诸谢晶,王 典
(浙江工业大学 马克思主义学院,浙江 杭州 310018)
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾经说过,假如在某种灾难中所有的科学知识都将被毁灭,只能有一句话可以传之于后世,那么,哪句话能用最少的词汇包含最多的信息呢?应该是:万物皆由原子构成。这无疑体现了费曼对于原子论的信奉和赞赏。原子论一方面是古希腊哲学中的重要内容,另一方面也是近现代科学中的细分学科。古希腊哲学家德谟克利特创立了哲学原子论,哲学原子论是对早期希腊各派别自然哲学的一次综合,也是西方哲学史上第一个较为完备的唯物论哲学体系。及至古希腊晚期,伊壁鸠鲁对哲学原子论进一步发展,这主要体现为对自由的论证和提出以幸福为宗旨的伦理学。在漫长的中世纪,哲学原子论遭到禁止,直到文艺复兴时期,哲学原子论才得以全面复兴,逐渐成为一股冲击基督教神学的思潮。伴随着科学的发展,哲学原子论也逐渐向科学原子论转变和发展。
哲学原子论和科学原子论的原子看上去好像差不多,它们都是物质内部结构中的微小粒子,都有重量、形状和体积的特性。但是,哲学原子论的原子是哲学家思辨推理的产物,科学原子论的原子是科学家实证分析的对象。哲学原子论对自由的论证和以伦理学为旨归是一体的,而在科学原子论中不再有自由的位置,也拒斥了以自由为基础的伦理学。对此,本文予以详细的论述。
古希腊哲学家在面对这个可被感知的现象世界的时候,敏锐地觉察到现象世界中的一切事物都是运动变化的,日月星辰、山川草木以及虫鱼鸟兽人无一不是如此;地球每时每刻都在自转与公转,昼夜更替,四季往复;世间万物都要经历从产生到灭亡的过程,只不过是变化的快慢不同而已。虽然所有的事物都难以逃脱死亡的结局,可是现象世界依然生生不息,并没有早早地归于虚无。简单的事物之间是可以相互转化的,比如气凝结成水,水滋润土地,土地生长出草木,草木可以生火,而复杂的事物又可以由简单的事物所构成,所以世间万物可以普遍地联系起来。那么,生死更替的背后是否存在永恒不变的东西呢?运动变化且普遍联系的现象世界是否有其内在统一性呢?
古希腊哲学家将这种永恒不变的东西、将现象世界的内在统一性称之为本原。所谓本原,亦即万物都从中而来又复归于它的东西。德谟克利特创立了哲学原子论,他提出现象世界的本原是原子和虚空,原子在虚空中的聚合和分离构成了世间万物的生灭变化。原子一词的本意是不可再分,因为无限分割下去的结果是无,而原子不能是无,否则由原子构成的一切事物最终都会分化消失为无,世界也早就不复存在了。原子不可再分,所以坚固充实,永恒不变,“原子由于坚固,是既不能被毁坏也不能被改变的。”[1](P41)这样的原子不是我们的感官所能感觉到的,只有在理性思维中才能把握和理解它。原子“如此之小,以至是我们的感官所不能把握的,它们通过聚合产生能被视觉或别的感觉所感知的事物”。[2](P343)所以,原子是现象世界的本原,它是超感知的存在。
在17世纪,伽桑狄全面复兴了哲学原子论。在伽桑狄之后的近两百年的时间里,近代科学的发展为原子论思想增添了新的内容,无论是简单物质还是化合物都是由分子构成的,分子是物质保持其化学性质的基本单元,而分子又是由原子构成的,单质分子由相同元素的原子构成,化合物分子由不同元素的原子构成,每一种原子对应一种化学元素,原子是化学元素的最小单元。直到19世纪,道尔顿发现,如果甲和乙两种元素能够相互化合而产生几种不同的化合物,则在这几种化合物中,跟一定质量的甲元素相化合的乙元素的质量互成简单的整数比。道尔顿认为,这是因为某一元素的一个原子不仅可以与另一元素的一个原子相结合而形成一种化合物,而且也可以与另一元素的两个或多个原子相结合而形成不同的化合物,所以与一定质量的某一元素相化合的另一元素的质量就必然互成简单的整数比。[3](P51-52)既然原子按照整数比相互化合,那么就可以将化合物中最轻的元素作为基本单位,再将它与其他元素的质量相比较,从而得出其他元素的原子质量相对于最轻元素的原子质量的倍数,即测定原子的相对质量。不同的原子具有不同的质量,质量开始成为原子的根本特性。对原子质量的测定意味着化学研究自此走向定量化和系统化,标志着科学原子论的建立和哲学原子论向科学原子论转变的最终完成,原子也成为科学家实证分析的对象,它是可感知的存在。
伊壁鸠鲁对哲学原子论的进一步发展主要体现在对自由的论证和提出以幸福为宗旨的伦理学。他提出原子具有体积、形状和质量的特性,原子的运动方式有三种:一是直线式的下落运动,二是脱离直线的偏斜运动,三是原子的互相排斥运动。从原子的特性来看,原子的直线式的下落运动是因为原子自身的重量,原子的互相排斥运动是因为原子的坚固充实使它们互相碰撞后会向后退,但是原子脱离直线的偏斜运动从原子的体积、形状和重量的特性中找不到根据。
从现象世界的形成来看,虚空是空无一物的,是没有阻碍的,不同重量的原子都以同样的速度在虚空中运动,如果原子不发生脱离直线的偏斜运动,就不会有原子的碰撞,现象世界也就永远不会形成。现象世界的存在是我们已然确切感知到的,那么就可以倒推出原子脱离直线的偏斜运动是肯定存在的。
从原子的概念来看,原子是物质内在结构中不可再分的物质微粒,也是现象世界的本原,它是思辨推理的产物。所以,在原子的概念中,既包括物质的方面,也包括形式的方面。当原子作直线式的下落运动时,原子在它所划出的直线中被扬弃,它成为一个与自己的特性完全无关的、没有独立性的点。“正如点在线中被扬弃一样,每一个下落的物体也在它所划出的直线中被扬弃。这与它所特有的质完全没有关系。一个苹果落下时所划出的垂直线和一块铁落下时所划出的一样。因此,每一个物体,就它处在下落运动中来看,不外是一个运动着的点,并且是一个没有独立性的点,一个在某种定在中——即在它自己所划出的直线中——丧失了个别性的点。”[4](P32)在直线运动中,原子是由空间规定的,它被赋予了一个相对的定在,这体现了原子的物质性。但相对的定在不是自为的存在,自为存在的原子还根本没有出现。原子是现象世界的本原,它是绝对的、自我决定的、维持自己于自身之中的、将每一个被另一个定在所规定的定在都加以否定的。这种否定意味着原子对于相对定在的偏离,也就是原子脱离直线的偏斜运动。因此,直线式的下落运动体现了原子的物质规定,而脱离直线的偏斜运动体现了原子的形式规定。
无论是从现象世界的形成来看,还是从原子的概念来看,原子都脱离直线而偏斜,而偏斜运动论证了自由。如果认为原子的偏斜运动是毫无根据的,那么这种想法就将原子的偏斜运动拖到了决定论的范围,决定论认为事物之间有确定的因果联系,而原子的偏斜运动正是要超出决定论的。
19世纪末,汤姆逊在研究阴极射线的实验中发现了电子。由于电子是比原子更小的粒子,汤姆逊提出了第一个原子内部结构的动态模型。20世纪,卢瑟福和玻尔先后对原子内部结构的动态模型予以修正和完善,在大多数情况下,玻尔的原子模型可以成功地解释电子的运动规律。他提出电子只在原子内一些特定的轨道上运行,并且在这些轨道上运行时电子不辐射能量,只有当它从一个轨道突然跳到另一个轨道上的时刻,它才会发出辐射,一个轨道对应一个能量值。但是玻尔的原子模型在解释氢元素光谱中的某些比较细的谱线时,却失败了。玻尔的学生海森堡指出,任何关于电子轨道的学说都是没有事实根据的,在研究原子时,只能观察什么进去,什么出来——辐射、电子,有时还有放射性的粒子等。因此,海森堡就用微分方程来表达他的原子结构学说,并不想给予物理学的解释。后来,薛定谔的学说也是用同海森堡的方程相当的方程进行表达的。所以,从数学上来说,这两种学说是完全一样的,但是我们无法根据海森堡的学说构成一个物理模型,也很难根据薛定谔的学说构成一个物理模型。[5](P7)
可以看到,在科学原子论中,关于原子的运动,可以构建物理模型进行实证分析,也可以推演出数学方程进行量化表达,原子的运动处于决定论的范围内,在原子的运动中没有自由的位置。
原子的偏斜运动所论证的自由贯穿于整个哲学原子论。在自由的基础上,哲学原子论以幸福论的伦理学为旨归,论证自由和论证幸福是一体的。在哲学原子论看来,人是自由的,人可以消除对于死亡和命运的恐惧,免除身体的痛苦和灵魂的烦恼,去追求和实现幸福的生活。
所谓死亡,意味着人的感觉能力的丧失,“一切好与坏都在感觉之中,而死亡是对感觉的剥夺。当我们活着的时候,死亡还没有来临;当死亡来临的时候,我们已经不在了。”[6](P30)所以,既然死亡是对感觉的剥夺,那么死亡对我们来说也算不上是一件坏事,更不如说,死亡其实与我们无关。这便有力回击了宣扬灵魂不灭和轮回转世的传统宗教,帮助人们消除对于死亡以及死后灵魂会遭受惩罚的恐惧。
所谓命运,有些人认为是神通过操纵天体的运转来主宰的。哲学原子论驳斥了这个观点,天体同样是由原子构成的,天体固定不变的周期运动现象来自于世界产生时最初的原子聚拢和结合。持有神操纵天体的运转来主宰命运的观点的那些人,即便他们熟知天体的升降、周期回转和日月食等现象,他们仍然会因为搞不懂神的旨意而担惊受怕。然而,哲学原子论指出,神是不朽的和幸福的生物,一切蕴含着冲突或者烦恼的东西都是与不朽和幸福的本性不相容的,神并不会勤勉地管理着天体的运转,因为劳作、操心、愤怒和偏爱与幸福不相容,神享受着极度幸福,不会自愿进行这些运动。所以,神不操心人的是非善恶,也不为人间事务所烦扰,我们不必恐惧神。这便有力回击了宣扬神通过操纵天体的运转来主宰人的命运的巫术迷信,帮助人们消除对于神以及命运被支配的恐惧。
在科学原子论看来,原子的运动和其他事物的运动并没有不同,运动是物质最基本的属性,其他属性都是运动的具体表现。空间属性是物质运动的广延性体现,时间属性是物质运动的持续性体现,引力属性是物质在运动过程由于质量分布不均所引起的相互作用的体现,电磁属性是带电粒子在运动和变化过程中的外部表现,等等。物质的运动完全可以进行量化研究,能量就是物质运动转换的量度。对应于物质的各种运动形式,能量也有不同的形式,原子运动对应的能量形式是化学能,而分子运动对应的能量形式是热能,宏观物体的机械运动对应的能量形式是动能,等等。虽然物质的运动形式不尽相同,但是物质的运动属性都可以通过能量相互比较,能量是不断运动着的物质的共同属性。因此,在原子的运动中不再有自由的位置,科学原子论也就必然不再包含以自由为基础的伦理学。
相较于哲学原子论,科学原子论舍弃对原子形状的讨论,保留且注重对原子质量和体积的讨论,尤其是质量,成为原子的根本特性。因为形状属于定性的层面,而质量的测定使得原子进入到量化表达的阶段。同时,相比于哲学原子论的思辨推理,科学原子论则建立在实证分析的基础之上,将可观测可感知的实验事实作为依据。先是将原子规定为化学反应中不可再分的物质微粒,后来又在物理实验中发现比原子质量更小的粒子,从而开启对原子内部结构的探究。原子不再是哲学原子论中不可再分的物质微粒,而是成为物质从宏观到微观的一个重要的中间环节。更进一步来讲,伊壁鸠鲁在对哲学原子论的发展中所做出的最突出贡献,即对自由的论证和提出以幸福论为旨归的伦理学,被科学原子论彻底舍弃了。科学原子论乃至整个科学领域都建立在因果必然性的信念之上,这种信念被概括和加强在关于世界状态之决定论的形而上学原理中。按照决定论,世界上的一切事物,不仅是决定了的,而且是由其先前状况所决定的。[7](P107)在科学原子论中,不再有自由的位置,也就必然不再包含以自由为基础的伦理学内容。
对于哲学原子论和科学原子论关于伦理内涵的有无之别的分析,可以帮助我们清楚认识到,在哲学中讨论原子和在科学中讨论原子并不完全是一回事儿,这也有助于我们摆脱对于原子论从哲学阶段进入到科学阶段是单纯进步的简单看法,这样的看法过于表面和肤浅,不利于我们反思哲学和科学的差别。科学建立在关于因果必然性的信念之上,这种信念被概括和加强在关于世界状态之决定论的形而上学原理中,而自由构成关于人类行为的形而上学原理,基于自由的伦理学领域的思考是科学所不具备的。毫无疑问,科学为我们带来了极大的物质财富,在当今社会,科学也几乎成为完全正向和正确的词汇。但我们不应该忽视科学的界限,科学本身不涉及人的自由与否,更不关心人应该如何过上幸福的生活。如果我们只是一味地发展科学,而忽视对于人的自由和幸福的思考,那么用科学来造福人类就是一句空话。哲学原子论超出决定论的努力、对自由的论证、看待死亡的淡然态度、同命运的抗争以及对幸福的追寻,在当代粒子物理学背景下,仍然具有深远的启发意义。虽然没有哪一个理论可以绝对完美地解释世界,欲有所明,终有所蔽,不应畏惧,人类对于世界的探索永远在路上。但同时,我们更不应该忘记探索世界的初心和目的,解释世界和安身立命永远都是不可回避的话题。