对科学的挑战

普里高津

 1686年4月28日是人类历史上最伟大的日子之一,这样说并不算夸张。牛顿在这一天向伦敦皇家学会提出了他的《自然哲学之数》。这部著作总结了运动的基本定律,清晰地表述了质量、加速度、惯性等这样一些我们至今仍在使用的基本概念。影响最大的也许是这部《原理》的第三编,即“论宇宙系统”,因为它包含了对万有引力定律的叙述。与牛顿同时代的人,立刻抓住了该书的这个突出的重要之点,无论在伦敦还是在巴黎,“引力”成了人们谈论的主要话题。

  艺术和文学是不分地域的,既不能在中国的山水画和西方的印象派的风景画之间容此而拒彼,也不能在印度史诗和荷马史诗之间抑是而扬他。但是,现代科学的成果,从某种意义上可以说主要是由西方世界创立的。
  从牛顿的《原理》到现在,已过了三个世纪。科学以难能置信的速度得到了发展,越来越深入我们的生活。我们的科学视野已大到真是异想天开的地步。在微观范围内,基本粒子物理学所研究的过程已涉及到10-15cmcm和10-22秒数量级的物理尺度。而在宇宙范围内,宇宙学却把我们带到1010光年的数量级,即所谓“宇宙的年龄”。科学与技术的联系比以往任何时候都更加紧密。生物工艺和信息技术的新进展,将使我们的社会生活发生根本的变化。
  与这些量的增长相提并论的是质的深刻变化,其反响不仅远远超出科学的本来意义,而且还影响到自然界的“映象”。西方科学的伟大奠基者们,强调自然定律的普遍性和永恒性,他们要表述的是符合真正理性定义的普遍图式。正如伯林在《反潮流》的导言中极好地表达的那样,“他们寻求包罗万象的图式,宇宙的统一框架。在这个框架中,所有存在的事物都可以被表明是系统地,即逻辑地或因果地相互连接着的。他们寻求广泛的结构,这结构中不应对‘自然发生’或‘自动发展’留下空隙,在那里所发生的一切,都应至少在原则上完全可以用不变的普遍定律来解释”。
  这种寻找普遍图式的企图确实有过富有戏剧性的似乎接近成功的时刻。提到这种时刻,人们会想起玻尔对原子模型的著名表述,他的原子模型把物质归纳为电子和质子组成的简单的行星系统。另一次大的振动人心的时刻发生在爱因斯坦想把物理学的一切定律都压缩到一个“统一场论”中去的时刻,这个巨大的梦想今天已经破灭了。无论向哪里看去,我们发现的都是进化、多样化和不稳定。令人惊奇的是,无论在基本粒子领域中,在生物学中,还是在天体物理学中(它研究膨胀着的宇宙以及在黑洞的形成中达到其顶点的恒星进化),都是这样的。
  人们对自然的看法经历了一个向着多重性、暂时性和复杂性发展的根本变化。我们要在本书中加以分析的,正是这种在科学史上不曾有过的新形势。
  经典科学把重点放在与时间无关的定律上。一旦给定了初始条件,这些永恒的定律决定了永久的未来,就像它们已经决定了过去一样。这样的观点唤起了我们的热忱,因为它启示我们:世界对于人的精神来说是有智能的。不过,它也向我们提出了一个问题,因为以这种方式“解释”的世界,就像是一个自动机,一个机器人。众所周知,驱使希腊原子论者德漠克里特、伊壁鸠鲁、卢克莱修工作的动力之一就是,他们想把人们从害怕之中,从无知的恐惧、神的愤怒之中解放出来。卢克莱修一再重复,我们无所惧怕,世界只是“原子”和“虚空”,而没有别的。我们必须克服我们感觉的幻影,去更深刻地探讨现实性的意义:
  
  你切不要怀疑我的话,
  说我们的眼睛并没有看见事物的始基;
  因为,你该记住那些别的东西,
  人们知道它们存在于这个世界中,
  但是它们却不能被我们看见。

  这种对于物质世界,对于原子和虚空的描写还提出了另一个问题,即提出了莱诺伯(Lenoble)称之为“现代人的忧虑”的情形:怎能在这原子的随机世界中认出我们自己呢?科学是根据人和自然决裂这种思想定义的吗?“一切物体,苍穹、星辰、地球及其王国,都不等同于哪怕最低级的思维,因为思维在自身中知道所有这些物体,而这些物体却什么也不知道。”这个帕斯卡的箴言表达了这种疏远的感情。这种感情我们也在杰出的科学家如莫诺那里找到了:“人们终将从其千年致福的美梦中醒来,而且在这样做的时候,走向其完全的寂寞和根本的孤立。现在,只要他终于实现了这些,他就会像吉卜赛人一样生活在异乡世界的境界。这异乡世界对他的音乐毫不欣赏,对他的希望如同对他的受苦和犯罪一样无动于衷。”
  如李约瑟强调的,西方思想总是在作为自动机的世界和作为上帝主宰宇宙的神学世界之间摇摆。李约瑟把这叫做“欧洲精神分裂的特点”。我们真的必须做出这个悲剧的选择吗?我们必须在导致“精神错乱”的科学与关于自然界的某种反科学的形而上学观点作出取舍吗?本书的目的是要表明,这个选择不再必要了,科学今天所经历的变化导致一种全新的局面。科学的兴趣正从简单性向着复杂性转变。对于微观世界简单性的信念已经被打破了。这个转变引导我们把重点放到新概念和新方法上。阿瑟·爱丁顿在他的极好的著作《物质世界的本性》一书中,引入了第一级定律与第二级定律的区分。“第一级定律”控制着单个粒子的行为;“第二级定律”可适于原子或分子的集合。第二级定律的一个杰出范例、就是引进了“熵”这个概念的热力学第二定律。爱丁顿写道:“从科学的哲学观点来看,我认为,与熵相连的概念一定会作为19世纪的伟大贡献列入科学的思想之中。因为它标志了自这样一种观点的反动,即科学需要予以注意的任何事物都是用对客体的微观解剖来发现的。”我们觉得爱丁顿正在创立一个非常重要的观点。诚然,当代科学的一些最伟大的成功确实涉及到在微观水平如分子、原子或基本粒子水平上的发现。例如,分子生物学由于孤立出在生命机制中起根本作用的特殊分子而获得了巨大的成功。实际上,这个成功是如此压倒一切,以至对于许多科学家来说,研究的目的,按爱丁顿的说法,已变成“对客体的微观解剖”了。
  热力学第二定律的这种表述是在19世纪中完成的,但从那时以来,研究复杂系统的倾向一直继续着。今天我们终于可以说,我们的兴趣正从“实体”转变到“关系”,转变到“信息”,转变到“时间”上。这样说虽然有点过于简化。科学的这个最新的进化给予我们一个难逢的机会去考虑科学在总的文化框架中的地位这样一个问题。现代科学是在欧洲,在17世纪的特定脉络中发源的。我们现在已经到了20世纪末,科学似乎给我们带来了某些更加普适的信息,处理人与人的关系,也处理人与自然的相互关系的信息。本书正是要阐明这个新的信息。
  是怎样产生上节所述的进退两难的困境呢?在分子生物学中,在基因密码的翻译中,最后,用莫诺的话,在悲剧的调子中,辉煌的突破是怎样做出的呢?我们知道,正是这个进步才使我们成为宇宙的吉卜赛人的。这最后一句话里,有一个奇怪的悖理:难道科学不是一种通信方法,一种人与自然的对话吗?在思想史上,我们常常遇到人造的世界和上帝造的世界之问的最奇怪的差异。维科在其《新的科学》里有一段著名的话,十分生动地描写了这一点:“在那耀着永恒的,永不衰竭的真理之光。毫无疑义,文明社会的世界肯定是人创造的,因此它的原理是在我们人的精神的改变中发现的。无论是谁,只要想到这点,就禁不住感到惊奇;哲学家们竟然会倾其全部精力去研究上帝创造的,因而也只有上帝才认识的自然世界,他们竟会忽略对民族世界或文明世界的研究,而这是人创造的,因而人能够去认识它。”
  不过,自然与人之间的差别不会如此绝对。最近对于简单有机的如acrasials真菌的研究表明,集体的行为已有可能从区域的化学相互作用得到,在这个相互作用上,人类学家甚至进行推测,作为通向理解人之间相互作用的道路。至于面向最简单细菌运动的趋化性机制,可能关联着细菌外壁上各种接收器的存在,这些接收器使得它去探索外部环境,朝着可望找到更多食物的方向运动。没有活着的东西与周围世界之间的积极的相互作用,生命就是不可能的。
  人们采取极多样的形式向自然发问。修谟人发明了写字,修谟的牧师们便产生了这样的想法:可以用某种隐匿的方式把“将来”写入我们周围所发生的事件中去。他们甚至试图把这个信念系统化,并且以奇特的形式把魔术与合理因素混合起来。在这种意义上,我们可以说,17世纪建立起来的西方科学仅仅是在生命及其环境的永恒对话中打开了新的一章。
  亚历山大·柯伊莱定义了一种方法,这就是被现代科学作为“实验”来完成的方法。现代科学的基础在于,发现与自然进行的特殊形式的通信。也就是说,相信自然界真地响应“实验”向它发出的问题。我们应当怎样定义“实验”的对话呢?它同时暗含着理解和改造这两种意思。的确,实验的含意不仅仅是对所发生的事实进行忠实的观察,也不仅仅是寻找现象之间的经验联系,而且还在于寻找预先假设的理论概念与观察之间的、系统的相互作用。后面我们将更详细地回到这种有系统的努力上来。它等于刺激自然,来对它是否服从预想假设作出确切的答复。
  当科学家们提出那个需要自然作出答复的问题,而发现他们现在能够看到七巧板是怎样拼合在一块的时候,他们以数百种不同的方式表达了他们的惊奇。在这种意义上,科学像是两个参加者之间的游戏。在游戏中我们必须猜想现实性的行为,这些行为与我们的信念、我们的抱负、我们的欲望无关。自然界不可能任听摆布地说那些我们正好喜欢听的事。科学研究不是独白。正因为卷入了冒险性,才使这场游戏变得无比紧张和惊心动魄。
  但是,西方科学的无可匹敌远远没有被这种方法论的考虑所耗尽。甚至卡尔·波普尔在他讨论科学理性的正统描述时,也不得不承认,在最后的分析中,合理的科学把它的存在归于它的非常成功。科学方法的可用仅仅由于我们的理论假设与实验结果的惊人一致。科学是冒险的游戏,但它好像已经发现了一些问题,对于这些问题,自然所给出的答案是始终如一的。西方科学的这个成功是历史的事实,是不可预言的和先验的,但它一旦发生,就又不可避免。因此,现代科学的惊人成功导致我们与自然的关系上的不可逆的变化。在这种意义上,可以合法地使用“科学革命”这个字眼。人类的历史是用一些不同的独特场景标记的,是用一些导致不可逆变化的环境的不同标记的。这方面的一个奇特事件就是新石器革命。但是在这里,以及在标志着生物学革命的“选择”原理的情况中,我们只能依靠于推测;与此同时我们却有幸目睹科学革命中的一些重大事件。
  新石器时代的革命经历了几千年,科学革命仅在三个世纪之前才开始。它给我们一个极好的例证,即把一系列带有这种“偶然性”和“必然性”的特殊混合的事件很好地编纂起来。历史的各个方面大都具有“偶然性”和“必然性”混合这个特点。经典科学的惊人成果就是新理性的诞生,它给了我们一个通向自然界智能的线索。科学开始了与自然的成功对话,但这个对话的结果却是非常奇怪的。它为人们揭露了一个僵死的、被动的自然,其行为就像是一个自动机,一旦给它编好程序,它就按照其程序的规定不停地进行下去。在这种意义上,与自然的对话把人从自然界孤立出来,而不是使人和自然更加亲密。对于我们已提到的如帕斯卡和莫诺一些人来说,这个被科学所“发现”的孤独,就是我们为这个新理性必须付出的代价。
  这是一个骇人听闻的困境。现代科学既使它的反对者感到恐惧——他们把科学当作是不可接受的和有威胁性的冒险——也使得它的支持者如莫诺感到害怕。人类理性的最大成功之一却变成一个悲惨的真理,这的确使人非常奇怪。科学原被看作是要使它所触及的各种事物从迷妄中解救出来。但现今的科学已不再是这种“古典”的科学了,把一切自然之物归入少数几个“永恒”定律的企图已被放弃。现在,自然科学所描述的是一个破碎的宇宙,它富有质上的千差万别的以及潜在的千奇百怪。我们已经发现,与自然的对话不再意味着解除从外部对月球荒漠的观测所得到的迷妄,而是意味着对复杂的和五花八门的自然进行局部的有选择的探险。
  观点上的这个变化并不是出自某种武断,在物理学中,这是由那些谁也不可能先知的新发现所强加于我们的。谁曾预料过,绝大多数基本粒子被证明是在永恒变化之中转瞬即逝的实体呢?谁曾期望过,伴随膨胀着的宇宙,历史会在整个世界的水平上出现呢?沿着各种各样的路,从物理学和生物学的最新发现到本世纪人口学上的迅速变化——一个新的自然主义已经诞生。在某种意义上说,这是从19世纪开始的一种倾向的继续。达尔文教导我们,人是寓于生物进化之中的。爱因斯坦教导我们,我们寄身于进化着的宇宙之中。达尔文主义暗示我们同一切生命形式之间的团结,同这扩张着的万物,同整个宇宙之间的团结。
  田于我们已经提到的原因,可以说,经典科学的特点在于它是不稳定地嵌在社会中的。它可以唤起人们的热忱,唤起人们对深含理性的果敢断言,但是,也可以招致强烈的抵抗与仇视。我们在后面将回来讨论的所谓“逆科学运动”。这里让我们举一个20年代德国的“非理性运动”的例子,这个运动形式成了量子力学的文化背景。在和因果性、合法性、决定论、机械论以及理性等这样一些概念相一致的科学的对立面,有一个被科学否定的思想上的狂潮,当时被看作是自然界基本非理性的体现。于是生命、命运、自由、自发性便成为不可透入理性的阴暗地狱的表示。这个对理性科学的抵制并不是因为进入了独特的社会政治脉络才说明了与经典科学关联的冒险性,社会政治脉络只是使这种抵制具有大规模和猛烈的性质。不管在自由、命运和自发性的名义下,人们相信有意义的一些经验与什么有关,科学进行着冒险;要把这些概念传入非理性王国,并由此给这些概念赋予令人生畏的能力。
  什么是经典科学的假设,使我们由这些假设而相信科学今天已经解放了它自己呢?大概这些假设是以这样的基本信念为中心的,即微观世界是简单的,且为一些简单的数字定律所统治。这个基本信念对我们今天来说,好像是一个谬误的理想化。情况类似于把大楼归结为砖的集成物,用同一些砖我们可以建造工厂,也可以建造宫殿或教堂,在整个建筑物的水平上我们看到了时间的效果,看到了这建筑物曾被想象过的设计风格的效果。
  这里,我们恢复了一下在整个西方思想史上起作用的二分法。用柏拉图的表达法,只有思想的不变世界才被认作是“智慧的阳光所照亮的。”在同样的意义上,只有永恒的定律才被看作是科学理性的表示。暂时性则如同幻影一样受到歧视。今天这已不再是真的了。我们发现,不可逆性远不是个幻影,而是在自然界起着根本性的作用,并且处在许多自发组织过程的发源地。今天我们知道,这样的过程可能要成为生物问题中自组织的基础。我们发现自己处在一个冒险的世界之中,处在一个可逆性和决定论只适于有限的简单情况,而不可逆性和决定论却是普遍存在的世界之中。