我很喜歡“列子”中的“孔子觀小兒辯鬥”一篇。1970年代初,我和我的科技大學(USTC)同事開始研究宇宙學,第一個選題就同“辯鬥”故事有關。至今的研究仍然多少有關。“辯鬥”引申出的物理和認識論,饒有興味。以“續篇”記之,與朋友分享。
“原篇”僅一百餘字,全文是:
孔子東遊,見兩小兒辯鬥,問其故。
一兒(A)曰:“我以日始出時去人近,而日中時遠也。一兒以日初出遠,而日中時近也。”
一兒(B)曰:“日初出大如車蓋,及日中則如盤盂,此不為遠者小而近者大乎?”
一兒(A)曰:“日初出滄滄涼涼,及其日中如探湯,此不為近者熱而遠者涼乎?”
孔子不能決也。
兩小兒笑曰:“孰為汝多知乎?”
其中A和B,是我加的,用以區別兩小兒。
續 篇
孔子怏怏地走後,又來了一個東遊者,原是柏拉圖學院的一位智者。因為希臘經濟終於垮了,智者們四散找食,西漂或東漂了。
漂者:“二位小兒,你們刁難孔聖人的辯鬥,我全聽到了。你們倆怎麼會用悖論術?是不是從我們柏拉圖學院小學班海歸來的?”
A和B:“不是,沒去過柏拉圖學院,那兒教什麼?”
漂者:“辯鬥,教各種辯鬥術。”
A和B:“哦?那你擅長辯鬥?敢不敢同我倆較量較量?”
漂者:“願意奉陪。就從你們糊弄孔聖人的‘辯鬥’論起。如何?”
A和B:“請出第一招!”
漂者:“你們用的邏輯證明法,都很好,同柏拉圖學院第一期學生裡士多德的三段論證明法大體一樣。但是,其中仍有邏輯漏洞。”
A和B:“什麼?有漏洞?”
漂者:“小兒A,你用的三段論大前提是‘近者熱而遠者涼’;小兒B,你用的是‘遠者小而近者大’。但是,你們都沒有證明這兩個論斷。使用未經證明的論斷,是不是漏洞?”
A:“這兩條還用得著證明?都是常識呀。”
B:“你這是邏輯抬槓法!它們都是‘不證自明’的嘛。”
漂者:“二位,‘不證自明’這個詞,可不能隨便用。什麼是‘不證自明’?簡單地說,就是狗都明白的事情。譬如,歐幾里得幾何的第一公理是,‘任何兩點之間可作一直線’。實質意思是,你扔一塊骨頭,隨便扔到什麼地方(任何點),無論狗在那裡(另一任何點),如果二者在同一平面上,狗都是沿直線跑向骨頭,不會繞著圈子亂轉。可見,狗知道,平面上任何兩點之間均可作一直線(直尺畫的線)。所以,歐氏幾何第一公理是‘不證自明’的。
“狗明白的事終歸有限。狗就不明白歐氏幾何的第五公理:平行線公理。其中涉及‘兩角之和小於兩直角’等等,狗不會懂。所以,第五公理不是‘不證自明’的。它實質是一個假設。你們的兩個大前提,也不是‘不證自明’的。在它們被證明之前,只能算是假設。
“其實,理論證明這兩個論斷並不難。將來,你們上了大學班,就會了。”
A和B:“我們偷聽過大學班的課。首席教授正講‘實踐是檢驗真理的唯一標準’。‘近者熱而遠者涼’和‘遠者小而近者大’兩條,已經被‘唯一標準’檢驗過數百上千年了。難道還不是真理?難道還要理論證明?”
漂者:“‘遠小近大’確實有實驗檢驗。不――過――,實驗檢驗過的東西,並不等於理論證明了的東西。即使實驗檢驗過的東西,也要再問一個為什麼。‘唯一標準’檢驗不會讓你知道為什麼會有‘遠小近大’。”
A和B:“什麼意思?”
漂者:“‘遠小近大’已經被‘唯一標準’檢驗過千萬次了,最認真的一次是高斯做的,從1821到1825,歷時五年。可以說‘遠小近大’是普世的,即在世界各地,甚至整個太陽系,都大體適用。但是,普世不等於普適。只要用一次理論證明,你就知道‘遠小而近大’是有條件的。如果你們連適用條件都不清楚,怎麼就能用它們作邏輯三段論的大前提?三段論證明法中,大前提的適用範圍必須包括小前提。”
A和B:“真的?‘遠小近大’,是普世而不是普適的?還有適用條件?什麼條件?快快道來。”
漂者:“遠近和大小,都是幾何量。你在理論證明時,少不了要用到歐幾里得幾何的公理和定理。所以,‘歐幾里得幾何時空’就是它們的一個適用條件。”
A和B:“那就是說――,在一個不是歐幾里得幾何時空的世界裡,就有可能‘遠者大而近者小’?”
漂者:“正確!完全正確!二小賢弟,果然聰明過人,大大超越‘唯一標準’教授!如果你們想去柏拉圖學院念博士班,我一定強力推薦你們每人拿雙份蘇格拉底獎學金。”
A和B:Wow!那我們都可以帶girl friend去了。”
漂者:“當然歡迎。俗話說,有男有女,才有真理(子)。發現真理(‘發現’過程當然包括‘檢驗’過程),一定要有理論和實驗的合作,缺一不可。不能由於生子的最後一步是由某一方完成的,就說該方是‘唯一標準’。唯男唯女,只剩上帝。
“不瞞你們說,我是從美國偷渡過來的。對實驗和理論的態度,美國和歐洲看起來有點不一樣。歐洲還殘留一點古希臘(不是今希臘)遺風,喜歡思辯,一有問題,不急著動手解決。等各種方案辯清楚了,再動手。美國呢,受杜威“在實踐中學”哲學影響,一有方案就動手,不行,再來一個方案,再試,再不行,再來…… 其實,不是因為美國人不知道理論分析的重要,而是因為美國比歐洲有錢:試驗,失敗,再試驗,再失敗……在美國,容易找錢玩‘再失敗試驗’(新到的Nature,就有‘再失敗試驗’又一例:http://www.nature.com/news/2010/100422/full/news.2010.198.html)。
“二位小賢弟,現在美國不行了,窮下來了,不再輕易給錢做‘再失敗試驗’了。我聽說貴孔子國銀子大大地有。我這才趕緊改變大方向,到貴地來了。”
A和B:“噢,漂老兄原來也是個‘漂大方向’的。你算趕上了。‘東學西漸’大方向已正式開始了。說不定,孔子學院就要買斷你們的柏拉圖學院,輸出新價值觀了。”
漂者:“什麼新價值觀?”
A和B:“剛才聽‘論語新解’課,講‘非禮勿聽,非禮勿言,非禮勿動’。新解是:除非見到禮金,不聽,不言,也不要動手幹活。”
漂者:“難怪我聽說,在貴地,‘科學引用索引’(Science Citation Index)已當作‘索財指標’(Suo Cai Index)用了。凡有SCI文章,就可以索到銀票。確否?”
A和B:“是。SCI文章明碼標價買。漂老兄,你還沒有講清楚,什麼是‘不是歐幾里得幾何時空’。如果講得好,將來,也許可以在孔子學院柏拉圖分院混到一個‘不是歐幾里得幾何教授’。”
漂者:“這容易。所謂‘不是歐幾里得幾何’,就是非歐幾里得幾何。丹麥詩人兼數學家海因(Piet Hein,1905-1996)用一首十行詩就擺平了。據說,Piet的情人(非數學家)一個勁兒地追問他:‘非歐幾何時空’到底在那兒?Piet沒得辦法,就寫了以下這首詩。我不懂丹麥的海盜語,湊合著翻譯,也湊足十行:
“兩條直線若平行, 相交只有在無窮。”
歐氏老翁生一世, 堅持第五到臨終。
死後昇天到無限, 怪事紛紛都出現。
有的相交在眼前, 有的無窮還分散,
看你如何堅持… 老路線?”
漂者: “二位小賢弟,能懂嗎?”
A和B:“它不就是批判那個姓歐的老頭‘堅持第五到臨終’嘛。等他一死,各種非歐反歐‘路線’‘怪事’就都來了:‘有的相交在眼前’,‘有的無窮還分散’。對不對?這種大批判格式的‘情’詩,我們這兒的數學家都會寫,不論是不是詩人。”
漂者:“……”
A和B:“漂老兄,我們這兒的老頭兒,早就‘四個堅持到臨終’了,也能看到‘在眼前,還分散’幾何了吧?”
漂者:“能呀,還沒到臨終,就有了呀……”
續篇的背景
1970年代初,我和我的科技大學(USTC)同事開始研究宇宙學。第一個課題就選定小兒問題:在宇宙尺度上,是否仍是“遠者小而近者大”?那時正是“批林(彪)批孔(丘)”年代,找一個為難過孔(老二)的問題研究,少惹政治麻煩。
膨脹宇宙時空是非歐幾里得幾何的。在尺度不太大的範圍內,或紅移不太大的範圍內,是“遠者小而近者大”,符合“常識”。當紅移大時,遠者不再進一步變小。反會變大。
我們用射電源數據研究這個關係。結果的確支持,當夠紅移大時,應有“遠者大而近者小”。1977年,Nature上報導了USTC的研究結果。美國國家射電天文臺臺長K.Kellerman告訴我們,他對這問題也有興趣,正在觀測更多的射電源以檢驗。1993年,Kellerman用新得到81個射電源數據,畫了一張圖,清楚地顯示出,紅移大於1後,遠者漸大。
1998年,又有變,新的觀測數據雖然也支持“大紅移時,遠大而近小”。但其紅移範圍要比1大許多。時下對這個結果的一個流行解釋是,宇宙含有大量“暗能量”。“暗能量”問題,是當今宇宙學的最熱門課題之一。應當另文介紹。但有一點不變,研究“暗能量”的一個重要手段,仍然是確定遠近與大小,或紅移與大小的定量關係。
2010年5月,Tucson.
□ 讀者投稿
華 夏 文 摘
―― 第九九八期 ――
刊登在 2010 華夏快遞 kd100514.