物理学步入禅境.doc

《物理学步入禅境：缘起性空》 ? 作者：朱清时，中国科学技术大学前校长 来源：第二届世界佛教论坛论文集“佛教与科学”分册，第34-41页。 时间：2009年4月 转载: /recommend/2009/0514/article_76.html ? 序言 二十世纪是人类历史上一个有趣的时期，这个时期的人类一面尽情地享受着自然科学创造的巨大物质财富: 核能、激光、电子技术，等等，一面却不了解甚至不接受它的一些基本观念。其实这些观念有大量严谨的科学根据，不过真正懂得它们的人太少，因此没有被人们重视和接受。 ? 下面这则消息就说明了这种状况: ［中新网］北京2006年8月19日消息：霍金在昨天的科普报告过程中只赢得了两三次掌声，全场几乎没有会心的笑——他的理论太玄奥，以至于大多数来自北大、清华的学子都说没太听懂。据北京晨报报导，昨天下午，北京国际会议中心排起数百米的长队。门口有人私下兜售门票——最少500元一张。询问退票的人也不少，大家都期待着一睹霍金风采。但两个小时的公众科普报告尚未结束，已有人提前退场——实在听不懂。 霍金这次讲的《宇宙的起源》，其基础是当代自然科学的必威体育精装版成就—弦论。真正懂得这个理论的人,都会产生一种强烈的敬畏、惊讶和震撼感。本文尝试用大家听得懂的语言,大致解说一下弦论的主要概念,以期让读者体会些敬畏和震撼,并一窥宇宙的奥秘。 我们从当代著名的哲学家施太格缪勒（Wolfgang Stegmuller）在《当代哲学主流》[1]一书中写的一段名言开始。他写道: “未来世代的人们有一天会问:二十世纪的失误是什么呢? 对这个问题他们会回答说:在二十世纪,一方面唯物主义哲学(它把物质说成是唯一真正的实在)不仅在世界上许多国家成为现行官方世界观的组成部分,而且即使在西方哲学中,譬如在所谓身心讨论的范围内, 也常常处于支配地位。但是另一方面,恰恰是这个物质概念始终是使这个世纪的科学感到最困难、最难解决和最难理解的概念。”这就是说,一方面以“唯物主义”为标记的哲学广为流行, 而另一方面“物质”究竟是什么? 却又说不清。施太格缪勒正是在这里看到了“二十世纪的失误”[2]。你可能会问, 究竟什么是物质? 它为什么是科学感到最困难、最难解决和最难理解的概念? 早在古希腊时代,原子论者就猜想,物质是构成宇宙的永恒的砖块，万物从它所出，最后又复归于它，它不生不灭，不增不减，是世界过程绝对同—的起点和终点。物质作为普遍的、不变的东西，必然是绝对的实体和基质。实体者,“实实在在”的客体之谓也。物质及其性质必须独立于人类的意识而存在，是客观的实体。 后来,以牛顿力学为基础的经典物理学，继承了上述古代原子论的观点，把物质归结为具有某些绝对不变属性的质点的集合。质点概念本来是对作整体运动的固体的一种抽象，但它在液体、气体乃至热现象中的应用也获得了成功。对于所有这些能够具有机械运动的物质形态，物理学称之为实物。在当时的自然哲学中．又称之为实体。把物质归结为物体，进而把物质看成实体，这同质量在牛顿力学中的特殊地位和作用有关。牛顿之所以把质量定义为“物质多少”的量度，就是因为在任何机械运动过程中，乃至在化学反应中，质量始终如一。质量被理所当然地看成是物质本身所绝对固有的，被看成物质不灭或实体不变原理的具体表现。 以牛顿力学为代表的经典物理学在十九世纪末所取得的巨大成功,使得认为物质是绝对实体的唯物主义成了在二十世纪处于支配地位的哲学,正如前面引用的施太格缪勒的名言所讲的。 然而,二十世纪爱因斯坦发明的相对论开始揭示出了物质的实体观的谬误。首先,相对论证明质量与速度有关, 同一个物体,相对于不同的参考系, 其质量就有不同的值。? 想象一个人在推一辆没有任何阻力的小板车，只要持续推它，速度就会越来越快，但随着时间的推移，它的质量也越来越大，起初像车上堆满了木柴，然后好像是装着钢铁,最后好像是装着一个地球……当小板车达到光速时，整个宇宙好像都装在了它上面——它的质量达到无穷大。这时，无论施加多大力，它也不能运动得再快一些。当物体运动接近光速时，不断地对物体施加能量，可物体速度的增加越来越难，那施加的能量去哪儿了呢？其实能量并没有消失，而是转化为了质量。爱因斯坦在说明物体的质量与能量之间的相互转化关系时，提出了著名的质能方程：能量等于质量乘以光速的平方。不久后科学家们发现了核裂变和链式反应，把部分质量变成巨大能量释放出来。现在知道原子弹的人，都相信质量可以转化成能量。既然质量不再是不变的属性，那种认为质量是物质多少的量度的概念就失去了意义。既然物质与能量是可以相互转化的,能量并非“实体”,物质也就不能再被看作是实体。 与此同时,科学家对物质结构的认识也迅速深入发展。在本世纪30年代以前，经典物理学一直认为：物质是由分子构成的，分子是由原子构成的。原子是组成物质的最