天地人文

用零星的散文诗表述的自然哲学

一

我一生精神运动的轨迹和总路线是：不从哲学开始，也不以哲学告终，而是从非哲学起步，通过哲学，最后又复归于非哲学。

在作这种精神运动的时候，我画出的是两条平行线：艺术与人生哲学随笔；自然哲学随笔。

随笔是我感受、理解世界的基本方式。对随笔这种哲学文体和思想形式的爱好，使我成了一个“随感派”。我觉得只有随笔（随感）才能自由自在地表达我所感觉、所理解的广大世界。

它是我手中的长笛，世界上发生的一切事变，我都可以用长笛将它们，将世界的诗结构，缓缓地、悠扬起伏地吹奏出来，从而达到尘虑绝，天地宽，胸襟快的心境。

我希望能把我这种心境传达给21世纪的读者。

二

我20岁那年，正在北大上学。有一回我读一本英文版的自然哲学书，里面有句格言使我大吃一惊。那格言说：

“数统治宇宙。”（Nunlber mles the Universe.）

说这话的人是古希腊毕达哥拉斯学派的哲学家们。

这句格言的意思是说，数是万物的本原，是事物的本体。

从此以后，我对数1,2,3…π, e（欧拉数）便怀着一种特殊的敬畏之心，就像原始人对太阳、月亮、星星、高山、大河以及大树和雷鸣闪电心怀一种崇高的敬畏。

四年级的时候，我才明白，我对数的敬畏原来是我的哲学智慧启蒙的开始。记得那天正是10月金风飒飒而至的日子，站在未名湖畔的宝塔下，眺望远处西山山腰的落日，颇有一种古道依依，天宇澄清的壮烈感。

三

克罗纳克（L.Kronecker,1823—1891）是19世纪德国著名数学家。他的信念是：整个数学都可以最后归结到整数。他在青年的时候还有一个数学猜想，即克罗纳克猜想，又叫克罗纳克青年时代的梦。

我喜欢做这样的数学梦；在这个世界上，只要有数学，就会有数学猜想，就会有美丽的、极富浪漫色彩的梦。

比勃巴赫猜想也是一个奇特的数学梦。做梦人是德国人比勃巴赫（L.Bieberbach,1896—1982）。1916年，也就是他20岁那年，他提出了这样一个猜想：如果一个定义在单位圆内并具有形式 z+a2z2+a3z3+…的解析函数对任何复数的取值都不超过一次，那么对所有的k，它的第k项系数ak的绝对值决不会超过k。

这就是比勃巴赫“青春期的梦”。

它所涉及的是有关解析函数系数大小的结构和规律。令人惊异的是，这种解析函数在描述飞机机翼上的气流现象时有着重大的作用。——这真是不可思议！

比勃巴赫的数学梦可不简单。自提出之日到1978年，全世界的数学家只断断续续证明了它对第二、三、四、五、六项系数是正确的。是的，数学家只是去顽强地证明，而自然哲学家在证明之后，在醒来满地明月、一声枫叶一声秋之际，还会满腹心事向苍天发问：

造物主在建造世界的时候，为什么总是用到这么多高深的数学方程呢？

四

在自然哲学家看来，自然科学的实质就是人提问，大自然回答。

比如法拉第就是一位善于向大自然提问的人。

既然电流会对磁产生作用，那么，运动的磁场是否也会对电流产生作用呢？也可以这样提问：电可以产生磁，那么反过来磁可不可以产生电呢？——这就是法拉第向大自然提出的一个问题。电气化世界的到来，正是由这个问题引进来的。而正确的提问，就等于成功地解决了问题的一半。

法拉第不久便听到了大自然的一声激动人心的回答：

变化的磁场可以产生电场（听到这声回答的人该有多幸福啊）。

这就是著名的电磁感应现象。

今天它作为知识当然早已是历史的陈迹；但法拉第向大自然提问的方式和智慧，直到现在，仍旧令人于半窗残月中，低徊久之。

其实，自然科学是一门人与大自然交往、对话的绝妙艺术。

五

在东西方自然哲学史上，最高的自然哲学智慧当推庄子的格言：

“判天地之美，析万物之理。”

读起来，这好像是唐人的五言绝句，纯系天籁自鸣，令后人不可企及，即便是古希腊自然哲学在相比之下也会有逊色、自叹不如的感慨。因为庄子胸襟极邈远高贵，且雄伟浩博。要是在他的后面有一长串现代科学实验和数学公式做支撑，那便十全十美了。

六

对自然哲学的思考于我决不是什么事业，更不是评教授或当博士生导师的业务依据，而是生死之地，存亡之道，不可不察的大对象。

死死眷恋这大对象，我就不会有卑微、渺小和顾影自怜感。

同二三十年前相比，今天的中国人有了较多的选择自由。这当然是件大好事。过去在北大读书期间，我有好几个志同道合、一块钻研自然哲学问题的学友，他们都是物理系的学生。有时候，我们借到一本自然哲学的经典，然后就传阅，大家议论，各抒己见。比如薛定谔和海森伯的书。那是一段美好的、令人磊落襟怀、放浪形骸的黄金岁月。

毕业后，这些人开始分化了，瓦解了，真是各奔前程，尤其是最近十多年。有人干脆连物理专业（更不用说自然哲学）也抛弃了，去日本当了高级职员；也有人去香港经商，成了澳门赌场的一名常客；还有人不仅对自然哲学“洗手不干”，而且还不干一切事，可谓到了“且乐生前一杯酒，何须身后千载名”的境界。

唉，人生行路本多殊，又何必强天下人于一途呢？

各有各的志向和人生价值观。

四十多年，好像只有我还依旧留在追求自然哲学智慧的古道上。其时孤灯无焰穴鼠出，枯叶有声村犬行。

我并不感到孤单，因为有好些伟大自然哲学家的遗产在我前面领跑。

我从来也没有为我的这一清苦选择，为我对自然哲学的忠诚和始终不渝而后悔过，尽管我比去了国外或香港的老同学穷，日子过得比较寒酸，但我深信天道酬劳，酬忠心耿耿；宇宙定会将它的财宝公开给我，让我享受的。——我指的享受是对自然界神圣秩序的静默惊讶和对它的诗意的衷心赞美。

在我们一生中，最震撼人心的高贵经历往往不是外表的轰轰烈烈，而是内心觉得云淡淡月弯弯的一段宁静时刻。

七

自然哲学同自然科学研究的关系颇像自行车的前轮和后轮的关系。两个轮子不能缺一个。否则，自行车就走不了，动不了。

骑自行车的人，应是一名真正的自然科学家兼自然哲学家，或者说是进行哲学思考的科学家。

德国物理学家索末菲（A.Sommerfeld,1868—1951）仅仅是个对量子论的发展有过重大贡献的物理学家，所以他的自行车缺一个自然哲学的轮子。他很知道自己的欠缺，所以1922年他在致爱因斯坦的信中说：

“我只能推进量子的技术，您则务必要研究量子的哲学。”

爱因斯坦、普朗克和海森伯都是一些善于骑自行车、进行哲学思考的物理学家。我喜欢这样的人。

同样，我也喜欢进行哲学思考的地质学家、古生物学家和植物病理学家。

我撰写这本自然哲学随笔的最高目的，正是想鼓吹年轻一代的中国大学生力争做一个进行哲学思考的自然科学家、历史学家、考古学家、剧作家、诗人、画家和作曲家。

八

二次大战前的德国自然科学家们都喜欢在自己专著的扉页上引用一句歌德有关自然哲学的格言大训，这给了我深刻印象。读后，我有时候要激动两三天，只好一个人跑到圆明园的荒野中去细细咀嚼，品味，感慨壮怀一番。

今天，我也想把一段歌德的箴言从德文译出来，放在我这本随笔中：

人只有把自己提升到最高理性的高度才能接触到一切物理和伦理的本原现象所出自的神。神既藏在这种本原现象的背后，又借这种本原现象显现出来。

歌德心目中的神，即宇宙秩序，又叫绝对，它相当于中国古代哲人所追求的“太一”：

“太一生两仪，两仪生阴阳。”

太一即太极。太极是道。天地万物皆出自太一，出自太极，出自道。

自然哲学的最高使命就是号召人类最高感情和理性去不断逼近宇宙秩序，逼近太一，认识、把握道。

只有朝宇宙秩序走去的自然科学家，才有可能成为一个爱因斯坦，一个玻尔，一个普朗克或海森伯。

综观近百年的科技革命历史，有这样一条发展轨迹：欧洲人出观念，美国人将观念转成工业技术，日本人则把技术转化为世界市场的价廉物美的商品。

对这条链的三个环节，我都深表敬意。不过，按我个人的兴趣、偏爱和气质，我更推崇“出观念”这第一个环节。因为它同自然哲学是血肉相连的。没有自然哲学为背景的科学观念是不存在的。

九

20世纪已是尾声，自然科学高度发达，人对自然科学的反思也应特别迫切、深沉。这“反思”正是自然哲学，就像诗人对一叶枫叶一声秋、家住青山古渡边的感叹是田园山水诗。

十

文艺创作越繁荣、越丰盛的时代，文艺理论和美学也就越热烈，越深沉。同样的道理，现代自然科学所取得的成就越大，我们对自然哲学的期望理应更高。20世纪同21世纪交替时代的自然哲学，理应超过已往所有时代的自然哲学。

十一

记得1991年10月18日深夜。因为失眠，睡不着，干脆下楼去外面散步。当时正在刮四五级北风，凉意很浓。宽阔的马路上空荡荡的，绿的树叶在不住地抖动，那瑟瑟秋风，更促使我去追问人生的意义和目的；追问人匆匆来又匆匆去，究竟是为什么？

根据我多年的经验，在落日夕阳暮，或在秋云万里、落叶西风之际，一个人最容易千古兴怀，触动天地之间人寄居的伤感。——我知道，这是人生哲学。

那么，自然哲学呢？自然哲学思考、反思最为活跃的时刻也应出现在我们同自然科学研究的第一线拉开一段空旷、凄清和得大自在心理距离的场合。

自然哲学家在细节方面不如自然科学家那样专，但在理解、把握这些细节所会合起来的总体及其后面的深远大背景方面，却要高明些。

不过，要是一个人将自然科学家和自然哲学家集于一身时，这才是最完美的，不分裂的。

十二

鹤以青松为世界，鸥以白水做家乡，我则以深远、幽远和迷远的自然哲学为精神家园。我正是那一年将尽夜，万里有归人。

十三

我们把科学强行划分为数学、物理学、化学、生物物理、声物化学、植物生理学、植物病理学和细胞学……都是不得已而为之的事情。

当阳光照着枫树的一片绿叶，人类为了真正揭开光合作用的奥秘，也许就要动用许多自然科学的分支。

我们所处的时代既是分化又是各门学科综合的时代。

我们不应当仅仅是个物理学家、生物学家或化学家，最好应当成为广义的自然科学家，成为自然哲学家。

倘若只把电子显微镜对准八达岭长城的一块砖，而不抬头眺望整个在山间起伏的万里长城，那么，你就无法认识长城的雄姿和伟大。

自然哲学就是教你抬头眺望。

十四

哲学总是比科学先行一步。

在这种意义上，哲学是侦察兵。它无比机智、勇敢、大胆。

比如，公元前四百多年，有位希腊哲人就在推测（或叫猜测，想象），在宇宙其他地方可能也存在着生命。于是他说出了下面这段充满了机智和博大精神的话语，令人叫绝：“在偌大的一片田野上只长出一棵麦子，在无垠的宇宙中只有一个有生命的地球，这似乎都是不可能的。”

这段猜测又一次表明，物质未到思想先行。

十五

面对世界，面对大自然，面对浩瀚、无垠的宇宙，我既没有钱，也没有地位和权势，当然也没有射电望远镜，或电子显微镜。我只有一样东西：思想，或叫会出些思辨力和联想力（想象力）的头脑。

别人做实验，我努力熟悉、把握实验结果，并从中抽出几条自然哲学原理的东西。这也叫“有钱的出钱，有力的出力”。

我只有用我的活跃思想和观念去同大自然推心置腹地交谈。

身处这个世界、这个宇宙，我只有依靠脑子的思想和观念，才能摆脱贫乏、卑微和渺小的状态。

有了思想观念，即便是把我关在一个田螺壳里面，我也会拥有一个无限自由、广大的世界。

1970年春，狠抓“5·16分子”开始。在整天整夜的深挖、批斗会上，我是借助于下面这个观念逃到无限自由、广大的世界中去的：

在数学分析中，这是两个著名的极限之一。不过在我眼里，它一开始就是一首数学诗，或一首诗意化的自然哲理的夜曲。

它一直像个宗教的福音，响彻在我的心坎里，给我生存的勇气，并提示我人类精神的价值和尊严。

这个极限的存在，说明等价无穷小几乎是以同一速度趋近于零的。

当然，不仅仅是上面一个极限，整个极限理论都是西方自然哲学最迷人的一章。

十六

极限理论及其概念的精确化和推广，是19世纪西方一些伟大数学家的劳作。

一部西方自然哲学史，应当列举这些代表人类精神伟大胜利的劳作。

很遗憾，我没有看到有人列举。

光列举谢林和黑格尔的名字是远远不够的！这两个人的自然哲学决不是19世纪西方自然哲学的全部，更不是它的精华。

值得注意的是，18世纪的数学家甚至连极限理论的初步都不知道，而莫扎特的伟大作品正是产生在18世纪。可见，文学艺术的成就并不同科学技术的成就成正比。

20世纪90年代的人拥有很深、很系统的极限理论，但是在音乐创作领域则出不了一个堪与莫扎特比肩的大作曲家。

生活在20世纪90年代的人，只有演奏莫扎特作品的份。

十七

光思考人的人，只是半个哲学家；同样，光思考大自然的人，也只是半个哲学家。

一个完整的哲学家是既思考了人又思考了大自然的人。

那么，神或上帝呢？它的位置在哪里？

我的意见是：把神放到大自然中去一块思考。

大自然之外，没有一个独立的神。神并不超越于大自然。大自然即神，神即大自然。两者是一回事。——这就是西方斯宾诺莎的泛神论自然哲学。它是一种很典型的诗意化的自然哲学。

中国人很容易消化、接受这种自然哲学。

因为只要我们把“道”去置换、代替神（或上帝）就行了。即把“上帝—大自然”改写成“道—大自然”。

20世纪90年代的自然科学家尽管取得了大成就，有人还得了诺贝尔奖，但毕竟有一大欠缺和不足；他们只低头拉车，忘了抬头看路。

这路，就是“朝道—大自然”走去！

“道”即宇宙普遍的总规律。

十八

我在这本随笔的写作过程中，经常会动情，流露出一种激情，为一首数学诗，或为一个世界函数。

为世界函数而叫绝、激动的人，不见得个个都是自然哲学家，但是真正的自然哲学家一定会为一条自然定律的发现而激动不已，甚至彻夜不能入睡。

19世纪德国伟大物理学家、数学家、生理学家和思想家赫姆荷茨就曾为他的学生赫兹的发现而激动不已。时间是1888年2月2日，赫兹在柏林科学院作了有关电磁波的发现的报告，并证明它具有光的一切特性（折射和反射、干涉、衍射、偏振，以及以光速传播等）。

当天夜里，赫姆荷茨因激动和思潮澎湃而整夜不能入睡。

心中为自然定律的发现而波澜起伏，是自然哲学家必须有的素质之一。因为在本质上，自然哲学家也是诗人，也是风景（山水）画家。

十九

正像画家在画布上寻找人生的意义和皈依，我则在自然哲学中寻找人生的意义和皈依。我常常是一唱三叹。

画家相信色彩对人类感情世界的震撼力量，我则确信大自然深层的和谐结构对人类理智所具有的巨大吸引力。

二十

自然界的结构往往是不连续的，比如电荷就是量子化的、不连续的。在自然界，电的单位要么是e，要么就是2e,3 e,4 e, …而决没有在e和2 e，或2e和3e之间的分数电荷。

这是为什么？自然界为什么会呈这幅图像？这无疑是一个使自然哲学家激动不已的意味悠长的问题。

二十一

我喜欢把实验物理称作为实验哲学。

牛顿就是这样叫的。其实，英国的自然哲学伟大传统正是从牛顿那里开始的。

牛顿在谈到物质基本成分之间的基本力时这样写道：“自然界中总有某种动因，能使物体粒子通过很强的相互作用而黏合在一起，实验哲学的任务就是发现这种动因。”

二十二

先深入科学史。深入是为了最后走出来。一旦走出来了，就是自然哲学。

自然哲学的任务就是对科学研究业已取得的各种成果作统一的、普遍的概括。这便是我所说的磨碎，碾碎。

二十三

《离骚》为屈原大夫之哭泣；八大山人以画哭；贝多芬哭泣于作曲；曹雪芹寄哭于《红楼梦》；爱因斯坦哭泣于（或者说得确切点是惊叹、敬畏）质量、力和光的本质，当然还有关于宇宙时空的本质。

我则哭泣于读者手中这本随笔的写作。

除纸笔代哭泣，代惊叹、赞美和敬畏，我对大自然的千种感受和理解向谁说？——说实话，这才是我写作本书的动力。

感受、理解愈深者，其哭泣亦愈痛；惊叹、赞美和敬畏上帝大自然那双看不见的神手也愈强烈。我是平生江湖心，聊寄笔墨稿纸上。

二十四

互联网产生了网络经济。它使一些传统行业骤然没落，许多人会失去饭碗。比如网上银行就是没有雄伟建筑，没有地点的。这样，银行办公大楼将急骤减少。成千上万银行职员将会下岗。这现象是没有任何诗意的。当年计算机科学先驱们决没有想到这种后果。这也是昨日抽象，今日具体。在21世纪，人同机器的矛盾会进一步加剧。美国已经有人在恨电脑，砸电脑。评估计算机的功与过是个文明哲学课题。