“我為什么沒(méi)有發(fā)現相對論”
陳克艱
這個(gè)多少有點(diǎn)令人吃驚的問(wèn)題，是法國數學(xué)家雅克·阿達瑪一次講演的標題，我想借來(lái)，為讀美國物理學(xué)家約翰·惠勒《宇宙逍遙》一書(shū)的感想發(fā)題，因為他們恰巧講到了同一件事情。
阿達瑪的講演是在1925年意大利那不勒斯舉行的國際哲學(xué)大會(huì )上做的，其時(shí)愛(ài)因斯坦發(fā)表廣義相對論已經(jīng)十年。阿達瑪在講演中表達了一種深刻的失敗感。所謂“失敗”，意思是本來(lái)應該能“成功”的；所問(wèn)“我為什么沒(méi)有發(fā)現相對論”，意思是本來(lái)應該能“發(fā)現”的。廣義相對論的關(guān)鍵，在于看出“慣性質(zhì)量”與“引力質(zhì)量”在概念上的區別，又從原理（即引力場(chǎng)與加速度場(chǎng)的等效性）上把二者聯(lián)系起來(lái)；至于實(shí)施原理的數學(xué)工具，其實(shí)是現成的，許多數學(xué)家都能為之。阿達瑪問(wèn)道：“我們中誰(shuí)沒(méi)有機會(huì )去改正混同引力作用和離心力作用的錯誤呢？”誰(shuí)都能，卻誰(shuí)都沒(méi)能，所以他說(shuō)：“就廣義相對論來(lái)說(shuō)，所有的數學(xué)家都必須承認失敗。”
阿達瑪的說(shuō)法算不算事后諸葛亮，我不知道；但我以為，惠勒的說(shuō)法更能道出事情的實(shí)質(zhì)：“引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量等效的原理使愛(ài)因斯坦獲得了廣義相對論，學(xué)生們則完全可以從書(shū)本中學(xué)到，一點(diǎn)兒也不必對未知的可知性懷有戰斗的信念。守成與創(chuàng )業(yè)不可同日而語(yǔ)。”關(guān)于狹義相對論，惠勒說(shuō)了同樣意思的話(huà)。他先引偉大數學(xué)家希爾伯特的評論：“哥丁根大街上每一個(gè)中學(xué)生對四維幾何的理解都比愛(ài)因斯坦強。然而是愛(ài)因斯坦，而不是數學(xué)家做出了這個(gè)工作。”惠勒接著(zhù)寫(xiě)道：“這位業(yè)余數學(xué)家抓住了專(zhuān)家們無(wú)從想到的簡(jiǎn)單要點(diǎn)。愛(ài)因斯坦是從哪里獲得了這種從無(wú)關(guān)緊要的事物中篩出本質(zhì)的能力呢？”在惠勒看來(lái)，“愛(ài)因斯坦永遠是一個(gè)局外人”，“因為是局外人，所以對于局內情形的理解，比任何一位局內人都要清楚”，“愛(ài)因斯坦永遠有著(zhù)超越所有局內人視野的視野”。這就是惠勒對“誰(shuí)都能、卻誰(shuí)都沒(méi)能”（唯獨愛(ài)因斯坦能）創(chuàng )造相對論，這一使數學(xué)家阿達瑪遺憾不已的歷史現象的解釋。
相對論的思想“要點(diǎn)”，惠勒說(shuō)是“簡(jiǎn)單”的，也確實(shí)是簡(jiǎn)單的，似乎人人（至少數學(xué)家們）都唾手可得。但是，相對論不可能從發(fā)現它所需要的專(zhuān)業(yè)知識和技能中“演繹”出來(lái)，要想出它，有待根源性的發(fā)問(wèn)和領(lǐng)悟。另一位美國物理學(xué)家戴森的看法與惠勒相近，他對量子力學(xué)和廣義相對論作過(guò)比較，認為量子力學(xué)是由物理學(xué)發(fā)展的形勢、其中的迫切問(wèn)題（嚴重點(diǎn)說(shuō)，“危機”）逼出來(lái)的；相對論卻不是這種情況，而全然是愛(ài)因斯坦個(gè)人的天才創(chuàng )造，沒(méi)有愛(ài)因斯坦，相對論就是再過(guò)一百年也不會(huì )出現。
可以說(shuō)，世間無(wú)人比愛(ài)因斯坦擔負了更艱難的工作，世間艱難的工作也無(wú)人比愛(ài)因斯坦做得更善巧。愛(ài)因斯坦卻不像曾有意為之，刻意追求，他說(shuō)他之發(fā)明相對論，是因為一直沒(méi)有放棄兒童時(shí)代對時(shí)間和空間感到的困惑。許多人也有過(guò)同樣的經(jīng)歷，但是成長(cháng)的煩惱和快樂(lè )使他們放棄了、并自以為解決了困惑。時(shí)間和空間有什么可以多想的呢？可見(jiàn)，愛(ài)因斯坦是在自然而然中，切中了造物的肯綮。然而，毋庸贅言又必須贅言的是，愛(ài)因斯坦的“簡(jiǎn)單”思想，在他是有規有矩地實(shí)施了的，因此顯出是徹法源底的深刻思想；如果有頭腦特別解放、因而特別容易出“思想”的“妄人”引他為同道，那是愛(ài)因斯坦的不幸。
惠勒的《宇宙逍遙》講的另一位“局外人”是玻爾。愛(ài)因斯坦獨來(lái)獨往，終生喜歡一個(gè)人獨自思考；玻爾則是物理學(xué)家中的領(lǐng)袖人物，怎么能說(shuō)他也在“局外”呢？有可以形跡論者，有不可以形跡論者。玻爾對量子理論的早期發(fā)展作過(guò)重大貢獻，量子力學(xué)的產(chǎn)生和定型，一多半在他領(lǐng)導的研究所里，受到他的思想影響；他桃李滿(mǎn)天下，沒(méi)有誰(shuí)不以曾入其門(mén)墻、聆其教言而萬(wàn)分自豪，惠勒就是玻爾的一位高足。從這些形跡論，玻爾當然不在局外。但是正如惠勒所說(shuō)：“玻爾對身邊人的強大影響，使我們相信，像耶穌、佛陀、孔子這樣的人，真的活著(zhù)。”玻爾是耶、佛、孔子一路的圣人，所過(guò)者化之，所存者神之，首出庶物，何“局”能限？不謂為“局外”，可乎？說(shuō)玻爾也是局外人，更重要的理由在于，他對量子力學(xué)的哲學(xué)闡釋?zhuān)蔷謨热藷o(wú)論如何見(jiàn)所不及的。
許多“工作中的科學(xué)家”（working scientists）不喜歡哲學(xué)，甚至討厭哲學(xué)，以為多余，以為無(wú)所謂，以為門(mén)面語(yǔ)。但玻爾提到他所從事的事業(yè)，則總說(shuō)是“自然哲學(xué)”，他自覺(jué)地以繼承古希臘自然哲學(xué)傳統自命。也許可以說(shuō)，沒(méi)有一種科學(xué)理論比量子力學(xué)更迫切、更本真地要求著(zhù)哲學(xué)上的理解。例如，微觀(guān)客體的波粒二象性，歷史上有過(guò)光的粒子說(shuō)，又有光的波動(dòng)說(shuō)，說(shuō)各不同，彼此爭論，爭論可以不了了之；但現在量子力學(xué)把既是波、又是粒子的矛盾表象用統一的數學(xué)方案來(lái)描述，就不容推諉地要求著(zhù)一種能夠從認識論上理清局面、將矛盾圖像妥善安頓的哲學(xué)理解和詮釋。掌握量子力學(xué)的描述方法并以之研究理論和應用上的問(wèn)題，物理學(xué)家們多能嫻熟從事，但著(zhù)名物理學(xué)家費曼（以對量子電動(dòng)力學(xué)的貢獻獲諾貝爾獎）卻偏偏說(shuō)：“沒(méi)有人能懂量子力學(xué)。”我愿意把費曼此話(huà)理解為對從哲學(xué)上詮釋量子力學(xué)的困難性的強調；所謂“沒(méi)有人懂”，畢竟是有人懂，那就是玻爾。
玻爾的“互補哲學(xué)”，從對量子理論作為“理論”所具有的性質(zhì)的探討，揭示“理論”經(jīng)由“觀(guān)察”與“實(shí)在”發(fā)生關(guān)系的深奧機制，破除通常因囿于常識而顯得根深蒂固的素樸“實(shí)在論”，提供了一種全新的“實(shí)在”觀(guān)念。玻爾建立互補哲學(xué)的過(guò)程，伴隨著(zhù)與愛(ài)因斯坦的長(cháng)期友好爭論，愛(ài)因斯坦的質(zhì)疑，每每成為玻爾深化論點(diǎn)、精化表述的觸媒。愛(ài)因斯坦有一句名言：“這個(gè)世界最不可理解的事情是，它是可以理解的。”科學(xué)家通過(guò)構造科學(xué)理論去理解世界，這件事情一直在做；如果理解世界就是鏡像般地“反映”世界，那么“理解”就沒(méi)有什么難以理解之處了。愛(ài)因斯坦顯然不取這種徑情直遂的“反映論”。他的話(huà)極為機智，但終究是消極，他放棄了對“理解”的理解，視之為“不可理解”。這一消極放棄有其消極的后果，當他反對玻爾的互補詮釋?zhuān)瑘猿忠蚬麤Q定論時(shí)，似乎又有意無(wú)意地回到了鏡像式的反映論。而玻爾所做的，正是以他無(wú)與倫比的哲學(xué)洞見(jiàn)，照亮“科學(xué)理解世界，究竟是怎么回事”這一始終處在晦暗中的問(wèn)題。
作為玻爾的學(xué)生，惠勒也有意做“局外人”。本書(shū)中除了用他那特有的明快犀利的語(yǔ)言論述玻爾的哲學(xué)，更對玻爾的哲學(xué)作了深化和推擴。
相應于物種起源，惠勒提出“物質(zhì)起源”問(wèn)題，表達了物理學(xué)家的“終極關(guān)懷”。他考察和排序不同層次的物理學(xué)理論，來(lái)進(jìn)入“創(chuàng )世”問(wèn)題。在每一層次上，理論都從“對稱(chēng)性”原理導出，但作為理論源頭的對稱(chēng)性原理又掩蓋了下一層次；變易對稱(chēng)性原理意味著(zhù)超越，進(jìn)入深一層次，深一層次的定律和理論又復從對稱(chēng)性原理導出。如此則無(wú)窮遞推，至于胡底？玻爾互補哲學(xué)中“觀(guān)察者”的中心地位引導著(zhù)惠勒去發(fā)問(wèn)：理論循序遞進(jìn)的結構“是否最終能以某種相互依賴(lài)的封閉循環(huán)回到觀(guān)察者自身”；說(shuō)得更明確些：“是否宇宙必須保證能夠在將要存在的時(shí)間內，在某一個(gè)地方產(chǎn)生出‘觀(guān)察’來(lái)，它本身才能夠存在？”觀(guān)察決定存在，觀(guān)察者成了創(chuàng )世者，這真是刺激性太強的“唯心論”了。但是，也可以換一種提問(wèn)方式，減弱其刺激性而仍是惠勒的意思：設想一個(gè)其基本物理常數如光速、電子質(zhì)量等與“我們的宇宙”大不相同的宇宙，這樣的宇宙不僅沒(méi)有觀(guān)察者，而且根本不可能產(chǎn)生出觀(guān)察者，不僅是沒(méi)有觀(guān)察到，而且是根本不可能觀(guān)察到。我們可以想象這樣的宇宙，但是我們能夠談?wù)撨@樣的宇宙之“存在”嗎？須知，想象一個(gè)東西和談?wù)撨@個(gè)東西的“存在”完全是兩碼事。然則，“存在”與“觀(guān)察”是有不可分割的聯(lián)系了?；堇諏ρ菔静６笮缘闹?zhù)名實(shí)驗曾作一步深化，提出“延遲選擇實(shí)驗”，用以演示因果決定論失效、因果時(shí)序顛倒的理念，而這一理念已在晚近宇宙學(xué)觀(guān)察中找到了例證；所以，惠勒將量子力學(xué)哲學(xué)闡釋中的“觀(guān)察”問(wèn)題推廣到宇宙學(xué)，是有根據的。
惠勒這本書(shū)講了科學(xué)一路上最深刻、最重要、最基本的哲學(xué)問(wèn)題，但它不是一本哲學(xué)專(zhuān)著(zhù)，而是不同時(shí)期、各類(lèi)文章的結集，里面甚至還收了若干首小詩(shī)。這些文章大多通過(guò)談科學(xué)家的活生生的活動(dòng)和思考，來(lái)涉及有關(guān)的科學(xué)和哲學(xué)問(wèn)題，既富含理性，又充滿(mǎn)激情，有很強的感染力。
中文譯者田松先生的譯筆，一如其為文的風(fēng)格，熱情，坦誠，有活力，思維辨析處的達意，情感渲染處的傳神，在在有“互補”的結合，惠勒先生有這樣的中國知己，可以無(wú)憾矣。
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