引力波事件的哲學(xué)啟示

黎德?lián)P

(武漢理工大學(xué) 政治與行政學(xué)院，湖北 武漢 430063)

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引力波事件的哲學(xué)啟示

黎德?lián)P

(武漢理工大學(xué) 政治與行政學(xué)院，湖北 武漢 430063)

引力波事件是人類理性的又一偉大勝利，在新的層面上拓展了人類的宇宙觀和哲學(xué)理念。數(shù)理學(xué)科集中地展現(xiàn)了理性思維及其哲學(xué)意蘊，是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科。引力波發(fā)現(xiàn)的重要哲學(xué)啟示是在科學(xué)與哲學(xué)的良性互動中創(chuàng)新和提升哲學(xué)水準(zhǔn)。

引力波；人類理性；愛因斯坦；數(shù)理學(xué)科；創(chuàng)新哲學(xué)

一、振奮全人類的偉大事件

北京時間2015年9月14日17點50分45秒，激光干涉儀引力波天文臺(以下簡稱LIGO)分別位于美國路易斯安那州的利文斯頓(Livingston)和華盛頓州的漢福德(Hanford)的兩個探測器，觀測到了一次置信度高達(dá)5.1倍標(biāo)準(zhǔn)差的引力波事件：GW150914。根據(jù)LIGO的數(shù)據(jù)，該引力波事件發(fā)生于距離地球十幾億光年之外的一個遙遠(yuǎn)星系中。兩個分別為36和29太陽質(zhì)量的黑洞，并合為62太陽質(zhì)量黑洞，雙黑洞并合最后時刻所輻射的引力波的峰值強度比整個可觀測宇宙的電磁輻射強度還要高十倍以上。①GW150914證實引力波的存在，和1887年邁克爾遜-莫雷實驗(Michelson-Morley Experiment)證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的，否認(rèn)了以太風(fēng)(絕對靜止參考系)的存在一樣，在物理學(xué)史上具有劃時代的意義。邁克爾遜-莫雷實驗動搖了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)，為現(xiàn)代物理學(xué)開拓了前行的道路，成為新物理學(xué)的一個發(fā)端。GW150914事件不僅進(jìn)一步證實了愛因斯坦廣義相對論的預(yù)言，更為重要的是讓人類首次“聽到”了引力波，打開了一扇人類洞見宇宙的全新窗口，開拓了嶄新的認(rèn)知宇宙的路徑，為新的宇宙學(xué)(如宇宙大爆炸理論等)提供了新的依據(jù)，為人類利用引力波開拓了光輝前景，將人類科學(xué)技術(shù)和社會推進(jìn)到一個新的時代。它拓展了人類的宇宙觀和哲學(xué)理念，極大地鼓舞了人類在理性道路上奮然前行。

“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”。愛因斯坦預(yù)言的引力波，在一百年后，終于被我們“聽”見了，全球歡騰，雀躍，鼓舞，振奮，歷史會記下這一時刻。

二、理性照耀人類前行

世界是人的世界，人是已知生靈中唯一具有理性的生命。人類所有的能稱得上科學(xué)的認(rèn)知，都是理性的產(chǎn)物。沒有理性，就無所謂科學(xué)。既已生成的一切都是瞬間的存在，都是過去，所有的經(jīng)驗只能印證過去，都不能證明未來。創(chuàng)新是對未來事件的洞見，人類可以依靠理性和邏輯(主要表現(xiàn)為數(shù)學(xué)工具)預(yù)見、洞見到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該時代能驗證的事件。

廣義相對論是愛因斯坦于1915年發(fā)表的用幾何語言描述的引力理論。廣義相對論將經(jīng)典的牛頓萬有引力定律包含在狹義相對論的框架中，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用等效原理而建立。在廣義相對論中，引力被描述為時空的一種幾何屬性(曲率)；而這種時空曲率與處于時空中的物質(zhì)與輻射的能量-動量張量直接相聯(lián)系，其聯(lián)系方式即是愛因斯坦的引力場方程，它是一個二階非線性偏微分方程組：R_uv-1/2*R*g_uv=k*T_uv，其意義是：空間物質(zhì)的能量-動量(T_uv)分布=空間的彎曲狀況(R_uv)。無論是狹義相對論，還是廣義相對論，都是數(shù)學(xué)語言表達(dá)的理性思維形式，是超經(jīng)驗的，不存在慣性系統(tǒng)的預(yù)設(shè)。正因為這樣，愛因斯坦將理性和邏輯思維發(fā)揮到極致，最大限度地施展了他的天賦，描述了美妙的宇宙圖景,構(gòu)建了宇宙模型。相對論是時空物質(zhì)統(tǒng)一中，運用數(shù)學(xué)符號語言進(jìn)行的思辨和交流。由于語言系統(tǒng)的不同，時空觀和物質(zhì)運動觀的不同，因而，這是生活在宏觀世界囿于牛頓時空之中的人們感知不到的，也是無法理解的，這也是100年以后還只有少數(shù)科學(xué)家才能讀得懂的原因。

最為令人贊嘆的是他根據(jù)相對論理論做出了許多預(yù)言，還原于現(xiàn)實，可以在現(xiàn)實中得以驗證。對廣義相對論的實驗驗證，曾有三大驗證成果：一是水星近日點的進(jìn)動；二是光線在引力場中的彎曲；三是光譜線的引力紅移。在水星近日點的進(jìn)動中，每百年43秒的剩余進(jìn)動長期無法得到解釋，被廣義相對論完滿地解釋清楚了。光線在引力場中的彎曲，廣義相對論計算的結(jié)果比牛頓理論正好大了1倍，愛丁頓和戴森的觀測隊利用1919年5月29日的日全食進(jìn)行觀測的結(jié)果，證實了廣義相對論的正確性。在這次驗證中，天文臺邀請愛因斯坦到觀測地共享這一歡樂的時刻，他婉謝了這一邀請，表示天體必定按照他所計算的時間地點出現(xiàn)，表現(xiàn)出堅定的自信。通過三大驗證，廣義相對論理論的正確性得到了廣泛的承認(rèn)，由假設(shè)而成為科學(xué)。

愛因斯坦1918年寫的論文《論引力波》，預(yù)言了引力波的存在。當(dāng)下發(fā)生的引力波事件——GW150914，引力波已經(jīng)被直接觀測所證實。愛因斯坦的理性精神穿越百年的時空，歷久彌堅，終于為人類進(jìn)一步地開拓出認(rèn)知宇宙的新時代、新道路，彰顯了理性精神的無比強大。

三、數(shù)理是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科

牛頓力學(xué)，建立了經(jīng)典物理學(xué)體系，19世紀(jì)詹姆斯·麥克斯韋建立的麥克斯韋方程描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關(guān)系的偏微分方程，對電磁學(xué)作出了最高概括。19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)的革命，產(chǎn)生了以相對論和量子力學(xué)為代表的現(xiàn)代物理學(xué)學(xué)科群。由于數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的革命性變革，科學(xué)技術(shù)整體化，20世紀(jì)中葉發(fā)育出系統(tǒng)信息科學(xué)群。每一次的突破都是始于基元科學(xué)上的變革。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的巨大成就，都來源于基元科學(xué)的變革所開拓的新領(lǐng)域。沒有相對論在時空觀上的變革，就沒有今天的天體物理學(xué)和航天航空產(chǎn)業(yè)的生成和發(fā)展。沒有系統(tǒng)信息科學(xué)的快速發(fā)展，也就很難贏得今天慶祝證實引力波的歡愉。著名科學(xué)家與科學(xué)史家J.D.貝爾納曾以“科學(xué)樹”，形象地描述了科學(xué)群的結(jié)構(gòu)。樹有根，水有源，數(shù)理基礎(chǔ)學(xué)科是科學(xué)技術(shù)叢林中每一棵樹的根系和生長的支撐。

引力波的被證實，是天體物理學(xué)領(lǐng)域中基礎(chǔ)學(xué)科的重大突破。事件發(fā)生后麻省理工學(xué)院校長L. Rafael Reif致信全校全體成員說：“我們今天慶祝的發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)了基礎(chǔ)科學(xué)的悖論：它是辛苦的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮途徛?，又是震撼性的、革命性的和催化性的。沒有基礎(chǔ)科學(xué)，最好的設(shè)想就無法得到改進(jìn)，‘創(chuàng)新’只能是小打小鬧。只有隨著基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步，社會也才能進(jìn)步”。這是對科學(xué)技術(shù)史的深刻描述，對于我們中國這樣的科學(xué)大國而不是科學(xué)強國的國度而言，加強基礎(chǔ)科學(xué)建設(shè)將會受益良多。但對于我們?nèi)司鵊DP只有美國七分之一的國家，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的開發(fā)還是必須的，不能和身為科學(xué)霸主的美國在投入上去比拼?？茖W(xué)技術(shù)是不斷進(jìn)化的過程，呈現(xiàn)出積累和突破交替的狀態(tài)，由量的積累到質(zhì)的飛躍，是一個不斷升華的過程。如果聽了L. Rafael Reif的話，就心浮氣躁，急于求成，想一步登天，是不可能的。小打小鬧，不斷創(chuàng)新，集小勝為大勝，必不可少。只有基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)的相輔相成與相得益彰，才是面對現(xiàn)實的切實有效途徑。

四、科學(xué)與哲學(xué)的良性互動

引力波事件與愛因斯坦直接關(guān)聯(lián)，引力波的轟動引發(fā)對他的無比尊重和敬畏。愛因斯坦在《物理學(xué)、哲學(xué)和科學(xué)進(jìn)步》一文中說：“如果把哲學(xué)理解為在最普遍和最廣泛的形式中對知識的追求，那么顯然，哲學(xué)就可以認(rèn)為是全部科學(xué)研究之母?？墒牵茖W(xué)的各個領(lǐng)域?qū)δ切┭芯空軐W(xué)的學(xué)者們也發(fā)生強烈的影響，此外，還強烈地影響著每一代的哲學(xué)思想”。[1]他在反思科學(xué)旅程時說，物理學(xué)所面臨的困難將迫使物理學(xué)家比其前輩更加深入地去探討和掌握一些哲學(xué)問題。“與其說我是物理學(xué)家,不如說我是哲學(xué)家”。在愛因斯坦70歲生日時,學(xué)者為他出版了《阿爾伯特·愛因斯坦：哲學(xué)家—科學(xué)家》一書。科學(xué)和哲學(xué)，對于愛因斯坦是融于一體的。

人類是自然的一部分，依存于自然是本能的感知。中國戰(zhàn)國時期的偉大詩人屈原，就向自然和社會發(fā)問170多個，名曰《天問》。首先是問天：“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，誰能極之？馮翼惟象，何以識之？明明暗暗，惟時何為？陰陽三合，何本何化？”[2]等等。然后才是人事。宇宙生成是萬事萬物的先決條件，這便成了屈原的問難之始。人類都面對許多難題：諸如天體的起源、地球的起源、人類的起源、意識的起源，等等。即使在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)代，科技謎團(tuán)依然叢生，諸如黑洞、暗物質(zhì)、暗能量、地外生命的起源，等等，無不考驗著人類的智慧與認(rèn)知。天體物理中的結(jié)構(gòu)和演變，時間長，空間尺度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個體的生命周期，即使在試驗方法產(chǎn)生以后，也難于用現(xiàn)實方法直接進(jìn)行驗證，是人類最難求索的問題。每次人類獲得新的觀測工具時，都會發(fā)現(xiàn)意想不到的東西，有時解答了之前的疑問，有時推翻了之前的猜測，更多的是發(fā)現(xiàn)了意想不到的東西?？梢钥隙ǖ氖?，引力波探測器必然會推動物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

康德31歲時匿名發(fā)表了《宇宙發(fā)展史概論》，他堅定地宣稱：“給我物質(zhì)，我就用它造出一個宇宙來！這就是說，給我物質(zhì)，我將給你們指出，宇宙是怎樣由此形成的”[3]。大膽否定了宇宙起源的神創(chuàng)論，提出了宇宙起源的“星云假說”，確立了自然界不只是存在著，而且是生成著，第一次用科學(xué)觀點回答了宇宙成因這一重大而又基本的科學(xué)問題，為近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展作出了開拓性貢獻(xiàn)。恩格斯曾這樣評價康德的貢獻(xiàn)：“在這種僵化的自然觀上打開第一個缺口的，不是一位自然研究家，而是一位哲學(xué)家。1755年出現(xiàn)了康德的《自然通史和天體論》。關(guān)于第一推動的問題被排除了；地球和整個太陽系表現(xiàn)為某種在時間的進(jìn)程中生成的東西”。[4]20世紀(jì)初有相對論和量子論所開拓的物理學(xué)革命使人類從宏觀世界向兩側(cè)展開，開拓出宇觀世界和微觀世界，使人類的自然觀發(fā)生了革命性的變革，數(shù)理基礎(chǔ)學(xué)科與哲學(xué)的牽繞和融會日益緊密。翻開物理學(xué)史，19世紀(jì)末及20世紀(jì)以來有重大創(chuàng)新的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家大多是哲學(xué)家，如懷特海、彭加勒、馬赫、愛因斯坦、玻爾、波恩、薛定諤、海森伯、德布羅依、坂田昌一、維納等等?？茖W(xué)與哲學(xué)走向匯流和彼此涵攝，不可分割地相互依存和互動。

康德對宇宙的終極追求中，在《純粹理性批判》中提出了理性在關(guān)于時間與空間、基本粒子、自由意志和上帝的四組正反命題是相悖的，后人稱為康德哲學(xué)中的四組二律背反。他認(rèn)為這是人類理性的本性，是理性認(rèn)識固有的辯證性質(zhì)的顯現(xiàn)，為德國唯心主義辯證法的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。康德對人類理性二律背反的揭露，從哲學(xué)上證明，人決不可能超越現(xiàn)象去認(rèn)識物體，而實踐理性的特性可化解這一矛盾。引力波的證實證明了實踐理性的力量。然而只是證實其存在，對二律背反的問題沒有也不可能回答，對于它的具體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和活動規(guī)律，以及開發(fā)這種波的途徑，也只是一種方向上判斷、推理，只能有待在歷史實踐中繼續(xù)探求。至于引力波事件發(fā)布當(dāng)天中國券商連夜開電話會議研究引力波概念股，首推引力傳媒，三體板塊二向箔降維攻擊概念股實在是太天真幼稚可笑了。我們只能根據(jù)電磁波的發(fā)現(xiàn)帶來了電磁產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展的歷史事實，推測引力波的證實可能會產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)群。畢竟愿望和可能不等于現(xiàn)實，引力波現(xiàn)在還不是財神。

引力波問題是一個科學(xué)難題，也是一個哲學(xué)難題?？茖W(xué)不會止步，哲學(xué)也會前行。當(dāng)我們有幸參與這一科學(xué)事件并分享愉悅的時候，哲學(xué)、特別是自然哲學(xué)，也應(yīng)當(dāng)關(guān)注、提升這一科學(xué)精神，創(chuàng)新哲學(xué)。我們哲學(xué)的短板，主要在于與當(dāng)前科學(xué)實踐的脫節(jié)，還處于以近代科學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)哲學(xué)之上，缺乏時代精神，帶有許多缺省，如果能從這一事件中得到前行的動力，那最值得做的事——就是創(chuàng)新哲學(xué)。

注釋：

①詳細(xì)結(jié)果將在近期發(fā)表于物理評論快報(Phys. Rev. Lett., 116, 061102)

[1]愛因斯坦.愛因斯坦文集：第1卷[M].北京：商務(wù)印書館，1976：519.

[2]屈原.天問[M]∥陳子展.楚辭直解.南京：江蘇古籍出版社，1988：22.

[3]康德.宇宙發(fā)展史概論[M].上海：上海人民出版社，1972：17.

[4]恩格斯.自然辯證法歷史導(dǎo)言[M]∥馬克思恩格斯選集：第4卷.北京：人民出版社，1995：266.

(責(zé)任編輯文格)

2016-03-08

黎德?lián)P(1938-)，男，湖南省瀏陽市人，武漢理工大學(xué)政治與行政學(xué)院教授，主要從事科技哲學(xué)與科技文化研究。

N02

A

10.3963/j.issn.1671-6477.2016.03.0017