创造性发现中的“自由发明”

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[2020年4月25日网上席勒学会会议 – 美国中美论譠社, 张绍迁 翻译]

20 世纪初,著名诗人和哲学家 Paul Valery 在他的”晨志”中写下名句: ”世上事端均为浪花泡沫,我更感兴趣的是大海“。

这句格言令人震惊,他道出物理学家在一堆枯躁无味公式下面,真正想找的东西,也是诗人在华丽字句下想寻找的感觉。以大海喻深度,它包含事物的主体。但何谓主体?对一般科学家而言,它便是”真相“--如果这个词有意义的话。但对理论物理学家,艺术家,以及其他创新者来说,真正的真相是事物的精神面,与事物的表相差别很大。在Valery心中,大海才深到可以包容万物。他接着写:“一个小浪花是在黑暗大海中形成的,大海与浪花之区别在于前者是永恒的结构,而后者仅是短暂的偶发事件。换言之,正如我目前在研究的,现代理论物理学,它试图将重力法则与量子力学统一起来。它代表一个整体的组成部分不再互相排斥,而是相互协调。

让我拿著名物理学家 John Wheeler 在1950年代推出的极妙的比喻为例:他说最具创造力的头脑通常用比拟法思考。 Wheeler 幻想在极小的空间中,时/空的关系不再是固定的,而会随量子波动而不停地变化。也就如同一个波浪起伏的海面,从很远的上空往下看,海面一片平静。稍近一点看,我们会见到波浪起伏,但海面仍是一个整体。但若是近看,海面是一个咆哮而分散的水体,海浪上升后散开,水珠被甩出然后落下。按照上述比拟,时/空在我们所处的环境中看来平静,但是在极小极小的尺寸下,它的”泡沫“,便会短暂地,由下列变化,被觉察出来:基本粒子的出现,微虫洞,甚至整体宇宙群的出现。一如水动力学中的乱流会因水的空隙化而生泡沫,时/空界的乱流也可能经常产生来自“量子空隙”的事物,也便是我们世界日常所见的实物!

上面叙述极具诗意,但它并没有实质上的正确性。 Wheeler 的“量子泡沫”理论已被提出50年了,这个观念仍在争辨中。其他有关“量子重力”的理论也发展出来,对不同深度中的时/空作出解释,由最深层的海洋到最浅层的泡沫。虽然这些学说,诸如弦理论,迴圈量子重力,非交换几何等等,迄今尚未构成一套连贯的理论,但它们至少可显示,科学研究是一场多么大的脑力探险!欲解星空碎片之谜,科学家们必须让自己摆脱熟知但误导的世界,而且不能忘记科学的根部,是由其他人类精神学科,诸如艺术,诗词,音乐,哲学等领域吸取的营养。

再回到 Paul Valery。当我们了解他的背景后,对他的前瞻性的格言便不觉得惊奇了。 Valery 对所有事物都好奇,对大科学家们的思维方式尤感兴趣。他自己就是个满怀奇思怪想的人,为了怕失去这些思想,他每天早上写“晨志”。在1920年代他曾数度会见爱因斯坦,二人互相欣赏。这位爱开玩笑的相对论之父记得,有一次在巴黎法国学院的公开辩论会上,Valery 和哲学家 Henri Bergson 也均在场。 “在讨论会上”,爱因斯坦追忆:“Valery 问我曾否曾在半夜起床,将当时想到的创见写下来。我回答说,关于创见,一人一生只会有一两个而已”。

当轮到爱因斯坦向另一位诗人Saint-John Perse 发问,问他如何工作时,诗人的回答令爱因斯坦满意:“跟您的工作相似,新发现的机制既非逻缉,亦非智慧,它始于幻想的飞跃“。 1960年,在他接受诺贝尔文学奖的演说中,Perse 称它为“共同谜团”。

爱因斯坦后来谈及幻想为科学创见的重要因素。在现阶段,我们回想起他能凭空发现一些可以用来解释世界的新概念,都会觉得神奇。爱因斯坦当时已相信单凭经验,或单凭现有的科学方法,都无法解释物理学上的很多矛盾。他说:“除非我们能采用“自由发明”的方式,我们无法建立一座科学大厦”。
”自由发明“是纯靠数学推理来形成物理观念,并用之于了解自然现像。

回到Vallery 诗中泡沫与大海的比喻,在某种程度上,它才是科学文化应追求的目标,而它与当下流行文化确好相反--目前流行填鸭式,将一大堆表格,数字,公式,公约,程序,及误导的统计数强装进一群好学的年轻人脑中。一个真正的科学文化,必须能拒绝忽视世上一切围绕我们,组成我们的事物,不论它们有多怪异。正如伟大的开普勒写给另一位天文学家信中的话:“我们是这样子进步的,在梦中摸索,就像一些聪明但幼稚的孩子“。

一如科技史上很多伟人,开普勒也提出他对世界的看法,一种与众不同的看法。 1975年,一位近代哲学家 Paul Feyerabend 发表了他的“反对论”。书中的中心论点,便是传统的科学方法,不但不是追求知识唯一的靠谱途径,它如果一旦被严格遵守,还会伤害到人的创新和改革的能力。在Feyerabend 眼中,科学是知识界的“无定见主义”者,因为科学思维可来自各方,诸如艺术,文学,诗歌,哲学,甚至神话故事。一位持”无定见主义“的科学家,显然会比固执的“法律和秩序”主义者更人性化,更能促进科学进步。不过我得申明,我对Feyerabend 的一些极端说法有所保留,比方他的信徒们所持的“凡事均一样美好”,“凡事正确度都相等”的理论,会延伸成“文化相对论”,比方说,会将舒伯特的旋律与麦当娜的歌曲,放在同一层次!对每件事物,我们要用智慧来选择。

问一下那些坚持仅用严格科学思维,并排除其他思维者,你们为何忽视,或假装忽视,科学家们常向神话和幻相求创作力。比方说,所有文化均有创世传说。诸如欲望,大树,蛋,水,虚空,混沌等等原型,这些原始但普及的标志,存在于人们的“集体潜意识”中--抄用一下 Carl Jung 的用语。 ”原型“一词为开普勒所创,他在他1606年发表的论文”新星“中说:“几何图型遍布世上,它似乎便是世界原型之一种“。

当然,基础物理学的大师们很少透露,他们的成就下,是否有哲学底层支撑。事实上,在他们极其严谨的思维底层,物理学家们往往藏着一颗富有狂想,不理性的心。 Wolfgang Pauli 是一位“知识论”的重要研究者,同时也是量子力学创始人之一。为了追縱人类在懂得理性思考前,是如何建立知识体系的,他怀疑“怀疑论”的本身!

物理学家们在创造新理论时,一定会受到原型理论的影响。按照爱因思坦的说法,理论物理学家不满意实验科学家所坚持的规矩,即一切理论必须通过实验,而且实验程序必须合乎严格的规定,方能成立。其实,理论学家常靠直觉,而这些直觉往往早已成在于人们的“集体潜意识”中。 Pauli 曾写过一本专门讨论开普勒的书,书中说到当年“太阳中心论” 与“地球中心论”相争之际,开普勒支持了前者。其原因之一,便是开普勒与“太阳中心论”主角哥伯尼之间有书信来往。在哥伯尼的信纸上,开普勒见到“三位一体”的标志,虔诚的基督徒遂倾向于哥伯尼。 “三位一体”,正是基督教义的原型。

宇宙学家试图使用一种几何模式来形容无尽的空间。好几种模式都有可能,而不同模式会导至不同结果。在很长一段时间里,数学家们只知道欧几里得空间(康徳时代仍然如此,后来我们才发现非欧氏几何)。此外,人类的先天倾向,也是用欧氏几何来衡量感观收到的数据。事实上,我们的生理构造,诸如内耳等等,都是按欧氏几何设计的。想懂得欧氏假设并非唯一可能的宇宙型态,是须要点智能的。想判断我们的宇宙是三维的还是十一维的,是有限的还是无限的,是平的还是弯曲的,是单连结还是复连结的,等等,答案都不是显而易见的,甚至是反直觉的!在这个事例上,肯定是先有观念,后有经验

因此,我们必须将爱因思坦所谓的“自由发明”放在发现过程的核心位置。就如诗人 Novalis 所写:“新理论像钓鱼,只有放线于未知水域,你才可能有所捕获”。

几十年来,Schiller Institute 在他们举办的诸多项目中,一直保持这个任务性的项目,那便是让大家对如何有效经营未来世界,多想想,多拿点主意。

谢谢各位的聆听。