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作者：程志波 陶春
恩格斯说：“自然科学本身就是彻底革命的。”自然科学不仅为人类争取自己的生存权利而斗争，而且不断刷新人类对世界的认知图景。 人类生存在宇宙之中，宇宙的图像是什么？它从何而来？去往何处？流年易逝，但时间的本质是什么？人类能在时空中旅行吗？从古至今这些问题备受关注但众说纷纭。然而，一位身居轮椅但心游宇宙的物理学家的论著引起世界关注，这就是英国物理学家霍金的《时间简史》。对宇宙的认识，对时间的理解，直接影响着人生观和价值观。在该书中，霍金应用当时最新物理学与宇宙学知识对这些问题给予了引人入胜的解释。 霍金解释说，现代科学研究的最新成果表明，太阳是银河系的一千亿个恒星之一，银河系是局部集团中的许多星系之一，局部集团是宇宙中最大已知结构的几千个集团和星系团之一。但宇宙并非亘古如此，1929年美国物理学家哈勃的伟大发现表明，宇宙并非静止地存在着，宇宙亦有自己的生命历程。我们的宇宙始于150亿年前的一次奇点大爆炸。大爆炸时的奇点具有无限密度、无限热度和最大曲率；在大爆炸后的1秒钟，温度降低到100亿度，产生了光子、电子和中微子及其反粒子；在大爆炸后的100秒，温度降到10亿度，开始产生氘核、氦核和氢核等少量其他元素；在大爆炸后的几小时内，造核运动停止，最后温度降低到几千度，在电磁吸引力作用下原子开始形成；随着宇宙继续膨胀变冷，在引力作用下逐渐形成了碟状的旋转星系和椭圆星系，星系中的氢和氦气体又被分割成更小的星云。星云在自身引力作用下坍缩并开启热聚变反应，反应产生的热量以热和光的形式辐射出来，这就形成了恒星，但质量巨大的恒星会在较短时间将氢耗光，其中心区域会坍缩成致密的中子星或黑洞。始于大爆炸奇点，终于大挤压奇点，这就是宇宙的命运。奇点之前的宇宙是什么？霍金解释说，因为在奇点处所有物理定律都失效，所以不能预言从奇点出来什么以及先于奇点的任何事件，宇宙是有界无限的。但宇宙为何如此呢？一种解释就是人择原理，即人类看到的宇宙之所以如此乃是因为智慧生命只能在宇宙的有限区域存在。霍金还特别关注了时间的本质问题。他解释说，根据相对论不仅没有唯一的绝对时间，而且每个人都有其自身时间测度，这依赖于其所处位置和运动状态。不但如此，在广义相对论中，空间和时间变成为了动力量，它们不仅影响而且被发生在宇宙中的每一件事所影响，这意味着可以通过对物体所处位置或运动状态的改变来改变物体所处的时空结构，或者说进行时间旅行。 如果说霍金的《时间简史》一书清晰地描述了宇观和微观世界图景，那么普利高津和斯唐热的《从混沌到有序》一书则再次开启对以人类自身为尺度的宏观世界图景的探索，在被霍金宣布终结了的理论物理学上打开了一个口子。这直接影响着人类对自然的认识，对社会的认识。 作者认为，经典科学主要关心稳定的周期行为，给出了一幅静态的、简单的、可逆的、确定性的、永恒不变的自然图景，形成了一种关于存在的机械自然观，但事实上，现实世界是一幅动态的、复杂的、不可逆的、随机性的、千变万化的自然图景，形成的是一种关于演化的自然观。这种对立涉及时间是否可逆、自然界演化方向是从混沌到有序还是相反、自然界的发展是确定的还是随机的等根本问题。自然界不仅有稳定、有序、均匀、平衡和线性的一方面，也有不稳定、无序、多样、不平衡、非线性的一方面，熵不仅向着无序滑去，也会成为有序的根源，即有序可以从无序中自发地产生出来，但这需要条件，这种条件就是系统处于远离平衡态的分叉点。自然界是由无数子系统构成的复杂巨系统，系统内部的子系统不断起伏涨落，当涨落由于正反馈而变大以致将要破坏原有系统时，分叉点就出现了。在这一时刻，系统的变化方向充满不确定性，它可能滑落到混沌状态，也可能跃进到更高有序状态，形成耗散结构。具有耗散结构的系统除包含有简单吸引子外，还包含有混沌吸引子，后者隐含着系统的随机行为。系统的内在随机性隐含于系统的内在不可逆性之中，而不可逆性存在的原因在于熵垒的存在。 无论是霍金的《时间简史》还是普利高津与斯唐热的《从混沌到有序》，关注的都是物质世界。舍恩伯格的《大数据时代》一书则关注了世界的另一面：数字世界。把人引入信息化、数据化的新范式中。 舍恩伯格在这本书中提出了很多令人振奋的观点。他以新的方式再次使人想起古希腊先哲的观点：数乃世界之本源。他认为，随着计算机与数据收集与处理技术的发展，人们可以收集和处理超以往的“大数据”，而这将根本性地改变人们的生活、工作与思维方式。大数据中的“大”不是绝对意义上的大，而是指不用随机分析的方法，而采用所有数据的方法。大数据的精髓在于信息分析时的三个转变：一是从依赖于随机采样转向获取和处理与现象相关的所有数据；二是不再沉迷于追求精确度，只要掌握大体发展方向即可；三是不再紧盯事物间的因果关系，而更关注寻找事物间的相关关系，让数据自己发声。在大数据时代，数据成为价值不菲的公司资产、重要的经济投入和新型商业模式的基石，一场发掘和利用数据价值的竞赛正在全球上演，而人们对于数据的看法以及对于由因果关系向相关关系转化时释放出的潜在价值的态度，是主宰这场竞争游戏的关键。大数据的发展动力来源于人类测量、记录和分析世界的渴望，这意味着人类的弱点和优点便与大数据相伴而生，但在大数据时代，对每个主体而言最危险的不再是隐私泄露，而是被预知的可能性。 科学是如此之重要，它是怎样被创造出来的？当代科学知识生产有何新特征？齐曼的《真科学》、吉本斯的《知识生产的新模式》和李正风的《科学知识生产方式及其演变》给出了富有启发的解答。 齐曼指出，现代科学活动方式正发生学院科学让位于后学院科学的根本变革。学院科学遵从普遍性、公有性、无私利性、独创性和有组织的怀疑（简称UCDOS）规范，但后学院科学（或产业科学）不适用于“UCDOS”规范而适用于“PLACE”规范，即所有者的（Proprietary）、局部的（Local）、权威的（Authoritarian）、 定 向 的 （Commissioned）和专门的（Expert）。后学院科学产生不一定公开的所有者知识，它集中在局部技术问题上而非总体认识上，研究者在权威下做事而非为个体做事，他们的研究被定向要求达到实际目标而非追求知识，他们作为专门的解决问题人员被聘用而非因为他们个人的创造力。科学知识生产方式发生这种根本性变化的原因在于科学活动社会语境的变化，吉本斯将这种变化看作是：作为一种知识生产方式的科学由模式1向模式2的转化。模式1以探索基本原理为目的，而且基础与应用之间的界限不明显，模式2则是应用语境下的、跨学科域的、知识生产的多场域化、高度自反性、重视质量控制的，它发生于商业化、高等教育高度发展、人文科学角色发生变化、全球化、组织化重组以及注重管理等语境下。李正风恰当地将当代科学知识生产的新特征概括为学术语境与应用语境并重、学科研究与超学科研究并重、同质性互动与异质性互动并重、学术使命与社会责任并重、稳定单一与敏捷多样并存等。 |
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