现代科学中的全息观简析

现代科学中的全息观简析

 

一 起点：全息照相术

　　一般认为，现代全息观是从20世纪40年代由盖伯(Gabor)等人的工作开始的，起初它只是一种全息摄影术。全息摄影以它特有的性质令人惊奇，这个性质就是全息照片上的每一点都含有整个物像，并可以通过确定的方式再现出来。这种性质现在一般被称为全息性。可是，全息摄影最初所指的全息，其含义却不同，它只是与普通照相术的某一性质相对而言的。普通照相术是把物体表面反射或发出的光线经过透镜系统成像在底片上，只能记录光的强度，只能显示原物体的平面像。全息照相术却可以将物光波的强度和位相都记录下来，这两种信息称为“物光波的所有信息”，从而全息照相术被认为能“把物光波的所有信息全部记录下来 ” 。换句话说，普通照相术只能得到平面像，而全息照相术却可以得到立体像；由于实际物体总是立体而不是平面，所以立体像反映物体全部信息，平面像则不然。照这种观点来衡量，则我们每个人平时用肉眼直观的一切物体，都将在脑中形成全息像了。这种全息概念还不严格具备“部分包含整体信息”的含义；但由于全息照片的确具有“部分包含整体信息”的性质，所以人们很自然地在这个意义上理解全息了。全息概念在全息照相中的这两种含义，现在继续通行，但人们更多地在“部分包含整体信息”的意义上使用“全息”概念。

　　可见，新生事物一开始的不完善性在全息术的发展中同样表现出来，最初的全息概念，现在看来是多么“不全”，它简直就是“非全息”的。但是，即便后来从“部分包含整体信息”的意义上理解全息，这里关于整体和部分的理解还是有诸多不全之处的。比如，所谓整体和部分，是指物体表面呢?还是将表面像和内部像包括无遗?是指物体的现在像呢?还是将其过去像、现在像、未来像包摄无遗?即使假定从理论上说，这些信息都是可以包摄无遗的，但从技术上说，仍然需要一步一步的艰苦努力，所以全息术每走一步，看来都将留下不全的足迹。

　　由于任何物质运动都有波动性，而波在一定条件下总可以产生导致全息成像和再现的两个关键因素：干涉和衍射，所以原则上任何物质运动都可以产生并显示全息相。一般的光波不用说了，不管可见光还是不可见光，一概都可以全息成像；由于一切运动形式的相互转化，声波也可以转化为光波，所以声全息摄影 已经得到广泛运用，这好像在论证人用耳朵可以听见图像似的，这其实只是利用了声波和光波的内在对应和转换机制罢了；这也从另一方面启示人们：既然在一定条件下，声波可以转换为光波，反之亦然，那么听力和视力在一定条件下的相互转换，也并非是不合理的，古人们说的六根互用状态恐怕也是不好轻易否定的。这一方面启示着全息的普遍性，一方面又启示着它的相对性、有条件性。它还启示着：既然可以在全息和非全息之间实现转化，可见全息和非全息也不是截然排斥、完全无关的，而是既相互区分又彼此蕴含的。这里似乎暗示着一种更深刻的全息性：全息和非全息之间的相互全息。这同时也将是一种更深刻的非全息性：全息和非全息各自对自身的排斥，各自将自己从自身排斥出去。

　　因此，任何一种确定的全息术都将带有不全息的一面。根据取样理论，“归根结底，任何记录器都是取样器，因为它们都是不完全的。一个声接受器不能做到无限小 ，它也不可能适应各种幅度变化率；底片的颗粒也不能无限小。因此，任何检测系统与记录系统都只能认为是取样系统 ”。这样，当底片或全息图被碎裂到一定临界值，即某一特定的取样临界点时，该碎片再现全息像的清晰度就会受到影响。因此，说全息图的每一点都可以再现整个全息图，只是一种理想的或理论上的说法，实际过程只是对这种理想的某种逼近，至少在目前的技术阶段上是如此。而只要目前有不全性，那么即使将来能消除此一技术障碍，也不能说目前不存在这一障碍；而目前作为时间流的一部分既然包含不全性，这也就是全息术总体上的一个缺陷。何况假如突破了上述技术障碍，还有新的或别的非全息性摆在我们面前，或者不如说，假如没有非全息性，则全息性本身就不可能成立，这是我们在理想全息概念中已经分析过了的，当然反过来也是一样。


二 玻姆的物理全息观

　　关于物理全息，现代物理学家多有论述，比较典型的有海森堡关于“每个粒子由其他一切粒子构成 ” 的观点，即S矩阵理论，虽然他并没有使用全息概念，而且其具体论述在某些方面跟某些全息论者恰好相反；有与海森堡S矩阵理论紧密关联的、由杰弗里·丘提出的“靴袢假说”，这种假说不承认任何基本的部分(粒子、定律、方程、原理……)，认为单独的现象是无法解释的，而主张在相互关联的动态网络中理解世界 。然而靴袢假说只适用于强子，所以物理学家寻求靴袢假说的推广，玻姆是一个比较突出的代表。

　　在《后现代科学和后现代世界》一文 中，玻姆概述了他的隐秩序观点：即整体包含于每一部分。他引用全息摄影来说明他的主张：“全息摄影昭示了一种全新的认识和对宇宙的全新的理解，那就是，整体的信息包含在每一部分之 中，世间万物便是这种信息被展示的结果 ”。玻姆进一步分出首要的实在和第二位的现象—“我的完整的整体观完全推翻了机械论的观点。机械论将不连续的物体作为首要的实在，把有机体(包括心灵)的包容与展开当成第二位的现象，而我认为，包容与展开的连续运动，即我称之为的整体运动是第一位的，分离的物体理所当然就成为第二位的现象。……这一观点的基本要点是，整个宇宙从某种程度上来说是主动地包含于它的每一部分之中的。由于整体包含于每一部分，因此，从某种程度上也可以说是其他部分以某种形式包含于每一部分之中。因而，认为部分只具有外在联系的机械论观点便遭到了否定。也就是说，否定它是第一真理；外在联系是第二位的，是衍生的真理，只适合于事物的第二位秩序，我称这一秩序为显性的或展露的秩序。这种秩序无疑是现代科学所关注的。内在联系的真理之所以是更为根本的真理，因为我称之为隐性秩序的基本秩序是真实的，还因为在这一秩序中，整体以及所有其他部分都是包含在每一部分当中的 ”。这里玻姆解释了全息摄影－holograph,其中holo在希腊语中指整体，而graph指写，因而全息摄影就是描绘整体。

　　但是，“整体”具有多种含义，机械论也有它的整体观，玻姆这里主要是从内在联系来了解整体，从而达到对整体的全息理解，而机械论只是外在联系的整体观。假如像玻姆这样把全息观纳入后现代潮流，也可以看出后现代主义是如何多种多样了，因为靴袢假设乃是否定任何基本原理、基本秩序的整体观或全息观，而玻姆却主张整体隐序是基本秩序这样一条基本原理，他指出：“量子论的数学定律可以被理解为对整体运动的描述，在这一整体运动中，整体包含于每一部分之中，部分被展开成为整体。现代物理学是通过最基本的部分来还原地理解整体的，而我的观点是，后现代物理学应从整体出发 ”，这就提出了一条基本原理。也许正是由于类似的原因，玻姆等人的观点被称之为“建设性的后现代主义。”王治河认为，“其实，在激进的后现代主义强调否定一切、摧毁一切的同时，也就暗含着保留一切、建设一切的意思。从语义学上看，英文unmaking(摧毁)一词就同时具有‘恢复事物原样’的意思，要‘恢复事物的原样’不从事建构是不行的。可见，否定性的后现代主义与建设性的后现代主义是一而二、二而一的事。二者的终极关怀是一致的，都对人类及其生存于其中的地球的命运怀抱深深的关切 ”。于是情况就成了这样：在玻姆看来，机械论是从部分出发、从部分之间的外在联系来理解整体，而他的后现代整体观则从整体出发、从部分之间、以及部分与整体的内在联系来了解事物，或说是从整体来理解其部分的。可见，二者构成一个对子，其中每一方都以某种形式包含着对方。所谓某种形式，可能就有“否定的形式”，或说“扬弃的形式”在内。

　　既然这样，机械论(姑称部分论、分体论)和整体论(或全息论)也将构成一个整体，它们之间的关系又将如何呢?是否同时具备外在的、机械的联系和区别，也具备内在的、整体的、全息的联系和区别呢?这种发问方式迫使我们对玻姆的观点作出进一步的扬弃或“展开”，因为，玻姆有意无意地走到了无缝的整体观：“宇宙就是一个无缝的和完整的整体 ”。这种观点否定粒子的存在：“我们可以谈论粒子，但粒子也是不存在的 ”。这其实是强调了波动性的一面，非局域(非定域)的一面，不可分割性的一面，这种性质在一系列实验中，尤其在1982年发表的阿斯派克特实验中，被认为无可怀疑地证实了，而与此相反的、以爱因斯坦为代表的定域的、可分离的假设则被公认为已被证伪。可是，实验是一回事，而对实验的解释却可以非常不同，至少，就同一个解释者而言，他的解释有时也难免自相矛盾。实际上，另一个实验即双缝实验却证明了电子(光子)的波动性和可分性或粒子性的同时存在，因为双缝实验中，单个粒子可以同时通过双缝而自我干涉，从而在屏上产生干涉图样，这说明单个粒子包含内在的差异性、可分性，因为它一分为二；也正因为它一分为二，它就可以同时通过双缝，并自我干涉，或说自我分裂后的二部分(波)相互干涉，这又证明着单个粒子的波动性、不可分割性。假如粒子的本性如此，阿斯派克特实验只是又一次证明了粒子的波动性、非定域性、不可分割性，它并不说明其反面即粒子性、定域性、可分性完全荒谬，因为除了阿斯派克特实验，我们还有双缝实验，等等。保罗·戴维斯认为：“根据‘波-粒’二象性，一个象电子或光子这样的微观实体有时行为象个粒子，有时行为象一个波。是波还是粒子，要依所选择的实验来定 ”。 因此，虽然阿斯派克特实验证实了玻尔的“道道地地的整体论 ”，证实了微观实体的波动性，可是“托玛斯·杨双狭缝系统是说明波-粒二象性的冲突和二重性的最好实验……不管用什么粒子来作，都会出现明暗相间的条纹，表明光子、原子、电子、介子等等都同时显示出波与粒子的特征 ”。

　　可是，即使戴维斯照顾到了波粒二象性，有时也不免偏向波动性、整体性一面，他引用玻姆的话来表述自己的看法，玻姆说：“量子论所要求的关键性的描述变化就是，放弃分析的想法，不再把世界分析成相对自主的部分，分别存在但同时又相互作用。相反，现在最受强调的是不可分的整体性，在整体的世界中，观察工具与被观察的东西不是分开的 ”。可是，虽然阿斯派克特实验可能证实了分立部分相互作用概念的无用或缺陷，但这肯定是有条件的。因为，一方面，对该实验仍有人试图作出粒子间超光速相互作用的解释；另一方面，即使不存在超光速相互作用，因而存在着类似于莱布尼茨式的单子间的先定和谐，也无法证明这种状态是宇宙的唯一性质，因为假定它是唯一的，那么为什么这个唯一的、绝对不可分的整体却大量地表现着机械的、可分的、定域的经典力学状态呢?为什么还有双缝实验的情形呢?假如没有部分，怎么又说“部分包含整体信息”呢?又怎么说“部分展开成为整体”呢?也许，承认不同理论各自的适用范围，又注意到它们的内在联系和相互转化，是更为可取的选择。而玻姆等人可能并不绝对排斥这种选择，这从他的各种论述中经常可以看到，只不过他常常不免偏向绝对整体论一面去了，而在特定的时代或场合，这种强调和偏向又是十分必要的。然而若照黑格尔的说法，则相互作用和互为因果的看法，仅仅走到概念的门边，还没有跨进概念的世界。而对于运动或事物的连续性和间断性的概念或理解，恩格斯的自然辩证法完全赞同黑格尔的表述－“黑格尔很容易地设法把这个可分性问题对付过去了，因为他说：物质既是两者，即可分的和连续的，同时又不是两者。这不是什么答案，但现在差不多已被证明了 ”。所谓“不是什么答案”，也可以理解为没道理，这使人想起佛家劝人“离四句，绝百非”，因为这里恰好出现了(或隐含着)四句的形式：是；否；既是又否；非是非否。但一旦我们理解了四句的缺陷，则四句又是可说的，这种含义大概也包含在恩格斯“但现在差不多已被证明了”这一句话中。


三 张颖清的全息生物学

　　张颖清的全息生物学创立十几年来，已列入某些大学本科及研究生的正规教学课程，在农业、医学诸方面得到广泛应用，并引起较大国际反响。但是张氏的全息观却也有自己的个性。这说明：各种不同的全息观至少启示着全息不全。而“全息不全”正是张颖清曾经使用过的概念，不过后来他不再使用这个概念，而改用“特化”一词，也许是考虑到“全息不全”是一个自相矛盾的表述。

　　张颍清运用纸上层析法对生物体(羊)不同部位的化学组成多次实验，比较它们的相似或差异程度的大小，在此基础上提出了生物全息假说，称之为生物全息律。随着研究的进展，生物全息律的表述不断完善，张颍清又提出了全息胚学说，甚至预言了高等动物体细胞全能性的恢复即克隆的可能性。

　　在《生物全息诊疗法》一书中，张颍清提出全息胚学说后，以此为基础对生物全息律加以重新表述。全息胚的定义是这样的：“全息胚是生物体的相对独立部分，全息胚在结构和功能上与其周围的部分有相对明确的边界，在全息胚内部又有着结构和功能的相对完整性 ” 。其实这个定义还未明确表述出全息胚的胚胎性质，它可以由泛胚论得到补充：“全息胚是生物体上处于向着新整体发育的某个阶段的全息胚，全息胚在生物体是广泛分布着的，任何一个在结构和功能上有相对的完整性并与其周围的部分有相对明确边界的相对独立部分都是全息胚。真正的胚胎是能够发育成新整体的全息胚，是全息胚的特例 ”。在这种视界下，一个生物体就像处在不同进化阶段上的许多物种集合成的一个大群落一样，或者是这个生物体所属的物种整部进化史（时间）在空间上的浓缩排列，比如，第二掌骨节肢乃是这样一种全息胚，它相当于文昌鱼进化阶段，也即相当于神经胚发育阶段；不过在人身上，它已经滞育在这个阶段上了。这表明：全息胚具有向着新整体发育的性质，但它也具有滞育在某一进化阶段不再发育的性质，前者叫做全息胚的发育性，后者叫做滞育性。

　　于是张颍清得出结论：“全息胚是生物体的一种过去未被发现和认识的结构和功能单位，它像细胞一样，也有两个生命：一个是属于向着新整体自主发育的全息胚自己的，一个是属于整体的。全息胚具有双重身份：全息胚不仅是整体控制之下的结构单位，而且还是相对独立的自主发育单位 ”。

　　这就将整体性和分体性都表达出来了，这是张颖清全息观的鲜明特点，虽然有时他也有某种偏于整体性或偏于分体性的说法，但一般情况下他总能注意到二者的有机联系，因为“不论在低等生物中，还是在高等生物中，一个个体是由众多个体组成的。这显然是一个全新的生物观 ”。这同量子力学关于“一个粒子由所有粒子组成”的表述有着惊人的相似，笔者认为这是彻底整体论和彻底分体论的辩证结合。

　　张颖清赋予胚胎一词以广泛的意义，泛指处于个体发育各个阶段的新个体，如受精卵可以看成发育程度最低的胚胎，成体则是发育程度最高的胚胎，其间夹有许多中间层次；其次，从空间上看也存在这种发育序列。所以，一个生物体不仅是由一个胚胎发育而来，而且又是由该生物体整体以下各层次的众多胚胎组成的。这就是全息胚，是“作为生物体组成部分的处于某个发育阶段的特化的个体 ” ，这里显然已把整体本身作为一个特殊部分或部分的特例看待了，否则这个定义便不能包括整体本身这个特殊的全息胚。这里乃是这样一种全息逻辑：不但部分是整体的部分，整体也是部分的部分，而且，整体还是其任一部分中的部分。这样，胚胎学说和细胞学说，包括克隆技术等等，都成了全息胚学说的特例。

　　有了全息胚学说，生物全息律就被表述成这样了—1，全息胚的各个部位都分别在整体或其他全息胚有各自的对应部位；2，全息胚的一个部位，相对于该全息胚的其他部位，与整体或其他全息胚其所对应的部位生物学特性相似程度较大；3，在动物的高于原肠胚阶段的全息胚或植物的全息胚，各部位在全息胚的分布规律与各对应部位在整体或其他全息胚的分布规律相同；4，在生长轴线连续的两个全息胚，生物学特性相似程度最大的两极总是处于相隔最远的位置，从而总是对立的两极联在一起 。

　　其中第3条是一个比较重要的修正，以前的生物全息律未对动物原肠胚以下诸阶段加以限制。这个限制表明，由于动物发育在原肠胚阶段的原肠作用，出现了大量的细胞迁移，以原肠阶段为界，前后诸阶段上全息胚的分布规律差异较大，所以并不呈现严格的模式对应，这是全息分布规律丰富性的一例。假如以抽象公式到处去套，轻易总结出所谓全息律，而不对具体的全息现象作深入研究，那是不行的。这也说明，差异性正如同一性一样，乃是全息性的一个本质环节，而“相似程度较大”及“相似程度最大”之类的说法，本身就蕴含着“相异程度较大”以及“相异程度最大”之类的说法在里面，所以只说一面实际上也就表达了或蕴含了全面，这是一目了然的。因此，差异性具有双重作用：既保证又取消全息；既保证又取消同一性……反过来，同一性的作用也是双重的。它们共同构成了全息性的内在缺陷、内在矛盾和自我圆满性。在谈到穴位全息的时候，张颍清注意到—“穴位的特异性是针灸学的核心问题，如果没有穴位的特异性，也就没有了经典针灸学 ”。这就是说：什么穴位治什么病，什么钥匙开什么锁，全息观并不取消这种经典看法；相反，正好要以特异性作为全息性的一个本质环节。莫如说，正是在全息整体中，种种特异性才得到最好的发挥和最好的说明，也只有在特异性条件下才可以谈到全息问题，在这方面它和同一性的作用是等价的，并且是相互支持的，自然，也相互排斥。这样，张颖清提出了全息泛控论，作为经典针灸学的补充，以解释头痛医头、脚痛医脚以及反过来头痛医脚、脚痛医头等等的诊疗问题。泛控论虽然不明确但实际上是将一对一的特异作用和一对全的泛作用统一起来了。它把经典控制论包含在其中，并且，在研究单靶问题时，泛控论就变成经典控制论了。不过，泛控论还有许多待改进的地方，这里不细谈了。需要补充的是，张颖清也是在全息照片的启示下提出生物全息假说的。