奇点小说

二科学发现纵横谈3（第2页）

统计学是研究分布现象的科学，这些现代科学家所考虑的并不是关于大量相同粒子的分布，而是研究那种可以作为一个物理系统初始状态的各种不同位置和速度的分布。换句话说，在牛顿的体系中，同一个物理定律可以应用于具有不同初始位置和初始动量的各种系统。新统计学家赋与这种观点以新的解释。他们仍然承认按系统的总能量来区分不同系统的原则，但是他们否定了有相同的总动量的各个系统可以无限明确地加以区分，并且永远可以用固定不变的因果律进行描述的假定。

实际上，牛顿的著作中也隐含着重要的统计思想，虽然在牛顿生活的18世纪没有人注意到这一点。任何物理学测量都不是完全精确的，所以在考虑机器或其他动力学系统的时候，我们应当期望的实际上并不是在给定完全精确（这永远也不可能办到）的初始位置和初始动量的条件下所得到的结果，而只是在这些初始状态以所能达到的精确度给出之后所得到的结果。这只是表明，我们并不完全知道初始状态，而只知道它们的某些分布。也就是说，实用物理学不能不考虑事件的不确定性和偶然性。吉布斯的功劳在于，他最早指出了研究这种偶然性的一种明确的科学方法。

研究科学史的人，如果只看一条发展线索，那是徒劳无益的。吉布斯的工作虽然想法很好，但做得很差。因此他所开创的工作还有待其他人来完成。他的研究是建立在这样的直观基础上的，即一般来说，如果有某一类物理系统能持续地保持它的特点不变，那么几乎在任何情况下，其中每一个物理系统最终都会重复实现这类物理系统在任意给定时刻所具有的分布。也就是说，在一定的场合下，经过足够长的时间，一个系统就会遍历能量与其相一致的位置和动量的所有分布。

但是，最后这个结论既是错误的，又是不可能的，除非是毫无意义的系统。不过支持吉布斯的假说，还有另一条途径。巴黎有人非常成功地开辟了这条途径，而那时吉布斯还在纽黑文进行研究，这真是个历史的讽刺。直到1920年，巴黎和纽黑文两方面的工作才富有成果地结合起来；在帮助这种结合取得第一个成效的过程中，我也有幸地作出了我的一部分贡献。

吉布斯当时不得不研究测度论和概率论。虽然这些理论至少已有25年的历史，但完全不能满足他的需要。与此同时，巴黎的波雷尔和勒贝格正在研究积分理论，后来证明这种积分理论和吉布斯的想法是相符合的。波雷尔是一位已经在概率论方面负有盛名的数学家，并且在物理学方面有出色的理解力。他开创了测度理论的研究，但是没有达到完备的地步。这一地步是他的学生勒贝格——一个性格完全不同的人——完成的。勒贝格对物理学既无理解力，又无兴趣。可是勒贝格解决了波雷尔所提出的问题，他认为这个问题只不过是研究傅立叶级数和其他纯粹数学分支的一种工具。当他们二人都被提名为法国科学院院士候选人时，他们之间发生了争吵。经过多次互相辱骂之后，他们才一起获得了这一荣誉。波雷尔坚持认为，勒贝格和他自己的工作是物理学的重要工具，而我相信，是我在1920年第一个把勒贝格积分用到一个专门的物理学问题即布朗运动问题的。

这些都是在吉布斯死后很久发生的事情。20年来，他的工作一直是一个科学之谜，看上去似乎毫无用处，但实际上却是可行的。很多人的直觉远远超越了他们的时代，在数学物理方面也确实如此。当吉布斯把概率引进物理学的时候，他所需要的概率理论还远未出现。不过，尽管有这种种不足的情况，我还是认为，应当把20世纪物理学的第一次大革命首先归功于吉布斯，而不是归功于爱因斯坦、海森堡或普朗克。

这次革命的结果，使得今天的物理学已不再处理那些必然发生的事情，而是处理那些最可能发生的事情了。最初吉布斯本人的工作，是把偶然性观点叠加在牛顿体系上的，他只研究服从全部牛顿定律的那些系统的概率。吉布斯的理论实质上是新的，但其相应的一些考虑同牛顿却是一样的。在这以后，物理学中就破除了或者修改了牛顿体系的严格基础，而吉布斯的偶然性就极其明显地成了物理学的全部基础。诚然，不少著作中还在继续进行这场争论，爱因斯坦和德·布罗意（在某些方面）仍然坚持，一个严格的决定论世界要比一个偶然性的世界更能被人们接受，但是这些大科学家在同占压倒优势的年轻一代的斗争中只能勉强守住阵脚了。

发生了一个有趣的变化：从总体来看，在概率性的世界中，我们处理的不再是涉及一个特定的真实宇宙的数量和陈述，取而代之的是提出一些问题，这些问题在大量相似的宇宙中可以找到答案。因此，偶然性就不仅成为物理学的数学工具被接受下来，而且成了物理学的一个不可分割的组成部分。

承认世界上存在着非完全的决定论的因素，存在着几乎是不合乎理性的因素，这在一定程度上是与弗洛伊德承认在人的行为与思维中存在着隐藏得很深的不合乎理性的成份相类似的。在现在这个政治和智力都充满混乱的世界上，人们很自然地会将吉布斯、弗洛伊德和现代概率论的创始人列为代表相同倾向的同一类人物。但我不能坚持这种说法。弗洛伊德的思想方法虽是直观的，但又有点推理性，这与吉布斯——勒贝格的思想方法差别太大了。然而，在承认偶然性是宇宙本身结构的基本要素这一点上，这些学者彼此是差不多的，而且也与圣·奥古斯丁的传统很相近，我们把这种随机因素，把这种组织上的不完善性称之为恶，也不算夸大其词；这是圣·奥古斯丁表征"不完善性"的消极的恶，而不是摩尼教教徒所说的积极的和存心不良的恶。

本书是从吉布斯观点在应用科学中所引起的实质性变化，以及由此而间接引起的我们对生活的看法的变化这两个方面来研究吉布斯观点对于现代生活的影响的。因此以下各章既包含有技术内容，也包含哲学内容，涉及到我们应该做些什么和应该如何反映我们面临的新世界等问题。

我再重复一遍，吉布斯的革新在于他研究的不是一个世界，而是对于外界的一些问题都可能作出答案的所有那些世界。他的中心思想是：对某些世界所提问题的解答，在更多的世界中是可能的。此外，吉布斯还提出一个理论，他认为随着宇宙的衰老，这个可能性的概率也会自然增加。这个概率的度量就是熵，而熵的特性就是不断增加。

随着熵的增加，宇宙以及宇宙中的一切封闭系统就会自然地退化，失去可分辨性，从最小可能状态趋向最大可能状态，从存在着各种差异的各种形式的有区别、有组织状态，趋向于混沌的无差别状态。在吉布斯的宇宙中，秩序是最小可能的，而混乱是最大可能的。如果真的存在着整个宇宙的话，那未当宇宙在整体上趋于寂灭时，却存在着一些同宇宙的一般发展方向相反的局部小岛，在这些小岛上存在着组织性增加的有限度的暂时趋势。正是在这类小岛上，生命找到了安身之处。控制论这门新科学就是以这个观点为核心发展起来的。

（钟韧译）

中国科学对世界的影响

作者：李约瑟

李约瑟（1900——1995），英国生物化学家、科学史学家。生于伦敦。1926年获哲学博士学位，1932年获理学博士学位。1941年选为英国皇家学会会员。主要研究生物化学，特别是研究胚胎生物化学，取得较大成就，发现间接感应现象。著有《化学胚胎学》等书。同时是研究中国科学文化的专家，著有《中国科学技术史》。

在详述通盘考察中所得到的主要奇论之前，我们必须注意一桩奇怪而可能是意味深长的事实。即：至少在技术领域里，我们可能发觉，由亚洲，主要是由中国来的新发明，都是成群结队的，我将称之为"团"（）。例如，在公元第4世纪与第6世纪间，大家看到绫机与胸带式马具携手而来。第8世纪时，马镫对欧洲发挥不寻常的影响力，不久卡当平衡环装置出现了。第10世纪初，颈圈式马具拖着简单的抛石机到欧洲来。第11世纪时我们看到印度数字、数位，零的符号传遍全欧。在第12世纪要接近尾声时，磁罗盘、船尾骨舵、造纸术、风车的构想，团簇而来，后面还紧跟着独轮车与用平衡力操作的抛石机。这正是托雷登星表（）出现的时代。13世纪末与14世纪初，又来了另一团发明物：火药、缥丝机、机械钟、与拱桥，这是亚丰朔星表（）时代。相当时间以后，我们看到铸铁鼓风炉，木版印刷的到来，不久后面又来了活字版印刷，不过这些仍属于第二团之一部分。15世纪时，旋转运动与直线往复运动互换之标准方法在欧洲建立起来了，而东亚在其他工程上的构想，诸如燃气叶轮、竹蜻蜓、卧式的风车、球链飞轮、运河的闸门等也纷纷出现。16世纪时带来了风筝，赤道式枢架与坐标，无穷空间理论，铁链吊桥，帆车，诊服术的重视，及音乐声学上的平均律。18世纪殿后者，则是种痘术（疫苗接种法之前身）、瓷器技术、飕扇簸垸机、防水隔舱，以及一些以后引进来的东西，像医学健身法及文官考试制度等，所组成的一团。

这张技术传播一览表，虽然很不完整，但稍可把欧洲吸收东亚的发现与发明之年代整理一下。大体而言，我们无法追溯任一张"蓝图"或任一启发性的观念之传播路线，更无把握说已有办法解决任何问题，可是我们仍可清楚的见到，在特别的时间里，都有便于技术传播的一般环境——在十字军东征，及新疆有西辽王国时，第12世纪那一团便传到了欧洲；在大蒙古风时代，就出现了第14世纪那一团；当挞靼奴婢出现在欧洲时，便出现第15世纪那一团，葡萄牙旅行家及耶稣会教士来华时便出现第16世纪以后之各团。早期的传播年代较为模糊，有进一步研究的必要，但我们可以清楚的看到世界受惠于东亚，尤其是中国技术之全盘图像。

我想作为结论的第一个奇论是，根据一般人的见解，中国从来就没有科学技术。看到了我们在前面所述之一切，大家可能会奇怪何以一般人会有这样的见解，可是在我开始研究这些问题时，我发现这正是在我之前的汉学家之看法，他们还把这种见解郑重的写进许多名著之中。他们的说法再经看不懂中国文献，只对中国人日常生活作肤浅观察的人，一代一代复述下去，终于使中国人自己也相信了。中国大哲学家冯友兰，在四十多年以前写了一篇论文，题目是《何以中国无科学》。他在文中说：

我要斗胆的下个结论：中国不曾有过科学，因为根据中国人的价值标准，中国不需要科学。……中国的哲学家不需要科学的确定性，因为他们想知道的只是自己；同样的，中国哲学家不需要科学的力量，因为他们想征服的只是自己。对他们而言，智慧的内容并不是知识，而智慧的功能也不在增加身外的财富。

这段话当然有一点道理，但只是有一点而已，而他可能是在感情而用事，以为既然以前中国得不到科学，现在也不值得要了。和冯友兰之青年的悲观主义相反，是同样不正当的汤恩比之乐观主义：

不管是否可能在西方历史的源流上，找到西方人机械癖的泉源，我不怀疑机械癖是西方文明特有的，就像爱美癖是希腊文明特有的，宗教癖是印度文明特有的。

今日大家都十分明白，哲学上的神秘主义、科学思想或技术才能并非任何民族之专利品。中国人并非如冯友兰所说的，对于外界自然不感兴趣；而欧洲人也绝不像汤恩比所吹嘘的，那么富有发明天才。所以会有这种奇论，半由于大家对于"科学"一词的意义，还不清楚。假如我们把科学的意义局限在现代科学的范围里，那么科学的确只起源于文艺复兴后期，16、17世纪的西欧，而以伽利略的生活时代为转折点。但就整个的科学来说，便不是这么回事了！因为在世界上各部分，上古及中古的民族早就奠定了科学的基础，等待着科学大厦的兴建。当我们说现仲科学只在伽利略时代的西欧发展，我想，我们大部分的意思是，只有在那个地方才能发展出应用数学化的假说来说明自然现象之基本原则，并使用数学来提出问题，一言以蔽之，即将数学与实验结合起来。但是如果我们同意文艺复兴时代发现了发现的方法，那么我们必不可忘记在伽利略式突破前，科学方面已有几百年的努力。至于何以科学突破只出现在欧洲，那是社会学的研究主题，我们在此不必预先判断这种研究结果如何，然我们已十分明白，只有欧洲才经历文艺复兴、科学革命、宗教改革与资本主义勃兴之联合变化。而这一切也是社会主义社会与原子时代以前不安定的西方所发生的最不寻常的现象。

但在这里又发生第二个奇论。由上面所说的一切，我们清楚的知道，在公元前第5世纪与公元后第15世纪之间，中国的官僚封建制度，在将自然知识作实际应用方面，比欧洲蓄奴的古典文化、或以农奴为基础的贵族武士封建制度，来得有效率得多。中国人的生活水准通常比较高，而大家都知道马可波罗认为杭州是个天堂。虽然大体上中国人的科学理论比较少，但是他们的实用技术一定比较多。虽然士大夫阶级有计划的压抑商业资本的成长，但是他们似乎不热心于压制技术新发明，因为新的技术可以用来改良他们统治的省或县的生产规模。虽然中国有一座似乎永无竭尽的劳力宝库，但事实上我们没有碰到过任何因公然恐惧技术引起失业而拒绝接受新发明的情形。事实上，官僚制度的作风在许多方面好像都会帮助过应用科学的发展。例如，汉朝政府使用地震计以便在灾难的消息到达京师前先侦测出灾难的发生及发生的地点。宋朝政府建立了一个雨量及雪量的侦测网。唐朝政府派人测量从印支半岛到蒙古地方长达一千五百哩的子午线弧，并绘制爪哇到南极二十度内的星图。在制定之前一百年，中国的里早就被制定为测量天地的标准。那么我们可不要轻视天朝的官吏了。

于是我们终于谈到奇论中的奇论——"停滞的"（）中国捐赠给西方那么多的发现与发明，这些东西在西方社会中的作用就像是定时炸弹一样。"停滞"这个陈腔滥调，系生于西方人的误会，而永远不能适用于中国。中国是慢而稳定的进步着，在文艺复兴以后，才被现代科学的快速成长及其成果所赶上。对中国人而言，如果他们能够知道欧洲的转变，那么他们会以为欧洲就好像是永远在作剧烈变化的文明。对欧洲人而言，当他们逐渐认识中国时，中国似乎总还是那副样子。也许西方的凡夫俗子最愚蠢的行为便是相信：虽然中国人发明了火药，但他们却笨得——或聪明得只用来放鞭炮，而却让西方人去发挥火药的一切威力。我们不愿意否认西方人有某种造炮（）的癖好，但在凡夫俗子的心目中却以为没有西方，创造性或伟大的发明便不能发生。中国人一定要使墓穴朝正南方，但哥伦布发现了美洲。中国人设计了蒸气机的构造，但瓦特将蒸气用于活塞。中国人发明了旋转扇，但只用来冷却宫殿。中国人了解自然淘汰，但却将之限用于金鱼的饲养上。一切像这样虚幻的对立命题，就历史而言皆可证明其为伪。中国人的发明与发现，大多有了广泛的用途，只是在相当安定的社会控制之下而已。

无疑的，中国社会具有某种自然超于稳定平衡的倾向，而欧洲则具有与生俱来的不稳定性格。当田尼生在著名诗句中谈论"辚辚轨道前进的变化"与"欧洲50年胜过中国一甲子"时，他觉得有某种理由迫使他相信，激烈的技术改革总是有利无害的，可是我们在今天可能就不会这么肯定了。他只知其果，不知其因，而且在他的时代，生理学家还不了解内部环境的恒定性，而工程师也不会建造过自我调节的机器。中国是一个能自己调节的，保持缓慢的变动之平衡有机体，一个恒温器一一事实上，传达控制学的概念大可用来说明经历每一种恶劣环境而都会保持其稳定进步的文明。这种文明，好像装有一架自动控制器，一组回馈的机构，在一切骚扰之后仍回复到"现状"，尽管有些是基本的发现与发明所产生的骚扰。从旋转的磨石迸出来的火花点燃了西方的火种，而磨石则纹风不动，亦未磨损。有鉴于此，我们了解，由于中国文化具有这种性格，所以才能设计出指南车，因为指南车正是一切传达控制机之祖。

中国社会的相当"稳定状态"并没有什么特别优越的地方。在许多方面，中国很像古埃及，其长期绵绵的连续存在使年青而善变的希腊人大感惊奇。内部环境的保持常态，只是生命体的一种功能而已。虽然很重要，但比不上中枢神经系统的活动复杂。改变形态也是一种完美的生理作用，在某些生物中，身体的一切组织甚至可以完全分解再重新组合。也许文明就像不同种的生物一样，其发展期长短不一，而变化的程度大小不同。

中国社会的相当"稳定状态"也没有什么特别神秘的地方。社会构造的分析肯定的指出中国的农业性质，早期需要大量的水利工程、中央集权政府、非世袭的文官制度，等等。这和西方社会构造之截然不同，乃是毫无疑问的。

然则，欧洲的不安定性之理由何在？有人以为是贪得无厌的浮士德灵魂在作祟。但我宁愿用地理上的原因来说明。欧洲是多岛地带，一直有独立城邦的传统。这个传统是以海上贸易，以及统治小块土地之贵族武士为基础，欧洲又特别缺乏贵金属，对不能自制的商品（特别像丝、棉、香料、茶、瓷器、漆器）有持续的需要，而表音文字又使欧洲趋于分裂。于是产生出许多战国，方言歧异，蠻语鹱舌。相形之下，中国为一紧密相连的农业大陆，自公元前第3世纪以来就是统一的帝国，其行政传统在古代无与之匹敌者，又极富于矿物、植物、动物，而由适合于单音节语言的表意文字系统将之凝结起来。欧洲是浪人文化、海贼文化，在其疆域之内总觉得不自在，而神经兮兮的向外四处探求，看看能找到什么东西——像亚历山大到大夏，维京人到文兰地，葡萄牙人到印度洋。中国有较多的人口，自给自足，几乎对外界无所需求，（19世纪以后则不然，故有东印度公司之鸦片政策），大体上只作偶然的探险，而根本不关心未受王化的远方土地。欧洲人永远在天主与"原子真空"之间动摇不定，陷于精神分裂；而聪明中国人则想出一种有机的宇宙观，将天与人，宗教与国家，及过去、现在、未来之一切事物皆包括在里面。也许由于这种精神紧张，使欧洲人在时机成熟时得以发挥其特殊创造力。无论如何，此创造力所产生的现代科学与工业之洪流在冲毁中国海上长城时，中国才觉得有加入科学力与工业力所形成的世界共同体之必要，而中国遗产也就和其他文化的遗产联合起来，但然的形成一个互助合作的世界联邦。

（范育庭译）

科学的发现