我的科学随笔(全2册)
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随笔一:“芝诺龟”

这个故事的源头——“芝诺龟”随笔之一

古希腊有哲人说,

世界是永恒的燃烧与变动;

古希腊又有哲人说,

世界是永久的凝固与静止。

一、源头

这几篇文章写的是关于一只龟的故事。

这只龟来自古希腊:是古希腊的哲人对于这个世界“动”与“静”的两种不同看法,引出了这只龟;是古希腊的一位智者创造了这只龟,让它从古希腊灿烂的文化中爬了出来,并引起了人们的关注。

这里的古希腊不是地理概念上的希腊,是指科学史上的一个辉煌的时代。

在公元前7世纪到公元前3世纪近500年的时间里,产生了近代科学意义上的科学思想,开启了自然科学,也开启了哲学,出现了一大批才智卓越的科学家与哲学家。他们成了以后许多学科的鼻祖。

泰勒斯(约前624—前547年)被人们称作“科学与哲学之祖”,他最早提出了“什么是世界本源”这个哲学命题,提出了万物源于水,水组成了这个世界;毕达哥拉斯(约前580—前500年),著名的数学家和哲学家,是将数学与哲学结合的第一人,他认为世界万物都是由数产生的,世界的秩序是由几条简单而优美的法则决定的;德谟克里特(前460—前370年),原子论的创始人之一(可参阅《随笔六:原子》),他认为万物由不可再分的粒子——原子构成;苏格拉底(前469—前399年)和他的学生柏拉图(前427—前347年)成为西方哲学的奠基人;亚里士多德(前384—前322年),人们称他为“最博学的哲学家”,他认为地球上所有的东西都是由水、火、土、气四种元素构成的,最早提出了关于物质运动的科学概念。

古希腊人对人类文明的贡献,不单是给后人留下宏伟的建筑、精美的艺术品、伟大的工程和技术发明,而是在人类的精神层面方面,给后人提供了理性的、逻辑的思维方式,正是这种思维方式,形成了哲学、自然科学的雏形。如果从今天的自然科学与哲学的现状回溯到它们的过去,人们就会发现,其主要的分支学科,几乎能在古希腊找到源头,因此人们称古希腊是“哲学与科学的摇篮”。

当时古希腊的哲人们,对这个世界从哪里来及它的本质特征是什么等问题,进行了深入的思考,对这些问题的探讨,形成了古希腊最早的四大学派。

关于这只龟,就是从其中两个学派的几个代表人物对世界不同的看法中引出来的。

这只龟出现的时代,是一个了不起的辉煌的时代,是哲学与科学的源头,也是这个故事的源头。从一个辉煌时代里爬出的一只龟,应当是一个具有浓厚文化色彩的故事。

二、永恒的变化

故事涉及的第一个学派是伊奥尼亚派,涉及的人物是赫拉克利特。

伊奥尼亚派是古希腊中最有影响的一个哲学流派之一。该学派提出了多个对世界本源的不同看法,如水是万物的本源、气是万物的本源等,其中有一位叫赫拉克利德的人,他认为火是万物的本源,他是本文要重点介绍的一位哲学家。

赫拉克利特(约前540—前480年)认为,世界的本原就是火。火也是世界的整体。火的燃烧可以转化为世间万物,这是整体转化部分,而万物也可以燃烧,这是部分又还原为整体。火与万物之间的转化,可以有两条道路。

当火变成水、土或其他东西时,火就熄灭或消失了,这个熄灭或消失的过程被赫拉克利特称为“向下的道路”;当万物变成火,燃烧起来,一切又变成了统一整体,赫拉克利特称这是“向上的道路”。他指出“向上、向下是一条路”,这条路就是火的燃烧变成了万物,万物的燃烧又复归于火,正如许多贸易中,货物换成黄金,黄金又换成货物那样。

按照赫拉克利特的说法,这个世界本质上就是燃烧的、流动的和变化的。世间的每一个事物都在不停地转换,一切皆变,无物常在,真正不变的东西就是“变”本身。从古代的史料中还可以看到,赫拉克利特认为“宇宙中没有静止和不动,因为静止和不动是僵死之物的特征,万物都在运动,世间无僵死之物。永恒之物是永远的运动,可殁之物是暂时的运动”。

他还宣称:“宇宙间的万物,既不是任何神,也不是任何人创造的,它过去是、现在是、将来也是一团活生生燃烧着的火,而且,这团火按一定的分寸燃烧,按一定的分寸熄灭。”

赫拉克利特认为这种“分寸”不仅永远存在着,而且万物也根据这个“分寸”生成、变化。这种“分寸”同样运行于人类社会,人类必须倾听自然的呼声,“依自然行事,听自然的话”。

这里的“分寸”就是后来人们所说的“规律”,它支配着全部的宇宙演化过程。世界的过去、现在和将来就是按规律燃烧、变化的永恒的活火。

哲学家柏拉图把赫拉克利特的观点归结为:“除所有的事物都在变化是真实的外,再没有什么事是真实的。”“所有的事物都在流动,没有什么事物是固定不变的。”在外表看来像是固定不动的东西,当我们完全了解它们之后,就成为不断运动的了。

赫拉克利特的哲学思想在希腊哲学发展史上具有重要的地位和影响。他对“变化”和“规律”绝对性的强调,影响了后来的哲学家。19世纪,德国伟大的哲学家黑格尔,称其为“辩证法的奠基人”。黑格尔曾经不无夸张地说:“没有一个赫拉克利特的命题不被纳入我的逻辑学中。”由此可见,赫拉克利特在欧洲哲学史上的地位。

赫拉克利特还留给我们一句名言,“人不能两次踏入同一条河流”,形象地阐明了他的思想。如果有一个人觉着他是在同一个地方第二次踏入这条河,但由于河水川流不息,身边流过的水一定不是原来的水了,而这个人本身,也在不断地变化着,已经不是原来的那个人了。因此无论是这条河流还是这个人,都不是原来的河流与人,物非人也非。整个世界也一样,无论是过去、现在还是将来,都是不一样的,都在永恒的变化之中。

三、永久的不变

故事涉及的第二个学派叫爱利亚派,相关的人物是巴门尼德与芝诺。

约公元前5世纪,这个哲学流派活动于南意大利的爱利亚城邦,故称爱利亚派。这个学派以善辩而著称,是古希腊最早的哲学流派之一。

爱利亚派最重要的代表人物是巴门尼德(约前515—前445年)。他不同意赫拉克利特的思想体系。

他持有这样三个主要观点:一是创造是不可能的,因为不可能设想会从“无”中产生“有”;二是毁灭是不可能的,因为不可能设想“有”能化为“无”;三是变化是不可能的,因为一物不可能从本质上与它性质不同的另一物中产生。

因此,他的结论是,只有“永久的不变”和“永恒的静止”才是真实的存在,而所有的流动、变化及各种形式的运动都是虚幻的错觉,是不真实的假象,运动,以及与运动相关的时间和空间都只是人们看到的一种幻觉而已。

芝诺(约前490—前436年),门巴尼德的学生。他仰承巴门尼德的观点,认为世界上变化着的万事万物并不真实,唯一的真实就是“永远不动的世界”。这个世界就是静止存在着的“一”,而运动会使世界变化,会出现“多”,这只能是一种虚幻的存在。正因为世界是“一”而不是“多”,因此世界只能是“静”,而不是“动”。如果承认世界存在运动,就可以找出一些无法解释的悖论,来否定运动的存在。

据说,芝诺一共推出了40个悖论,因他的著作失传,现存的芝诺悖论只有8个,其中有4个关于运动的悖论尤为著名。他用这4个悖论来说明运动的存在是荒谬的。

这些悖论,不是从正面去证明运动不存在,而是用所谓的“归谬法”,从反面去论证“如果运动存在,将会得出何等可笑的结论”,从而否定运动的存在。

芝诺能言善辩,有人说他是“诡辩之鼻祖”,写诗形容他“大哉芝诺,舌鼓如簧”,无论你说什么,他总认为荒唐。他拿一些看起来很简单的问题去考验数学家,而数学家往往对这些问题束手无策,甚至一见到这位芝诺先生就会头脑发晕。

与赫拉克利特一样,芝诺也留给我们一句流传至今的名言,顺便也简单地提一下。他说:“一个人最好的朋友是自己。”

据说有一天,一个人问芝诺:“谁是你的朋友?”芝诺决然回答:“是另一个我。”

应当说,这个回答是很深刻的。一个善于思考的人,必然会有另一个“我”,这个“我”是自己最亲近的朋友,可以随时与自己谈心,与自己交流。

在生命的旅程中,对于每一个人来说,“我”对于“另一个我”的提问,比起任何一个其他的人来说,问题更多、更实际、更直接,也更重要。“我”与“另一个我”是所有“人际关系”中最为重要的一个。因此,“我”要与“另一个我”经常切磋和交谈,一起选择好眼下要做的事,选择好前行的路,任何时候都不要抛弃这个最忠实的朋友。

四、关于芝诺的悖论

对于处处运动着的大千世界,不少人对巴门尼德的观点提出了质疑:如果世界是不变的“一”,那么就没有运动,世间真的没有运动?这不明明是在睁着眼睛说瞎话,否定眼前看到的种种事实吗?

芝诺面对这种诘难,提出自己的理由。他说,你看到的种种运动,如果你认为是真实的现象,那就错了,是眼睛欺骗了你,那都是虚幻的,是并不真实存在的假象,这可以严格地给予证明。

这个爱利亚派,在科学史上并没有特别重要的地位,但是由于芝诺提出了他的悖论,来证明运动并不存在,从而提升了这个学派的地位和影响,受到科学史家的重视,成为古希腊哲学史上不可忽视的一页。

现在看来,芝诺的这些证明并非无懈可击的,而且论证的结论显然是荒谬的,但是在后来很长一段时间里,人们还不能否定这个证明,说不出导致结论荒谬的理由。芝诺自提出他的悖论后,也并不太多地关注他提出的论点,而是耐心地等待:是否有否定他的这些论点的理由。

古代的数学家,由于认识上的局限性,还只习惯于研究一个个离散的数,对于连续的概念还很生疏,极限的概念还没有出现,然而,芝诺提出的论点正是触及了“连续”“极限”等概念,这是近代数学、物理学的基础概念,这就使得早先的数学家为芝诺的悖论苦恼了2000多年。一些被人们几千年来思考过的问题,一定会引起科学家和哲学家的关注,从而在认识史、逻辑史和科学史上就有了相应的地位。

芝诺的悖论揭示了“一”和“多”、“可分”与“不可分”、“间断”与“连续”、“变”与“不变”之间的矛盾;揭露了“有限”与“无限”、“存在”与“非存在”之间的矛盾,从而触及了辩证法的思想。为此,大哲学家黑格尔说,这些矛盾表明,不能把运动的实质设想为绝对的连续性或绝对的间断性。这是对人类认识这个物质世界的重要启示,有着深远的影响。

现存的芝诺关于运动的悖论一共有四个,下文逐一介绍。