文档介绍：科学与人文
多者异也
破缺的对称性与科学的层级结构
安德森
编者按:本文原名为“More Is Different: Broken Symmetry and the Nature of the Hierarchical Structure of Science”, 载Science, 177 (4047): 393-396。作者安德森(Philip W. Anderson,1923-),为著名凝聚态物理学家,曾获1977年诺贝尔物理学奖。郝刘祥译。
还原论的假设在哲学家中间可能仍然是一个富有争议的主题,但在绝大多数一线科学家中间,我想人们肯定都接受了。我们的心灵、我们的身体,以及所有有机物和无机物的运行机制,就我们所知而言,都被认为受同一组基本定律所支配;对于这一组基本定律,我们相信,除了某些极端情形之外,我们已经有了很好的理解。
若是不假思索,人们往往会把下述命题看成是还原论的一个显而易见的推论:如果一切事物皆遵守同样的基本定律,那么只有那些研究真正是基础的东西的科学家才是探索这些定律的人。这实际上就等于说,他们不外是一些天体物理学家,一些基本粒子物理学家,一些逻辑学家和数学家等。这种观点,也是本文所反对的观点,在韦斯科夫(V. F. Weisskopf)的很有名的一段话中表述得最为清晰: V. F. Weisskopf, in Brookhaven Nat. Lab. Publ. 888T360 (1965). 亦参见Nuovo Cimento Suppl. Ser 1 4, 465 (1966); Phy. Today 20 (No. 5), 23 (1967)。
纵观20世纪科学的发展,人们可以看到两种潮流;鉴于缺乏更好的术语,我姑且称之为“内涵性(intensive)研究”和“外延性(extensive)研究”。简言之:内涵性研究探求基本定律,而外延性研究致力于按照已知的基本定律来解释现象。当然,这种区分并非没有含混之处,但就大多数情形而言还是很清晰的。固体物理学、等离子体物理学,或许还包括生物学,都属于外延性研究。高能物理学,以及核物理学中相当的一部分,都属于内涵性研究。相比于外延性研究,内涵性研究总是要少得多。新的基本定律一旦被发现,将其应用到迄今尚未解释的现象上来的研究活动便会蜂拥而至。因此,基础研究有两个维度。科学前沿边界甚长,从最新的内涵性研究,到刚刚从近期内涵性研究中催生出来的外延性研究,一直延伸到基于过去数十年内涵性研究的广阔而丰富的外延性研究。
这段话的影响力,或许可以从这一事实看出:我听说,材料科学领域的一位领袖人物近期曾引用这段话,以敦促那些讨论“凝聚态物理学中的基本问题”的与会者承认,该领域几乎没有甚至根本就没有这样的问题,凝聚态物理学不过是外延性科学而已;而外延性科学,在他看来与机械工程差别不大。
这种思维的主要错误在于,还原论假设绝没有蕴含“建构论”(constructionist)假设:将万物还原为简单基本定律的能力,并不蕴含从这些定律出发重建整个宇宙的能力。事实上,基本粒子物理学家关于基本定律的性质告知我们的越多,它们对于我们理解科学其余领域中的真正问题越不相关,对于解决社会问题就更不相关了。
一旦面对尺度和复杂性的双重困难,建构论假设自然会站不住脚。大型和复杂的基本粒子集合体的行为,并不能