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宋涛

科学史上的怪现象
发表于《中外学术导刊》２００６年第１期
陶同
科学是一个不断发展的过程，没有永恒的绝对正确的理论。需要和应当欢迎新发现和新创造。但科学史上常常出现一种奇怪的现象，不是提倡发现和揭示事物真相和规律的新论，而是为既有的理论所束缚、控制、指挥。统治人思维的地心说、牛顿三大定律是绝对真理论、宇宙静态说，等等，虽然一次次产生类似的禁锢而又被突破，但并未因此而有所前辙之鉴。一个突出的例子：20世纪初，当有人用爱因斯坦的相对论推导出宇宙是动态时，人类智慧的代表爱因斯坦本人，由于相信宇宙是静态的的传统说法，一开始竟然也持反对意见，错误的认为是自己的公式有毛病。
这种现象今天仍在重复，150年前建立于热力学第二定律之上的宇宙热寂说、达尔文有关进化的原理等，仍在顽固地封闭人们的视线，阻碍看到真实的实际：一方面自身就是在宇宙进化中物种种群长期主动获取负熵活动促成DNA由渐变而突变的进化产物，置身于进化之中，分享宇宙进化的成效；而另一方面却说，宇宙从诞生起就一直在熵增退化，我们是宇宙退化中偶然的产物，生物进化是由于遗传密码偶然复制错误天择扰汰劣等进化法则所支配的。
一
然而，真实的实际明摆着是，迄今137亿年来，整个宇宙正是一个由平衡向不平衡，由无结构向有结构，由混沌向递序，由低级向高级，由简单向复杂发展的过程，用两个字来概括，那就是:进化。首先，宇宙的开始是平衡态而不是非平衡态。大爆炸后的宇宙，甚至直到30万年前后都处于极热状态，是温度均匀的火球（参见《科学大师系列》，保尔·戴给斯著《宇宙最后三分钟》，第18——19页），熵等于被传递的热能除以温度。所以，这时宇宙才正是热力学第二定律所说的处于熵值最大的极度无序的热平衡状态，它的熵值已达到无以复加的地步。按照热力学第二定律所说，系统一旦热平衡就不会再有变化，但宇宙却一直在演化，仅此就可以看出热力学第二定律是不可以套用于宇宙的。
后来，随着宇宙的膨胀，宇宙的平衡态打破了，与熵增说相反宇宙不断地提供新的负熵源，她的一代代子孙们主动去获取负熵，天促物进，创造出越来越有序、越高级、越复杂的宇宙第二代物能自组织系统（质子、原子、分子、星云、星球、星系）、第三代非知（本能）自组织系统生物（前生物三联体、单细胞生物、多细胞生物、腔肠类、鱼类、两栖类、爬虫类、哺乳类、灵长类）、第四代自知自组织系统人类（猿人、智人、现代人、当代人），……越来越走向有序、进化，越来越新奇、美丽、灿烂，而不是受热力学第二定律支配，从非平衡走向平衡，从有序走向无序，惨淡、衰败、可怕。
将热力学第二定律错误地应用于宇宙，不仅阻碍科学看到宇宙演化的真实，而且给人文思想造成极大的混乱，许多哲学家和艺术家也因此而哀鸣活着没有意思，只能听天由命等等。甚至告介人们：“一切时代的结晶，一切信仰，一切灵感，一切天才的光华……人类全部成就的圣殿将不可避免地会埋葬在崩溃宇宙的废墟之中。所有这一切，几乎如此之肯定，任何否定它的哲学都毫无成功的希望。”（罗素）可以说，宇宙热寂论是最大的危言耸听之说。
万物之母的宇宙自身是宇宙的第一代，虽然是自足系统，但却不能以热力学第二定律来套用。这不仅因为宇宙的开始是一个极热的平衡态火球，并非是非平衡态系统，而且还在于不能把热能与其他能产生和聚集能量的因素割裂。正如普里戈津所说，应在爱因斯坦统一性方向上“再迈进一步，因为我们的宇宙不仅仅是一个完整的系统，在此我们发展了某种统一性，弱力、强力等等各种力之间的联系;而且，我们作为一个整体的水平上，在人类的水平上，我们的宇宙是一个进化着的系统……它是一个进化的结果。” 宇宙中能聚集和产生能量的因素不仅是多样的，如引力、核力、电磁力等等，而且它们构成了一个不可割裂和孤立对待的时空质连续统。宇宙的时空质是一个动态的整体，能量的变化是与时空质的发展密不可分的。热力学第二定律，只是针对热量逐渐趋于平衡而谈的，孤立的热量的确只能由高向低流动;但是，宇宙中除热能外还有许多别的因素，不能照搬在小尺寸人工系统上得出的热力学定律来推论宇宙的演化。宇宙中种种因素的多维协同、系统调控，使热量能由低向高处流动，宇宙的子孙能一代比一代积聚更多能量，更善于获取负熵。
毕达哥拉斯说： “万物皆是数。” “数是秩序。”今天人类已进入数字时代。但，137亿年前宇宙从一开始就是以系统工程数据因素来进行调控的，而不是以某单一数据因素如热量数据来调控。宇宙万象无一能离开数，其中有一些数如温差、密度、宇宙的体积等，是在不停地变化，但另一些数如引力、弱力、强力、电磁力等的强度、基本粒子的质量，真空中光的速度等等，却是恒定不变的，称作自然常数。宇宙正是以这些自然常数的因素来进行调控，保持协同、和谐、有序的发展，生成井井有序的结构和不断进化的自组织系统，而不是不断走向无序、熵增、退化。之所以说这些常数构成的是一个准确的系统工程，不仅是因为自然常数是协同作用的，不能缺少其中的任何一个，而且还在于常数中任何一个如果有一点改动和偏离，宇宙就不会演化成今天这个样子。正如宇宙学家D·巴罗所说:：“自然界的引力强度如果有一点差异，或者电弱力的强度稍稍遭到扰动，那么稳定的恒星就不复存在，原子核、原子、分子的种种精确地平衡着、并能形成生命的性质亦将毁于一旦。”（《科学大师系列·〈宇宙的起源〉》，第108页。）
这是为什么呢?且列举自然常数之一来说明一下。宇宙大爆炸所产生的反引力——斥力和宇宙质量所产生的引力两者互为方向反相的对象，由于在其他数据因素的协同下，两者相互作用达到一种系统工程的平衡:宇宙处于有序和谐的发展状态，既不是爆炸膨胀得非常之快，以致什么物质也无法互相结合，也不是早早就坍塌收缩，又回到无体积的奇点。宇宙学密度也从另一角度印证了宇宙是在有序膨胀中。宇宙学密度大于1，宇宙将无限膨胀下去，小于1则会坍塌，通过观察和研究已有许多依据支持宇宙学密度几乎等于1，宇宙是处于平衡有序膨胀之中。不仅大到宇宙因引力和斥力相互作用而形成的膨胀速率，小到质子之间的弱相互作用力的量，不分巨细都具有一定的值;而且所有的数值协同配合，形成了一个恰到好处的常数系统工程，宇宙才能从大爆炸起井井有序地自控自调，在相当的一段时期内，引力与斥力接近系统工程的平衡的状态未打破之前，即“有序膨胀期”，是不会像宇宙热寂说所讲的那样是从有序向无序发展，而是从无序向有序发展。只有当宇宙的系统平衡态被打破，或是引力大于临界值，或是斥力大于临界值，宇宙才进入衰退期。那将是几十亿、甚至几千亿年后的事了。理论是否正确说千道万、归根到底要看能否有实证来证明。去年美国宇航局宣布，哈勃太空望远镜拍下的“宇宙诞生后不久产生的最早星系”照片，发现“当时宇宙比现在要更为混乱和无序”（2004年3月10日。新华社电）。有力地证实了将热力学第二定律套用于宇宙是不符合宇宙实际的，与宇宙从诞生起就一直在熵增、退化的错误说法相反，宇宙是一直在不断地走向递序和进化。
宇宙从诞生到现在不是按热力学第二定律演化的，并不等于说宇宙中不存在热力学第二定律所描述的现象。任何自组织系统的演化都遵循兴衰两段律，其衰段可以说是按热力学第二定律演化，准确地说是类似的演化。（之所以说是类似，是因为宇宙中没有完全孤立的系统，也不是只以热能来调控的。）所以，宇宙中虽然到处都可见到热量由高向低流动，但这不等于说宇宙和宇宙中的自组织系统都是一段律，从诞生起就是遵循热力学第二定律不断地熵增衰退。
就像地球上的“水往低处流“，这是很普遍的现象，但已经过了40多亿年了，地球上并未因此而变为“水平衡”。因为地球是多维协同调控的系统，除地心吸力外还有其他力量使水不会平衡，如月亮的引力就使大海每天两次涨潮，使水从低处向高处流动。风可以使水产生波浪，海啸能使水冲上海岸等，特别是空气的浮力，使水从低处向高处流动，地面上的水蒸气由低处上升到高处，变成雨降下来。所以地球上仍然在进化而未“水寂”。热量由高向低流动也一样，宇宙中到处都能见到，但宇宙仍在进化而未热寂，因为宇宙是一个多维协同调控的宇观系统，还有其他的力量使宇宙中的热由低向高聚集，如引力使原子分子结合为星云，星云聚集为星系，物质的聚集也是能量的聚集，太空中出现了高温的恒星，以及比一般恒星还要产生更大热量的超新星，从而使宇宙由无温差到有温差，温差也不是越来越小，而是越来越大。宇宙从而在不断地进化而不是退化。如果说宇宙之始温差最大，后来不断走向熵增、热平衡，就需列举出其之始何处温高，何处温低，两者差距多大，原理是什么，而不能仅凭热力学第二定律的演绎来作论断。杨振宁说得好：我们不能只以热力学定律来演绎和运用，而要从事实出发去考察热力学定律是否正确和具有普遍性。
二
如今是科学突飞猛进的时代，许多科学都在发生哥白尼式的革命。进化论亦然。达尔文的进化论指出世上物种万千，是逐步进化而来的，并非上帝所造，从而冲破了宗教的束缚，打击了神创论，高扬了科学精神，在人类科学史上功不可没。但达尔文那个时代生物学还很年幼，对许多问题尚处于非知的状态，例如对遗传的关键物质DNA、基因等就根本不知道，仅凭黑箱式的猜测来论断。达尔文就提出所谓的融合论，认为两性的遗传就像两种不同颜色的水混合一样而产生了下一代。基于这样错误猜测的进化论原理怎么可能正确呢？由于未能揭示生物进化的真正原因和原理，便把“变异”（生物的进化）说成是无缘无故的偶然。这一论断就连达尔文自己也深觉不妥，他坦诚地承认:“如果作出结论说，每一事物都是无理性的盲目力量的结果，这无论如何也不能使我满意。”他认为：“就人类的智慧来说这个问题太深奥了。”“万物肇始的奥秘不是我们所能解决的”，他公然劝人们“必须满足于做一个不可知论者”。还说；他自己“就是其中的一位”。（那时认为宇宙是静态的，不知道宇宙是动态的演化的，所以，更不可能去研究宇宙是进化的。）就是这样一个自己都怀疑自己理论的不可知论者凭思辨和猜测作出的进化原理，150多年来却一直被许多人捧为无庸置疑的绝对真理，错误地认为达尔文等于科学，等于反神创论，谁要是提出新的科学理论便会被扣上反科学、伪科学的帽子。
科学的发展需要百家争鸣，推陈出新，总不能搞独裁，只许一家儿独鸣，顺我者昌，逆我者亡，凡有不同科学见解或有新意者，无需多言，一律打棍子，扣帽子，置之于死地。试问，这样一来科学还怎么能繁荣和发展？伪科学应当也必须反对，但不能因此而错误地压制和扼杀科学的探索和创新。把既有的科学理论看成是完全正确的终极真理，就无异于禁止科学创造，阻止科学前进。为什么“真理总是掌握在少数人手里”？因为科学总是不断地进步，真理是一条永不停歇发展的长河。新的真理——准确地说新的科学理论，开始是由一两个人发现和创造的，可大多数人仍然为旧的理论所控制，把旧理论看成是不可动摇的真理，而当新科学理论为大多数人接受，更新的科学理论又为少数人发现和创造出来，于是又遭到大多数人反对，科学就是这样艰难地发展着，许多人或者说大多数人并不因此而有所醒悟。
达尔文凭猜测提出的种种进化法则，已无一例外地遭到深刻的剖析和批判。例如，生物是怎样进化的，他说是偶然的，不定性的无因之果，今天被其继承者进一步解释成是DNA的进化，是没有起因的，只是由于“复制错误”，“天从千万个偶然发生的错误中择其优，生物才得以进化。”他们错误地认为DNA是一个没有反馈功能的封闭系统，只能顽固地复制自身。但实际上，DNA从其鼻祖三联体开始就是一个开放系统。所以，能不断地寻找、识别、结合对象而不断地进化，多维协同、系统调控形成生物细胞核中的DNA。有反馈功能和没有反馈功能有着本质的区别。高射炮打飞机，因为炮弹没有反馈功能，所以当飞机改变了方向，就打不着了；导弹则不同，它有反馈功能，能跟踪不断改变方向的飞机，将它打下来。DNA的反馈功能要远远高于人工系统导弹。
当代科学的发展揭示了为数不多的适用于一切现象的基本原理，对称律就是其中的一个。对称律说明宇宙中不失不得的因果关系，许多科学家的重大贡献都与其创造性地发挥对称律和因果原理分不开的。世界上不会有无因的果，也不会有有因无果。物种进化能如许，为有源头活水来。生物的进化已被充分说明是有因之果，即在天不断提供新负熵源，物种长期共同的以信息为前导，以本能为指向的主动获取负熵活动中通过信息反馈，促成DNA由渐变而突变的。这已从生物细胞的大分子剖析中得到证实。不仅从细胞膜到细胞核中的DNA有精密的信息通道，而且DNA因长期的反馈需要也产生了许多相应的组织，如起正反馈作用的元件增强子和起负反馈作用的元件沉寂子，形成了多种主动活动和反馈进化的机制：重排、改组、扩增、重复、切除、断裂、偶联、剪接、漂变等。事实证明偶然的复制错误属于畸形变态。既然说成是天择，自然只能是渐变，达尔文用生物的进化不会有突变的渐变论来支持其理论，但实际上，不仅寒武纪物种大爆炸说明了生物的进化有断层突变的过程，是天促物进，地球大气中氧气的比率达到生物突飞进化所需的程度，生物主动获取负熵活动通过反馈由渐变到突变的结果；而且考古说明，生物进化中难以找到由低物种到高物种的中间态，生物分子学研究的进展早已揭示，DNA的分子碱基的性质、数量、排列会发生突变。按基因结构改变的类型可分为碱基置换突变、移码突变、缺失突变、插入突变等。排除病变外，是生物主动获取负熵进化的结果。
达尔文用人择良种多代后会改变为依据来推测天也可以择优汰劣，使生物得以进化。然而，他的这一思辨的推论却有明显的要害：既然是DNA偶然的复制错误，怎么可能有相同的偶然错误通过交配遗传给后代呢？即使有，人可以把优种集中起来，天怎能去集中呢？何况人择的结果只能改良种子，还没有见到也不可能通过优选创造新物种。
达尔文进化论受到时代的限制，其提出的进化原理是建立在150年前近代科学原子论、细胞学、牛顿三大定律、静态宇宙学、日心说等上的，采取的是黑箱猜测、思辨方法；达尔文主义的进化八论：物能论、偶然论、还原论、渐变论、天择论、竞争论、不可知论、唯生论等，恰与生物进化的历史和现实相违。八论只承认此而否定彼，偏执残缺。
例如，只讲偶然，否定必然；片面讲天的作用，不讲物进；只强调弱肉强食的竞争，不提进化的根本法则协同；只讲渐变，不讲突变；只提基因，无视多维协同的系统；只讲分析、还原，反对综合整体；只讲物能的作用，否定信息和意识的作用；只讲生物，不讲前后的宇宙各代……。尤其应指出的是：在只讲此否定彼时，所讲的此也是极端的，偏误的。例如，天是宇宙的同义词，它是进化的，起到的作用是促，而不是像达尔文主义说的那样“择”。又如，渐进是种群在天促下产生了相同的新的需要，在新需要支配下共同以信息为前导主动获取负熵活动而带来的果，而不是个体的DNA偶然的复制错误的优选。再如，还原，应是分析，而不是还原论所说的用微观代替宏观。
与达尔文偏执、残缺的理论相反，生物进化之因，不是物竞天择，而是天促物进；进化也不是起始于边缘个体，而是一个种群；不是只有渐变，而是由渐进到突变；DNA的进化不是偶然的复制错误，而是（宇观、宏观、中观、微观）系统调控反馈的必然；不是优胜劣汰的法则，而是多维协同，对象结合的法则；进化不是器质性状的改变，而是进化的进化；生物不是物能系统，而是宇宙的第三代，物、能、信息三者一体的非知自组织系统；人类不是生物，而是宇宙的第四代自知自组织系统（能进行自知创造，与创造对象结合而进化，与铜器和文字结合成为现代人，与太空飞船等结合而成为宇航人）；“万物肇始的奥秘”不是不可知，而是能通过人类的努力不断从非知转化为对象性自知。科学发展到研究生物大分子、遗传密码、宇宙大爆炸、相对论、量子论、系统论、控制论、突变论、混沌论、自组织论等等的当代，已分明看到达尔文进化原理漏洞百出。其错误不仅在科学上束缚人们的视野、阻碍科学的进步，而且给哲学和人文科学带来许多坏的作用和影响，例如提倡天定论、强权论、还原论、不可知论、适应论等等。
但许多人仍迷信其是不可怀疑的终极真理，生物界的主流仍然为达尔文主义所统治。连被称作是当代爱因斯坦的霍金也毫不怀疑地照捧达尔文的铱钵说：生物的进化是因基因复制错误导致的（《果壳中的宇宙》，第161页）。
如此这般难道还不是科学史上虽屡屡出现，却得不到改正的怪现象吗！
但愿科学史上的怪现象不再出现，科学能走上宽阔通畅的阳光大道。