古老的道家智慧與現代的物理學

日期: 2005年1月版
徐水生先生 武漢大學哲學學院教授

摘錄: 《當代道家與道教》

古老的道家智慧對推動了人類文明的發展和改變了人們生活方式的現代物理學有何積極作用？這似乎是個異想天開的問題。然而，著名的現代物理學家、日本首位諾貝爾獎獲得者湯川秀樹以其輝煌的科研成果和特殊的工作經歷，對這一問題給予了肯定性的回答，使“神話”變為了現實。湯川秀樹（1907一1981）1927年畢業于京都大學理學部物理學科，1935年開始發表關於介子理論的系列論文，後任京都大學教授，1948年至1953年任美國普林斯頓、哥倫比亞等大學客座教授，1949年因提出介子理論獲諾貝爾物理學獎， 1981年病逝於日本京都。湯川秀樹在總結其一生的物理學研究時指出：“和其它物理學家不同，對我來說，長年累月吸引我，給我最深影響的是老、莊等人的思想。它雖是一種東方思想，但在我思考有關物理學問題時，它仍不知不覺地進入其中。”[1][1]日本思想界有些著名學者認為，湯川秀樹“表層是物理學家，但深層是哲學家。”[2][2] 中國學術界近年也有人將湯川秀樹與英國科學史家李約瑟、美國物理學家卡普拉等人一起稱為“新道家”。[3][3]總之，對於“湯川現象”有必要作認真地研究。

下面我以日本朝日新聞社1971年出版的《湯川秀樹自選集》、日本岩波書店1985年出版的《湯川秀樹著作集》以及湯川秀樹的《創造力和直覺》（復旦大學出版社1987年中文版）三種原著為基礎，來具體探討道家智慧與現代物理學的有機聯繫。

第一， 道家關於發展、變化的思想與現代物理學發展趨勢極為合拍。老子曰：“萬物負陰而抱陽”（42章），“反者道之動”（40章），他觀察到天地間萬事萬物都存在著互相矛盾的兩個對立面，對立面不是一成不變的。莊子指出，天道猶如“大塊噫氣”的交響樂，瞬息萬變，“物之生也，若驟若馳，無動而無變，無時而不移”（《秋水》）。他認為事物無時無刻不在變移，盈虛、生死都只是一時的現象，其形態絕不固定。當然，老莊的發展和變化思想也有一定局限性，如老子對轉化的條件重視不夠；莊子有過分強調絕對運動，忽視相對靜止之弊。湯川秀樹從積極意義上對老莊加以了肯定，他說，“老莊的思想，既不是宗教，又不是倫理。其特點可用不同於‘到達’的‘通過’或‘一時停止’來表達。所謂‘到達’與目標、終點相聯繫。相對來說，‘通過’有通過某點，在某點停止一時之意，有不是終點而是中間站的細微差別。就是在這種意義上使用‘到達’和‘通過’的說法。”[4][4] 十九世紀未二十世紀初，物理學界發生了一次革命性的飛躍。隨著生產與實驗技術的不斷發展，物理學遇到大量新課題，迫使人們認識到舊理論不是那麼完善，因為它並不能圓滿地解釋新發現的一些現象。黑體輻射與邁克爾的實驗使經典物理學理論碰到了巨大的困難，微觀粒子的發現也提出了新問題，這一切導致物理學理論新的突破。二十世紀以來，相對論、量子論、原子物理學、粒子物理學以及凝聚態物理學等應運而生。新的研究領域不斷開拓，物理學的面貌有了根本性的變化。因而，湯川秀樹立足于近、現代物理學發展史，進一步解釋了為何喜歡具有“通過”特點的老莊思想。他說，在學問上，不可能有“到達”的終點。“普朗克、愛因斯坦幾位偉大的物理學家，推翻了牛頓力學。這可能說得有點過頭，但總之牛頓不是終點，到達點。似乎應長時間停車，但結果只是應通過的途中一站。至今我還不知哪兒有終點？”“在《老子》、《莊子》那兒，沒有明顯的到達點。它們是非常獨創、有趣的思想。僅此而已，絕無終點的看法是正確的。”[5][5]從此意義上來說，老莊關於變化、發展的思想與自然科學上的沒有絕對不變的認識或定理，只有不斷發現、不斷創新、才能尋得新真理的精神是一致的。

第二， 道家關於概念和真理的相對性思想可以獲得現代物理學的非凡新意。

《老子》曰：“道可道。非常道，名可名，非常名。”（1章）湯川指出，我是這樣解釋《老子》第一章的，“真正的道，即自然法則，不是慣例之道，常識之理。真正的名或概念，不是常見之名、常識性概念”。“變成如此的解釋，也許我是物理學家。到十七世紀伽俐略、牛頓發現新物理學的道之前，亞里斯多德的物理學是‘常道’。牛頓力學確立，並被稱為正確的道之時，它便成了物理學上唯一的道。‘質心’這種‘新名’，不久成了‘常名’。二十世紀的物理學是從超越‘常道’，發現新道開始的。在今天，狹義相對論、量子力學等形式的新道已成了常道，‘四維時空世界’、‘幾率幅’這類奇妙之名，幾乎成了‘常名’。因而必須再尋找不是常道之道，不是常名之名。如那樣思考的話，二千多年前的老子話使人能獲得非凡的新意。”[6][6] 關於老子的“道可道，非常道。名可名，非常名”，哲學史界通常是這樣解釋的：“可以言說的道，就不是恒常的道，可以稱呼的名，就不是恒常的名。”湯川秀樹的文字解釋與此不同，但從思想實質上來說還是與老子哲學精神相通的。如老子說：“道常無名”。[7][7] 老子認為名稱或概念不是絕對的，具有相對性。自然科學就是在不斷淘汰舊概念、舊理論，創造新概念，新理論中發展、前進的，因而二者確有思想上的一致性。

第三， 道家“知魚樂”類的直覺思維“貫穿著現代物理學的精神”。湯川秀樹指出：“直覺能力在古代的希臘天才和中國天才那裡都是天賦極高的。”[8][8] 直覺是指在已往經驗知識積累的基礎上突發地把握事物本質的能力以及基於這種能力而產生的思想。直覺思維方法的基本特徵之一，是其非邏輯性。道家的直覺思維方法在《莊子．秋水篇》有著生動的展現，“莊子與惠子游于濠梁之上。莊子曰：‘魚出遊從容，是魚之樂也’。惠子曰：‘子非魚，安知魚之樂？’莊子曰：‘子非我，安知我不知魚之樂？’惠子曰：‘我非子，固不知子矣，子固非魚也，子之不知魚之樂，全矣！’莊子曰：‘請循其本’。子曰：‘汝安知魚樂’雲者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也。”湯川秀樹對此故事表示了濃厚的興趣，他指出，“此話表面類似禪的問答，實際上很不一樣。禪總是把論證進行到科學無能為力之處，但莊子和惠子的問答表現了與科學的合理性和實證性有關的看法。惠子的論證方法看起來似乎比莊子更有邏輯性。一般認為，像魚之樂這類很難下明確的定義，不承認實證是不可能的看法，接近科學的傳統觀點。儘管我自己是位科學家，但與莊子所說具有很強的同感”[9][9] 故二十世紀六十年代有人請湯川秀樹題字時，他常寫“知魚樂”三字。如日本名古屋大學理學院的物理學會議室牆上曾經長期掛著湯川所寫的“知魚樂”條幅。湯川秀樹甚至在1965年9月在京都召開的紀念介子理論提出三十周年的基本粒子國際會議上，將“知魚樂”的典故英譯給外國的物理學家，引起了他們極大的興趣。

      為什麼湯川秀樹對“知魚樂”的典故如此鍾愛並與莊子頗有同感呢？因為在當時的物理學研究中，邏輯證明和實驗的方法在基本粒子探討中表現了一定的局限。物理學家最感困惑的是所謂基本粒子的真正本性。一個肯定的情況下，基本粒子甚至比原子還要小得多，從更嚴密的觀點來看，基本粒子很可能也具有自己的結構。但實際上，簡直很難用實驗手段來直接識別這樣的細節。所以，湯川秀樹又說，“我堅信用某些方法可以合理地把握住基本粒子的結構，而且當然我正在為尋找可能的答案而費腦筋。我相信這樣的一天將會到來。那時我們將知道基本粒子的內核，即使這一切不會像莊子知道魚的內心那樣簡單，但為了作到這一點，我們也許必須採取衝破現有知識框框的奇妙思維方法。”[10][10] 這裡的“奇妙思維方法”就是莊子“知魚樂”一類的直覺思維方法，經過科學地改造、提高，它可以彌補邏輯和實驗方法的不足（或產生互補），有助於基本粒子的研究。

湯川的親密科研助手——著名物理學家阪田昌一也進一步揭示了莊子直覺思維方法的現實意義，他說：“‘知魚樂’的精神正是貫穿著現代物理學的精神，它把隱藏在現象背後的本質作為問題出來了。”[11][11]正如湯川秀樹指出：“物理學從二十世紀初期以來的發展，就是走的這種道路。在這樣事例中，單靠邏輯學是什麼也幹不成的。唯一的道路就是直覺地把握整體，並且洞察到正確的東西。換句話說，這裡更重要的與其說是剷除矛盾倒不如說是在整體中發現和諧。” [12][12] 而老莊哲學中的直覺思維，經過科學改造後也能適合現代物理學的需要。湯川秀樹還指出：“直至今日，有人認為東方的思維方式是非邏輯的，有礙科學的發展。這類意見不少，但我未必同意。”[13][13] 如在量子力學中有不確定原理、引進了概率的概念，西方人很難掌握，而東方人極易接受，這不能不說與東方思維方式有關。同時，這在一定程度上也說明了以莊子思想為代表的道家直覺思維的合理性。

第四， 道家的類比思維是一種創造性思維的形式，有利於現代物理學“尋找前所未知的真理”。類比是由兩個物件內部屬性關係的某些方面相似，而推出它們在其他方面可能相似的推理方法。用湯川秀樹的話來說，“類比是這樣一些方式（想像力發展等方式——引者注）中最具體的一種，它們把那些在一個領域中形成的關係應用到另一個不同領域中去。這是中國人自古以來就很擅長的一個領域。表現類比的最古形式就是比喻。······正如我在前面說過的，我特別喜歡莊子，他的作品充滿了比喻和佯謬，而且其中最吸引人的是這些比喻和佯謬揭示在我面前的那個充滿幻想的廣闊世界。”[14][14] 湯川秀樹還指出，“作為一種創造性思維的形式的類比的實質是可以簡單敘述的”。“當兩個事物之間的不同性和相似性都被認識得很清楚時，類比思維就會變得更加富有成果。”[15][15]

湯川秀樹在其著作中多次談到類比特別是中國古代的類比（比喻），這是有其重要原因的。其一，類比思維在近、現代自然科學發展中起到了重要作用。如：1803年英國化學家道爾頓比較了古希臘原子論，細緻地研究了當時所建立起來的當量定律和定組分定律，發現只要引入原子的概念並確定各種原子都有獨立的原子量，就能圓滿地解釋這些定律。之後，他又建立了近代原子論，在科學上作出了重大突破。其二，西方科學家類比論的文化基礎幾乎都來源於古希臘哲學。作為一貫重視科學方法論，又具有東方文化素養的湯川秀樹理所當然地也很重視類比法，不過，他更重視老莊思想中的類比方法。因此，他說：如果回顧歷史，我們就會發現在二千多年前的“中國等地區有許多偉大的思想家或哲學家，他們教給人們大量利用類比或隱喻。在我看來他們似乎不但用它來勸說別人，而且也用它來找出他們前所未知的真理”。[16][16]

    莊於是中國古代哲學中最具浪漫色彩的哲學家，他主要依靠比喻和類比來論證哲學問題。如《齊物論》通過狙公賦芧、罔兩問影、莊周夢蝶等比喻，來論證對任何事物的認識本無確定不變的是非標準，一切是非之爭，都是對道的全面性的歪曲和割裂，反對認識的片面性。《逍遙遊》借用大鵬和小鳩，大椿和朝菌的比喻，說明任何事物都不能超越自己本性和客觀環境，主張各任其性，逍遙自在。《秋水》篇借河伯與海若的對話說明萬物的大小、貴賤、生死、是非都是相對的。從一定意義上說，本文後述的基元城概念、物理學的“混沌”概念、“看不見的鑄型”思想，就是湯川秀樹運用莊子類比思維的成功嘗試。

第五， 道家的智慧和湯川物理學的成就。這裡舉三個實例：

第一個例子，是“基元域”概念的形成。湯川秀樹說：“1950年，我發表了關於非局域場的理論，想將它作為和實體論、本質論的一種綜合統一的第一步。這時，在宇宙線中發現了未被預計到的幾種新粒子。……然而，再前進一步，希望更大，困難也越大，感到要達到應滿足的理論需一個較長的時間，實際從這以後到今天的二十多年，我仍進行著惡戰苦鬥。其中，我想起了種種東西，成此契機的一個是在基本粒子研究上用新形式恢復的一般相對論精神，還有一個是想起了長期被遺忘的莊子。儘管時代相隔甚遠，然而在將哪一方都可相容時、空（天地）和作為內在東西的物質、能量（萬物）的相互關係問題上，二者有共同點。在這裡有其它種種思想中所看不到的獨特。如我在《基本粒子》中所述，想起了吸取莊子思想營養的詩人——李白在某文開頭中的‘天地者萬物之逆旅，光陰者百代之過客’等句，於是在1966年某日終於將我的苦心思索結晶為基元域[17][17] 的概念。”[18][18]

    第二個例子是，湯川粒子物理學上的“混沌”說的產生。湯川秀樹說，我在思考基本粒子的過程中突然想起了《莊子》中的“混沌”典故，“我研究基本粒子已有多年，而且，至今已發現了30多種不同的基本粒子，每種基本粒子都帶來某種謎一樣的問題。當發生這種事情的時候，我們不得不深入一步考慮在這些粒子的背後到底有什麼東西。我們想達到最基本的物理形式，但是，如果證明物質竟有30多種的不同形式，那就是很尷尬的。更加可能的是萬物中最基本的東西並沒有固定的形式而且和我們今天所知的任何基本粒子都不對應，它可能是有著分化為一切種類基本粒子的可能性、但事實上還未分化的某種東西。用所慣用的話來說，這種東西也許就是一種‘混沌’。正是當我按這樣的思路考慮問題時，我想起了莊子的（混沌）寓言。”“在他的著作（《應帝王篇》）中，‘混沌’是和基本粒子世界很相通的。莊子說，如果企圖笨拙地把某種相貌強加給混沌，就意味消滅混沌。雖然這樣的一種說法在不同的人看來將有不同的意義。但是在我看來它揭示了我們在基本粒子方面遇到那種形勢。”[19][19]

第三個例子是，“看不見鑄型”的物理法則的確信。莊子在《大宗師》篇中說，“今大冶鑄金，金踴躍日：‘我且必為鏌鋣！’，大冶必以為不祥之金。今一犯人之形而曰：‘人耳！人耳！’，夫造化者必以為不祥之人。今一以天地為大爐，以造化為大冶，惡乎往而不可哉！成然寐，蘧然覺。”這裡寓有一種自然規律決定一切的天地造化思想。湯川指出：從數年前，我有時將物理法則比喻為“看不見的鑄型。”今天，我們知道自然界由若干種類基本粒子組成。例如電子，和同一類型的其他粒子毫無區別。不論在何處、何時形成，各個電子具有完全相同的品質和電荷，這是自然界法則性最基本形態的一種體現。產生這類同一東西的人眼看不見的機構，當然內在於自然界之中。我把它比喻為“人眼看不見的鑄型。”但最近在反復讀《莊子》中，發現了如此完全相似的比喻，感到大吃一驚，這個比喻就是《大宗師》中的一節。湯川秀樹又說：“莊子認為人在巨大的天地之中，是由肉眼看不見的鑄型鑄出的，到時又重鑄成別的東西，將此比喻成生死沒有什麼大的差別，以超越死亡。與其作人類來看，倒不如說將此看成是基本粒子的生死問題。儘管這是古代莊子的思考，但與我的思考極其相似。在我看來，莊子是一位真正了不起的思想家。”[20][20] 湯川在這裡站在現代物理學的高度詮釋了莊子關於天地造化的思想，別有新意。

西方現代物理學家丹麥的玻爾（1885－1962）、德國的海森伯（1901－1976）等人在推動量子力學的形成和發展中，從古希臘哲學家德謨克利特的“原子論”裡得到不少啟示。故海森伯說，一個人如果沒有希臘自然哲學的知識，就很難在現代原子物理學中取得進展。而與他們不同的是，東方現代物理學家湯川秀樹更多的是從道家哲學中得到了重要啟迪，為現代物理學的發展作出了重要貢獻。同時，“湯川物理學”也糾正了海森伯上述觀點的片面性。這也說明，在一定條件下中國古代哲學的某些合理思想也有利於現代自然科學的發展。

當然，湯川秀樹將古老的道家智慧融合在其現代物理學的理論創造之中是有一定條件的：其一是掌握了科學的現代物理學理論，其二是，以大量的物理學試驗為基礎，其三是熟悉西方的思維方法，其四是對道家哲學有精深的理解並進行了創造性地轉換。而絕非是簡單的比附和形式上的套用。

 見《當代道家與道教》（湖北人民出版社2005年1月版）一書。

[21][1] 《湯川秀樹著作集》第7卷，第20－21頁。

[22][2] 中村元等監修：《近代日本哲學思想家辭典》，第593頁。

[23][3] 參見《哲學動態》1992年4期，第17頁。

[24][4] 《湯川秀樹著作集》第4卷，日本岩波書店1985年版，第318、319頁。

[25][5] 《湯川秀樹著作集》第4卷，第320頁。

[26][6] 《湯川秀樹自選集》第3卷，日本朝日新聞社1971年版，第375頁。

[27][7] 《道德經》，32章。

[28][8] 湯川秀樹著，周林東譯，戈革校，《創造力和直覺》，復旦大學出版社1987年2月版，第5頁。

[29][9] 《湯川秀樹自選集》第3卷，第372頁。

[30][10] 《湯川秀樹自選集》第3卷，374頁。

[31][11] 《阪田昌一科學哲學論文集》，知識出版社1987年版，第192頁。

[32][12] 《創造力和直覺》，第42頁。

[33][13] 《湯川秀樹著作集》第6卷，第10頁。

[34][14] 《創造力和直覺》，第44頁。

[35][15] 《創造力與直覺》，第88、89頁。

[36][16] 《創造力和直覺》，第88頁。

[37][17] 基元域：湯川解釋道，“如果任何形式的能量開始和真空發生聯繫了，那麼，按照這種聯繫方式的不同，我們就可以把它看成一種物質或粒子式的表現，甚至看成一個基本粒子，如果我們想像這個區域變得無限地小，那麼在極限情況下它就將和一個點粒子相當，從而我們的理論表述就會和從前一樣地遇到困難。因此，我們就給這個區域的尺寸規定一個下限，即一個對應于最小時空量子的極限，這就是一個不能再進一步有意義地細分的區域。我們可以把它叫做基元域”（《創造力和直覺》第l43頁）。

[38][18] 《湯川秀樹著作集》第7卷，第65頁。

[39][19] 《創造力與直覺》，第49、50、145頁。

[40][20] 《湯川秀樹自選集》第3卷，第369、370頁。