从科学到佛学的必然性(陈明德)
由于人造卫星绕行着太阳系的星球,火箭击中了月亮,人类步入了探索太空的时代;所以一般人都这样说,二十世纪的科学昌明,真是登峰造极了,科学家确是万能的啊!他们从很少的原子,能看出它中间一个核子,由不同数目的电子(氢原子有一个电子,铀原子有九十二个电子),绕着圆形或椭圆形的轨道转动。又从广漠的太空中,测出地球每天以每小时一千英里的速率自转一次,每年以每秒种二十英里的速率绕太阳一周;整个太阳系又以每秒钟十二英里的速率,在本星团的范围内运动;本星团又以每秒钟二百英里的速率,在银河系的范围内运动;整个银河系又朝向极远的银河外系(由无数的星系构成),以每秒钟一百英里的速率运动。现在的人类也知道以多少数量的铀原子装在一起,就会引起其中一部原子的爆炸,依此制成原子炸弹,或产生原子动力推动人造卫星自然征服太空了,今日一切是科学第一,科学至上,除科学知识(尤其是自然科学)外,其他一切似都不值得一顾,都无补于物质文明,都与人生多大关系。
可是这种说法,都只是外行人的一种浅溥观点而已,真正的科学家们的看法都完全不同,他们知道在科学领域内迈进一步,并不是接近登峰极一步;相反地,科学家愈把视界扩展,愈发现前途茫茫,无边无际,他们已经发生怀疑,集过去现在以无至未来的科学家之全部精力,是否可以走完这段里程?
在廿世纪以前,伽利略和牛顿等,是机械地解释宇宙,可称为旧物理学时代。廿世纪开始后,卜兰克与爱因斯坦,用数理来抽象地说明宇宙,可说是新的物理学时代。西元一九○○年至一九二七年这段期间,先是卜兰克提出了量子论,讲质与能的基本单位;后有爱因斯坦发表相对论,讲空间时间和宇宙的结构。这两种理论现在已被公认为现代科学思想的两大柱石。两者都依据一致的数理关系,在本身的范围内,描述自然的现象。
但推溯近代科学的萌芽,是伽利略氏(Galueo)开始想法子说明事物是「如何」发生,并设法在有控制的情况下实验,成为今日科学研究的基础。后三十年,又有牛顿爵士(Sir Newton)的各种发现,因而发展成为一个由各种力,压力、张力。振动和波动形成的宇宙。但至廿世纪开始时,这些定律已经露了了破绽,牛顿认整个宇宙机械的一套理论体系逐渐崩溃,大家动摇了科学是不是可以说明事物「如何」发生的信心。
牛顿时代的定律,未尝解答以前亚里斯多德派科学家所要解答的「为什么」,而廿世纪新科学理论,同样也未解答牛顿派科学家所要解答的「如何」。他们只是提供给种种的方程式,如极精确地说明光的辐射和传达定律和各种方程式。但原子用什么实际机构放射光?光又藉着什么在空间传播?依旧是自然界最大的秘密。
十九世纪时,科学家曾想尽方法,希望创出一条定律,来说明物体受热放出的的辐射能量,但一切努力都归失败。直至卜兰克(Planck Max)假定辐射能的发放不是如流水潺潺不断,而是间间续续一点一点放射,并且把这种小点名「量子」,才定出一个满意的方程式——E=hv算出每个量子的能量。v是幅射频率,h是卜兰克学数(planck constant)。从那时起,放射的能量,若除以放射频率,必等于卜兰克常数。他找出这个不变的常数是小数点后二十六个十零再加上六六二四,共为三个数字。但为什么这个常数是这们大小不能变更,卜氏说这是一个数理上的事实,无法解释。这个常数亦如一八四九年科学家精确测定的光速——每秒钟一八六·二四八英里,成为人类所发现的真正自然律。
时至今日,似乎没有人怀疑物质由原子构成的,原子又由更小的电子、中子和质子构成的,甚至辐射能的单位亦经卜兰克定为极微的量子,这样大可确立物质是由「基本微粒」构成的观念。不料量子论发表后二十五年,一位年轻的德国物理学家德布罗格利(De Broglie Louis)竟提出一个意见,认为要充分了解物质和辐射间的互相作用现象,须不把电子看成个别的「微粒」,而应把它视作有系统的「波」。后经两位美国科学家戴伟生(Davisson,C.J)及格尔默(Germer,L.N)加以实验,证明电子确实显露了波的特性,于是这个被人认为构造「宇宙的基本材料」,就这样地失去了它的自体。
科学家最初将电子看成坚实有弹力的球体,但英国物理学家季因斯(Jeans)即尝表异议说:「坚实的球体在空间总有一定的位置,但电子显然没有位置。坚实的球体应占有多少空间一样毫无意义。」因为科学家如要单独观察一个量子,感觉它很像晚风与底夜声,模模糊糊,不可捉摸。没有一个人可以有把握地说,某电子就在「这里」,以「某种速率」向前运动。所以从前被认为球体的电子,竟变成了电能波动的负荷,于是科学家又得到一个结论,物质是由「波」造成的,我们是处在一个波的世界中。
科学家看不到整个电子,但总还依稀感到有点踪影,改口叫它做「波」。可是另的一种科学家认为充满宇宙的介质——以太,就连踪影也没有了!较早科学家曾确定,一切光及无线电波的传播,都靠「以太」为媒介:但经过物理学家迈克尔逊(Micheison,A.A)和莫莱(Morley,E.W.)的精确实验后,结论乃为地球如果在以太中运动,为什么光线不论朝那个方向发射,速度都没有丝毫的差异?因此不能证明以太的存在。科学家至此又一面临一个困难的选择,要是保留以太的话,就得推翻更为人尊重地动学说。可是相信地球不动易,相信光波电磁波无介质而存在难,他们真是进退维谷,狼狈不堪!
至爱因斯坦,他不再花工夫研究电子或以太是怎样存在或是否存在;他昂起头来,向无限的太空中观察。他从迈莫二氏的实验,知道光速不受地球运动的影响,断定这中宇宙的一个新发现,并推定光速不但不受地球,也不受日月或其他星球的运动而改变。由此,他定下了上条范围更广的规则:「一切自然现象和自然定律,通用于一切相对的作等速运动的体系。」基此爱因斯坦进一步阐明,宇宙是个不停的空间,星球、星云、天河以及所有在更远的太空中的巨大引力体系都不停地动,但是它们的运动,只能就其相对的关系加以说明。因为光在全宇宙中的速度不变,科学家想用光作标准,来测量天体「真正的」速度是无可能的,所以他放弃绝对运动、绝对时间和绝对空间的概念。
以爱因斯坦的说法,如果太空只有我们的一颗地球,那末不论它是运动或静止,都是一样没有差异,因为太空根本没有方向或界限。如果地球不是绕着太阳而行,我们根本也没有一日一年这种时间计算。至于空间距离亦和时间一样的概念,离开了宇宙对照体系的运动状态,根本没有空间距离。因此爱氏发表其震撼世界思想界的相对原理,他指人类主观所感觉的运动、时间、空间,都是参照其他星球体系而来的。
弄清了这三个相对的概念后,爱氏进一步提出其着名的「四度时空连续区」(Four-dimension-al space time continuum),证明宇宙并不是一个个定不变的结构体,而是个无定形的时空连续区。它是变化无穷的,只要某地方有物质和运动,这连续区就会受到干扰,如鱼游水中,能够激动它周围的水。一颗星,一个彗星,一道天河,在空连续区运动时,也同样能变更空时的几何构造。
在爱氏以前的科学家,至多只说三度空间,例如:一条铁路的轨道是一度空间连续区,机师只要说出一个单独座标点——车站或里程,就知道他在什么位置。但海上的船长,就要想到二度空间,他要藉经和纬度的两个座标点,来确定他在这二度空间中的位置。而飞行员则在三度空间中,他所考虑者不仅是经纬度,还有离开地面的高度。所以这个世界的空间,是个三度连续区。可是为要说明有关运动的物理现象,三度空间实在不够,必须同时指出位置如何随时间而变化。事实上,我们若对一家航空公司主管飞行班次的人,只说飞机在纬度X、经度Y、高度Z,而未说出时间这个座标点,在他听来等于白说,所以时间应为第四度。
不过普通人的主观想法,都把时间与空间绝对分开,但爱因斯坦在其「狭义的相对论」(Special theory of relativity)中指出其谬,他说空间扩时间均为相对的量。一切时间的量度,其实是时间的量度;反之,空间的量度,视时间的度量而定。如秒、分、时、日、星期、月、季、年,都是地球在空间对太阳及其他星球相对位置的量度。同样地,要表示人类在地球上的位置,其纬度及经度是以分和秒来量度的,如要计算精确,必须同时指出那一天的什么时候和那一年的那一天。
基于这个四度空间连续区的概念,天文学家从望远镜中窥视太空时,不仅朝前看空间,也要朝后看时间。他们灵敏的照相机可以照出五亿年以外散布在太空中如岛般的宇宙发出的微光,他们的分光仪更显示,这些的外层太空系统,正以高达每秒钟三万五千里英里的不可思议的速度,离开我们的天河系,动向不可知去处。说得更确切点,他们在五亿年前就已开始离开我们远扬。它们「现在」在什么地方?是否还存在?地球上的科学家还没法知道。
据说现在设在美国加州珀罗马山的新造望远镜,又把人类的视野带进更深远的空间和时间中,可以看到古老的光经过十亿地球年的时间才传到地球。三十年前,天文家看到的,只是离地球五亿光年隐约飘忽的外天河系统,现在这座新望远镜,正不断露出新的广漠的无边空间和无数遥远的天河。当年佛陀所说的「虚空无限,世界无限」,今日科学家已看到一点点,还有「众生无限」,科学家只在想像之中。
现在,人类知识的外在界限不逾相对论,内在界限不…
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