道家学说与现代物理学，本文主要内容关键词为：道家论文,物理学论文,说与论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
从现代物理学发展的新视野，深入探索和弘扬古代中国道家思想宝库中的精华，是一个宏大而繁重的研究任务。笔者在探求这个问题时，惊喜地发现，道家学说中所蕴含着的丰富的华夏式纯粹理性的智慧与超越的思想模式，为现代物理学的发展图景作出了某些预示和描绘。现特作如下的探讨。
1.“道生物”的科学
20世纪以来，随着物理学的前沿向着微观领域的伸展，以“构成论”为主流的西方宇宙观受到了一系列严重的挑战。当代高能物理学所面临的本质困难就在于：由一组有限的物质“基本组元”所构成的复合“物体”的经典概念对于亚核粒子是不适用的，实验表明，在能量足够大的条件下，相互碰撞的亚核粒子能够发生分解，然而这样所得到的部分决不是比原来粒子“更小的部分”。例如式子：p+p→Σ[+]+k[+]+n或Σ[0]Λ+p+k[+]或°+p+k[+]表示的是两个质子通过高速撞击后，所分裂成的许多不同的碎片。这些碎片都是由碰撞质子的动能和质量所产生的完整强子。并且质子分裂成它的“组成部分”不是确定的，随着相互作用过程中质子碰撞能量的强弱而异。因为按照爱因斯坦的相对论，在两个质子的相互撞击中，能量的模式被互解并重新组合。因而关于复合物体及其组成部分的概念不再适用于亚核粒子领域。在基本粒子区域中，变化不再是不变的要素之结合和分离。关于亚核粒子的“结构”只能在动态的意义上，用过程和相互作用的术语来描述。而这恰恰与老庄哲学中“道生物”的思想相似相通。
道家思想体系以“道”为核心，“道”乃道家哲学之最高范畴，道家的学说及其组成部分，皆围绕“道”而展开。道的本义是指行走的道路，引之为规律、准则以及宇宙本原。老子在《道德经》中称“道”：“有物混成，先天地生，寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天下母”。（老子5章，下引此书只注章数）在老子看来，“道”是先天地生的宇宙本原，天地万物最初由“其中有象，其中有物，其中有精，其中有信”的“道”所生成。在“道生物”的过程中，天地万物皆“负阴而抱阳”，阴阳两个方面在对立运动中不断地互相消长、相互转化。“有无相生，难易相成，长短相较，高下相倾，音声相和，前后相随。”（2章）有与无、难与易、长与短、高与下、音与声、前与后，都是互相转化的。祸福、刚柔、荣辱、胜败、进退、强弱的运动也莫不如此。
古代道家这种“生成论”宇宙观与古希腊德谟克利特在原子论中所倡导的“构成论”宇宙观不同。前者主张变化是“产生”和“消灭”或者“转化”，是一个动态过程；而后者则主张变化是不变的要素之结合的形式的不同。显而易见，上例中两个高速撞击的质子所分裂成的许多不同种类的基本粒子之实验结果，只能为道家“生成论”的宇宙观得到圆满的解释。
此外，当今各种统一场论要求一切产生质量的粒子，都是从统一场经对称破缺而生成的过程（包括希格斯场中使真空破缺进而使粒子获得质量的生成元k[r]），以及量子场论中的产生和湮灭算符的概念基础正是生成论。
2.“无生有”的科学
在老子的哲学逻辑结构中，道是有、无的统一体。如上所述，老子在指出比天地先生而又循环往复的“道”是万物的根本的同时，又言及了“道”本身寂（无声）寥（无形）的恍惚，不可规定，“无名天地之始；有名万物之母。故常无欲以观其妙；常有欲以观其徼。”（1章）“道”非具体有形，只能以“无”说明，即所谓“道常无名”，“大象无形”。“道”虽幽隐无形，但“其中有象”、“其中有物”、“其中有精”，是真实的存在，因此又可称为有，老子认为，“无”就是超玄绝象，形而上永恒的“道”（形而上者谓之道）。尽管“道”（无）玄之又玄，莫名其妙，却又无所不在，无所不为，依自然之理（“道法自然”）行无为之治（“道常无为而无不为”），是谓“自然无为”。所以“道生一，一生二，二生三，三生万物”，“自古及今，其名不去，以阅众甫”。（21章）
老子虽然指称“道”的“无”与“有”对偶，但是在时序上并不对称。他所谈到的“天下万物生于有，有生于无”，（40章）足以说明“无”在时序上是第一位的。
因此，笔者认为，老子的融本原与规律于一体的“道”，是物质，“无”与“有”是物质的两种状态。“无”是一种潜在的客观存在，是物质的精微状态，不是绝对的空无。“有”是一种可以直接观测或测量的物理实在。“无”在一定的条件下可以转化为“有”，具备无限的潜能。“有”是“无”的呈现与展开，“无”是“有”的潜存与本根。“无”这种隐微的“有”，是没有被展开，不能直接观测或测量的“有”。“有生于无”得以实现，其根本原因就在于“道”，“道”既是物质又具规律性，自备初始条件和边界条件；“道”是宇宙间最质朴者，它是不可名状的、混沌的始基。“道常无名朴，虽小，天下莫能臣也。”（32章）“道生物”乃是“道”在自身的作用下必然产生的结果。足见，老子“有生于无”的宇宙创生是自足的创生观。“道”之为“无”，不是一无所有，而是无名无形无象的客观实在。老子“有生于无”给出的只是物质从一种潜在状态到显在状态的突变，是物质形态的创生。
如果我们用老子的“有无之辩”来审视、剖析一下现代物理学，就不难发现，在一切自然科学中，最接近“道”的莫过于至今仍处于发展之中的量子宇宙学和美国当代物理学家惠勒所提倡的“质朴性原理”。另外，道论“有生于无”的分形论诠释也是一个极为生动的例证。
80年代初量子宇宙学迅猛崛起，为我们解决宇宙创生问题展示了诱人的前景。从1982年维伦金、1984年林德、各自独立地提出了宇宙由“无”通过量子隧道效应自发创生的量子宇宙学理论（隧道方案），以及1983年由霍金等人开创的“宇宙无边界”的量子宇宙学学派（无边界方案）以来，人们便开始了对宇宙创生问题，特别是“有生于无”的问题的科学研究。鉴于篇幅所限，仅以霍金及其合作者所倡导的一种宇宙创生的量子理论为例，来阐述这个问题。
按照霍金等人提出的量子宇宙学，现行的宇宙是由一种不可能进行时空描述的量子态自发创生出来的。为什么不能进行时空描述呢？
这是由于在极早期的宇宙状态，原始大球的质量一能量密度特别大。在这种情况下，由于量子引力效应，将引起物质场的时空涨落，这种涨落，将发生在普朗克时间
时间涨落意味着：事件的迟、早、先、后顺序不可分辨，空间的涨落意味着物体上下四方排列不可分辨。这时，即使存在物体的运动也并不能产生时间、空间概念；当然，我们也就不可能对这种运动着的物质进行时空描绘。这种不能进行时空描绘的物质状态有人取名为“无”（也称之为“混沌”或“真空涨落”）。由此，就有所谓宇宙创生于“无”之说。
如上所述，如果我们把经典时空及相应的物质状态称为“有”，量子时空被认为是经典的“无”，那么，霍金所提议的“无”，亦即一种混沌性的、无时间标度、空间次序的特殊物质状态，就是经典的“无”，量子的“有”，并非一种非物质性的精神、理念或神；并非表明时间、空间将终结于宇宙原初大爆炸处，仅表明我们宇宙的宇宙时间与空间在原初具有新的特征（如时空本身波动），而且还表明可以存在宇宙原初普朗克时代的“立前”“之外”，宇宙的创生只能是物质形态的创生，而不是物质的创生。
中国古代道家“有生于无”的思想，可以说是惠勒所倡导的“质朴性原理”的哲学先驱。惠勒受到现代宇宙学中的扩大了的马赫原理的启发，认为“不仅粒子和场本身来自‘大爆炸’，就连物理定律也来自‘大爆炸’”。据此他进而指出，所谓的“质朴性原理”，即物理学是从几乎一无所有达到几乎所有一切。
老子赋予“道”具有“夷”“希”“微”三大特点来描述“道”的质朴性：“视之不见名日夷，听之不闻名日希，搏之不得名日微。此三者不可致诘，故混而为一。”（14章）而惠勒则试图从一条代数拓朴原理，来构建他的“没有定律的定律”这种最质朴的物理理论体系。
这条代数拓朴的原理可以表述为“边界的边界为零”，用数学符号可以表示为：∞＝0
惠勒从这一恒等式出发，对物理场论中的源和场的关系作了一个观念性的变革。认为场是基本的，而源则是派生的，没有场的制约源将无所是从。然后按照这种场对源有控制作用的观念和对偶性，他在作为源的能量、动量、张量和作为场的时空几何之间建立起保证源守恒的联系：
惠勒进而论证说，电动力学、几何动力学和色动力学这三个当代很有见地的物理场论，每个都要两次用到这个原理。由此他意识到“边界的边界为零”这一代数几何中并不显眼的恒等式，却包含了今日场物理学的整个广度和深度，深信几乎整个物理学理论大厦是建筑在几乎一无所有之上。这就促使他决心要从几乎一无所有导出整个物理学。惠勒充满激情地说：“物理学曾是科学中最质朴者，它应当更加质朴。它象一扇神奇的窗户，使人们在实在的后面看到幻觉，而在幻觉的后面则又是实在！物理学的范围远超过我们已实现了的东西。我们并不满足于只了解粒子、场、几何、时间和空间，今天，我们还要求物理学去理解存在本身。”[①]
如果把霍金的“宇宙的‘有’创生于经典的‘无’、量子的‘有’”，以及惠勒的“无定律的定律”同老子的“道”作比较，那与它们相对应的“道”的涵义是“秩序法则”。在老子那里兼具宇宙本原和秩序法则双重含义的“道”的创生能力，自然地包含着宇宙及其间万物和作为“常道”的各种具体的事物法则的创生两个方面。霍金与惠勒各自得出的结论，与“道”的概念是不谋而合。
在本世纪发生的第三次物理学革命中应运而生的分形理论，它不仅为人们认识世界提供了一种新的方法论，而且也是对道论中“有”与“无”关系的复归。如有人撰文[②]从分形论的角度考察了道论“有生于无”的含义。指出维数是“有”与“无”的判据。只有观测尺度的维数与被观测客体的维数相同时，观测的结果才是有限和有结构的，这就是“有”。当观测尺度的维数大于被观测客体的维数时，得到的结果就是“无”。这里的“无”也是一种“有”，因而有可能从一种维数形式转化成另一种维数形式，进入人们可观测区，此即“有生于无”。
3.“万物总而为一”的科学
在量子力学理论与实验深入发展的推动下，在海森堡著名的测不准关系：
△p·△q≈h的直接启示下，尼尔斯·玻尔终于认识到，以薛定谔方程：
所描绘的一幅以粒子性为根本特征的微观世界图景，在经典意义上是互相对立的。然而这种对立的属性却是辐射和微粒都固有的、内在的和不可避免的。量子力学理论诠释的关键在于把彼此排斥的波动和粒子这两种描述协调起来。玻尔选择了“相反即互补”[③]作为他的格言，认为现在所处理的并非现象的一些“矛盾”图景，而是一些“互补”图景，只有这些“互补”图景的全部才能够提供经典描述方式的一种自然推广。而“互补”描述的意义在于：一些经典概念的任何确定应用，将排除另一些经典概念的同时应用，而这另一些经典概念在另一种条件下却是阐明现象所同样不可缺少的。”[④]这个互补原理的基本思想是十分明确的，这就是要完整地获得关于微观客体的知识，必须使用两组既互相排斥又互相补充的经典物理学概念，只有这些经典概念的总和才能提供整体性量子现象的完全图景，我们对于客体的描述（即理解、即认识）才能完备。量子力学的形式体系就是由玻尔的“互补原理”给出了恰当的表述。具体地说，它是通过经典物理量的算符化和确定不可对易的代数法则，使经典物理量获得了新的意义。这样，既满足了观测中使用经典物理术语的要求，又体现了同一微观客体在不同实验条件下显示出互相排斥的特征。
足见，体现着哥本哈根精神，点缀出量子力学形式体系思想灵魂的“互补原理”，它的思想精髓就在于：在一个概念体系中允许存在着矛盾，存在着不相容之处。毋庸置疑，这明显与经典物理学的传统观念相悖，但道家的哲学思想恰恰具有玻尔所需要的精神。
中国古代道家学说善于把看似不相容的东西融合在一个体系中。重同成了道家思想辩证法的核心内容之一。老子将“道”称为“一”，此处的“一”就是指的同一性。老子说：“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和。”（42章）其中的“一”、“三”、“冲”，讲的就是同。因为从矛盾的实体上看问题，对立双方联系在一起，这就是同；而从形式、外表、数量上看就是一；从阴阳二气混合杂处的状态看，它非阴非阳，好象是个三，说好象是，就是并非真是。因为事实上不可能存在一个纯粹的既不同于阴又不同于阳的真正第三者。所以这个似三的三，实际上还是那个对立双方联系在一起的一，也就是同。“冲气”，也即是中气。这个“冲”是从空间角度上来谈“一”与“三”的，因为“一”与“三”既然是对立双方之间的联系，那应势必有处于中间位置上的东西，成为二者的中介。所以老子在这里言及的“一”、“三”、“冲”并不神秘莫测，其称谓虽然不同，但实际则是一回事，它们指的就是对立统一规律中的同一性。只不过老子此处是从数量和空间的角度上谈问题而已。如果我们从质的角度看问题，那么老子的“一”、“三”、“冲”就是同了。既然老子把“一”、“三”、“冲”，也即是同，看作是产生万物的根本，那就足以证明在对立统一规律中，他更加看重的是矛盾的同一性。他又说：“天得一以清，地得一以宁，神得一以灵，谷得一以盈，万物得一以生”。（39章）说如果得不到“一”的话，“天……将恐裂，地……将欲发，神……将恐歇；谷……将恐竭，万物……将恐灭”。（39章）即在老子看来，道所具有的这种融通统一万物的特性，虽然体现在道身上，但却表现为永无休止的变易过程中，是通过变化发展来表现事物的统一性的。
老子所说的“一”，就是后来庄子所讲的齐一万物。《庄子·齐物论》中曰：“天地与我并生，而万物与我为一。”“凡物无成与毁，复通为一”。庄子在这里所说的，就是今天我们所言及的世界的同一性，就是讲道齐万物的道理。齐一万物表现在道的过程之中，没有变化发展的过程，万物就不可能齐一，故同一性表现为道的过程性。
在《淮南子》中，道的同一性讲得更明白。《淮南子·精神篇》曰：“天地运而相通，万物总而为一，能知一，则无一之不知也，不能知一，则无一之能知也”。高诱注曰：“上一道也，下一物也。”《淮南子·原道篇》又说：“清静者，德之至也，而柔弱者，道之要也；虚无恬愉者，万物之用也。肃然应感，殷然反本，则沦于无形矣，所谓无形者，一之谓也，所谓一者，无匹合于天下者也。”还曰：“道者一立而万物生矣，是故一之理施四海，一之解际天也。”《诠言篇》则曰：“夫无为则得于一也。一也者，万物之本也，无敌之道也。”又曰：“洞同天地，浑沌为朴，未造而成万物，谓之太一。”此处讲的一，指的就是道，亦即指的是道的同一性，并且指出了道的同一性就表现在变易生化发展的无形过程之中，正是在无形的变易过程中，道融通万物混而为一。
从道家学说关于如上文所述的“道”融通万物的同一性来看，所谓同一性，即隐含着绝对的不等同性，这正是老子“一”、“三”、“冲”的关系之意，庄子所谓齐物者齐其不齐之意，以及《淮南子》万物总而为一之意。这就是说，道包含了本质的同一性，道的过程性使其中的任何规定性（也即任何事物）都将消失，它对任何事物都有绝对的否定性，因而具有至上的同一性。但在道这一过程的同一性中，又潜伏着万事万物的不等同性。否则，同一性、齐物论就成了无的之矢了。道家的这些思想恰好与玻尔的“互补原理”交辉相映，互为印证。因为所谓“互补原理”就是“存在的相反形式终究会统一成为一个实体”。[⑤]换句话说，所谓的“波粒互补”即同一，指的是微观世界图景中相互排斥的两个对立面——波动性和粒子性之间内在的、有机的、不可分割的联系。既然在不同的实验条件下得到的量子现象的观测数据，不能统一在一个物理图景中加以描述，那么就应当用“互补原理”来描述。玻尔说：“不论不同实验条件下的原子现象表现得多么矛盾，其中每一个现象却都是明确定义了的，而且所有这些现象的总体就包罗了有关客体的一切可定义的知识；在这种意义上，这些现象必须认为是互补的。”[⑥]足见，玻尔从互相对立、相互排斥的实验观测中，看到了波动性与粒子性之间相互依存、互相联结的关系，强调必须把它们“综合”在一起，才能对量子现象作出完全的描述，进而揭示出微观客体运动的共同本质。这里，玻尔的互补原理不仅在解释量子现象二难推论方面，确实向辩证的观点前进了一步，而且体现着道家之“道”融通万物的同一性的思想。
当然，道家学说能对现代物理学发生作用的部分，还远远不止这些，能影响的领域也决非只限于物理学，因为合理的思想是不死的，它能与日月同辉，天地共存。
注释：
[①]《物理学与质朴性——惠勒讲演集》、安徽科技出版社1982年版；P82。
[②]张建树：《道论“有生于无”的分形论诠释》，载“西北大学学报（哲学社会科学版）1996年第1期。
[③][⑤]奚北炎摘译：《玻尔的物理学道路》，载《科学新闻（沪）》，1986年第10期。
[④]玻尔：《原子论和自然的描述》，剑桥大学出版社1934年，P10。
[⑥]冼鼎昌：《纪念尼尔斯·玻尔》，载《自然杂志》1985年第10期。