第一章 规律的演变

是什么。卡诺（Carnot）原理告诉我们，能量不会被消灭，但却能够消散。温度趋向于一致，世界趋向于均匀，即趋向于死寂。因此，原因上的巨大差别只在结果上产生些微差别。一旦结果上的差别变得小到无法觉察，我们就不再有任何方法了解过去在产生这些结果的各种原因之间存在的差别，不管这些差别曾经多么大。

    然而，这恰恰是因为，所有事物都趋向于死寂，而生命则是一个必须加以解释的例外。

    设滚动着的卵石由于机遇离开山坡，它们都将滚落到山谷为止。如果我们在山脚下找到它们中的一个，那么这将是一个平常的结果，它无法告诉我们卵石原先的来历，我们将无法了解它在山上的初始位置。可是，假使我们偶尔在山顶附近发现一块石子，我们能够断言，它总是在那里，因为如果是在斜坡上，它就会滚到最低处。我们比较肯定地作出这一断言，该事件愈是例外，这种情况不会发生的机遇也愈大。

    Ⅴ

    我只是顺便提起这个问题，它值得更多地思考，但是我不希望离题太远。地质学家的矛盾将永远引导科学家作出有利于规律演变的裁决，这是可能的吗？首先，让我们注意，仅仅是在它们的初始阶段，科学使用了类似于现在地质学必定感到满足的推理方法。当科学发展时，它们接近天文学和物理学似乎已经达到的状态，在这个状态、规律能够用数学语言确切地加以说明。假若如此，我们在这篇论文开始所说的东西将再次被认为是无条件地正确的。但是，许多人认为，所有的科学必定或快或慢地一个接一个地经历了同样的演化过程。如果是这种情况，那么可能产生的困难只不过是暂时的，并且当科学一旦进步到超过幼年阶段，这种困难注定要消失。

    但是，我们不需要等待这种不确定的未来。地质学家的类比推理方法由什么组成呢？一个地质学事实对他来说是如此类似于现在的事实，以至于他不能够设想把这种类似性归因于机遇。他相信，只要他假定这两个事实在完全相同的条件下产生，他就能够解释这种类似性。他会设想，条件是相同的，下述情况除外：如果自然规律在此期间同时变化了，那么整个世界会变化到无法辨认的程度。他可能会坚信，温度一定是保持相同的，而作为推翻整个物理学的一个后果，温度的影响恰恰会变得完全不同，以至于甚至温度这个词会失去所有的意义。显然，无论发生什么情况，他永远也不会接受这个观点。他看待逻辑的方式是绝对反对这种观点的。

    Ⅵ

    如果人类的生存时间比我们设想的还要长，长到足以看到规律的显著改变，事情将会怎么样？接着还有，如果人类已经获得足以感觉到这种规律改变的仪器————不管规律的改变是多么缓慢————在几代人之后就变得可以分辨，事情又将怎样？从而，我们将不再通过归纳和推理，而宁可通过直接的观察来了解规律的改变。一些先前的论据不会完全失去它们的价值吗？记载我们祖辈经验的回忆录只不过是过去的遗迹，它们向我们提供的仅仅是这种过去的间接知识。对于历史学家来说，古老的文献就是地质学家的化石，而以前科学家的成就只不过是古老的文献而已。至于以前那些科学家的思想倾向，除了关于以前时期的人与我们相类似的程度之外，它们什么也没有揭示出来。如果世界的规律是变化的，宇宙的所有部分都会受到影响，人类也不能够逃避这些影响。即使我们暂且承认人类能够在新的环境里兴旺繁盛，但也必须有所改变，以便能够适应这种环境。而且，以前时代的人的语言对我们来说会变得不可理解；那些人所使用的词汇对我们已不再有任何意义，或者对他们来说具有不同的意义。即使物理学规律依然保持不变，但在几个世纪以后发生的事情难道不是那样吗？

    于是，我们返回到相同的两难困境：或者古文献在我们看来仍然是完全清楚的，因而世界将依然是相同的，那些文献不能告诉我们任何不同的东西；或者古文献将成为不可理解之谜，根本不能够告诉我们任何事情，甚至不能告诉我们规律已经演变。我们充分地了解到，使文献变成死文字的情况几乎不可能发生。

    再者，古人像我们一样，只具有一些自然规律的零碎知识。我们总能够找到某些方法把这两种片断知识联系起来，即使它们依然是未经触及的；如果留给我们的只是最古老的片断知识的模糊的、不确定的和已被半遗忘的图像，那么就更有理由去做这个工作。

    Ⅶ

    让我们采取另一种观点。通过直接观察得到的规律永远只不过是作为结果而产生的东西。让我们以马利奥特（Mariotte）定律为例。对大多数物理学家来说，它仅仅是气体分子运动论的结果；气体分子以相当大的速度运动着，它们描绘出复杂的轨迹，如果我们知道它们相互吸引和排斥的规律，我们就能够写出它们的严格的方程式。根据概率计算法则分析这些轨迹，我们成功地证明，气体的密度正比于它的压力。

    因而支配可见物体的规律可简单地归结于分子规律。

    而且，规律的简单性仅仅是表面的，它隐藏着极其复杂的实在，因为实在的复杂性是由大量的分子来度量的。可是，恰恰因为这个数目是很大的，以致细节上的不一致相互得以补偿，从而我们认为存在着和谐。

    分子本身可能是小型的世界；它们的规律也可能只是作为结果而发生的，为了发现原因，我们要继续延伸到分于的分子，而不知道这个过程何时可告结束。

    因此，可观察的规律取决于两件事：分子的规律和分子的排列。享有不变性的正是分子的规律，因为这些规律是真正的规律，而其他规律只不过是表观的规律而已。但是，分子排列能够变化，可观察的规律也随之变化。这也许是人们相信规律演变的一个理由。

    Ⅷ

    我设想一个各个部分都能如此完全地传导热量的世界，以致它们始终保持温度平衡。这样一个世界的居民不可能有我们称之为温度差的概念，在他们的物理学著作中，也没有论述计温学的章节。除此而外，这些著作可以是相当完备的，它们会告诉我们许多规律，即使这些规律比我们的规律要简单得多。

    现在，让我们设想，这个世界由于辐射而慢慢冷却下来，温度仍将处处保持均匀，但却随时间的推移而降低。我还设想，一个居民处于嗜眠症状态，在几百年后才苏醒过来。由于我们已经假定了如此之多的情况，让我们姑且承认，他能够生活在一个较冷的世界里，并且能够回忆起以前的经验。他将观察到，他的子孙还在写物理学著作，他们仍然没有提及计温学，但是他们讲授的规律完全不同于他所认识的规律。例如，他曾被告知，水在10毫米汞柱的压力下沸腾，而新的物理学家观察到，为了使水沸腾，压力必须减小到5毫米汞柱。他已知的处于液态的物体现在仅以固态的形式出现，如此等等。宇宙各部分之间的相互作用都取决于温度，只要一旦温度变化了，每一种事物都要被打乱。

    好了，正如那个幻想世界的居民对温度无知一样，我们也不知道这样一个物理实在，那么我们是否知道确实没有这样一个物理实在？与一个球的温度通过辐射而持续地丧失它的温度不一样，这个物理实在是否不持续地变化，而且这种变化是否不引起所有规律的变化，我们知道这些吗？

    Ⅸ

    让我们返回到我们想象的世界，让我们扪心自问，这个世界的居民在没有重复以弗所 [1] 睡眠者的故事的情况下，是否不会注意到这种演变。毫无疑问，无论在这个行星上热传导是多么完全，传导性也不会是绝对的，极微小的温度差还是有可能的。这些在一段很长的时间也许观察不到，但是可能有那么一天，会设计出更灵敏的测量仪器，一些有才能的物理学家将会揭示出这些几乎感觉不到的差别的证据。在提出一种理论后，人们就会看到，这些温度差影响所有的物理现象。最后，一些哲学家的观点在他的大多数同代人看来似乎是冒险的和轻率的，他们宣称，宇宙的平均温度在过去可能已发生了变化，所有已知的规律也已随之变化。

    我们不可能做某些类似的事情吗？例如，力学的基本定律长期被认为是绝对的。今天，一些物理学家说，应该修正它们，或者确切地讲，应该使它们更为广泛一些；它们仅仅对于我们已经习惯了的速度来说是近似正确的；在速度与光速可以相比时，它们就不再正确了。这些物理学家把他们的观点建立在用镭所做的某些实验的基础上。旧的动力学定律在我们通常的物理环境下实际上仍然同样正确。但是，我们难道不能以某种类似的逻辑说，作为不断丧失能量的结果，物体的速度必然已趋向于减小，因为它们的主要的活力趋向于转化为热；通过把这个过程追溯到足够遥远的过去，我们可以发现与光速可以相比的速度并非是例外情况的那样一个时期，此时结果是，经典动力学定律已不再正确了吧？

    另一方面，让我们假定，可观察的规律不过是取决于分子定律和分子排列的结果。当科学进步使我们通晓这种相依性时，我们无疑可以严格地凭借分子定律推知，分子排列必然曾经一度不同于今天的排列，从而可观察的规律并非总是相同的。因此，我们能够得出结论，规律是可变的，但是我们必须仔细地注意到，这是由于它们的不可变原理。我们可以断言，表观的规律变化了，但这只是因为我们以前看作是真实规律的分子定津被认为是不可改变的。

    Ⅹ

    这样一来，不存在我们能够肯定地阐述的单个定律，它在过去像在今天一样，总是在同样的近似程度上是真的；事实上，我们甚至不能肯定地阐述，我们将永远也不能够证明它在过去是假的。然而，在这一点上没有什么东西妨碍科学家坚持他对不变性原理的信念，因为从来也没有一个定律降到昙花一现的地位，它只是被另一个更为普遍、更为全面综合的定律所取代；由于旧定律的废除归因于这种新定律的出现，以致将不会有空位期，［不变性］原理将依旧完整无损；由于变化是通过这些原理发生的，这些变化本身似乎正是明显地证实了它们。

    不管我们通过经验还是归纳来观察变化，也不管我们在变化发生后企图用或多或少的人为综合适应每一事物来解释它们，这种情况甚至都不会发生。不，综合将首先到来，如果我们容许任何变化，目的将是防止扰乱它。

    Ⅺ

    谈到这一点，我们似乎并不担忧规律实际上是否变化，而只是担忧人们是否能够考虑它们是可变的。被认为是存在于创造或观察它们的精神之外的规律，其本身是不可改变的吗？这个问题不仅不可能有答案，而且是毫无意义的。在固有事物的世界中，规律是否能够随时间而变化，而在类似的世界中，“时间”这个词也许毫无意义，对这感到奇怪又有什么用处呢？我们既不能说，也不能猜测这个世界由什么构成；我们只能够猜测它像什么，或者想象它与我们的世界似乎没有太大的差别。

    这样说来，该问题容许有一个答案。例如，如果我们想象两个类似于我们的智能人在两个相隔成百万年的时刻观察宇宙，他们中的每一个将构造出一种科学，这种科学是从观察到的事实推导出的规律的体系。很可能，这些科学将大相径庭，在那种意义上可以说，规律已经演变了。然而，不管差别可能多么大，总有可能想象一种理智，一种与我们的理智相同、但是却有更大视野或被赋予更长生命的理智，这种理智将能够完成综合，并用单一的或完全连贯的公式把两个零碎而相关的公式结合起来，后者是两个短命的研究者在由他们支配的短时间内得到的。在这种理智看来，规律将不变化，科学将是不可改变的；科学家将只能得到不完全的知识。

    在与几何学比较时，让我们假定，我们能够用解析曲线描述世界的变化。我们每一个人只能够看到这条曲线的很小一段弧；如果我们对这段弧有精确的了解，我们就足以确定该曲线的方程，并且能够无限地延长它。但是，我们对这段弧仅有有限的知识，我们可能在这个方程上犯错误。如果我们试图延长该曲线，那么线条将偏离真实的曲线，其偏离程度与弧的长度和我们希望延长的曲线的长度成反比。另一个观察者仅仅认识另一段弧，而且也只是不完全地认识它。

    如果这两个工作者永远相距遥远，他们所作的曲线的两个延长部分将不相遇；但是这没有证明，另一个观察者从较远的有利位置，能够在某种程度上直接观察到该曲线的较大长度，以便同时完成这两段弧，他就不能够写出与弧的发散公式一致的更严格的方程。同样，不管真实曲线可能多么不规则，但是总存在着一条解析曲线，当把它延长得像我们希望的那么远时，它偏离真实曲线的程度就像我们希望的那么微小。

    毫无疑问，许多读者将沮丧地注意到，我似乎恒定地用简单符号的系统来代替世界。这不仅仅是一个数学家的职业习惯；我的课题的本性使这种研究方法成为绝对必要的。柏格森（Bergson）的世界没有规律；能够具有规律的只不过是科学家造成的、或多或少歪曲了的图像。当我们说自然受规律支配，这被理解为，这个图像依然是栩栩如生的。因此，我们必须按照这种描述并且仅仅按照这种描述来推论，否则我们就会冒失去作为我们研究对象的规律的观念本身的风险。因为这种画像能够被分开；我们能够把它分解为它的元素，区分出相互不同的时刻，并辨认出独立的部分。如果有时我过分地简化了，把这些元素减少到太小的数目，那这只不过是程度的问题；不管怎样，这并没有改变我的论证的本性和它们的含义；它仅仅使说明更为简洁而已。

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    [1] 以弗所（Ephesus）是小亚细亚的一个古城。关于以弗所睡眠者的意思，请参阅《新约圣经》中的圣保罗致以弗所居民使徒书和帕德里克·科拉姆（Padraic Colum）的《森林中的铁匠铺》（The Forge in Forest）一书中的“七个睡眠者”一节（第295——302页）（麦克米伦公司）。————英译者注