相對性原理與東方之道

物理學中的相對性原理,在哲學上與中國傳統哲學所談論的“道”及辯證法其實有著深刻的,然而不太為人所知的理論聯繫。

本文將嘗試從哲學角度談談這一問題。

曲與直

我們先通過一個簡單案例來闡述相對性原理。

我們不難理解,在一列勻速直線運動的高速火車中做自由落體運動的小球,若從地面觀察者的角度進行測量,其運動軌跡則是平拋運動的拋物線。

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這當然不是什麼高深的物理難題。然而下述之問恐怕將會困惑很多人:

這個小球的運動軌跡應當是直線還是拋物線?

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觀察者在火車上看到的垂直下落,若在地面記錄則會是平拋曲線

這個問題的難度其實不在物理,而在哲學觀念。

答案當然既不是直線,也不是拋物線。理由很簡單:我們不能想當然地認為地面參照系優於火車參照系,因為這兩個參照系是平權的。

認定地面參照系優於火車參照系的想法,是違反物理學上的相對性原理。根據相對性原理,對物理現象的任何數學、物理描述,必須建立參照系,否則沒有意義。

於是,我們發現,在一個參照系中被描述為“直線”的,完全可以在另一個參照系被描述為“曲線”;反之亦然。當然,如果這“直線”與“曲線”都指向的是同一事件的話,則必然在數學上存在著協變關係。而這一事件的絕對固有本質,顯然既非曲也非直,我們甚至沒法對其作言語歸納,因為任何一種歸納必定都是相對而言的。

不存在脫離觀察者或參照系而言的事物之本來面目

我們當然不能誤以為相對性原理是一種否認絕對的相對主義。

相對性原理其實是認識到人類任何一種感官觀察與測量的現象描述全部只具有相對性,並無絕對的本體意義。絕對的、普適的其實不是任何感官可直觀到的現象,乃是現象背後的原理。無論是在火車還是在地面,不管是在地球還是在太陽,乃至銀河系中心,以及更遙遠的宇宙,其所遵循的抽象物理法則都將是一致的。

這意味著我們所觀察到的一切事物的形象,比如直與曲,僅僅都是相對而言的,完全不能脫離特定參照系中的觀察者來立論。我們常常非常執著地誤以為有本來的直或曲等一類事物,殊不知這一切全部依賴於特定參照系的相對的主觀觀察,並非真正的客觀實在。

我們不妨細想想,乃至以地球為慣性參照系的最簡單的直線運動,若從以視銀河系為慣性參照系的角度來看,其軌跡也將是其計算十分複雜、描述十分困難的複雜曲線。更何況其餘。

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上圖的曲線軌跡,在特定參照系中也同樣可以視為直線

於是我們會發現,地球有地球的視角,月亮有月亮的視角,火星有火星的視角,太陽有太陽的視角,銀河系有銀河系的視角,河外星系各自有河外星系的視角,……。同一事件與事物,對這些不同的視角來說,各各不同,甚至可以說是面目全非的。

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意識到這一點,我們將會發現,必須顛覆掉我們過去的世界觀。

我們必須充分意識到一切可感的事物,從頭至尾根本不存在什麼本來面目,一切事物所呈現的所有形象或其他特性,全部都是依觀察者(參照系)才顯現的相對現象。也就是說事物的所謂本來形象是空無的,其呈現都是依賴條件而言的。

上述道理之所以必然成立,原因是根本不存在絕對的參考系。愛因斯坦的相對論,已經徹底否定了作為絕對靜止的絕對參考系的絕對時空觀念的成立。

於是《金剛經》的名偈“一切有為法,如夢幻泡影,如露亦如電,應作如是觀”是有道理的。這裡所說的有為法,又稱因緣法,即有賴於緣起條件而相對成立的事物及法則。

相對性原理、對立統一規律、互補原理與道的相似性

與此同時,我們也就不難理解辯證邏輯的對立統一規律,應當承認表面上矛盾對立的事物,比如曲與直,完全可以同時是不矛盾的統一存在。

因為很顯然,比如同一事物在某一參照系中表現為曲,也可以同時在另一參照系中表現為是直的。也很有可能,

量子力學中著名的“薛定諤的貓”佯謬,所謂量子糾纏態的本質其實只是遵循這同一道理而已

我們會發現,量子力學的主要創始人玻爾提出的“互補原理”,其實是對辯證法的對立統一規律,同時也是對相對性原理在量子力學層面上的重新表述。

玻爾說:“一些經典概念的應用不可避免的排除另一些經典概念的應用,而這‘另一些經典概念’在另一條件下又是描述現象不可或缺的;必須而且只需將所有這些既互斥又互補的概念彙集在一起,才能而且定能形成對現象的詳盡無遺的描述”。

玻爾的互補原理首先是來自對波粒二象性的看法。他認為波和粒子在同一時刻是互斥的,但它們在更高層次上統一。

與此同時,我們會發現玻爾對中國傳統哲學中的“道”的觀念抱有濃烈興趣絕非偶然!

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玻爾本人設計的哥本哈根學派的徽章

道的樸素性與道遍一切

上述的道理可以表現為很玄妙,但其本質其實很樸素,我們在任何領域都將會發現,所以它又是最為根本的。

比如在倫理學中,我們可以輕易舉出體現同樣道理的類似例子。假設一個為賊的母親,其偷盜純粹只是為養活其兒女;那麼,從社會秩序來看,其行為是惡的,而從其子女來看,其母之為卻是善的。這一案例中表面對立的善與惡,是現實地統一於同一行為事件之中的。

我們不妨再瞭解一下歷史上“色盲問題”的發現過程,將會進一步深刻認識上述道理。色盲問題是由18世紀英國著名的化學家兼物理學家道爾頓首先發現的。他在有一年的聖誕節前夕買了一雙“棕灰色”的襪子作為禮物送給其母親。其母拿到襪子後,十分詫異顏色過於鮮豔,問道爾頓:“你竟然買了雙櫻桃紅色的襪子,讓我怎麼穿得出去呢?”道爾頓感到非常奇怪,襪子明明是棕灰色的,為何母親認為是櫻桃紅色?道爾頓於是便又去問弟弟及其他人,結果發現除了弟弟與自己的看法相同外,其他人都認為襪子是櫻桃紅色。道爾頓對此事件深入分析後發覺自己和弟弟都是色盲,成為歷史上第一個發現色盲症、提出色盲問題的人,也是第一個被發現的色盲症患者。

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假如我們平等對待“色盲症”患者與所謂“正常人”的不同感知視角,這正說明了同一事物對不同觀察者的顯現可以不同。我們甚至可以說這將是必然不同的,因為正所謂“一千個人眼裡有一千個哈姆雷特”

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因此,“直線”與“拋物線”作為不同的“現象”,完全可以無矛盾地作為同一客體“對象”在不同慣性參照系的觀察者中的不同“表象”。我們若使用柏拉圖哲學的語言來講,可以說這是同一“理念”原型存在著不同的現象“摹本”。

而這道理,又如同中文的“蘋果”與英文的“apple”作為不同的語言“能指”,指向的其實是同一“所指”。

我們所談的其實也是所謂的現象與本質,也即相對與絕對的辯證關係。我們發現,可感的具體現象總是相對的,而不可感的抽象本質才是絕對的。

而這所謂的“本質”,也即是中國人傳統所論的“道”與“法”,在近現代物理學則體現為相對性原理。

該原理的最初的表述者是伽利略,在牛頓力學的數學表現形式稱為伽利略協變。而愛因斯坦創立的相對論,表述相對性原理的數學形式則升級為洛倫茲協變,為的是令相對性原理能夠兼容光速不變原理。

從這一原理出發,我們沒有任何理由可以懷疑,哪怕在遙遠的宇宙某處,其所適用的數學與物理原理,會與地球有所不同。這是對真正的絕對的本質的肯定。若用中國哲學的語言來表達的這一思想,我們會說“

道遍一切”

於是我們驚訝地發現,中國人所談的“道”,其實就是自然科學的基本原理。但是我們在歷史上,後人常常談得有點過於陳詞濫調而令人難明其義,也沒有將其數學化而是過度玄學化。

中國古典哲學中所談論的“道”的相對與絕對

我們不妨再看老子的《道德經》,會發現新的深刻性。比如,《道德經》第二章中指出一切觀念的“相對”而生:

天下皆知美之為美,斯惡已,皆知善之為善,斯不善已。故有無相生,難易相成,長短相形,高下相傾,音聲相和,前後相隨。

很顯然,老子其實一直在向我們強調:如果沒有相對的參照作為標準,那麼一切都將無法表述。

而《道德經》第一章果斷地指出“有”和“無”這表面上矛盾的兩者其實是“同出而異名”的,而“同謂之玄,玄之又玄,眾妙之門”。

與《道德經》一脈相承的《莊子·逍遙遊》也一直在形象地啟發我們,一切觀念其實都是有所對待的。莊子質疑道:

天之蒼蒼,其正色邪?

他問的是天之顏色蒼蒼,是天的本來顏色嗎?莊子的回答是否定的。因為這道理類似於“覆杯水於坳堂之上,則芥為之舟;置杯焉則膠,水淺而舟大也”的相對性道理。正因如此,其實壓根兒不存在天之“正色”,如果我們執著有天之“正色”,等於犯了以相對性的現象為絕對的錯誤。佛教哲學因此才推出了“空性”的學說。

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禪宗所說“千江有水千江月”,其實也是在表述“一個人眼裡有一千個哈姆雷特”

整個中國的儒釋道文化,就根本而言,所謂的“談禪論道”,其實都是一直在談論對立現象的相對性與條件性,從而進一步領悟絕對本質在哲學上超越言語之指陳;而從物理角度來說,不在現象性的測量中。這是老子所說“道可道,非常道”,禪宗強調“言語道斷,心行處滅”之真意。

古哲人已經充分意識到,對事物進行任何觀念性的言語描述的,比如論曲或直,必然即是相對的、有待的(參照的);絕對的或絕待的(非參照的),不是不存在,只是得放棄用言語概括。


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