相对性原理与东方之道

物理学中的相对性原理,在哲学上与中国传统哲学所谈论的“道”及辩证法其实有着深刻的,然而不太为人所知的理论联系。

本文将尝试从哲学角度谈谈这一问题。

曲与直

我们先通过一个简单案例来阐述相对性原理。

我们不难理解,在一列匀速直线运动的高速火车中做自由落体运动的小球,若从地面观察者的角度进行测量,其运动轨迹则是平抛运动的抛物线。

相对性原理与东方之道

这当然不是什么高深的物理难题。然而下述之问恐怕将会困惑很多人:

这个小球的运动轨迹应当是直线还是抛物线?

相对性原理与东方之道

观察者在火车上看到的垂直下落,若在地面记录则会是平抛曲线

这个问题的难度其实不在物理,而在哲学观念。

答案当然既不是直线,也不是抛物线。理由很简单:我们不能想当然地认为地面参照系优于火车参照系,因为这两个参照系是平权的。

认定地面参照系优于火车参照系的想法,是违反物理学上的相对性原理。根据相对性原理,对物理现象的任何数学、物理描述,必须建立参照系,否则没有意义。

于是,我们发现,在一个参照系中被描述为“直线”的,完全可以在另一个参照系被描述为“曲线”;反之亦然。当然,如果这“直线”与“曲线”都指向的是同一事件的话,则必然在数学上存在着协变关系。而这一事件的绝对固有本质,显然既非曲也非直,我们甚至没法对其作言语归纳,因为任何一种归纳必定都是相对而言的。

不存在脱离观察者或参照系而言的事物之本来面目

我们当然不能误以为相对性原理是一种否认绝对的相对主义。

相对性原理其实是认识到人类任何一种感官观察与测量的现象描述全部只具有相对性,并无绝对的本体意义。绝对的、普适的其实不是任何感官可直观到的现象,乃是现象背后的原理。无论是在火车还是在地面,不管是在地球还是在太阳,乃至银河系中心,以及更遥远的宇宙,其所遵循的抽象物理法则都将是一致的。

这意味着我们所观察到的一切事物的形象,比如直与曲,仅仅都是相对而言的,完全不能脱离特定参照系中的观察者来立论。我们常常非常执著地误以为有本来的直或曲等一类事物,殊不知这一切全部依赖于特定参照系的相对的主观观察,并非真正的客观实在。

我们不妨细想想,乃至以地球为惯性参照系的最简单的直线运动,若从以视银河系为惯性参照系的角度来看,其轨迹也将是其计算十分复杂、描述十分困难的复杂曲线。更何况其余。

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上图的曲线轨迹,在特定参照系中也同样可以视为直线

于是我们会发现,地球有地球的视角,月亮有月亮的视角,火星有火星的视角,太阳有太阳的视角,银河系有银河系的视角,河外星系各自有河外星系的视角,……。同一事件与事物,对这些不同的视角来说,各各不同,甚至可以说是面目全非的。

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意识到这一点,我们将会发现,必须颠覆掉我们过去的世界观。

我们必须充分意识到一切可感的事物,从头至尾根本不存在什么本来面目,一切事物所呈现的所有形象或其他特性,全部都是依观察者(参照系)才显现的相对现象。也就是说事物的所谓本来形象是空无的,其呈现都是依赖条件而言的。

上述道理之所以必然成立,原因是根本不存在绝对的参考系。爱因斯坦的相对论,已经彻底否定了作为绝对静止的绝对参考系的绝对时空观念的成立。

于是《金刚经》的名偈“一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观”是有道理的。这里所说的有为法,又称因缘法,即有赖于缘起条件而相对成立的事物及法则。

相对性原理、对立统一规律、互补原理与道的相似性

与此同时,我们也就不难理解辩证逻辑的对立统一规律,应当承认表面上矛盾对立的事物,比如曲与直,完全可以同时是不矛盾的统一存在。

因为很显然,比如同一事物在某一参照系中表现为曲,也可以同时在另一参照系中表现为是直的。也很有可能,

量子力学中著名的“薛定谔的猫”佯谬,所谓量子纠缠态的本质其实只是遵循这同一道理而已

我们会发现,量子力学的主要创始人玻尔提出的“互补原理”,其实是对辩证法的对立统一规律,同时也是对相对性原理在量子力学层面上的重新表述。

玻尔说:“一些经典概念的应用不可避免的排除另一些经典概念的应用,而这‘另一些经典概念’在另一条件下又是描述现象不可或缺的;必须而且只需将所有这些既互斥又互补的概念汇集在一起,才能而且定能形成对现象的详尽无遗的描述”。

玻尔的互补原理首先是来自对波粒二象性的看法。他认为波和粒子在同一时刻是互斥的,但它们在更高层次上统一。

与此同时,我们会发现玻尔对中国传统哲学中的“道”的观念抱有浓烈兴趣绝非偶然!

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玻尔本人设计的哥本哈根学派的徽章

道的朴素性与道遍一切

上述的道理可以表现为很玄妙,但其本质其实很朴素,我们在任何领域都将会发现,所以它又是最为根本的。

比如在伦理学中,我们可以轻易举出体现同样道理的类似例子。假设一个为贼的母亲,其偷盗纯粹只是为养活其儿女;那么,从社会秩序来看,其行为是恶的,而从其子女来看,其母之为却是善的。这一案例中表面对立的善与恶,是现实地统一于同一行为事件之中的。

我们不妨再了解一下历史上“色盲问题”的发现过程,将会进一步深刻认识上述道理。色盲问题是由18世纪英国著名的化学家兼物理学家道尔顿首先发现的。他在有一年的圣诞节前夕买了一双“棕灰色”的袜子作为礼物送给其母亲。其母拿到袜子后,十分诧异颜色过于鲜艳,问道尔顿:“你竟然买了双樱桃红色的袜子,让我怎么穿得出去呢?”道尔顿感到非常奇怪,袜子明明是棕灰色的,为何母亲认为是樱桃红色?道尔顿于是便又去问弟弟及其他人,结果发现除了弟弟与自己的看法相同外,其他人都认为袜子是樱桃红色。道尔顿对此事件深入分析后发觉自己和弟弟都是色盲,成为历史上第一个发现色盲症、提出色盲问题的人,也是第一个被发现的色盲症患者。

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假如我们平等对待“色盲症”患者与所谓“正常人”的不同感知视角,这正说明了同一事物对不同观察者的显现可以不同。我们甚至可以说这将是必然不同的,因为正所谓“一千个人眼里有一千个哈姆雷特”

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因此,“直线”与“抛物线”作为不同的“现象”,完全可以无矛盾地作为同一客体“对象”在不同惯性参照系的观察者中的不同“表象”。我们若使用柏拉图哲学的语言来讲,可以说这是同一“理念”原型存在着不同的现象“摹本”。

而这道理,又如同中文的“苹果”与英文的“apple”作为不同的语言“能指”,指向的其实是同一“所指”。

我们所谈的其实也是所谓的现象与本质,也即相对与绝对的辩证关系。我们发现,可感的具体现象总是相对的,而不可感的抽象本质才是绝对的。

而这所谓的“本质”,也即是中国人传统所论的“道”与“法”,在近现代物理学则体现为相对性原理。

该原理的最初的表述者是伽利略,在牛顿力学的数学表现形式称为伽利略协变。而爱因斯坦创立的相对论,表述相对性原理的数学形式则升级为洛伦兹协变,为的是令相对性原理能够兼容光速不变原理。

从这一原理出发,我们没有任何理由可以怀疑,哪怕在遥远的宇宙某处,其所适用的数学与物理原理,会与地球有所不同。这是对真正的绝对的本质的肯定。若用中国哲学的语言来表达的这一思想,我们会说“

道遍一切”

于是我们惊讶地发现,中国人所谈的“道”,其实就是自然科学的基本原理。但是我们在历史上,后人常常谈得有点过于陈词滥调而令人难明其义,也没有将其数学化而是过度玄学化。

中国古典哲学中所谈论的“道”的相对与绝对

我们不妨再看老子的《道德经》,会发现新的深刻性。比如,《道德经》第二章中指出一切观念的“相对”而生:

天下皆知美之为美,斯恶已,皆知善之为善,斯不善已。故有无相生,难易相成,长短相形,高下相倾,音声相和,前后相随。

很显然,老子其实一直在向我们强调:如果没有相对的参照作为标准,那么一切都将无法表述。

而《道德经》第一章果断地指出“有”和“无”这表面上矛盾的两者其实是“同出而异名”的,而“同谓之玄,玄之又玄,众妙之门”。

与《道德经》一脉相承的《庄子·逍遥游》也一直在形象地启发我们,一切观念其实都是有所对待的。庄子质疑道:

天之苍苍,其正色邪?

他问的是天之颜色苍苍,是天的本来颜色吗?庄子的回答是否定的。因为这道理类似于“覆杯水于坳堂之上,则芥为之舟;置杯焉则胶,水浅而舟大也”的相对性道理。正因如此,其实压根儿不存在天之“正色”,如果我们执著有天之“正色”,等于犯了以相对性的现象为绝对的错误。佛教哲学因此才推出了“空性”的学说。

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禅宗所说“千江有水千江月”,其实也是在表述“一个人眼里有一千个哈姆雷特”

整个中国的儒释道文化,就根本而言,所谓的“谈禅论道”,其实都是一直在谈论对立现象的相对性与条件性,从而进一步领悟绝对本质在哲学上超越言语之指陈;而从物理角度来说,不在现象性的测量中。这是老子所说“道可道,非常道”,禅宗强调“言语道断,心行处灭”之真意。

古哲人已经充分意识到,对事物进行任何观念性的言语描述的,比如论曲或直,必然即是相对的、有待的(参照的);绝对的或绝待的(非参照的),不是不存在,只是得放弃用言语概括。


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