觀的東西還原為微觀的東西，把整塊的東西切割成小的東西。我們先對(duì)小的、簡(jiǎn)單的東西進(jìn)行研究，研究了小的東西，那么大的東西自然就可以拼出來(lái)了。方程都是微分方程，微分方程算出來(lái)之后進(jìn)行積分。微積分的過(guò)程就是一個(gè)原子化的過(guò)程，積分的過(guò)程就是一個(gè)拼裝的過(guò)程。所以近代以牛頓力學(xué)為代表的世界觀，基本上是一個(gè)拼裝、拆拼的世界觀。我們做什么事、看什么問(wèn)題，都先是把這個(gè)事情把它拆開了、分解了，模塊、板塊化?，F(xiàn)在我們管理學(xué)里面經(jīng)常搞模塊化、板塊化，其實(shí)就是來(lái)自經(jīng)典科學(xué)里面的原子論思維。流水線生產(chǎn)也是，把汽車都拆散了。過(guò)去造東西是一個(gè)工匠從頭造到尾，現(xiàn)在是一個(gè)人造一點(diǎn)點(diǎn)，造完以后拼起來(lái)就行了，又快又好。這是現(xiàn)代性思維的一個(gè)很重要的部分，也是古典科學(xué)的拼裝世界觀的反映。這種拆拼世界觀、原子論世界觀有個(gè)問(wèn)題，就是忽視了世界、事物本身是個(gè)有機(jī)的整體，拆和拼的過(guò)程中肯定會(huì)損壞或者忽略掉有機(jī)的部分。我們都知道有許多東西是拆不出來(lái)也拼不出來(lái)的，這就是整體的東西。比如我們說(shuō)一個(gè)和尚挑水吃，兩個(gè)和尚抬水吃，三個(gè)和尚沒(méi)水吃，這就是一個(gè)整體論效應(yīng)。如果按照線性相加的原則，一個(gè)和尚挑水，兩個(gè)和尚就挑兩擔(dān)水，三個(gè)和尚挑三擔(dān)水。但這是原子論的思維，實(shí)際上并不是這么回事，和尚越多越?jīng)]有水吃。也有人說(shuō)，一個(gè)中國(guó)人是一條龍，三個(gè)中國(guó)人成了一條蟲，這也是整體論效應(yīng)，搞在一起反而內(nèi)訌、相互拆臺(tái)。這個(gè)效應(yīng)你通過(guò)拆分拆不出來(lái)，拆出來(lái)之后的東西就像我們剛才講的量子效應(yīng)那樣，有可能越拆越大，越拼越小，這就不是線性效應(yīng)。

還有一個(gè)方面是，新科學(xué)確認(rèn)了世界的不可逆性。牛頓力學(xué)根本上認(rèn)為，一個(gè)物理系統(tǒng)是可以反演的。時(shí)間變成負(fù)的無(wú)所謂，反正牛頓方程里面的時(shí)間都是以平方的方式出現(xiàn)的。不可逆性早在19世紀(jì)后期熱力學(xué)第二定律出現(xiàn)的時(shí)候就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了。人們發(fā)現(xiàn)一杯熱水放在空氣里面，它只會(huì)越來(lái)越?jīng)觯恢睕龅胶涂諝鉁囟纫粯訛橹?。從?lái)沒(méi)有一杯冷水放在桌上，能從空氣中吸熱把自個(gè)兒燒開了。從來(lái)只聽說(shuō)過(guò)破鏡難圓，沒(méi)聽說(shuō)過(guò)一個(gè)破碎的鏡子最后自己能重回圓滿，打碎的瓷器難復(fù)原、覆水難收都是這個(gè)意思?？墒前凑张ｎD力學(xué)，這種逆轉(zhuǎn)原則上是可以的。宏觀上看一個(gè)物理系統(tǒng)總是按照一個(gè)不可逆的方向發(fā)展，一杯水總是慢慢地變冷或者變熱和室溫保持平衡，從來(lái)沒(méi)有越來(lái)越偏離室溫的情況出現(xiàn)。這種不可逆現(xiàn)象出來(lái)以后，很多科學(xué)家很苦惱。因?yàn)樗^的熱力學(xué)定律不過(guò)就是微觀定律的一個(gè)宏觀表現(xiàn)而已，微觀領(lǐng)域的粒子肯定都是符合牛頓定律的，因而是可逆的，可是為什么微觀里面是可逆的，宏觀就不可逆呢？當(dāng)時(shí)有一位奧地利的物理學(xué)家叫玻耳茲曼，一直在試圖解決這個(gè)問(wèn)題，結(jié)果到死也沒(méi)有解決問(wèn)題。最后他是自殺的，沒(méi)解決這個(gè)問(wèn)題很苦惱，自殺了。這個(gè)問(wèn)題到現(xiàn)在也沒(méi)有完全解決，但是新科學(xué)，就是非線性科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)、生態(tài)科學(xué)都試