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以管窥天与人类认识之理性的边界(示意授权图片)
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以管窥天与人类认识之理性的边界 「万有引力」是假说?

以管窥天与人类认识之理性的边界 「万有引力」是假说?

——屿山晨光(14)

【希望之声2024年5月5日】(作者:楚若薇) 「以管窥天」这个成语出自《庄子·秋水》,其中有一段战国时的辩者公孙龙和魏国公子魏牟的对话。公孙龙认为自己最通达事理,博闻善辩,但当他听到庄子的言论却觉得茫然,无法理解,自己都没法张嘴讲话了,于是问魏牟有什么办法?魏牟便问公孙龙,难道他没听过「埳(音坎,低洼凹陷的地方)井之蛙」吗?随即讲了「埳井之蛙」和「东海之鳖」的对话。自以为快乐无比的浅井里的青蛙,听了东海之鳖讲的东海的广大,惊得茫然失措,才知道自己的渺小无知。魏牟然后引出,像公孙龙这样,想以渺小之见去明白玄冥广大,就只如「用管窥天,用锥指地」。那就像用管子看天,只能看到天空的极其渺小的一部分,却以为天空就是这么小一样。后来「以管窥天」这个成语就从这里演变而出,比喻见识片面而狭窄。 

这里所说的「管」其实是一种寓示:在古时候是指竹管;现在可以是望远镜、显微镜等。如果加以引申,又可能是某种某层时空或观念之管。凡是对人的视野、眼界、思维起到束缚作用的都是一种有形或无形的「管」。《秋水》文中还描述了河伯与北海的对话,并借北海之口说道:「井蛙不可以语于海者,拘于虚也(指受到空间的限制);夏虫不可以语于冰者,笃于时也;曲士(鄙陋之人)不可以语于道者,束于教也(指受到本身所学的束缚)。」由此可以联想到如今对客观世界的诸多方面的认识,「宇宙之广,岂若是乎?」(《旧唐书·卷三五·天文志上》)是不是这样一种情况呢?

美国数学家、物理学家诺桑·亚诺夫斯基(Noson S. Yanofsky)在其专著《理性的边界》(the Outer Limits of Reason)中对科学理性的有限性进行了细致的剖析,展示了人类知识的极限,并分析了制约人类认知的核心原因——隐藏在思想、逻辑和语言中的矛盾性。希望通过探索未知,对客观、理性和自我等深刻的问题找到突破极限的方法。他在书中阐述,我们对自身生活的世界以及我们与这个世界之关系的朴素直觉是错误的。哲学家从自己的角度思考宇宙如何运作,以及人类对宇宙的理解。他们思考宇宙的结构,同时也为如何描述宇宙的结构而困惑。他们总是疑惑,为什么宇宙中会诞生生命。我们人类本来就生活在理性之外,我们所有人都拥有不受理性和逻辑支配的感觉和情感。从这个意义上来说,我们每一个人原本就超越了理性的束缚。

这本书实际上提出了这样一个问题:能否跳出现有的科学体系,理性边界之外重新认知这个世界,认识生命自身,进一步揭示生命与宇宙的客观真实的关系呢?

康德将人类的认知能力分为感性(sensibility)、知性(understanding)和理性(reason)这三个阶段,其深度依次递增。康德说:「我们的一切知识都从感官开始,从感官前进到知性,而最后以理性为结束。」在康德哲学中还有一种「超验认知」,通常指那些绝对无法通过经验认识的事物,位于所有经验性认识之外。再结合康德提出的「两层世界诠释」,都说明了理性认知的有限性,此外还有想像力(imagination)、判断力(judgment)、综合(synthesis)、自我意识(self-consciousness)、统觉(apperception)等多种不同的认知能力。

德国哲学家伊曼努尔·康德(Immanuel Kant,1724年—1804年)(图片:Johann Gottlieb Becker 1768年画作)
德国哲学家伊曼努尔·康德(Immanuel Kant,1724年—1804年)(图片:Johann Gottlieb Becker 1768年画作)

康德那里,「要理解和学习某种东西,需要知性;要应用普遍的东西,需要判断力;要预先设想某种东西,需要理性。」真理的根据当然在知性之中,但唯有判断力才能在完全的意义上产生出现实的真理。康德认为,判断力虽然借助了知性的普遍规则去作出真理性的判断,但它并不是一种从属于知性的认识能力,而是与知性以及理性并列的另一种高级的认识能力。由于人们总是根据一定的标准去作判断从而获得真理,反过来说,只有在判断出现的地方,才有真理出现的可能。因此,康德说:「真理与谬误只在判断中。」所以知性不会犯错,因而也不会产生真理;只有判断力才会犯错,因而可能产生真理。这里的问题是,判断的方向性可能会受到判断者自身的超验认知能力或世界观的影响,那么,依据理性推理得出的判断是否会超出理性的边界?

在物理学发展过程中,牛顿提出的万有引力已经成为经典力学的基础性定律。人们常说牛顿发现了万有引力可实际上牛顿只是提出了万有引力的假说,构建了一个人类有史以来最宏大的经典力学理论体系。牛顿在《自然哲学之数学原理》第一版序言一开始就指出:「理性的力学是一门精确的提出问题并加以演示的科学,旨在研究某种力所产生的运动,以及某种运动所需要的力。」实际上这里面已经隐含了一个假设前提:运动是在力的作用下所产生的。由此推理出物体的圆周运动一定会有一个向心力,又为了力的平衡,虚构了一个离心力。最后却怎么也解释不了第一推动力来自哪里。

此外,从力的三要素角度来看,完整描述一个力,需清楚表示力的大小、方向和作用点。那么,万有引力是通过什么介质来传递这个力呢?又是如何超过光速、超越时空实现这种即时的超距作用呢?牛顿说:「我也不构造假说。因为,凡不是来源于现象的,都应称其为假说;而假说,不论它是形而上学的或物理学的,不论它是关于隐秘的质的或是关于力学性质的,在实验哲学中都没有地位。在这种哲学中,特定命题是由现象推导出来的,然后才用归纳方法做出推广。⋯⋯对于我们来说,能知道引力确实存在着,并按我们所解释的规律起作用,并能有效地说明天体和海洋的一切运动,即已足够了。」事实上,牛顿显然构造了有史以来最大的万有引力假说。《自然哲学的数学原理》的读者可能很容易在书中发现他的力学三定律,但找不到万有引力定律,原因是牛顿并没有把这一定律像我们今天这样把它突出出来。牛顿那里,万有引力的大小、方向等规律必须是推导出来的结果,不是当做经验性的普适原理直接引入的。也就是说,万有引力并非来自基于经验的知性,而是一种推理出的假说或诠释;这个推理又基于「运动所需要的力」这样一种预设前提。

万有引力并非来自基于经验的知性,而是一种推理出的假说或诠释(图片:NASA)
万有引力并非来自基于经验的知性,而是一种推理出的假说或诠释(图片:NASA)

此外,潮汐月球的关系被当作是万有引力理论的一个证明,因而使得很多人坚定的相信了引力的存在。古希腊人认为「月亮产生潮汐」。我国东汉王充在《论衡》中指出:「涛(即潮,古代通用)之起也,随月盛衰,大小满损不齐同。」牛顿用数学方法证明了潮汐现象是由地球、月球和太阳的相对运动及其引力的变化所造成的,月、日引潮力是产生潮汐运动的原动力。但是,这种证明却是超出基于经验的理性边界的、建立在想象力基础上的万有引力预设前提下数学力的证明。太阳对地球的引力比月球对地球的引力要强大得多,但太阳的引潮力却不到月球的二分之一。这是怎么回事呢?原来引潮力(tide generating force)也是将物体压缩或拉伸的一种假想力和数学力,并给出这样的定义:天体受到的引潮力的强度取决于该天体的大小和该天体与场源之间的距离;引潮力强度正比于地球直径,而与地球至月球距离的三次方成反比。实际上已经落入一种数学上的自洽式的循环论证之中。 

其实,直观的解释却很简单,月球潮汐的影响,就好比船舶行进时的伴流效应:船头劈浪前进时向两侧激起波浪和涟漪,船尾则会引发水流的汇聚涡旋。前者是使得海水受到压力退潮的因素,后者则是海水受到张力涨潮的因素。只是月球所在的太空并非真空,而是在微观层面上存在目前还探测不到的「水波涟漪」,带动海平面下降或上升。现代科学仅仅依靠想象力和有限的探测,认识刚刚到引力波和暗物质的程度。 

苏轼描写钱塘江大潮的名句「八月十八潮,壮观天下无」,其物理层面是:在秋分日,地球的自转轴垂直于太阳和地球的连线,接近满月日的月球相对于地球自转(轴)的回转半径近乎最大值,相当于船速越大,激起的波浪也就越大。同时还有地球及月球在太阳场中运行的叠加效应。 

现代实证科学的认识方法,是建立在基于经验的知性以及理性之推理,这种逻辑推理可以论证、质疑和证伪,但却不足以建立创新的认知。而超出理性之「管」的发散的想象力,又会受到人的哲学观和各种观念之「管」的制约和影响。有人说,「世界的尽头是物理,物理的尽头是玄学。」经典力学和量子力学都遇到这种「鬼魅般的超距作用」,其根源是人们在哲学观上脱离了原始神本的认识,而又在科学研究中制造出了人本的「自然」之「神」或鬼魅。力和运动为什么一定要互为因果呢?行星围绕恒星运转与电子围绕原子核转动,其中必有其深层的旋机,到哪里去找初始的第一推动力呢?问题是如何找到正确的冲破这种理性或观念束缚的正确方式,宇宙和生命的真象才会展现在人类面前。 

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责任编辑:文思敏

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