科學論道5

五、科學發展的歷程
　　
　　 相對論和量子理論是現代科學的兩大基石，所以我們首先從這兩方面入手，看看佛學與科學有沒有什麼共同點。不過在對比科學與佛學之前，有必要簡單了解一下在西方哲學思想的土壤中是怎樣發展出近代科學理論的。
　　
　　在約2500年前，東西方一些主要思想家的觀點具有某種相似性。孔子主張仁義，而蘇格拉底認為德性就是知識。東西方幾乎同時期出現的兩位智者都非常強調人內部心靈的道德升華。蘇格拉底的學生柏拉圖繼承了老師的主要觀點，並發展出了自己的理論，他認為，存在一個純粹理念的世界，這個世界只能由心靈去認知。而對於這樣的觀點，柏拉圖的弟子亞裡士多德卻有著自己的看法，他有著一句名言：“吾愛吾師，吾更愛真理”。在亞裡士多德看來，老師柏拉圖似乎太輕視感性認識，太不注重現實世界的一些現像和規律了。因此，亞裡士多德根據自己的一些觀察經驗，建立了最早的物理學。亞裡士多德認為，物體會運動，是因為物體始終受到一種力的作用。根據這一原理，很自然的可以得到一個推論，即質量大的物體，從高空落到地面的速度要比質量輕的物體落地時的速度要大。這個結論的確也非常符合我們的日常經驗，從同一高度同時釋放一個石塊和一片羽毛，石塊總是會比羽毛要更快的落到地面上。這樣的一種認知，在長達兩千年的時間裡沒有人提出質疑，畢竟這與現實符合得很好。直到17世紀，善於思考的伽利略終於提出了不同的意見，認為質量不同的兩種物體會以同樣的速度落到地面上。據說伽利略還在比薩斜塔上親自作了這個實驗，並證明了自己的說法是正確的。
　　
　　毫無疑問，伽利略是正確的，不過他的實驗倒不重要，因為我們設計一個思想實驗就可以證明亞裡士多德理論的謬誤。假如重的物體一定比輕的物體下落得更快，那麼將二者用一根細繩連接起來，這樣下落的速度是快是慢呢？按照亞裡士多德的理論，重的物體加上輕的物體，質量要比一個重物體要大，顯然下落的速度也要大於重物體，但是，又由於輕的物體下落速度要小於重的物體，因此輕的物體會阻礙重物體的下落，則總體下落速度會小於單一的重物體下落。一個理論得出了自相矛盾的結果，所以用不著做實驗就可以判定亞裡士多德理論是錯誤的。伽利略的重要性在於，西方的思維走出了純粹的感性的直觀而走向了邏輯理性，而科學，作為邏輯理性的直接產物，逐漸擺脫了以往哲學的那種感性和形而上學的思維方式，成為了一種獨立的學問。
　　
　　但是，在近代的西方，科學的發展還離不開感性思維。牛頓的經典力學仍然是建立在人的感性思維基礎之上。傳說一顆落在牛頓頭上的蘋果使牛頓最終發現了萬有引力，不管是真是假，牛頓無疑非常善於從各種現像中發現一些普遍的規律，牛頓提出的物理學三個運動定律，正是他觀察物體運動現像，經過細致的思考後得出的規律性總結。牛頓總結的許多理論，在解釋諸多自然現像時大獲成功，成為名副其實的近代科學的奠基人。在牛頓的帶領下，近代科學蓬勃發展，運動力學、天文學等自然科學突飛猛進，形勢一片大好。直到二十世紀初，許多物理學家都認為物理學的大廈已經在牛頓的力學三大定律的基礎上建立起來，今後物理學的研究也莫過於在此基礎上的修修補補。以至於當時著名物理學家普朗克表示自己要獻身物理時，他的老師不無遺憾的對他說：“年輕人，物理學是一門已經完成的科學，把一生奉獻給物理學，實在是太可惜了。”
　　
　　然而，牛頓的物理學，更多的是建立在感性和直觀的基礎之上，在牛頓的經典時空領域裡，運動是絕對的，機械的，大自然就像被精巧設計過的一個巨大的鐘表，所有的一切都被機械的決定著。這樣的機械決定論，注定要遭遇一些跨不過去的坎。1900年的4月，熱力學的奠基人，著名的開爾文男爵在一個科學報告會上作了一篇名為《在熱和光動力理論上空的19世紀烏雲》的演講。在這篇演講中提到，在光學和熱學領域，各有一個實驗現像還無法用牛頓經典理論來解釋，因此稱為籠罩在牛頓經典時空觀下科學領域的兩朵烏雲。當時的人們普遍比較樂觀，認為這兩朵烏雲遲早會雲開霧散，最終被經典理論很好的解釋。但是，後來的事實證明，正是這兩朵烏雲引發了磅礡的大雨，使牛頓的經典時空觀在科學領域發生了傾覆。而這兩朵烏雲引發的兩場理論革命——相對論和量子論，正是現代科學的基石。
　　
　　相對論的提出，既是愛因斯坦天才頭腦的創見，也是科學發展的必然。即使沒有這個愛因斯坦提出相對論，一定還會有下一個愛因斯坦會提出，只不過科學就會稍微延緩一下發展的腳步。大家知道，在十九世紀五十年代，麥克斯韋就建立了描述電磁現像的完美的麥克斯韋方程組，通過此方程組，麥克斯韋計算出了電磁波的速度，沒想到這個速度就是光在真空中的傳播速度，由此麥克斯韋認定光也是一種電磁波。在這裡，光的速度是由公式直接推導得出，已是隱含了光速恆定的概念。後來，著名的邁克爾遜－莫雷實驗證明了真空中根本沒有“以太”這種光的傳播介質。這個實驗正是開爾文男爵所說的兩朵烏雲之一（另一朵是黑體輻射實驗，引發了量子理論的誕生），對當時的科學界具有相當的震動，按照牛頓經典理論，光的速度一定是相對於某個不動的物體，這個不動的物體被大家假像為是真空中一種靜止不動的介質——以太，以太是光傳播的介質，同時又相對於光速恆定，這樣，牛頓經典時空觀下的科學就非常完美了。然而邁克爾遜－莫雷實驗的結果讓科學家們如鯁在喉，如何解釋邁克爾遜－莫雷實驗的結果成了當時的一件大事。