邬焜， 物质思维能量思维信息思维

物质思维·能量思维·信息思维 ——人类科学思维方式的三次大飞跃 邬 焜 内容提要 本文讨论了古代哲学和经典物理学以实体概念所阐释的物质范畴与现代科学与哲学以客观实在概念所阐释的物质范畴之间的区别，并按照古代哲学和经典科学所坚持的物质、能量二分法的原则对物质思维、能量思维和信息思维进行了具体的规定和阐释。在此基础上，本文从古代哲学、经典物理学和现代科学的多重维度上探讨了人类物质思维、能量思维、信息思维发展的历史进程，通过这些探讨具体描绘出了人类科学思维方式的三次大的飞跃。关键词 物质、能量、信息、思维作者简介 邬焜，男，１９５３年生，河北涞源人，现任西安交通大学人文社会科学学院教授，主要从事信息哲学、自然哲学、价值哲学、信息经济学等领域的研究。 1995年，杨伟国先生强调提出了“信息思维”概念，并认为这一概念是区别于传统的“物质思维”和“能量思维”的一种全新思维方式。之后，杨先生又在多篇论文中对这一全新思维方式进行了阐释 。对于杨先生提出的这一崭新概念和相关的理论，有必要从信息哲学和理论科学的不同层面上进行清晰的界定和讨论。一、物质·能量·信息要清晰界定“信息思维”的概念，首先有必要从哲学和科学的角度阐明物质、能量、信息这三个概念以及这三个概念之间的关系。在一般的科学文献中都普遍采用这样一种说法：物质、能量和信息一起构成了现代文明的三大支柱。在现代系统科学中也普遍认为：物质、能量和信息是系统维系自身存在和发展的三大要素。杨伟国先生在其发表的多篇成果中，曾多次强调指出：物质、能量、信息是“自然客体的三种属性”，“人类认识自然客体世界，是经历了物质、能量和信息三个坚辛步进的认识历程。”一般科学文献、现代系统科学以及一般人的观念中的这种物质、能量和信息的三者分立且并列的提法和看法，在某些哲学的论述中也未加批判地直接引入了。孰不知，物质、能量和信息的三者分立且并列的提法，只是停留在某些经典哲学或科学学科的某些层次的特定含义上才是合理的，如果超越了这些范围或层次，尤其是拿到现代哲学的层次上来，这种三者分立且并列的提法便失去了应有的合理性。问题的关键在于：必须对两种不同意义和层次上的物质范畴做出区分。第一种是古典哲学和经典物理学意义和层次上的物质范畴。这一意义和层次上的物质范畴基本上与实体、实物或质量范畴相当。一般情况下，经典物理学家们仅把具有静止质量的粒子组成的物体称为物质(这相当于实体、实物)，并且把质量的大小看成是衡量“物质多少的量”。在经典物理学中往往不把不具有静止质量的粒子称为物质，而只是或者称为“辐射”，或者称为“场”、“波”(狭义上的，与实体、实物、粒子相对)。正因为是这样，宇宙物理学上才把主要由不具有静止质量的光子支配的处于宇宙时1分～1万年这一阶段上的宇宙称为辐射代，而把之后的主要由具有静止质量的电子、质子和中子组成的原子支配的宇宙称为物质代。在经典物理学中，正如质量是用来定量物质的一样，能量则是用来定量运动的。这样，在经典物理学中物质(质量)和能量这两个范畴便分立且并列了。尽管在现代物理学中，相对论和量子力学都对实体和能量、实物和场做出了统一性的解释，并且爱因斯坦（A．Einstein， 1879～1955）还给出了质能统一的关系式，但是，在一般物理学中，物质和能量的分立且并列的提法却并未改变。正是如此，普里戈金（Ilya Prigogine，1917～）才可能设计了一种没有物质交换，只有能量交换的封闭系统。第二种是现代辩证唯物主义哲学意义和层次上的物质范畴（也为部分现代物理学家所坚持）。按照现代辩证唯物主义哲学的论述，哲学的物质范畴是不能简单归结为经典物理学中的质量、实体或实物范畴的(古代素朴元素论或原子论、庸俗唯物主义和机械唯物主义哲学家们的看法除外)，它作为客观实在(直接存在)的标志，乃是人的理性思维的抽象和创造。诚如恩格斯所说：“作为物质的物质是纯粹的思想创造物和纯粹的抽象。” 作为哲学范畴的物质它是从诸多其它的所有的，具体的客观实在(直接存在)的形式中，通过哲学层次上的理性概括而抽象、创造出来的。正因为它是一种哲学层次上的抽象和创造，所以，它便具有了两个基本的特性：其一是，它不能简单等同或归结为某种或某几种具体的客观实在(直接存在)形式；其二是，它又不能不包括着这些各种具体的客观实在(直接存在)形式的共同本质。在现代科学所揭示的形形色色的具体存在形式中，我们可以大致罗列出作为客观实在(直接存在)的标志的物质范畴的三个方面的外延：直接存在物（实物和场）；直接存在方式(运动，时空，系统和要素……)；直接存在关系(层次和差异、结构和功能、相互作用和转化……)。 显然，辩证唯物主义所说的物质范畴，是一个映射着它自身诸多直接性本质的“全息范畴”。作为“全息范畴”，它是一种高层次的抽象：一方面它对那些仅仅描述了这一抽象赖以实现的某些个别存在形式、方式和关系的范畴具有统摄意义上的包容性，另一方面，它又不允许后者能够与它互代或并列。在这里，诸如，实体、实物、场、波、质量、能量(包括它所量度的运动)、时空……等等，都是客观实在(直接存在)中的子项，也都是哲学的物质范畴赖以抽象和概括的具体界的材料。所以，在哲学中，物质范畴和实体、实物、质量、运动、能量……一类的范畴是不能并列的。从哲学的角度来看，没有静止质量的光子仍然是物质的具体存在形式。宇宙学上所谓的那个主要由光子支配的宇宙，与之后主要由具有静止质量的原子支配的宇宙同样都是物质代。两个时代的区别仅仅在于前者主要是由物质的场的形式支配的时代，而后者则主要是由物质的实物形式支配的时代。同理，从哲学的角度来看，普里戈金所设计的那种只有能量交换，而没有物质交换的封闭系统则是根本不可能的，因为能量是物质的一种存在形式，能量交换同时就是物质交换。如果我们能够回顾一下当年物理学发现了原子结构以下的能量场之后，某些物理学家惊呼“原子非物质化了，物质消失了”，世界上一切事物都可以归结为“能”的时候，列宁曾经说过的一段话，那末，我们便更能理解辨证哲学所揭示的物质范畴和一般经典物理学家们所理解的物质范畴之间的差异和联系。列宁所说过的这段话是：“‘物质正在消失’这句话的意思是说：迄今我们认识物质所达到的那个界限正在消失，我们的知识正在深化；那些从前以为是绝对的、不变的、原本的物质特性（不可入性、惯性、质量等等）正在消失，现在它们显现出是相对的、仅为物质的某些状态所特有的。因为物质的唯一‘特性’就是：它是客观实在” 。信息范畴所面临的情况，也如物质范畴所面临的情况一样，也有一个在怎样的层次和意义上来规定和理解的问题，一般说来，具体科学中的种种实用信息论都还只是从某一或某些学科应用的角度，对信息范畴进行一种功能意义上的规定和理解。在哲学的意义和层次上，信息被定义为“间接存在的标志”，这一“间接存在”不是别的，正是“物质（直接存在）存在方式和状态的自身显示”。作为间接存在的标志的信息范畴，也如作为客观实在(直接存在)的物质范畴一样，是在人们理性思维的抽象创造过程中概括出来的一个哲学范畴，所以，它也不能简单等同或归结为某种或某些具体科学中的信息范畴了。作为高度抽象的哲学范畴，间接存在(信息)是和直接存在(物质)相对的一个范畴，世界上的所有事物和现象都可以归入这两大类存在的范围。这就是我对存在的二分法。在这样一个哲学的高层次上，相对并列着的范畴只有两个——物质和信息(之所以是相对并列是因为间接存在又是由直接存在派生和载负的)，而不是象某些具体科学中那样可以容忍物质、能量、信息这样的三者并列。从哲学的层次上来看，某些具体科学中的这种三者并列，指的仅仅是质量、能量与信息，或是实体、力场与信息的并列，并且，这里的信息范畴也更多具有实用方面的色彩。比如，或者理解为“消除了的不确定性”；或者理解为“负熵”；或者理解为“结构”、“序”、“状态”等等。其实，我们在哲学抽象的层面上对物质（直接存在：包括实体和能量）和信息（间接存在）范畴进行理解和规定，并不妨碍我们在一般具体理论科学的层面上对物质（实体）、能量（力场）和信息（间接存在）范畴进行相应的理解和规定，只要我们坚持认为，具体科学中的物质、能量范畴虽然是具体区别着的，但是，他们都具有“直接存在”、“实在”的共同的本质，而信息则具有“间接存在”、“不实在”的本质，那么，我们就完全可以把哲学层面的理解和具体科学层面的理解统一起来，从而便于我们对相关概念和理论进行考察。就人类科学发展的历程而言，就经典科学理解的层面上，物质、能量、信息确实是依次为人类科学所揭示的三种现象，并且，在人类科学的发展中，物质、能量、信息也代表着三种不同的科学观念，由这三种不同的科学观念所引出的便是相应的三种不同的科学认识方式，亦即是相应的三种不同的科学思维方式。二、物质观念和物质思维按照古代哲学和经典科学所坚持的物质、能量二分法的原则，物质观念乃是人类对宇宙、事物的自然实体性本源、本质意义的理性认同，而依据这一认同对宇宙、事物的自然实体性本源、本质的追寻，以及对宇宙、事物进行自然实体化解释和思考的方式和方法便构成了物质认识方式和物质思维方式，亦即物质思维。虽然这一意义上的物质观念和物质思维方式在现代科学的背景下受到了致命的打击，但是，作为一种具有普遍影响力的观念和思维方式，这一意义上的物质观念和物质思维方式则几乎统治了整个人类古代哲学家和近代科学家们的头脑，直到现在，在流行的一般哲学和科学文献中，在一般科学工作者和一般民众的头脑中，还都普遍渗透或保留着这一意义上的物质观念和物质思维方式的深刻影响和烙印。在古代自然哲学的朴素元素说中，孕育了人类最古老的物质观念和物质思维。亚里士多德（前384～322）曾经讲过一段带有总结性的话：“在那些最初从事哲学思考的人中间，多数人都是只把物质性的始基当作万物的始基。因为，一个东西，如果一切存在物都由它构成，最初都从其中产生，最后又都复归为它（实体常住不变而只是变换它的性状），在他们看来，那就是存在物的元素和始基”；“一定有某种本体存在，或者是一种，或者多于一种，其他的东西从它产生出来，而它本身则常住不变。不过这种始基的数目有多少，以及属于哪一种，他们的意见并不是都一致的。” 据查，“实体（Substance）”作为表征世界本原的范畴，最先是由亚里士多德提出来的。亚里士多德在《形而上学》中提出“存在是什么”这个永恒的哲学问题后，紧接着就说，这个问题问的就是“实体是什么？”按照亚里士多德的解释，实体就是固定不变的，作为其他东西的主体、基础、原因、本质并先于其它东西而独立自存的东西。这一表征世界本原的实体范畴自亚里士多德以来就成了西方哲学的最核心的范畴，两千多年来一直支配着西方哲学的思考，并深刻影响了之后在西方兴起的近代科学的整个思维方式。古希腊的米利都学派试图探索自然纯一的物质本源和物质基础，并以之来解释万物的产生和变化。这一学派的为首人物泰勒斯（约前624～约前547）认为水是一切的始基，万物皆由水而生成，又复归于水。而泰勒斯的学生阿那克西美尼（约前588～约前525）则认为空气在水之先，并且是一切物体的最单纯的始基；一切存在物都由空气的浓厚化或稀薄化而产生；我们的灵魂也是空气。 古希腊爱非斯学派的创始人赫拉克利特（约前540～约前480与470之间）则认为作为万物始基的唯一元素是火。他指出，万物都从火产生，也都消灭而复归于火。当火熄灭时，宇宙间的万物就形成了。最初，火的最浓厚的部分浓缩起来形成土；然后，当土为火所溶解时，便产生出水，而当水蒸发时，空气就产生了。整个宇宙和一切物体后来又都在一场总的焚烧中重新为火烧毁。在他的著作残篇中曾写有如下的话：“这个世界对一切存在物都是同一的，它不是任何神所创造的，也不是任何人所创造的；它过去、现在和未来永远是一团永恒的活火，在一定的分寸上燃烧，在一定的分寸上熄灭。” ? 另有一些古希腊的哲学家们，他们主张作为万物始基的物质性元素并非只有一种，而可能是多种。如，色诺芬尼（约前565～约前473）认为一切事物都从水和土而出；巴门尼德（约前6世纪末～约前5世纪中叶以后）则主张构成万物始基的元素是火与土。在主张多元素论的古希腊哲学家中，恩培多克勒（前490～前430）是一个典型的代表人物，他提出了一种“四根”说，认为万物皆由四种元素（火、水、土、气）所构成。他用这四种元素的匹配比例和组合方式的多样性来解释事物和现象（包括物体、生命、感觉、思想、情感、聪慧、愚笨、性格、行为等等）的普遍多样和差异性。他说：“没有任何东西在元素以外产生，元素也不消灭”；“任何变灭的东西都没有真正的产生，在毁灭性的死亡中也并没有终止，有的只是混合以及混合物的交换，而产生只是人们给这些现象所起的一般名称。”他认为：肌肉的形成是由于四种元素等量部分的混合；神经由火和土与双倍的水结合而成；动物指甲的形成是由于神经与空气接触表面受冷；骨头是由两分水、两分土和四分火混合而成；人们用血液来思想，因为在血液里面，身体一切部分的各种元素都十分完全地混合在一起；汗和泪是由一部分血液而来的，这种血液被温度弄得流动性更大，更加精细，因而能够流出来；睡眠相当于血液的温度适度的变冷，死亡相当于完全变冷；感觉是由于感官结构的孔道对特定元素的“流射”的适应而产生的；快乐的产生，是由于元素的相同以及相同元素的混合；痛苦的产生是由于元素的相反；凡是身体中各种元素均等地混合在一起的人，或者近乎均等地混合在一起的人，以及身体中各种元素的间隔不太远也不太小或大的人，都是最聪明的，具有的知觉也最多，与这些人越接近的便越聪明，情况与此相反的人便是愚蠢的；身体中各种元素为间隔所分开、并且很稀松的人，是愚笨而且勤劳的；身体中各种元素挤得很紧、并且分裂为许多极细的小片的人，乃是冲动的，他们企图作许多事情而完成的却很少，因为他们的血液流动得太快了。 米利都学派的晚期学生阿那克萨哥拉（约前500～前428），总结了先师们的经验，较为明晰地提出了一种“种子”学说。他认为万物是由各种种子在漩涡运动中结合而成，其性质决定于哪种种子占优势。他进而提出了著名的物质不灭思想：“全体是不能减少也不能增加的，因为多于全体是不可能的事；全体是始终如一的。”“在全体中并存着万物。” 原子论是古希腊素朴物质原素说的最高成就，这一学说是由留基伯（约前500～约前440）和他的学生德谟克利特（约前460～前370）首先创立的。他们认为原子和虚空是万物的本原，无数的原子永远在无限的虚空中向各个方向运动着，相互冲击，形成旋涡，产生无数的世界。原子长有勾、角，相互勾连聚合成复合物。原子不可分割，无质的差异，只有形状、次序、位置的区别。德谟克利特认为人的灵魂也是一种物体，只不过组成这种物体的原子是圆形的，并且特别光滑精细而已。最初，德谟克利特指出了原子具有两种基本属性：大小和形状，后来，伊壁鸠鲁（前341～前270）发展了他的学说，提出原子还有另一个重要的属性——重量。 这样，古希腊的原子论为人类的物质观念和物质思维的发展提供了一个最基本的构架：世界的本原，或说万物的始基是无数最小的、不可再分的、不再变化和生灭的，具有不同大小、形状和重量等基本属性的原子（物质实体），这些原子在虚空中的聚散便构成了宇宙间所有有形和无形的物体和现象，以及各类物体和现象的产生和灭亡。后来，随着近代科学的兴起，科学家们把古希腊原子论所提出的原子称为“宇宙之砖”，并且，找寻这种“宇宙之砖”的努力便成了科学家们的主要工作目标之一。在古老的印度和中国哲学中，同样孕育着深刻体现物质观念和物质思维的素朴物质元素说。如，印度古代哲学中的四元素说；中国古代哲学中的五行说、阴阳说，以及气一元论学说。在印度最古老的文献——奥义书（前６～３世纪）中就曾提到过一种古老的哲学观念，认为万物的始源是自然界中普遍存在的四种元素：风、火、水、土。这一古老的四元素说，成了后来古代印度哲学的唯物主义学派顺世派（又译：路迦耶多派、遮缚迦派、斫婆迦派）立论的基础。印度的这一古老的哲学派别认为只有上述的四种物质元素才是组成世界的根基，他们否认有脱离身体的灵魂（“我”）以及死后世界、轮回、报应、解脱等，反对祭祀和宗教迷信。五行说是中国最古老的哲学理论之一，它大约产生于殷商之际，又为后来的著作家们进一步予以了阐释。这一理论把自然界中的五种物质性的东西，金、木、水、火、土，看成是世界的本原，并认为这五种基本元素按照相生相克的变化规律，制约着自然现象和社会运动的过程。阴阳说与五行说一样也是中国最古老的哲学理论之一，它也大约产生于殷商之际。这一理论认为：阴气和阳气构成了世界的本源；阴阳具有相互对立、相互渗透和相互转化的统一性关系；天气为阳，地气为阴，二气上下对流生成万物的形态、性质及变化，构成天地之秩序。气一元论学说是中国古代哲学的最高成就。通常，气指一种极细微粒的物质，中国古代的大多数唯物主义哲学家都认为“气”就是世界万物的本源。东汉王充（27～约97）提出：“天地合气，万物自生。”（《论衡·自然》）；北宋张载（1020～1077）提出“太虚即气”的学说，认为：“太虚不能无气，气不能不聚而为万物，万物不能不散而为太虚”（《正蒙·太和》），从而揭示了“太虚”、“气”、“万物”乃是同一物质实体的不同状态。明代哲学家罗钦顺（1465～1547）更是一针见血的指出“通天地，亘古今，无非一气而已”。古希腊原子论带有明显的猜测性和思辨性，虽然，这一理论一直为之后众多的唯物论者所坚持，但是，在近代科学的原子-分子论确立之前，这一理论始终缺乏系统的科学实验的依据或评判。对近代科学的原子-分子论的确立做出贡献的有众多科学家，其中约翰·道尔顿（J.Dalton,1766～1844）、阿佛加德罗（A.Avogadro,1776～1856）和门捷列夫（Д.И.Менделеев,1834～1907）的工作最为杰出。道尔顿是英国化学家，他在对复杂气体的长期研究中，认识到牛顿主张的“物质的最小单位是原子，气体原子间有一种与距离成反比的力相互排斥”的观点能解释气体作用的种种现象。当时，化学实验已证实：每一种化合物都有确定的组成（定组成定律）、化学反应中反应物与产物之间存在有确定的重量比例关系（定比定律）。道尔顿在这些定律的基础上，认真研究，并进行严密的逻辑推理，于1803年在英国早期的科学团体——曼彻斯特《文学哲学学会》上宣读了有关原子论的论文。他认为：化学原素由非常微小的，不可再分的微粒——原子组成。不同的原素的原子在形状、质量和性质上都不一样。两种元素的原子化合的几种化合物，其原子数总呈简单的整数比。既然化合物的元素组成上，化学反应中的反应物与生成物之间都有定量的关系，那末构成化合物一定存在着最小的粒子——原子，原子也有一定的质量——原子量。道尔顿强调了原子量是原素原子的基本特征，因而在论文中也讨论了原子量的计算，规定了当时公认的最轻的元素氢的原子量为一，然后再推算其他一些原子的相对重量。道尔顿提出的新原子理论能较好地说明化学定律之间的内在联系，成为说明化学现象的统一理论，奠定了物质结构理论的基础。 1811年，意大利物理学家阿佛加德罗发表了题为《原子相对质量的测定方法及原子进入化合物时数目比例的确定》的论文。论文指出：原子是参加化学反应的最小粒子，分子则是游离状态下单质或化合物能独立存在的最小粒子，分子由原子组成，化合物分子由不同元素的原子组成，单质的分子由相同元素的原子组成。他还指出：同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。这些观点与道尔顿的原子论相结合形成了物质结构的原子-分子理论。后来，众多学者在诸多相关实验中逐步证实了这种新的原子-分子理论的有效性。 1869年，俄国化学家门捷列夫首先提出了化学元素周期律，指出化学元素的性质随元子量的增加而呈现周期性的变化。他还根据周期律果断地修正了一些元素的原子量，大胆地预言了一些未知元素的存在及其性质。后来的实验完全证实了他的修正和预言都是正确的。元素周期律把一些表面看来似乎互不关联的元素统一起来，为元素的研究、新元素的寻找、新材料的探索，提供了一个可遵循的规律，有力的促进了现代化学和物理学的发展。近代科学的原子-分子理论将人类古代朴素的、猜测的、思辨的物质观念和物质思维以实证的方式上升到了一般的科学观念和科学思维的高度。可以认为，近代科学的原子-分子理论代表了迄今为止在物质（实体）、能量二分法原则的支配下，人类物质观念和物质思维所可能达到的最为辉煌的时代。然而，由近代科学的原子-分子理论所开创的人类物质观念和物质思维的辉煌时代并未持续多久，到19世纪末，由于X射线（1895年）、放射性（1896年）、电子（1897年）以及镭（1898年）的发现，新原子论所代表的物质结构理论〔即一切物质均由不可分割的、不再变化的、具有一定质量的最小微粒——原子（实体）所构成〕被否定，虽然、随着这一否定的出现，一些坚持物质思维的科学家和哲学家们，仍在从新的角度来建构一种新的物质观念和物质思维，然而，那种古老的物质（实体）和能量分立的观念和思维方式在新的科学背景下开始动摇，而另一种同样古老的能量观念和能量思维开始再度得以突现和兴起。到20世纪初叶，随着相对论和量子力学的诞生，古老的以实体范畴所阐释的物质观念和物质思维则更进一步在科学领域中失去了立足之地。三、能量观念和能量思维能量观念乃是人们将宇宙、事物运动、变化的根据作世界之始基化、本源化解释的理性认识，而依据这一认识对宇宙、事物运动、变化的根据、原因及方式的追寻，以及对宇宙、事物进行能量化解释和思考的方式和方法便构成了能量认识方式和能量思维方式，亦即能量思维。亚里士多德在论及他之前的古希腊哲人们关于事物本源的论述时，曾经说过如下一段话：“这些古哲，一部分以物质为世间第一原理，如水如火，以及类此者皆属实体；这部分人或谓实体只一，或谓非止一种，至于其意专主物质则大家相同。另一部分人则于物因之外又举出了动因；这部分人或谓动因只一，或谓动因有二”；“直到意大利学派（即毕达哥拉斯学派——引者注）以及此后的学派止，哲学家们对这些问题的讨论还是晦涩的，只是实际上他们也引用了两因——两因之一是动变的来源。这来源或一或二。” 这一“两因说”便是人类最古老的物质、能量二分法原则，这一原则体现着人类的物质观念（物质思维）和能量观念（能量思维）的分立。这一分立的状态构成了人类的古代思维和近代科学思维的典型特色。虽然，一些哲学家和科学家也曾强调指出：物质和运动具有不可分割的统一性，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，但是，物质和运动（能量）作为两类不同的本源性存在则始终未能得到内在化的统一性表述，近代科学中物质守恒和能量守恒这两条原理相互分立的状况也充分说明了这一情景。古希腊的哲学家们大多都用元素的“稀薄化和凝聚化”（如阿那克西美尼），或用元素的“结合和分离”（如恩培多克勒），或用元素的形状、秩序、位置等差异（如德谟克利特等原子论者）来说明事物运动、变化之原因。另外，赫拉克利特则用火的燃烧和熄灭，以及冷与热、干与湿等对立面的相互斗争来说明事物运动、变化的原因；而据说芝诺（约前490～约前436）则更进一步认为“万物的本性是由热和冷、干和湿中产生的，这四种元素互相转化着”；“灵魂由冷、热、干、湿四种元素的等量部分构成。” 然而，仅仅从上述的这样一些方面来说明事物运动、变化的原因还是远远不够的，因为，元素聚或散、结合或分离、差异间之过渡、对立间的斗争与转化等等还仅只是事物运动、变化过程中表现出来的现象，而造成这些现象背后的、深层的原因仍需要予以揭示。前已提到的恩培多克勒大概是第一个明确揭示世界上存有两种不同的始基的古希腊哲学家。他在提出四根说（火、水、土、气是万物的物质性始基）的同时又认为世界上还存在着两种原始的力：爱和恨，爱是结合的力，恨是分离的力。他还进一步认为，四种元素是万物的质料，而恨和爱则是它们的形式。他写道：“既然这两种力量（爱和恨）以前存在，那末它们以后也存在，我认为，这两种力量的无穷永恒性是决不会被剥夺的。”“在一个时候，万物在‘爱’中结合为一体，在另一个时候，个别的事物又在冲突的‘恨’中分开。所以，就一从多中产生，多又从一的分解中产生而言，事物是产生的而又并不是不变的。可是，就经常的变化从不停止而言，事物是始终处在不可动摇的存在循环之中。”“在这四种元素之外更有那毁灭性的‘恨’，它在任何地方都是同样重要的，在四种元素中更有‘爱’，爱的长和宽是相等的。” 在古希腊哲学家中，对事物运动及其原因阐释的最为明晰而深刻的是亚里士多德。亚里士多德曾经提出一种关于事物是什么的“四因说”：“质料因、形式因、动力因和目的因”。他认为，在具体事物中，没有无质料的形式，也没有无形式的质料，质料与形式结合的过程，就是潜能转化为现实的运动，它是与运动着的事物不能脱离的，而运动本身又可以看成是一种永恒存在的与实体性的质料不同的另一种非实体性的过程性实在。他写道：“既然在每一类事物中，都有潜在和完全实在之分，所以我把潜在者本身的现实化称为运动”；“潜在的东西当它已经完全是实在的，并且不是作为它自己而是作为能动的东西而活动的时候，它的完成便是运动。”；他还指出：“运动之所以被认为不确定，乃是由于它既不能归入事物的潜能一类，又不能归入现实性一类”；“运动是被认为一种现实性的，但没有完成；理由就在于潜能的东西（它的现实性是运动）是没有完成的。因此很难把握运动是什么；因为必须把它或者归入缺乏一类，或者归入潜能一类，或者归入绝对的现实性一类，但是显然这都是不可能的。因此，它只能够是我们所说的东西——是现实性，并且是我们所描写的那种现实性——这是很难察辨的，但是能够存在的。” 在中国古代哲学中，先哲们大多采用变易、生克、絪緼生化、聚散等说法来描述事物的运动和变化，并且大多都不同程度的看到了相反相成、对立统一、差异过渡和融合是事物运动、变化的根据和原因。但是，这些相关的论述都未曾达到古希腊哲学家亚里士多德所达到的深度。早在西周末期，周太史史伯就提出了“和实生物，同则不继”的命题。这里的“和”是指事物多样性的统一，“同”是指无差别性的单一事物；“和”是万物构成的法则，单一事物如不与另一事物相“和”就不能产生新事物。所以他说：“故先王以土与金、木、水、火杂，以成百物”。《老子》一书用“道”来说明宇宙万物的演变，猜测到一切事物都有正反两面的对立，并意识到对立面的转化乃是事物运动的根据和原因。书中提出“反者道之动”的命题，并说：“正复为奇，善复为妖”，“祸兮福之所依，福兮祸之所伏”。该书还提出了一种“道生一，一生二，二生三，三生万物”的演化观，并认为一切事物的生成变化都是有和无的统一（“有无相生”），强调无更为基本，所以有“天下万物生于有，有生于无”一说。中国古代的“阴阳五行说”则用“阴阳消长”和“五行生克”来说明事物的运动和变化。“阴阳五行说”是“阴阳说”和“五行说”的合流。早在战国时代，“五行说”就颇为流行，并出现“五行相生相克”的事物运动、变化、演化原理。“相生”意味着互相促进、转化、生成，如“木生火、火生土、土生金、金生水、水生木”等。“相克”亦称“相胜”，意指互相对立、排斥、竞争，如“水克火、火克金、金克木、木克土、土克水”等。“阴阳”最初是古代思想家用来揭示自然界两种对立和相互消长的势力或倾向，后来又有阴阳是两种相反性质的气之说。《老子》说：“万物负阴而抱阳”，肯定阴阳的矛盾势力是事物本身所固有的；《易传》作者进一步提出“一阴一阳谓之道”的学说，把阴阳交替、转化看作是宇宙运动、变化、演化的根本规律；明清之际的思想家王夫之（1619～1692）则认为“阴阳各成其象，则相为对；刚柔、寒温、生杀，必相反而相为仇”，且“互以相成，无终相敌之理”（《周易外传》卷五）。五行相生相克、阴阳相互作用、消长、转化的理论构成了“阴阳五行说”用以解释宇宙万物运动、变化的根源的一般理论。这一理论一直被后来的学者所推崇，对中国古代的天文、历数、医学等的发展，起了一定的作用。 中国古代的气一元论者大多都用气自身的运动来说明事物运动和变化的原因。如，王充认为“天地合气，万物自生，犹夫妇合气，子自生矣”（《论横·自然》）；张载则提出“太虚即气”，气的聚散变化生化万物，“太虚不能无气，气不能不聚而为万物，万物不能不散而为太虚。”（《正蒙·太和》）；明代学者吕坤（1536～1618）认为：“天地万物只是一气聚散，更无别个。”（《呻吟语·天地》）。另外，张载和王夫之还用“絪緼生化”的命题来说明“气”变化万端以成万物的机理。 张载《正蒙·太和》中说：“太和所谓道，中涵浮沉、升降、动静相感之性，是生絪緼相荡、胜负、屈伸之始。”王夫之注：“絪緼，太和未分之本然。”在《易·系辞下》中也曾写道：“天地絪緼，万物化醇。” 西晋的郭象（？～312）还提出了“独化”的概念，用以指谓事物都是自己变化，无需外力推动。他在《庄子·齐物论》注中写道：“若责其所待，而寻其所由，则寻责无极，卒至于无待，而独化之理明矣。”认为要找出事物所赖以产生、运动、变化的根源，则推上去永无穷尽，必然得出事物自己产生和自力运动的“独化之理”。近代科学的“能量”概念是由英国物理学家和医生托马斯·杨（Thomas Young， 1773～1829）于1807年首先提出的。在“能量”概念未曾提出之前，近代科学对事物运动、变化之根据和原因的探讨，以及对运动程度的定量化研究，大多是在“力”的概念的名义下进行的。另外，由于受传统的物质思维方式的影响，在解释各种运动现象的过程中，科学家们还提出了一系列所谓“无重（即没有重量）物质”的理论。有人曾作过统计，在18世纪，科学界提出的“无重物质”竟有7种之多，这就是：用来解释燃烧现象的“燃素”，用来解释热现象的“热质”，用来解释光的波动性的“以太”，用来解释电的极性的正、负两种电流体，以及用来解释磁的极性的南、北两种磁流体。其中“燃素”在18世纪末就已被否定，其余６种，除“以太”以外，到19世纪中叶，由于能量守恒原理的发现和电磁理论的建立，不是被否定，就是被弃置。唯一保留下来的“以太”，不仅用来解释光现象，也用来解释电和磁的现象，因此在物理思辨中占着首要地位。到了20世纪初，由于狭义相对论的出现，“以太”一说才被否定。 近代科学对能量问题的科学解释是从对能量守恒与转化问题的定量表述中得到突破的，最初是关于机械运动的量的守恒与转化问题的表述，后来便是对热运动的量的守恒与转化问题的表述，与此相关的便是能量守恒与转化定律的发现。 1644年，法国哲学家、数学家和物理学家笛卡尔( Rene Descartes， 1596～1650)宣称：运动实际上不过是运动物体的一种状态；但它具有一定的量，不难设想，这个量在整个宇宙中会是守恒的，尽管在任何一个部分中是在变化的。他还指出，这个守恒的运动的量就是物体的质量×速度(以后的物理学中称之为“动量”)。 1686年，德国哲学家和数学家莱布尼兹（G．W．Leibnitz， 1646～1716)又发现，物体的质量×速度的平方也是守恒的。他把这个量叫做“活力”(以后的物理学家把这个量的半数叫做“动能”)，并认为只有“活力”才能真正代表运动的量。于是关于运动的量度问题，在笛卡尔学派和莱布尼兹学派之间展开了延续半个多世纪的争论，直至1743年法国百科全书派代表人物、数学家和哲学家达兰贝尔(J．L．R．d’A1eｍbert， 1717～1783)指出两者都是正确的，不过各自所着眼的角度不同罢了，这场争论才告平息。 1824年，法国青年军事工程师萨迪·卡诺（N．L．Sadi Carnot， 1796～1832）发表了《关于火的动力的考察》的长篇论文，提出了能量守恒原理。在该文中，他提出了三条假设：（l）不可能制造永动机；（2）热是一种无重的流体，在任何过程中都不生不灭（这就是当时流行的“热质说”）；（3）只要存在温度差，就能产生动力。后来，他又放弃了热质说，而主张热是一种物质运动形式（即“热的运动说”）。可惜他在1832年死于霍乱，直到1878年才重新发现了他的一些手稿，在这些手稿中他曾写有如下的话：“热不过是动力，或者更确切地说，不过是改变了形式的运动”；“在自然界中，动力在量上是不变的，准确地说，它是不生不灭的。”这是历史上关于能量守恒原理的最早的表述，可惜过了四十多年后才发现这份遗稿，对科学的发展实际上已失去了作用。 1837年，德国药物化学家莫尔（K．F．Mohr， 1806～1878）在其发表的一篇题为《对热的本性的看法》的论文中，也曾独立地提出了能量守恒原理。该文指出：“除了已知的54种化学元素以外，自然界中只存在一种动因，那就是力；它以适当的关系表现为运动、化学亲和力、内聚力、电、光、热或磁，这些种类现象的每一种都能产生另一种现象。” 上述学者关于能量守恒与转化原理的表述虽然提出较早，但是，由于其所写文章或者是未能及时发表，或者是虽已发表，但因种种原因未能引起当时学术界的足够重视，对于能量守恒和转化问题的科学研究的推动并未起到多大的作用。现在，一般科学文献中都认为最早发现能量守恒与转化原理的是德国医生迈尔（J．R．Mayer， 1814～1878）。他在1841年，完成了一篇题为《论无机自然界的各种力》的论文，送到《物理学和化学杂志》，结果以不刊登思辨性的文章为理由被退回。该文于1842年发表在《化学和药物学杂志》上。该文认为力象物质一样也是一种“因”，而一切因的首要性质是“不灭性”。他说：“力是（在量上）不可毁灭的，而（在质上）可转化的无重客体”。该文还对热功当量进行了初步的测定。迈尔还利用能量守恒解释潮汐涨落、流星发光，并认为能量守恒是支配宇宙的普遍规律。英国物理学家焦耳（J．P．Joule， 1818～1889）于1843年1月最早较为精密地测定了热功当量，其所测定的热功当量是460千克·米／卡。1847年６月他在牛津举行的英国科学促进协会的学术会议上提出了一个关于能量守恒原理的透彻、清晰的报告，引起了人们的兴趣和重视。值得一提的是，在19世纪上半叶，独立提出和表述过能量守恒与转化思想的科学家还有许多。如，法国铁道工程师塞甘（Marc Seguin， 1786～1875）于1839年，瑞士化学家赫斯（G．H．Hess， 1802～1850）于1840年，英国电化学家格罗夫（W．R．Grove， 1811～1896）于1842年，德国物理学家霍耳兹曼（K．H．Holtzmann， 1811～1865）于1845年，丹麦工程师柯耳丁（L．A．Colding， 1815～1888）于1847年，德国物理学家亥姆霍兹（H．F．von Helmholtz， 1821～1894）于1847年，以及法国物理学家伊伦（G．A．Hirn，公元1815～1890）于1854年，都曾独立地发表过有关能量守恒的论文。 古希腊哲人关于运动着的力，乃是一种永恒不灭的，世界最初始之本源性、过程性实在的理性思辨，在19世纪上半叶的近代科学中以能量守恒与转化定律，以及能转化为功的定量测度的方式得以再现。这一成就标志着人类的能量观念和能量思维方式从原始猜测性的思辨水平上升到了一般科学认识的境界。科学的能量观念和能量思维方式的再次升华是与“能量场”的概念和理论的提出和完善化相关的。这要归功于英国的物理学家法拉第（M．Faraday， 1791～1867）和麦克斯韦（J．C．Maxwell， 1831～1879）。在19世纪30年代，为了解释电磁感应现象，法拉第提出“力线”和“场”的概念，认为空间不是空虚的，而是布满磁力线的“场”。因此空间也就具有同物质一样的性质。这是牛顿以后物理学基本概念最重要的发展。但是，在当时几乎所有的物理学家都把这一看法看作是离经叛道的妄想。继法拉第之后，对电磁理论作出决定性贡献的麦克斯韦在大量实验的基础上，证明和重新概括、阐释了法拉第的思想，并在此基础上建立了电磁场的基本方程，即，麦克斯韦方程组。从麦克斯韦的理论得出，电磁过程在空间是以一定速度（相当于光速）传播的，从而彻底否定了存在超距作用的错误概念，并得出光的本质是电磁波的结论。麦克斯韦指出法拉第的观念是“1830年以来一切电现象的核心”。他在1873年出版的《电磁学通路》中对法拉第的思想特点进行了生动的介绍：“在数学家们看来是超距吸引力中心所在的地方，在法拉第的心目中却是横亘整个空间的力线；在数学家们看来除了距离以外是空洞无物的地方，在法拉第看来却有一种媒质存在；法拉第要探求媒质中实际起作用的各种现象的本质，数学家们却满足于已经获知他对电流体所产生的超距作用的力量。”20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦曾对法拉第和麦克斯韦做出过极高评价，他说：“法拉第的一些观念”的“伟大和大胆是难以估量的”；而法拉第和麦克斯韦的思想则是“物理学自牛顿以来的一次最深刻和富有成效的变革”。 “能量场”概念的提出，否定了存在“超距作用”的理论，指明所有相互作用力的产生都是通过能量场的传递而实现的。根据现代量子力学的观点，场与基本粒子有不可分割的联系，一切基本粒子都可以看作相应场的最小单位（量子）。在量子力学中，各种相互作用的力被统一解释为四种：强相互作用、弱相互位作用、电磁相互作用和万有引力相互作用。这四种相互作用都是由中介量子场的传递和交换所实现的。 1850年，德国物理学家克劳修斯（R． J． E． Clausius，1822～1888）提出了热力学第二定律，即，热量总是从高温物体传到低温物体，不能作相反的传递而不带有其它的变化。其实，当卡诺在1824年指出“只要存在温度差，就能产生动力”时，就已经表述了与克劳修斯的热力学第二定律相一致的思想。1864年，克劳修斯又提出了“熵”这一概念，用它来表示系统的热量变化和绝对温度之间的确定关系，并相应地把热力学第二定律表述为“熵增原理”：“在孤立系统内实际发生的过程，总使整个系统的熵的数值增大”。 1906年，德国物理化学家能斯脱（W． H． Nernst，1864～1941）提出了热力学第三定律。这一定律可以有两种表述方式：一是温度为绝对零度时，系统的熵值为零，而与其它性质，如压强等无关；二是绝对零度不可能达到，不可能用有限个手续使物体冷却到绝对零度。如果说热力学第二定律揭示了能量转化的方向、方式与限度的话，那么，热力学第三定律则进一步用科学的方式表述了运动的绝对性、不灭性这一古老的哲学观念。按照热力学的理论，热是由大量微观粒子作无规则的运动时所产生的宏观效果，而温度则是关于热的强度的量度。温度越高表示粒子运动的程度越大，绝对零度（00K）表示粒子无任何形式的运动（绝对静止），亦即“绝对不热状态”。热力学第三定律恰恰说明着绝对静止状态是不可能存在的。按照现代宇宙学所提供的理论，宇宙间最冷的物质可能是宇宙大爆炸之初所产生的几种辐射。它们是引力子辐射、中微子辐射、黑体微波辐射。据理论推测，其温度可能分别为l0K、20K和30K。前两种辐射的能量太低，捕获难度极大，至今尚未发现；而黑体微波辐射则于1965年被美国科学家彭奇阿斯（A．A．Penzias）、威尔逊（R．W．Wilson）首先观测到，其实测温度为2.70K。宇宙学家们认为，随着宇宙继续膨胀下去，上述三种辐射的温度将会继续降低，但是这一温度永远不可能降低到绝对零度。另外，在一些宇宙学家所设计的宇宙黑洞模型中，在一个具有几倍太阳质量的黑洞中可能只具有千万分之一度的绝对温度，这是迄今为止科学家们所推测出的可能存在的最低的宇宙事件的温度。这样，现代宇宙学的相关理论也提供了关于绝对静止状态不存在和运动的绝对性、不灭性的科学依据。
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