确定性的终结——时间、混沌与新自然法则(哲人石丛书第一辑:当代科普名著系列)

确定性的终结——时间、混沌与新自然法则(哲人石丛书第一辑:当代科普名著系列)
ISBN: 
7-5428-1861-9/O.210
出版日期: 
1998-12
开本: 
大32开
页码: 
164
定价(元): 
13.50
作者: 
[美]伊利亚·普利高津
译者: 
湛敏
  

目录

致谢

 

作者附言

 

引言
一种新的理性?
1

 

第一章
伊壁鸠鲁的二难推理
7

 

第二章
仅仅是一种错觉?
45

 

第三章
从概率到不可逆性
59

 

第四章
混沌定律
73

 

第五章
超越牛顿定律
87

 

第六章
量子理论的统一表述
105

 

第七章
我们与自然的对话
123

 

第八章
时间先于存在?
131

 

第九章
一条窄道
147

 

注释
153

内容提要

      时间,我们存在的基本维度,令每一种文化和每一个世纪的艺术家、哲学家和科学家为之陶醉。我们都记得小时候经历过的这样一些时刻:当时间变成一种个人实在时;当我们认识到“年”是什么;当我们问自己“现在”是什么时候。常识告诉我们,从摇篮到墓地,时间一往无前,永不倒退。然而,爱因斯坦却说,时间是一种错觉。他和牛顿确定的自然法则,描绘了一个无时间的确定性宇宙,我们在这个世界里可以十拿九稳地作出预言。实际上,这些大物理学家主张,时间是可逆的,从而是无意义的。
      诺贝尔奖得主普利高津近年来的研究,带来了一种重要的观念变革。科学家们不断发现不稳定性和涨落,不稳定性和涨落在从宇宙学到分子生物学的所有存在之层次上产生了演化模式。时间可逆过程在现实世界中是罕见的,不可逆过程(如炒鸡蛋)却在我们周围频频发生,但直到普利高津,才有人认真尝试在物理学定律中包含这一明显的不可逆时间流。在这么做的过程中,普利高津改造了物理学,赋予物理学一种新的文化内涵。在艺术、医学、商业、社会科学和技术等行业,专家们都承认受益于普利高津那些振聋发聩的洞见。
      如今,普利高津向广大读者呈现他与自然之经典描述的彻底决裂。他通过考察西方的时间观,向我们显示,只要遵循现实世界的概率过程,我们就将远离僵化的决定论力学。在本书中,他引导我们经历一种奇妙的智力探险——从古希腊出发,经过牛顿轨道和确定性混沌,到达量子理论与“免费午餐”宇宙学统一表述的高度。他的惊人结果包括,量子力学可以推广到用来证明时间的天然不可逆性;并进而指出,时间确实先于大爆炸。
      普利高津解构了确定性世界观,但他反对纯机遇的任意宇宙思想;他认为,我们生活在一个可确定的概率世界,生命和物质在这个世界里沿时间方向不断演化,确定性本身才是错觉。普利高津在以前的著作中引入的“自组织”等概念,现在在一个严谨、自洽的科学世界观中适得其所。这本分水岭式著作表明,确定性的终结是科学与文化之自然法则全新表述的诞生。
      作者简介伊利亚·普利高津,耗散结构理论创立者,1977年诺贝尔化学奖得主,美国奥斯丁统计力学、热力学和复杂系统伊利亚·普利高津中心主任,比利时布鲁塞尔索尔维物理学和化学研究所主任。全世界有40余所大学授予他荣誉学位,有5所致力于复杂系统研究的机构以他的名字命名。
      中文版序我非常高兴本书被译成中文, 将为中国读者所接受。 这也给我一个机会来强调本书的一个重要观点——科学与文化的联系。 日本科学家汤川秀树指出: “听起来也许奇怪,身为一名物理学家, 我却越来越强烈地感受到现代物理学与我自身的疏远。” 西方科学强调 “自然法则” 思想, 这与中国的传统形成鲜明对照, 因为, 自然之中文字面意义是“天然”。
      西方科学和西方哲学一贯强调主体与客体之间的二元性,这与注重天人合一的中国哲学相悖。
      本书所阐述的结果把现代科学拉近中国哲学。自组织的宇宙也是“自发”的世界,它表达一种与西方科学的经典还原论不同的整体自然观。我们愈益接近两种文化传统的交汇点。我们必须保留已证明相当成功的西方科学的分析观点,同时必须重新表述把自然的自发性和创造性囊括在内的自然法则。本书的雄心正是以一种广大读者易于接受的方式阐述这一综合。自本书于1996年问世以来,沿着这条思路又取得了更多的进展。
      在本世纪末,我们并非面对科学的终结,而是目睹新科学的萌生。我衷心希望,中国青年一代科学家能为创建这一新科学作出贡献。
      最后,我要感谢湛敏女士对本书的翻译,感谢上海科技教育出版社出版本书的中文版。

前言

作者简介

I.普利高津
1998年8月5日于布鲁塞尔
    致谢本书有着某种不寻常的历史。起初,斯唐热和我只想把我们合著的书《在时间与永恒之间》1译成英文出版。我们准备了若干个版本:一个是德文版,另一个是俄文版2。但与此同时,在我们研究的数学表述方面取得了重要的进展。结果,我们放弃了原书的翻译工作,着手写一个新的版本,即最近出版的法文版《确定性的终结》3。斯唐热要求在这本新著中不作为合著者,而只作为合作者出现。我对她满怀感激并尊重她的意愿,但我想强调指出,没有她的帮助,本书是不可能写就的。我要对她表示最诚挚的感谢。
    本书是布鲁塞尔学派和奥斯丁学派数十年研究工作的结果。虽然物理思想早已明晰,但它们精确的数学表述只是在最近几年才得到。4在这里,我想对这个学派的年轻成员和热心的合作者表达感激之情,他们对构成本书基础的时间之本性问题的新表述作出了重要贡献。我要特别提到布鲁塞尔的安东尼乌(Ioannis Antoniou),奥斯丁的德里贝(Dean Driebe)、长谷川(Hiroshi Hasegawa)和彼得罗斯基(Tomio Petrosky),以及京都的多崎(Shuichi Tasaki)。我还要提到我在布鲁塞尔的老同事,他们奠定了使进一步进展成为可能的基础。我感谢伯列斯库(Radu Balescu),德·哈恩(Michel de Haan),埃宁(Franoise Henin),乔治(Claude George),格雷科斯(Alkis Grecos)和迈内(Fernand Mayné)。遗憾的是,雷西博斯(Pierre Résibois)和罗森菲尔德(Léon Rosenfeld)不再和我们在一起了。
    没有许多机构的持续支持,本书呈现的工作是无法完成的。我特别感谢比利时的法兰西共同体,比利时联邦政府,布鲁塞尔的国际索尔维研究所,美国能源部,欧洲联盟,以及得克萨斯的韦尔奇基金会。
    英语不是我的母语,所以我非常感谢得克萨斯大学奥斯丁分校的苏达尚(E.C.George Sudarshan)博士和德里贝博士,以及伦敦的洛尔蒂默(David Lortimer)博士,他们仔细阅读了本书。我还要感谢我的法国出版商奥迪勒·雅各布(Odile Jacob)女士,她鼓励我撰写这本新著。感谢我在美国的编辑莫罗(Stephen Morrow)和肖布哈特(Judyth Schaubhut),他们帮助我准备本书的英文版。
    我坚信,我们正处在科学史中的一个重要转折点上。我们走到了伽利略和牛顿所开辟的道路的尽头,他们给我们描绘了一个时间可逆的确定性宇宙的图景。我们现在却看到确定性的腐朽和物理学定律新表述的诞生。
    作者附言我力求本书通俗易懂,为广大读者所接受。然而,特别是在第五章和第六章,我决定涉及较多的专门细节,因为我提交的许多结果显著偏离传统观点。尽管本书是数十年研究的成果,却仍有许多问题有待解答。但考虑到我们每个人的生命有涯,我的工作成果就如此奉献给大家。我不是想邀请读者来参观考古博物馆,而是想让读者领略科学探险的乐趣。

精彩片段

      本世纪初,波普尔(Karl Popper)在他所著的《开放的宇宙——关于非决定论的论争》一书中写道:“常识倾向于认为每一事件总是由在先的某些事件所引起,所以每个事件是可以解释或预言的。……另一方面,……常识又赋予成熟而心智健全的人……在两种可能的行为之间自由选择的能力。”1这一詹姆斯(William James)所称的“决定论的二难推理”与时间的含义密切相关。2未来是给定的还是不断变化的结构?这个二难推理对每个人都非常重要,因为时间是我们存在的基本维度。正是把时间结合到伽利略物理学概念体系之中,标志着近代科学的起源。
      人类思想这一成就也是本书所述核心问题的根源,即对时间之矢的否定。众所周知,爱因斯坦(Albert Einstein)常常说:“时间是一种错觉。”的确,物理学基本定律所描述的时间,从经典的牛顿动力学到相对论和量子力学,均未包含过去与未来之间的任何区别。甚至对于今日的许多物理学家而言,这已是一种信念:就自然的基本描述而言,不存在什么时间之矢。
      然而,无论在化学、地质学、宇宙学、生物学或者人文学科领域,处处都可以见到未来和过去扮演着不同的角色。从物理学描述的时间对称的世界如何产生时间之矢?这就是时间佯谬——本书的中心议题之一。

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