文档介绍：天道崇简
沈致远
恒河沙数,“一沙一世界”;万绿丛中,“一叶一菩提”。宇宙万物如此复杂,老子却说:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”道为何物?道是宇宙之本源。两千多年来科学技术的进展使人们越来越体会到:天道崇简。
不信吗?请看事实。
天文学是最早发轫的科学之一。人们夜观天象,想了解天宇中星辰的运行规律。古希腊天文学家托勒玫的地心说认为,众星均由东向西绕地球做圆周运动,其轨道称为“均轮”。此说对恒星而言大致与观测结果相符,但对行星就出毛病了,行星在天穹上的视觉轨道有时会出现由西向东的逆行。为了维护地心说,只好在行星的均轮上加“本轮”做修正,而且越加越多,竟用了80个本轮才和那时粗糙的天文观测凑合一致。地心说这种均轮加本轮的复杂体系好比是一件拼拼凑凑的百衲衣,却为罗马教廷奉为金科玉律。西班牙国王阿尔方索十世不以为然,评论说:“如果全能的主在创造万物之前先和我商量,我能提供更简单的方案。”
直到16世纪,哥白尼提出日心说,其简单明了远胜于叠床架屋的地心说。但他慑于教廷之威势不敢公开,直到临终前才在病榻上签字发表。70年后,伽利略利用望远镜观察到金星的盈亏现象,给地心说致命一击,确立了日心说。开普勒在此基础上,根据大量观测数据总结出行星运动三定律,据此可以精确地计算出行星的运行轨道,根本不需要什么均轮本轮,较之地心说大为简化。天道崇简初试锋芒!
开普勒的三定律固然漂亮,其不足之处是只知其然而不知其所以然——行星为什么这样运行?开普勒没有回答。牛顿根据伽利略在地面上做的力学实验,深入分析开普勒三定律,总结出牛顿力学的两个方程:一是万有引力方程,据此可以精确计算所有星体(不仅仅限于行星)之间的吸引力;另一是运动方程,据此可以精确计算物体(不仅仅限于星体)的运动状态。牛顿力学不仅揭示出开普勒三定律之所以然,而且概括了当时所知的一切物体的机械运动规律,奠定了经典物理学的基础。有人说:“牛顿将天上与人间和谐地统一起来。”牛顿理论既简单又深刻,适用范围非常广泛。人们对天道崇简有了更深的认识。
牛顿经典理论主宰了300多年。20世纪初冒出一个爱因斯坦,敢向经典理论挑战。在1915年发表的广义相对论中,他从物质能量及时空结构等基本原理出发,导出一个非常简洁的方程,不仅可以算出引力,而且还可以算出在引力作用下物体的运动状态。就天文学物理而言,爱因斯坦一个方程相当于牛顿的两个方程;更重要的是,它不仅比牛顿经典理论更精确、更深刻,而且还开拓了新疆域。广义相对论解释了以前无法理解的水星轨道“进动”,计算出经过太阳附近时星光弯曲的正确数值,还发展出大爆炸宇宙起源说和进化宇宙学,预言了黑洞的存在及其性质,如此等等,均非牛顿经典理论所能望其项背。
从地心说修修补补仍然捉襟见肘的几十个虚拟轮子,到广义相对论包罗万象的一个简洁方程,人们看到了天道崇简在天文学和物理学中的巨大威力。
化学的发展也证明了天道崇简。在分子水平上,化合物何止千百万种,这是复杂。深入到原子水平后,发现所有这些化合物均由九十几种元素所构成,这是简单。门捷列夫周期表揭示出这些元素之间的规律性,更是一目了然。
再来看生物学的发展史。19世纪前,生物学基本上是描述性的,按植物和动物的形态性状加以分门别类。林耐的植物分类学包括成千上万种植物,如果再加上动物和微生物,生物大家庭真的是子孙繁衍