第84篇 混沌论（1）— 混沌论产生的历史背景

杨鸿智

第84篇  混沌论（1）— 混沌论产生的历史背景
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
一  余长根《混沌大世界》书中关于机械论力学缺陷的论述
（一）  经典力学的缺陷
近代经典科学，是伽利略——牛顿力学时代。这个伟大科学时代的以物理学为标志的自然科学然，达到极盛的顶峰，在欧洲乃至世界占居崇高的统治地位将近三个世纪。实际上，经典科学一开始就是以非我性为开端的，但是，由于当时的实践和知识的局限，它以大自然的终极描述的姿态，追求完美无缺的线性系统为对象，而把一些非线性现象加以忽略了。经典科学只相信本质上是有序的，有序=有规律，而把无序=无规律。不懂得，不研究非线性现象及其规律。他们以为决定论和可逆性的规律驰骋的缰域似乎已把大千世界尽收眼底，一切都已经似乎功德圆满无所遗憾了。对于牛顿的分析力学的辉煌成就和完美体系来讲，已经不存在什么有待解决的重大问题。但正是在这个形而上学的科学体系内部暴露了深刻矛盾。
伽利略是近代物理学之父，他用实验科学的定是否定了亚里斯多德的古典力学机体论（或目的论，即将一切物体运动与动物机体运动直接类比，以猜测性思辨的合理目的作为解释的根据），提出了惯性概念和相对性原理等。爱因斯坦认为：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。伽利略的力学思想，成了牛顿建立完整力学体系的先导。
开普勒在《新天文学》和《宇宙和谐论》两本著作中，分别发表了著名的行星运动三定律。关于所有行星的运动轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。这第一定律是对天体运行轨道均为圆形的传统观念突破。不过他发现行星绕太阳运动时，线速度和角速度都不均匀，但仍为面速度是均匀的而高兴。因为这是一种和谐的满足。他把发现行星绕太阳公转周期的平方和它们轨道半径的立方成比例，黎为第三定律，定名《宇宙和谐论》。开普勒是非线性研究的始祖，却被闵在追求均匀和谐的体系之中。
1686年4月28日，是人类文化史上最伟大的日子之一，牛顿向皇家学会提出了自己的代表作《自然哲学的数学原理》。牛顿继承和发展了哥白尼、伽利略、开普勒、笛长尔等数代科学家和哲学家的成就，在这部巨著中总结概括了著名的惯性定律、动量定律、作用定律和万有引力定律，构成了自然科学中第一个庞大而完整的公理化体系，直至今日仍然是我们使用的基本概念。在牛顿的体系中，定义和公理内在地联系在一起，每一个概念都能用一个数学符号表示。体系的数学映象保证内部不出现矛盾，物体在作用力影响下可能产生的运动由议程的可能解来表示。这样，牛顿学体系，以它的严密逻辑性和精美定量性，反映了它的正确和完美。对天体和地球上物体的力学运动给出了完整一致的解释。为建立统一的物质运动的宇宙观作出了伟大的贡献。
但是，西方科学的伟大奠基者们都强调自然定律的普适性和永恒性。正如罗杰•豪歇尔在艾赛尔•伯林的《反潮流》一书的“导言”中所说的：“他们寻求包罗万象的图式，普适的统一框架，在这些框架中，所有存在的事物都可以被表明是系统地即逻辑地或因果地相互联系着的。他们寻求广泛的结构，这结构中不应为‘自然发生’或‘自动发展’留下空隙。在那里所发生的一切，都应至少在原则上完全可以用不变的普遍定律来解释。”牛顿科学的雄心就是要提供一幅自然图景，该图景是普适的、决定论的，并且是客观的、完备的，似乎已经达到了应有尽有，无所不知的地步了。近代经典科学以为已经发现了自然界变化的核心处的永恒规律，因而也就排除了时间演化这类妖魔鬼怪，可以安稳歌舞，永享太平了。正象法国社会学家莱维——布鲁尔所说：“这种智慧的安全感是如此深地扎根于我们之中，以致我们从来也看不到它怎么可能被动摇……我们周围的自然界是有序和有理性的，恰如人类的思维一样。我们每天的活动便隐含着对自然规律普适性的完全信赖。”
（二）  力学≠一切
然而，事物的辩证法总是物极必反，不成问题的问题恰恰成了最大的问题。牛顿力学被当作描述自然永恒结构的体系，反而暴露了它的弱点和缺陷。牛顿的经典科学用力学规律解释一切机械运动是正确的。但是，世界的物质运动不仅仅是机械运动，还有物理、化学、生物、社会共五种基本运动形式。而且就是机械运动本身，也并非是单一的纯粹的，也是多样的、复杂的，所以这种机械的体系，恰恰存在着根本性的问题：
第一，机械还原论。
在自然科学研究中，有一种方法叫还原方法，就是将高层次的事物系统分解为较低层的组成要素，通过对它们的研究，揭示较高层次事物系统的特性和规律。如研究人类活动可以解剖猿猴现象作为标本。但是，由此再跨一小步就变成了谬误。还原论不同于还原方法。它把高级运动形式及其规律，完全归结为低级运动形式及其规律，否认了高级运动和低级运动的特殊本质和相互区别。这样就会矛盾百出了。牛顿在其代表作《原理》第一版中，多次表示认为机械运动是自然现象的终点，一切自然现象都可以还原，归结为机械运动，并希望用力学原理推导出自然界的许多其他现象，还把它夸大为合乎真理的哲学方法。而且，随着牛顿力学在解释天体运动和地面物体运动方面获得不断成功（如地球上潮汐现象的成因，在望远镜中找到了预言的海王星等）。影响越来越大，到18世纪末和19世纪初，几乎所有的自然科学家都相信：全部物理学，甚至全部自然科学都可以还原到力学，把自然界的一切都归结为机械运动。可以说，这是牛顿力学鼎盛时期全部自然科学的共同特征。例如，在解释热现象中产生所谓热质说，在解释燃烧现象中出现所谓燃素说，在解释电磁现象中导致所谓电液说等等。还有，不管是否有“力”的领域，都用“力”来加以概括，如化学亲和力，光的反向力，生物的生命力等等。甚至有人提出人是机器等。显然，这种把一切都归结为机械力学的还原论，是荒谬绝伦的了。
第二，机械决定论。
决定论是同非决定论对立的理论，它承认因果联系的客观性、必然性、普遍性，是不依人们意志为转移的规律性。牛顿力学体系把这种唯物主义决定论机械化、绝对化、凝固化，只承认因果必然性，否认任何例外偶然性。按照机械决定论的观点，给定一个微分方程，给定一个初始条件，就能决定过去或今后所发生的一切，排除了任何偶然性、特殊性、复杂性的可能，显然是片面的，错误的。法国著名数学家、物理学家、天文学家拉普拉斯学派，19世纪初把牛顿的纲领，即把一切物理化学现象归结为力（除了万有引力的吸引力以外，包括使物体膨胀和促进融解的热的排斥力，以及电力和磁力）的作用，变成了自己的正式纲领，当拿破仑统治欧洲的时候，这个学派统治了科学界。拉普拉斯把机械决定论推向了极端。它能在任意给定的瞬间组成宇宙的部分的每一物体的位置和速度，并能推断出该物体的所有变化，无论是向着过去的还是向着未来的变化。拉普拉斯认为世界的面貌是由它一开始就决定了的，现在的物质状态是由过去的机械状态所决定，以后的状态又由现在的状态所决定。自然界的全部发展过程是一条决定性的因果链，用形象化的语言表示那就是：自然界没有飞跃，没有偏向，没有波折，永远按同一轨道平铺来去。
（三）  机械论局限。
恩格斯在1886年曾经这样评论说：
“上一世纪的唯物主义主要是机械唯物主义，因为那时在所有自然科学中达到某种完善地步的只有力学，而且只有刚体（天空的和地上的）力学 ，简言之一，即重量的力学。仅仅利用力学的尺度来衡量化学过程和有机过程（在这些过程中，力学定律虽然也起作用，但被其他较高的定律排挤到次要地位），这是法国古典唯物主义的一个特有的，但在当时不可避免的局限性。”
“这种唯物主义的第二个特有的局限在于：它不能把世界理解为一种过程，理解为一种处在不断的历史发展中的物质。这是同当时的自然科学状况以及与此相联系的形而上学的即反辩证法的哲学思维方法相适应的。人们知道自然界是处在永恒的运动中。但是，根据当时的想法，这种运动是永远绕着一个圆圈旋转，因而始终停留在同一地点。总是产生同一的结果。”由于当时太阳系发生说刚刚提出，地球发展史即地质学还完全无人知晓，而关于现今的生物是由简单到复杂这样一个长期进化的结果，还根本不可能科学地产生出来，“因此，对自然界的非历史观点是不可避免的。”
恩格斯还从整个科学史揭露经典科学的弊端。真正的自然科学是从15世纪下半叶开始的。它把自然界分解为各个部分和门类，对有机体内部按多种多样的解剖形态进行研究，这是认识自然界方面获得巨大进展的基本条件。1669年牛顿写成了《运用无穷多项方程的分析学》，牛顿以后的经典力学的发展，主要是运用新的数学工具来解决具体问题，对基本概念和原理进行分析，尤其是法国数学家、力学家拉格朗日的《分析力学》，把新的分析方法运用到力学中去，从而丰富和发展了经典力学。但是，这种做法也给人们留下了一种习惯：把自然界的事物和过程分隔、孤立起来，撇开了广泛的总体联系进行单独考察，因此就不能把它们看作运动的而是静止的东西，不是看作变化的而是永恒的能把它们看作不是活的而是死的东西。这种考察事物的方法，被培根和洛克从自然科学移到哲学中以后，就造成了最近几个世纪所特有的局限性，即形而上学的思维方式。
在形而上学者看来，事物及其在思想上的反映，即概念，是孤立的、固定的、分割的、僵硬的、不变的。他们包括经典科学家，承认事物的客观实在性，但不懂事物的辩证联系和运动，典型的说法就是：“是就不，不是就不是；除此以外，都是鬼话。”初看起来，这种思维方式对我们来说是极为可取的，因为它是合乎所谓常识的。“然而，常识在它自己的日常活动范围内虽然是极可尊敬的东西，但它一跨入广阔的研究领域，就会遇最惊人的变故。形而上学的思维方式，虽然在相当广泛的、各依对象的性质而大小不同的领域中是正当的，甚至是必要的，可是它每一次都迟早要达到一个界限，一超过这个界限，它就要变成片面的、狭隘的、抽象的，并且陷入不可解决的矛盾，因为它看到一个一个的事物，忘记了它们互相间的联系；看到它们的存在，忘了它们的产生和消失；看到它们的静止，忘了它们的运动；因为它只见树木，不见树林。（余长根《混沌大世界》P112-119）


二  吴文成关于混沌论产生的历史背景的论述
吴文成先生有一篇文章《近代物理与新认识论》，论述了混沌论产生的历史背景，现在摘录如下：
（一）  前言
十九、二十世纪，是人类在思想各方面转变最剧烈的两百年。这些思想革命，从不同的方面导致传统价值的分崩离析，促使人们必须以新的角度来重新审视世界与自己。近代思想革命主要来自于四个方面：在生物学有达尔文演化论，在心理学有佛洛伊德的潜意识理论，在物理学包括相对论、量子力学和混沌﹙Chaos﹚理论，最后一方面是现代哲学。
自十七世纪，牛顿发现运动定律后，整个物理学便被纳入牛顿力学体系。物理因果律和决定论﹙Physical Determinism﹚──对事件系统的初始状态有精确的认识，便可正确无误地推论它此后的全部发展，科学家惯称此一通则为「因果律」，在古典物理中，因果律往往被指是决定论──大行其道，支配着几世纪以来科学家与哲学家的思想。直到十九世纪末以前，科学家们仍以简单唯物观看待实在界，认为语言工具够的话，人类可以完全掌握并预测实在界，甚至是它的过去与未来。
但是，一九Ｏ五年爱因斯坦提出相对论，敲响了牛顿物理学的丧钟。后来一九二五年的量子力学，批判因果律，几乎使得决定论穷途末路，至此，量子力学建立了非决定论在微观世界之发展基础。一九七Ｏ年代，混沌理论接着根本否定巨观事件的物理因果律，把非决定论推至成熟的里程碑。二十世纪物理这一连串的变革，是全面且深刻的，它一下就把人们认为可以客观掌握实在界的乐观想法给破灭，带来了人们对事物之新了解与看法。
（二）  相对论 ──量度值虽然并不见得「很真实」，但还有什么会比量度「更真实」呢？
相对论的提出不是偶然的。在十九世纪末，物理学家们便遭遇许多困难，当干涉仪的实验结果困扰物理学家的时候，爱因斯坦立刻放弃以太的概念并假设光速具有不变性﹙任何观察者测得之光速为同一固定值﹚，勇于怀疑传统牛顿的绝对时空概念，以「穷则变，变则通」的革新思想提出相对论。这段历史与爱因斯坦同哥本哈根论者的激辩是同样精采，爱因斯坦之所以成为近代物理的奠基者是有原因的。
原本二十世纪前，人类已经习惯了牛顿所带来的绝对真理与绝对价值，它的权威性提供了一种绝对安全感和最后归宿感，可是相对论却像一口巨大的丧钟在人类头顶轰鸣，使人们从牛顿教条弄得呆滞的状态下醒来，把人们一劳永逸的乐观梦想，变成前途茫茫的悲观困惑
狭义相对论指出，由于光的不变性使观察者无法区分绝对静止与等速运动；爱因斯坦得以肯定时间与空间的相对性，即观察者对时空的描述会随着运动状态而改变──在相对论中观察者所测量到之相对运动的物体，其长度显得更短，而时间显得更长。如果把光讯号当作传递事件因果次序的最快讯号，我们感觉﹙也是量测﹚到的因果现象，亦会随着观察者的运动状态而不同﹙注三﹚。爱因斯坦以「对一实际参考体的相对运动」来代替空间的量度﹙注四﹚，以「光速」代替时间的量度，换句话说，爱因斯坦以物理的操作定义来取代牛顿对时空哲学式的「简单定位」之定义。
人类的感官往往是不真切的﹙所谓的表象主义﹚，故以物理量度方式来描述事件是最真切不过，但相对论却告诉我们，即使是量度的结果，不同的观察者对同一事件竟会提出截然不同的描述。例如﹙同时性的问题﹚对于Ａ、Ｂ两事件，甲说Ａ先Ｂ发生，乙说Ｂ先Ａ发生，但相对论竟告诉我们二者都对，即各结论对所属观察者各是正确的。可是 (1) 不同坐标系的观察者对同事件的长度与时间描述，皆不相同，但是同事件其本体论上的时间与长度不可能是这样又是那样。 (2) 两事件在其本体论上的因果次序，不可能是这样又是那样。这导致我们必须要问：我们所观察与认知的是实在界吗？人类对事件的物理量度「真切」﹙即符合本体论的实在界，在下文读者必须区分『真切』和『真实』的含意﹚吗？相对论是否分割了实在界与现象界﹙注五﹚──实际值与量测值──之间的一致性？或者这样问：人们能否一如物自体般的客观认知实在界？
人类对事物的认知并不真切：就连物理量度──原本我们比较信任的认知对象工具──都如此深受主体状态因素所影响，我们怎能确信自己观察量度出来的结果是真切的呢？爱因斯坦在其著作＜相对论＞中译本三十页里曾提到「我们所看到物体在运动中收缩的现象，事实上并非运动物体的本身在收缩，如是物体本身在收缩，这样就毫无意义了」，同理，狭义相对论里的「时间膨胀」，基于 (1) 我们必须坚信关于时空的本体论事实只有一个。 (2) 由于狭义相对论效应﹙长度缩短、时间膨胀﹚出现于两不同惯性坐标系间的量度，故我们无从区分并判断实际值与测量值──实在界与现象界──是否一致。基于这两点，笔者可以肯定：人类对被观察对象的认知结果的确不真切，而且此狭义相对论效应只是「假象」罢了，实在界﹙例如运动物体本身的长度﹚并不可能会因为观察者或被观察者的运动﹙等速﹚状态而有所丝毫改变。但是广义相对论﹙加速坐标系与重力场中的时间膨胀、空间弯曲与光线曲折﹚不是「假象」，例如峦生子问题的两位主角最后回到同一坐标系时年龄竟然不同，在这里必须区分广义相对论与狭义相对论是有些不一样的。
在狭义相对论里，我们无法验证，当现象界改变时，实在界是否与现象界有对等的改变。或许这样说会更清楚：我们根本无法知道实在界究竟发生了什么，因为我们观察不到被观察者本身，我们只能够观察到光讯号所传递之已发生的事件现象，对人类而言，实在界究竟发生什么是不重要的，重要的是现象界所发生的一切，这才是真正与主体有关联──所以什么是事实？观察者所只能观察到的「现象」就是事实，虽然它不见得「很真实」，但还有什么会比它「更真实」呢？
相对论推翻了牛顿的绝对时空，但并不是没有绝对速度，只是无法找到它罢了，毕竟「相对是建立在绝对上」。如果上帝就在空间的绝对原点，我们将发现，光速的绝对性竟使得上帝隐藏了起来──这似乎是上帝刻意的安排。人们只能掌握跟自己本身状态有关的操作值，再去设想「绝对」是没有意义。人类﹙主体＝是不可能脱离自己的「参考架构」去判断事物；相对论明白告诉我们这点，即使是在物理里，自己对事物的观察﹙认知＝结果永远与本身的状态﹙主观因素＝有密切关系，我们再也无法企求绝对唯一的客观。
相对论同时促进休谟式的相对主义以前所未有的声势占领现代人的心灵，这在后面会提到。相对论虽然没有开启非决定论的趋势，却是物理近代革命与打击唯物论﹙注六＝的开始。唯物论预先假定有一确定的现在瞬间，一切物质在现在瞬间中都同样实在。
爱因斯坦说：「我们力图借助物理学理论，在迷宫中为自己寻求一条道路，借着通过大量已观察到的情况，来整理和理解我们的感觉印象。我们希望观察到的情况，能够与我们对实在界所作的概念相符合，如果不相信我们的理论结构能理解客观实在界，如果不相信我们世界的内在和谐性，那就不会有任何科学。这种信念，并且永远是一切科学创造的根本动机......在我们所有努力中，在每一次新旧观念之间的戏剧斗争中，我们坚定了永恒的求知欲望......当在求知上所遭遇的困难越多，这种欲望与信念也越增强﹙注七」。」尽管爱因斯坦始终期待实在界与现象界的紧密统一，正如同他始终不愿放弃物理决定论，但是思潮的发展却离他的期待越来越远，而讽刺地，他的相对论正是这个趋势一开始的源头。


（三）  量子力学──有时候，真理骑在错误的背上，驶入历史
相对论虽然备受各方瞩目，但却不是近来吸引物理界兴趣的主要论题，量子力学无疑占据了这一地位。它牵涉到物理体系的前后演变，正面触及物理体系初始状态的认识，无情地把深入骨髓的决定论信念，自根本动摇。
在海森堡发现「测不准原理」的当年，他曾说过「因果律的无效已终定地为量子力学所验证」。这番话给科学家与哲学家开启剧烈争论的门户。问题争论的焦点在于：用统计律和机率描述物理现象，是导源于我们对决定现象的因素认识欠完善，或是由于我们对量子世界的正确认识所生出。谁能断言量子力学不会随着时间更形完备而找出新的准确测出粒子速度与位置的实验方法呢？
在当时，支持决定论有一些是非常老牌而出色的物理学家，现代物理学的创建人。其中有：量子论的创始人普朗克；波动力学创建人德布罗依和水丁格；爱因斯坦等等。一般来说，此派人士认为；今日量子力学中的非决定论与统计律，只是暂时的，原因当归于我们的浅知；测不准式的解决问题办法，只是貌似的，它不意味对实在界中决定论基础之放弃。爱因斯坦认为「机会律的观念，只有在涉及有限认知心灵与对对象的认识论限制下，才有其科学意义；因此，如本体论地涉及对象本身则是误用」──强调本体论的决定论与因果律仍是被需要的。
持非决定论立场的物理学家，即所谓的哥本哈根学派，以波尔为首；海森堡和波恩为主要的发言人，当今大多数的物理学家皆可视为非决定定论者。他们认为：今日新物理学，要求我们彻底改换思想。决定论和因果律在原子世界内已不适用，取而代之的是机率。「我们想不出一种实验或理想的手续，用以同时准确定出物理系统的初始状态，故正确无误地推演出它此后的全部发展是不可能的；这迫使我们必须以统计律和机率来描述事件」，海森堡认为人类仍然承继着认识论上的限制，无法对实在界做出决定性的因果描述。这种测不准关系，并非由于光学仪器的不完备，而是观察者﹙观察方式﹚对所观察事物的干扰，且是不可避免的。
在支持非决定论的人之中，曾有人倡言放弃哲学因果律，甚至「竟大谈自然界的自由选择和粒子的自由意志」。波恩责斥这种言论完全没有根基。因果律在物理界存在，是一种信念，量子力学只是把因果律模糊到一种程度，科学家只能以或然率来描述粒子的可能运动发展，以致于必须放弃「决定论的描述」、「决定论的观念」等。海森堡说「在描述实验时，并不是大自然作选择，而是观察者作选择，因为是在观察的时刻，选择才变成物理事实」。
他说：「机率函数把客观因素和主观因素结合在一起。它含有对可能性，或者更好说对倾向──亚里斯多德哲学中的『潜能』──之陈述，这些陈述完全是客观的，并不依赖于任何观察者；它也含有我们对物理体系认识的陈述，这是主观的，因为不同观察者所有的知识陈述也不相同。」对物理学家来说，海森堡的知识论立场是一大改革。古典物理学认为，我们可以客观描述实在界而不涉及自己。难道这是一种幻觉？海森堡自问并怀疑着。测不准原理并未将实在界的客观性和可认识性破除或改变，但却使主观与客观务必舍弃分离之态。维才柯曾说「自然先于人，而人先于自然科学」，是故，自身所观察探索的对象世界，是绝对无法离于自身的──此也是相对论所暗示的知识论立场。这还会在后面提到。
笔者认为，当时决定论者与非决定论者的争议，其实两者都是对的。前者强调，独立于主体存在的本体论实在界是不可能由机率支配的，故决定论与因果律仍是正确的；后者则强调，被主体认识的对象事件﹙即现象界﹚，因测不准原理之故必须以机率描述，以致于决定论与因果律无法再适用。不过由于主体只能认识现象界，故只有现象界的非决定论才有意义；虽然我们有足够的信念认为实在界的决定论存在，但是它对人类没有意义。
基于决定论的立场，爱因斯坦反对哥本哈根解释，并且说了一句名言：「上帝不掷骰子！」他本能地认为上帝不会与世界玩游戏。笔者同意这点，上帝的确不掷骰子，人类只是看不清楚上帝的决定，以为上帝喜欢和人类玩骰子罢了。其实，即使是物理，也要依物理学家的「本能」而定的，这就是为什么爱因斯坦始终反对哥本哈根解释。
＜补充＞数学、语言与近代物理
理论数学就动机而言，它们是爱智者的游戏。十九世纪的非欧几何与多维空间的张量计算，原本是数学家的游戏，但是到了广义相对论所提出的时空模型居然是一种非欧几何；量子力学所需的数学工具如十九世纪下半叶所发展的矩阵论与无限维空间论，竟早就等在那儿，听候召唤使用。数学竟是这般与物理有不解之缘。这似乎暗示着数学的「先验」与物理﹙或者说是实在界﹚之间有某种互动、密切的关系，数学的启发虽然来自于数学家的本能，但是这个本能却经验地包含了实在界的结构。
在上世纪无数的新观念引介入物理学，某些情形中科学家还花了相当的时间才真正熟悉这新观念的运用，例如「电磁场」便很不容易被当时初次接触到它的物理学家接受，遭遇的困难在于当时没有任何现有的语言能够内在一致地谈论新的情境。日常语言只基于旧有的时空观念，近代物理实验告诉我们旧观念并非到处可用，在量子论中我们便无法用日常语言来谈论原子的结构，这导致物理学家必须藉助更抽象的数学语言来诠释新观念，但是当抽象数学过度偏离物理学家原本的直观概念时，他们如何从抽象得到一致的可理解的概念？当物理学家理解新观念时，他们要如何避免受到旧时空概念的误导呢？这是不可避免的问题，毕竟我们必须推敲数学所隐含的意义，毕竟我们不可能完全不依赖旧的「参考架构」。
当物理学家对非物理学家的人们谈论他所获得的结论时，若不用任何人都能了解的日常语言作某些释述，非物理学家的大众是不会满意的，但如此一来势必对只依赖旧时空概念的大众造成误导，大众变成只是了解自己各自以为的意思，而非物理学所欲表达的「意象」，这也正是我们反对过度通俗之科学书籍的原因。例如，是因为物理学家找不到更好的名词来称呼，所以才不得已称「它」作光子或电子，事实上它只是整个量子化场的一个受激态，但大众以为它是一颗颗的刚体物质；基本例子的自旋也不是日常生活里可理解的旋转。
我们必须分辨不同的语言层次所能适用的范围。当我们使用巨观的日常生活语言来解释微观的原子世界时，我们必须记住，它只能代表趋向实在的一种含混倾向。当这种含混而非系统化的用法导致困难时，物理学家便必须抽身出来，进入数学架构及其与实验事实毫不混歧的语言里。即使是物理学家，如何适度地利用日常语言来描述，也许是对他了解程度的第一个考验﹙可参考海森堡所着之＜物理与哲学＞第十章＝。
最后笔者要补充的是，我们的目的是在表达意象，而不是表达语言，我们应让意象来决定语言工具，当语言过度支配意象时，不但人类将无法跳脱旧概念的束缚，也会导致「语言的异化」。


（四）  混沌──不测风云的背后
混沌理论，是近二十年才兴起的科学革命，它与相对论与量子力学同被列为二十世纪的最伟大发现和科学传世之作。量子力学质疑微观世界的物理因果律，而混沌理论则紧接着否定了包括巨观世界拉普拉斯﹙Laplace﹚式的决定型因果律。
长久以来，世界各地的物理学家都在探求自然的秩序，但对无秩序如大气、骚动的海洋、野生动物数目的突兀增减及心脏跳动和脑部的变化，却都显得相当的无知。但是在七Ｏ年代，美国与欧洲有少数科学家开始穿越混乱去打开一条出路。包括物学家、物理学家及化学家等等，所有的人都在找寻各种俯拾皆是的混沌现象──袅绕上升的香烟烟束爆裂成狂乱的烟涡、风中来回摆动的旗帜、水龙头由稳定的滴漏变成零乱、复杂不定的天气变化与大崩盘的全球股市──的规则与一些简单模式中所隐藏令人惊讶的复杂行为。
十年之后，混沌已经变成一项代表重塑科学体系的狂飙运动，四处充斥为着混沌理论而举行的会议和印行的期刊。它跨越了不同科学学门的界线，因为它是各种系统的宏观共相，它将天南地北各学门的思想家聚集一堂。年轻的科学家相信他们正面临物理学改朝换代的序幕。他们觉得物理学这行已经被高能粒子和量子力学这些华丽而抽象的名词主宰得够久，直到混沌革命──可以连接微观和宏观上百万物体集体行为之间的深深鸿沟的新起科学──开始时，顶尖物理学家才发现自己心安理得地回归到属于人类尺度的某些现象。
混沌理论的近代研究，逐渐领悟到自己正抗拒科学走向化约主义的趋势。相当简单的数学方程式可以形容像天气或瀑布一样粗暴难料的系统，只要在开头输入小差异，很快就会造成南辕北辙的结果，这个现象被称为「对初始条件的敏感依赖」。例如蝴蝶效应──今天北京一只蝴蝶展翅翩翩对空气造成扰动，可能导致下个月纽约的大风暴──使得科学家始终无法仿真天气这个复杂系统，更不用说去精确地预测天气。
许多学科中，都背负着牛顿式决定论的担子。就像一位理论学家这么教他的学生：「西方科学的基本理念就是如此：如果你正计算地球台面上的一颗撞球，你就不必去理会另一座银河系统其星球上树叶的掉落。很轻微的影响可以忽略，任意小的干扰，并不会膨胀到任意大的后果。」又说：「通常无解的非线性系统应被排除在科学研究之外。」但混沌理论根本驳斥这二种说法。
非线性因素──意指玩游戏的过程倒过来改变游戏的规则──支配着绝大多数物理现象。一方面，物理学家不该因着它难以计算而逃避它，在另一方面，它不容许我们忽略任何变因，无论来自于遥远的震动或是实验者本身──这点告诉我们，观察者始终无法与观察对象作分离或各别考虑，尽管「我们所有的努力，就是要使自己置身例外」。在这种情况下，我们必须放弃对事件发展的决定论式之天真预测。混沌理论亦难自外于非决定论的趋势，粉碎了唯物论者的梦想：欲以简洁、化约的方程式来描述自然界。
混沌创造了使用计算机来处理特殊图形，在复杂表相下捕捉奇幻与细腻结构图案的特殊技巧。同时，科学家在混沌里发掘出「自然几何学」之美。德国物理学家艾连柏格，有感而发：
「为什么一株被风暴拉扯的枯树，浮现于冬日黄昏的剪影，会带来绝美的感受？而建筑师千辛万苦，设计出多重功能的大学校舍却让人无动于衷？虽然有些猜测成分，但是我认为答案可以从动力系统的崭新观点寻找。我们对美的感觉来自于自然界一乱一序，疏落有致的安排，比如云朵、树林、山岭或雪花。所有这些形状都是经由动力过程诞生的物理实体，这种参揉乱和序的组合最寻常不过。」
「这些线条反复交织成金碧辉煌，在地面所形成的循环，带来了旋风、大风暴与雷电。」
实验家李奥．卡达诺夫感动地说：
「这种感受无可言喻，必定是科学家所能尝到最甜美的滋味──当他终于意识到，发诸内心者与形诸自然界者合而为一，并且百试不爽，那种惊喜莫名的感觉！谁能料及，心智幽玄的密室，竟能反映了风和日丽的大自然景象，这是何等的震撼！何等何等的喜悦！」
大自然的微笑是科学家心灵深处始终的支持，这份与自然结合的一体感构成了他们最深邃的情感，谁说科学家没有感动，谁说科学家是造成世界文明非人性化的罪魁祸首。即使是物理也是一门充满感情的学科，它包含着物理学家的执着，物理学家的奔走，也包含着科学家所有对自然宇宙的渴求，正如神学家期盼上帝的眷顾那般的深刻！当人们失去情感，自然也不会再向人们招手。
某研究混沌的学者，撰写有关蝴蝶效应的论文时，说道：「其实每个人都是那只有着魔力翅膀的蝴蝶，因为每个人的一举一动都可能使世界变得不一样。这告诉了我们世界的真相：这个世界不能失去你，也不能失去他，对于这个世界我们无法置身事外，也无法孤立局部的现象......如果上帝真的有骰子，祂会让我们自己掷的，」他意犹未尽的继续说「也许我们该相信魔法......这正是为什么古代人在自然界里有天赋异禀，而现代人始终只能依赖技术与机械的缘故」虽然他扯离了物理的范畴，却相当由衷地把现代人的处境表达出来。
由于科学家必须仿真混沌现象，于是带动计算机实验的趋势与极精密仪器的设计，这导致「复杂性科学」的兴起，此打破了各学科的界线门槛，结合有物理、化学、数学、社会学、生物与太空技术、计算机工业。目前科学虽然在表面上是分工的，但事实上它们是相连的。可以这么说，「复杂性科学」本身正酝酿一股反对旧时化约主义的声浪，这才使我们真正认识世界的本貌。
零乱往往是假相，混沌之中隐藏着更深层次的规则﹙吸引子、自我组织、自我重复与尺度无关性......﹚。这种正在蓬勃发展的理论，给全世界带来巨大的冲击，绝不亚于相对论与量子力学。一流期刊上所刊载有关一粒球在桌上跳跃的奇异动力，亦和量子力学的文章平起平坐。
＜补充＞怀德海的机体论
怀德海一方面，为了反对唯物论──他这么描述唯物论的宇宙观「自然界是枯燥乏味，既没有声音，也没有香气与颜色，失去关联也失去想象，而只有彼此独立无关的事物，在毫无意义地永远不停地匆匆流转」──另一方面，受到爱因斯坦相对论「观察者的运动造成附属时空结构的调整」之影响而提出机体论。
怀德海的理论主张：持续的具体实有就是机体，「整个」机体的结构对附属机体的性质必有影响。以动物为例，当心理状态进入整个机体时，对于一连串的附属机体，直到最小的机体如电子等都有影响，因而生物体内的电子由于躯体结构的缘故，遂与体外的电子不同。如此一来，没有任何事物具有独立的实在，因为一切事物都是包含其它事物的有限位态而成的；事物处于互相关联的共域中，事物的细节必须放在整个事物系统中一起观察，才能见其本来面目──实在就是体现过程。
机体论强调事物之相互影响，「心」﹙意志﹚改变「物」的原本规律，而「物」影响其它事物的发展并反过来带动「心」的运作。机体论使得心灵获得肯定，价值得到证实，「超越理性范畴的是，那些事物深处神秘莫测的细节，人们可以预期旭日东升，但是风却可以来去自如，」怀德海说：「文明如果不能超脱流行的抽象概念，便会在极其有限的进步之后限于瘫痪。」