（1）混沌論產生的歷史背景

06-15

（1）混沌論產生的歷史背景

一餘長根《混沌大世界》書中關於機械論力學缺陷的論述

（一）經典力學的缺陷

（二）力學≠一切

（三）機械論局限。

二吳文成關於混沌論產生的歷史背景的論述

（一）前言

（二）相對論──量度值雖然並不見得「很真實」，但還有什麼會比量度「更真實」呢？

（三）量子力學──有時候，真理騎在錯誤的背上，駛入歷史

（四）混沌──不測風雲的背後

一餘長根《混沌大世界》書中關於機械論力學缺陷的論述

（一）經典力學的缺陷

近代經典科學，是伽利略——牛頓力學時代。這個偉大科學時代的以物理學為標誌的自然科學然，達到極盛的頂峰，在歐洲乃至世界占居崇高的統治地位將近三個世紀。實際上，經典科學一開始就是以非我性為開端的，但是，由於當時的實踐和知識的局限，它以大自然的終極描述的姿態，追求完美無缺的線性系統為對象，而把一些非線性現象加以忽略了。經典科學只相信本質上是有序的，有序=有規律，而把無序=無規律。不懂得，不研究非線性現象及其規律。他們以為決定論和可逆性的規律馳騁的韁域似乎已把大千世界盡收眼底，一切都已經似乎功德圓滿無所遺憾了。對於牛頓的分析力學的輝煌成就和完美體系來講，已經不存在什麼有待解決的重大問題。但正是在這個形而上學的科學體系內部暴露了深刻矛盾。

伽利略是近代物理學之父，他用實驗科學的定是否定了亞里斯多德的古典力學機體論（或目的論，即將一切物體運動與動物機體運動直接類比，以猜測性思辨的合理目的作為解釋的根據），提出了慣性概念和相對性原理等。愛因斯坦認為：「伽利略的發現以及他所應用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標誌著物理學的真正開端」。伽利略的力學思想，成了牛頓建立完整力學體系的先導。

開普勒在《新天文學》和《宇宙和諧論》兩本著作中，分別發表了著名的行星運動三定律。關於所有行星的運動軌道都是橢圓，太陽位於橢圓的一個焦點上。這第一定律是對天體運行軌道均為圓形的傳統觀念突破。不過他發現行星繞太陽運動時，線速度和角速度都不均勻，但仍為面速度是均勻的而高興。因為這是一種和諧的滿足。他把發現行星繞太陽公轉周期的平方和它們軌道半徑的立方成比例，黎為第三定律，定名《宇宙和諧論》。開普勒是非線性研究的始祖，卻被閔在追求均勻和諧的體系之中。

1686年4月28日，是人類文化史上最偉大的日子之一，牛頓向皇家學會提出了自己的代表作《自然哲學的數學原理》。牛頓繼承和發展了哥白尼、伽利略、開普勒、笛長爾等數代科學家和哲學家的成就，在這部巨著中總結概括了著名的慣性定律、動量定律、作用定律和萬有引力定律，構成了自然科學中第一個龐大而完整的公理化體系，直至今日仍然是我們使用的基本概念。在牛頓的體系中，定義和公理內在地聯繫在一起，每一個概念都能用一個數學符號表示。體系的數學映象保證內部不出現矛盾，物體在作用力影響下可能產生的運動由議程的可能解來表示。這樣，牛頓學體系，以它的嚴密邏輯性和精美定量性，反映了它的正確和完美。對天體和地球上物體的力學運動給出了完整一致的解釋。為建立統一的物質運動的宇宙觀作出了偉大的貢獻。

但是，西方科學的偉大奠基者們都強調自然定律的普適性和永恆性。正如羅傑·豪歇爾在艾賽爾·伯林的《反潮流》一書的「導言」中所說的：「他們尋求包羅萬象的圖式，普適的統一框架，在這些框架中，所有存在的事物都可以被表明是系統地即邏輯地或因果地相互聯繫著的。他們尋求廣泛的結構，這結構中不應為『自然發生』或『自動發展』留下空隙。在那裡所發生的一切，都應至少在原則上完全可以用不變的普遍定律來解釋。」牛頓科學的雄心就是要提供一幅自然圖景，該圖景是普適的、決定論的，並且是客觀的、完備的，似乎已經達到了應有盡有，無所不知的地步了。近代經典科學以為已經發現了自然界變化的核心處的永恆規律，因而也就排除了時間演化這類妖魔鬼怪，可以安穩歌舞，永享太平了。正象法國社會學家萊維——布魯爾所說：「這種智慧的安全感是如此深地紮根於我們之中，以致我們從來也看不到它怎麼可能被動搖……我們周圍的自然界是有序和有理性的，恰如人類的思維一樣。我們每天的活動便隱含著對自然規律普適性的完全信賴。」

（二）力學≠一切

然而，事物的辯證法總是物極必反，不成問題的問題恰恰成了最大的問題。牛頓力學被當作描述自然永恆結構的體系，反而暴露了它的弱點和缺陷。牛頓的經典科學用力學規律解釋一切機械運動是正確的。但是，世界的物質運動不僅僅是機械運動，還有物理、化學、生物、社會共五種基本運動形式。而且就是機械運動本身，也並非是單一的純粹的，也是多樣的、複雜的，所以這種機械的體系，恰恰存在著根本性的問題：

第一，機械還原論。

在自然科學研究中，有一種方法叫還原方法，就是將高層次的事物系統分解為較低層的組成要素，通過對它們的研究，揭示較高層次事物系統的特性和規律。如研究人類活動可以解剖猿猴現象作為標本。但是，由此再跨一小步就變成了謬誤。還原論不同於還原方法。它把高級運動形式及其規律，完全歸結為低級運動形式及其規律，否認了高級運動和低級運動的特殊本質和相互區別。這樣就會矛盾百出了。牛頓在其代表作《原理》第一版中，多次表示認為機械運動是自然現象的終點，一切自然現象都可以還原，歸結為機械運動，並希望用力學原理推導出自然界的許多其他現象，還把它誇大為合乎真理的哲學方法。而且，隨著牛頓力學在解釋天體運動和地面物體運動方面獲得不斷成功（如地球上潮汐現象的成因，在望遠鏡中找到了預言的海王星等）。影響越來越大，到18世紀末和19世紀初，幾乎所有的自然科學家都相信：全部物理學，甚至全部自然科學都可以還原到力學，把自然界的一切都歸結為機械運動。可以說，這是牛頓力學鼎盛時期全部自然科學的共同特徵。例如，在解釋熱現象中產生所謂熱質說，在解釋燃燒現象中出現所謂燃素說，在解釋電磁現象中導致所謂電液說等等。還有，不管是否有「力」的領域，都用「力」來加以概括，如化學親和力，光的反向力，生物的生命力等等。甚至有人提出人是機器等。顯然，這種把一切都歸結為機械力學的還原論，是荒謬絕倫的了。

第二，機械決定論。

決定論是同非決定論對立的理論，它承認因果聯繫的客觀性、必然性、普遍性，是不依人們意志為轉移的規律性。牛頓力學體系把這種唯物主義決定論機械化、絕對化、凝固化，只承認因果必然性，否認任何例外偶然性。按照機械決定論的觀點，給定一個微分方程，給定一個初始條件，就能決定過去或今後所發生的一切，排除了任何偶然性、特殊性、複雜性的可能，顯然是片面的，錯誤的。法國著名數學家、物理學家、天文學家拉普拉斯學派，19世紀初把牛頓的綱領，即把一切物理化學現象歸結為力（除了萬有引力的吸引力以外，包括使物體膨脹和促進融解的熱的排斥力，以及電力和磁力）的作用，變成了自己的正式綱領，當拿破崙統治歐洲的時候，這個學派統治了科學界。拉普拉斯把機械決定論推向了極端。它能在任意給定的瞬間組成宇宙的部分的每一物體的位置和速度，並能推斷出該物體的所有變化，無論是向著過去的還是向著未來的變化。拉普拉斯認為世界的面貌是由它一開始就決定了的，現在的物質狀態是由過去的機械狀態所決定，以後的狀態又由現在的狀態所決定。自然界的全部發展過程是一條決定性的因果鏈，用形象化的語言表示那就是：自然界沒有飛躍，沒有偏向，沒有波折，永遠按同一軌道平鋪來去。

（三）機械論局限。

恩格斯在1886年曾經這樣評論說：

「上一世紀的唯物主義主要是機械唯物主義，因為那時在所有自然科學中達到某種完善地步的只有力學，而且只有剛體（天空的和地上的）力學，簡言之一，即重量的力學。僅僅利用力學的尺度來衡量化學過程和有機過程（在這些過程中，力學定律雖然也起作用，但被其他較高的定律排擠到次要地位），這是法國古典唯物主義的一個特有的，但在當時不可避免的局限性。」

「這種唯物主義的第二個特有的局限在於：它不能把世界理解為一種過程，理解為一種處在不斷的歷史發展中的物質。這是同當時的自然科學狀況以及與此相聯繫的形而上學的即反辯證法的哲學思維方法相適應的。人們知道自然界是處在永恆的運動中。但是，根據當時的想法，這種運動是永遠繞著一個圓圈旋轉，因而始終停留在同一地點。總是產生同一的結果。」由於當時太陽系發生說剛剛提出，地球發展史即地質學還完全無人知曉，而關於現今的生物是由簡單到複雜這樣一個長期進化的結果，還根本不可能科學地產生出來，「因此，對自然界的非歷史觀點是不可避免的。」

恩格斯還從整個科學史揭露經典科學的弊端。真正的自然科學是從15世紀下半葉開始的。它把自然界分解為各個部分和門類，對有機體內部按多種多樣的解剖形態進行研究，這是認識自然界方面獲得巨大進展的基本條件。1669年牛頓寫成了《運用無窮多項方程的分析學》，牛頓以後的經典力學的發展，主要是運用新的數學工具來解決具體問題，對基本概念和原理進行分析，尤其是法國數學家、力學家拉格朗日的《分析力學》，把新的分析方法運用到力學中去，從而豐富和發展了經典力學。但是，這種做法也給人們留下了一種習慣：把自然界的事物和過程分隔、孤立起來，撇開了廣泛的總體聯繫進行單獨考察，因此就不能把它們看作運動的而是靜止的東西，不是看作變化的而是永恆的能把它們看作不是活的而是死的東西。這種考察事物的方法，被培根和洛克從自然科學移到哲學中以後，就造成了最近幾個世紀所特有的局限性，即形而上學的思維方式。

在形而上學者看來，事物及其在思想上的反映，即概念，是孤立的、固定的、分割的、僵硬的、不變的。他們包括經典科學家，承認事物的客觀實在性，但不懂事物的辯證聯繫和運動，典型的說法就是：「是就不，不是就不是；除此以外，都是鬼話。」初看起來，這種思維方式對我們來說是極為可取的，因為它是合乎所謂常識的。「然而，常識在它自己的日常活動範圍內雖然是極可尊敬的東西，但它一跨入廣闊的研究領域，就會遇最驚人的變故。形而上學的思維方式，雖然在相當廣泛的、各依對象的性質而大小不同的領域中是正當的，甚至是必要的，可是它每一次都遲早要達到一個界限，一超過這個界限，它就要變成片面的、狹隘的、抽象的，並且陷入不可解決的矛盾，因為它看到一個一個的事物，忘記了它們互相間的聯繫；看到它們的存在，忘了它們的產生和消失；看到它們的靜止，忘了它們的運動；因為它只見樹木，不見樹林。（余長根《混沌大世界》P112-119）

二吳文成關於混沌論產生的歷史背景的論述

吳文成先生有一篇文章《近代物理與新認識論》，論述了混沌論產生的歷史背景，現在摘錄如下：

（一）前言

十九、二十世紀，是人類在思想各方面轉變最劇烈的兩百年。這些思想革命，從不同的方面導致傳統價值的分崩離析，促使人們必須以新的角度來重新審視世界與自己。近代思想革命主要來自於四個方面：在生物學有達爾文演化論，在心理學有佛洛伊德的潛意識理論，在物理學包括相對論、量子力學和混沌﹙Chaos﹚理論，最後一方面是現代哲學。

自十七世紀，牛頓發現運動定律後，整個物理學便被納入牛頓力學體系。物理因果律和決定論﹙PhysicalDeterminism﹚──對事件系統的初始狀態有精確的認識，便可正確無誤地推論它此後的全部發展，科學家慣稱此一通則為「因果律」，在古典物理中，因果律往往被指是決定論──大行其道，支配著幾世紀以來科學家與哲學家的思想。直到十九世紀末以前，科學家們仍以簡單唯物觀看待實在界，認為語言工具夠的話，人類可以完全掌握並預測實在界，甚至是它的過去與未來。

但是，一九Ｏ五年愛因斯坦提出相對論，敲響了牛頓物理學的喪鐘。後來一九二五年的量子力學，批判因果律，幾乎使得決定論窮途末路，至此，量子力學建立了非決定論在微觀世界之發展基礎。一九七Ｏ年代，混沌理論接著根本否定巨觀事件的物理因果律，把非決定論推至成熟的里程碑。二十世紀物理這一連串的變革，是全面且深刻的，它一下就把人們認為可以客觀掌握實在界的樂觀想法給破滅，帶來了人們對事物之新了解與看法。

（二）相對論──量度值雖然並不見得「很真實」，但還有什麼會比量度「更真實」呢？

相對論的提出不是偶然的。在十九世紀末，物理學家們便遭遇許多困難，當干涉儀的實驗結果困擾物理學家的時候，愛因斯坦立刻放棄以太的概念並假設光速具有不變性﹙任何觀察者測得之光速為同一固定值﹚，勇於懷疑傳統牛頓的絕對時空概念，以「窮則變，變則通」的革新思想提出相對論。這段歷史與愛因斯坦同哥本哈根論者的激辯是同樣精采，愛因斯坦之所以成為近代物理的奠基者是有原因的。

原本二十世紀前，人類已經習慣了牛頓所帶來的絕對真理與絕對價值，它的權威性提供了一種絕對安全感和最後歸宿感，可是相對論卻像一口巨大的喪鐘在人類頭頂轟鳴，使人們從牛頓教條弄得獃滯的狀態下醒來，把人們一勞永逸的樂觀夢想，變成前途茫茫的悲觀困惑

狹義相對論指出，由於光的不變性使觀察者無法區分絕對靜止與等速運動；愛因斯坦得以肯定時間與空間的相對性，即觀察者對時空的描述會隨著運動狀態而改變──在相對論中觀察者所測量到之相對運動的物體，其長度顯得更短，而時間顯得更長。如果把光訊號當作傳遞事件因果次序的最快訊號，我們感覺﹙也是量測﹚到的因果現象，亦會隨著觀察者的運動狀態而不同﹙注三﹚。愛因斯坦以「對一實際參考體的相對運動」來代替空間的量度﹙注四﹚，以「光速」代替時間的量度，換句話說，愛因斯坦以物理的操作定義來取代牛頓對時空哲學式的「簡單定位」之定義。

人類的感官往往是不真切的﹙所謂的表象主義﹚，故以物理量度方式來描述事件是最真切不過，但相對論卻告訴我們，即使是量度的結果，不同的觀察者對同一事件竟會提出截然不同的描述。例如﹙同時性的問題﹚對於Ａ、Ｂ兩事件，甲說Ａ先Ｂ發生，乙說Ｂ先Ａ發生，但相對論竟告訴我們二者都對，即各結論對所屬觀察者各是正確的。可是(1) 不同坐標系的觀察者對同事件的長度與時間描述，皆不相同，但是同事件其本體論上的時間與長度不可能是這樣又是那樣。 (2)兩事件在其本體論上的因果次序，不可能是這樣又是那樣。這導致我們必須要問：我們所觀察與認知的是實在界嗎？人類對事件的物理量度「真切」﹙即符合本體論的實在界，在下文讀者必須區分『真切』和『真實』的含意﹚嗎？相對論是否分割了實在界與現象界﹙注五﹚──實際值與量測值──之間的一致性？或者這樣問：人們能否一如物自體般的客觀認知實在界？

人類對事物的認知並不真切：就連物理量度──原本我們比較信任的認知對象工具──都如此深受主體狀態因素所影響，我們怎能確信自己觀察量度出來的結果是真切的呢？愛因斯坦在其著作＜相對論＞中譯本三十頁里曾提到「我們所看到物體在運動中收縮的現象，事實上並非運動物體的本身在收縮，如是物體本身在收縮，這樣就毫無意義了」，同理，狹義相對論里的「時間膨脹」，基於(1) 我們必須堅信關於時空的本體論事實只有一個。 (2)由於狹義相對論效應﹙長度縮短、時間膨脹﹚出現於兩不同慣性坐標系間的量度，故我們無從區分並判斷實際值與測量值──實在界與現象界──是否一致。基於這兩點，筆者可以肯定：人類對被觀察對象的認知結果的確不真切，而且此狹義相對論效應只是「假象」罷了，實在界﹙例如運動物體本身的長度﹚並不可能會因為觀察者或被觀察者的運動﹙等速﹚狀態而有所絲毫改變。但是廣義相對論﹙加速坐標系與重力場中的時間膨脹、空間彎曲與光線曲折﹚不是「假象」，例如巒生子問題的兩位主角最後回到同一坐標系時年齡竟然不同，在這裡必須區分廣義相對論與狹義相對論是有些不一樣的。

在狹義相對論里，我們無法驗證，當現象界改變時，實在界是否與現象界有對等的改變。或許這樣說會更清楚：我們根本無法知道實在界究竟發生了什麼，因為我們觀察不到被觀察者本身，我們只能夠觀察到光訊號所傳遞之已發生的事件現象，對人類而言，實在界究竟發生什麼是不重要的，重要的是現象界所發生的一切，這才是真正與主體有關聯──所以什麼是事實？觀察者所只能觀察到的「現象」就是事實，雖然它不見得「很真實」，但還有什麼會比它「更真實」呢？

相對論推翻了牛頓的絕對時空，但並不是沒有絕對速度，只是無法找到它罷了，畢竟「相對是建立在絕對上」。如果上帝就在空間的絕對原點，我們將發現，光速的絕對性竟使得上帝隱藏了起來──這似乎是上帝刻意的安排。人們只能掌握跟自己本身狀態有關的操作值，再去設想「絕對」是沒有意義。人類﹙主體＝是不可能脫離自己的「參考架構」去判斷事物；相對論明白告訴我們這點，即使是在物理里，自己對事物的觀察﹙認知＝結果永遠與本身的狀態﹙主觀因素＝有密切關係，我們再也無法企求絕對唯一的客觀。

相對論同時促進休謨式的相對主義以前所未有的聲勢佔領現代人的心靈，這在後面會提到。相對論雖然沒有開啟非決定論的趨勢，卻是物理近代革命與打擊唯物論﹙注六＝的開始。唯物論預先假定有一確定的現在瞬間，一切物質在現在瞬間中都同樣實在。

愛因斯坦說：「我們力圖藉助物理學理論，在迷宮中為自己尋求一條道路，借著通過大量已觀察到的情況，來整理和理解我們的感覺印象。我們希望觀察到的情況，能夠與我們對實在界所作的概念相符合，如果不相信我們的理論結構能理解客觀實在界，如果不相信我們世界的內在和諧性，那就不會有任何科學。這種信念，並且永遠是一切科學創造的根本動機......在我們所有努力中，在每一次新舊觀念之間的戲劇鬥爭中，我們堅定了永恆的求知慾望......當在求知上所遭遇的困難越多，這種慾望與信念也越增強﹙注七」。」儘管愛因斯坦始終期待實在界與現象界的緊密統一，正如同他始終不願放棄物理決定論，但是思潮的發展卻離他的期待越來越遠，而諷刺地，他的相對論正是這個趨勢一開始的源頭。

（三）量子力學──有時候，真理騎在錯誤的背上，駛入歷史

相對論雖然備受各方矚目，但卻不是近來吸引物理界興趣的主要論題，量子力學無疑佔據了這一地位。它牽涉到物理體系的前後演變，正面觸及物理體系初始狀態的認識，無情地把深入骨髓的決定論信念，自根本動搖。

在海森堡發現「測不準原理」的當年，他曾說過「因果律的無效已終定地為量子力學所驗證」。這番話給科學家與哲學家開啟劇烈爭論的門戶。問題爭論的焦點在於：用統計律和機率描述物理現象，是導源於我們對決定現象的因素認識欠完善，或是由於我們對量子世界的正確認識所生出。誰能斷言量子力學不會隨著時間更形完備而找出新的準確測出粒子速度與位置的實驗方法呢？

在當時，支持決定論有一些是非常老牌而出色的物理學家，現代物理學的創建人。其中有：量子論的創始人普朗克；波動力學創建人德布羅依和水丁格；愛因斯坦等等。一般來說，此派人士認為；今日量子力學中的非決定論與統計律，只是暫時的，原因當歸於我們的淺知；測不準式的解決問題辦法，只是貌似的，它不意味對實在界中決定論基礎之放棄。愛因斯坦認為「機會律的觀念，只有在涉及有限認知心靈與對對象的認識論限制下，才有其科學意義；因此，如本體論地涉及對象本身則是誤用」──強調本體論的決定論與因果律仍是被需要的。

持非決定論立場的物理學家，即所謂的哥本哈根學派，以波爾為首；海森堡和波恩為主要的發言人，當今大多數的物理學家皆可視為非決定定論者。他們認為：今日新物理學，要求我們徹底改換思想。決定論和因果律在原子世界內已不適用，取而代之的是機率。「我們想不出一種實驗或理想的手續，用以同時準確定出物理系統的初始狀態，故正確無誤地推演出它此後的全部發展是不可能的；這迫使我們必須以統計律和機率來描述事件」，海森堡認為人類仍然承繼著認識論上的限制，無法對實在界做出決定性的因果描述。這種測不準關係，並非由於光學儀器的不完備，而是觀察者﹙觀察方式﹚對所觀察事物的干擾，且是不可避免的。

在支持非決定論的人之中，曾有人倡言放棄哲學因果律，甚至「竟大談自然界的自由選擇和粒子的自由意志」。波恩責斥這種言論完全沒有根基。因果律在物理界存在，是一種信念，量子力學只是把因果律模糊到一種程度，科學家只能以或然率來描述粒子的可能運動發展，以致於必須放棄「決定論的描述」、「決定論的觀念」等。海森堡說「在描述實驗時，並不是大自然作選擇，而是觀察者作選擇，因為是在觀察的時刻，選擇才變成物理事實」。

他說：「機率函數把客觀因素和主觀因素結合在一起。它含有對可能性，或者更好說對傾向──亞里斯多德哲學中的『潛能』──之陳述，這些陳述完全是客觀的，並不依賴於任何觀察者；它也含有我們對物理體系認識的陳述，這是主觀的，因為不同觀察者所有的知識陳述也不相同。」對物理學家來說，海森堡的知識論立場是一大改革。古典物理學認為，我們可以客觀描述實在界而不涉及自己。難道這是一種幻覺？海森堡自問並懷疑著。測不準原理並未將實在界的客觀性和可認識性破除或改變，但卻使主觀與客觀務必捨棄分離之態。維才柯曾說「自然先於人，而人先於自然科學」，是故，自身所觀察探索的對象世界，是絕對無法離於自身的──此也是相對論所暗示的知識論立場。這還會在後面提到。

筆者認為，當時決定論者與非決定論者的爭議，其實兩者都是對的。前者強調，獨立於主體存在的本體論實在界是不可能由機率支配的，故決定論與因果律仍是正確的；後者則強調，被主體認識的對象事件﹙即現象界﹚，因測不準原理之故必須以機率描述，以致於決定論與因果律無法再適用。不過由於主體只能認識現象界，故只有現象界的非決定論才有意義；雖然我們有足夠的信念認為實在界的決定論存在，但是它對人類沒有意義。

基於決定論的立場，愛因斯坦反對哥本哈根解釋，並且說了一句名言：「上帝不擲骰子！」他本能地認為上帝不會與世界玩遊戲。筆者同意這點，上帝的確不擲骰子，人類只是看不清楚上帝的決定，以為上帝喜歡和人類玩骰子罷了。其實，即使是物理，也要依物理學家的「本能」而定的，這就是為什麼愛因斯坦始終反對哥本哈根解釋。

＜補充＞數學、語言與近代物理

理論數學就動機而言，它們是愛智者的遊戲。十九世紀的非歐幾何與多維空間的張量計算，原本是數學家的遊戲，但是到了廣義相對論所提出的時空模型居然是一種非歐幾何；量子力學所需的數學工具如十九世紀下半葉所發展的矩陣論與無限維空間論，竟早就等在那兒，聽候召喚使用。數學竟是這般與物理有不解之緣。這似乎暗示著數學的「先驗」與物理﹙或者說是實在界﹚之間有某種互動、密切的關係，數學的啟發雖然來自於數學家的本能，但是這個本能卻經驗地包含了實在界的結構。

在上世紀無數的新觀念引介入物理學，某些情形中科學家還花了相當的時間才真正熟悉這新觀念的運用，例如「電磁場」便很不容易被當時初次接觸到它的物理學家接受，遭遇的困難在於當時沒有任何現有的語言能夠內在一致地談論新的情境。日常語言只基於舊有的時空觀念，近代物理實驗告訴我們舊觀念並非到處可用，在量子論中我們便無法用日常語言來談論原子的結構，這導致物理學家必須藉助更抽象的數學語言來詮釋新觀念，但是當抽象數學過度偏離物理學家原本的直觀概念時，他們如何從抽象得到一致的可理解的概念？當物理學家理解新觀念時，他們要如何避免受到舊時空概念的誤導呢？這是不可避免的問題，畢竟我們必須推敲數學所隱含的意義，畢竟我們不可能完全不依賴舊的「參考架構」。

當物理學家對非物理學家的人們談論他所獲得的結論時，若不用任何人都能了解的日常語言作某些釋述，非物理學家的大眾是不會滿意的，但如此一來勢必對只依賴舊時空概念的大眾造成誤導，大眾變成只是了解自己各自以為的意思，而非物理學所欲表達的「意象」，這也正是我們反對過度通俗之科學書籍的原因。例如，是因為物理學家找不到更好的名詞來稱呼，所以才不得已稱「它」作光子或電子，事實上它只是整個量子化場的一個受激態，但大眾以為它是一顆顆的剛體物質；基本例子的自旋也不是日常生活里可理解的旋轉。

我們必須分辨不同的語言層次所能適用的範圍。當我們使用巨觀的日常生活語言來解釋微觀的原子世界時，我們必須記住，它只能代表趨向實在的一種含混傾向。當這種含混而非系統化的用法導致困難時，物理學家便必須抽身出來，進入數學架構及其與實驗事實毫不混歧的語言里。即使是物理學家，如何適度地利用日常語言來描述，也許是對他了解程度的第一個考驗﹙可參考海森堡所著之＜物理與哲學＞第十章＝。

最後筆者要補充的是，我們的目的是在表達意象，而不是表達語言，我們應讓意象來決定語言工具，當語言過度支配意象時，不但人類將無法跳脫舊概念的束縛，也會導致「語言的異化」。

（四）混沌──不測風雲的背後

混沌理論，是近二十年才興起的科學革命，它與相對論與量子力學同被列為二十世紀的最偉大發現和科學傳世之作。量子力學質疑微觀世界的物理因果律，而混沌理論則緊接著否定了包括巨觀世界拉普拉斯﹙Laplace﹚式的決定型因果律。

長久以來，世界各地的物理學家都在探求自然的秩序，但對無秩序如大氣、騷動的海洋、野生動物數目的突兀增減及心臟跳動和腦部的變化，卻都顯得相當的無知。但是在七Ｏ年代，美國與歐洲有少數科學家開始穿越混亂去打開一條出路。包括物學家、物理學家及化學家等等，所有的人都在找尋各種俯拾皆是的混沌現象──裊繞上升的香煙煙束爆裂成狂亂的煙渦、風中來回擺動的旗幟、水龍頭由穩定的滴漏變成零亂、複雜不定的天氣變化與大崩盤的全球股市──的規則與一些簡單模式中所隱藏令人驚訝的複雜行為。

十年之後，混沌已經變成一項代表重塑科學體系的狂飆運動，四處充斥為著混沌理論而舉行的會議和印行的期刊。它跨越了不同科學學門的界線，因為它是各種系統的宏觀共相，它將天南地北各學門的思想家聚集一堂。年輕的科學家相信他們正面臨物理學改朝換代的序幕。他們覺得物理學這行已經被高能粒子和量子力學這些華麗而抽象的名詞主宰得夠久，直到混沌革命──可以連接微觀和宏觀上百萬物體集體行為之間的深深鴻溝的新起科學──開始時，頂尖物理學家才發現自己心安理得地回歸到屬於人類尺度的某些現象。

混沌理論的近代研究，逐漸領悟到自己正抗拒科學走向化約主義的趨勢。相當簡單的數學方程式可以形容像天氣或瀑布一樣粗暴難料的系統，只要在開頭輸入小差異，很快就會造成南轅北轍的結果，這個現象被稱為「對初始條件的敏感依賴」。例如蝴蝶效應──今天北京一隻蝴蝶展翅翩翩對空氣造成擾動，可能導致下個月紐約的大風暴──使得科學家始終無法模擬天氣這個複雜系統，更不用說去精確地預測天氣。

許多學科中，都背負著牛頓式決定論的擔子。就像一位理論學家這麼教他的學生：「西方科學的基本理念就是如此：如果你正計算地球檯面上的一顆撞球，你就不必去理會另一座銀河系統其星球上樹葉的掉落。很輕微的影響可以忽略，任意小的干擾，並不會膨脹到任意大的後果。」又說：「通常無解的非線性系統應被排除在科學研究之外。」但混沌理論根本駁斥這二種說法。

非線性因素──意指玩遊戲的過程倒過來改變遊戲的規則──支配著絕大多數物理現象。一方面，物理學家不該因著它難以計算而逃避它，在另一方面，它不容許我們忽略任何變因，無論來自於遙遠的震動或是實驗者本身──這點告訴我們，觀察者始終無法與觀察對象作分離或各別考慮，儘管「我們所有的努力，就是要使自己置身例外」。在這種情況下，我們必須放棄對事件發展的決定論式之天真預測。混沌理論亦難自外於非決定論的趨勢，粉碎了唯物論者的夢想：欲以簡潔、化約的方程式來描述自然界。

混沌創造了使用計算機來處理特殊圖形，在複雜表相下捕捉奇幻與細膩結構圖案的特殊技巧。同時，科學家在混沌里發掘出「自然幾何學」之美。德國物理學家艾連柏格，有感而發：

「為什麼一株被風暴拉扯的枯樹，浮現於冬日黃昏的剪影，會帶來絕美的感受？而建築師千辛萬苦，設計出多重功能的大學校舍卻讓人無動於衷？雖然有些猜測成分，但是我認為答案可以從動力系統的嶄新觀點尋找。我們對美的感覺來自於自然界一亂一序，疏落有致的安排，比如雲朵、樹林、山嶺或雪花。所有這些形狀都是經由動力過程誕生的物理實體，這種參揉亂和序的組合最尋常不過。」

「這些線條反覆交織成金碧輝煌，在地面所形成的循環，帶來了旋風、大風暴與雷電。」

實驗家李奧．卡達諾夫感動地說：

「這種感受無可言喻，必定是科學家所能嘗到最甜美的滋味──當他終於意識到，發諸內心者與形諸自然界者合而為一，並且百試不爽，那種驚喜莫名的感覺！誰能料及，心智幽玄的密室，竟能反映了風和日麗的大自然景象，這是何等的震撼！何等何等的喜悅！」

大自然的微笑是科學家心靈深處始終的支持，這份與自然結合的一體感構成了他們最深邃的情感，誰說科學家沒有感動，誰說科學家是造成世界文明非人性化的罪魁禍首。即使是物理也是一門充滿感情的學科，它包含著物理學家的執著，物理學家的奔走，也包含著科學家所有對自然宇宙的渴求，正如神學家期盼上帝的眷顧那般的深刻！當人們失去情感，自然也不會再向人們招手。

某研究混沌的學者，撰寫有關蝴蝶效應的論文時，說道：「其實每個人都是那只有著魔力翅膀的蝴蝶，因為每個人的一舉一動都可能使世界變得不一樣。這告訴了我們世界的真相：這個世界不能失去你，也不能失去他，對於這個世界我們無法置身事外，也無法孤立局部的現象......如果上帝真的有骰子，祂會讓我們自己擲的，」他意猶未盡的繼續說「也許我們該相信魔法......這正是為什麼古代人在自然界里有天賦異稟，而現代人始終只能依賴技術與機械的緣故」雖然他扯離了物理的範疇，卻相當由衷地把現代人的處境表達出來。

由於科學家必須模擬混沌現象，於是帶動計算機實驗的趨勢與極精密儀器的設計，這導致「複雜性科學」的興起，此打破了各學科的界線門檻，結合有物理、化學、數學、社會學、生物與太空技術、計算機工業。目前科學雖然在表面上是分工的，但事實上它們是相連的。可以這麼說，「複雜性科學」本身正醞釀一股反對舊時化約主義的聲浪，這才使我們真正認識世界的本貌。

零亂往往是假相，混沌之中隱藏著更深層次的規則﹙吸引子、自我組織、自我重複與尺度無關性......﹚。這種正在蓬勃發展的理論，給全世界帶來巨大的衝擊，絕不亞於相對論與量子力學。一流期刊上所刊載有關一粒球在桌上跳躍的奇異動力，亦和量子力學的文章平起平坐。

＜補充＞懷德海的機體論

懷德海一方面，為了反對唯物論──他這麼描述唯物論的宇宙觀「自然界是枯燥乏味，既沒有聲音，也沒有香氣與顏色，失去關聯也失去想像，而只有彼此獨立無關的事物，在毫無意義地永遠不停地匆匆流轉」──另一方面，受到愛因斯坦相對論「觀察者的運動造成附屬時空結構的調整」之影響而提出機體論。

懷德海的理論主張：持續的具體實有就是機體，「整個」機體的結構對附屬機體的性質必有影響。以動物為例，當心理狀態進入整個機體時，對於一連串的附屬機體，直到最小的機體如電子等都有影響，因而生物體內的電子由於軀體結構的緣故，遂與體外的電子不同。如此一來，沒有任何事物具有獨立的實在，因為一切事物都是包含其它事物的有限位態而成的；事物處於互相關聯的共域中，事物的細節必須放在整個事物系統中一起觀察，才能見其本來面目──實在就是體現過程。

機體論強調事物之相互影響，「心」﹙意志﹚改變「物」的原本規律，而「物」影響其它事物的發展並反過來帶動「心」的運作。機體論使得心靈獲得肯定，價值得到證實，「超越理性範疇的是，那些事物深處神秘莫測的細節，人們可以預期旭日東升，但是風卻可以來去自如，」懷德海說：「文明如果不能超脫流行的抽象概念，便會在極其有限的進步之後限於癱瘓。」