试论物质可分无限性与宇宙无限性的统一，本文主要内容关键词为：无限性论文,试论论文,宇宙论文,物质论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
（分类号 N02）
一、引言
在马克思主义哲学中，物质可分无限性与宇宙无限性是两个基本的自然观命题。在马克思恩格斯时代，受自然科学水平的限制，还不具备给予这两个基本命题以统一性论证的条件。在当今自然科学条件下，特别是现代宇宙学、粒子物理学、非线性科学的巨大进展，现已具备自然科学条件，我们认为应当及时给予这两个命题以统一性论证，以丰富马克思主义自然观。提出这一命题不是偶然，正是我们在多年研究物质可分的有限无限问题与宇宙的有限无限问题的过程中，逐步认识到这两个命题应当统一为一个命题。我们认为，只有在“大”、“小”两个极端上得到了统一性论证，自然界辩证法的客观性才可能得到基本的理解。现代西方哲学中有许多否定自然界存在辩证法的思潮，它们认为辩证法只存在于思想领域，或至多存在于人类历史领域，而绝不可能存在于自然界。因此，物质可分无限性与宇宙无限性的统一将有力地驳斥现代西方哲学中否定自然界存在辩证法的思潮。
本文力图从现代自然科学出发，给予命题以较为充分的论证。囿于学识，抛砖引玉，正是作者心愿。为促进对该命题的研究，欢迎专家学者进行学术论争。
二、上溯历史
物质可分性问题早在古希腊与中国古代就萌芽了。古希腊德谟克利特提出原子论，认为原子是不可分的。阿拉克萨戈拉提出种子说，认为“在小中不能有最小。因为永远有更小（因为存在是不能不存在的）”。[①]他实际上提出了物质无限可分的思想。在我国，春秋末期战国的墨家提出了原子说，“端：体之无厚而最前者也。”“端：无间也。”（《墨经》）指出端是物的起始，密得没有间隙。惠施，战国中期宋国人，他与其它辩者提出“辩者二十一事”，其中第二十一事是：“一尺之捶，日取其半，万世不竭”。可见，在中国古代与古希腊，有主张物质可分有限性，也有主张物质可分无限性。从哲学史与科学史来看，中国传统中主要是物质无限可分思想；而西方传统中主要是原子论思想，即物质有限可分。
西方公认宇宙概念源于中国。《简明不列颠百科全书》宇宙条目上写道：“宇宙。中国哲学术语。天地万物的总称”。（第9卷，第230页）古希腊毕达哥拉斯学派的菲洛劳斯提出过宇宙即Cosmos的具体概念。Cosmos是指和谐之意。Cosmos中包括神，其外是无限之嘘气或无限者。我们似乎可以认为，Cosmos仅指可以把握的那个宇宙部分，用现在的术语讲，它接近于现代宇宙学中的观测宇宙概念，而当今的宇宙学正是Cosmology，早在公元前8世纪，管子提出了宇宙概念——宙合，“天地万物之橐，宙合有橐天地”。（《管子·宙合》就是说，天地为万物之口袋，宙合又是天地的口袋。在这里，“宙合”作为一个词组构建了反映时间与空间相统一的概念。明确的宇宙概念由战国时代的尸子提出“上下四方曰宇，往古来今日宙”，至今为现代宇宙学所接受，其时代大约与Cosmos相同。而在西方并没有公认的时间空间概念，即使在牛顿的《自然哲学之数学原理》正文中也没有定义时间与空间，而是在《定义》部分的注释中做了说明。在西方，宇宙概念Cosmos主要是对空间而言，而中国的宇宙概念既包含时间又包含空间，相当于当代的Space—time。撇开宇宙的概念差别，西方宇宙主要是有限形象（当然近代有牛顿的无限时空，但更有爱因斯坦的有限无边宇宙模型，爱因斯坦为此而引入了他“后悔”的宇宙学常数。在中国，宇宙主要是无限形象，这与气论思想有关。
把物质可分的有限无限问题与宇宙的有限无限问题结合起来思考，也在人类思想的早期萌芽了。在古希腊就有隐隐约约的表述。提出种子说的阿拉克萨戈拉认为“在小中不能有最小。因为永远有更小（因为存在是不能不存在的）；同样，也永远有比大更大的存在，对小而言数目是相等的。”[②]他看到了物质在大、小两个方面都是无限的。而中国古代的管子，约早阿拉克萨戈拉200年左右，较为明确地提出了物质可分无限性与宇宙无限性的统一性命题。”宙合之意，上通于天之上，下泉于地之下，外出于四海之外，合络天地以为一裹。散之至于无间，不可名而山，是大之无外，小之无内。故曰有橐天地。”（《管子·宙合》）在这里，“大之无外，小之无内”表明宙合即宇宙在大与小两个极端上的性质是统一的，也是第一次作为物质可分无限性与宇宙无限性相统一的整体命题形式，该命题揭示了世界之无限性。到了战国中期，惠施提出“历物十事”，即考察事物的十个结论性命题，其中第一事就是：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”可见，惠施把管子的“大之无外，小之无内”思想作了进一步发展，发展成为非常对称的命题形式。冯友兰说：“‘无外’、‘无内’可以说是‘至大’、‘至小’的定义。意思是说，什么东西是至大的？只有‘无外’的东西是至大的。‘无外’就是说，不可能有什么东西在其外。这个大就是无限大。既然是无限大，所以就是至大。什么东西是至小呢？只有在其内、不可能有什么东西，不可能再分割了，这才是至小。这个小就是无限小，既然是无限小，所以说是至小。至大之所以为至大，至小之所以为至小，就是因为它是无限。”[③]可见，“至大无外”反映了宇宙无限性，“至小无内。反映了物质可分的无限性。“至大”称为“大一”，“至小”称为“小一”，无外的“大一”与无内的“小一”又都是一个“一”，因此大与小又是相同的[④]，揭示了“大一”、“小一”区别的相对性与统一性。“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”这一命题整体揭示了物质可分无限性与宇宙无限性的统一性。
关于“至小无内，谓之小一”再作以下说明。《庄子·天下篇》记载了惠施“十事”之外，还举有“辩者二十一事”。这二十一事可分为两组。对于其中“合同异组”，冯友兰认为它属于惠施一派[⑤]，其中包括了第二十一事：“一尺之捶，日取其半，万世不竭”。显见这是物质可分无限性思想。联系到惠施思想的逻辑一致性，因此，我们认为，惠施一派的“至小无内，谓之小一”应当是物质无限可分思想。从另一角度看，由于“小一”是无限小，因此有限之物欲分到无限小的“小一”，必然可以无限地分，这与墨家的原子论是不同的。关于“至大无外，谓之大一”，我们不能用20世纪现代宇宙学的“无边”概念去套“无外”，“无外”应当理解为无限大，即宇宙是无限的，因为古人的思想还不可能达到“无边”概念高度。这一观点与宇宙描绘为“高远无极”（《晋书·天文志》）的宣夜说相近。相传宣夜说产生于殷代。[⑥]
西方哲学到了近代，康德在考察理性辩证法时，提出了著名的“二律背反”学说。所谓“二律背反”是指当理性企图通过有限知性范畴去规定“世界”这一“无限”整体时，可以得到两种截然相反的结论。其中第一组反映宇宙的有限无限问题。
正题：世界在时间与空间上是有限的。
反题：世界在时间与空间上是无限的。
第二组反映物质可分的有限无限问题：
正题：世界的一切都是由单一的、不可分的东西构成。
反题：世界没有单一的东西，一切都是复合的，可分的。
对于第一、二组“二律背反”，在康德看来，它们是数学性质的，都是以自相矛盾的概念为前提，即把现象当成物自体，结果推论出的正反两个命题都是错误的。他提出了解决的办法：把世界理念换成经验对象或现象的条件系列，从而消除作为前提概念的自相矛盾，那就可以用有限和无限，单一和复合等知性概念去规定它[⑦]。可见，在这两组“二律背反”中，康德洞察到它们之中的共通性质，反映出世界在大与小两方面具有统一性。至此，我们不难得到这样的结论，在中国古代，已有了物质可分无限性与宇宙无限性的统一思想的较明确表达；而在西方，这种思想在古代是隐约的，在康德那里，也只是从“二律背反”中寻找共通性。
三、从自然科学观点看
1916年，爱因斯坦建立广义相对论，次年将其考察宇宙，发表第1篇相对论宇宙学论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》，提出有限无边宇宙模型。40年代末伽莫夫等提出大爆炸宇宙模型，认为我们的宇宙起源于高温高密的“原初火球”的大爆炸，建立了宇宙演化思想。大爆炸宇宙模型是历史上第一个把化学元素的形成与演化同宇宙演化的动力学联系起来的模型，作出了极为重要的宇宙学预言，得到观测宇宙学的有力支持，发展成为标准宇宙学模型。其观测证据主要有：（1）星系存在系统性红移。（2）宇宙微波背景辐射温度T≈2.7K。（3）各种天体上的氦丰度约为30%。（4）由宇宙膨胀决定的中微子数Nr≤4与由粒子的理学中Z[0]粒子宽度给出的中微子种类数Nυ＝2.96±0.06，二者极为符合，南辕北辙的粒子物理学和宇宙学在此交相辉映。[⑧]
一方面，本世纪60～70年代，弱电统一、量子色动力学的成功及大统一理论的初步成就，科学家们坚信超大统一必然成功。另一方面，60～70年代，获得了一系列重大的天文观测成果如微波背景、脉冲星等以及黑洞理论进展。这二者致使80年代量子宇宙学迅速兴起并取得重大成就。超大统一能标极高，只能在宇宙的创生期（普朗克时代）得以实现，这正是量子论与广义相对论的结合——量子宇宙学研究的领域。
研究物质结构，向小的方向进展，由此认识物质可分有限性无限性，属于粒子物理学领域。研究物质结构，向大的方向进展，由此认识宇宙有限性无限性，属于现代宇宙学领域。按照现代宇宙学标准模型，宇宙处于膨胀之中。而膨胀宇宙的逆时反推，那原来的宇宙越来越小，追溯到宇宙原初，宇宙应当是一个“奇点”，然而量子论引入，消除了“奇点”，成为量子宇宙即宇宙的普朗克状态。其普朗克时间尺度tp～10[－44]秒，普朗克空间尺度lp～10[－33]厘米。从粒子物理学来看，物质结构已深入到夸克轻子层次，其进一步研究需要更大粒子加速器支持，然而粒子加速器受物理原理限制，有限的地球空间不可能无限地提高加速器能标。幸运的是，大爆炸宇宙的早期，极早期的温度极高，因而粒子能量比当今或今后可能的粒子加速器能提供的能标高得多。尽管我们缺乏对实验条件的控制，但是早期的宇宙的确是检验新的粒子理论极为有用的实验室。这样，粒子物理学与宇宙学有越来越多的共生关系。宇宙学家与粒子物理学家就必然共同去探索大爆炸宇宙的极早期。通过研究宇宙的极早期，我们既可认识物质可分性问题，也可认识宇宙的有限无限问题。研究宇宙的“原初”与“终结”性状，也就是研究物质的可分性与宇宙的有限无限性质，由于宇宙的“原初”与“终结”在演化的宇宙中，是一个统一的过程，因此，物质可分的有限无限问题与宇宙的有限无限问题是统一的，是一个统一过程的两个方面。
四、从物质开放性的观点看
以下我们从物质具有开放性这一特性出发论证物质可分无限性与宇宙无限性的统一。物质具有开放性可从三个方面来考察，即微观、宏观与宇宙。
（一）微观物质具有开放性。（1）开放性是微观物质本身固有的性质。任何微观粒子都有自作用，不断有虚粒子的产生与湮灭。例如，电子有虚光子的产生与湮灭，电子质量就有裸质量与电磁作用质量之和。任何物质粒子之间有引力相互作用，通过交换引力子进行，而引力无法屏蔽。微观粒子相互作用的方式一般是近距作用，也可能有“远距作用”，量子力学中的EPR佯谬的贝尔不等式检验表明，在已作过的10多个实验中，绝大多数实验结果支持量子力学的“非定域”关联，只有极少数实验结果支持爱因斯坦的定域关联，确切结论尚需进一步研究。微观粒子由波函数（或几率幅）描述，意味着粒子出现于任何地方都有可能，只要不处于无限深势阱之中。微观粒子受海森堡不确定关系的制约。例如，位置动量不确定关系Δx·Δp≥h／2，如果把电子定域在空间某处，则平均说来它一定有很大的动量，因而一定有很大的动能。因此，如果电子受到有限动能的限制，粒子就可能远离原来的位置，破坏原有的确定性。比如量子隧道效应。能量时间不确定关系ΔE·Δt≥h／2，表明，时间有不确定性Δt≠0，平均说来能量也有不确定性ΔE≠0，而ΔE≠0表明微观粒子体系具有能量不守恒性，即体系开放。
（2）微观粒子与宏观外界之间是开放关系。我们曾论证微观客体是一个开放系统，微观客体的性质既由系统内部也由系统外部决定，微观客体与宏观外界相互作用后才产生宏观可观察状态——量子现象。[⑨]从微观客体的开放性出发，我们进一步讨论了延迟选择实验、薛定谔猫以及月亮的实在性问题，等等。
（二）宏观物质具有开放性。近年来，耗散结构论、协同学、超循环论，混沌学等非线性学科群的长足进展，揭示出宏观物质是开放系统，正是开放性才可能使宏观物质从无序向有序发展。广义相对论预言黑洞只有吸收，连光也逃不掉，但是量子论引入后，黑洞也有量子蒸发。可见，黑洞也是一个开放系统。
（三）宇宙具有开放性。广义相对论是我们目前拥有的最好的引力理论，但它是不完备的。爱因斯坦指出：“可是广义相对论还不完备，因为广义相对论原理只有满意地用于引力场，而不能用于总场，我们还没有确定地知道究竟该用怎么样的数学结构形式来描述空间里的总场，以及这种总场所遵循的究竟是怎么样的广义不变定律”。[⑩]广义相对论场方程是R[μυ]－12Rg[μυ]＝kT[μυ]，由于其能量动量张量T[μυ]满足广义协变微分守恒律，即T[μυ]；υ＝0（其中；表示协变导数），一般认为场方程仅适用于封闭系统。然而T[μυ]；υ＝0并不表示任何守恒定律，从物理上看，引力场本身并没有显含于T[μυ]中。换言之，引力场中守恒的应当是物质和引力场的总的能量动量张量。迄今为止，还没有找到公认的合理的表示引力场贡献的能量动量张量。由此可见，广义相对论场方程并没有要求物质和引力场的能量动量守恒律成立。
爱因斯坦场方程是研究宇宙的基本方程，由于宇宙整体的引力场相当强，场方程中应当有引力场的贡献。可是场方程中T[μυ]只有物质的贡献，没有引力场贡献，因此现代宇宙学中的能量守恒、动量守恒是不成立的。所以，我们认为，符合场方程的宇宙不是封闭的宇宙，而是开放的宇宙。更详细的论述请见文（11）。
现代宇宙学中宇宙的未来有两种方式：闭模型与开模型。在闭模型中，宇宙将是封闭式的振荡宇宙，宇宙经膨胀后收缩到量子宇宙状态完成这一代宇宙，通过量子宇宙的量子隧道效应又创生为下一代经典宇宙。在上、下宇宙的更替中，从虚时、实时的交替中，我们看到了宇宙的无限性。在开模型中（包括平直情况），宇宙空间无限膨胀，向外不断扩展，从空间的无限中，洞见了宇宙的无限性，洞见了宇宙的开放性。在大爆炸宇宙学中，宇宙演化有一暴涨过程，我们的宇宙只是暴涨宇宙中的一个小部分。因此，我们的宇宙膨胀是在暴涨宇宙基底上进行的，这显示出我们宇宙之开放性。从另一角度看，处于膨胀或收缩过程中的宇宙，其同一空间区域的前后时刻之间有正或负熵流交换（12），这意味着宇宙是开放的。例如，在膨胀宇宙中，前一时刻空间区域（物质系统）或从后一时刻空间区域获得负熵流。
目前较为成功的量子宇宙学方案有：霍金的无边界宇宙方案（为主流派），维伦金与林德各自提出的隧道宇宙方案。依据这两种基本模式，利用现代规范场论技术，学者们发现出了许多不同的具体宇宙模式，详细评述请见文（13）。在量子宇宙隧道方案中，意味着我们的宇宙可以从上一代宇宙演化而来，即由量子隧道效应，隧穿上、下代经典宇宙不连续区域。可见，在隧道方案中这一代宇宙是开放的，因为先隧穿过来的物质体系对后隧穿过来的物质来说是开放的。在宇宙无边界方案中，宇宙的最初假设也总少不了引力场（度规）和物质场，否则不可能仅通过数学自洽性得到具体的量子宇宙波函数。量子宇宙学本身无法解决引力场与物质场的来源问题，一个极为自然的假设就是物质场来源于量子宇宙之外，这意味着量子宇宙是开放的。
至此，我们从宇宙的原初（量子宇宙）与未来两个方面讨论了宇宙具有开放性。
（四）从开放性看统一。认识物质可分性，突破微观粒子层次后，最终涉及到“真空”的可分性问题，这里的“真空”是指量子宇宙的真空，或宇宙的普朗克状态。而量子宇宙是开放的，于是物质可分性问题可以归结为研究物质开放性。我们认为，物质的“分”意味着从整体中体现出部分的存在。从微观物质的开放性出发，我们能够更好地认识物质的无限可分性。由于系统并非完全开放，系统部分程度的整体性又体现出可分性，即是整体与部分的统一，可分与不可分的统一。（14）
前已指出，不论宇宙是闭模型、开模型，还是量子宇宙，它总是开放的。从开放性出发，我们洞见了宇宙的无限性。
因此，坚持开放性，我们能够认识物质可无限性和宇宙无限性。换言之，物质可分无限性与宇宙无限性统一于物质开放性。
五、物质可分无限性与宇宙无限性之转化性
宏观时空中，系统内外具有较为确定的含义。而在某种条件下，系统的内外只有相对的意义。我们知道，拓扑学中没有大小、左右、上下、内外概念，而宇宙极早期的普朗克时代就是时空拓扑发生涨落的区域。在黑洞中，有一个离心力佯谬（15），在一个接近黑洞的轨道上运动的天体会感到一种向内而不是向外的离心力，这表明了在引力场弄弯的空间中向内与向外是两个相对的概念，而不是绝对的概念。因此，在物质系统内外只有相对意义的地方，对物质的“分”可能从对系统的内部之分转化为对系统的外部之分（当然这种转化有不同的程度，如部分转化、完全转化），这就可能导致物质越分越重，而不是越分越轻，当然，质量只是描述物质性质的一个量，而不是以物质组元的轻重作为判断其是否具有可分性。
从物质系统开放性与系统内外相对性的统一，我们进一步认识到物质可分无限性与宇宙无限性的统一。当物质“分”到宇宙普朗克状态时，通过系统的时空拓朴波动，物质系统的内转化为外，外转化为内，即是说，对物质系统内部之“分”变为对外部之分。在宇宙普朗克时代，没有微观粒子的产生与湮灭，只有时空拓扑变化，因此原有粒子“内部”概念失效了，但其外部真空仍然存在，所以物质之分就转变为对真空之分。对普朗克状态——真空之“分”就是宇宙的创生。宇宙创生（详细理由见下第二段）后，即经典宇宙生成，分出引力，有各种粒子反粒子对称地在真空中产生与湮灭，其后粒子反粒子不对称生成，真空暴涨，以后按大爆炸宇宙学模型演化，成为具有无限性的宇宙。由此可见，从物质之分转化为宇宙的创生及其演化的图景，正是描述物质可分无限性与宇宙无限性相统一的图景，物质可分无限性体现于宇宙无限性之中。
在振荡宇宙模型中，当宇宙空间膨胀到最大就开始收缩，在收缩过程中，宏观物质不断聚集在一起，出现宇宙创生演化的逆过程，即引力过程、原子过程、核过程、粒子过程及量子引力（量子宇宙），这一过程也正是显示物质可分的过程。可见，在振荡宇宙模式中，物质可分过程体现于宇宙收缩阶段。因此，在振荡式封闭宇宙的交替演化中，物质可分无限性与宇宙无限性在转化中、循环中得到统一。
关于宇宙的创生就是对普朗克时代的的真空之分，我们再作以下阐述。我们曾指出，“分”就是从整体中体现部分存在。（16）量子宇宙是真空状态，是超对称的高维超弦空间，是超大统一的时代。当真空发生真空自发对称性破缺，对称真空变为不对称真空，随之分出引力相互作用，经典时空生成，多余空间紧致化，各种微子生成，有粒子，反粒子的产生湮灭。可见，经典时空生成、引力分出、微子、粒子的产生体现出早期宇宙整体中有部分存在。因此，宇宙的创生就是物质可分性的一种表现。
六、结语
早在2000多年前，惠施就提出了“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一”这一统一性命题。只有在20世纪科学技术时代，广义相对论、量子力学，特别是粒子物理学、现代宇宙学、非线性科学，最重要的是20世纪80年代量子宇宙学的创立，我们才看到了惠施命题的真正意义，我们也不得不从统一的角度审视物质可分性问题与宇宙有限无限问题。
19世纪，恩格斯在当时自然科学水平上看到了宇宙的无限性，且指出无限性本身就是矛盾；从量变质变辩证统一，他洞见了物质的无限可分性，提出了“关节点”思想。然而19世纪自然科学大多还是分门别类的，特别是宇宙学还停留在牛顿力学水平。因此缺乏进行统一性论证的自然科学条件。正如恩格斯指出：“随着自然科学领域中每一个划时代的发现，唯物主义也必然要改变自己的形式。”（17）也正是在量子宇宙学诞生之后，我们才有可能论证物质可分无限性与宇宙无限性的统一性。这正是本文所做工作的意义所在，丰富马克思主义自然观。
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