徜徉于天人之间.docx

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1、徜徉于天人之间 最近杨振宁教授和翁帆女士合作的曙光集出版，里面收集了将近五十篇杨先生的文章、书信、访问记，以及数篇与他相关的文字，其中关于科学与科学家的大约占六成，关于历史、文化、中国现状和前景的占四成，从中可以窥见这位物理学大师过去三十年间对物理学基本理论的反思、对前辈和朋侪的情意，以及对国家民族前途的关怀。对于像我这样从物理学转到文史领域的中国学问分子来说，阅读此集正有如孙髯翁所谓“五一百零一里滇池奔来眼底，数千年往事注到心头”，一时间赞美、惊异、迷思、感慨交集。更何况，我有幸相识杨先生多年，为这些散乱思绪做个记录，对个人，对读者应当都是有意义的。 世中遥望空云山 物理学的终极追求是从自然

2、界万象中找出基本规律。这从古希腊的自然哲学起先，到欧几里得的几何原本而获得第一个突破，两千年后牛顿的自然哲学之数学原理带来其次个突破，至于二十世纪初的相对论和量子力学之发觉则已经是第三次突破了。这三次突破或曰“科学革命”代表人类认知模式之根本变革。杨先生因缘际会，刚好赶上参与第三次科学革命的后续阶段，以是得成高校问。曙光集中探讨“分立对称性”(discrete symmetries)、“规范场”(gauge field)和统计物理学发展史的十来篇文章便是他躬与其役的现身说法。其中爱因斯坦对理论物理的影响、分立对称性P,T和C和魏尔对物理学的贡献等三篇更将他自己的思想历程与贡献放在前人工作与基本

3、理论整体发展的大背景中来探讨，那是特别深刻和有味道的科学史料，但对于此特地领域以外的读者而言，则唯恐有如隔雾看花，难免“世中遥望空云山”之叹。 当然，这是无可奈何的。理论物理学之所以精确、奥妙，是因为它建立在数学语言而非自然语言之上，这也就是斯诺(C.P. Snow)所谓“两种文化”之间的鸿沟。柏拉图在对话录(The Dialogues)的米诺篇(Meno)中通过与童奴问答来说明，正方形面积加倍时，其边长等于原正方形的对角线，而并非原边长的双倍。这基本上反映毕达哥拉斯教派(Pythagoreans)已经发觉2 是无理数这一事实，它是追求严格几何论证的动力，也是数学发展成另外一种语言，由是导致西

4、方第一次科学革命的起点。柏拉图在该篇的原意是证明即使高深学问亦并非外来，而是原来就存在于记忆之中，因此人必定有前世，故而灵魂不朽。然而，数学发展一日千里，今日已经达到繁复深邃之极致。时下在物理学界大行其道但始终未能与现实世界接轨的超弦理论就曾经令杨先生感叹，认为与其这样倒不如干脆改行学数学好了。看来，假如能够起柏拉图于九泉之下，他有关记忆、前世、灵魂诸学说唯恐也得重新修订了。 对称观念的史前史 不过，以上所说只是就理论物理的精义而言。其实，与杨先生两个主要发觉相关的一些根本观念，像“对称”、“对称破缺”、“对称支配相互作用”等等，大体上都可以从直观得到理解集子中对称和物理学一文所致力的，正就是

5、为一般读者供应这样的理解。如杨先生在该文所着意指出，这些观念有很长远的渊源：它们不但已经为二十世纪初的爱因斯坦和魏尔(Hermann Weyl)意识到，而且可以追溯到十九世纪出现的晶体学和群论、十七世纪开普勒(Johannes Kepler)的宇宙谐协观念，乃至古希腊天文学之以叠加的圆形运动为天体运行轨道。 在此，我们可以为杨先生做个有关对称观念“史前史”的注脚。柏拉图在法律篇中借一个生疏人之口宣称：“那些关于日月和其他星辰游离的教育并非真理，而是真理的反面。它们每一个都依循同样轨道不是很多轨道，而仅仅是一条轨道，那是圆形的；全部其他变异都只是表象而已”(Laws 821e822a)。这可能是

6、“对称支配自然规律”这一思想的最早成文论述，当然，它还是很粗糙、模糊的。从今思想动身，学园(Academy)中的数学家欧多克索斯(Eudoxus of Cnidus)提出天体运行的“同心球层”(homocentric sphere)模型，亚历山大城的阿波罗尼乌斯(Apollonius of Perga)独创“均轮本轮”(deferent-epicycle)模型，此模型又为托勒密(Ptolemy)在至大论(Almagest)这本巨著中有系统地应用于当时全部已知天文现象上。 此后这古代对称观念还经验了数次转折。为了追求与观测高度吻合，托勒密最终被迫做出违反严格“圆形叠加”原则的一些修订，即提出了所

7、谓“偏心本轮”模型，它可能是最早的“对称破缺”机制。但到了中世纪，伊斯兰天文学家对托勒密之偏离基本原则做出严厉指责；他们还进一步发觉，完全符合“圆形叠加”原则的所谓“图西双轮”机制可以重现托勒密机制的效果。这样，他们得以将破缺的对称修补完整，也就是“破镜重圆”。而且，此思想与机制还为哥白尼所全盘承受。因此，到十七世纪，开普勒之毅然舍弃完备对称，而提出行星轨道为椭圆，那实在是肩负着两千年历史重担，要以万牛回首之大力来做出的突破。 杨先生说：“造成分立对称破坏的基本缘由今日仍旧不知道，事实上，对这些破坏连一个可能的基本理论上的建议都没有。”回顾对称破缺的漫长“史前史”，我们不免兴起一点狂想：当代物

8、理学中的对称与破缺真是本质性的吗？抑或在某个更广义的数学层面上，也存在类似于“图西双轮”那样的机制，可以移除表面上好像无可置疑的破缺？又抑或恰恰相反，物理定律在本质上其实并无我们所酷爱和想象的对称性，只不过在特别状态下它表现为微小的对称破缺，正如天体的椭圆或者更困难轨道表现为圆形的叠加呢？ 天球和谐的渊源 对称与物理学还提到，开普勒试图以层层相套相接的五种正多面体与球体来确定五大行星与地球轨道直径的比例。这是开普勒在一六一八年完成的宇宙之和谐(Harmony of the World)一书所提出来的，当时他的行星运动第一和其次定律已经在多年前发觉，第三定律则在此书首次发表，所以这是他成熟时期的

9、作品。此书核心思想来自公元前五世纪的毕达哥拉斯教派，那也是欧几里得和柏拉图的思想渊源。例如，五种正多面体最早出现于对话录的蒂迈欧篇(Timaeus)，而依据考证此篇是由毕氏教派后代弟子菲洛劳斯(Philolaus)传给柏拉图。又例如，宇宙之和谐从几何学、算术、乐理、天文等四方面论述宇宙结构，这四种学问合称“四艺”(quadrivium)，那正是由毕氏教派所首先发展，并且被公认为其印记。最重要的是，此书以“和谐”为中心观念，那来自毕氏教派的“天球谐乐”之说：他们认为物体移动速度和所发声音凹凸是相关的，既然天体不断以高速运转，那么就会持续发出乐音，而这些是彼此和谐的，其音程(interval)比例

10、可以用“1、2、3、4”这四个简洁数字来建构。因此亚里士多德说，对毕派而言，“整个天(whole heaven)都是乐音阶律，都是数目”(Metaphysics 1015b25)。令人惊异的是，已经做出大发觉的开普勒对于两千年前的毕氏教派宇宙观仍旧深信不疑：宇宙之和谐不但以五种正多面体来计算行星轨道的平均直径，更在他最新发觉的行星运动三规律基础上，具体计算天体所发乐音的音程，和论证它们的和谐。 开普勒如此，完成十七世纪科学革命的牛顿也一样。他不但如杨先生所说，长期沉醉于炼金术和神学(217页)，而且还认为他自己所发觉的“世界系统”是古代圣贤如费罗莱斯、阿里斯塔克斯(Aristarchus of

11、 Samos)、柏拉图、其他毕派学者乃至埃及神庙中的祭司等都早已经知道的，这就是所谓“本始才智”(prisca sapientia)观念。他的巨著自然哲学之数学原理并非以他所发觉的“流数法”(method of fluxions)即微积分来建构，而仍旧是以传统几何学方式论证，这也是他对古代学术高度重视的明证。开普勒和牛顿的情怀、看法是值得强调的。它反映，西方科学虽然似乎是在公元六至十一世纪中断，但在十七世纪科学家观念中它仍旧是个有持续性的大传统。事实上，就西方科学的问题意识和方法而言，也同样如此，古代几何学对牛顿原理以及在伽利略著作中的重要性只不过是最明显例子而已。所以，现代科学虽然是由十七世

12、纪科学革命所产生，但它的渊源并不止于文艺复兴，甚至也不在中古欧洲，而得始终往前追溯到毕达哥拉斯教派。 科学与中国文化 杨先生常常提到，他平生所做的一件重要事情就是令中国人不再觉得他们不如人。换而言之，他以个人成就证明，中国人的科学才能绝不比西方人逊色。因此，很自然的，他对当代中国人和华人科学家获得卓越成就者像陈省身、吴大猷、吴健雄、邓稼先、黄昆、丘成桐、崔琦等都非常留意，各有论述，对于那些曾经做出重要发觉或者建议，但与国际荣誉失之交臂的前辈科学家例如赵忠尧、王淦昌、谢玉铭等，更做了特地探讨，或者着意追寻其事迹，这些文章除了极少数例外都已经收入曙光集。但很明显，更大也更根本的问题是，为什么中国科

13、学不如西方？以杨先生的中国情怀之深，他自然不会忽视这核心问题，集中有两篇文章就是环绕此题目而发。 两篇中较早的是一九九三年在香港高校的演讲稿近代科学进入中国的回顾与前瞻。此文第一节接受了李约瑟(Joseph Needham)的观念，认为“中国科技直到一四年前后比欧洲科技优秀”，但“到一六年中国科技却已远逊于欧洲”，缘由则是一四至一六这两一百零一年间欧洲发生了文艺复兴，而在中国则学问停滞不前。但杨先生的文章绝大部分仍旧强调古希腊几何学对牛顿的重大影响，以及一六至一九年间中国传统观念对西方科学的抗拒，以致现代科学要到一九至一九五年间才真正进入中国。像很多中国学问分子一样，杨先生可能出于对李约瑟在实

14、证探讨方面所做巨大贡献的敬重，而没有觉察到他科学发展史论中的严峻问题。例如，中国某些技术的先进是否就等于其“科技”即科学与技术的优秀和优胜？倘如古希腊几何学对于牛顿真是那么重要(而那的确是事实)，那么中国科学怎么可以说是在一四年以前始终比欧洲优秀呢？而倘如它直到一四年还是比欧洲优秀，那么在十七世纪接触到欧洲科学特殊是翻译了几何原本前六卷之后，又怎么可能仍旧不明白其先进性之所在，而仍旧故步自封达三一百零一年之久？事实上，李约瑟本人倒深明这些问题之要害，因此，为了消退其理论中的冲突，他不得不强调以下两个其实绝不行能成立的观点，即希腊数学对于近代科学的出现其实并不那么重要；以及到了明末即一六四四年，

15、“中国与欧洲的数学、天文学和物理学已经再没有任何可觉察的分别；它们已经完全熔结，它们融合了”。很明显，在这两个问题上，前述杨先生的观点和李约瑟是完全对立的。 至于易经对中华文化的影响则是十多年后发表的文章。杨先生在此文中提出，“易经影响了中华文化的思维方式，而这个影响是近代科学没有在中国萌芽的重要缘由之一”，他跟着又提到阻碍中国科学发展的多个其他文化与制度因素(344346页)。这些观点惹起了不少论争，我们无法在此探讨了。然而，应当毫无争议的是：上述因素对中国文化的影响都是长期和自古已然的，因此，它们倘如的确对科学发展有重大不利影响，那么就很难想象，中国科学在一四年以前是一贯比欧洲优秀了。 其

16、实，中国科学为何落后于西方的问题在一九一五年就已经由任鸿隽在科学杂志创刊号上提出，以后常常掀起热情探讨，很多文化和制度性因素都曾经被考虑，只是到了五十年头以后，李约瑟的巨著相继出版，他的“中国科技长期优胜，欧洲在文艺复兴之后才超前”论调才风靡一时。但此论虽然对国人而言特别中听，却明显不符合事实，也完全不为西方科学史家接受，所以是须要细致剖析和辩正的。中国和西方文化是两个浩大、源远流长的不同体系，科学在这两个体系中的发展历程更是千头万绪、错综困难。因此，这两方面发展何以会出现巨大差异唯恐无法归咎于少数明确缘由，甚至也可能并无简洁、明白的答案。科学史和科学不一样，它牵涉人事和社会整体，而那是缺乏清

17、楚规律，也难以从基本自然规律推断其发展的混沌现象。 徜徉于两个世界之间 杨先生有很强的自我意识。他既是西方科学火炬传人，更是肩负国家民族前途重任的中国学问分子。由于中国过去三十年来的进步，他更深切感到，这两个理念，这两个不同世界，是可以统合起来融为一体的，而自己对于促成其实现既是义不容辞亦复责无旁贷。在曙光集二十来篇有关中国前途与科学发展的文章和访问记之中，这种乐观、信念和使命感可以说到处跃然纸上。对于大部分中国人来说，这期望无疑是顺理成章的，而杨先生虽然终身浸淫于粒子理论的曲折奥妙，但心底里鼓动他的，当仍旧是儒家记忆犹新家国的担当和“自反而缩，虽千万人，吾往矣”的气概。我曾经趁二十一世纪双月

18、刊召开编辑委员会的机会请问杨先生，他是否觉得影响自己一生最深的是儒家思想，他坚决果断地确定了这说法。 然而，现代科学是在崇尚个人价值和推断的观念上缔造出来的。毕达哥拉斯教派和柏拉图之所以憧憬宇宙奇妙是因为他们深信这是通往永生之道，中世纪以至十七世纪欧洲科学家探究自然哲学则是为了彰显上帝的大能与荣耀。现代科学从大约十八世纪末起先影响技术，其现实意义日益增长，但欧洲科学传统则仍旧以崇尚心智(intellect)和批判意识为依归，这在爱因斯坦身上表现得最透彻：他主动反对德国军国主义和纳粹政权，响应罗素的反核武器宣言，甚至对庇护他的美国也严词批判。在当代，科学、技术与社会、政治已经融为一体，然而科学家

19、的独立推断和求真精神仍旧是其道德权威的基础。最近国际气象学家团体IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)在全球变暖这一高度敏感与政治化问题上所保持的独立姿态与发挥的巨大作用当是明证。因此，将发扬科学和民族复兴这两个理念统合起来在表面上是再也自然、合理不过，但由于两者分别属于“天”、“人”这两个不同范畴，它们既相互补足，同时又具有深层冲突，所以统合绝非简洁或者简单的事情。 杨先生是时代宠儿，无论事业、际遇、家庭都圆满华蜜，他自认为“这么多幸运结合在一起是很少有的”，这和近代中国另一位望重士林的学者胡适之颇为相像。不过，很不幸，他好像也同样未能

20、逃脱胡先生“名满天下，谤亦随之”的命运。这可能是他肩负一言九鼎之重，在很多重大问题上未能畅所欲言，或者各方对他在国家、社会、教化政策上的作用寄望孔殷，由是产生不实际期盼和连带的悲观所致吧。无论如何，拳拳服膺真理、究心自然规律的科学家，和忧国忧民、为士林表率的大儒是两种完全不相同的志向人格。杨先生要将两者凝合于一身无疑是个崭新、困难、简单招致误会的尝试，不过，由于他的时代、背景、地位和独特经验，这唯恐也是命中注定的了。如今杨先生年事日高，但健康如恒，自信、乐观、勃勃兴致不减当年。我们祝福他接着以大无畏和独立探究精神为中华民族做出贡献。 二八年暮春于用庐 ，二八年二月版） 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页