许成钢:从引力波谈科学、哲学和自由的关系

选择字号:   本文共阅读 1504 次 更新时间:2016-02-25 13:38:44

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许成钢 (进入专栏)  

  

   2016年2月11日,一组美国物理学家宣布,自从1916年爱因斯坦预言存在引力波以来,他们第一次直接证实了引力波的存在。这在人类科学历史上是个振奋人心的大消息。与此相似的上一次重大发现是赫兹1887年证实电磁波的存在(电磁波的存在是麦克斯韦在1864年发表的理论中预言的)。赫兹的发现奠定了无线电技术以至今天信息革命的基础。在科学上,甚至可能在应用上,发现引力波的重要性要超出发现电磁波。由过去两次重大科学发现以及相关的科学技术的发展看中国,中国的落后不容争辩。金钱的投入绝对不是其中最重要的因素。纠其原因,众说纷纭。在人类的科学探索进入引力波阶段的这一值得纪念的日子,刺激我们再探讨中国科学落后的深层原因,制度的原因。

  

   与此巧合,这一日的第二天,2016年2月12日,是中国天体物理学家方先生八十诞辰。方先生是中国第一个系统地研究爱因斯坦广义相对论、宇宙模型以及引力波的科学家。在文革期间,1974年人类第一次通过发现双脉冲星间接证实存在引力波后不久(这个工作获1994年诺贝尔物理奖),方先生就发表了论文,对双脉冲星和引力波的关系进行了更深入的理论探讨;而且更早在1972年他就已经发表了相关的相对论宇宙学的论文,其科学成就在国际上享有高度声誉。但因制度、政治和意识形态的原因,他的研究工作自始至终不能在国内顺利展开,不得不与他所面对的各种禁锢,包括阻碍科学的哲学,进行顽强的斗争。

  

   我认识方老师是在1977年,在家父许良英组织的“爱因斯坦问题读书报告会”上。在这个环境里,从方老师那里第一次知道了爱因斯坦关于引力波的概念、预言和几十年物理学界对引力波的探测;知道了宇宙大爆炸理论等;确切地知道了这些重要科学发展与马列哲学的基本冲突。

  

   那是在1977年春。当时户口还是农村户口、身份为商务印书馆临时工的家父,在商务印书馆自己的办公室里,组织了这个读书报告会。我自幼(七岁)就因家父被打成右派,而被迫与其分离,仅维系有限的通信往来。尤其是从1963年到1975年间,我们从未见过面。后来因我自己被打成“反革命”(因文革时期系统研读马克思主义哲学和政治经济学而治罪),甚至连通信也长期中断。我们父子的团圆始于1976年秋,我从黑龙江生产建设兵团“困退”回北京。我在农村自学多年后,回北京求学心更切。与家父被迫分离十几年后重聚,其中的愉悦除了人伦之乐,更包括精神的,包括拜访他学界的朋友们为师。例如他物理学界的朋友,何成钧、邹国兴、汪容、朱兆祥、解俊民、戈革等,以及与他一起参与《爱因斯坦文集》翻译的朋友范岱年、赵中立、张宣三等。1977年春,家父提起,科大天体物理学家方先生在给他的来信中指出《爱因斯坦文集》中关于双星光谱一词的翻译错误,这使得家父非常兴奋,因为这个词关系到基本概念,关系到对验证狭义相对论的基本手段(方在《许良英先生九秩贺》专门提到这个使他们结为挚友的事件时解释,“用双星光谱的时间变化可以证明,不同颜色的光在宇宙空间中的传播速度一样。 它是支持爱因斯坦狭义相对论的一个有名的观测。)。相关译法是家父与物理学界几个老朋友反复斟酌而未能解决的问题。

  

  

   他们二人都深受爱因斯坦关于民主和社会问题的见解的启发。由此,家父与方老师结成挚友直至生命结束(家父在方老师去世之后8个月过世)。在见到方老师之前,家父多次向我提起他,极其赞赏其才干、学识、成就和为人。家父说,从方老师身上“可以看到爱因斯坦的这种精神”(《〈爱因斯坦文集〉中为什么会有这些错误》,1988年《科技日报》),即科学的精神和知识分子高度的社会责任感。家父在臧否人物时一贯反对溢美之词,追求准确,近乎苛刻,任何人概莫能外。从与方老师交往的亲身经历中,我深知,家父的这些话是准确地描述了他心目中的方老师的基本特点的。

  

   在1977年相当长的一段时间里,读书报告会每周一次,直至1978年初。经常参加的人除了方老师、家父、我,还有赵中立、张宣三等。方老师来过多次,给我留下深刻印象。此前,我在黑龙江农村研读了大量马恩列毛和社会科学著作,钻研过电子工程、计算机工程等,自学了英语、理论物理和数理方程,对力学、电磁学和狭义相对论的基本概念和理论打下了还算扎实的基础(能从基本物理假设独立推导麦克斯韦方程和狭义相对论的主要结果);对广义相对论则只限于基本概念的了解和粗略推理;对于产生相对论的哲学观念虽然感兴趣,但知之甚少。我参加读书报告会的最大兴趣在于了解爱因斯坦的方法论。家父建议我特别集中研读霍尔顿(Gerald Holton,哈佛大学教授,著名爱因斯坦问题专家、物理学史家)关于爱因斯坦和物理学思想的论文。读书报告会最初的目的是为撰写爱因斯坦传记和探讨爱因斯坦的科学思想(以及方法论)的两本著作做准备。家父和方老师负责思想史部分;家父和赵中立、张宣三负责生平。我参与研讨爱因斯坦生平的工作,集中在爱因斯坦早期思想的形成,包括狭义相对论的产生和研究,向广义相对论发展的思想等等。由于有机会直接接受了方老师的影响,这段讨论会和工作的经历对我一生收益巨大。我对于从伽利略到牛顿、到麦克斯韦、再到爱因斯坦的科学和思想的演进,以及伟大物理学家形成科学体系的特点的认识,都产生于那时。后来这些认识对我做社会科学研究有基本影响,一直是指导我的研究工作的基本精神,也是我能够对社会科学界的一些基本问题持尖锐批评态度的依据。迄今,在经历过许多经济学界最精华的讨论会(例如同时有四五个诺贝尔奖得主参加的小型研讨会)以后,我仍感到当年的这个读书报告会系列是我参加过的最受启发、最深入、最精辟的研讨会之一。尤其是方老师关于科学哲学、科学思想史和科学方法论的深刻见解,让我受益终生。

  

   以讨论爱因斯坦的科学方法论和思想来源为契机,以下是我记忆的近四十年前的读书报告会的相关历史背景和方老师的见解的片段。给我留下最深刻记忆的是对关于什么是科学、什么是科学的研究对象、什么是科学研究的方法、什么是科学与哲学的关系、什么是科学与社会的关系等重大问题的讨论。对这些方面问题的深入讨论竟是我以后难求难遇的,更启发我们深刻认识中国科学落后的基本原因所在——我从1991年到2008年在伦敦经济学院(LSE)执教17年,LSE长期以来是世界上科学哲学研究的最重要机构之一,而且我所在的经济系有同事密切关心科学哲学,哲学系也有同事非常关心经济学,两系之间有经济学哲学教学研究项目。出于兴趣,我在LSE期间有意旁听了一些相关的科学哲学讨论。但与这个读书报告会相比,常感到他们的讨论站得不够高,视野不够宽广。

  

   文革期间,在批判“封资修”的政治推动下,中国曾经自上而下兴起过批判爱因斯坦、批判相对论的丑剧闹剧。表面上看,这似乎是毛泽东发动的文革中具有个人色彩的特殊产物,但这场丑剧背后有更基本的背景,尤其是列宁批判马赫的时空观,以“哲学”统治科学(《唯物主义与经验批判主义》,1908,以下简称《唯批》)的传统和制度。虽然文革结束后,对毛的个人迷信大大淡化了,但埋藏在一些人灵魂深处的“哲学”却仍然横行于世。在那个噩梦初醒的年代,中国国内的政治现实以及占统治地位的观念是,马列主义毛泽东思想是不可动摇、不可怀疑的唯一真理。马列主义毛泽东思想,尤其是其哲学(辩证唯物主义和历史唯物论)居高临下统治科学,包括自然科学和社会科学的一切学术学科。我在农村时,曾熟读马恩列的哲学和经济学著作,熟悉列宁批判彭加勒、马赫为“伟大的物理学家,渺小的哲学家”(《唯批》)等论点。通过阅读爱因斯坦的著作以及Holton研究爱因斯坦的科学史和科学哲学的著作,我虽然已经知道爱因斯坦发展相对论的想法深受马赫哲学思想的影响,而马赫的哲学思想是与伽利略一脉相承的产物;对于那种靠权力支撑的政治与哲学统治科学的立场持基本怀疑态度;但由于缺少具体、坚实的科学论据的支持,我那时的许多见解只停留在抽象的层次。

  

   方老师在读书报告会上的讨论,使我茅塞顿开。他指出,爱因斯坦是在马赫的科学哲学的影响下取得相对论的重大成果的。马赫是在近代物理中第一个突破传统牛顿时空观的物理学家(而这正是列宁所批判的地方)。牛顿认为,宇宙由绝对的空间标架构成,所有物质在其中运动。而马赫认为不存在绝对空间,因为物质和空间是不可分的。所谓惯性运动,是相对于整个宇宙物质背景的匀速运动,而不是相对于绝对空间的。即,没有物质就没有物理的空间;空间的延伸一定伴随着物质的延伸。爱因斯坦称马赫的这个见解为马赫原理。在马赫原理的指导下,爱因斯坦把物质在整个宇宙中大致均匀分布作为其宇宙学的基本假设。从此,人类对于宇宙的探讨从局部发展到整体。这是哥白尼之后人类对宇宙认识的重要进展。马赫的哲学观念至关重要。更重要的是,以此为指导的相对论的成果,得到了系统的试验和观察验证。相反,列宁坚持的绝对时空观已经被大量科学实验和观察证伪。列宁在科学上和哲学上的错误见解在中国的文革时期进一步发酵,演变成极其荒唐的批判相对论的丑剧。直到已经进入“改革开放”的年代,在霸道的哲学和垄断的政治权力下,仍然有极左和依仗权势的人们,借用列宁的错话,把马赫、爱因斯坦等的科学成就贬低为“伟大的科学”和“渺小的哲学”,压制科学和思想的发展。科学的发展使得“革命导师”的断言极具讽刺意味:相对论、宇宙学这些“伟大的科学”是在被蔑称为“渺小的哲学”的指引下产生的。而科学最终是依赖实验和观察的验证而确立的。相反,由权力强加的“伟大”在科学中完全没有立足的基础。其后果是,在“革命导师”权力所及的范围内,对科学,对人类,造成损害。

  

方老师以古希腊的宇宙说直至当代的天体物理学的发展为例,总结了科学与哲学两千多年发展的历史。他说,当没有建立科学的时候,对于科学不能解释的重要现象,例如宇宙现象,人们依赖想像和哲学推理。例如亚里士多德和欧几里德的宇宙观。在读书报告会中,他系统讨论了人类的宇宙观从哲学(包括神学)到科学的演变过程。讨论涵盖了古代的柏拉图、亚里士多德、欧几里德、托勒密,中世纪的阿奎那、哥白尼、伽利略、牛顿,近现代的马赫、彭加勒、爱因斯坦,以及当代的宇宙学。最令我记忆深刻的是他的下述论点:在自由的环境下,在没有政治权力的干预下,当系统的科学还未能发展时,老的哲学和宇宙观,例如柏拉图和亚里士多德的哲学,欧几里德的几何学和逻辑,都曾对科学,对物理学的产生和发展有不可或缺的基本作用。但是在政治宗教权力的干预下,在统治的环境下,与权力捆绑在一起的老旧哲学可以变成科学发展的禁锢。例如集柏拉图、亚里士多德、欧几里德、托勒密学说于一身的阿奎那学说,一旦成为不可挑战的神圣的宗教经典,一旦宗教和哲学成了凌驾于科学之上的“裁判”,这个伴随权力的哲学就成了科学发展的禁锢。附在某个“学说”上的权力越大,这个“学说”就离科学越远。哥白尼和伽利略时代发生的与文革发生的以权力压制科学的悲剧性质相同,如出一辙。方老师尖锐指出,所谓马克思主义的“宇宙总规律”,或马列毛的哲学和宇宙观是如此落后武断,甚至还远不如阿奎那体系有严密逻辑,还不如保罗二世之后的神学。但是当科学的发展能够系统地解释许多自然现象后,在这些相关领域科学就取代了哲学。科学与哲学的最大差别在于,科学是通过试验和观察验证的,而哲学不是。因此,人类进步的整个趋势,人类认识的领域是,“科学一步一步走进来,哲学一步一步退出去。”随着科学的发展,一个又一个领域从哲学的领域变成了科学的领域。在这些科学领域,例如天体物理,哲学必须让位于科学。近四十年来,(点击此处阅读下一页)

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