量子猫:从科学到社会

笛卡尔在哲学领域，可以誉为光辉的月亮。在数学领域，因为我不是很清楚数学的全景和各部分严格的内在逻辑关系，所以不敢断言他是否可以称为月亮，但从我对数学的某种程度的了解来讲，他至少应该是星星级别的。他在哲学和数学这两方面的名气，也远远大于他在物理学上的名气。笛卡尔不太能算作一个职业科学家，他主要靠逻辑思维和推理，提出了很多不错的概念和思想，但由于缺乏必要的实验条件，当然从他的思维逻辑来看他自己也没有这样做的主观意愿，没有能像伽利略、后来的惠更斯、牛顿一样对概念和设想通过设计实验和使用数学描述进一步的深入和系统化，大致是物理学史中的一晃而过的业余爱好者的水平。但由于对后来微积分、函数理论、物体运动理论和惠更斯的光的波动学说的铺路石的作用，我们在谈到物理学的思想发展的时候还是有必要介绍一下。同时，也还想通过他来谈谈科学和现代哲学的关系问题。他被称为“现代哲学之父”，在于他的哲学体系，清晰地凸现了科学思想和以科学为基础的现代哲学是如何“扭结”在一起的。而且再往后，科学思想已经非常成熟和自成系统了，和哲学几乎完全脱开了关系，我们后面也不再有合适的机会来深入的讨论哲学问题了。

笛卡儿（Rene Descartes，1596-1650）出生于法国都兰一个生活豪华的贵族之家，不幸一岁丧母，幼年体弱多病，因而养成了喜欢安静、善于思考的性格，对周围的事物充满了好奇，被称为“小哲学家”。 11岁时进入一所耶稣会学校，系统的学习了古典文学、历史、神学、哲学、法学、医学、数学及其它自然科学。但他对所学的东西很失望。他发现教科书中的很多看似微妙的论证，实际上是模棱两可甚至前后矛盾的，而只有从数学中，可以得到确切的知识。1612年到普瓦捷大学攻读法学，四年后获博士学位。1616年毕业后，便背离家庭的职业传统，投笔从戎，借机游历欧洲，开阔眼界，以探索自己的人生之路。

一次，笛卡儿在街头闲逛，偶然看到一张数学题悬赏解答的启事。笛卡儿花了两天时间，居然把问题解答了出来。这引起了当时欧洲著名学者伊萨克·皮克曼（1588 -1637）的注意。伊萨克·皮克曼是我们上面提到的首先在比萨斜塔上做两个重量相差10倍的铅球自由下落试验并通过斜面试验给出加速度数学公式的斯蒂文的学生，差不多是当时欧洲最博学的数学家了，主张所有的自然现象都应该通过内在的规律来解释。皮克曼向笛卡儿介绍了数学的最新发展，并告诉了他许多有待解决的问题，比如摆体碰撞、惯性问题，等等。激发了笛卡尔很大的兴趣。

长期的军旅生活使笛卡儿感到疲惫。他于1622年回国，时值法国内乱，于是又去荷兰、瑞士、意大利等地旅行。1623年变卖家产投资债券获利，使他可以很舒适的安度余生。1628年移居荷兰，开始了长达20多年的对哲学、数学、天文学、物理学、化学和生理学等领域的深入研究，并通过数学家梅森神父与欧洲主要学者保持密切联系。1628年，笛卡尔写出《指导哲理之原则》，1634年完成了以哥白尼学说为基础的《论世界》。1637年，笛卡儿用法文写成三篇论文《折光学》、《气象学》和《几何学》，并为此写了一篇序言《科学中正确运用理性和追求真理的方法论》，哲学史上简称为《方法论》。1641年出版了《形而上学的沉思》。1644年出版了《哲学原理》。

笛卡儿对科学的主要贡献，在于他创立的解析几何。在笛卡儿之前，几何与代数是数学中两个不同的研究领域。笛卡儿站在方法论的自然哲学的高度，认为必须把几何与代数的优点结合起来，以建立一种“真正的数学”，把几何学的问题归结成代数形式的问题，用代数学的方法进行计算、证明，从而达到最终解决几何问题、发现几何性质的目的。他用坐标系中的一点到坐标轴的距离来确定点的位置，把曲线看成点的运动的轨迹，把包括点、线、面等的形和“数”两个原来分立的对象统一起来，建立了点、直线、曲线和方程的对应关系。这标志着函数概念的萌芽，使数学在思想方法上发生了伟大的转折，为以后微积分、函数理论的建立，为一大批数学家的新发现开辟了道路。

笛卡尔从贵族花园管道里水流带动木偶做出各种动作受到启发，把哈维的心血运动理论运用到神经系统，提出了刺激反应学说。认为人的行为是由神经管道中的“精气”支配的机器，而人的意识、思想或灵魂是独立的精神实体，通过大脑的一个器官“松果腺（脑垂体）”和各部分神经管道的联系与这部复杂的机器交流。这是他心物交互的“二元论”或“我思故我在”哲学口号的自然科学基础。由此，他进一步提出，包括人体，所有物质的东西，都是为同一机械规律所支配的机器，同时他又认为，除了机械的世界外，还有一个精神世界存在，有着自己的规律，与物质世界交互作用。这种二元论的观点对欧洲人的思想有很大的影响。而住在离笛卡尔家不远的稍后一点的荷兰的隐士哲学家斯宾诺萨（Baruch Spinoza，1632-1677），吸收了笛卡儿的某些思想，更加唯理性也走得更远，认为从上帝到自然实在和生物或人都是基于必然的因果逻辑或关系纠结在一起一元化的存在。这有点接近于东方文明中的老子，但远没有老子的体系丰富、完善和博大，也无助于心理问题的解决。后来的牛顿，基本上直接承继了斯宾诺萨的这种基本理念，但认为一切是上帝支配的。斯宾诺萨的思想，对爱因斯坦也有不小的影响。稍后的德国的莱布尼茨（Gottfriend Wilhelm von Leibniz，1646-1716）则认为身心是平行的两个体系，这陷入了不可知论。比笛卡儿晚一个世纪的法国医学家拉美特利（Julien Offroy De La Mettrie，1709-1751）在笛卡儿的基础上，从自己的大量医学实践经验出发，不满意笛卡儿的身心二元交互作用的学说，认为意识、思维或灵魂，也像神经管道支配机体的活动一样，与物质世界有着同样的规律。大脑是精神或心灵的所在地，外界对象刺激感觉器官中的神经，由神经管道中某种物质传入大脑，实现记忆、反省、想象、情感、判断、意志等心灵的各种活动并支配行为。基本意思有点接近于现在的神经科学，并写出一本标题寓意很明确的小册子，《人是机器》。所以从某种意义上说，笛卡尔还是心理学走向科学的一个起点。

笛卡儿他把他的机械论观点发展成为一种认识论，从发展变化的观点而不只是从已有的形态来理解事物。并把这种认识论应用到天体，发展了宇宙演化论，形成了关于宇宙发生与构造的学说。他认为天体的运动来源于惯性和某种宇宙细微物质旋涡对天体的压力，在各种大小不同的旋涡的中心必有某一天体，以这种假说来解释天体间的相互作用。他认为太阳的周围有巨大的漩涡，带动着行星不断运转。物质的质点处于统一的漩涡之中，笛卡儿的太阳起源的以太旋涡模型第一次依靠力学而不是神学，解释了天体、太阳、行星、卫星、彗星等的形成过程，比康德的星云说早一个世纪，是17世纪中最有权威的宇宙论。“以太”这个概念，在古希腊时期被认为是青天或上层大气，被笛卡尔拿来作为传递物质非超距相互作用“力”的媒质以后，就一直成了物理学中驱之不去的一个“幽灵”。

笛卡儿认为光是压力在以太微粒中的传播，透过这种粒子的致密集体传送到眼睛而被感知到，不同颜色与粒子的不同旋转速度有关。这被后来的惠更斯和牛顿分别发展为光的波动说和微粒说。笛卡尔靠着天才的直觉和严密的数学推理，通过网球碰撞假说，推导了折射定律（有错，后被费马进一步修正并严格证明），与荷兰的斯涅耳（Willebrord Snell Van Roijen，1591-1626）共同分享发现光的折射定律的荣誉。他还发展了伽利略的惯性概念，一个物体若不受外力作用，将沿直线匀速运动。他还首次明确地提出了动量守恒定律：宇宙间运动量总和是常数，物质和运动的总量永远保持不变，这为后来的能量守恒定律奠定了基础。笛卡儿对碰撞和离心力等问题曾作过初步研究，给后来惠更斯的摆动研究和向心力定律的提出创造了条件。等等。

笛卡尔的丰富和领域广泛的著述，除解析几何之外，在今天看来，尽管是非常富于想象力的，但大多是半通不通、似是而非的推想，不够系统和深入，真正原创的也不多，很多是对哥白尼、开普勒、伽利略等研究结果以及某些古希腊哲学思想在新的科学背景下的发挥和引申，不像伽利略或开普勒的基于严格数学和实证的物理学理论，用莱布尼茨的话来说，是“物理学的情爱小说（un beau roman de physique）”。但也给出了当时科学发展状况的一个大致背景，就是当时人们对自然界事物发生、变化的准确的内在规律或因果关系，所知甚少，大量荒芜的领域等待着去开垦。笛卡尔的很多物理学思想，有过短暂的卓越声誉，对同时代的很多物理学家如惠更斯、牛顿等产生过重要影响，是后来各个相关领域科学理论建立的铺路石。但很快，就不再被物理学家们认可了。在科学历史上，除解析几何外，他的光辉一闪而过，在两三百年前，就已完成了它的历史使命。

笛卡儿吸收了亚里斯多德因果逻辑的精华，并把它提升到严格的数学演绎的高度。但摒弃了亚里斯多德哲学中臆想的成分，从自明的直观公理出发，运用数学的逻辑演绎，推出结论。这种方法和培根所大力提倡的实验归纳法结合起来,经过惠更斯和牛顿等人的综合运用，成为物理学特别是理论物理学的重要方法。如果说伽利略是经典物理学之父，那么笛卡尔则把物理学思想发展到了一个新的高度，虽然他自己在物理学方面的工作很多但只是光芒一闪，因为不久以后的牛顿，通过微积分，把一切物体的运动都整合起来了，而其他的物理学家，也使他提出的设想变得更加系统和严格的数学化了。

笛卡尔的思想所体现的认识论，和伽利略的把基本存在作为“可以量化的质”的认识论一样，是总结具体科学并根据逻辑对事物的变化和内在关系进行推想，这与亚里斯多德的认识论有所不同。亚里斯多德体系很多前提来自臆想，而伽利略、笛卡儿的，则是基于已被公认的物理规律或科学认识。但笛卡尔推想的结果没有经过实证，更无法像伽利略所强调的那样“质”必须能“量化”才有意义，笛卡尔的知识体系中因果逻辑和现象逻辑交织在一起，是标准意义上的西方现代哲学，因体系庞大广博，在某种程度上有亚里斯多德的影子，在哲学史上通常被称为“现代哲学之父”。

笛卡尔基于自己的唯理论认识论，把几何学的推理方法和演绎法应用于基本存在和意识问题上，认为清晰明白的（所有人都可以理解并达成一致的）概念就是真理，提出“天赋观念”。“真理”这种说法已经有问题了，还是“公共约定”或“公理”恰当些，“公共约定”或公理是可以修改的。如果是“真理”，还存在修改的问题吗？还板上钉钉的来了个“天赋”，这就彻底走过了头，彻底玩完了。真是聪明反被聪明误了！偏离了从哥白尼、开普勒到伽利略的已经很清晰的科学思想的轨道，即公理是可以随着认识范围的扩大或经验的增加而不断修正的。失之毫厘，差之千里！因此，引发了后来认识到底是来自天赋观念（如斯宾诺萨、莱布尼茨）还是经验（如以前的培根和后来的霍布斯、洛克、贝克莱、休谟等）的无聊的持续了差不多三百年的哲学大战，使现代哲学又走入了过去神学和经院哲学的死胡同，基本上属于某个小圈子的自娱自乐。像一般老百姓争论“先有蛋还是先有鸡”，或者有些分子生物学家争论“先有蛋白质还是先有基因”一样。而笛卡尔，正是人类认识发展过程中这场历史闹剧的始作俑者。这个时期的哲学，和亚里斯多德为代表的哲学还不一样，亚里斯多德的哲学主体是不成熟的物理，其它部分是以物理学思想为基点延伸的某种程度上可以说是一种不成熟的百科全书，在古希腊时期的认识水平来说，还有不少知识性的成分在里面。而偏离了科学轨道衍生出来的纯粹思辨远大于社会人文内容的现代哲学，是以科学为幌子，打着集科学之大成的“皇冠明珠”的美名，其实在其产生时就几乎一无是处！对后来科学和社会的发展，更没有什么积极、有效的影响。而且很不幸的是，某些无聊的哲学思辩被政治家利用，当成了一种口号或宗教教义，在现实的历史发展机遇中，变成了占人类人口很大一部分的社会的一种绝对一元化的文化意识形态，不仅像老子的哲学、西方的宗教和神学一样，严重阻碍或窒息了这些地域科学和文化的发展，也为民众的社会生活和经济发展带来了的极大的危害，直至近年才有所好转。著名的《全球通史》的作者斯塔夫里阿诺斯在总结了文明的演化历史之后关于“哲学”的一句话一针见血，“哲学是上流社会的宗教”！

特别提一下康德。康德的先验论的基本出发点来自于笛卡尔的天赋观念，但同笛卡尔一样超越了伽利略的“可以量化的质”才有意义的范畴。康德哲学集牛顿之后科学之大成，但和其它的哲学家一样，都属于一种自言自语、自圆其说、自炒自卖的大杂烩，不仅前提错误，逻辑也混乱。提康德，主要是想拿爱因斯坦来说事儿。爱因斯坦13岁就读康德哲学，最初颇有好感，后来反复多次读过。关于康德哲学，爱因斯坦自己说得很清楚，“只要您一旦对他的先验的综合判断的存在让了步，您就落入了圈套。我必须把这个‘先验的’冲淡成了‘约定的’，才不至于同他非发生矛盾不可。可是，即使那样，在细节上还是格格不入”（《爱因斯坦文集》第一卷p104，商务出版社，1976年1月第1版）。唯一的好处，正是以他的敏锐和深刻，没有走入这种烂泥滩，同时又站在科学和哲学的历史高峰，对物质的基本存在问题和思维问题都进行了深入的思考。爱因斯坦在自己晚年，总结了自己科学发现和思想发展的历程，对科学的基本理念进行了简明的概括，即最广泛的经验（包括实验）的公共约定——公理及其自洽的逻辑演绎，而这正是思维的光明之路或理性的根本所在。而哲学的思维模式，恰恰走入了歧途。以至于后来，对于波尔、海森堡把测不准原理和量子理论的或然性概念扩大为一种不同于宏观世界的微观世界基本存在方式的“实证逻辑”的哲学理念的时候，爱因斯坦尖锐的指出，“上帝不掷骰子！”“这是一种倾向于坏的哲学！”

即便不能像我们上面叙述的从哲学和科学发展的历史中发现这一点，或像爱因斯坦（对康德哲学）从理性或思维自身所要求的自洽性发现这一点，自达尔文发表进化论以后，就应该可以清晰地认识到，从逻辑上来说，基本存在问题只能由物理学和心理学两门具体科学来解决了。物质存在的本原，是基本粒子物理学和量子场论、引力场论的问题。心理问题，也必须回到伽利略的“可以量化的质”即现在认识水平上的生物大分子、神经元、神经网络这个层面才能彻底走出困境。所有与基本存在和意识有关的哲学著述都毫无意义了，更谈不上对科学和人生的指导。不仅无益，绝对有害，思维模式被禁锢和束缚于教条之中，怎么可能去创新！

不管是亚里斯多德，还是伽利略、笛卡儿的哲学思想，还是后来集牛顿之后科学之大成的康德哲学，都只对历史学家或科学、哲学史家有意义，对于今天的无论哪一门学科，都没有丝毫的意义了。今天的学生或学者要去学习真正有意义的、有用的仍可以被称为“热爱智慧”的那种“哲学”，可以从爱因斯坦的思想起步。其实理解爱因斯坦的思想并不难，我们后面还会详细的讨论，现在简单地说，可以不用理睬他的狭义相对论，因为很容易被收缩的“尺”和变慢的“钟”弄晕，能从概念上理解他的广义相对论和统一场思想当然很好，这是他所有思想的逻辑基点，如果不太能理解，只要把他两篇文章《自述》、《我的世界观》彻底读懂就可以了。如果是对心理问题感兴趣，可以结合现代神经科学读一读皮亚杰的《生物学与认识》、《发生认识论原理》、《结构主义》。神经科学最好的读本应该仍是Kuffler (1913-1980)的《从神经元到大脑》，虽然旧了点，但除了George Wald (1906–1997，1967年诺贝尔生理医学奖获得者)的视感觉分子机制没有被讨论之外，这个领域最重要的如赫尔姆霍兹（Helmholtz，1821 –1894）、谢灵顿（Charles Scott Sherrington，1857-1952，获1932年诺贝尔生理医学奖）的思想、还有特别重要的如Hubel和Wiesel（1981年诺贝尔生理医学奖获得者）的工作基本上都被包括了。后来Kandel（2000年诺贝尔生理医学奖获得者）的记忆分子机制研究工作虽然重要，但不如他60年代关于条件反射神经元水平的实验验证工作更有意义，到这儿已经可以说明问题了，神经元之间的突触形成机制只是细胞连接的一般性问题的一个特例。当然，Kandel的《追寻记忆的痕迹》也可以翻翻，有很多神经科学的背景，但没有提出问题和解决问题的方向。后面我们会单独以一个话题《科学思想漫谈：从心理学到神经科学》来讨论。20世纪中后期成长起来的科学家，大概是被分子生物学的新发现弄得头晕目眩，已经没有人去关注这些最重要的基本问题了。这些不是以笛卡尔为代表的对自明命题或天赋观念之类进行推理和阐发的那种所谓的现代哲学，是站在科学前沿对目前还没有解决的一些重大基本问题的有意义的思考，还是非常富有启发性的。当然了，比如心理神经机制问题彻底解决以后，皮亚杰的书就一点价值也没有了，只有历史文献的意义了。而之前的那些所谓哲学，千万不要去碰了，在科学文化发展到今天的水平上，这些东西早已没有任何意义了。但要知道，那些哲学著作的作者，比如笛卡尔、莱布尼茨、马赫等等，在当时的科学背景下，大都是一等一的顶尖高手，很多概念和逻辑的差异非常细微，一般的读者，是很容易被蛊惑的，很容易被导入歧途。就连爱因斯坦，也是在其中挣扎多年以后（读过历史上重要的大部分哲学家的著作），才拿定主意的。如果你的自然科学的基础不扎实，我不是说要读过多么高深的物理学和化学，只要读过当代的高中的数学、物理（经典物理学的核心都被包含进去了），基本概念理解透彻就足够了，但如果你对自然科学的基本概念理解不到位，功力不够，定力不够，陷进那个烂泥滩，陷得越深，就越爬不出来了，这一生的“心智”，也就完了。

[明显的例子，也是很可笑可悲的，是在中国属一属二的著名大学里，某些“科学文化人”，甚至“著名”的经济学教授，既没有弄懂科学思想，也没有弄懂哲学思想，“一叶障目，不见泰山”也就罢了，还朝秦暮楚，胡言乱语。师者如此，弟子奈何？]

（摘自正在写作的《科学思想漫谈：太阳、月亮和星星之二，经典物理学的建立和科学思想的形成》，感兴趣的可以注意后续部分。）

此文于2008年11月21日星期五11:42 am发表于“科学与科普, 社会与文化, 人物评议”分类下。您可以通过RSS 2.0 feed来跟踪此文的所有评论。您可以留言，或者从您自己的网站trackback。