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《未来是定数吗?》序言

书评人:侯淇方 2009-09-10 19:34 赞[0] 收藏

《未来是定数吗?》序言
发布日期:2009-9-10 18:35:32  浏览:3次  

    这本谈论未来的书,是为了纪念伊利亚·普里戈金(Ilya Prigogine)访问雅典,接受雅典国立工业大学的化学工程系、电子和计算机工程系、应用数学和物理科学系诸系荣誉博士学位。


    普里戈金教授获得这些殊荣,是因为他在非平衡物理学和化学中的成就,这些成就不仅得到物理学家和数学家的赞赏与运用,而且得到工程师、生物学家、社会学家、哲学家甚至艺术家的赞赏与运用。


    普里戈金揭示出,自组织出现在远离平衡的自然界;不可逆性和概率性是大自然在所有层次上的内在性质,包括从原子和原子核到我们的日常生活,直到宇宙尺度。他的著作继续着关于大自然的时间和变化的对话,这是赫拉克利特(Heraclitus)和巴门尼德(Parmenides)引发的,由芝诺(Zeno)、伊壁鸠鲁(Epicurus)、卢克莱修(Lucretius)、康德(Kant)、黑格尔(Hegel)、柏格森(Bergson)、爱因斯坦(Einstein)以及其他杰出的思想家延续下来的历史悠久的对话。


    由于普里戈金,我们现在关于自然的观点,不仅超越了从经典物理学继承下来的机械的无时间的自动,而且也超越了无意义的随机的博弈。进化、结构涌现和创造性,成为所有层次上自然过程的基调。


    这种由强有力的科学结果所支持的观点,结束了以物理科学为一方与以生物科学、人文学科为另一方的分裂。在普里戈金看来,人类的存在,意味着其在社会中的创造和能动地参与。普里戈金的观点,为我们以乐观的态度去迎接所面临的挑战提供了必要的概念和工具,并有希望导致科学中和技术中的开拓性结果。


    普里戈金在过去40年间的科学道路,与他在索尔维国际物理学化学研究所(International Solvay Institutes for Physics and Chemistry)的显著工作联系在一起,他使得这个研究所转变成了复杂性研究的高级研究机构,在20世纪的物理学和化学中发挥了重要的作用。2000年5月26日,普里戈金在雅典国立工业大学的激动人心的讲话中,表达了他关于生成(Becoming)的思想,将乐观的结论传递给年轻的一代。


    在他访问雅典国立工业大学期间,我们有机会进行了建设性的讨论。洋溢在我们的私下讨论中的是他充满激情的创造精神;是他对于科学在当今社会中的作用、对于未来的可展望的积极作用的炽热兴趣。他认为,今天的科学仍处于发展的“前历史”阶段,这给人以特别深刻的印象。他关于基础科学的特征和作用的评论值得广泛关注。理解复杂性、运用自然的创造性并使自然的运行持续下去,这些对于21世纪的科学家是巨大的挑战。


    普里戈金还与色萨利大学的克里斯蒂迪斯(Theodore Christidis)教授、记者齐西斯(Ioannis Zisis)和阿达米多(Maria Adamidou)进一步地讨论了非平衡物理学思想的演化(p.42)、时间在复杂性认识论中的作用(p.54)以及生命与因特网(p.69)。


    约安涅斯·安东尼乌(Ioannis Antoniou)教授是本书得以问世的主要推动者,他是普里戈金的亲密合作者、索尔维国际物理学化学研究所副所长。他热情地接受了我的邀请,将演讲中的高质量的“炮弹”(shots)编成了一本内容丰富、脉络清晰、面向大众并适合大众口味的书,他还在鼓舞人心的跋中概括了面向未来的开放。


    我要感谢所有促成授予普里戈金以雅典国立工业大学荣誉博士的人,特别是梅塔基德斯(George Metakides)教授。他作为欧洲信息科学技术研究(European Research in the Science and Technology of Information)的协调员,承担着重要工作的巨大压力,但他在百忙中抽出时间,承担了这一倡议。


    最后,感谢电子和计算机工程系的学生迪马克斯(GeorgeAlexander Dimakis)为本书封面所作的艺术设计以及对本书翻译的贡献,感谢索尔维国际物理学化学研究所的研究员阿克里塔斯(Pavlos Akritas)博士对翻译和编辑本书的贡献,感谢德·内叶(Anne De Naeyer)女士和孔塔里(Margaret Kontari)女士的技术支持。

                     克桑索普洛斯(Themistoklis Xanthopoulos)教授
                                雅典国立工业大学校长
                                    雅典,2001年9月

 

 《未来是定数吗?》 未来不是定数

 

     普里戈金是上世纪最后20年间对中国读者产生广泛而深刻影响的少数外国学者之一,许多人希望更多地了解他。放在眼前的这本新书——《未来是定数吗?》,汇集了普氏生前最后几篇论文、演讲、对话,还有他的生平事迹(简历)和全部著作的目录,都是我们首次见到的。曹雪芹为使他笔下的主人公宝玉、黛玉、熙凤更加丰满、更富有情趣,常借冷子兴、刘姥姥等不同地位和经历者之口进行描述和评价,逗出大量精彩的文字。本书多少也有些类似的特点,著者除普里戈金的学生和同事外,还有其他教授、新闻记者、大学校长,通过他们的演讲、询问、评论、对话,加上译者的综合评介,多侧面地展示出这位学术大师的风采。由于这些特点,对于希望深入了解、特别是研究普里戈金及其科学思想的人来说,《未来是定数吗?》应是一份珍贵的文献资料。

    本书进一步传达了
普里戈金在当代重大科学问题上的基本观点。普里戈金是国际复杂性研究的重要开拓者,在有关复杂性研究的科学思想和哲学观点的阐述上,他的贡献迄今无人匹敌。安东尼乌尊他为新的复杂系统理论的先锋建筑师,普里戈金当之无愧。本书虽未开拓复杂性研究的新领域,但提出复杂性认识论的概念,以及若干新的科学命题,如:“非平衡联系着地球上的复杂性”,“在复杂性的意义上,物理学已经接近生物学”,“复杂性是系统的一种性质”,“概率是关于复杂系统固有的不确定性的评估”等,言简意赅,颇有新意,有助于进一步深化复杂性研究。

    
普里戈金认为:“传统科学的目标是保持科学独立于社会”,但现在“科学已更加接近社会”。单就物理化学看,普利戈金的贡献或许比多数诺贝尔物理学奖得主要弱一些。但普利戈金的科研目标是填平物理学与生物、自然科学与社会科学之间的鸿沟,这种雄心又是其他物理学家比不上的。牛顿理论、电磁理论、相对论和量子力学在物理学中的地位是耗散结构论难以比拟的,但对于理解演化现象、解释社会运动来说,耗散结构论的价值远大于其它理论。普里戈金自信地说:“我们的一些结论对于人类社会也是有效的”,完全站得住脚。从20世纪70年代末以来,普里戈金就试图运用非平衡、不可逆、自组织、耗散结构、分岔、涨落等概念分析社会现象,提出诸多精辟见解。本书延续了这种努力,不仅明确提出自然科学要更加接近社会的主张,而且提出许多重大研究课题,如社会进步中的个体作用、城镇如何从农村涌现出现、用科学来保持人类文化、欧洲文明与中国文明的比较研究、因特网可能导致新的社会形式等等。对于这些课题,普里戈金并未展开讨论,只是点到为止,语焉不详;但点出问题并提供了初步的理论武器,就是贡献。例如,在由农业文明向工业文明的历史性转变中,为何欧洲成功而中国落伍,耗散结构论对此可能具有深刻而新颖的解释力,值得学界关注。

    本书最想传递的思想可以集中表述为“未来不是定数”的命题。从牛顿到爱因斯坦,科学的宇宙观一直是确定论一统天下,坚信未来是给定的。拉普拉斯给出最极端的表述:只要给定初始条件,一切分子和原子的过去和未来都可以预见。20世纪的自然科学,包括
普里戈金的非平衡物理学,有力地揭示了确定论的谬误。普里戈金最后一部专著《确定性的终结》就是为清算确定论而撰写的。但命题“确定性的终结”有歧义,可以解释为一切不确定性都终结了,未来世界什么都可能。这显然走向另一极端,不可取。命题“未来不是定数”意指未来存在不确定性,有多种可能性,却并非什么都可能,从而排除了片面性。“未来不是定数”原本是辩证唯物论的命题,但以往主要基于人文科学来论证,不能令人完全信服。普里戈金别开生面,基于自然科学、特别是物理学来论证,以物理世界的不可逆性、非平衡是有序之源、分岔导致新结构涌现等为依据,大大增加了这个命题的科学性和可信性。既然未来不是定数,我们的世界在不断建构中,人类的主观能动性就有了巨大的客观必要性和可能性。未来“是靠我们的努力,以及我们捕捉关键的涨落并将其转化为创新的能力所铺垫的”,这一告诫对于正在致力于和平崛起的中华民族至关重要。

 

哲人科学家普里戈金

 

    普里戈金(亦译普利高津)是当代著名的一位哲人科学家。1977年,他因“在非平衡热力学特别是他的耗散结构理论方面的工作”而获得诺贝尔化学奖。1981年,他因《新的联盟》一书(即《从混沌到有序》的法文版)而获得法兰西语言高级理事会的奖章,1984年再被授予法兰西文学艺术骑士荣誉称号。他写了多本的科学思想和科学哲学著作,是国际科学哲学学会的成员、国际科学史学会的荣誉成员。他在自然科学领域与人文社科领域都贡献不凡,声名卓著,这在我们这个专业化的时代是罕见的。


    阿文·托夫勒认为,普里戈金的思想代表着第三次浪潮的文化。他在为普里戈金的《从混沌到有序》英文版所作的“序言”中称赞道:“这本书可以作为当今科学的历史性转折的一个标志,一个任何有识之士都不能忽视的标志。”“它提供了最高的创造功能--它帮助我们创造崭新的秩序。”新经济学的开拓者布赖恩·阿瑟,正是在了解普里戈金的思想后突然大彻大悟,“终于知道了怎样把这些法则运用到经济体系中去了。”而在后现代的视界中,普里戈金又被尊为后现代主义思想家,他的著作也被称为“后现代主义的里程碑”。在衷情于追问大自然规律的学者眼中,普里戈金对时间的不懈求索,堪称当代科学世界中的赫拉克利特。

1

    普里戈金于1917年出生于莫斯科,1921 年随家庭迁居德国,八年以后又迁居比利时。他于1941年在布鲁塞尔的利布雷大学获得化学博士学位,其后继续在那里研究耗散结构理论。普里戈金在青少年时代就着魔于哲学家柏格森的“时间的延续就意味着发明,就意味着新形式的创造,就意味着一切新鲜事物的连续不断地产生”一说。大学时代他的注意力完全被“热力学第二定律”所吸引。他对二十世纪的物理学革命理论并不满意,从此在不断的科学探索中反思了近代科学最基本的思想基础。


    普里戈金指出,以牛顿力学为代表的近代科学,描述的是一个钟表式的自然界,一个轨道的、永无发展的静态世界,一个相对静止和存在绝对化的世界。这集中地体现在以牛顿为代表的经典物理学中:作为参数的时间t换为-t有相同的结果,时间可逆、未来和过去看来没有实质性的区别。而近代的热力学成果正如热力学第二定律指出的,一个封闭系统只会自发地熵增、走向无规无序。这里揭示的,是一个不断演化的、时间有方向的世界。生物进化论也告诉人们,生命世界处于不断向上发展之中,时间之矢不可逆地指向未来,形态越高,变化越快。


    在普里戈金看来,两类时间,前者给出静止的存在的世界图景,后者传递了动态的演化的世界图景。正是这种科学基础上的矛盾,使得我们的世界被一分为二,从而文化也被一分为二,分成了无过程无历史无激情的科学文化和有经历有历史有情感的人文文化。而且,两种箭头,前者导致了克劳修斯“热寂说”,描述了一幅江河日下、宇宙在自发走向死亡的退化论自然图景;后者却是一个从低级向高级、由简单到复杂、直至产生出人这样的万物之灵的进化过程,达尔文进化论向我们呈现了一幅蓬勃向上、生机盎然的自然图景。这是两种多么不一样的图景。


    科学,更一般地说,我们的文化,竟然是带着如此深刻的矛盾和难题告别十九世纪而步入二十世纪的。甚至在二十世纪初建立起相对论和量子论的物理学革命中,上述问题基本上没有受到触动,更谈不上得到真正的解决了。


    对于普里戈金来说,要解决这些问题,科学就必须要重新发现时间,就需要从近代科学以来以超然于自然界、站在时间之河的岸上的态度来看自然界,转到融入大自然和时间之中来认识大自然、认识时间,从而在新的高度上把克劳修斯退化论与达尔文进化论统一起来,同时才可能将存在的静止的世界图景与演化的过程的世界图景、自然科学文化和社会人文文化的巨大分裂加以弥合。

 

2

    普里戈金在二十世纪四十年代于平衡态附近的热力学的研究中,证明了著名的最小熵定理。接下来,他的研究深入到远离平衡态的热力学,又经过二十年的奋斗,终于建立起来耗散结构理论。1967年,普里戈金首次在一次国际学术会议上发表了关于耗散结构理论的研究成果,正是这项成果使他获得了诺贝尔化学奖。


    耗散结构理论和非平衡态热力学的研究,不仅是重要的科学成果的进展,而且还昭示了一种新的自组织的发展观。

    封闭没有发展,平衡也没有发展,这是耗散结构理论的基本结论。十九世纪的平衡态热力学已经告诉我们,一个孤立封闭的系统,只会自发地发生熵增,自发地走向崩溃瓦解。换言之,开放和非平衡是系统发展的必要前提。普里戈金对此进行了深入的探讨,提出并建立起耗散结构理论。耗散结构理论有一个简洁的基本公式:dS=deS+diS。按照普里戈金的意思,它表达的是这样的一个基本思想,一个远离平衡的开放系统(不论它是物理、化学的,还是生物学、生态学的,乃至是社会、经济或精神的),通过与环境进行物质、能量和信息的交换即通过物质、能量和信息的耗散,从而就可能自发组织起来,实现从无序到有序的转变,形成具有一定组织和秩序的动态结构。这里强调的是,通过交换和耗散,只要从环境引入的负熵(deS)大于系统的自发的熵增(diS〉0),系统整体上就可以实现熵的减少(dS=deS+diS〈0),当系统进入非平衡态,其中的非线性相互作用得以表现出来,就可能形成新的有序结构。


    发展是通过涨落达到有序,自组织的机制就是通过涨落的有序,这是耗散结构理论的又一个重要结论。涨落也被称作起伏,通常被看作是噪声、干扰。从系统的存在状态上看,涨落是对系统的稳定的平均的状态的偏离;例如,人们的个子有高有低,也可以看作是对于平均身高的偏离。从系统的演化过程来看,涨落是系统同一发展演化过程之中的差异,也表现出发展成果中的不平衡。涨落普遍存在,只要是由大量子系统或要素组成的宏观系统,其中就必定存在着一定的涨落。在传统的思维中,涨落仅仅被看作某种不利于系统稳定存在的因素,只被看作干扰、破坏性因素,是人们不希望的、讨厌的东西。耗散结构理论的重要发现是,涨落可以是系统的创新之源,涨落也可以是系统发展的建设性因素。在一定的条件下,当一定的涨落得到系统整体的响应时,小的涨落就被放大成为引起系统整体进入新的有序态的巨涨落。星星之火,可以燎原,涨落就是燎原的火种。


    发展并非一往直前,而是充满着分叉和选择。这也是耗散结构理论新发现的重要组成部分,也是《确定性的终结》的基本涵义。近代科学提供给世人的是一幅静态的轨道图景,只要前提条件给定了,事物的命运也就决定了,就将沿着一条轨道运行下去,而且还将可以沿着这条轨道折身返回。这样的观点,在十八世纪提出的著名的拉普拉斯决定论中得到了集中的体现,只要知道了事物的前提条件,就不止是“前知五百年”,还可以“预知五百年”乃至永远。现在,耗散结构理论开始向我们表明,复杂系统的从存在到生成、从混沌之中涌现有序,是不可逆的充满着不确定性的发展过程。我们置身于一个既非全然确定无疑的世界,也非置身于一个全然变化无常的世界,而是置身于一个决定论和非决定论在系统的发展中难分难解地联系在一起的世界。

 

3

    科学正在重新发现时间,从而带来了我们对于存在和演化、混沌和有序、偶然性和必然性、原子论和系统论、分析与综合以及人与自然关系的新理解,从而也促进着科学与人文、东方传统思想与现代科学思想之间的新综合。


    近代科学以来,围绕着时空观,围绕对其涵意和特征的研究,历史舞台上演出了一幕又一幕的戏剧:莱布尼茨与克拉克的著名论战,康德对于时空的深刻反思,黑格尔对于时空关系的辩证思辨,马赫对于绝对时空的有力批判,爱因斯坦对于牛顿时空观的革命性变革,哲学家柏格森、怀特海、海德格尔对于时间、存在的深入追问,在在都扣人心弦,发人深省。
    二十世纪下半叶以来,普里戈金对时间的再追问,无疑是这个历史长河中可歌可泣的一页。在普里戈金看来,时间,无始也无终,而绝非霍金所言的那样--时间有开端也会有末日。我们宇宙的存在,只是无限宇宙中的一个具体的存在。在此意义上,演化具有绝对性,“时间先于存在”(普里戈金)。这与恩格斯的“自然界不是存在着,而是生成着并消逝着”,确属异曲同工。


    依此来看,自然界的最基本的统一性就在于其时间、不可逆的演化性。正是这种演化的不可逆性,使得“太阳每天都是新的”,造就了丰富多彩、千姿百态的自然界。


    传统的确定性终结了。我们面对一个概率性的世界,同时更是置身于这个概率性的世界之中。人的尊严,在自然科学中重新得到了承认。人的创造力,有了其自然科学基础的依托。物理科学和生命科学,自然科学和人文科学,人文文化和科学文化,也就在新的高度上有了重新统一。


    在此,普里戈金还特别重视中国文化传统与西方文化在自然科学基础上的贯通。他在为他的著作的中文版撰写的序言中说:“我相信,我们正是站在一个新的综合、新的自然观念的起点上。也许我们最终有可能把强调定量描述的西方传统和着眼于自发组织世界描述的中国传统结合起来。”

   普里戈金指出,科学史表明,中国的思想对于那些想扩大西方科学的范围和意义的哲学家和科学家来说,始终是个启迪的源泉。他列举的“特别感兴趣”的两个例子是:李约瑟从生物胚胎学先是转向唯物辩证法,然后转向了中国思想;尼尔斯·玻尔对于互补性概念和中国的阴阳概念间的接近深有体会,以致他把阴阳作为他的标记。普里戈金真诚地希望:“李约瑟和玻尔的传统都能永远继续下去。”


     在他的最后一本重要的科学哲学著作《确定性的终结》的中文版的序言中,普里戈金再一次指出:“我们愈益接近两种文化传统的交汇。我们必须保留已证明相当成功的西方科学的分析传统,同时必须重新表述把自然的自发性和创造性囊括在内的自然法则。”


     “我们需要一个更加辩证的自然观。”这是普里戈金《确定性的终结》一书中最后的结论性观点。事实上,早在他的《从混沌到有序》书中,作者在对机械自然观进行批判的基础上,专门讨论了马克思恩格斯奠定的“自然界历史发展的思想”和《自然辩证法》。显然,普里戈金赞同“自然界历史发展的思想”,寄希望辩证自然观的进一步发展。


    普里戈金的耗散结构理论及其科学哲学思想,以及他本人,是迎着“科学的春天”来到华夏大地的。1977年底,普里戈金荣获当年诺贝尔化学奖。1978年6月,钱三强率领的中国科学院代表团访问比利时等西欧各国,我国科学界开始与普里戈金及其学派有了直接的接触。1979年,普里戈金应邀来华讲学,并在西安、北京等地作了学术演讲。1982年,陕西科学技术出版社推出了我国学者编写的、以反映普里戈金科学思想和哲学思想为主的《普利高津与耗散结构理论》(湛垦华,沈小峰等编)一书。1986年,普里戈金再一次来到我国,并接受南京大学和北京师范大学授予他的名誉学衔、成为中国生物物理学会名誉会员。


    一个系统,只有“开放和非平衡才能有发展”,发展是“通过涨落的有序”,普里戈金的这些划时代的科学洞见,已融合在“改革开放”的时代潮流之中,融合在我们走向新时代的社会文化建设之中。苗东升先生这样写道:普里戈金的“科学和哲学思想在我国得到广泛传播,对几代人产生了很大的影响。”

 

未来是定数吗?——世纪人文系列丛书

作者:(比)普里戈金 著,普国屏 译

出版社:上海科技教育出版社

出版时间:2005-09-01

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