從老子、牛頓、愛因斯坦看人類曆史上三個極偉大經驗認知的發現

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人類曆史上有影響力的思想巨人有很多,還有人專門進行了TOP100排名,這些排名基本上按照影響力進行劃分的。而人類認知,是經驗+思維工具+觀念的綜合。觀念類認知的主要作用是對經驗的思維意義上的解釋和分析,對個人和人類社會具有精神上的引導、規範作用。而對人類進化起決定性作用的,是經驗類認知。曆史上,有三個劃時代的經驗類認知發現:有出於無、慣性定律、光速不變。

最早期的人類和其他動物,對於空無並無概念。自意識從模糊化隨機化到固定化工具化以後,觀念產生了。在公元前6世紀—公元前3世紀,古巴比倫人用某種印在濕黏土上的楔形符號來記述“空位”,表示“某位什麼也沒有”。但這種說法只有考古學的意義,曆史上這個楔形符號並沒有流傳開。空的概念是觀念進化到一定階段的產物。

而老子《道德經》(其實應該叫《德道經》,現在還是用人們習慣的叫法)中提出了全新的說法“有出於無”。這個闡述就不僅僅是只有“無”這個觀念了,而是一種經驗的歸納概括,是一種經驗類認知,是人類曆史上第一次通過歸納得出的適用性極廣的經驗認知。

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最原始的生命都具有對外界的自然反應,這種自然的反應就是經驗。我之前有一個文章《智慧載體的應激和意識談經驗與觀念,看數學如何成為一種可怕真理》已經闡述過,我這里的經驗不同於哲學中的經驗概念,而是一種智慧載體對外部世界可做出的反應能力的“信息”。所有極偉大發現,都是通過歸納法得出的適用性極廣的經驗。適用性越廣,這個發現越偉大。再看慣性定律和光速不變。

慣性定律是經典力學的最基礎原理,所以牛頓將它放到了第一定律的位置,按照常人的理解,慣性定律不過是牛頓第二定律的一個特例,甚至沒必要專門寫成定律。而牛頓卻專門將它寫成第一定律,無論牛頓信不信上帝,但是他卻是認認真真的按照人類認知的順序、規律來這樣做的,即先從經驗開始。近現代科學就是這麼來的,科學的本質是一種經驗類認知,或者說是以經驗主導的認知。

而光速不變是100多年前愛因斯坦於1905年提出來的,作為其相對論理論的基本假設。愛因斯坦之前,已經有以H.洛倫茲為代表的許多物理學家在牛頓力學的框架內通過引入各種假設來對牛頓理論進行修補,最後引導出了許多新的與實驗結果相符合的方程式,如時間變慢和長度收縮假說、質速關係式和質能關係式 ,甚至得到了洛倫茲變換。所有這些公式中全都包含了真空光速。邁克爾遜-莫雷實驗是1887年邁克爾遜和莫雷在美國克利夫蘭做的用邁克爾遜干涉儀測量兩垂直光的光速差值的一項著名的物理實驗,結果證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的。所以理論上的和實驗上的結果都已經指向了“光速不變”,但是幾乎所有人都抱著傳統觀念不放。

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1913年春天,馬克斯·普朗克和奧托·能斯特兩位日後的諾貝爾獎得主來到了蘇黎世勸說愛因斯坦加入他們位於柏林的研究所。普朗克詢問愛因斯坦當前的研究工作,愛因斯坦說他正在思考新的引力理論,如果他能徹底解決這一問題,將取代牛頓的萬有引力定律。普朗克對這位年輕人深表同情,“作為一名前輩,”他說“我必須建議你放棄它。首先,你不可能成功;其次,即便你成功了,也沒有人會相信你。”但是愛因斯坦通過自我努力以及谘詢數學家後來還是完成了舉世矚目的廣義相對論理論創建,廣義相對論是今天宇宙學的基礎。而廣義相對論的原初,就是狹義相對論。他將狹義相對性原理推廣到廣義相對性,利用在局部慣性系中萬有引力與慣性力等效原理,思維工具則是黎曼幾何。所以整個相對論,光速不變這一概括歸納性經驗都具有基石性的作用,如同牛頓第一定律慣性定律一樣,這是經驗類認知的法則。

愛因斯坦的方法,其實是一個經驗類認知規律的方法,就是提煉出概括歸納性的經驗,然後做經驗公理化推論。所有對人類曆史有著巨大推動作用的思想,都是經驗公理化理論,無論從老子的有出於無,還是牛頓的慣性定律和愛因斯坦的光速不變,都是如此。

經驗類認知是發現,不是發明,而經驗公理化的過程則是一種科學家的發明,也就是說科學理論是發明出來的,人類可以發明出很多種科學理論來將原經驗進行擴展、放大。我為什麼沒有將古希臘聖賢和量子力學幾位創始人列進去,因為古希臘聖賢和量子力學創始人們幾乎沒有提出像有出於無、慣性定律、光速不變這樣三大適用性極廣的經驗認知,適用性範圍越廣越偉大。所有極偉大思想都是經驗公理化的理論,僅僅是觀念公理化不能算極偉大思想家。如果那樣,很多數學家可以構建無數個公理化理論。

那麼下一個可以作為公理的概括歸納性經驗是什麼呢?溫伯格曾經說過,有可能是人擇原理。我想包括有出於無、慣性定律、光速不變,以及將來可能作為經驗公理的人擇原理,或許都有共同的基本法則,等待人類挖掘出來。

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