科学新发现的宇宙结构思考论文

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内容提要：以易图的哲学构架为基础。依据现代科学新发现的事实，得出有关宇宙结构的五个推论：1、物理实在分两个系统，经验世界的物理客体用质量量度，另一系统用能量量度；2、能量是引起世间万物运动变化的总根源；3、时间和空间不是真实存在，跟质量、电量一样，所指都不是物理实在本身；4、爱因斯坦“开创”的半个宇宙是动态网络，跟经验世界分立的物体相互作用、和谐互补的结果，保证了一体化宇宙具有整体有机的活性;5、那半个宇宙确实存在8种时空结构，生命现象跟这种自组织环境直接相关。

美国高能物理学家卡普拉认为：“东方思想为现代科学提供了坚固合适的哲学基础”[1-13]；量子论权威海森伯也说：“东方传统的哲学思想与量子力学的哲学本质之间有着某种确定的关系”[1-6]。所指主要在于：量子论揭示了宇宙并不是物体的集合，而是统一体中各部分间相互关系的复杂网络，根本不能把世界分成独立存在的最小单元；空间和时间并不是一种真实的存在，只是观察者用于描述自己环境所用的语言要素；以通过变化产生动态模式的观念，深入理解一体化宇宙的整体有机与和谐互补。

作为华夏文明源头活水的《周易》，确实包含着这些哲理。本文依据《周易》思想形成的逻辑阐述哲理，取现代科学的实验成果予以印证，尽可能不在概念异同上浪费笔墨，还要让读者能够清楚明白。董光璧教授指出：“科学史界越来越多的学者认识到，站在现代科学的立场去寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险，转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”[2-2]。本文即是依据这种思路的尝试，期望能在整体文化史的视角下，把华夏先贤睿智的思想和现代科学精确的验证衔接起来，做到以古为鉴。

一、易图新解

谈到《周易》，通常都说分易经和易传，实际上还应该包括易图。“书不尽言，言不尽意，圣人立象以尽意”，不但指出在远古时代，记事主要用象和图；即使有了文字，要描述客观事物的全貌，象依旧比文字更优越。我们先从易图谈起，重点是理清先民们认识宇宙的思路。

人类所有知识的起点，开始于对自然知识的积累。面对无涯无际、无始无终的浩瀚宇宙，每个人都会有无尽的遐想。华夏先民和古希腊哲人不同，非常谦恭地把自己视为大自然的一分子（后来被概括为“天人合一”），古希腊的自然观则是人与自然界分离（最终被抽象为物质和意识对立），于是先民们就以圆表示宇宙整体或现实生活中的任一事物。面对寒暑易节、日月更替，男女交媾，生生不已的自然现象，进而悟出世上没有不变的东西；为了表示一切都在变易的动态模式，又在圆内加了一条S曲线，形成被称为阴阳鱼的太极图。这就是中华先贤对世间万象及宇宙本身做出的最高抽象，即一切动变皆源于阴阳之间的相互作用，静态是“万物负阴而抱阳，冲气以为和”；而动态是“阴极阳生，阳极阴生”。这里的“生”并非是鸡生蛋的生，而是指负阴抱阳的整体中此消彼长、彼消此长的变化。既然一切都是“变动不居，周流六虚”的动态过程，很有必要掌握几种重要的动态模式，进而用代表阴阳的两种符号推演出必然出现8种本质不同的态，太极图周围又加添了八卦符号。

小结：宇宙是由两系统构成的整体；因为整体必然由部分构成，华夏先民即以阴阳作为最高的抽象；负阴抱阳的一体化宇宙及宇宙中的事物，都是阴阳有序、和谐互补的有机整体；阴阳一体、此消彼长的过程即是展现在眼前的纷纭万象；演化过程可以分为8种不同状态（或称模式）——这就是易图中包含的哲理。

二、易传新释

易传是许多代人智慧的结晶，孕涵着非常丰富的哲理，本文仅围绕“形而上者谓之道，形而下者谓之器”展开讨论。华夏先贤依据有形和无形将物理客体分为道和器，老子称其为无和有，后贤称其为气和物。首先必须判定这种两分法是否正确，才可以继续讨论下去。

哲学作为指导认知的学问，如不立足于二元就无法讨论变与不变，问题在于如何对整体划分。中华先贤坚持天人合一，将包括人在内的全宇宙抽象为阴阳一对范畴，属于纯客观的两分法，无论对自然、社会和生命哪种现象都适用，不妨称其为存在二元论。古希腊哲人的世界观是人和自然分离，进而演化成人与神分离，再变成物质和意识的对立，最终定位在唯物唯心之争，属于认识二元论。“人和神的分离是二元论的起点”，“思维和物质并列支持了自然科学，成为西方宇宙观的基础理论”[1-8]，卡普拉的概括是准确的。董光璧又向前迈出可喜的一步：“近代科学一开始就确定了只研究被视为第一性的质量和重量，排除一切同感觉有关的第二性”[3-8]。将二元论改称二性说，意外地暴露出西方的两分法中存在着悖论：如果物质和意识这对范畴能够成立，二者都应该是第一性的；如果意识属于离不开物质的第二性，就不能跟物质构成一对范畴。因为如果允许这样做，物质和颜色、硬度等可以构成最抽象的对立。东方和西方古贤虽说都使用两分法，一个是纯客观地划分，一个是人为地构建。

问题已经转化为道、无和气是不是真实的物理客体。100年前人们对这种分类法都会持否定态度，本世纪依据相对论和量子理论从宇观和微观两个领域发现的许多事实，都证明华夏先贤的分类法是正确的。

60年代中期，彭齐亚斯和威尔逊发现了各向同性的3K微波背景辐射，宇观上物理客体分断续的天球和连续辐射得到普遍认可，爱因斯坦说的“真空不空”被证实。在微观领域，“量子场论给出的基本图象是：全空间充满着相互作用着的各种不同的场；场的基态是真空，激发态表现为粒子”[3-387]。即可知物理客体确实是两个系统：一个是用质量和时空描述的经验世界，一个是用能量和位形描述的无形世界。易传中关于道和器的分类没有错，二者都是真实的存在物。

承认物理客体分为两类，同时派生出两个问题：宇宙的结构究竟怎样？两类客体间如何作用？对西方学者来说，这两个问题完全属于始料未及，华夏先贤在2千年前就已经有了较成熟的见解。接下来先讨论基础物理学理论中的错谬及产生的根源。

质量、电量和能量是基础物理学中用以量度物质、电荷和能多少的三个重要概念，即此可知物理学不只研究物质，长期以来只分析物质不分析能量是一大失误。很早就弄清了光、热都是电磁波，却没有认真考虑过物质和电磁波是不是同类客体，通常所说的能量即指电磁波而言。虽说巴里·派克已明确指出：“电磁波会离开振动电荷进入空间，因而开创了一个独立的存在”，并没有引起学界的重视。“质量不过是能量的一种形式，即使静止物体也有储备在质量中的能量”，也明确告诉我们，质量和能量不应该属于同类物理客体。

质量是对物质多少的量度，其载体叫物体；电量是对电荷多少的量度，其载体是带电粒子；能量的载体是什么？因为质量、电量和能量都不是物理客体本身，所指皆为非实存因素。故而物理学根本就不研究物质，而物质本来就无法研究，跟无法品尝“水果”（类概念）的滋味同理。

推论1、物理客体分两个系统：一个是用质量和时空描述的有形世界，这类客体的基本量度是质量；一个是用能量和位形描述的无形世界，其基本量度是能量。经典物理和量子理论分别适用于不同系统，不应该将它们混为一谈。

“能”这个名词会造成一种假象：“‘能’是物质以外的某种东西，是加到物质里面去的某种东西”。这种观点很值得商榷。遥控装置发出电磁波，卫星就会改变姿态；物体吸收热能温度升高，放出热能温度降低。都足以证明“能”确实可以在物体中自由出入，如果要说经验世界中的物体具有质量，无形系统的物理客体具有能量，可能就正好说中了客观真实。

说“能（即运动）”，“热在差不多两个世纪内被看做特殊的神秘的物质，而不是被看做普遍物质的运动形式”；认为“热之唯动说”应该取代热素说，又不得不承认“被热素说所统治的物理学却发现了一系列非常重要的热学定律”，如此难以自圆其说的诸多矛盾，就因为把热素改称热能，已经统统化为乌有。一言以蔽之，质量只能量度经验世界的物体，能量是无形世界传递的振动波；既可以被物体吸收，又可以被放出；物体同时将在温度、形态、结构和状态等不同方面呈现出变化。比如冰吸收能量将变成水，进而还可以变成气，就是尽人皆知的实例。

推论2、经验世界所有的运动和变化，都是无形世界功能的显示，即能量是引起世间万物运动变化的总根源。

将物理客体分为两类，是不是囿于对《周易》的偏爱做出的牵强比附，下文围绕以太公案和时间、空间看看爱因斯坦持何种见解。

19世纪之前，以太在西方被认为是传递光、电的介质；19世纪末迈克尔逊—莫雷实验测出地球相对以太速度为0，物理学界公认由之判定以太并不存在。本世纪初爱因斯坦创立狭义相对论时引入光速不变原理，没有涉及以太是否存在，不少人都说爱氏是抛弃以太存在之后创立了该理论。1920年爱因斯坦在一次讲演中却说，依据广义相对论，“没有以太的空间是不可思议的”，“但是这种以太又不能认为具有重量媒质所有的那些性质，也不可以认为它是由某些其运动可被追随的粒子所组成的，而且也不可能把运动概念应用于它”[6-112]。这里所描述的以太，基本上就相当于道、无和气。

目前有些人认为应该恢复以太学说，有些干脆就把“真空”说成是传递光、电的介质，这就涉及到不空的真空中的物理客体究竟是什么，要害要于必须承认还有半个宇宙长期被忽略了。爱因基坦在场方程中发现了“真空不空”，彭齐亚斯用仪器测出广袤的宇宙空域存在着连续辐射，该用什么概念称呼并不重要，不可思议的是二千年前老子就对之作出非常精当的描述：“其上不皎，其下不昧，绳绳兮不可名，复归于无物。是谓无状之状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首，随之不见其后。”

天津大学黄乘规教授从标准和非标准分析两个领域都证明“空间是不可分割的连续统”。科学观测和数学论证都证明了老子是正确的。海森伯的矩阵理论和杰弗里·丘的“靴袢假设”，所描述的都是那半个宇宙的状况。

到底应该如何理解爱氏描写的以太，涉及到时间和空间究竟是什么，最后的一句已经包含着时空概念不再适用于以太的意思。时隔32年，他在《狭义和广义相对论浅说》英译本15版的序言中补充说：“时间—空间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性（重点号为原文所有）。这样，‘空虚空间’这概念就失去了它的意义”[6-112］。显而易见这种有着空间广延性的客体，绝对不是指经验世界中的物体。可惜的是在没有讲清这种“物理实在的实际客体”究竟是什么之前，他就不得不带着深沉的困惑离开了人世。

我们只想在上述引文中补充一句：这些客体还有时间的持续性。如此即可以成就爱因斯坦的业绩：爱氏“开创了”半个宇宙，那半个宇宙的客体具有空间的广延性和时间的持续性。假设其最小单元为普朗克子h，用时间T（周期）量度即是能量（h/T），用长度λ（波长）量度即是动量（h/λ）；正是那半个宇宙的能量和动量，决定和改变着经验世界中物体的结构、状态及其运动变化。通常都说“爱因斯坦的场方程可以用来确定宇宙的整体结构，是现代宇宙学的出发点”[1-160]。一般的解释是“物质不仅决定了周围空间的结构，而且反过来也受其环境影响”[1-171]；“物质和能量要使时空向其自身弯曲”[7-60]。实际情况则是，那半个宇宙能量的聚集形成弯曲时空，弯曲时空决定着物体的运行；并非是“物质”使时空弯曲，反过来又决定自己的运动。不立足于两系统相互作用，场方程永远不可能得到正确解释，现在的那种解释根本无法排除物质（以弯曲时空为中介）作用于自己之嫌。

以日心说为基础的开普勒三定律属于开放的动态模式，行星轨道与星体质量无关，由椭圆半长轴立方和公转周期平方（即弯曲时空R/T）决定，根本就不需要什么切线力去平衡所谓的恒星引力。要找第一推动者，就是那半个宇宙的物理客体，第一推动即来源于特定的时空组合（R/T）。以地心说为基础的牛顿引力定律属于封闭的静态模式，其间起关键作用的引力势亦是时空组合（l/t）。二者的差异仅在于，适用于开放系统的是环形时间—周期，适用于封闭系统的是人为设定的线性时间，即时间之矢。哪种理论更贴近于自然的真实，明眼人一看便知。

推论3、时间和空间不是真实的存在，是量度那半个宇宙客体的概念构架，正象用质量和电量量度经验世界的客体一样，所指都不是物理实在本身。

推论4、爱因斯坦开创的那半个宇宙是分裂、组合、再分裂、再组合的动态网络；正是它和经验世界中分立的客体相互作用、和谐互补，保证了一体化宇宙具有动态有机的活性。

小结：易传中“形而上者谓之道，形而下者谓之器”的分类是正确的；“万物负阴而抱阳，冲气以为和”的判断，说中了一体化宇宙动态网络的真实状况和作用机制。现代科学的新发现虽说和这种理论吻合得很好，要使当前的诸多悖论冰释，需要做许多梳理工作，首先应该把立足于经验世界解释那半个宇宙现象的“镜像”理论倒过来。因为那半个宇宙只能从动态意义上，用过程和相互关联的术语描述，几千年来定格在人类头脑中的却是机械世界观的决定论框架。

三、易经新说

易经包括用于卜筮的八卦、六十四卦及卦辞、爻辞等内容，这里不讨论具体的应用，或是否科学、准与不准等问题，只讨论数字8。

所谓八卦，标示着那半个宇宙8种不同的时空组合，起卦和断卦特别观注24节和地理方位即是佐证。因为使用周而复始的环形时间，应该属于开放模式。不相信经验世界之外还有半个宇宙的人们，称其为神秘文化也在情理之中。近代特别是现代科学的许多发现都足以证明，8确实是个不可思议的“幻数”。

原子最外层电子以8为极限，呈周期性递增；轻子、重子和膺标介子都是8种。氧原子的质子、中子和电子都是8个，地壳中占48.6%，空气中占21%，生命细胞中占65%；在自然生化过程中，氧起着非常重要的作用，即使要说“没有氧气就没有生命”，也不算过分。难怪巴里·派克会说：“宇宙学有迹象表明，在各类粒子中，8是成员数的上限”[4-203]。

八卦、六十四卦的数学表达方式为2，通向混沌的分岔亦是2；粒子衰变遵从2，可视为逆过程；费米发现“能量复归”的数学实验谐振子为64个，遗传密码DNA的编排序列亦为64种。为了解释这些现象，现代科学提出一种全新的自组织理论。顾名思义，自组织者就是不受人支配的过程，其间起决定作用的具有活性的环境，即是那半个宇宙中特定的时空组合，其数为8，两两叠加即为64种模式。“时间和空间的统一就意味着物质的存在是与它的活性不可分割的”[1-158]，“空和无具有无限创造的潜力”[1-175]，基本上说中了自组织的物理学机制：所谓的空和无实质是特定的空组合，正是它保证了自组织的活性。通常都把这种新发现说成对哲学带来严重冲击，如果放到易哲学的背景下看待，本来都在意料之中嘛。

所谓的自组织现象，是在没有人参与的情况下自然界自发演化的过程，人类就是这种自组织机制的杰作，关键在于必须找到使系统具有活性的机制。由于正反馈可以自稳，负反馈可以自生，系统要保持持续的自组织效应，就必须具有互不干扰的两条信息反馈回路；正负反馈每一条回路又必须满足整体、部分和单个循环路径固定、间隔一致的周期稳定性，前提条件是自组织系统内的单元个数必须极严格地遵从一定的数学逻辑。海南师范陈继元先生已经用图论证明，具有“比相生、间相胜”的自组织系统，单元个数必须满足P=5、8、10、12。8的特殊功能已被严格证明（详见段长山主编的《现代易学优秀论文集》，中州古籍出版社，1994年出版）。

数学证明虽不可少，最权威的应该是严格的物理学证明。天津大学崔君达教授的《晶体和分子中的对称性及其破缺》一书，从理论和物质结构两方面，都证明“理应得到一种八重的（四个左旋，四个右旋）不对称时空”[8-3]，从而证实关于八种模式的判断没有错。继而又将复合时空论和八卦联系起来考察，得出“一切相互作用的本质都是不同时空结构间的相互作用”[8-133]，进而指出“八重空间（对于相同的时间轴）不可区分性的破坏，所伴随的可观测现象正是神奇的生命现象”[8-133]，都非常难能可贵。令人微感不足的是，作者依旧未能彻底摆脱西方哲学的禁锢，在阐述其哲理时，细微之处还有些辞不达意之微瑕。

“一个从事晶体和分子微观结构研究的人，当他考虑‘物理世界的真实客体’与空间的关系时，就会很自然地想到，所谓物体的‘广延伸’可以看成是晶体格子或分子骨架结构的延伸”[8-3]。物体这个概念一定指经验世界中的客体，根本就没有什么“广延性”可言。空间仅是那半个宇宙中物理客体的广延性，所谓的晶体或分子等物体，是微观粒子被嵌入特定时空结构后的产物，必须清楚的是先有时空结构的因，才会有晶体或分子的果，活性来自时空结构。微观的第一推动亦来自那半个宇宙的物理客体。化学反应釜的功能是，运用改变温度和压强组合特定的时空结构，从而生产出不同类型的产品。比如在高温高压下能造出正八面体时空结构，石墨就被变成金刚石。

“一旦把时空与晶体格子或分子骨架的微观结构联系起来，就会产生完全新的想法，从而可能同时大大扩充已有的物质结构理论和时空理论，并且由此引出某些重大结果”[8-3]。作者的预言肯定不错，但是在他的头脑中还没有能够给自己的复合时空找到准确的定位，只需要将第一句改为“一旦真正意识到晶体格子或分子骨架都是特定的时空结构”，境界可就完全不一样啦，问题出在还没有跳出物理客体仅“物质”一个系统的框架。

推论5、那半个宇宙确实存在着8种时空结构，两两叠加可以得到64种模式。生命现象跟这种具有活性的自组织环境直接相关。宇观和微观的事物都是开放的自组织系统；经验世界的纷纭万象，全是那半个宇宙物理客体功能的显示，其活性来源于特定的时空结构。当我们运用以线性时间为主要标志，在地球封闭系统中确立下来的思维模式，去描述自组织现象时，似乎无处不存在悖论。可喜的是数千年前就已经成书的《周易》，给我们提供了一种开放型思维模式。自组织系统必须跟外界交换物质和能量，才可以保持活性；宇宙的结构如果仅物质一个系统，唯一的归宿就只能走向“死寂”！

参考书目

[1]卡普拉著现代物理学与东方神秘四川人民出版社1983年

[2]董光璧著易学科学史纲武汉人民出版社1993年

[3]董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年

[4]巴里派克著爱因斯坦的梦湖南师大出版社1990年

[5]马克斯恩格斯选集第三卷人民出版社1972年

[6]倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年

[7]霍金讲演录湖南科技出版社1995年

[8]崔君达著晶体和分子中的对称及其破缺天津大学出版社1991年