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韩德强:无中生有,化有为无——《矛盾原理》之四

火烧 2007-06-03 00:00:00 中华文化 1031
文章探讨宇宙从无到有,再化有为无的演变过程,结合大爆炸理论与生命起源,揭示矛盾原理在宇宙与人类社会中的体现。

韩德强:无中生有,化有为无

《矛盾原理》之四

有无相生,因缘成相,这是古代哲人对世界的深刻洞察。但是,由于其用语过于简洁,普通人无法深加领会。随着现代科学的进展,现在我们已经可以充分领略古人的智慧了。

按照目前最有说服力的大爆炸宇宙学,约在200亿年前,宇宙发生过一次大爆炸。大爆炸中心物质密度和温度极高,此后宇宙逐渐冷却、膨胀,物质从热到冷、从密到稀地演化。当宇宙温度降低到几千度时,各种星体才渐渐形成,星体间的相对位置和轨道才逐渐稳定。目前,宇宙仍在继续膨胀和冷却之中。在50亿年左右后,太阳将耗尽能量而变成中子星,进而变成黑洞。其他恒星也将或早或晚地遭遇与太阳同样的命运。再往后宇宙会怎样?科学还不能预见。大约在10100年以后,宇宙有可能走向均匀的热寂,也可能在引力作用下塌缩蒸发,也有可能塌缩后的宇宙温度骤然升高,开始新一次宇宙大爆炸。

无论如何,这是一个演进中的宇宙。人类数千年中观察到的永恒的星空,稳定的轨道,无非是一个相对于迅速变化的人类而言的永恒和稳定。如果放到宇宙史中,则几千年无非是一瞬间。有意思的是,如果将大爆炸时的宇宙看成是“无”,即一切结构、秩序和生命都无法存在的状态,则当下的宇宙之“有”就生于“无”;随着时间的流逝,当下宇宙之“有”又将消失,走向热寂或塌缩,或大爆炸,从而化“有”为“无”。

对人类而言,有价值的是,在整个宇宙化有为无之际,在太阳能量不断减少之际,在太阳旁的一个行星上,由于得到太阳能的持续输入,生命却无中生有地产生、演进,直至产生能够认识世界和自身的人类,直至地球陆地布满了人类,陆地地貌被人类活动所平整、改造、重塑,直至人类形成如此复杂庞大的社会金字塔结构。这是又一个无中生有。人类社会最终将会怎样?即使不考虑任何人类自相残杀问题,人类恐怕也只能随着太阳的消失而消失,即化有为无。放在宇宙的时间尺度(10100年)上,地球上的丰富、复杂、生气勃勃的生命景观(3.8×109年),真如同是昙花一现。(1秒是地球寿命46亿年的6.9×10-18)

胸怀宇宙,当然万事皆空。但胸怀人类,就心涛起伏了。以人的尺度看,地球的寿命已经足够长了。引起我们日常喜怒哀乐的时间尺度就更短,一顿不吃饿得发慌,一刻淋雨感冒发烧,一夜受冻则暴尸街头,一言不合还拨刀相向。正是在这个尺度下,我们看到了人与人之间的压迫和剥削,看到了战争与杀戮,看到了黑暗和不公。

从宇宙的时间到人的时间,期间经历了一个极为复杂、奇妙的生命进化过程。试想,宇宙大爆炸之初,宇宙中心可能只有基本粒子。随着温度和密度的降低,形成了质子、中子和电子等粒子。质子和中子进一步结合在一起,并且吸引了一部分电子,形成不同种类的原子,事物变得越来越丰富多样。原子就是一个不自由、不平等的结构。等量的质子和中子被束缚在原子核里,电子只能在固定的轨道活动。原子核集中了原子的几乎全部重量,但却只占原子直径的万分之一,象君王一样主宰着电子。随着温度和密度的进一步降低,原子组合成各种分子。分子以原子作为基本单位,通过电子云的相互交织形成一个整体。这里,电子受到两个或多个原子核的作用,轨道变得更加复杂,更加缺少自由;原子核也丧失了独立自由,不得不统一行动,其中重的原子主导着其他原子的运动,而轻原子则重原子起制约作用。例如,在水分子中,氧原子起着主导性作用,而氢原子则起制约性作用。

更进一步,这些分子进一步以不同方式聚集,例如铁、镍等构成地核,二氧化硅等构成地幔、地壳,水可以形成海洋、白云、暴雨、河流,氢、氧、氮等气体受地球引力作用而形成大气层,这样地球就形成了。碰巧,地球的大小、重量合适,既有公转,又有自转,离太阳不远,可以使水不断蒸发形成降雨,可以使大气对流,形成风,可以使岩石加温,加速变化,从而形成土壤母质;地球离太阳又不近,不至于将海洋完全蒸发。如果没有这些条件,更加复杂的生命结构将难以产生。

让我们暂停脚步,仔细观察一下这个过程。本来是平淡无奇、没有性质差别的无数的中子、质子、电子,由于聚集的数目与方式不同,形成了性质不同的原子;本来只有100多种原子,由于原子聚集的数量和方式不同,形成了数千种性质不同的无机分子;本来是同样的分子,由于聚集数量、方式、位置不同,形成了地球的地核、地幔、地壳、海洋、白云、暴雨,形成了大气环流、海洋环流,昼夜、春秋的季节交替,以及火山、地震等现象。就这样,简单的、同一的事物,由于联系的方式不同,形成了不同的结构;由于不同的结构,而形成了事物的不同性质。随着事物结构越来越复杂,事物的性质就越来越多样。反过来说,具有不同性质的事物,如果一层层分解下去,最后都可以追踪到基本粒子。正是由于基本粒子的聚集数量和结构不同,形成了不同性质的事物。

由此,我们可以得出两个初步结论:一、事物的性质取决于该事物的结构,而不取决于构成该事物的基本单位。二、事物的结构越复杂,则各组成部分的联系越密切,各部分越不独立、不自由、不平等,但事物的尺度越大,外在影响越大。

事物进一步将怎样发展?已经形成的结构会稳定下来?抑或会还原为基本粒子?抑或会进一步形成更复杂的结构?换一种表达,是保持不变,化有为无,还是进一步无中生有?

这就需要运用热力学的二大定律,即第一定律,能量守恒定律;第二定律,封闭系统熵增定律[1]

从宇宙大爆炸到原子、分子的形成,从星系的形成到地球环境的形成,物质的密度和温度都极大地降低了,但物质的结构却越来越复杂了。初一看,这似乎是与封闭系统熵增定律相矛盾的。宇宙是一个封闭结构,但为什么大爆炸以后,宇宙变得越来越有结构呢?这可能是因为,宇宙可以分为爆炸中心和离开中心的各大星系。相对于爆炸中心,宇宙的各大星系就不是孤立系统,而是可以从爆炸中心接收能量的开放系统。各大星系形成了复杂的结构,熵减少了,但是,爆炸中心的能量却极大地损失了。这是一种交换,即爆炸中心的能量转换成各大星系的结构[2]。如果考虑宇宙整体,则熵仍有可能是增加了[3]

有意思的是,原子、分子和各大星系的结构是相当稳定的。我们知道,质子、中子、电子在常温下不能单独存在;原子就可以构成晶体,但性能不太稳定(除少数外);高分子容易分解成小分子,核酸或单细胞生命需要不断吸取能量,否则就很快分解成小分子。因此,小分子及其构成的物质是最稳定的存在形式,例如水、二氧化碳,氧气,氮气,氢气,二氧化硅,三氧化二铁,氯化钠等。也就是说,这些小分子是常温下概率最大的物质存在形式[4]

事实上,由于地球不断吸收太阳能,内部还有火山喷发、地震、大陆板块移动等能量释放,小分子就有机会合成为结构更复杂的分子,如甲烷、甲醛、氨等分子,进而合成出核酸、氨基酸、蛋白质,形成单细胞生命。但是,必须指出,这种合成概率相当小。只有在长达数亿年的时间里,在地表广袤的空间里,某时某地的聚集在一起高浓度的小分子,吸收外来能量,特别是闪电等瞬间高能(闪电其实是太阳能的一种转化形式),才有可能偶然地形成有机分子、核酸、氨基酸等复杂分子。少量的复杂分子分布在辽阔的地表,很少有机会进一步接触形成单细胞生命,因此,这一过程也需要极漫长的时间。在这一过程中,氧气的出现具有关键性的作用。地球的大气最初很稀薄,是地球慢慢冷却过程排放出来的,其中氧气更少。没有氧气,则太阳紫外线直射地球,可以分解核酸和蛋白质。因此,最初的生命出现可能出现在约水十米深的水下,而且水的流动必须比较缓慢。其中一些,例如,相当于今天的蓝绿藻,能够进行光合作用,制造氧气。大约在6亿年前的古生代前期,地球上的氧气浓度增加到今天的1%,遮住了相当数量的紫外线,水下的生命能够浮出水面,从而使生命的数量和种类有了一次飞跃。距今约4亿年时,氧气浓度增加到今天水平的约10%,一个臭氧层已经形成,紫外线幅射进一步减弱,生命得以登陆大地,进一步向更加复杂的形态演进。

这意味着,从高温、高密度而无序的物质态,到低温、低密度而有序的原子、分子、气体、晶体、岩石、矿物,事物越来越复杂有序,却是朝着概率最大的方向演进。此后,从小分子到生命形成,事物进一步有序化,是朝着概率最小的方向演进。因此,这两个过程看起来都是事物结构复杂化,其性质却有着天壤之别。正因为如此,到目前为止,人类仍然没有在浩茫的宇宙中发现自己的同伴,甚至连单细胞生命都极少。所以,生命的产生已经是个奇迹,生命不断进化,直到产生出能够了解自身和了解宇宙奥秘的人类的产生,更是整个宇宙的奇迹。

从这个角度看,生命乃至人类的产生,与其说是必然,不如说是偶然。当然,偶然中蕴含着必然。在一个离恒星既不远又不近,表面充满着大气和水的行星上,没有复杂分子直至生命的产生才是奇怪的。生命一旦产生,就有了非凡的意义。它与非生命不同,不但能主动地吸收外界的物质和能量,并与外界接触、交换信息,而且还能改变自身结构,适应环境变化,以利于更好地吸收物质和能量,成长、复制、繁衍[5]

生命的这一基本特点给可以极大地启发我们的哲学思考。《道德经》有论:“天之道,损有余以补不足;人之道,则不然,损不足以补有余”。相对于环境而言,生命本身是能量和物质的富集者,即“有余”者。但生命却不断地从环境中吸收物质和能量以成长壮大,即“损不足以补有余”。这意味着,“损不足以补有余”,不仅是人之道,更是生物生存和进化之道,即生命之道。相对于浮游生物,小鱼小虾富集物质和能量,但浮游生物是后者的食物;相对于羊,老虎和狮子更富集物质和能量,但羊是后者的食物。整个食物链,都遵循这种“损不足以补有余”的逻辑。正是在这一过程的末端,产生了人,形成了人类社会。有意思的是,人类社会继续遵循这一逻辑,从数百万个分散的原始部落,经过一次次的战争、掠夺、贸易,以及相伴随的工具、语言的发展,形成了相互联系越来越复杂紧密的全球社会。

“损不足以补有余”,换成通俗语言,即弱肉强食;换成进化论语言,即优胜劣汰;换成基督教语言,即马太效应;换成系统论语言,即正反馈;换成经济学语言,即边际效益递增,等等。然而,我们知道,正反馈是不可持续的,它迫使系统突破物质和能量的边界,从而造成系统崩溃。例如,早期的麦克风和音箱之间构成一个正反馈回路,人的声音经麦克风放大为音箱的声音;音箱的声音输出反过来又被麦克风接收,经电路放大后再驱动音箱,声音反复放大后,电流就无限增大,系统崩溃。难道生命和社会领域的正反馈就不会崩溃吗?

其实不然。根据伯克纳(Berkner, L.V.,1905-1969,美国)的推算,地球上氧气的循环就曾经历了若干个正反馈的崩溃过程。氧气催生了生命,生命又合成了氧气,氧气又进一步保护促进了生命的繁荣,这是一个正反馈。伯克纳认为,由于植物的繁茂,地球上的氧气曾经达到远高于今天浓度的水平,以致二氧化碳耗竭。二氧化碳的温室效应保持着来自太阳的热量,二氧化碳耗竭造成地球气温下降,气温的下降则使大部分动植物死亡或停止生长,氧的水平可能下降了90%。这个气温下降期就是所谓冰期。冰期到来时,整个生物圈活动水平下降,食物链能量逐级萎缩,处于食物链顶端的动物,例如恐龙,就会灭绝。

社会领域同样充满了不可持续的正反馈。中国历史上各王朝周期性地覆灭,就是这种社会系统周期性崩溃的极好例子。王朝初期,人口由于战争而变得稀少,田地平分,社会经济的活动水平较低;随之人口增加,经济繁荣,但弱肉强食规律开始明显起作用,地主豪绅兼并土地,官僚机构日益膨胀,城市日益发展,商业日益繁荣,官商勾结收刮财富日益严重,最后,社会严重两极分化,贫民揭竿而起,社会生态崩溃。在市场经济中,也充满了这种崩溃,这就是从经济繁荣到经济危机的转折。每当一个产业新起,例如铁路,带来丰厚的利润;丰厚的利润刺激大量投资进入,造成投资品价格上涨,例如铁轨,劳动力,机车等;投资品价格上涨,促使相应产业增长,反过来造成铁路运输需求上升,铁路利润继续上升,从而进一步吸引更大量的投资进入。这个正反馈什么时候崩溃?到铁路运输能力远远超过运输需求,运输价格狂跌,投资者纷纷破产为止。

系统崩溃发生时,天之道就起作用了:“损有余以补不足。”当然,正反馈的中断只是“损有余以补不足”的一种非常规形式。天之道的经常性作用方式是熵和负反馈。熵是怎么作用的呢?高温物体(有余)自动向低温物体(不足)传热,这就是“天之道”。同理,有序的结构逐渐解体,趋向无序、均匀和混乱,都是“天之道”。负反馈是怎么作用的呢?钟摆是一个典型的负反馈例子。当钟摆向左上侧运动时(有余),受到向下的作用力(损有余);当钟摆向右上侧运动时,也受到向下的作用力。最后,只要有一点磨擦力存在,钟摆就会静止在垂直指向下位置,即平衡点。

在一个复杂的系统中,常常既有正反馈,又有负反馈。例如,在人体中,大量存在负反馈,以保持身体各系统的平衡。如,消化系统。饥饿了,就需要进食;吃到一定程度,再吃下去,就会感到难受。这样,消化系统就在饿与饱两极波动。人体效率最高的状态既不是饿,也不是饱。如,免疫系统。一旦发现某种细菌或病毒过度繁殖,白细胞就被激活,以消灭或抑制病毒;达到目的后,白细胞水平就下降了。但是,人体的成长却是靠正反馈机制。从胚胎到婴儿,正反馈机制作用最为强烈。受精细胞一变二、二变四,分化出组织、器官和系统。正反馈也可以致人于死命。许多疾病都与正反馈有关。最典型的是癌症。某些正常细胞比其他细胞更有能力吸收营养,繁殖速度加快,形成正反馈,机体就发生癌变。又如,当人的大脑受强烈刺激,某一特定信号反复增强,无法消除,破坏了大脑神经系统的平衡,人就会患上精神病。没有正反馈,人体不能成长,当然也可能不会得病;没有负反馈,人体将失去平衡和稳定。

又如,在社会大系统中,有正反馈,如战争、商业竞争、权力竞争即是。此类正反馈前面已有所论及,以后还将专门讨论,故在此一笔带过。知识积累过程其实也是一个正反馈过程。就个人而言,会发第1个单词需要1年左右的时间;从第1个到第2个就只需要10天、半月;此后速度进一步加快,一天一个单词,到一天5个、10个,随后开始能够连字成句;从简单句到复杂句;从只能重复到领会语意,自已根据情境造句。从小学到大学,学习过程也是越来越加速。小学时,1+1就得学一个学期;到大学时,一堂课就涉及若干个复杂的公式,其处理的信息量不简单是量上的,更是质上的变化。就社会而言,众所周知,知识积累呈爆炸态势。原始社会从渔猎采集到农耕畜牧,足足花了几万年;从农耕畜牧场到工业时代,则只需要几千年;从工业时代到信息时代,则只花了不到200年。从工业时代内部来看,工业时代之初,一个发明常常需要十几年甚至几十年的积累;现在,每天都有无数发明在申请专利。正是由于这些正反馈的存在,故社会既充满创造力,也充满破坏力。且不提战争和经济危机,也不提权力斗争,就是备受人们赞美的工业时代,其正反馈形成的爆炸式的创造力不是同时伴随着爆炸式的破坏力吗?由于资源以指数增长的方式被消耗,地球上数十亿年间积累起来的太阳能,煤碳和石油,在短短几百年时间里耗竭了。由于废物、废气、废气以指数方式增长,一个数十亿年间形成的相对稳定平衡的生态环境变得千疮百孔。这情形正如癌细胞在身体内部的过度繁殖,造成了身体各大系统的内环境失调一样。社会系统当然还有各种负反馈机制来保持相对稳定,这就是弱者追求公平和正义的力量,以及强者对公平和正义力量的畏惧;弱者发奋刻苦成为强者的趋势,以及强者安逸懈怠成为弱者的趋势。福利制度是最典型的社会负反馈机制:失业了,可以得到失业救济;一旦就业,则救济取消。累进所得税是与福利制度相对应的负反馈机制:收入高的,纳税多;收入低的,纳税少,从而可以减缓弱肉强食的正反馈,推迟社会系统崩溃的到来。个人成长也有一种负反馈机制。苦难是一所大学。苦难的童年和少年生活常常能催人奋进,赋予人以苦为乐的品格和力量,从而克服常人难以想象的困难,去获得财富、权力或知识,“无中生有”。一旦功成名就,生活在富贵安乐乡中,奋斗动力就大大减弱。几代之后,守财聚财的动力和能力进一步削弱,而消耗财富的各种社会力量则日益活跃,终于“富不过三代”,“化有为无”。这一负反馈机制,正是一些人所认为的社会阶层流动性的由来,也是这些人为这个等级压迫和剥削体系辩护的主要理由。然而,这一负反馈机制在整个社会系统中处于从属地位,只能起到减缓起主导作用的正反馈的力量,并不能够阻止社会在较长的历史时期中走向两极分化。

综上所述,我们可以得出如下“有无相生对照表”。

有无相生对照表

老子哲学

无中生有

化有为无

阳、刚

阴、柔

人之道:损不足以补有余

天之道:损有余以补不足

系统论

正反馈

负反馈

热力学态

非平衡态

平衡态

耗散结构论

从混沌到有序

从有序到混沌

吸收物质和能量

释放物质和能量

简单事物形成复杂事物

复杂事物解体为简单事物

佛教

因缘成相

缘散相消

基督教

马太效应

扶危济困,扶弱抑强

生理学

生长

死亡

同化作用

异化作用

癌症

免疫系统

精神病

知足常乐

生物学

物种进化

冰川与生物灭绝

生存竞争、弱肉强食

能量收缩,弱存强灭[6]

优胜劣汰

劣胜优汰[7]

人生哲理

发奋有为

消极无为

日常经验

艰难困苦,玉汝于成

纨绔子弟,三代而亡

创业难

守业更难

经济学

边际效益递增

边际效益递减

规模经济、范围经济等

规模增大,激励减弱,官僚化

宏观经济表现

繁荣与危机交替

均衡

长期经济趋势

从自由竞争到全球垄断

反垄断

经济政策

放任自由

国家调控

社会学

效率

公平

政治结构

越来越复杂、专制、不平等

要求小国寡民,无政府,自治

国际经济走向

全球化

反全球化

社会现象

活力、丰富多彩

安静、简单、朴素

人际关系

对抗、敌意、利用、冷漠

合作、信任、互助、友谊

个人感受

危险而自由

安全而受舆论、道义束缚

战争观

通过战争形成复杂社会结构

反对战争,保持简单社会交往

历史表现

危机、战争、崩溃

正常、和平、长治久安

历史观

自然历史过程

人为设计、调节

有无先知先贤

无,不需要

有,需要

价值观

尚动、刚、强、阳、进

尚静、柔、弱、阴、退

历史价值主体



[1] 即热力学第二定律。熵,是描述物质系统状态的一种物理量。从统计热力学角度看,熵的大小即系统自发实现的可能性的大小。系统可能自发实现的最可能的状态,熵最大。用普通语言描述,熵即系统混或有序程度的一种度量。熵越大,系统越混乱。热力学第二定律认为,封闭系统的熵总是自发地趋向于最大,即最混乱,最无结构。该定律的最初表述来自傅里叶定律:热流与温度的梯度成正比。
[2] 爱因斯坦的质能互变方程式,E=mc2,说明,物质结构中蕴藏或吸收着极大的能量。
[3]但是,对热力学第一、第二定律在宇宙演化的尺度上是否成立,在超高温向低温演变的过程中是否成立,我并无把握。在极高的温度和密度下,连原子的结构都无法存在。这究竟是一种超级有序状态呢?还是一种超级无序状态?如果是前者,则随着宇宙爆炸,宇宙的有序程度当然是逐渐降低,这与流行的宇宙热寂说直接吻合。如果是后者,则随着宇宙爆炸,爆炸中心的能量损失,换来了各大星系的复杂结构。尽管各星系的恒星也会由于能量耗尽而塌缩,最终趋于混乱和热寂,但开始则是结构化、有序化,与宇宙热寂说曲折地吻合。我更倾向于后一种解释。这种解释更符合地球上生命演化的经历。由于持续不断地接受来自太阳的能量,地球上的物质结构越来越复杂。当然,随着太阳能量的耗尽,这种越来越复杂的结构将难以维系,最终复杂结构将逐级解体,生命将消失,复杂而有序的事物重归于简单和混乱。
[4] 这一现象有待进一步理解。热力学第二定律将概率最大的状态定义为熵最大的状态,即最混乱的状态。但是从宇宙大爆炸至星系和原子、分子的形成,概率最大的状态也是最有序的状态。这可能说明,热力学第二定律只适用于分子、原子的热运动,而不适用于质子、中子、电子或更小的基本粒子的热运动。
[5] 以上分析深受80年代美国“矮脚鸡”图书公司出版的两本书影响。这两本书就是,杰里米·里夫金和特德·霍华德合著的《熵:一种新的世界观》(ENTROPY, A New World View, Bantam Books, Inc. 1981,上海译文出版社1987年2月中文版),伊·普里戈金和伊·斯唐热合著的《从混沌到有序》(ORDER OUT OF CHAOS,  Bantam Books, Inc. 1984, 上海译文出版社1987年8月中文版)。这两本书轰动一时,影响深远,可以说从根本上颠覆了流行于现代政治学和经济学的静止的、机械的世界观。遗憾的是,政治学家和经济学家们继续沉浸在他们的均衡世界观中,维护着现代政治和经济的神话,也就维护着这个以自由和民主的名义统治着世界的强权者的利益,维护着世界等级压迫和剥削体系。
[6] 如冰川期来临,恐龙灭绝。
[7] 例如,人体死亡,而细菌繁殖,秃鹫欢呼,分子、原子则获得自由。
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