分享

物质是无限可分的吗?

 幸福小天堂 2015-07-12
无论时代精神多么强烈的呼唤着哲学的变革,这种变革都只能在对哲学传统和现实的批判中得以实现。因为没有这种批判,自然科学的革命性成果可以被既定体系僵化、教条化后加以包容,折射着丰富复杂的时代精神的其他哲学,也可以游离于现实哲学发展主流之外,仅被技术性地加以介绍。基于这种认识,我们在分析了宇宙无限性命题之后,对另一个经典的、同时也是公众心理顽固坚持的命题──物质无限可分论,继续作一些批判的考察。
  “物质可分性”的多重含义
为了避免物质无限可分论的广泛歧义性,本文只在物质作为物理客体的意义上讨论物质可分性的含义,而不一般地讨论哲学意义上物质范畴的无限可分性。这种限定有它的现实依据,国内哲学界几乎每一本著作、每篇文章,尽管是在对物质范畴具体的丰富过程中提出物质无限可分论的,但讨论中都在物理客体的意义上使用物质一词。

在原始朴素的直观和抽象过程中,人们建立了两种对立的物质结构模型,一是连续体,一是离散集合体。应该说,这两种模型在日常生活中都可以找到大量的例证,被古希腊许多自然哲学家当作物质始基的水、火、气,就是一种连续体结构,而人们面对的经验世界,又都是分立的个体的集合。今天,我们仍然可以在思维中明确地抽象出连续体和离散集合体来,并且我们总可以在思维中把一个物理客体的部分与整体加以分辨,从而可以说:在连续体中,物质的部分与整体同性(如一滴水与一碗水都是水),在离散集合体中,物质的部分与整体异性(如桌子腿不是桌子)。这样,我们建立了连续体和离散集合体两个概念。

“可分”含有两种意思,一是可分割,另一是可分辨。可分割既有数学上的可分割,如任一有限线段都可以分成两个长度相等的线段;也有物理的可分割,如可以用一把小刀把一个苹果切成两半。可分辨也有两种,一是思维中可分辨,如前面讲的,对任何客体,想像部分与整体总是可能的;二是物理上可分辨,亦即或者通过实验观测,或者通过建立在坚实实验基础上的物理学理论,来发现或判明两个物理客体或同一物理客体的两个部分之间有差异。对一个物理客体来说,可分割和可分辨并不总是一致的,显然,对任一宏观物体(如苹果),它既是数学上可分割的(因为它有有限的尺寸),也是物理上可分割的(机械的方法即可);既是思维中可分辨的,也是物理上可分辨的(由于苹果颜色分布的不均匀,可以通过肉眼对其中两部分加以分辨)。但对于核子,由于量子色动力学的建立,它所预言的夸克成为物理理论上可分辨的物质部分,但也正是量子色动力学,使核子成为物理上不可分割的物质,因为它得出夸克禁闭的结论。这里我们看到,对任一个物理客体,数学上的分割和思维中的分辨总是可能的,而物理上的可分割和可分辨,却不是显而易见的,它主要是一个物理学问题。
在明确了连续体和离散集合体两个概念以及“可分”的四种含义之后,我们有必要对哲学史上几种物质结构观作出总结。 1,阿那克萨哥拉的“种子论”
从文献中我们看到,阿那克萨哥拉“不同意物体中有空隙,也不承认物体的分割有一个限度”他认为万物的本原是无数的无限小的“种子”,撇开实际的万物混合的状况不谈,从“种子”的性质来讲,它就是所谓“同类的部分”。“在他看来,骨头是许多小骨头合成,肌肉由许多小肌肉合成”也就是说,作为物质的组成部分,“种子”同物质同质。综合以上的思想,我们可以用本文的规范语言,把阿那克萨哥拉的物质结构表述成:物质是一个连续体,连续体的部分与整体同质。连续体逻辑上蕴涵的对其广延进行无限的数学分割的可能性,被阿那克萨哥拉用实体的“种子”概念加以肯定了。但必须看到,这里的“种子”,与其说是一个实体,不如说是一种性质,因为无限小是一个不确定量,是不能作为实体的。阿那克萨哥拉时代的自然哲学未能对此进行区分,因为他们坚信最终的实体是存在的,所以就把表征性质的种子当成了实体。

与“种子论”相似,中国古代《庄子·天下篇》提出的“一尺之棰,日取其半,万世不竭”的命题,也包含着对其进行数学分割的无限可能性。这里也应该指出,当时的自然哲学水平,既没能认识到数学分割与物理分割的区别,并且还把思维中思辨的结果直接当成物理上真实的东西。
2,德谟克利特的原子论
德谟克利特的基本主张是:(1)宏观物质(肉眼可见的)都是离散集合体,“一切事物的始基是原子和虚空,其余一切都只是意见。”“事物的性质只是人们约定俗成的东西,在自然中存在的只有原子和虚空”;(2)离散元素(原子)是物理上不可再分割的物质粒子。“原子由于它们的坚固,是既不能毁损也不能改变的,”原子之间只有形状与大小的差异没有宏观性质上的差异,集合的方式决定了集合体的性质,“存在仅因形态、相互关系和方向而不同”,可见原子的性质与由原子构成的物体性质是不同的。综上所述,德谟克利特的原子论说的就是,宏观物质是离散集合体。

原子论关于物质结构,既表达了它的可分性,又表达了它的不可分性。它所表述的物质可分性是指,宏观物质无论在数学上还是在物理上都可以加以分割,分割的两部分同样是由原子组成,它们无论在思维中还是在物理上都可以分辨;它所表述的物质不可分性是指,离散元素(原子)在物理上是不可分的,“原子在物理上──而不是在几何上──是不可分的”。这里宏观物质物理上可分辨和可分割的根据是虚空,正是虚空这种非存在“并不比实体不实在”,才使物理的分割和分辨成为可能,同样,因为原子之中没有虚空,所以在物理上是不可分的。
3,若干物质无限可分思想
由于原子论是以虚空的存在作为基石的,而“虚空”概念无法回避巴门尼德式的批评:“只有存在物是存在的,因为存在物的存在是可能的,非存在物的存在则不可能”,所以哲学史上又出现了许多物质是连续体的思想,但此时连续体的部分与全体所共同的质,不象“种子论”那样具体和无限的多,而只在广延性或广袤的意义上认为物质是连续体。它们认为,不管物体的性质有多么不同,它以及构成它的各部分都具有广延性,例如威廉·奥卡姆认为:“在恒久的、无限可分的物中,象对一切广延性的分割一样,不可能有最小限度,因为无论这个部分如何小,上帝的万能都能够创造出更小的部分。”再如笛卡尔亦认为:“宇宙中并不能有天然不可分的原子或物质部分存在。因为我们不论假设这些部分如何之小,它们既然一定是有广袤的,我们就永远能在思想中把任何一部分分为两个或较多的更小部分,并可因此承认它的可分割性……因此,确实说来,最小的有广袤的分子永远是可分的,因为它的本性原来就是如此。”实际上,这些物质无限可分思想,都是把物质作“广延性”抽象之后,认为它具有数学上无限分割的可能性,并且被分割后的部分可以在思维中加以分辨。与阿那克萨哥拉不同,笛卡尔明确意识到,说物质无限可分是指的一种“思想操作”。
4,莱布尼兹的单子论
在这里有意义的仅仅是,莱布尼兹为了提出他的单子论而对前人进行的分析批判。从这些批判中,可以发现它关于物质结构所达到的认识高度。第一,他同笛卡尔一样,都认为原子不是真正不可分的单元,因为原子作为一种物理客体,总是有广延的,而“广延的东西决不可能非常小,因此是可分的,而可分的东西一定由部分组成,所以不可能是终极的实在”。应该说,莱布尼兹由此把他的单子规定成没有广延的单纯实体,并没有逻辑上的必然根据,因为思维中、数学上的无限可分性,并不等于实际的、物理上的可分性。很显然,莱布尼兹时代的哲学家并未注意这种差别。第二,莱布尼兹认为,笛卡尔及其他哲学家把广延当作物质实体的唯一本性,这是有缺陷的,因为广延性是死的、惰性的、不能自己运动的。当然这也是自古以来大多数哲学家的一致看法,原子论就是基于这种观点而提出的。但是,由此导出具有内有的“力”的单子概念,也没有逻辑上的必然性,因为我们知道,广延并非一定不蕴涵运动,例如,“在充满里可以有循环的运动,只要它是一直不断地存在着”。第三,莱布尼兹注意到了物质结构的连续性与离散性的矛盾,正如他在《神正论》一书序言中所写的:“我们的理性常常陷入两个著名的迷宫:一个是关于自由和必然的大问题,特别是关于恶的产生和起源的问题;另一个问题关于有连续性和看来是它的要素的不可分的点的争论,而这问题牵涉到对于无限性的考虑。前一个问题烦扰着几乎整个人类,而后一个问题则只是得到哲学家们的注意。”莱布尼兹认为,原子论否定了物质真正的连续性,违背了“自然不作飞跃”的法则,笛卡尔把物质看成是具有广延性的东西,则除了使运动成为不可能外,还无法找到真正“不可分的点”。应该说,莱布尼兹对原子论的批判是中肯且有意义的,但对笛卡尔的批判却是建立在“既然有复合物,就一定有单纯的实体”这种含糊的命题之上的,这个命题一方面同阿那克萨哥拉的种子论一样,把性质与实体混为一谈(因为单子表征的就是性质),从而把单子概念直接外化成一个实体,另一方面又把原子论中原子物理上的不可分,抽象成思维中的绝对不可分(单子是单纯的“不可分的点”,是终极的实在)。兼有这两种特征的单子论基本思想,对于发展“连续性”与“不可分的点”作为概念的思维联系,也许是有益的,但把笛卡尔已经明确了的物质实体与精神实体的区别再次模糊了。
5,国内流行的物质无限层次结构观 先列举一下学术界对此问题表述得比较清楚的观点:
“无限层次的物质结构理论的主要观点有两个:(1)物质结构向下分析,不存在最终的绝对单纯的实体。总是有内部矛盾,因而总是有结构。(2)物质结构存在着不同质的层次,每一层次有其特殊规律。各个层次的分的方式、结构形式、运动形式都各不相同。
“物质是不可穷尽的,它具有复杂的结构和特性,层次之内有层次。” “自然界的任何物质层次都有内部结构,物质结构的层次是无限的。”
“物质结构的层次是无限的。” 这几个观点是大体一致的,说的都是:任何物质都是一定层次的结构物。仅此而已。
很显然,这是一种极端抽象的说法,它既没有说明它所指的“结构”是连续体结构还是离散集合体结构,也没有说明它的“层次”表征的是质还是量的特性。这样它在逻辑上就可以蕴涵历史上所有的物质结构观。如种子论可以表述为:任何宏观物质都是保持它可感性质的连续体结构物;原子论可以表述为:任何宏观物质都是微观层次的离散集合体结构物。由此可见,在国内长期流行着的物质无限层次结构观,由于使用了这种笼而统之的“结构”和“层次”概念,从而掩盖了结构中连续与离散的差别,层次中量和质的差别。所以,它们作为一种物质结构观是空洞无物的,尽管作为一种认识论可能是有内容的。

应该看到,在由物质无限层次结构观导致流行的物质无限可分论(这当然是极容易的,尤其是对“可分”也不作规定)的过程中,也隐隐约约的出现了一种具体的物质结构模型,这是哲学界在具体的阐述物质无限可分原理时,借用二十世纪之前的自然科学成就作为想象背景的结果。我称之为新原子论,它的基本观点用本文的语言表述就是:(1)任何物质都是一定层次的离散集合体,(2)离散元素不是连续体,而仍然是离散集合体。如太阳系由太阳和九大行星及一些小行星组成,宏观物体由分子组成,分子由原子组成,原子由原子核和电子组成等等。这里的集合体就是指有离散结构的物体,而“层次”表征的是离散元素共同的质,具体说来,“物质系统因其大小和质量的不同而分为不同的层次”。可见,决定层次的亦即离散元素共同的质,就是指的动力学质量和广延尺度。

新原子论继承了原子论的物质结构思想和种子论的物质无限可分思想,因而也同时具有了两者的弊病:(1)同种子论一样,把“质量”和“广延尺度”这两种连续量在数学上的无限可分性,等同于它物理上的可分性。阿那克萨哥拉时代作这种等同是不可避免的,也不会产生什么明显的谬误,因为当时自然科学还不发达。但物理学发展到今天,我们已知道,在非常小的时空区域里将产生质量能量化和时空量子化现象,质量和广延尺度将丧失它本来的规定性,使得连它们在数学上的可分性都不能无限的贯彻到底。(2)同种子论一样,新原子论也是主张,不论分割进行到什么程度,实体终究还是存在的。现代物理学也显示了这种观念的局限性。在牛顿力学那里,广延、质量、位移等物理性质同物体本身是可以区分的,可以通过物理手段加以分辨,而随着微观物理学的发展,这种物理客体与物理性质的区别开始模糊甚至消失了,例如在高能实验中,有时就不能区分粒子和粒子的态。(3)同原子论一样认为物质客体的离散元素是在非物质的连续背景下结合和运动的。这种观念在近代是通过牛顿力学得以持续和强化的,古代的“虚空”成了近代的绝对时空,它完全是一种场地和背景或者说是一种存在的“形式”,不是实体本身。现代物理学正在逐步改变着这种观念,先是狭义相对论把时空相对化,使“虚空”同“原子”的运动相关联;再是广义相对论,把时空化为一种引力场,而引力场不是“形式”,恰就是实体本身,这就把“虚空”“原子”化了。还有“场论的发展,导致人们把感官表现为实物的东西,视为空间中能量集中的域,”而真空则是基态,“原子”开始“虚空”化了。所以,在今天,原子论的基本概念“原子”和“虚空”不再有相应的物理意义,作为一种物质结构观,原子论越来越成为一种历史的陈迹。

以上我们从分析物质可分性含义的角度,述评了哲学史上一些物质结构观,我们因之发现,物质结构的可分性由于结构和可分性的含义不同而有着完全不同的含义。哲学史上,自笛卡尔对思维中的可分与物理的可分有了明确的意识之后,哲学就开始放弃对于物质结构的思辨,而转向对连续与间断、量与质等概念联系的思辨,可分性更加成为一种空洞的模糊意向。国内流行的物质无限层次结构观是没有内容的,而作为其具体模型的新原子论,则是陈旧的,是必须加以变革的物质结构观。
  关于“物质无限可分”的思辨谬误
既然物质无限层次结构观是一个完全空洞的理论,那么由之导出的也只能是一个同样空洞的物质无限可分理论。但是,如果最终导出的是一个具体的基本粒子结构观,例如认为夸克是禁闭的或不是禁闭的,那么,这中间就必然存在大量错误的直觉、想象和猜测,我统称之为思辨谬误,这些谬误分布在关于“物质无限可分”所进行的论证、论争和批判之中,下面分别述评。 1,论证谬误 李春生论证说:“(一)自然界的任何物质层次都有内部结构,物质结构的层次是无限的”,如何标志层次呢?他说:“自然界的多种多样的物质形态,按其质量的大小和空间尺度的不同,可区分为不同的物质层次”,又说:“任何物质层次都占有一定空间,都有空间结构,具有可入性。”这正是我前面已经加以评述过的新原子论观点。首先,它把质量和空间广延这两个连续量数学上的无限可分性,等同于物理上的可分性,不懂得在微观领域这两个量不再是连续量;其次,它完全处在德谟克利特的水平,靠引入“虚空”的空间,使物质具有可入性。实际上,突破直接的可感性,空间也是场,也是物质,不存在可入性问题。 他接着论证说:“(二)在构成整个自然界基础的非生命界中,一切物质结构层次内部都具有吸引和排斥的共同矛盾。”因而,“‘夸克禁闭’决不是不可克服的障碍。”在这里,“吸引”和“排斥”是作为一对矛盾出现的,但它的含义从来也没有被定义过。在太阳系中,吸引指的是太阳与行星间的引力,排斥指的是行星沿切线方向的运动;在宏观物体内部,吸引指的是分子间的电磁力,排斥指的是分子的热运动;在原子内部,吸引指的是原子核与电子间的电磁力,排斥指的是电子的绕核运动。可见,吸引往往是指的某种真实的物理作用,而排斥则是物质的运动,那么,是否“一切物质结构层次内部都具有吸引和排斥的共同矛盾”呢?物理学告诉我们,基本的相互作用实际上就是作用子的运动,如电磁作用是光子的运动,强相互作用是胶子的运动等等。在较大尺度中,粒子与作用子在物理上是可以区分的,因而粒子的运动即排斥与作用子的运动即吸引是独立存在的,是可以构成矛盾的对立统一(暂且认为两件事物的对立可以称作矛盾),但是在更小的尺度里,这两者的物理效应便不可分辨了,都成了基本粒子的运动。在这里,假如还用吸引和排斥的普遍矛盾来推论可以打出自由夸克(可否打出夸克本来是物理学的问题),那就象断定南北极的太阳每天必定从东边出来一样可笑。 查汝强论证说:“(1)根据对立统一规律,事物都有内部矛盾,所以,不可能有绝对单纯、‘铁板一块’的东西;(2)根据空间是物质存在的形式的原理,物质层次再小,也有广延性,就有整体和部分的区别;(3)每一层次的物质都具有各种特性,这些属性都决定于其内部结构。物质层次不可能没有其特性,因此也不可能没有其内部结构。”于是,“物质结构从小的方面说,是无限可分的。”实际上,这三个论证顶多不过证明了物质具有无限层次的结构,物质在思维中是无限可分的(这一点其实不用论证,前面已说过,数学上的分割和思维中的分辨总是可能的),并没有证明它所希望论证的“物质结构在物理上是无限可分的”。 论证(1)的问题是,由于没有对普遍存在的矛盾的含义加以限定。我们完全可以说,事物虽然都有内部矛盾,但并不一定是导致它具有物理结构的矛盾,因而在物理结构上“铁板一块”未必就违反对立统一规律。例如:我们完全可以称它在空间尺度上是大与小的对立统一,在运动方面是动与静的对立统一等等。 论证(2)的问题是,把广延性部分与整体在思维中的可分辨,等同于物理的无限可分辨,这是不正确的。在一定的尺度和一定的能量条件下,被物理手段分裂出的两个粒子并不是原先那个粒子的两个组成部分,而是物理手段与被分裂粒子相互作用产生的新粒子,新粒子的空间尺度或质量可以大于被分裂粒子。可见此时,用物理手段原则上不能分辨出一个粒子的整体与部分。至于“空间是物质存在的形式”这个原理,本来就是含糊不清的,在这里被论证者理解为“任何物质都有广延性”,这表明论证者还只局限于可感、可经验的物质来讨论“物质的可分性”问题,因为作为连续特征的广延性,在极小尺度的时空量子化之后就丧失了它的特定含义。 论证(3)运用了原子论的基本思想,得出的结论也无可非议。但问题是,存在内部结构未必能用物理的方法加以揭示和分辨,更不用说用物理手段把各部分从总体结构中分离开来。 综上所述,三论证只证明了物质在思维中具有无限层次结构,然而却作了物质无限可分的结论,这一来说明,它所说的无限可分实际上就是物质结构在思维中的无限可辨性,二来说明它根本没有意识到思维中的可分性与物理上的可分性有着绝然的不同。把思维中的联系直接外化成现实的联系,是造成思辨谬误的根本原因。 2,论争谬误 金吾伦指出,由于“构成主义”物质结构观已日益暴露其局限性,因而以此为思想基础和理论根据的“物质无限可分论”不能无条件适用了。王干才反驳了这种观点。 基本粒子是否可分,是一个物理学问题,而物质是否无限可分,却是一个自然哲学问题。肯定了前者,未必证实了后者,否定了前者,必定否定了后者。王干才没有去正面论证物质的无限可分性,而是千方百计的去维护前者不被否定,在这个层次上进行争论不可能有结果,因为基本粒子是否可分的问题,不是哲学所能解决的。 王干才说:“今天的科学实验虽然没有能够找到自由状态的夸克,但却发现了基本粒子并不象有些人所说的那样只是数学上的点,而是有一定大小、结构的一系列事实。”“所有这些都一再证实基本粒子并不‘基本’,而是有着内在结构,可以进一步分割的。”这里显然抹煞了“可分辨”与“可分割”两者的不同,因为,所列举的事实只说明了可以通过物理方法分辨出基本粒子的内部结构,由此并不能直接推出“可以进一步分割”。 金吾伦引用了希尔伯特一次讲演中的一大段话,并认为这段话是对物质无限可分论提出的批评。实际上,希尔伯特在这里主要是批评那种认为数学的无限在经验世界有其实在性的观点,他阐述了随着自然科学的发展,人们日渐认识到,任何物理客体都不是连续体结构(均匀连续流),而是离散集合体,实在中没有一处是那种数学上可以无限分割的连续体。由于希尔伯特在此主要不是提出一种物质结构观,因此他没有接着指明离散元素是连续体还是离散集合体,但按照他的思想贯彻下去,他必定是主张离散元素(如原子、电子、能量子)也是离散集合体而不是连续体,所以希尔伯特如果有物质结构观的话,也只能是本文曾评述过的新原子论。新原子论批判的是“种子论”的无限可分论,却坚持着自己的无限可分论,但总之说的都是思维中的无限可分。希尔伯特倒不是否定物质在数学上的无限可分性,相反,他承认这一点,但他强调指出数学上的无限可分性与实际的无限可分性不可同日而语,前者是可能的,后者则是不可能的。不讲明物质无限可分的含义,便断定希尔伯特这段话是对物质无限可分论提出的批评,是容易混淆问题的。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多