姜岩回应网上辩论：东方科学与文明伟大复兴(7)

　　第七部分 我们关于李约瑟难题的解答

　　现在有很大一部分人包括我们中国人自己，仍然认为东方科学与文明缺乏活力，甚至认为古代东方并没有科学，东方文明也是一种腐朽的文明。比如，美国《国际先驱论坛报》1992年8月16日发表文章认为：“东方地区……继承着一个缺陷的文化，极其缺乏独特性、发明性、幻想力和创造力。因此，尽管东方占有世界人员的1／3，但是，它不是现代思想的一 个来源。”(译文引自《参考消息》1992年8月30日)

　　谈到这一观点，我们不能不提李约瑟难题。谈到李约瑟难题，我们就不能不提1964年李约瑟写的一篇文章《东西方的科学与社会》。李约瑟难题最初也正是来源于此。李约瑟在这篇文章一开始就说：“大约在1938年，我开始酝酿写一部系统的、客观的、权威性的专著，以论述中国文化区的科学史、科学思想史、技术史及医学史。当时我注意到的重要问题是：为什么近代科学只在欧洲文明中发展，而未在中国(或印度)文明中成长？”

　　然而，人们在引用这句话的同时，常常忽略了同在一段紧接其后的这么一句重要的话：‘不过，正如人们在阳光明媚的法国所说的：‘注意！一列火车也许会遮挡另一列火车！’” (李约瑟 著，《东西方的科学与社会》，刘钝、王扬宗编，《中国科学与科学革命：李约瑟难题及其相关问题研究论著选》，辽宁教育出版社，2002年4月，页83)在李约瑟看来，源于古希腊的西方科学与源于古代中国的东方科学是两列火车，公元前2世纪至16世纪，后者是超过前者的，只不过在最近400年前者蓬勃发展，暂时遮挡了后者。

　　笔者是参加李约瑟丧礼全过程的唯一一位记者。中国国内各大媒体发布的李约瑟先生的逝世消息、生平和通讯大都出自笔者笔下。当时笔者作为新华社驻伦敦的一位科技记者，如实地记录了这段历史，同时也获得了很多目前仍不能公开的资料。当然，这段经历也使笔者对李约瑟难题有了难以割舍的感情，从而使笔者产生了解答这一难题的想法。当时的李约瑟研究所副所长克里斯·卡伦(即古克礼，现任所长)对笔者说：“李约瑟先生通过他多年来对中国以及中国人的了解，他确信中国能够再度崛起，一个拥有如此伟大的文化的国家，一个拥有如此伟大的人民的国家，必将对世界文明再次作出伟大贡献。”

　　我们关于李约瑟难题的解答就是《东方科学文化的复兴》一书的主要结论：自2500年前以来，人类的科学和文明存在着至今仍具有巨大影响的两大相对独立的流派。一个是源于古希腊的西方科学与文明，一个是源于古代中国的东方科学与文明。前者的科学思想是还原论，方法是公理化研究方法。后者的科学思想是整体论，方法是实用化研究方法。西方科学与文明的发展目前出现了瓶颈问题，无论是西方科学自身的发展，还是在处理与社会、经济和环境的关系上，都遇到了很大的障碍，出现了不可持续发展的严重问题。与此同时，科学的发展、社会和经济的进步都呼唤一种新的科学、新的文明，而它们的核心思想与东方科学和文明的核心思想不谋而合，东方科学与文明将面临一个大的发展。东方科学与西方科学、东方文明与西方文明应当而且必然结合在一起，共同为经济发展和社会进步提供动力。

　　用比较通俗的比喻可以解释我们的解答：东方科学是计算机时代，特别是人工智能时代的科学，东方科学之所以没有大发展是因为时机没有到而已。这就像有人在春天问：桃花开得这么灿烂，为什么菊花没有开呢？是不是菊花是一种落后的，不可能开花的植物呢？答案是，秋天到了，菊花自然会盛开。

　　我曾用人的两条腿走路来形容东西方科学。不能因为西方科学这条腿迈到前边就否认东方科学这条腿没落了，不可能再前进了。其实人的两条腿是互为基础，交替着才能前进的。

　　有人指出，东方思维指导科技发展有没有什么成果？如果没有哪就不能讲明东方思维能够拯救世界科技。我的答案是：东方思维指导科技发展的最重要的成果就是中医药，对中医药的成就恐怕最极端的人也不会否认。另外，吴文俊先生的机器证明的成果也是东方思维指导科技发展重要证据。

　　当然，东方思维指导世界科技发展的成就现在看与它应当发挥的作用相比还是太少，尽管其主要原因是时机没有成熟。一些朋友问我，尽管你从哲学和科技史层面论证了东方思维指导世界科技发展的重要性，你自己能提出具体思路吗？在这里我愿意和大家分享自己的一点小小的探索。需要特别声明的是，我的探索和别人没有任何关系，也不希望把针对我的探索的争议转移到其他人身上。这一探索是我在20世纪80年代中期开始的，当时我的母校中国科技大学对天体物理学的研究比较引人注目，因而自己也经常胡思乱想。我的这一探索曾在比较小的范围内讨论过，今天公布完全是为了抛砖引玉，说明东方思维确实对当代科技发展有一定的启发作用。

　　我们先尝试着在中国古代的宇宙模型上建立一个现代宇宙模型。这个宇宙模型是什么呢？我们认为可以从以下两句东方经典论述中得出：一是“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和。”(《道德经》四十二章)；二是 “易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业”。 (《易传·系辞上》第十一章)

　　我们先定义基本空间单元：宇宙是由基本四维空间单元(直径约为10的负34次方米。即普朗克尺度)组成的，小于这个基本单元空间就失去了意义。

　　大约在140亿年前，在“没有时间、没有空间、没有能量、没有物质”的空虚的“无”的世界中偶然发生了一个量子涨落事件，它产生了一个基本四维空间单元。这个基本空间单元产生了一个偏离“无”的量，我们定义为能量，它是一个趋向于回归于“零”的量，在趋于“零”的过程中做功。以这个空间单元为中心，宇宙以恒定的速度(光速)以波动的形式(即电磁波)扩大，波长为基本空间单元的长度，每扩散一个空间单元的长度，新产生所有空间的能量(即我们通常所说的能量)与产生上一个空间单元长度的空间的能量相等。即E(i)=E(i-1)=E0，E=iE, i=ct/r(0)，其中E为能量，c为光速，t为宇宙的年龄，r(0)为基本空间单元的半径，i为第i次空间单元扩散。这就是我们所在的膨胀着的宇宙。

　　宇宙象一个被星星之火点燃的草原，而不是一颗被引爆的炸弹，宇宙大爆炸是被火种点燃的一个时刻，而不是象炸弹爆炸那样释放出所有能量的一个时刻，当宇宙诞生后，就象一个被点燃的草原在扩大燃烧的空间的同时不断释放热量(能量)，而这些能量的来源于宇宙的膨胀。

　　每一轮新空间的诞生都增加了整个宇宙的熵，也就是说宇宙膨胀本身是一个增加熵的过程，是一个无序增加的过程。与此同时，能量(物质)呈现有序化，使得整个宇宙的负熵增加。宇宙的总熵恒等于零。由于宇宙是膨胀的，因而宇宙内的能量、物质和信息也就应趋于有序，促使这种有序形成的基本作用为4种基本作用力。

　　我们可以从微观上理解负熵是如何增加的：基本空间单元的以波动形式扩散可在时空中形成一条波动的弦，大量弦的相互作用可形成孤立子，这些孤立子就是包括光子等在内的各种基本粒子。因而各种基本粒子是大量弦波的叠加。孤立子相互作用形成了力。随着能量的增加，空间的膨胀，大量弦波形成的孤立子越来越多，这些孤立子集中了大量能量，也就是说能量转化成了各种基本粒子。这些基本粒子相互作用逐渐形成星云、星系、恒星、行星、卫星，使得宇宙的有序增加了，最终在行星上出现高度有序的结构——生物现象，而且在地球上诞生了智能生命——人类。人类是有序加工和放大器，可使有序进一步增加，而且能形成非常有序的结构——精神世界，如同黑洞内部的信息不可知一样，对于人类以外的无法实现信息交流的观测者来说，精神世界如同黑洞一样，也不被外界所知。

　　由于宇宙的能量是逐渐随着宇宙的膨胀增加的。因此宇宙是一个开放系统。

　　宇宙在膨胀过程中，一方面熵不断增加，另一方面要求熵减，也就是说宇宙膨胀本身是趋于无序的过程，这就要求宇宙内部的能量、物质(两都可称为实能量)和信息必然趋于有序，基本粒子是散布在空间中的能量有序化的表现形式，原子、分子的形成是基本粒子进一步有序的表现形式，原子、分子形成各种物质增加了所有原子、分子的有序，物质又形成星云、星系、恒星、行星，是物质在宏观、宇观上进一步趋于有序的表现形式。而在各种层次上出现的复杂现象，又从总体上增加了宇宙的有序程度。促使这一系列有序形成的基本作用为4种基本作用力。因此我们可以从“自上而下”的角度认为，4种基本作用力是宇宙有序化过程的产物，从这个角度研究可以解决目前困扰科学家的4种基本作用力统一问题。

　　生命现象、特别是人类的出现使得宇宙有序化上升到一个新的层次。生命体本身就是诞生于无序的高度有序的机体，而人类除了身体高度有序外，还是宇宙的有序增加器，大量的无序经过人类的劳动变成了高度的有序，比如我们创造的高楼大厦、飞机、计算机等等各种物质文明是高度有序的，另外，人类还创造了精神文明，人类可以用26个字母写出无数高度有序的文学作品，用7个音符谱写出高度有序的音乐，用1和0为基础编成各种计算机软件。根据中国古代科学的类比方式，整个宇宙可用太极图表示，那么无序和有序相当于太极图中的阴阳鱼，如果把无序比作阴鱼，那么阴鱼中的阳极就是黑洞，如果把有序比作阳鱼，那么阳鱼中的阴极就是精神世界，如果我们认为黑洞作为无序中的不可知世界，那么精神世界则是有序中的不可知世界。比如一个去世了，他头脑所带有的精神世界也就不可知了。

　　根据这一模型，我们可以定义宇宙的总能量为 其中E为宇宙总的正能量，E0为基本空间单元的能量，R0为基本空间单元的半径，c为光速，t为宇宙存在的时间。宇宙的总能量是随时间的增加按线性恒增的。

　　我们把波尔兹曼熵定义中的气体分子变为基本空间单元，由此可定义宇宙背景熵，这个熵是恒增的，用于描述宇宙的无序。同时，我们可以定义宇宙结构熵，E／T，其中E为宇宙的总能量(这个量是恒增的)，T为宇宙的温度，这个熵是恒减的，用于描述宇宙的有序。背景熵和结构熵的总和是一个恒量，我们可以定义为0。

　　由此我们可以得出与描述封闭系统的热力学二定律完全互补的宇宙热力学二定律，即对于宇宙这一开放系统来说，能量恒增，熵守恒。

　　这个模型可以解释很多问题。这里我简单说几个。

　　1、时间不再是一个基本量，而是宇宙背景熵和结构熵在宇宙膨胀时变化的派生量。时间存在着两个箭头：一个总是指向背景熵增加的方向，由有序指向无序，即通常的热力学箭头也即我们常见的时间方向；一是总是指向结构熵增加的方向，由无序指向有序，从星系的形成，原始生命的诞生，以及进化到人类，人类社会的进步和精神世界的产生发展就是这个箭头方向的代表。这可以从根本上否定长期困扰科学界的热寂说。

　　2、光速不变是因为宇宙向“无”以电磁波的形式扩张，使“无”变成“有”的速度就是光速。任何物体运动不能超过光速是因为任何物体不能超过宇宙的扩张而直接到达“无”。

　　3、光线经过大质量天体附近时，不但会弯曲，而且波长会加长，频率会减少，出现红移。如果是落入黑洞，那么波长将变得无限长，频率将变得无限小。根据这一点，哈勃定律将被修改，即发光源距我们越远，其红移比按哈勃定律计算的要更大一些。这与观测结果吻合。观测表明，哈勃曲线尾部存在上扬现象。

　　4、基本空间单元以波的形式扩散，也就是说存在以基本空间单元为基础的能量波。能量波的叠加可以形成各种各样的波，可以出现孤立子现象，形成各种各样的基本粒子。也就是说，基本粒子是大量能量波叠加形成的孤立子。它们可被分解为大量的能量波。这可以解释大量单个电子分别通过双缝形成的干涉图案的实验。尽管每一次只有一个电子通过双缝中的一条缝，但实际上是有大量的能量波同时通过双缝，只是通过一条缝的概率大得多而已，不过，一个接一个的电子等概率地通过两条缝的任一条，实际上相当于大量能量波的叠加，自然会出现干涉条纹。

　　5、宇宙的总物质和总能量应当是目前宇宙学说认为的一半，因为宇宙的总能量(含物质)是逐渐按线性规律增加的。这也可以解释为什么按目前的宇宙学说还有65%的物质和能量是观测不到的。因为目前的宇宙学说中认为的物质和能量中有50%是根本不存在的。

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