《物理学原理（第二卷）哲学、数学、物理学》

前言

本书是《物理学原理》的第二卷，正如在第一卷《时间、空间、质量》的前言中可以看到的，这套书不是为了向大家展示物理学的具体领域和内容，而是探讨物理学的知识是怎样获得和发展起来的，它的“根”究竟在哪里，物理学发展的规律和准则，以及怎样判别那些知识是合理的，在什么样范围内是合理的，而那些知识则是不可靠的或者是错误的。总之是探讨物理学发展的方向和怎样判别物理学发展的方向是正确还是谬误。这个问题多少带有哲学的意味。正像哲学家们所说的“哲学就是对于人类思维的反思” ^[1]，我们现在的工作就是对发展到今天的物理学和数学的反思。在杨本洛教授即将出版的新书^[2]中引用了George·Sarton的《科学的生命 —— 文明史论集》中的一段话：

我们将看到，仅仅分别研究每门科学的发展是不够的，必须同时研究所有学科的发展。实际上，要完满地把一个一个学科分割开来是不可能的，因为它们是一起成长的，并通过许多途径不断交错混合。可以相信，要想透彻了解科学的事实和思想，最好的方法就是历史的研究方法。

不仅于此，为了保证知识的统一，越来越有这样的必要，需要有一部分人对所有科学的基本原理和科学的历史发展以及逻辑发展进行深入的研究。当然，不能希望这些人完全熟悉所有的技术细节，但是必须要求他们对每一门学科发展的重大线索和主要事实有透彻的了解。这是一个困难然而能够实现的任务。

人类最伟大的成就就是与邪恶与无知的斗争。没有真理的美只是一剂毒药。没有什么再比今天的真理与昨天的真理之间永不停息的斗争更高尚了。

科学的“智力运动”将消除许多地方和民族的偏见，也将消除这个时代的许多共同偏见。…… 在我们看来，不是以权势和财富来评判或者以所生产可消灭物质利益的多少来估价不同的民族、国家甚至个人，相反，只能以他们对整个人类的不朽贡献去衡量。

我很支持这一观点。在我写这本书的时候，总是深深感到自己的知识的不足和条件的困难。但是杨本洛教授和改革开放以来的一些我国科学工作者的那种蓬勃向上和无畏的精神给了我以更大的力量。现在确实到了中国人从新找回我们的民族精神的时候了。要研究这些问题就必须首先从研究在我国长期被禁锢着的人类思维的基础着手，现在应该是时候了！没有从哲学和逻辑学的自由的讨论和强烈的追求真理的精神，就不可能产生其它领域的先进的创新思想。而在这方面，除了我们 5千年前后老祖宗所创立的太极、阴阳、八卦和两、三千年前，老子、孔子等诸子百家的学说以外，两、三千年来，很难再找出几个能够与古希腊以后的西方的哲学家们们对话的中国人了。我们在这里讨论这些问题，就不能再考虑自己是否具有讨论那种问题的足够的知识和才能了，因为中国人到了必须思考和讨论这些问题的时候了。

按照黑格尔的说法，哲学包括逻辑学、自然哲学和精神哲学，虽然这并不是一个得到公认的看法——在哲学领域中从来没有一个得到大家公认的东西。但是不管对于哲学的看法有多么的不同，几乎有一条都是共同的：那就是所有的哲学派别，都把与大自然规律的一致性作为他们哲学派别的立身依据。都坚持他们的学说是反映所谓宇宙运行规律 (或称为天道) 的。所以我们也把探索自然规律，或叫自然哲学，作为人类的科学思维、生产实践和社会进步的基础。而要得到宇宙运行的规律，最重要的则是逻辑学。因为逻辑学是研究思维规律的，它与哲学研究的是同一个内容——人类的思维，但是研究的角度不一样，哲学是“反思”、是“思想的思想的思想”，我们把哲学的思维方式称为“玄思式”的思维，它不受任何的限制，也没有明确的方向；而逻辑思维的形式称为“推理式”的思维，把明确性作为思维所追求的目标。哲学与逻辑学的关系是一个哲学家们争论不休的，永远不会有结论的话题。我们认为哲学和逻辑学是人类思维发展的不同的历史阶段所产生的对于人类思维的不同的思考方式，它只能从人类思维发展的历史进程中去把握。要给他确定一个关系是不可能也不必要的。物理学是寻求自然界物质运动规律的科学，它的目标是清楚的、明确的，所以必须以逻辑学作为基础，但是逻辑学实际上又离不开“玄思式”的哲学。人总是先要“玄思式”的去思想，然后才谈得上去寻找明确性的规律。所以必须驱除某种哲学能够成为一个国家和民族的指导思想的那种在我国通行了三千多年的观念。人人都应该有思想和表达思想的平等的权利，真理和权力一般说来是并不站在一起的。

反思物理学的问题与反思人类思维发展的问题实在是分不开的。没有人类思维的正确发展方向，那来物理学发展的正确方向。中国人三千多年把思维和权力结合在一起，障碍了逻辑思维的发展，其实这并不是中国所特有的。权力总是要侵犯思维，把思维变成有权势者的私利。这一点并不是只有中国才有的。在这一点上中国并不算特殊，中国是这样，世界上其他国家也是这样；过去是这样，现在的世界也依然是这样。只是那种权力对思维的侵犯的形式在不断的改变而已。

从人类历史的发展来看，现在历史学家一般都把中国、巴比伦、古印度、古埃及称为四大文明古国，这些文明古国都是在“信史”时代以前的“半信史”时期的国家，就是说还没有连续的文字记载的历史，而又有确实的地面的和地下的大量的古迹和古文字记载，可以证明这些辉煌的文明古国的存在。这四个文明古国中，只有中华文明一直绵绵不绝的持续到今天，其它的三个文明古国的历史都中断了。那时候，权力对思维的侵犯就是，对于代表那个思维的整个文明的绝灭。换句话说，四大文明古国的历史，只有中国是以文明融合的方式进行的。住在中华地域的古人，占统治的民族或种族在不断的变换，但是语言、文字、历法，最后到传说和文献的记载，这样的整个文明被连续的传承下来了，整个地域的人群的思维成果被传承下来了。我们相信人类的古老文明是人类思维的源头，中华文明是保留了人类思维原初理念最丰富的古老文明之一。我们也同样相信这些最古老的人类文明的原初理念中包含着人类文明发展的“根”。但是文明不但要有根、有源，还要发展，中国文明包含的历史沉积实在太厚重了，这就使它有巨大的惰性。西方文明不断的被中断，但是总体上说，西方文明也并没有被毁灭过，而是以比较曲折的方式传承着，其实西方文明为此付出的代价是更加巨大的。人类文明主要是人类思维所积累的一切。从文明的传承的方式，也可以看到，人类文明发展的曲折性：东方文明的民族文化的融合过程是文明传承的一种方式，西方文明的在不断被中断的曲折过程中，也在进行着人类文明的传承。这两种文明的传承方式相比，应该说是民族同化的传承方式是一种比民族绝灭后的间接传承方式要进步的文明传承方式；但是一种长时间的连续传承的稳定的文明也会带来一些反面的影响，那就是它的巨大的惰性。而西方文明中思维的发展可以在不同民族间间接地传承，这反而减少了思维发展的阻力。当西方出现了现代文明的时候，东方文明落后了。人类文明，或者说人类思维就是以那样曲折的方式发展着。权力永远要侵犯思维，这样的现象在现代西方文明中同样比比皆是。但是与人类的思维相比，权力是暂时的，思维的发展是永恒的。人类思维的发展最后必然打败权力对思维的侵犯，迫使权力不断变化对思维侵犯的形式，这种形式的变化就是社会的进步。从种族和文明的绝灭，到民族和文明的融合就是文明进步的一个大的标志。

在人类的蒙昧时期，人群的思维总是以整体的形式来表达，一个民族或人群只能有一个共同的传说，所以古老的传说中，总是以一个人或神作为民族的代表，因此总是带着神话的色彩，我还相信整个人类应该有一个最早的共同的原初神话故事。要不在全球经过那么长时间和距离的分离后，在几乎所有民族的信仰中都可以找到一些核心的共同的理念。这就是民族的文明可以相互融合的基础。这也就是为什么中华古文明既是落后的又是珍贵的本质之所在。文明的融合不是简单的以一种“进步”的文明取代“落后”的文明的过程。一个民族和国家的进步和落后，及与此相联系的文明形式的进步性和合理性，从历史的角度看都是暂时的。现代文明与古代文明相比，除了自然科学的发展，和由此而来的生产和技术的进步和物质生产的不断丰富以外，最大的进步就是从生产和技术的发展所带来的对个人的思维能力发展的保护。但是权力对思维的侵犯并没有停止，只是形式发生了变化。权力首先也是一种思维，而且，它总是以社会的主流思维方式的面貌出现，所以它总是要影响和侵犯不同与它的个人的思维的方式和权利。在现代社会是以不固定的精英集团的思维作为社会思维的主流，它就是社会权力的基础，由他们以全体人民的名义来制定社会的各种游戏规则。当然与古文明中以家族为主的个人思维来代替全体人的思维相比，现代文明是一个巨大的进步。现代文明的精英群体不是固定的，他们制定的游戏规则是经过投票通过的，他们的权力是根据游戏规则，在竞争中得到的，所以他们代表了人民的大多数。看起来确实是这样的，但是实际上的情况又是如何呢？现代社会的具有严格明确性的游戏规则是否就是逻辑，这样的逻辑是否就应该代表了公理？这样一些问题对于一个正在改革中的中国确实是必须研究的问题。而社会的逻辑很大程度上是从自然科学的逻辑中发展而来的，所以研究逻辑不仅是一个物理学和数学的问题，同样是一个与社会的发展方向有关的问题。

物理学的发展方向离不开人类思维的发展方向，所以要真正有成效的讨论物理学的发展方向，也不得不讨论那些范围广泛的，看起来是不容易讨论清楚的问题。在书中我提出和讨论了那些问题，不是说我心里有什么结果要告诉大家，而仅仅只是说，中国人是到了应该用明确的语言来讨论那些问题的时候了。长期以来我们中国人的智力发展与逻辑分家了，我们民族的所有聪明和智慧主要都用来揣摩别人的思想和用同样的隐晦的语言来表达自己的思想，在这样的环境下是产生不了理性思维的。科学的创新思想是不可能在大家都以那种语言说话的环境下产生的。科学语言必须是逻辑的语言，明确的语言。交通大学的谢绳武校长在给杨本洛教授新著 ^[2]所写的“序”上有一段话：

杨本洛教授提出在自然科学研究中必须重新坚持“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个基本原则的主张、倡导“自然科学只能在承继性批判和批判性继承中得以发展”的辩证统一科学史观、并坚持现代自然科学体系在经过近四个世纪的蓬勃发展后，需要“进行历史性和全局性梳理”的判断和科学方法论，所有这些无疑都是值得予以足够重视的。更为重要的则在于，在杨本洛教授致力于自然科学基础研究的同时，为我们提出了如何构建合理“科学创新”机制和严肃“科学论证”机制的问题。只有得到“机制”的保证，才可能真正涌现出原创性的研究成果，进而将基础科学的研究成果逐步推向工程技术应用，并使得我国科学技术研究创新人才的培养出现新人辈出、生机勃勃的局面。

我觉得交通大学对于杨本洛教授的支持也是对国家基础自然科学创新精神的支持。我曾经强烈地批评过杨教授的那本对“自然科学体系的历史性和全局性梳理”的书，经过了仔细阅读了他的著作，和与他的书有关的一些哲学和数学物理学的著作，对他著作中提到的那些问题的仔细思索以后，深感对四个多世纪以来的现代自然科学有“进行历史性和全局性梳理”的必要。但是我还是觉得杨教授新著中所引 George·Sarton的这句话：“为了保证知识的统一，越来越有这样的必要，需要有一部分人对所有科学的基本原理和科学的历史发展以及逻辑发展进行深入的研究”，更为贴切。因为如果说，我们用了“梳理”这个词，会给人一个感觉好像我们已经有了梳理的尺子。

我不大主张强调给科学研究一把尺子或一些像尺子一样严格的可以作为评估准则的机制，虽然完全没有，似乎也不好。像“逻辑自洽性”和“物质第一性”这两个基本原则，也许是很好的，可以用来作为尺子，但是这可要谨慎啊！在经历了三千年的封建体制的僵化和文化大革命的混乱后，我们的一切用语都变成了没有明确内容的需要揣摩的一些概念。所以在现在的中国，所有的尺子和基本原则等等，实际上都是在探索过程中的暂时的用语。其实最明确的一句话就是“摸着石头过河”。但它只是表示我们国家的现状，而不是给出有明确性的逻辑。它是属于玄思式的哲学语言，而不是逻辑的语言。我所希望的也许只是能够打破现有的像尺子一样严格的“科学论证”和“科学判断”的机制。

现在我们有一套很严谨的“科学论证”和“科学判断”的“量化”的机制。正像鲁迅先生在评述八股文时所说的，为什么要八股文呢，就是为了好把分量称得准，每一股几斤几两，加起来就是一篇文章的斤两。现代我们科学评估的洋八股，比土八股更要细致复杂得多了。每一篇论文值几“分”，第一看所发表的杂志，那些杂志有分，那些没有分，这就是杂志的身价。有身价的杂志还分很多很多的等级，叫加权系数，最高的有几十分，最低的则只有零点几分。我国的国内最高等级的学术杂志加权系数也比不上一个先进国家的最普通的杂志。为了控制住这个“分”，不能随便流失，所有的杂志都有人把关。除了论文本身，被引用率也是一个加分的因素。这样东西的产生也都是有一定的道理的，而且也都是从西方学来的。但是这样的体制搞来搞去，就会形成了一个把持科学评估的集团，搞的时间越长这个集团中人的观念也会越来越僵化。

这样的体制下，一个把持科学评估的集团一旦形成，它的影响就会很大，僵化了也实在可怕！他把人们的精力都用到争“分”和算“分”去了。而所有的得分手段都反过来又有利于这种思维形式的强化。这种评估体系也是整个西方民主体系的一部分，在这种民主的体系里，比个人或家族独裁的体系有一个很大的进步，这里个人的影响成了第二位的，而那个体系的思维方式成了第一位的。要发表论文就要过那个把关的思维方式，要符合那个体系的思维方式。这是一个循环的过程，如果哪个循环是良性的，这个体系就是既有明确性又有公理性的体系，一个真正的逻辑自洽的体系。但是这种逻辑自洽的体系只能是暂时的、不严格的。人类思维的发展要遵循辩证法，逻辑也是辩证的。没有一个既有明确性、又有公理性的，又能长期稳定不变的自洽的逻辑体系。所以自洽的逻辑体系只能有条件的存在，无条件的绝对的自洽的逻辑体系是没有的。一个看起来是自洽的逻辑体系，实际上可能只是一个有“明确性”，但是没有“公理性”的思维体系；也可能只是一个有局部的“公理性”的但没有“明确性”的思维体系。我们追求的科学的逻辑体系，常常不得不在这两者之间作合理的、折中取舍。但是一般说来，明确性总是会被放在首要的位置，因为一旦没有了明确性，公理性也看不清楚了。

我说科学评估的权威集团的形成过程和危害，只是因为我也身处其中，其实我并不认为那是现在我国的直接的大问题。因为现在这些人对于国家的直接的影响实在太小了，他们对国家的直接危害直接的看起来也是很小的，对于工程技术科学尤其如此，这些学科本身总是要在明确性和合理性之间不断的小心地取其最佳的折中关系。但是在基础理论科学上，情况就不一样了，基础科学研究一般说来总是要超前于人们的实践或观察的能力，也就是说，一般公众的直接经验是无法感受那些理论的合理性的，所以他们可以用它们的“明确性”来制造虚假的“公理性”，一旦在基础科学的理论和评估体制上走上了前面所说的“权利”侵犯“思维”的恶性循环的道路，不但会阻碍生产和技术的发展，也会极大地妨碍社会体制的“公理性”，现在我国某些暴发户们如此理直气壮地侵犯弱势群体的利益，很大程度上就是因为他们相信他们的“游戏规则”是明确的，合乎逻辑的，中国的发展是他们的功劳。我也不完全否认他们对于中国的发展是有功劳的，国家需要按照实际情况来制订各种法规以保证国家的持续、稳定、快速的发展。但是“游戏规则”的明确性只是逻辑的一个方面，公理性更是一个不可缺少的原则。明确性是容易看得见的，但是隐含在“游戏规则”的背后的公理性，不但比明确性更基础，而且也是明确性的真正的保证。我们之所以认为现代物理学的发展方向必须改变，最基本的道理就是，在现代物理学中“公理性”已经受到了不能容忍的破坏。

本卷中虽然主要并不对现代物理学如何破环自然科学中的公理性作深入的讨论，但是许少知教授的一句话说得最清楚了，他说，“二十世纪的所有工程技术成果都是在三维空间中取得的，没有一件真正应用到了四维时空的理论框架”。这些我们将放在以后两卷中讨论，因为正像前面所说的，人类认识的发展是有继承性的，对于以前的公理的正确理解是理解现在的公理的基础，也是追求以后的公理的方向。自然科学界是给人们以榜样的，一个国家从最高的权力中心，都是要效法自然，都是要讲科学、讲公理，其他行业也在形式上也会是这样的。所以，自然科学领域的逻辑混乱和道德沦落，教育者没有了追求理性的精神，那么对于国家、甚至对于整个世界的影响就大了。一个国家的科学和教育工作者在人们心目中的位置和威望，是这个国家的精神的最直接的反映。但是自然科学的威望是不能靠其它人来给予的，首先要科学家本身要有追求理性的精神、勇气和献身精神，要能为社会提供精神力量。自然科学和教育领域本身的精神萎坠、道德沦落才是最可怕的事。但是要改变科学工作的精神，首要的就是要改变自然科学基础研究本身的逻辑混乱的状况。这就是我从杨本洛教授的工作中所感到的那种精神。不管在研究的具体问题上能得到多少确实的结果，那种精神都是不会因此而磨灭的。说实在的我也并不相信杨本洛教授能够为国家更不用说世界确定一个评价科学的机制，其实这也不是他的本意。相反我更希望我们的国家能够改变经院式的科学评估机制：不要有太多把关的权威，把不符合现代主流派观点的都挡在科学的大门之外。我只希望我国能够有更多的人像他一样，为科学的逻辑而奋斗，而献身，而争论。

改革开放以来，我国翻译出版了两套很有影响的丛书，一套是《第一推动丛书》，一套是《广义进化研究丛书》。这些书中表达了现代科学主流派的基本思想。当这些书在改革开放的初期传入中国时，正是中国从集权的思维模式向着以民主和法制为标志的以明确性的游戏规则为方向的思维模式转换，这些书曾给我们带来一种清新的思想。但是随着国家的发展这些西方自然科学基础研究的主流派思想对于我国的自然科学和社会文明发展却越来越成为一种障碍了。以个人直觉和广义进化为支柱的西方主流派的哲学和思维方式已经走上了当年基督教经院的道路，成了自然科学和社会进步的障碍。在自然科学上把那些“天才人物”的个人直觉作为人类的自然科学知识从特殊发展到一般的源泉；在社会科学上同样把天才人发现的某些生物体出现的基因变异和进化现象，当作宇宙、人类思维和社会发展的本源。他们的理论中抛弃了实践对于理论真实性的检验，抛弃了人类发展思维和伦理的历史延续性。他们强调一个方程的和谐和美妙，从数学方程式的结果中所表现出来的对称的美，强调宇宙生命和社会进化中的美。但是在我所能理解的那些自然科学范围内，那些自然科学主流派所所展示给公众的那些“美”，宣扬的“美”的理论，都是虚假的。

历史的逻辑的自然科学和自然哲学的教育是人的素质教育的基础。让我们的公众听到现在，不论在中国和世界到处都有不同于现代物理学主流派的声音。不要顺从于发达国家主流派的观点，不要太想诺贝尔奖。“人类最伟大的成就就是与邪恶与无知的斗争。没有真理的美只是一剂毒药。……科学的‘智力运动’将消除许多地方和民族的偏见，也将消除这个时代的许多共同偏见 ”。我愿意有越来越多的有识之士，在这个我们国家和人类社会发展的重要时刻，都把George· Sarton的这句话当作警句，时刻警惕那些“美”的毒药。历史上每一个科学蓬勃发展的时代，都是新思想涌现的时代，都是有一批人从不同的角度来追求人类的理性的百家争鸣的时代。出现了这样的一种局面，中国的振兴就真正有了希望了。