吸引和排斥是物质运动的基本形式_自然辩证法论文

吸引和排斥是物质运动的基本形式_自然辩证法论文

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马克思主义产生以前,就有很多人研究过吸引和排斥的问题,如康德曾力图用吸引和排斥两种运动的作用来阐明太阳系等天体的起源问题,黑格尔则进一步认为“物质的本质是吸引和排斥。”①19世纪以后,自然科学有了长足的发展,它为科学地阐明吸引和排斥的关系提供了基础。恩格斯写作《自然辩证法》一书时,在总结概括当时自然科学成果的基础上,用大量的科学材料阐明吸引和排斥的辩证关系,使吸引和排斥这一古老的两极对立成了自然辩证法的重要范畴。

作为自然辩证法范畴的吸引和排斥,是从自然界各种物质运动形式中概括出来的两种基本的运动形式。这里所说的吸引,是指事物相互接近而聚积在一起的运动趋势和倾向;排斥,是指事物彼此分开和离散的运动趋势和倾向。

自然界中,普遍地存在着吸引和排斥的矛盾运动,如事物的接近和分离,收缩和膨胀,吸引和辐射,凝聚和扩散,结合和分裂,化合和分解,聚集和离散等等。所有这些,都是吸引和排斥的表现形式,同时,吸引和排斥又是这些现象的动力和原因。

吸引与排斥对自然界的过程具有极为广泛的概括性,它是自然界的基本矛盾,是自然界的基本运动形式。它适用于一切层次的和一切领域的物质运动。恩格斯指出:“一切运动的基本形式都是接近和分离、缩短和伸长,——句话,是吸引和排斥这一古老的两极对立。”②他还着重指出:“吸引和排斥在这里不是被看作所谓‘力’”(即不应当把吸引和排斥归结为“引力”和“斥力”),“而是被看做运动的简单形式。”③

吸引和排斥是对立的统一,它们互相制约、互相依存、互相补充,并在一定的条件下互相转化。

恩格斯在《自然辩证法》一书中反复地说明吸引与排斥相互依存的关系。他根据辩证法指出:对立的双方不能孤立存在,有其一必有其二,失去一方,它方就不能存在,“凡是有吸引的地方,它必定会被排斥所补充。”④同样,凡是有排斥的地方,它也都必定被吸引所补充。吸引和排斥“完全互相补偿的,正如这在事实上是从两极之分的本性必然得出的结论那样。作用不完全互相补偿的两极决不是极,并且直到现在为止在自然界中也没有看到过这样的极。”⑤“宇宙中一切吸引的总和等于一切排斥的总和。”否则,就会出现“一个方面会逐渐胜过另一个方面,运动因而最后就会停止。”⑥

恩格斯关于吸引与排斥相互依存的论点,从根本上打击了在哲学和自然科学中到处流行着的只看吸引不看排斥,或只看排斥不看吸引的片面的形而上学的思想。

自然科学中有一种形而上学的重力论。以牛顿为代表的古典的重力论,只看到物质的吸引一面,否认物质同时存在着排斥的一面。他们认为引力是物质的本质属性,而排斥则不是物质的必然属性。如果有排斥,那就是由“超自然”的力量造成的。他们没有辩证法思想,不了解不仅有万有引力,而且还有万有“斥力”(万物之间有排斥的作用),以致于连行星为什么会围绕恒星运动这样的事实也解释不清楚。现在随着天体演化学的发展,黑洞学说的提出,在对黑洞的各种解释中又出现了一种现代重力论形而上学观点。认为只有吸引,没有排斥,这个论点也是违反辩证法的。有吸引必有排斥,有进必有出,有吸收必有发射,尽管在特定的条件下吸引可以占优势,但排斥不仅不会完全消灭,而且吸引发展到一定程度,必然向排斥转化,怎么可能只进不出,怎么可能只有引力收缩而没有向其他运动形态的转化,怎么可能出现绝对的静态,又怎么可能变为几何点呢?“真正的关于物质的理论必须指出排斥以和吸引具有同样重要的地位,只以吸引为基础的物质理论是错误的,不充分的,片面的。”⑦“全部重力论是建立在这个说法的基础之上:吸引是物质的本质。这必然是错误的。凡是有吸引的地方,它必定会被排斥所补充。……物质的本质是吸引和排斥。”⑧如果黑洞里的物质将丧失自己的必然属性一一排斥,那显然是不可思议的。

缺乏辩证思维的自然科学家,很容易陷入形而上学唯心主义的泥潭。如果说重力论者因万有引力的发现和黑洞问题的发生从一个极端陷入唯心主义,那么“宇宙热寂论”者却从另一个极端陷入唯心主义。他们夸大热力学第二定律的作用范围,把它绝对化,推广到全宇宙,认为宇宙最后将走向绝对的热消散、绝对的热平衡,即热寂状态,那时一切机械的、光的、电磁的、化学的以及生命的活动与变化终将消失,这个“惰性的死寂状态”的出现也就是“世界末日”的来临。这种“理论”的荒谬性在于,它用单一的能量消散来囊括整个宇宙的物质运动和变化,他们只看到排斥的一面而看不到吸引的一面。只看到能量分散的一面而看不到能量集中的一面。当然,热辐射是排斥的一种形式,在我们面前观察到的天体运动和天体形成后的演化过程中,排斥运动往往以热能的形式向外消散。但是,自然界决不会只有热的消散这个单方面的过程,决不会只有物质与能量的分散过程,与此相联系的必然有物质与能量的集中过程。恩格斯指出:“放射到宇宙空间中去的热一定有可能通过某种途径(指明这一途径,将是以后某个时候自然研究的课题)转变为另一种运动形式,在这种运动形式中,它能够重新集结和活动起来。”⑨现代科学证明了恩格斯的英明论断。可见,只看排斥一面不看吸引一面,如同只看吸引一面不看排斥一面一样,都是完全错误的。

吸引和排斥,不仅互相依存、互相制约、互相补充,并在一定的条件下互相转化。例如,在物质的分子之间,同时存在着吸引和排斥的相互作用,当分子之间距离很大时,分子间的吸引很小,热运动(排斥)就占了优势;假如分子之间的距离缩小到一定范围时,则分子间的吸引占优势,这时物质的宏观形态,就会由气相或液相进入固相,分子或其他质点就被分子引力束缚在固定位置上振动。所以恩格斯指出:“物质的分割有一个界限,在这个界限上,吸引变为排斥;相反地,被排斥的物质凝聚也有一个界限,在这个界限上,排斥变为吸引。”⑩

在理解吸引和排斥的辩证关系时,不应把二者绝对对立起来或割裂开来,它们既不能互相抵消,又不能绝对分离。

吸引和排斥的“抵消论”认为,既然吸引和排斥是两种相反的运动形式,它们相互作用的结果,就如数学中的“A÷(-A)=0”一样,两者中和抵消,这样吸引和排斥相互作用的结果,不是运动的进行,而是运动的消失。

吸引和排斥的“分离论”认为,既然吸引和排斥是两种对立的运动形式,而它们相互作用的结果就可能出现下面这样一种情况,即全部吸引集中一部分物质中,而全部排斥又集中在另一部分物质中。最后的结果是吸引和排斥因相互分离而不发生相互作用,因而宇宙中的一切运动也会停止。

“抵消论”和“分离论”曲解了吸引和排斥间的对立统一的关系。“分离论”所断言的那种情况是不存在的。这正如把一块磁铁从中间切断,全部北极集中在一半磁铁上,而全部南极集中在另一半磁铁上的情况是不存在的一样。同样,吸引和排斥作为对立统一的一对矛盾,也决不会因其统一而使双方中和抵消,所以“抵消论”所断言的那种情况也是不存在的。这正如在一块磁铁上,因其南极和北极的统一,由于南北极的相互作用,而使磁铁自动去磁的这种情况是不存在的一样。可见,吸引和排斥相互关系上的“抵消论”和“分离论”观念都是错误的。

吸引和排斥具有不同的类型和层次,不同类型不同层次上的吸引和排斥各有其特性,各自遵循着由特殊矛盾决定的特殊规定。因此在处理时,就应当对具体的吸引和排斥进行具体的分析,不能用一个模式硬套。例如,在太阳系的层次上,吸引和排斥的具体形式是引力相互作用,用牛顿力学处理,就可以得出满意的结果。但是,牛顿力学的模式,并不是处理一切吸引和排斥的统一模式。卢瑟福和玻尔曾把太阳系的模型和运动方式引伸到原子体系中,试图用宏观运动吸引和排斥的规律去解释微观现象,结果和实际相差甚远。

吸引和排斥在自然界和自然界演化的过程中,有着极为丰富的表现。

在宇宙的天体运动中,无论是其形成的运动过程,还是现今空间各种天体运动,都表现为吸引和排斥的对立统一。现代宇宙学所描绘的演化宇宙模型表明,在我们的宇宙形成的极早期和较早期,吸引极弱,只形成基本粒子和各种元素的原子核,而排斥占优势,使宇宙物质保持极分散的稀薄状态;当膨胀到一定阶段,排斥开始减弱,吸引不断增加,稀薄气体物质逐渐凝缩成原始星系。在星系运动中,一方面强大的引力使星云物质凝聚成致密的天体,而不致脱离星系;另一方面恒星的高速运动、辐射光对气体尘埃粒子的压力,又造成巨大的排斥。星系重心和绕它旋转的恒星之间的吸引和排斥相互作用,导致各种星系普遍形成各种稳定的涡旋状和椭球状结构。我们的太阳系也存在类似的情况。

在宏观物理运动中,从简单位移的机械运动、热运动到电磁运动,无一不反映出吸引和排斥这一古老的两极对立。宏观物体的机械位移,例如抛物运动,被抛物体一方面因抛射而获得的动能与地球引力相排斥,另一方面又因与地球相互吸引,于是被抛物体在吸引和排斥的对立统一中沿着抛物线的轨迹飞行。宏观热现象,本质上是大量分子或原子、电子等微观粒子不规则运动的外在表现。大量分子因分子引力而凝聚,因无规则运动相互排斥而扩散,两者相互作用的强弱不同,使物体形成不同温度下的不同热运动状态。例如,水在加热汽化时,分子的动能(排斥)超过分子引力而自由扩散,排斥占优势,变成蒸汽;水在冷却结冰时,分子的动能较小,而吸引占优势,于是分子有序排列,结晶而成固态。各种宏观电磁现象,归根结底都是带正、负电荷的粒子之间的吸引和排斥相互作用构成的运动。正电荷和负电荷、磁北极和磁南极、导体和磁体之间,都显示出吸引和排斥的统一。呈现在宏观物体中的电磁现象,同这种电磁运动的物质承担者——各种凝聚态物质中分子(或原子、离子)之间吸引和排斥的作用所形成的物质结构和状态存在着密切的联系。

在化学运动中,吸引和排斥的相互作用具体表现为化合和分解这一对化学过程的特殊矛盾。作为化学运动形式的物质承担者原子——分子体系中,一方面原子之间由于不同电荷的电磁力或不同自旋方向的电子相接近而相互吸引,另一方面原子内电子相同电荷的电磁力和原子热运动又相互排斥,当吸引和排斥的作用达到动态平衡时,原子相互保持一定距离,形成稳定的化学键,分子处于稳定的状态。在化学反应过程中,参与反应的各个分子内原子之间由于吸引和排斥的作用发生变化,原子的外层电子重新分布,导致原子重新组合,形成新的分子。原有分子内原子间的化学键断裂,排斥超过吸引,于是分子发生分解,同时离解的原子之间由于电磁力作用,吸引超过排斥,形成新的化学键而发生化合,此时吸引和排斥达到新的动态平衡。因此可以说“一切化学过程都归结为化学的吸引和排斥的过程。”(11)正是由于分子中原子之间化学键的形成和断裂所引起的化合(吸引)和分解(排斥)的对立统一,构成了一切化学运动过程中的丰富内容。在化学的吸引和排斥中,各种化学元素的多种多样性质最充分地显露出来,同时产生出多种多样形态的化学物质。

伴随着化学运动过程中的物质转化,还发生着能量形式(如化学能、热能和电能等)的转换。因此,化学的吸引和排斥,又表现为化合时释放能量和分解时吸收能量之间的统一。化学反应中的能量变化,本质上反映了化学键的形成和断裂时的能量变化。一般说来,成键时放出能量,吸引加强,排斥减弱,断键时吸收能量,排斥增强,吸收减弱。

在微观物理运动中,吸引和排斥的统一首先表现在微观粒子之间强大的内聚力和相当的排斥力之间的动态平衡。人们熟悉的原子内部,原子核(主要是质子)和电子之间由于正负电荷相互吸引而呈现巨大的内聚力,同时又由于电子绕核高速运动的很大动能而与原子核产生强大的排斥力。正是由于内聚力和排斥力在相互作用中达到动态平衡,使原子处于稳定状态。原子核内质子和中子之间的吸引由于强相互作用而产生更大的内聚力,这种核力的作用半径在10-13厘米数量级,核子间距超过这个数量就不能结合。另一方面,核内相同电荷的质子之间、相同自旋的质子和中子之间、核子动量(△P)随核子间距(△X)缩小而增大(由测不准关系△a.△P≥h/2所决定),都会产生很大的排斥力。核子之间的内聚力克服它们的排斥力在10-13厘米空间范围达到动态平衡,使原子核保持相对的稳定性。在基本粒子内部同样有着吸引和排斥的相互作用。目前虽然实验还没有完全证实基本粒子如强子的内部组成层子(夸克)的存在,但粒子物理学的理论和实验已经无可辩驳地证明基本粒子是有结构的,有着更大的内聚力和相当的排斥力相平衡,并且已大体确定粒子之间的强相互作用不过是强子内部相互作用的外在表现而已。

对微观客体来说,吸引和排斥的统一还特殊地表现为微观粒子在不同物理场中的吸收和辐射之间的相互作用。原子内部原子核和电子之间是通过电磁场交换量子而相互吸引又相互排斥的。这种吸引和排斥的动态平衡,可能再因电子向外界吸收或辐射量子而改变:电子吸收量子会加大动能,从而加大它与原子核的排斥作用而达到高能位,使原子处于激发状态;当电子向外辐射量子时,会加强它与原子核的吸引作用而跃迁到低能位,重新恢复稳定状态。原子核内质子和中子之间的吸引和排斥,同样是它们之间在介子场中相互吸收和辐射所起的吸引和排斥相互作用,决定了微观粒子运动的变化和发展过程。

微观客体的这个基本矛盾还导致一系列其他内部矛盾相伴而生,相辅而行。例如,由于吸引和辐射量子引起微观系统的稳定性和非稳定性或变异性的对立统一,微观客体的粒子性和波动性的对立统一,粒子的间断性和场的连续性的对立统一,粒子的有穷维自由度与占据有限空间和场的无穷维自由度与在空间无限分布所表现的有限和无限的对立统一,等等。这些都充分显示出微观物理运动蕴含着丰富的辩证内容。

恩格斯当年在论述吸引和排斥的范畴时,分子生物学还没有产生,人们对生物的微观机制尚不清楚。因此他没有能对生命的吸引与排斥发表意见,而将这个问题留给后人研究。现在证明,吸引和排斥的矛盾在有机生命中也表现得很充分。

生命的基本特征是同化和异化,遗传和变异,新陈代谢并自我复制。一个生命体,实际是一个开放的复杂系统。这个系统在代谢的过程中,要和环境不断地进行物质、能量、信息的交换,从而不断地调整自身和自身与环境的关系。

生命体从环境中吸收物质,使之转化为自身的东西的过程,这就是同化的过程,局化就是吸引的一种表现;另一方面,又不断地将自身的物质分解,并将废物排放到环境中去,这就是异化过程,异化就是排斥的一种表现。因此可以说,生物体同化和异化的矛盾是吸引和排斥矛盾的一种高级表现形式。

生命体同化和异化的过程,要在酶的作用下,通过一系列的生物化学反应来实现。例如在动物体内,在消化食物的过程中,有机大分子在生物酶的作用下先要分解成有机小分子(排斥),如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等等,然后又在酶的作用下,在生命体的一定部位上,合成(吸引)生命体内的肝糖元、蛋白质、脂肪等等。所以说,动物在整个消化吸收的过程中,吸引和排斥表现得也很突出。再例如,在生物体中,糖在无氧状况下酵解,或者被氧所氧化,最后分解成二氧化碳和水排出体外,这也是一种排斥的形式。总之,吸引和排斥在动物体中表现得很明显。

吸引和排斥在植物中也表现得很明显。例如植物的光合作用,主要包含两个阶段:其一是光化反应,这当中包括光子的吸收,水分子的光化氧化,使水分子分解而产生氧气,产生有强还原力的辅酶I,在这一阶段,既有化学的吸引作用,又有化学的排斥作用。其二是卡尔文循环过程,这是一个把二氧化碳还原为糖类的热化学反应,是一系列的化合与分解的过程,也是化学吸引与化学排斥的形式。

现代分子生物学,从微观上揭示出遗传和变异的秘密。生物的遗传和变异,也充分表现了化学吸引与化学排斥的矛盾。

生物亲代的DNA分子,通过一种半保留性的复制方式产生子代DNA分子,使其碱基顺序得以保留下来。这个过程的本质是在DNA聚合酶的作用下,使DNA分子的两条麻花状的螺旋链解开,并将小分子的三磷酸脱氧核糖核苷缩合成新的DNA分子。在这个过程中,解链就是生物化学的排斥形式,缩合则是生物化学的吸引形式。

DNA分子控制遗传性状的作用,是通过蛋白质的合成体现出来的。管代谢的蛋白质和管遗传的核酸相互作用统一完成生物传宗接代的功能。生物要把亲代的性状遗传下来,首先要通过生化方式把亲代的遗传密码“转录”下来。转录过程是在RNA聚合酶的作用下,以细胞核的DNA为模板,将三磷酸核糖核苷缩合成信使核糖核酸。下一步还要把转录的遗传密码再在子代中“翻译”过来。翻译的过程实际上是转移核糖核酸和氨基酸的化学反应。以及转移核糖核酸上面的构成反密码子的三个碱基和信使核糖核酸上的碱基顺序实现氢键结合,从而把核苷酸语言翻译成氨基酸语言的过程。蛋白质的合成反应是一个缩合反应。它是在信使核糖核酸的“指挥”下,在核糖核蛋白体的存在下,从而定向地合成多肽的反应。可见,在遗传的全部过程中,以十分复杂的方式体现了生物化学吸引和排斥的矛盾。

变异的过程是核酸分子由于某种随机涨落而受到局部的破坏,改变了它的遗传密码顺序而引起的,某些随机因素会引起DNA的局部的破坏或变化。如亚硝酸、烷基化试剂等化学物质的作用,x射线、r射线、激光等射线的照射等等。所以说变异也是因生物化学、生理化学的作用引起的,而这些作用又都是吸引和排斥的形式。

在有机生命领域,无论是同化和异化的过程,还是遗传和变异的过程,都存在着生物化学、生理化学的吸引和排斥的矛盾。事实上,在生物的生长发育、新陈代谢、繁衍后代的全部过程中,吸引和排斥的矛盾,都有不同程度的体现,只不过生命界的吸引和排斥要比非生命界更高级更复杂。所以说,自然界的一切运动都是在吸引和排斥的相互作用中进行,或者说,自然界的“一切运动都存在于吸引和排斥的交替之中”(12)。

注释:

①恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第143页。

②恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第126页。

③恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第126页。

④恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第143页。

⑤恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第131页。

⑥恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第126-127页。

⑦恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第143页。

⑧恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第143页。

⑨恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第22页。

⑩恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第143

页。

(11) 恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第83页。

(12) 恩格斯《自然辩证法》单行本,人民出版社1984年10月新编本,第126页。

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