主题：言归正传，灌一瓢混沌 -- 孤子

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我们的书现在出版了中译本，我们非常高兴。这对我们来说有一种特殊的意义。近代科学的起点确实是在十七世纪，即伽利略、牛顿和莱布尼兹的时代，但这同时也是欧洲面对中国文明与之相争的时代，中国文明具有了不起的技术实践，中国文明对人类、社会与自然之间的关系有着深刻的理解。近代科学的奠基人之一莱布尼兹，也因其对中国的冥想而著称，他把中国想象为文化成就和知识成就的真正典范，这些成就的获得并没有借助于上帝，然而在欧洲的传统中十分流行对上帝的信任，把上帝比作造物主和立法者。

　　因此，中国的思想对于那些想扩大西方科学的范围和意义的哲学家和科学家来说，始终是个启迪的源泉。我们特别感兴趣的有两个例子。当作为胚胎学家的李约瑟由于在西方科学的机械论理想(以服从普适定律的惯性物质的思想为中心)中无法找到适合于认识胚胎发育的概念而感到失望时，他先是转向唯物辩证法，然后也转向了中国思想。从那以后，李约瑟便倾其毕生精力去研究中国的科学和文明。他的著作是我们了解中国的独一无二的资料，并且是反映我们自己科学传统的文化特色与不足之处的宝贵资料。第二个例子是尼尔斯。玻尔，他对他的互补性概念和中国的阴阳概念间的接近深有体会，以致他把阴阳作为他的标记。这个接近也是有其深刻根源的。和胚胎学一样，量子力学也使我们直接面对“自然规律”的含义问题。

　　在我们把这本书奉献给中国读者的时候，我们希望李约瑟和玻尔的传统都能永远继续下去。我们和他们一样相信，科学还处在它的初始时期，而且在历史上科学是被嵌入十七世纪的文化之中的，尽管这种嵌入富有成果，但是太受限制，以致对我们今天与自然的对话所引起的问题和疑问无法给出某种解释来。

　　由于这个原因，我们在本书中强调西方科学因为把自然描述成一个自动机而造成的文化危机，这个自动机甚至不能给出过去与未来之间的任何内在差别。不过，我们认为这个危机正在从内部接近其解除。科学开始容纳它先前排除过的问题了。

　　从本书写作的时候(1979)以来，无论在对耗散过程的现象描述上，还是在对这些过程的微观解释上，都有了一些重要的进展。

　　在现象的层次上，描述耗散系统的方程中“对初始条件的敏感性”的发现开创了新的前景。由此看来，除了简单的吸引中心(如我们在本书第五章描述的那些)之外，还存在着一些所谓“混沌吸引中心”，它们隐含着系统的某种“随机行为”。偶然性与必然性之间的关系是本书的论题之一。利用“混沌动力学”，这个问题甚至变得更为关键。诸如睡眠时的脑电活动或者地质时间尺度上天气的表观随机变化等过程，现在似乎成为以某个混沌吸引中心为特征的方程的表达。这就证实了我们的主要断言之一：对我们以自身为尺度的世界的发现才刚刚开始，而且看来和宇观或微观尺度上对世界的探索同样地充满着令人惊奇的事情。

　　本书的最后部分专门讨论对不可逆性及其与经典动力学所描述的决定论的可逆性之间的关系的微观解释。只要经典动力学模型仍然是以稳定轨道为特征的系统，这个问题就得不到解决，因为这时不可逆性仅能被定义为某种近似的产物，从而失去了任何客观意义。但是，稳定的动力学系统只是一些特例，而且最近对不稳定动力学的研究已经打开了认识不可逆性的通路。不稳定性与不可逆性之间的关系如今得到了阐明。不稳定系统的主要性质就是如第九章中所讨论的出现了种类繁多的较低级的时间对称性。这种多样性的存在，再加上假定初始状态是已知的且具有任意但有限的精度，就直接导出了包括不可逆性的方程。因此，当不稳定性和观测条件都被正确地考虑时，在描述的基本层次上不可逆性仍然是有意义的。这样，在现象层次上的时间之矢的现实性与物理学基本方程对它的否定这两者之间的古老矛盾正在消除，同时也消除了它的二元论的含义，即有时间性的主体与一个从内部看是无时间的客体世界之间的对立。

　　亚历山大?柯伊莱(Alexandre　 Koyré)论述近代科学诞生的名著的书名叫《从封闭的世界到无限的宇宙》。他正确地把这个过渡和西方科学的发源联系在一起，实际上，这个过渡仍在继续着。经典科学主要关心稳定的周期性的行为，因此以基本上是封闭的空时为参照。只是到了现在，我们才开始能够描述一个向进化和发明开放的宇宙。近代科学诞生在十七世纪欧洲的文化和宗教的环境中。现在它正在达到一个行星的尺度。一个非常有希望的迹象是，科学现在能够把与其他文化传统相联系的观察能力集合起来，因此能够促使这世界的经历了不同进化路径的各部分相互尊重和理解。

　　伊?普里戈金

　　伊?斯唐热

阿尔文?托夫勒

　　在当代西方文明中得到最高发展的技巧之一就是拆零，即把问题分解成尽可能小的一些部分。我们非常擅长此技，以致我们竟时常忘记把这些细部重新装到一起。

　　这种技巧也许是在科学中最受过精心磨练的技巧。在科学中，我们不仅习惯于把问题划分成许多细部，我们还常常用一种有用的技法把这些细部的每一个从其周围环境中孤立出来。这种技法就是我们常说的ceteris paribus，即“设其他情况都相同”。这样一来，我们的问题与宇宙其余部分之间的复杂的相互作用，就可以不去过问了。

　　但是，伊?普里戈金 (由于对非平衡系统热力学方面所做的工作，他获得了1977年诺贝尔奖金)却不满足于仅仅把事情拆开。他花费了他一生的大部分精力，试图去“把这些细部重新装到一起”，这里具体地说，就是把生物学和物理学重新装到一起，把必然性和偶然性重新装到一起，把自然科学和人文科学重新装到一起。

　　普里戈金1917年生于俄国，从十岁时起到比利时，在比利时长大成人，他身体结实，一头灰发，具有线条清晰的面容和像激光一样的力量。由于对考古、艺术和历史有很深的爱好，他把一种十分博学的思想带给了自然科学。他同他的工程师夫人玛利娜和儿子帕斯卡住在布鲁塞尔，那里有一个跨学科的小组在忙碌着，他们正在一些互不相干的领域内(如蚁群的社会行为，化学系统中的扩散反应，量子场论中的耗散过程)探讨他的思想所包含的内容。

　　他每年花费一定的时间在奥斯汀得克萨斯大学的普里戈金统计力学和热力学中心工作。由于他对来自非平衡系统中非线性过程的“耗散结构”所做的工作，他十分兴奋和喜出望外地获得了 1977年诺贝尔奖金。本书的另一位作者伊萨贝尔?斯唐热是一位哲学家、化学家和科学史家，她曾用一定的时间参加了普里戈金的布鲁塞尔小组的工作。她现在住在巴黎，在小城博物馆工作。

　　在《从混沌到有序》这本书中，作者向我们提供了一个里程碑――提供了一种能引起争论和激励思维的工作。这是一本充满远见卓识的书，书中闪闪发光的见解把我们许多最基本的假定推翻了，并提出了一些新的方法，使我们去重新考虑这些假定。

　　本书曾以《新的联盟》为题，于1979年在法国出版，它的出现在知识界的许多权威人士当中激起了一场了不起的任人畅所欲言的科学大论战，其涉及面之广，包括了昆虫学和文艺评论这些截然不同的领域。

　　这本书已经出版或将要出版十二种语言的版本，它费了这么长的时间才越过大西洋，这正说明了美洲在思想上褊狭和文化上傲慢的程度。不过，这段时间的耽搁，却又给这本书增添了光明的前景，即这次的英文版本中包括了一些普里戈金的最新发现，特别是有关热力学第二定律的新见解。他把热力学第二定律纳入了一个全新的观点之中。

　　由于这种种原因，《从混沌到有序》不仅仅是该书的又一个版本，它还是改变科学本身的一个杠杆，是迫使我们重新考察科学的目标、方法、认识论、世界观的一个杠杆。事实上，这本书可以作为当今科学的历史性转折的一个标志，一个任何有识之士都不能忽略的标志。

　　一些学者把科学描绘成是由其自身的内部逻辑所推动的，是出色地从其周围世界中孤立出来，按照其自身的规律发展的。但是许多科学的假说、理论、隐喻和模型 (不论科学家作出怎样的选择：是研究还是忽视各种各样的问题)，其形式都是由来自实验室外的经济、文化和政治力量所决定的。

　　我并非要求在社会的本性与占统治地位的科学世界观或所谓“范式”之间有过分纯的并列性。我也不像马克思主义者惯常所作的那样，把科学归结为建立在社会经济“基础”之上的某种“上层建筑”［*］ 。但是，科学不是一个“独立变量”。它是嵌在社会之中的一个开放系统，由非常稠密的反馈环与社会连接起来。它受到其外部环境的有力影响，而且一般说来，它的发展是因为文化接受了它的统治思想。

　　以十七和十八世纪时总称为“经典科学”或“牛顿体系”的那些概念为例。它们描绘出这样的一个世界，其中每个事件都山初始条件决定，这些初始条件至少在原则上是可以精确给出的。在这样的世界中偶然性不起任何作用，在这样的世界中所有的细部聚到一起，就像在宇宙机器中的一些齿轮那样。

　　这种机械论的观点恰是伴随着工厂文明的出现而被人们接受的。神明掷骰子看来很难说明这样的事实：机器时代热烈地拥抱了把整个宇宙描绘成一个机器的那些科学理论。

　　这种世界观把拉普拉斯引向了他那著名的主张：只要给出充分的事实，我们不仅能够预言未来，甚至可以追溯过去。而且这个简单、均匀、机械式的宇宙不仅塑造了科学的发展，它还旁及其他许多领域。它影响了美国宪法的创造者，使他们建造了一个统治用的机器，它的控制器和平衡轮像一个钟表的零件那样滴答摆动。当梅特涅为创造欧洲势力均衡而驰聘的时候，在他的行李袋中带着一部拉普拉斯的著作。而且工广文明的戏剧般的展开，伴随着巨大的轰鸣着的机器，其英雄般的工程的突破，铁路的兴起，以及诸如钢铁、纺织、汽车等新兴工业，似乎仅仅证实了宇宙宛如一个工程师手中的玩意儿。

　　但是今天，假如时代能尖叫的话(我们的时代当然像是能尖叫的)，那末机器时代正尖叫着要停下来。工业时代的衰老迫使我们面对着现实世界机器模型的讨厌的局限性。

　　当然，这些局限性的绝大部分都不是新发现的。认为世界是一个钟表机器，行星在其轨道上永不休止地运转，所有系统在平衡中按决定论而运行，所有这一切都服从于外部观察者能够发现的普适定律。――这个模型甚至从其诞生时起就已处于毁灭的炮火之下了。

　　在十九世纪初，热力学向机械论的宇宙画像中暗含的没有时间的性质进行了挑战。热力学家说明了，如果世界是一个大机器，那末它正在逐渐慢下来，它的有用的能量漏掉了。它不可能永远运行下去，因此，时间有了一个新的含义。达尔文的追随者们很快引入了一种对立的思想：世界机器可能正在慢下来，不断损失着能量和组织性，但至少生物系统却正在加快起来，变得具有更多的、而不是更少的组织性。

　　到了二十世纪初，爱因斯坦出来把观察者放回到系统中去，于是，这个机器看上去是不同的了――事实上，对于所有实践上的目的来说，它本来是不同的――取决于你站在它当中的什么位置上去观察。然而，它依然是一个决定论的机器，而且上帝不曾掷过骰子。再后来，主张量子论和不确定性的人们又给这个模型附加上尖锄、锻锤以及炸弹。

　　虽然如此，不管所有的“假如”、“而且”和“但是”，仍然可以公正地像普里戈金和斯唐热那样地说，机器范式依然是物理学的“参考点”，而且一般说来依然是科学的核心模型。事实上，它的不间断的影响是如此之巨大，以致许多社会科学，特别是经济学依然在它的迷惑之下。

　　本书的重要意义并不只在于它利用原始的论据向牛顿模型挑战，而且在于它表明了虽然有许多局限性、但依然有效的牛顿体系的主张有可能被相容地放入一个现实世界的更大的画像中去。它断定，古老的“普适定律”并不普适，而仅适用于现实世界的局部区域。而且这些正好是科学最致力研究的区域。

　　这样一来，用广泛一点的语言来说，普里戈金和斯唐热主张，机器时代的传统科学倾向于强调稳定、有序、均匀和平衡。它最关心的是封闭系统和线性关系，其中小的输入总是产生小的结果。

　　从基于能量，资本和劳力的巨大输入的工业社会，过渡到以信息和发明作为关键资源的技术高度发达的社会，毫不奇怪，应当出现新的科学的世界模型。

　　普里戈金的范式之所以令人感兴趣，就在于它把注意力转向了现实世界的那些方面：无序、不稳定、多样性、不平衡、非线性关系(其中小的输入可以引起大的结果)以及暂时性――对时间流的高度敏感性。这些方面标志出今天加速了的社会变化。

　　伊?普里戈金和他在所谓“布鲁塞尔学派”中的同事们的工作可能很好地代表下一次的科学革命，因为他们的工作不仅与自然，而且甚至与社会本身开始了新的对话。

　　布鲁塞尔学派的概念主要基于普里戈金的工作，这些概念合成一个新奇的、综合的关于变化的理论。

　　总括起来简而言之，他们主张当宇宙的某些部分可以像机器那样运转时，这些部分就是封闭的系统，而封闭系统至多只能组成物质宇宙的一个很小的部分。事实上，我们所感兴趣的绝大多数现象是开放的系统，它们和它们周围的环境交换着能量和物质(人们还会加上信息)。生物系统和社会系统肯定是开放系统，就是说，企图用机械论的方法去认识它们，是注定要失败的。

　　这一点还说明，现实世界的绝大部分不是有序的、稳定的和平衡的，而是充满变化、无序和过程的沸腾世界。

　　用普里戈金的术语来说，一切系统都含有不断“起伏”着的子系统。有时候，一个起伏或一组起伏可能由于正反馈而变得相当大，使它破坏了原有的组织。在这个革命的瞬间――作者把它称作“奇异时刻”或“分叉点”，根本不可能事先确定变化将在哪个方向上发生：系统究竟是分解到“混沌”状态呢，还是跃进到一个新的更加细分的“有序”或组织的高级阶段上去呢？这个高级阶段他们称作“耗散结构”，因为比起简单结构来，这些物理结构或化学结构要求有更多的能量来维持它们。

　　围绕这一概念的关键性论战之一和普里戈金的如下思想有关：普里戈金坚持，有序和组织可以通过一个“自组织”的过程真的从无序和混沌中“自发地”产生出来。

　　为了掌握这个极有力的概念，我们首先要区分“平衡”的系统、“接近平衡”的系统和“远离平衡”的系统。

　　让我们想象一个原始部落。如果它的出生率和死亡率相等，则人口的多少保持稳定。假定食物和别的资源都足够，这个部落就成为处于生态平衡中的局部系统的一部分。

　　现在增加其中生率，少数新增加的出生者(与死亡人数相抵之外的出生人数)可能只有很小的影响。该系统可能转到一个接近平衡的状态。此外再无别的事情发生。在处于平衡或近平衡状态下的系统中，要产生大的结果，就要有一个大的变动。

　　但是，假如出生率突然猛增，该系统就被推入了一个远离平衡的状态，而且这时占统治地位的是一些非线性的关系。在这个状态下，系统就完全两样了，它们变得对外部影响特别敏感，小的输入能产生巨大而惊人的效果。整个系统可能以我们觉得异乎寻常的方式重新组织它自己。

　　在《从混沌到有序》中有许多这种自组织的例子。平滑地通过液体而运动的热，在某个阈值上，突然地转化为一种对流，从根本上重新组织了该液体，千百万个分子像是受到了暗示似的突然把它们自己组织在六角形的元胞中。

　　普里戈金和斯唐热所描述的“化学钟”更为壮观。让我们想象一百万个白色乒乓球与一百万个黑色乒乓球随意地混合在一起，在一只箱子里杂乱地弹跳，这只箱子上有一个玻璃窗口。多数情况下，通过该窗口看上去是呈灰色的，但有时候，在无一定之规的某些瞬间，通过窗口所见到的样本可能差不多是黑的或是白的，这取决于这些球那时在窗口附近的分布。

　　现在让我们想象一下，窗口突然呈全白，过一会儿呈全黑，再过一会儿又呈全白，依此下去，以一定的间隔完全改变其颜色，就像钟表的滴答一样。

　　为什么所有的白球和所有的黑球能随着时间而突然地组织自己，从而交替地改变颜色呢？

　　按照所有的传统规则，这无论如何是不可能的事。但是，如果我们抛开乒乓球不说，而去看一看某些化学反应中的分子，我们就会发现，正是这种自组织或有序能够发生而且果然发生了，而不管经典物理学或玻耳兹曼的概率论是怎么说的。

　　在远离平衡的情形下，还会发生别的一些似乎是自发的，常常富于戏剧性的，在时间和空间上的物质的再组织过程。如果我们开始考虑二维或三维的情形，这种可能出现的结构的数目和多样性就会变得非常之大。

　　现在我们再加上一个更新的发现，想象这样一种情形，其中一个化学反应或别的反应产生一种酶，而这种酶的存在本身又能进一步产生同样的酶。这是一个例子，计算机科学家常常称之为正反馈环，在化学中，叫作“自催化”。这样的情形在无机化学中很罕见，但在最近几十年中，分子生物学家已经发现这样的环(以及抑制型的反馈或称“负”反馈和更为复杂的“交叉催化”过程)正是构成生命本身的材料。这样的过程有助于解释我们怎样从一些DNA小块构成复杂的生命机体。

　　因此，更一般地说，在远离平衡的状态下我们发现，非常小的扰动或涨落，可以被放大成巨大的破坏结构的波澜。而这就带来了一切种类的“本质”的变化过程或 “革命”的变化过程。当人们把这种得自对远离平衡态的研究的新见解与非线性过程结合起来，并考虑到这些复杂的反馈系统时，便开创了一种全新的方法，使得我们能把所谓硬科学和较软的生命科学关联起来，甚至还会和社会过程关联起来。

　　(这些发现至少对社会的、经济的或政治的现实观有类比的意义。诸如 “革命”、“经济崩溃”、“技术高涨”和“范式更迭”等术语，当我们开始用涨落、反馈放大、耗散结构、分叉，以及普里戈金概念词汇中的其他词语去思考它们的时候，便有了新的含义。)《从混沌到有序》为我们打开的就是这些全景画面。

　　除此之外，还有那更加普遍而令人困惑的有关时间的争论。

　　当今在科学方面和文化方面所进行的这场范围广远的革命，其组成部分之一就是重新考虑时间，这个问题有足够的重要性，值得我们在此稍稍扯远一点，然后再回到普里戈金对此问题的作用上来。

　　以历史学为例。在史料编纂方面的伟大贡献之一是布劳得把时间分为三种尺度的方法。这三种尺度是“地质时间”(其中事件发生在几千万年的过程中)，“社会时间”(这个尺度比地质时间短得多，经济、国家和文明即以此尺度来测量)，以及“个人时间”(它是更短的尺度，用以量度人的事件历史)。

　　在社会科学中，时间在很大程度上依然是一个空白领域。人类学告诉我们，各种文化在对时间的想象上是极为不同的。在某些文化看来；时间是循环的――历史永无止境地重演。在另一些文化(包括我们自己的文化)看来，时间是一条伸向过去和未来的大道，人民或整个社会沿着它前进。还有其他一些文化，在那里人的生命被看作对时间是静止的，未来迎向我们，而不是我们走向未来。

　　我在别处已经写过，每个社会都表现出它自己特有的“时间倾向”――即它对过去、现在或未来所强调的程度。有的社会生活在过去，有的社会迷恋着未来。

　　此外，每一种文化和每个人都倾向于用一种“时间的视野”去进行思考。我们当中的一些人只想到目前的，即现在的事情。例如政治家常常因只寻求当前的短期结果而遭到批评，他们的时间视野被说成是受到下次选举日期的影响。我们当中的另一些人则计划着较长的时期。这些不同的时间视野是社会和政治冲突的一个被忽略了的根源――也许是最重要的一个根源。

　　尽管人们越来越认识到时间的文化概念很不相同，然而社会科学在形成一个连贯的时间理论方面却只有很小的进展。这样的一种理论可能涉及许多学科，从政治到群体动力学和人际心理学。例如，它可能考虑到我在《未来的震荡》(Future　Shock)中称之为 “持久的期望”的东西，即我们从文化上得出的有关某些过程会持续多久的假定。

　　例如，很早我们就认识到一个人刷牙只需几分钟而不会刷整整一上午。当父亲去上班时，他可能要出去大约八个小时。“一顿饭的工夫”可能会持续几分钟或几小时，但是绝不会是一年。电视节目把一天划分成一些固定的三十分钟或六十分钟的间隔，巧妙地塑造出我们关于“持续多久”的一些概念。因此我们通常能指望一出情节剧中的英雄在最后五分钟内得到姑娘或是找到财宝或是赢得战争。在美国，我们知道相隔一定时间会插进一些商业广告。。我们的头脑中充满了这样一些持续时间方面的假定。儿童们的假定与充分社会化了的成年人的假定非常不同，这里又一次说明差别是冲突的源泉。

　　此外，工业社会中的儿童们受到“时间的训练”，他们学会认读钟表，区分很短的时间间隔，因为他们的父母告诉他们，“再有三分钟你就该上床睡觉了”。这些磨得很锋利的时间的技巧在动作缓慢的农业社会中是没有的，那里每天安排日程的准确度不如我们这个被时间缠绕的社会所要求的高。

　　这些与布劳得的社会的和个人的时间尺度相适应的概念从未在社会科学中被系统地研讨过。也从未被我们关于时间的科学理论作过任何有意义的阐明，尽管这些概念同我们关于物理现实的假定一定有某种联系。而这就把我们带回到普里戈金那里，他从孩童时代起就被时间的概念迷住了。有一次他对我说，当他还是个青年学生的时候，他被科学在看待时间的方法上的巨大矛盾惊呆了，正是这个矛盾使他从此开始了他一生的工作。

　　在牛顿及其追随者所构造的世界模型中，时间是一个后来添上去的概念。某一时刻，无论是现在的、过去的还是未来的时刻，都被假定与另一时刻完全相同。行星的无休止的圆周运动――的确像一个钟表或一个简单机械那样――从原则上讲既可以走向过去也可以走向未来，而不会改变该系统的基础。由于这个原因，科学家把牛顿系统中的时间说成是“可逆的”。

　　但是在十九世纪，当物理学的主要焦点从动力学转向热力学的时候，随着热力学第二定律的发现，时间一下子变成一个众所注目的问题，因为按照第二定律，宇宙中的能量不可避免地要有所损失。而且如果这个世界机器真的慢下来而越来越接近“热寂”，那末必然能得出，某一时刻绝不会和过去的某一时刻完全相同。你不可能使宇宙倒着运行以便对熵进行补偿。经历长时间的事件不可能自行重演。而这意味着时间有方向性，或如爱丁顿后来所说的，有一个时间之“矢”。事实上整个宇宙都是有年龄的。反过来说，如果确是如此，那末时间就是一条单行路，它不再是可逆的，而是不可逆的。

　　简单地说，由于热力学的兴起，科学按其对时间的看法分裂成两大派别。更有甚者，即使是认为时间不可逆的人也很快又分为两个阵营。无论如何，因为系统要漏掉能量，其支持有组织的结构的能力就要减弱，也就是说，这些结构将变得缺少组织性，因此具有更多的随机因素。但正是组织性才使得一个系统具有内部多样性。于是，随着系统能量被熵吸干，系统间的差别也就减少。因此第二定律指向一个逐渐均匀的未来，从人的观点来看，这是一个悲观的未来。

　　让我们想象一下由达尔文及其追随者所引入的一些问题吧!就进化而言，它远不是指向组织性和多样性的减少，而是指向相反的方向!进化的过程是从简单到复杂，从生命的“低级”形式到生命的“高级”形式，从无区别的结构到互不相同的结构。从人的观点来说，所有这一切都是十分乐观的。宇宙随着其年龄的增长而组织得越来越 “好”，随着时间的逝去，不断地向着更高水平发展。

　　从这个意义上说，时间的科学观点可以概括为矛盾之中的矛盾。

　　普里戈金和斯唐热要说明的正是这些佯谬，他们提出的问题是：“容许在过去与未来间作出区别的动力学系统的特殊结构是什么？所包含的最低复杂性是什么？”

　　在他们看来，答案是：时间是随机地出现的：“仅当一个系统的行为具有足够的随机性时，该系统的描述中才可能有过去和未来间的区别，因此才可能有不可逆性。”

　　在经典科学或机械论科学中，事件以某些“初始条件”作为起点，它们的原子或粒子遵循“世界线”或轨道。这些世界线既可以追寻到过去，也可以跟踪到未来。这和某些化学反应正好相反――例如在某些反应中两种液体倾注在同一容器中会扩散到均匀混合为止。这些液体不会进行反扩散。混合物在每一时刻都是不同的，整个过程是“时间定向”的。

　　在经典科学看来(至少在其早期阶段是如此)，这种过程被看作是异常现象，是从极不相同的初始条件得出的特殊情况。

　　普里戈金和斯唐热的论点是，这种与时间有关的单向过程不仅仅是来自不可逆时间世界的越轨行为。假如某事物果真会有逆过程的话，那末与“封闭系统”(如果这样的系统在现实中存在)相联系着的可逆时间大概也是极罕见的或异常的现象。

　　不仅如此，不可逆过程还是有序的源泉，因此本书的题目叫做“从混沌到有序”。与随机性和开放性相连的过程导致更高级的组织，比如耗散结构。

　　事实上，本书的关键论题之一就是它对热力学第二定律的惊人的重新解释。因为在作者看来，熵不仅向着无组织性滑去，在某些条件下熵本身会成为有序的根源。

　　因此，作者提出的是一个广泛的综合，这个综合既包括可逆的时间，也包括不可逆的时间，并且指出它们彼此间的关系，不仅是在宏观现象水平上的，而且也是在最微观的水平上的。

　　这是对“把细部重新装到一起”的一个十分惊人的尝试。这个问题是复杂的，而且有时候对于外行的读者来说是很难理解的。但是它闪出了崭新的洞察的光芒，提出了一种连贯的方法，使得那些看上去没有关系的甚至矛盾的哲学概念彼此关联起来。

　　这里我们开始全面地看一下本书中所提出的这个有历史意义的综合。书中坚持不可逆的时间不仅是个异常现象，而且是宇宙很多部分的一个特点，以此去打倒经典动力学。在普里戈金和斯唐热看来，这不是两者择一谁是谁非的问题。当然，可逆性依然适用(至少对足够长的时间来说是适用的)，但只是在封闭的系统中适用。不可逆性则适用于宇宙的其余部分。

　　普里戈金和斯唐热还削弱了热力学的传统观点，指出至少在非平衡条件下，熵不会削弱而是会产生有序和组织――进而会产生生命。

　　倘若如此，那末熵也失去了其两者择一的特点。当一些系统衰落时，另一些系统自发地进化，变得更加连贯。互助论的非排他观点允许生物学和物理学共处，而不单单是互相矛盾。

　　最后，还蕴含着另一个深刻的综合――偶然性与必然性之间的新关系。

　　无疑，偶然性在宇宙事物中的作用问题自第一位旧石器时代的战士偶然地被石块绊倒时起就已经为人所辩论了。在《旧约全书》中，上帝的意志是至高无上的，他不仅随意控制行星在轨道上运行，而且随意操纵每个人的意愿。他是第一推动者，一切因果都顺从着他，而且宇宙中的一切事件都是事先安排好的。是命里注定，还是自由意志，围绕它们的确切含义展开了血淋淋的冲突，从奥古斯丁时代直到加洛林王朝的口角。威克里夫、胡斯、路德、加尔文，都为这场争论作过贡献。

　　无数的解释家企图重新调和宿命论和意志自由，有一种天才的看法主张上帝确实决定着宇宙的事物，但对于人的自由意志，他从未要求某种特殊的行为。他不过事先为人类决策者可能作出的选择设置了一个范围。自由意志在楼下的所作所为仅仅在楼上所选定的菜单的限制之内。

　　在机器时代的世俗文化中，毫不妥协的决定论甚至在海森堡及“测不准关系”的挑战下也多少起着支配作用。然而就是在今天，像雷内?托姆(René　Thom)这样的思想家也仍把偶然的概念作为虚幻的和本质上不科学的概念而加以拒绝。

　　面对着这样的哲学壁垒，一些自由意志、自发性和最终不确定性的捍卫者，特别是存在主义者，采取了同样不妥协的立场。(在萨特(Sartre)看来，人类是“完全和永远自由的”，尽管他在他的一些著作中承认了这个自由的实际局限性。)

　　当代关于偶然性和决定论的概念看来遇到了两件事。首先，它们正变得越来越复杂。例如杰出的法国的转向社会学的认识论学者埃得加?莫林(Edgar Morin)写道：

　　我们不要忘记，决定论的问题已经经历一个世纪的变化……至高无上的、不知名的、指导自然万物的永恒法则的概念，已经被相互作用法则的概念所代替……还有，决定论的问题已经变成了宇宙秩序的问题。秩序意味着除了“法则”之外还有别的东西，在我们的宇宙中有约束、不变性、恒定性、规律性……旧决定论的均匀化和不知名的观点已经被多样化和进化的决定观点所代替。

　　由于决定论的概念不断丰富起来，人们也作了一些新的努力去承认偶然性与必然性两者共存，不是一个附属于另一个，而是在一个宇宙中作为完全平等的伙伴，这个宇宙同时组织自身而又破坏自身的组织。

　　普里戈金和斯唐热正是在这里进入了这场竞争，他们已经把这个论证向前推进了一步。他们不仅表明(这对我是很有说服力的，虽然对如数学家雷内?托姆那样的评论家没有说服力)决定论和偶然性两者都在起作用，他们还打算说明这两者怎样相互适应。

　　因此，按照含在耗散结构概念中的变化理论，当涨落迫使一个现存系统进入远离平衡的状态并威胁其结构时，该系统便达到一个临界时刻或称分叉点。在这个分叉点上，按照作者的理论，从本质上说不可能事先决定该系统的下一步状态。偶然性决定了该系统的哪些部分在新的发展道路上保留下来。而且这条道路(从许多种可能的道路中)一经选定，决定论便又开始起作用，直到达到下一个分叉点。

　　简言之，这里我们看到偶然性和必然性并非是不可协调的对立物，而是在未来命运中作为伙伴各自起着自己的作用。

　　还有另一个综合也得出了。

　　当我们把可逆时间和不可逆时间，无序和有序，物理学和生物学，偶然性和必然性等所有这些都带到同一个新框架之内，并规定它们的相互关系的时候，我们已经作出了一个宏伟的论断――这论断无疑是有争论的，但在此情形下却不但是有力的而且是有威严的。

　　但这仅仅是部分地说明《从混沌到有序》所激起的结果，因为如我已指出的，这个扫荡一切的综合有着强大的社会以至政治的色彩。正如牛顿模型带来了在政治、外交以及似乎与科学相距万里的其他领域中的类似模型，普里戈金的模型也同样适合作类似的扩展。

　　例如，他们为构造质变的模型提供了一些严格的方法，从而弄清了革命的概念。他们解释了逐级的不稳定性怎样产生形态变化，从而阐明了组织理论。此外，他们还弄清楚了一些心理学过程――例如作者把发明看作是与在非平衡条件下产生的一种“非平均”行为有关的。

　　更重要的也许是对于研究集体行为的意义。普里戈金和斯唐热告诫大家不要急急于从遗传学或社会生物学上去解释困人的社会行为。许多被认为在生物学上事先安排好的事情，并不是由自私的决定论的基因产生的，而是由不平衡条件下的社会相互作用产生的。

　　(例如，在一项最近的研究中表明，蚂蚁分为两类：一类由勤劳的工蚁组成，另一类由“懒惰”的蚂蚁组成。人们可能过急地把这个特点归结成是基因的倾向。但是这项研究发现，如果把该系统打破，分成彼此隔离的两群，那末每一群本身又会分出自己的工蚁和惰蚁两个子群来，相当多的“惰”蚁会一下子转变成勤奋的“斯达汉诺夫”工作者。)

　　因此，这本著名的书中所隐含的思想正开始在经济学、城市研究、人类地理学、生态学以及其他许多学科中被研讨，这并不令人奇怪。

　　任何人――甚至包括作者在内――都不可能对《从混沌到有序》这样一本思想丰富的著作的全面含义作出正确的评价。每个读者肯定会被某些章节所困惑(少数章节对没受过科学训练的读者来说简直太专门化了)；而被另一些章节震惊和激励(当其含义正中要害时)；偶尔也会产生怀疑，但从知识的角度会得到全面的长进。如果对某书的评价标准是该书所能引出一些好问题的程度，那末本书肯定是一本成功的书。

　　这里恰有两个问题纠缠着我。

　　一个问题是：在实验室外，人们怎能确定“涨落”？用普里戈金的术语来说，人们谈到所谓“原因”和“结果”时，究竟指的是什么？当作者说到分子互相通信从而达到相干的同步变化时，人们可以假定它们不是在被人格化。但是对我来说发生了大量引起兴趣的问题：是环境的所有部分每时每刻都在发出信号，还是仅仅间歇性地发出信号？还有关于所发生的间接的、第二或第n级的通信问题，这种通信使得一个分子或一个有机体能对某些信号作出反应，但由于缺少必需的感觉器官，它本来并不能感知这些信号。(环境发出的某个A察觉不到的信号可能被B收到，B把它转变成另一种刚好A可以接收的信号，这样B起了中转站的作用，A就通过第二级通信感知了环境所发出的信号，从而对环境的变化作出反应。)

　　至于时间，哈佛的天文学家戴维?雷泽(David　Layzer)提出了一种思想，认为我们可以想象三种不同的“时间之矢”――一种基于自“大爆炸”时起的宇宙的不断膨胀，一种基于熵，还有一种基于生物进化和历史演变。本书作者利用这种思想做出了什么呢？

　　另一个问题是：牛顿的革命究竟革命到什么程度？普里戈金和斯唐热在与几位历史学家争论时指出，牛顿的思想对于炼金术以及甚至更早的宗教概念有延续性。一些读者也许会由此得出结论说，牛顿学说的诞生并不是突然的或者是革命的。但在我看来，牛顿的突破不应被看作是这些早期思想的线性发展的产物。我觉得，事实上在《从混沌到有序》中所发展的变化理论正是反对这种“延续论”观点的。

　　即使牛顿学说是个衍生物，这也不意味着牛顿世界模型的内部结构实际上是同样的，或者它与其外部环境具有同样的关系。

　　牛顿的体系诞生在西欧封建主义正在崩溃的时代，即所谓社会系统处于远离平衡态的时候。经典科学家所提出的宇宙模型(即使部分地是衍生物)同样适用于一些新领域而且成功地得到传播，这不仅由于它的科学威力或者由于它的“正确”，而且也由于出现了工业社会，这个基于革命原则的工业社会为牛顿学说提供了一个特别能容纳它的环境。

　　我早些时候曾指出，机器文明在事物的宇宙秩序中寻找其自身的解释时抓住了牛顿的模型，并酬谢了那些进一步发展它的人们。正如本书作者首先力辩的，我们并非只在化学烧杯中找到了自催化现象。就是由于这些原因，我仍旧认为应该把牛顿的认识体系本身看作是一个生自社会涨落的“文化耗散结构”。

　　有些出乎意料，我已说过，我相信他们自己的思想是最近一次科学革命的中心，而且我无法不看到这些思想与机器时代的灭亡和我所说的 “第三次浪潮”文明的诞生之间的联系。应用他们自己的术语，我们可以把今天的工业社会或“第二次浪潮”社会的崩溃描述成一个文明“分叉”，把一个更加不同的“第三次浪潮”社会的兴起描述成向世界范围的一个新的“耗散结构”的飞跃。如果我们接受这个类比的话，难道我们不可以同样地看待从牛顿学说到普里戈金学说的飞跃吗？当然这仅仅是类比而已，但却是精采的类比。

　　最后，我们又一次遇到永远在向人们挑战的偶然性与必然性的问题。因为假如普里戈金和斯唐热是对的，偶然性在分叉点或接近分叉点处起作用，此后决定论过程再次接替，直到下一个分叉，那末他们不是正在把偶然性本身镶嵌到一个决定论的框架之中吗？对偶然性赋予一种特殊的作用，他们不就解除了其偶然性吗？

　　但是这个问题我曾有幸同普里戈金讨论过，他在餐桌上微笑着回答说：“是的，这也许是对的，但是我们当然决不可能确定下一次分叉将会在何时发生。”偶然性像凤凰似的再次飞起。

　　《从混沌到有序》是一本闪光的、向人们提出要求的、令人眼花缭乱的书――它向一切提出挑战而且慷慨地回报细心的读者。它是这样的一本书，让人们去研究，去品尝，去重读――以及去提出问题。它把自然科学和人文科学放回到这样一个世界中去，在那里“设其他情况都相同”只是个神话；在那里，其他事情很少是稳定的、均等的或不变的。简单地说，它把科学投到今天的不稳定、非平衡和动荡的革命世界之中。因此，它提供了最高的创造功能――它帮助我们创造崭新的秩序。

注释：

　　第 7 页［*］马克思主义认为，自然科学是没有阶级性的，科学是生产力的一部分，并不是上层建筑。――译者

我们对自然的看法正经历着一个根本性的转变，即转向多重性、暂时性和复杂性。长期以来，西方科学被一种机械论的世界观统治着，按照这种观点，世界就像是一个庞大的自动机。而今天，我们认识到我们是生活在一个多元论的世界之中。确实有不少现象在我们看来是决定论的和可逆的，比如无摩擦的摆的运动，或地球围绕太阳的运动，在这种可逆过程中，无所谓时间的优势方向。但是，也有许多不可逆的过程，它们涉及时间的方向性。假如你把两种液体(例如水和酒精)掺在一起，从我们的经验可知，这两种液体会随着时间的推移而混和起来。我们却从未见过这个过程的逆过程，即这种混合物能自发地分离成纯水和纯酒精。因而，这个过程是一个不可逆过程。全部化学所研究的就是这样的一些不可逆过程。

　　显然，除了决定论的过程之外，肯定还存在一个概率的因素，包含在某些基本过程中，例如在生物的进化或人类文化的演变中。即使是对决定论描述的效力坚信不疑的科学家大概也不敢说，在宇宙大爆炸之日，即我们所知的宇宙创始之时，本书出版的日期就已镌刻在自然的定律之中了。按照经典看法，自然的基本过程被认为是决定论的和可逆的。包含随机性或不可逆性的过程被看作仅是一些例外情形。今天我们在所有的地方都看到了不可逆过程的作用，看到了涨落所起的作用。

　　虽然西方科学曾激起了人与自然之间的一场极富成果的对话，但它的某些文化上的后果却是灾难性的。“两种文化”的对立在很大程度上就是起源于经典科学的没有时间的观点与在大多数社会科学和人文科学中普遍存在的时间定向的观点之间的冲突。但在过去的几十年里，科学中发生了一些非常富有戏剧性的事情，这些事情之出乎意料，就像牛顿的工作中所表达的宇宙之大观(或称宇宙几何学)的诞生一样。我们正越来越多地觉察到这样的事实，即在所有的层次上，从基本粒子到宇宙学，随机性和不可逆性起着越来越大的作用。科学正在重新发现时间。本书所要叙述的正是这个概念上的革命。

　　这个革命正在一切层次上进行着，在基本粒子的层次上，在宇宙学的层次上，以及在所谓宏观物理学的层次上进行着。宏观物理学包括研究原子和分子的物理学和化学，这些原子和分子或者被单个地研究，或者被整体地考虑，例如在研究液体或气体时所作的那样。也许就是在这个宏观的层次上最容易找到对原有的科学概念的重新概念化。经典动力学和现代化学正在经历一个剧烈变革的时期。几年前如果有人问一位物理学家，物理学能使我们解释些什么，哪些问题还悬而未决，那末他会回答说，我们显然还不能确切地认识基本粒子或宇宙进化，但我们对介于这两者之间的事物的认识却是相当令人满意的。今天，正在成长起来的少数派(我们就属于这一派)是不能分享这种乐观主义的：我们只是刚刚开始认识自然的这个层次，即我们所生活的层次。本书集中讨论的就是这个层次。

　　为了对今天发生的物理学的重新概念化作出评价，我们必须把它放入适当的历史背景中去。这个科学的历史远不是直线式地展开的，它并不相当于向某个固有真理的一系列的逐渐接近。它充满着矛盾，充满着难以预料的转折点。我们用本书的大部分篇幅讨论了西方科学所遵循的历史模式，这个西方科学史是从三个世纪之前的牛顿开始的。我们努力把这个科学史放到观念史的框架中去，以便把它同过去三个世纪中的西方文化的演变合成一个整体。只有这样，我们才能对我们现在生活的这个独特的时期作出评价。

　　我们的科学遗产包括两个至今尚未得到答案的基本问题。一个问题是无序与有序的关系。著名的熵增加定律把世界描绘成从有序到无序的演变。然而生物或社会的进化向我们表明的却是从简单中出现的复杂性。这怎么可能呢？结构怎能从无序中得出呢？在这个问题的解决上已经取得了巨大的进展：现在我们知道，非平衡(即物质和能量的流)可能成为有序的源泉。

　　但还有第二个问题，甚至是更为基本的问题：经典物理学或量子物理学把世界描绘成是可逆的，静态的。在这种描述中，没有什么进化可言，既没有向有序的进化，也没有向无序的进化，动力学所能给出的“信息”不随时间而改变。因此在动力学的静态观点与热力学的进化范式之间有着明显的矛盾。什么是不可逆性？什么是熵？没有什么问题在科学史的进程中曾被更为频繁地讨论过。现在我们开始能够作出一些回答了。有序和无序是些复杂的概念：包含在动力学静态描述中的那部分概念，并不同于为了得到以熵增加来表示的进化范式而不得不引入的那部分概念。这个转变引出了物质的一个新概念，即“活性”物质的概念。因为物质导出不可逆过程，因为不可逆过程组成了物质。

　　进化范式，包括熵的概念，曾经有过很大的吸引力，远远超出了科学常有的魅力。我们希望对动力学和热力学的统一工作将清楚地给出对机械论世界观而言是崭新的熵概念。时间与现实是紧密关联的，对于人类来说，现实是嵌在时间流之中的。如我们将要看到的那样，时间的不可逆性本身紧密地连接着熵。为使时间倒流，我们必须克服一个无限大的熵垒。

　　从传统的意义来讲，自然科学讨论的是普适性的问题，人文科学讨论的是特殊性的问题。自然科学和人文科学的接近趋势已在本书的法文版中强调过了。法文版是由巴黎的Gal limard出版社于1979年出版的，书名叫作《新的联盟》。不过，我们尚未找到合适的与之相当的英文书名，而且本书中的正文也与法文版有别，尤其是第七章至第九章。虽然由非平衡过程得出的那些结构的根源已在法文版(及其后来的译本)中得到了适当的处理，但我们还是需要把该书的第三部分彻底改写，使它反映出我们关于时间根源问题的新成果，以及在物理科学框架里对进化范式所作出的表述。

　　这全是在晚近才作出的。物理学的重新概念化还远未完成，但我们还是决定按照我们今天所认为的那样把这一情形写出来。我们有一种巨大的求知上的激动之感，即我们已开始看到了从存在通向演化的路。因为我们当中的一个人已把他大部分的科学生命都贡献给了这一问题，他也许有理由表达他的满意的心情，那是一种美的感受，是他希望能使读者分享的。看来像是永恒的，像是在时间之外的东西，以及在时间之内的东西，这两者之间的对立已经相当久远，我们今天却看到了现实性的一种更为精巧的形式，它同时包含时间与永恒这两者。

　　本书是许多同事和朋友们集体努力的结果，我们无法向他们一一致谢。不过我们想特别提一下对已经不幸离开了我们的Erich Jantsch，Aharon Katchalsky，Pierre Résibois 和Léon ROsenfeld的谢意。我们谨以本书作为对他们的纪念。　　　　　　　　

　　我们还要感谢E.Solvay开创的国际物理和化学学会和RobertA.Welch基金会对我们的不断支持。

　　人类的历程正处在一个转折点上。在这人口统计的爆炸时刻，科学看来要扮演一个重要的角色。因此，保持自然与社会之间通信渠道的畅通比以往任何时候都更加重要。西方科学诞生在十七世纪的文化环境中，而当前西方科学的发展已经在这个文化环境的外面打开了自然与社会通信的渠道。我们相信，科学今天携带着更能为不同的文化传统所接受的普适的信息。

　　在过去的几十年里，阿尔文?托夫勒的书影响很大，它把公众的注意力引向作为我们时代的标志的所谓“第三次浪潮”的某些特点。因此，我们非常感谢托夫勒为我们这本书的英文版撰写了前言。英语不是我们的本国语言，我们相信，在某种程度上，每一种语言都有其不同的方式去描述我们所处的这个共同的现实。即使经过最细心的翻译，也仍免不了残存着这些特点。尽管如此，我们还是非常感谢Joseph　Early，Ian　 MacGilvray，Carol　Thurston，特别是Carl　Rubino，感谢他们帮我们准备了这个英文版本。我们还要深深感谢Pamela 　Pape，前后几次手稿都是她帮我们认真打字的

1

　　1686年4月28日是人类历史上最伟大的日子之一，这样说并不夸张。牛顿在这一天向伦敦皇家学会提出了他的《自然哲学之数学原理》。这部著作总结了运动的基本定律，清晰地表述了质量、加速度、惯性等这样一些我们至今仍在使用的基本概念。影响最大的恐怕要算这部《原理》的第三编，即《论宇宙系统》(The System of the World)，因为其中包含了对万有引力定律的叙述。与牛顿同时代的人立刻抓住了该书的这个突出的重要之点，无论在伦敦还是在巴黎，“引力”成了人们谈论的主要话题。

　　从牛顿的《原理》到现在，已经过了三个世纪。科学以难以置信的速度得到了发展，越来越深入我们的生活。我们的科学视野已大到简直是异想天开的地步。在微观范围内，基本粒子物理学所研究的过程已涉及到10－15厘米和10－22秒数量级的物理尺度。而在宇观范围内，宇宙学却把我们带到1010年的数量级，即所谓“宇宙的年龄”。科学与技术的联系比以往任何时候都更加紧密。生物工艺学和信息技术的新进展以及其他一些因素，将使我们的社会生活发生根本的变化。

　　与这些量的增长相提并论的是质的深刻变化，其反响不仅远远超出科学的本来意义，而且还影响到自然界的形象。西方科学的伟大奠基者们强调自然定律的普适性和永恒性，他们要表述的是符合真正理性理想的普遍图式。正如罗杰?豪歇尔(Roger　Hausheer)在艾赛亚?伯林(Isaiah　Berlin) 的《反潮流》(Against the　Current)一书的导言中极好地表述的那样：“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连接着的。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。”

　　围绕这一问题所发生的故事相当富有戏剧性：有过好几次这样的时刻，似乎寻找普遍图式的雄伟计划已接近完成了，一种基础级的东西似乎已经露出了地面，物质的一切性质都可以从这个基础上推演出来。提到这种时刻，人们会想起玻尔对原子模型的著名的表述，他的原子模型把物质归纳成由电子和质子组成的简单的行星系统。另一次大振人心的时刻是当爱因斯坦想把物理学的一切定律都浓缩到一个“统一场论”中去的时候发生的。当时，在统一那些在自然界中已被发现的几种基本力方面，确实取得了很大进展。然而，这个基本层次的东西毕竟只是一个幻象。无论向哪里看去，我们发现的都是演进、多样化和不稳定性。令人惊奇的是，在所有层次上，无论在基本粒子领域中，还是在生物学中，抑或在天体物理学中(它研究膨胀着的宇宙以及黑洞的形成)，情形都是如此。

　　正如我们在序言中所说的，人们对自然的看法正在经历着一个向着多重性、暂时性和复杂性发展的根本变化。奇怪的是，在自然界中发现的意想不到的复杂性并没有减缓科学的前进，恰恰相反，它促成了一些新的概念结构的产生，这些新的概念结构正是我们今天认识物质世界(包括我们自己在内的世界)所必需的。我们要在这本书中加以分析的，正是这种在科学史上不曾有过的新形势。

　　我们在有关科学和自然的概念上的转变，很难和另一个情节分开，这就是科学所带来的感情。伴随着每个新的智能计划，总会出现新的希望、恐惧和期待。经典科学中所强调的是一些与时间无关的定律。我们将看到，一旦测量出某个系统的特殊状态，就会提出一些可逆的经典科学定律来，以决定该系统的未来，恰如这些定律已经确定出该系统的过去一样。对于在变化着的现象背后所隐藏的某个永恒真理的探求，自然唤起了我们的热忱。但是用这样的方法描述的自然，事实上是被贬低了，这又使我们受到了打击，因为正是由于科学的成功，自然被证明只是一部自动机，一个机器人。

　　从古希腊原子论者的时代起，在西方思想中便出现了一种冲动，想把自然界的多样性归结为一个由幻象结成的蛛网。卢克莱修跟随在他的老师德谟克利特和伊壁鸠鲁之后写道，世界“不过”是原子和虚空，并且要我们去寻找那些隐藏在表面现象背后的东西。他说：“然而，请承认那些你必须允许它们在这世界中存在却又看不见的粒子，免得你会不相信我的话，因为人眼是无法感知这些基本物体的。”

　　但是，众所周知，驱使希腊原子论者工作的动力并不是贬低自然，而是要使人们从恐惧中，从对任何超自然物的恐惧、对任何凌驾于人和自然之上的秩序的恐惧中解放出来。卢克莱修一遍又一遍地重复说，我们没有什么可怕的，世界的本质就是原子在虚空中的不断变化着的结合。

　　现代科学把这一基本上是伦理学的态度转变成看上去像是一种已有真理的东西，而这个真理，即把自然归结为原子和虚空的说法，又进一步引出了莱诺伯 (Lenoble)称之为“现代人的忧虑”的情形。我们怎能在这随机的原子世界中认出我们自己呢？科学一定是根据人与自然决裂这种思想定义的吗？“一切物体，苍穹、星辰、地球及其王国，都不等同于最低级的思维，因为思维在自身中知道所有这些物体，而这些物体却什么也不知道。”这个帕斯卡的“箴言”表达的是同样的疏远感情，这种疏远感情我们在当代科学家如雅克?莫诺(Jacques Monod)那里也找到了：

　　人类一定会从千年的梦幻中苏醒过来；这样，人类就会发现他自身是完全孤独的，与外界根本隔绝的。他最后会认识到，他就像一个吉普赛人那样生活在异国他乡的边境上。在那个世界里，对他所弹奏的音乐是充耳不闻的，对他的希望、苦痛和罪恶也是漠不关心的。

　　这是一个佯谬。分子生物学中的一个辉煌成就，即莫诺积极参与的对基因密码的破译，却以悲剧的调子告终。我们懂得了，正是这个进步才使我们成为宇宙的吉普赛人。我们怎样解释这个局面呢？难道科学不是一种交流的手段，不是一种人与自然间的对话吗？

　　在过去，人们常常指出在人的世界和被想象得完全不同的自然的世界之间有着巨大的差异。维科(Vico)在其《新科学》(The　New　Science)里有一段著名的话，十分生动地描写了这一点：

　　……在那包藏着最古老的古董的漆黑之夜，在离开我们如此遥远的地方，闪耀着永恒的、永不衰竭的真理之光。毫无疑问，文明社会的世界肯定是人创造的，因此它的原理是在我们人的思维的改变之中发现的。无论是谁，只要想到这点，就禁不住感到惊奇：哲学家们竟会倾其全部精力去研究那由上帝创造的因而也只有上帝自己才能认识的自然世界，他们竟会忽略对各个国家所组成的世界(或民众世界)的研究，而这是人创造的世界，因而人能够去认识它。

　　今天，研究工作使我们距离人与自然的对立越来越远，本书的主要目的之一就是要说明，代替这两者的决裂和对立的，是我们关于人的认识与自然的不断增长着的一致性。

　　2

　　在过去，人们对自然的发问是采用极为多种多样的形式的。修谟人发明了写字，修谟的牧师们曾经推测：“未来”可能是以某种隐匿的方式写在现在发生在我们周围的事件之中的。他们甚至把魔术的因素与推理的因素混合起来，使他们的这种信念系统化。在这种意义上，我们可以说，十七世纪建立起来的西方科学仅仅是打开了人与自然间的永不完结的对话的新篇章。

　　亚历山大?柯伊莱是用所谓“实验”的术语来定义近代科学所带来的发明创造的。近代科学的基础在于发现与自然进行通信的新的特殊形式，也就是说，在于相信自然界能够对实验所提出的问题作出响应。我们怎样才能更精确地定义这个实验的对话呢？实验并不只是对所发生的事实进行忠实的观察，也不只是寻找诸现象之间的经验联系，而且还事先提出一种假设，假设在理论概念与实际观测之间有着某种系统的相互作用。

　　当科学家们提出那个需要自然作出答覆的问题，而发现他们能够看到这个谜底是多么吻合的时候，他们以数百种不同的方式表达了他们的惊奇。在这种意义上，科学像是两个对手之间的赌博，在这场赌博中我们不得不猜测某个现实的行为，而这些行为与我们的信念、我们的抱负、我们的欲望无关。自然界不可能听任摆布地说那些我们要它说的话，科学研究不是独白。正因为卷入了冒险，才使这场赌博变得无比紧张和惊心动魄。

　　但是，西方科学的独到之处远远不是这种方法论的考虑所能描述无遗的。卡尔?波普尔(Karl　Popper)在讨论科学理性的正统描述时不得不承认，在最后的分析中，合理的科学把它的存在归功于它的成功。科学方法之可用仅仅是由于我们事先想象的模型与实验的结果惊人地一致。科学是冒险的游戏，但它好像已经发现了一些问题，对于这些问题，自然所给出的答案是始终如一的。

　　西方科学的成功是个历史事实，是不可先验地预言的，但又是不可被抹煞的。现代科学的惊人成功已经导致我们与自然的关系上发生了不可逆的转化。在这个意义上，可以合法地使用“科学革命”这个词儿。人类的历史是由一个又一个转折点所标记的，是由一些导致了不可逆变化的场景的奇特衔接所标记的。这种关键事件之一就是“新石器时代的革命”。不过在那里，也像“选择”标志着生物进化的情形一样，我们在今天只能通过推测的方法去进行。而在科学进化中，却有着关于各个决定性事件的丰富的资料。所谓“新石器时代的革命”经历了几千年。概略地说，科学革命是三百年前才开始的。我们有一个像是唯一的机会来理解促成这场革命的“偶然性”与“必然性”的特殊而明了的混合。

　　科学开创了与自然的一次成功对话。另一方面，这次对话的首要成果就是发现了一个沉默的世界。这就是经典科学的佯谬。它为人们揭露了一个僵死的、被动的自然，其行为就像是一个自动机，一旦给它编好程序，它就按照程序中描述的规则不停地运行下去。在这种意义上，与自然的对话把人从自然界中孤立出来，而不是使人和自然更加密切。人类推理的胜利转变成一个令人悲伤的真理，似乎科学把它所接触到的一切都贬低了。

　　近代科学使它的反对者以及部分支持者都感到恐惧。反对者把它看作是致命的危险，支持者从科学所“发现”的人的孤独中看到了必须为这个新理性付出的代价。

　　与经典科学相连的文化上的动荡不安至少可以部分地说明科学在社会中所处位置不稳定的原因。它引起了对于理性的那些很难捉摸的含义的一种大胆的臆测，但它也招致了严厉的拒绝。稍后，我们再回过头来论述当代的反科学运动。现在让我们举一个较早一点的例子，即1920年德国的非理性运动，它构成了量子力学的文化背景。在与因果性、决定论、约化论以及理性等这样一些概念相等同的科学的对立面，有一个思想的狂潮，这些思想被科学所否定，但却被看作是自然界基本非理性的体现。于是，生命、命运、自由、自发性便成了一个不通情理的阴暗地狱的种种表现。用不着深入到使这种对科学的排除运动得以十分激烈的特殊的社会政治背景中去，我们就可以肯定，它说明了与经典科学相伴的危险。对于人们认为有意义的一组经验，只允许有一种主观的含义，这样一来，科学就冒着赋予生命、命运、自由、自发性等以一种讨厌的动力而把它们推向非理性王国中去的危险。

　　如李约瑟所强调过的那样，西方思想总是在两个世界之间摆动，一个是被看作自动机的世界，另一个是上帝统治着宇宙的神学世界。李约瑟把这称为“典型的欧洲痴呆病”。事实上，这两种观点是联在一起的，自动机需要一个外部的上帝。

　　我们当真必须作出这种悲剧的选择吗？我们一定要在导致疏远的科学与反科学的形而上学自然观这两者之间进行选择吗？我们认为，这样的选择不再是必要的了，因为科学今天所经历的变化产生了一种从根本上说是新的形势。最近的科学进化给我们一个独有的机会去重新考虑它在总的文化中的地位。近代科学起源于欧洲十七世纪这样一个特殊的历史环境。现在我们正接近二十世纪末，看来，科学为我们带来某种更加普适的信息，这信息关系到人与自然以及人与人之间的相互作用。

　　3

　　什么是经典科学的假定，使我们由这些假定而相信科学今天已经解放了它自己呢？一般说来，这些假定是以这样的基本信念为中心的，即相信在某个层次上世界是简单的，且为一些时间可逆的基本定律所支配。今天看来，这是一种过分的简单化。我们可以把它比作是把一些建筑物归结为几堆砖。然而用同一些砖，我们可以建成一座工厂，一座宫殿，或一座教堂。从建筑物整体的层次上，我们把它理解为一个时间的创造物，理解为某种文化、某种社会、某种风格的产物。但是，这里还有一个明显的问题：由于没有谁要去建造大自然，我们必须对它的所谓“砖”(就是说对它的微观活动性)给出一种描述，以便说明这个建造的过程。

　　经典科学的问题所在，就是它在其自身之中说明了在西方思想史中贯彻始终的两分性。用柏拉图的表达方法，只有那不变的思想世界才被传统地认为是“智慧的阳光所照亮的”。在同样的意义上，只有永恒的定律才被看作是科学理性的表示。暂时性则如同幻影一般受到歧视。今天这已不再是真的了。我们已经发现，不可逆性远不是什么幻影，而是在自然界中起着重要作用，并且处在大多数自组织过程的始端。我们发现我们自己处在一个可逆性和决定论只适用于有限的简单情况，而不可逆性和随机性却占统治地位的世界之中。

　　对时间和复杂性的排除是经典定义上的科学事业所引出的文化争端的中心。这些概念的挑战对于我们要描述的科学形变而言也是有决定意义的。阿瑟?爱丁顿在他的巨著《物质世界的本性》(The　Nature of the　Physical　World)一书中，引入了第一级定律与第二级定律的区分。“第一级定律”控制着单个粒子的行为；“第二级定律”可适用于原子或分子的集合。坚持第二级定律，就是强调对基本行为的描述还不足以把系统作为一个整体去认识。按照爱丁顿的看法，第二级定律的一个杰出范例，就是在物理学上引入“时间之矢”这个概念的热力学第二定律。爱丁顿写道：“从科学的哲学观点来看，我认为，与熵相连的概念一定会被当作十九世纪对科学思想的伟大贡献。因为它标志了对科学需要加以注意的任何事物都是用对客体的微观解剖来发现的这样一种观点的反动。”今天，这个趋势已被戏剧般地加以扩大。

　　近代科学的一些最伟大的成功确实是在微观的(即分子、原子、基本粒子的)层次上发现的。例如，分子生物学由于分离出在生命机制中起根本作用的特殊分子而获得了巨大的成功。实际上，这个成功是如此地压倒一切，以致对许多科学家来说，研究的目的，按爱丁顿的说法，已经变成“对客体的微观解剖”了。然而，热力学第二定律向这样的一种自然概念(它消除复杂性并把复杂性约化为某个隐藏着的世界的简单性)第一次提出了挑战。今天，我们的兴趣正从“实体”转移到“关系”，转移到“信息”，转移到“时间”上。

　　这个观点上的改变并不是出自某种武断。在物理学里，它是由那些谁也不可能先知的新发现强加给我们的。谁曾预料过大多数的(而且也许是所有的)基本粒子被证明是不稳定的呢？谁曾期望过，对膨胀着的宇宙的实验验证，使我们能去想象整个世界的历史呢？

　　在二十世纪末，我们学会了更好地理解曾为当代物理学定形的两次伟大革命(量子力学和相对论)的意义。这两次伟大革命的起始点是试图对经典力学进行校正并把新发现的两个普适常数纳入其中。今天，局面已经改观。量子力学为我们给出了描述基本粒子不断相互转化的理论框架。同样，广义相对论已经成为使我们能够描述我们宇宙早期热史的基本理论。

　　我们的宇宙具有一个多元论的复杂特点。结构可能消失，也可能出现。就我们所知，有些过程能够用决定论的方程很好地描述，但另一些却涉及概率过程。

　　那末，我们怎么能克服这些概念间的明显的矛盾呢？我们生活在一个单一的宇宙之中。我们将看到，我们正在开始对这些问题的意义进行估价。而且，我们现在对我们观察和描述的各种现象所赋予的重要性，和经典物理学对它们所赋予的重要性相比，有相当大的差别，甚至是正好相反。我们已经提过，在经典物理学中，基本的过程被认为是决定论的和可逆的。涉及随机性和不可逆性的过程则被认为是例外。今天，我们在各处都看到不可逆过程所起的作用，看到涨落所起的作用。在我们看来，经典物理学所考虑的模型只是在一些有限的场合发生的，有些场合我们能够人为地造出来，比如把物质放入一个盒子里，然后等待其达到平衡态。

　　人为的过程可以是决定论的和可逆的。自然的过程包含着随机性和不可逆性的基本要素。这就导致了一种新的物质观，在其中，物质不再是机械论世界观中所描述的那种被动的实体，而是与自发的活性相联的。这个转变是如此深远，所以我们在序言中指出，我们真的能够说到人与自然的新的对话。

　　4

　　本书讨论从经典科学的黄金时代到今天的科学上的这个概念的变迁。为描述这一变迁，我们可以选择多种方法。我们可以研究基本粒子问题，我们可以追溯近来在天体物理学中的引人瞩目的进展。这些都是可能为科学划出前沿的题目。但是我们在序言中说过，在过去的几年中，就在我们这个层次上发现了自然界如此繁多的新特点，以致我们决定就集中到这个中间层次上，集中到基本上属于我们宏观世界(包括原子、分子，特别是生物分子)的一些问题上。还应强调，在各个层次上，无论是基本粒子、化学、生物学或宇宙学的层次上，科学的进化是在一些差不多平行的线上进行的。在每个领域，自组织、复杂性和时间都起着一种新的意想不到的作用。

　　因此，我们的目的是从一个确定的观点出发，考察三个世纪来科学进步的意义。在我们选择我们的材料的方法上，无疑含有主观的因素。时间的问题确实是我们研究的中心所在，我们当中的一个人已经从事这个研究一辈子了。当他还是个青年学生，在布鲁塞尔大学初次接触到物理学和化学的时候，使他感到惊奇的是，科学对于“时间”竟谈得如此之少，特别是因为他的早年教育主要是以历史和考古为中心的。这种惊奇可能把他引导到两种态度上去，关于这两种态度我们都找到了过去的例证。一种是抛弃这个问题，因为在经典科学里看来是没有“时间”的位置的；另一种态度就是去寻找理解自然的其他途径，在其中时间将起着不同的但更为根本的作用。我们只要举出我们时代的两位哲学家为例，柏格森和怀特海就选择了这样的道路。前者的见解被称作“实证主义”的，后者的见解叫作“形而上学”的。

　　但是，这里还有第三条道路，就是要问一问，在物理学和化学中惯常考虑的时间演化的简单性，是不是由于这样的事实，即把注意力主要放到了某些非常简单化的场合，放到了我们提过的砖堆上而不是教堂上。

　　本书分为三部分。第一部分讨论经典科学的胜利以及这个胜利所带来的文化上的后果。最初，科学受到了热情的恭维。随后，我们将叙述文化上的两极分化，它是经典科学的存在及其惊人的成功所带来的结果。这一成功是被当作成功(也许要限制其含义)来接受呢，还是一定要把科学方法本身当作偏见或错觉而加以拒绝呢？两种选择都导致同一结果――通常所说的“两种文化”即自然科学与人文科学之间的抵触。

　　自从经典科学形成以来，这些问题在西方思想中起着基本的作用。我们一而再、再而三地遇到这个问题：“怎样选择？”在这个问题中，艾赛亚?伯林已经正确地看出了自然科学与人文科学之间分裂的起点：

　　特殊和唯一对重复和普适，具体对抽象，永恒的运动对静止，内部对外部，质对量，受文明制约的对无时间限制的原则，作为人的一种永恒状态的精神奋斗与自我改造对和平、有序、最终谐和以及人类一切合理希望得到满足的可能性(及合意性)――这些就是形成对比的一些方面。

　　我们花了很大篇幅讨论经典力学。的确，从我们的观点来看，这是最有利的要点，从这个要点我们可以细看当今科学的变化。经典力学以特别清楚和显著的方式表达了静止的自然观。这里，时间显然被约化为一个参数，未来和过去是等价的。诚然，量子论已经提出了许多经典动力学未能解决的新问题。但它仍然保留了不少经典动力学的概念立场，尤其是对时间和过程而言。

　　早在十九世纪初，正当经典科学获得胜利，牛顿的纲领统治了法兰西科学而法兰西科学又统治了欧洲的时候，对牛顿结构的首次威胁就已经隐约可见了。在我们研究的第二部分里，我们将从傅里叶表述热传播定律时的第一次挑战开始，跟踪牛顿引力学说的对手―― 热学的发展。实际上，傅里叶的热传播定律就是对经典力学中某个不可想象的事物即不可逆过程的第一次定量的描述。

　　热学的两个后代，即能量转换的学说和热机的学说，产生了第一个“非经典”的科学――热力学。热力学的最初始的贡献就是著名的第二定律，它在物理学中引入了时间之矢。这个引入是更全面的知识进步的一部分。十九世纪真是进化的世纪，生物学、地质学和社会学都强调了演化的过程，即不断增加着复杂性的过程。至于热力学，它的产生正是基于对两种过程的区分：与时间的方向无关的可逆过程和与时间的方向有关的不可逆过程。我们将在后面看到它们的一些例子。正是为了区分这两种过程才引入了熵的概念，因为熵的增加仅仅是由于不可逆过程。

　　在十九世纪，热力学变化的终态是科学研究的重点，这是平衡态热力学。不可逆过程被当作是讨厌的东西，是干扰，是不值得研究的题目而遭到蔑视。但今天这种情况完全改变了。我们现在知道，在远离平衡态的地方，一些新型的结构可能自发地出现。在远离平衡的条件下，我们可能得到从无序、从热混沌到有序的转变。可能产生一些物质的新力学态，反映了给定系统与其周围环境相互作用的态。我们把这些新的结构叫作耗散结构，以强调耗散过程在这些结构的形成中所起的建设性的作用。

　　本书叙述了一些新的方法，这些方法是近年来为处理耗散结构的产生和变化而发展起来的。在这里我们能找到一些像主旋律一样在本书始终反覆出现的关键词：非线性，不稳定性，涨落。它们已经开始把我们的自然观渗透到甚至超出物理学和化学的固有领域之外。

　　我们在讨论自然科学与人文科学的对立时，曾引述过艾赛亚?伯林的话，他把特殊和唯一列在与重复和普适相对的地位。但是值得指出的是，当我们从平衡态走到远离平衡态时，我们便离开了重复和普适而达到了特殊和唯一。诚然，平衡态的定律是普适的，近于平衡态的物质是以“重复”的方式动作的。但另一方面，远离平衡态时却出现了各种各样的机制，对应着发生各种各样耗散结构的可能性。例如，在远离平衡态的地方，我们可以看到化学钟的出现。化学钟就是以连贯的、有节奏的方式进行的化学反应。我们还能得到一些自组织过程，导致非平衡态晶体的不均匀结构。

　　我们要着重指出这一行为的出人意料的特点。对于化学反应是怎样发生的，我们每个人都有一种直觉的看法。我们想象在空间中浮动的分子彼此碰撞着，并以新的形式再现。我们看到的是混沌的行为，有点像原子论者在说到空气中飞扬的灰尘时所描述的那样。但在化学钟里，这个行为是十分不同的。虽然有点过于简化，但我们还是可以这样说，在化学钟里，所有分子以一定的时间间隔，同时改变它们的化学性质。如果可以把这些分子想象成是蓝色的或红色的，我们就会看到它们的颜色随着化学钟反应的节奏而变化。

　　显然，这种情形不能再用“混沌行为”的术语去描述了，一种新型的有序已经出现了。我们可以说它是一种新的相干性，一种分子之间的“通信”机制。但这种形式的通信只能在远离平衡态的条件下出现。令人十分感兴趣的是，这种形式的通信似乎是生物世界的惯例。这在实际上可被用来当作定义某个生物系统的恰当基础。

　　此外，耗散结构的类型严格地依赖于它们得以形成的那些条件。诸如地球引力场以及磁场等那样的外部场可能在自组织的选择机制上起着主要作用。

　　我们开始看到我们怎样能从化学出发，去建造复杂的结构，复杂的形式，其中的一些可能已是生命的先驱。看来可以肯定，这些远离平衡态的现象说明了物质具有一种根本的且出人意料的性质：从此物理学便可描述适应外部条件的结构。在相当简单的化学系统中我们遇到一种“前生物”的适应机制。用带有拟人化的语言来说，处于平衡态的物质是“瞎”的，但在远离平衡态条件下，它开始能以它的机能去感知，去“考虑”外部世界(例如弱引力场或电场)的差别。

　　当然，生命起源的问题仍然是个困难的问题，我们不能设想这个问题的一个简单的解就在我们的眼前。但是从这个前景来看，生命不再和物理学的“常规”定律相对立 (生命在和这些定律作斗争，以避免其衰亡的正常命运)，相反，生命好像在用一种特殊的方式表达着我们的生物圈得以寄身的那些条件，其中包括化学反应的非线性以及太阳辐射给予生物圈的远离平衡态的条件。

　　我们已经讨论了使我们能描述耗散结构形成的一些概念，例如分叉理论。值得指出的是，靠近分叉点的系统呈现出很大的涨落。这样的系统好像是在各种可能的进化方向之间“犹豫不决”，通常意义下的著名的大数定律被打破了。一个小的涨落可以引起一个全新的变化，这新的变化将剧烈地改变该宏观系统的整个行为。人们无疑会把这些和社会现象进行类比，甚至和历史进行类比。我们远远不是将“偶然性”与“必然性”对立起来，我们现在看到这两者在描述远离平衡态的非线性系统时同样都是主要的。

　　就是这样，本书的前两部分讨论了两种互相矛盾的物理宇宙观：经典动力学的静止观点和与熵联在一起的进化观点。这两种观点之间的交锋已成为不可避免的了。但由于把不可逆性看作是一种幻影，一种近似，这场交锋被拖延了相当长的一段时间，正是人，在一个没有时间的宇宙中引入了时间。不过，把不可逆性约化成一个幻影或约化成一些近似，这种解决问题的办法不再能被接受。因为我们知道，不可逆性可能是有序的源泉，相干的源泉，组织的源泉。

　　我们再也不能避免这场交锋了。这就是本书第三部分的主题。我们叙述最初在经典力学中后来在量子力学中惯常使用的解决不可逆性问题的几种尝试。这里，玻耳兹曼和吉布斯等人作出了开创性的工作。但是我们可以说，问题基本上仍未得到解决。如卡尔?波普尔所述，这是一个戏剧般的故事：起初，玻耳兹曼想，他已经对隐含在第二定律中的新的时间概念给出了一个客观的表述。但他和泽梅洛 (Zermelo)等人辩论的结果却使他不得不退却下来。

　　在历史的光明中(或在历史的黑暗中)玻耳兹曼被打败了。虽然大家都承认玻耳兹曼是一位卓越的物理学家，然而按照所有被接受的标准，他被打败了。因为他从来不曾成功地阐明他的定理的状态，他也没有解释清楚熵的增加……就是这个压力使他丧失了对他自己的信任……

　　不可逆性的问题依然是一个引起激烈争论的题目。在热力学第二定律被发现的一百五十年之后，这怎么会可能呢？这个问题有许多方面的原因，有些是文化上的，有些是技术上的。在对时间的怀疑中，有一个文化上的成分。我们将在几种场合引述爱因斯坦的观点。他的判断是不再改变的：时间(和不可逆性一样)是一种幻影。事实上，爱因斯坦是在重复乔尔丹诺?布鲁诺在十六世纪写过的并且已经在几个世纪内成为科学信条的话：“因此，宇宙是单一的、无限的、不动的……它不移动自身的位置……它不产生自身……它是不可毁灭的……它是不可改变的……”在一段很长的时期内，布鲁诺的看法统治着西方世界的科学观。因此，主要来自工程科学和物理化学的不可逆性的闯入是被带着怀疑接受的，这一点并不奇怪。可是，除了文化上的原因之外，还有一些技术上的原因。所有想从动力学中“导出”不可逆性的尝试都必然要失败，因为不可逆性并不是一种普适的现象。我们可以想象一些严格可逆的情况，比如无摩擦的摆，或行星的运动。这个失败使人感到气馁，感到不可逆性的整个概念终于具有一个主观的来源。我们将相当详细地讨论这些问题。让我们在这里说，我们今天可以从一种不同的观点来看这一问题，因为我们现在知道有着不同类别的动力学系统。世界远不是均匀的。因此这个问题可以用不同的术语提出：能够“区分”过去和未来的那些动力学系统的特殊结构是什么？所涉及的最低复杂性是什么？

　　沿着这些路线已经取得了进步。现在我们能对时间在自然界中的根源知道得更加确切。这具有深远的后果。热力学第二定律，即熵定律，在宏观世界中引入了不可逆性。我们现在在微观层次上也能理解它的意义。我们将看到，第二定律相当于一种选择规则，相当于对初始条件的一个限制，这个限制后来被热力学定律所传播。因此，第二定律为我们对自然的描述引入了一个新的不可缺少的要素。它是和动力学相一致的，但是它不可能从动力学导出。

　　玻耳兹曼已经认识到概率一定和不可逆性有密切的关系。仅当一个系统以某种足够随机的方式动作时，过去和未来的差别(因此还有不可逆性)才能进入它的描述中去。我们的分析证实了这种观点。的确，在对自然的决定论的描述中，时间之矢的意义是什么呢？假如未来已经以某种方式被包含在现在之中，现在也包含着过去，那末时间之矢还有什么意义呢？时间之矢是这样一种事实的表现，即未来并没有被给出，或者像法国诗人保尔?瓦莱利(Paul　)所强调的那样，“时间是构造”。

　　我们日常生活的经验表明在时间与空间之间有着根本区别。我们可以从空间中的一点移到另一点。但是，我们不能把时间倒过来。我们不能交换过去和未来。我们将看到，这个不可能性的感觉现在正在得到精确的科学含义。用某个无限的熵垒，可以把被允许的那些态和被热力学第二定律禁止的那些态区分开。在物理学中还有另外一些垒。其一就是光速，按照我们今天的观点，它是信号传播速度的极限。这个垒的存在是很重要的，假如不存在的话，因果性就会摔成碎片。同样，熵垒是为通信赋予某种意义的前提。想象一下，假如我们的未来对另一些人来说成了过去，那末将会发生什么事情!后面我们还要回到这个问题上来。

　　物理学的最近进展已经强调了时间的真实性。在这个过程中，时间的新的方面已经被揭示出来。对时间的关注贯穿在我们的整个世纪之中。让我们想一下爱因斯坦、普鲁斯特、弗洛伊德、泰尔哈德(Teilhard)、皮尔斯或怀特海。

　　爱因斯坦在1905年发表的狭义相对论的最令人吃惊的结果之一，就是引入了一个与每个观察者相联的地方时。但是，这个地方时依然是可逆的时间。无论是在狭义相对论中，还是在广义相对论中，爱因斯坦的问题主要是观察者之间的“通信”问题，是这些观察者能够比较时间间隔的方法。然而现在我们能够在另一些概念的来龙去脉中去研究时间了。

　　在经典力学中，时间是一个数，标志着一个点在其轨道上的位置。但是在某个全局性的层次上，时间可能还有另一种不同的意义。当我们看一个小孩并猜测他或她的年龄时，这个年龄并不存在于这小孩身体的任何一个特殊部位上。这是一种全局性的判断。人们常常说科学把时间空间化了。但我们现在发现，另一种观点也是可能的。考虑一处风景及其变化：村庄在发展，桥和路联接了不同的区域，并使它们得到改造。这样，空间得到了一个时间维，按照地理学家贝里(B.Berry)的说法，我们已被引导去研究“空间的计时”了。

　　不过，最重要的进步也许就是，我们现在可以从另一种不同的角度来看结构的问题，有序的问题。我们将在第八章中说明，按照动力学的观点(无论是经典动力学的还是量子力学的观点)，不可能有任何一种由时间指向的进化。由于“信息”可以用动力学的术语来定义，信息在时间中仍是不变的。这听起来是悖理的。当我们混合两种液体的时候，并没有发生任何“演变”，尽管事实上我们不可能不用某种外来的手段而取消这混合的结果。相反，熵定律把这个混合描述成是向“无序”的演变，向最大概率状态的演变。现在我们可以证明，这两种描述并不矛盾，但是说到信息或有序，我们必须重新定义我们所考虑的单元。重要的新事实是，我们现在可以建立从一种形式的单元到另一种形式的单元的精确规则。换句话说，我们已经得出第二定律所表达的进化范式的一种微观表述。由于这种进化范式包括了化学的全部和生物学及社会科学的主要部分，在我们看来，这是一个重要的结论。这种深刻的认识是在晚近得到的。在物理学中发生的重新概念化的过程还远远没有完成。但是我们的意图并不是要把科学的确定收获，它的稳定的和完全确立的成果弄个明白。我们想做的是强调科学活动的概念创造能力，以及它所带来的新前景和新问题。无论如何，我们现在懂得，我们不过刚刚开始这种探索。我们不应该认为疑问或危险即将结束。因此，我们决定使事物像我们现在所看到的样子呈现出来，并且完全知道我们的答案是多么不完善。

　　5

　　欧文?薛定谔有一次写了下面这段话，惹起了许多科学哲学家的愤怒：

　　……有一种倾向，忘记了整个科学是与总的人类文化紧密相联的，忘记了科学发现，哪怕那些在当时是最先进的、深奥的和难于掌握的发现，离开了它们在文化中的前因后果也都是毫无意义的。如果有一种理论科学，它不懂得它的结构中那些被认为是要害的部分，最终不免要被纳入一些概念和词语(它们抓住了有教养的团体)的框架之中并成为一般世界图式的一部分――我认为，如果有一种理论科学，在那里，这一点已被忘记，在那里，已经对它入了们的人用那些最多只被少数游客所懂得的术语互相继续着冥想，那末，这种理论科学必将被其他有教养的人所抛弃。尽管深奥难懂的闲谈可能会在那些乐于孤立的专家群内部继续着，但随着时间的流逝，它注定要萎缩和僵化。

　　本书的基本论题之一就是下述两者之间的强相互作用：整个文化所固有的问题和个别科学内部的概念问题。正在科学的心脏之处，我们发现了关于时间的问题。演化和不可逆性，这是几代哲学家也为之付出了毕生精力的问题。今天，当历史(无论是经济的、人口学的或是政治的历史) 正以前所未有的速度前进时，新问题和新兴趣要求我们进行新的对话，寻找新的一致性。

　　但是我们知道，科学的进步经常被人们用分裂的术语描述成一种从具体经验到越来越难掌握的抽象阶段的变换。我们相信，在认识论上，这种解释只是历史情况的反映(经典科学在这种历史情况中找到了自己)，是经典科学无能把人与环境相互关系的广泛领域包括到它的理论框架中去的结果。

　　毫无疑问，存在着科学理论的抽象发展。但是对于科学发展来说有决定意义的概念革新并不一定属于这种类型。时间的再发现既有科学内部历史的根源，又有社会关系中的根源，今天，科学正是在这个社会关系中找到了自己。诸如不稳定基本粒子的发现或膨胀宇宙的发现，都清楚地属于科学的内部历史。但在非平衡的情形，在进化着的系统中，一般的兴趣可能反映出我们感觉到整个人文学科今天正处于一个变迁的时期。我们将要在第五章和第六章中报告的许多结果，例如有关振荡化学反应的结果，有可能在许多年前就被发现，但是对这些非平衡态问题的研究工作在当时的文化和意识形态的环境中被压抑了。

　　我们知道，肯定这种对文化内容的敏感，就违背了科学的传统概念。按照这种观点，科学是通过把自己从认识自然的过时形式中解放出来而得到发展的。它在一种可以比作是理性“苦修”的过程中纯洁了它自己。但这一点又引出了如下的结论：科学应当只由那些独立生活、不问世事的团体去实践。按照这个观点，理想的科学团体应当得到免于社会的压力和需求的保护。科学进步应当主要是自治的过程，任何“外面”的影响，比如科学家参与其他的文化、社会或经济活动，将仅仅起干扰或延迟的作用。

　　这种抽象的理想，科学家退隐的理想，在另一个理想中找到了同盟者，这个理想关心的是一个“真正”研究者的天职，就是说他要从世俗变迁中逃脱出去的愿望。爱因斯坦描写过这样一类科学家，假如“上帝的天使”被赋予把一切“无价值”的人 ――没有说是在哪一方面――从“科学庙堂”中逐出的任务，那末这类科学家将会得到天使的青睐。一般说来，他们是

　　……相当怪癖、沉默寡言和孤独的人，尽管有这些共同特点，实际上他们彼此之间很不一样，不像被赶走的那许多人那样彼此相似。

　　究竟是什么把他们引到这座庙堂里来的呢？……把人们引向艺术和科学的最强烈的动机之一，是要逃避日常生活中令人厌恶的粗俗的和使人绝望的沉闷，是要摆脱人们自己反覆无常的欲望的桎梏。一个修养有素的人总是渴望逃避个人生活而进入客观知觉和思维的世界；这种愿望好比城市里的人渴望逃避喧嚣拥挤的环境，而到高山上去享受幽静的生活，在那里，透过清寂而纯洁的空气，可以自由地眺望，陶醉于那似乎是为永恒而设计的宁静景色。

　　除了这种消极的动机以外，还有一种积极的动机。人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像，于是他就试图用他的这种世界体系来代替经验的世界，并来征服它。

　　一方面是科学所寻求的禁欲主义的美，另一方面是被爱因斯坦如此敏锐地感觉到的市俗经验的小旋涡，这两者之间的不相容性，容易被另一种不相容性增强。这另一种不相容性是公然的摩尼教式的不相容性，是科学与社会之间，更确切地说，是自由的人类创造力与政治权力之间的不相容性。在这种情况下，研究工作不必在孤立的团体中或在庙堂中进行，而是在一个堡垒中，或者还可以像德林迈特(Dǖerrenmatt)在他的剧作《物理学家》(The　Physicists) 里所想象的，在疯人院里进行。在这个剧中，三位物理学家讨论要用怎样的方法和手段推进物理学的发展，同时又能保护人类避免政治权力盗用物理学进步成果所造成的可怕的后果。他们得出结论：唯一可能的方法就是他们当中的一个人已经选择的方法。他们全都决定装疯，躲到疯人院里去。该剧结尾时，如命中注定的那样，他们的最后避难所被发现只是一个幻想。疯人院的女院长暗中侦查了她的病人，偷窃了他的研究成果，夺得了世界政权。

　　德林迈特的剧作把我们引到科学活动的第三概念：科学通过把现实的复杂性约化为一种隐藏的简单性而得到进步。物理学家摩比尤斯(Moebius，剧中的人物)试图在疯人院中隐藏的是这样的事实，即他已经成功地解决了引力的问题，解决了基本粒子的统一场论，以及最后得出了“万能发明原理”――绝对权力的源泉。当然，德林迈特为建立他的观点进行了简化，但得到公认的是：在“科学庙堂”中被寻找的东西正是宇宙的“公式”。已经被描绘成禁欲主义者的科学家，现在变成了一种魔术师，一个与世隔绝的人，揭露一切物理现象的万能钥匙的潜在掌握者，因此，他具有潜在地万能的知识。这把我们带回到我们已经提出过的问题：只有在简单的世界中(特别是经典科学的世界中，在那里，复杂性仅仅是基本的简单性的面纱而已)，某种能提供万能钥匙的知识才会存在。

　　我们时代的问题之一就是克服那种认为科学团体的孤立状态是正常的并要加强这种状态的倾向。我们必须为科学与社会间的沟通打开新渠道。本书正是在这样的思想指导下写成的。我们都知道，人类正在以前所未有的规模改造着他的自然环境。如塞奇?莫斯科维奇(Serge　Moscovici)指出的，人类在创造一个“新的自然”。但是，为了理解这个人造的世界，我们需要一种科学，它不仅是顺从外部兴趣的工具，也不是任其在底层社会滋长的癌瘤。

　　早在两千年前，庄子就写道：

　　天其运乎!地其处乎!日月其争于所乎？孰主张是？孰维纲是？孰居无事推而行是？意者其有机缄而不得已邪？意者其运转而不能自止邪？

　　我们相信，我们正朝着一种新的综合前进，朝着一种新的自然主义前进。也许我们最终能够把西方的传统(带着它对实验和定量表述的强调)与中国的传统(带着它那自发的、自组织的世界观)结合起来。在本导论的开始，我们引述了雅克?莫诺的话，他的结论是，“古老的盟约撕成了碎片，人类至少知道他在宇宙的冷冰冰的无限空间中是孤独的，他的出现是偶然的。”也许莫诺是对的。古代的同盟已被打碎。我们的任务不是去悲叹过去，而是要试图在这科学的极不平凡的多样性中发现某种统一的线索。科学的每个伟大时期，都引出某个自然界的模型。对经典科学来说，这个模型是钟表。对十九世纪的科学，即工业革命时代来说，这个模型是一个逐渐慢下来的发动机。对于我们来说，标志可能是什么呢？我们头脑里的东西也许可以用那些从古印度或前哥伦布的艺术直到我们时代为止的雕刻最好地表达出来。在一些最美的雕像中(无论是在舞蹈的湿婆(Shiva)中或是盖来罗(Guerrero)的小型庙堂中)，十分清晰地表现出一种寻求，寻求静止与运动之间、捕捉到的时间与流逝的时间之间的接合。我们相信，这个对照将把它的独一无二的特点赋予我们的时代

在任何要把属于我们自然界的精神方面和物质方面的经验领域联结起来的企图当中，时间都占据着关键的地位。

　　A.S.爱丁顿

　　1开放的科学

　　科学当然包括对自然界的操纵，但它也在试图理解自然，试图更深入地钻研那些曾被一代又一代人提出来的问题。其中的一个问题就像是几乎摆脱不了的主题，贯穿在本书的始终，如同它贯穿在科学与哲学史中一样。这就是存在与演化之间的关系问题，永恒与变化之间的关系问题。

　　我们已经提到过前苏格拉底的一些猜测：变化(有变化才有事物的生与灭)是由外界强加给某种惰性物质的吗？还是物质独立的内在活性的结果？必须要有一个外部推力吗？还是演化本来就是物质内所固有的呢？十七世纪的科学是在和那些自然存在物自发和自主组织的生物学模型的对立中兴起的。但它又面对着另一个基本对手。大自然本质上就是随机的吗？有序的行为只是原子及其不稳定结合体偶然碰撞的一种瞬时结果吗？

　　近代科学中魅力的主要源泉之一恰好就是这样一种感觉：认为它已经发现了在自然界变化的核心处的永恒规律，因而也就祓除了时间和演化这类“邪祟”。这种对自然秩序的发现产生了法国社会学家莱维－布鲁尔(Lévy－Bruhl)所说的那种智慧的安全感：

　　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。即使我们假设我们可能观察到某种看上去十分神秘的现象，我们也还是继续相信我们的无知只不过是暂时的，这现象肯定服从因果关系的总规律，这现象发生的原因迟早会被确定。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。

　　这种对于自然界“理性”的信赖感现在已经被粉碎了，这部分地要归因于科学在我们时代里的吵吵闹闹的成长。正如我们在序言中所提到的，我们的自然观正在经历着根本性的变化，向着多重性、暂时性和复杂性的变化。其中某些变化在本书中已有论述。

　　我们过去一直在寻求能用永恒规律表达的那种包罗万象的普遍模式，但是我们却发现了时间、事件、演变着的粒子。我们也一直在寻求对称性，却由于发现了在各种层次(从基本粒子直到生物学和生态学)都存在着对称破缺过程而感到吃惊。我们在本书中已经讨论过动力学(它暗含着时间对称性)与热力学第二定律(在它那里时间是有方向的)之间的冲突。

　　一种新的统一正在显露出来：在所有层次上不可逆性都是有序的源泉。不可逆性是使有序从混沌中产生的机制。但是我们的自然观怎么能在过去几十年这相对说来是较短的时间间隔里就发生如此根本性的转变呢？我们认为这表明智力结构在我们的实在的概念中起着重要的作用。玻尔在访问克伦堡城堡时与海森堡的谈话中很好地表达了这一点：

　　只要有人想象出哈姆雷特曾住在这里，这个城堡便发生变化，这不是很奇怪吗？作为科学家，我们确信一个城堡只是用石头砌成的，并赞叹建筑师是怎样把它们砌到一起的。石头、带着铜锈的绿房顶、礼拜堂里的木雕，构成了整个城堡。这一切当中没有任何东西能被哈姆雷特住过这里这样一个事实所改变，而它又确实被完全改变了。突然墙和壁垒说起不同的语言……然而，我们关于哈姆雷特所知道的一切就是在十三世纪的编年史中出现过他的名字……但是，人人都知道莎士比亚曾经让他提出的那些问题，让他去揭露的人性深度，因而他也必须在克伦堡这里有一席之地。

　　实在的意义这个问题是爱因斯坦与泰戈尔之间一场使人着迷的对话的中心议题。爱因斯坦强调科学必须和任何观察者的存在无关。这导致他否认时间作为不可逆性、作为演变的真实性。反之，泰戈尔主张即使存在着绝对真理，它也是人的思维所难以接近的。非常奇怪，当前科学的演变正朝着这位伟大的印度诗人所说的方向前进。无论我们把实在叫作什么，它只是通过我们所参加的活动结构而被揭示给我们的。这正像科塔里(D.S.Kothari)简单明了地表达的：“简单的事实是，没有一种相关的理论框架，就不可能有测量、实验与观察。”

　　2时间与时代

　　时间基本上是一种几何参数，它使得遵循一系列动力学态的相继展开成为可能，这种主张在物理学中已经存在了三百多年了。埃米尔?迈耶森(Emi1eMeyerson)试图把近代科学的历史描述成他所认为的人类推理的一种基本范畴的逐渐实现：不同的和变化着的东西必须被约化成同一的和永恒的东西。时间必须被消去。

　　距现今再近一点，爱因斯坦似乎成了这种朝着某种物理表述发展的驱动力的化身，在这种表述中不考虑那种在基本层次上的不可逆性。

　　1922年4月6日在巴黎哲学会上发生了历史的一幕。当时，柏格森试图捍卫共存的“生活”时间的多重性的原因以反对爱因斯坦。爱因斯坦的答覆很干脆：他明确地拒绝所谓“哲学家的时间”。生活经验救不了已经被科学否定了的东西。

　　爱因斯坦的反应多少有些道理。柏格森显然是误解了爱因斯坦的相对论。但是在爱因斯坦一方也还有些片面之处：期间，也就是柏格森的“生活时间”，涉及演化的一些基本维，即爱因斯坦只在现象论的水平上乐于接受的不可逆性。我们已经讲到过爱因斯坦和卡尔纳普的谈话(见第七章)。对他来说，过去、现在与未来之间的差别是在物理学范畴之外的。

　　注意一下爱因斯坦和他年青时候在苏黎世的最亲密朋友米歇尔?贝索(Michele　Besso)之间的通信是很有意思的。尽管贝索是一位工程师和科学家，但在晚年时他却越来越关心哲学、文学和那些围绕着人类存在核心的问题。他固执地一次又一次重复着那些同样的问题：什么是不可逆性？它与物理定律之间的关系是什么？爱因斯坦也一次又一次地怀着只对这位密友才表现出的耐心回答说，不可逆性只不过是由“未必有的”初始条件产生出来的一种幻觉而已。这种对话一直进行了许多年，直到这位比爱因斯坦大八岁的贝索去世为止(在爱因斯坦逝世前一个多月［*］)。在给贝索的妹妹和儿子的最后一封信中，爱因斯坦写道：“米歇尔已经在我之前离开了这个奇怪的世界。这并无所谓。对我们这些信念坚定的物理学家来说，过去、现在与未来之间的差别只是一种幻觉，虽然是一种长久不变的幻觉。”在爱因斯坦试图理解物理学基本定律的努力中，“可以理解的”一词指的就是“永不改变的”。

　　为什么爱因斯坦如此强烈地反对把不可逆性引进到物理学中来呢？对此我们只能猜测了。爱因斯坦是位相当孤独的人，他只有为数不多的朋友、同事和学生。他生活在一个悲伤痛苦的时代：发生了两次世界大战，又兴起了反犹太主义。毫不奇怪，对他来说，科学是跨过这混乱年月走向胜利的途径。但是，这与他的科学工作形成了怎样的对照!他所在的世界充满了观察者，充满了处在各种各样互相运动着的坐标系中的科学家，处在各种具有不同引力场的星球上的科学家。所有这些观察者正在通过信号进行着整个宇宙范围内的信息交换。爱因斯坦首先想保留的是这种通信的客观意义。但我们或许可以说，爱因斯坦突然停下来了，没有接受通信和不可逆性密切相关的观点。而以通信为基础的逐渐增加知识，大概是人类思维所能接近的最不可逆过程。

　　3熵垒

　　在第九章中，我们把第二定律描述成是一种选择原则：对于每个初始条件，都有一个“信息”与之相应。含有有限信息的所有初始条件都是可能存在的。可是要想把时间方向倒转过来，我们就必须有无限的信息；我们不能创造出一种能向我们的过去演化的情形!这就是我们已经介绍过的熵垒。

　　与作为信号传输最大速度的光速的概念有一个很有趣的类比。正如我们在第七章中已经看到的那样，这是爱因斯坦相对论的基本假设之一。光速壁垒的存在是给出因果意义所必需的。设我们能够乘坐一艘科学幻想飞船以大于光速的速度离开地球，那我们就能追上光信号，从而跑到我们自己的过去的前面去。同样，熵垒是给出通信意义所必需的。我们讲过，不可逆性与通信是密切相关的。诺伯特?维纳论述过，如果存在两种时间方向，将会有灾难性的后果。在这里很值得引用一下他那本名著《控制论》中的一段话：

　　的确，幻想一个理智动物，其时间方向和我们相反，是一个非常有趣的智力实验。这个动物和我们之间的一切通信都是不可能的。他发出的任何信号到达我们这里的时候，逻辑的顺序改变了：在他看来是结果的部分，在我们看来却是原因。这些原因应该都在我们的经验中出现过，我们很自然地就用它来解释他的信号，并不去设想这是由一个有理智的动物发来的。如果他给我们画一个正方形，我们一定会把他的最后几笔看成是最前几笔，而且他所画的正方形，在我们看来，就好像是这些笔迹的奇怪的结晶(这总是可以解释清楚的)。这个图形的意义是那么出人意外，就像我们把一个人的面孔看作高山悬崖了。这种正方形的画法对我们说来成了一种突然的变动，由于这种突然的变动，正方形不存在了。这的确很突然，但用自然定律还是可以作出解释的。我们的对方对我们也会有完全类似的想法。能够和我们通信的任何世界，其时间方向和我们相同。正是无限大的熵垒保证了时间方向的唯一性，保证了不可能把时间从一个方向切换到相反方向。

　　在本书中，我们已经强调指出，不可能性的证明是多么重要。事实上，当爱因斯坦把他的相对同时性概念建立在信息不可能以大于光速的速度传输的基础上时，他是第一个理解了这种重要性的人。相对论的整个理论就是围绕着排除一切“不可观察的”同时性而建立起来的。爱因斯坦把这一步骤看作有些像在热力学中采取的把永恒运动排除在外的那一步骤。但是他的一些同代人，例如海森堡，强调指出了在这两种不可能之间有一个重要区别。在热力学中，把某种状态定义为不可能在自然界中存在；而在相对论中，被定义为不可能的是观察，也就是一种对话，一种在自然界与描述它的人之间的通信。于是，当海森堡在排除了量子测不准原理所定义的不可观察的东西的基础上建立起量子力学时，他看到他自己是在按照爱因斯坦的样子做，虽然爱因斯坦所持的是怀疑态度。

　　只要认为第二定律不过是表达那些实际上不大可能有的事，它就没有什么理论上的用处。你可能总是希望能有足够的技术办法来克服它，但我们已经看到这是办不到的。在它的根子上是要选择一种可能的初始状态，只有选择了初始状态之后，概率解释才成为可能。确实，像玻耳兹曼首先论述过的，熵的增大表达出概率的增大、无序的增大。但是他的这番解释是根据“熵是打破时间对称性的选择原则”这个结论做出来的。只有在经过这个对称破缺之后，某种概率解释才成为可能。

　　尽管我们重复了玻耳兹曼关于熵的许多解释，我们对于他的第二定律的解释的基础是根本不同的，因为我们有这样一种思路：

　　第二定律作为一个对称破缺选择原则

　　　↓

　　概率解释

　　　↓

　　不可逆性作为无序状态增大

　　只是通过引进新的选择原则而把动力学与热力学统一起来才能给第二定律赋予其作为科学进化范式的基本重要性。这一点很重要，因此我们将比较详细地来讨论它。

　　4进化范式

　　动力学世界，无论是经典的或量子的，是一个可逆的世界。正如我们在第八章中强调的那样，任何进化都不能归因于这个世界；按动力学单位表达的“信息”仍然是个常量。所以极为重要的是某个进化范式的存在现在可以在物理学中确立起来，不仅是在宏观描述层次上，而且在一切层次上。当然，这得有一定的条件：正如我们已看到的那样，一定要有最低限度的复杂性。不过，不可逆过程的极端重要性表明，我们感兴趣的大多数系统是满足这个要求的。显然，对定向时间的理解水平随着生物组织水平的提高而提高，很可能在人类意识中达到它的最高点。

　　这种进化范式究竟有多么普遍呢？它包括孤立系统(它们要演变成为无序)和开放系统(它们要演变到越来越高级的复杂形式)。毫不奇怪，熵这种隐喻已经吸引了不少作者用它去论述社会或经济问题。显然，在这里我们必须十分小心；人类并非动力学的研究对象，向热力学的过渡不能被表述成一种由动力学所保持的选择原则。在人类生存这个水平上，不可逆性是一个更基本的概念，对我们来说，它不能与我们自身存在的意义分割开。但仍然重要的是，从这个角度看来，我们不再把不可逆性的内部感觉看作是把我们和外部世界隔开的主观印象，而是看作我们参加在一个由某种进化范式统治着的世界内的标志。

　　宇宙论的问题相当困难。我们还不知道引力在早期宇宙中的作用是什么。能够把引力作用包括在某种形式的第二定律之中吗？或是在热力学与引力之间有着某种辩证的平衡吗？在一个时间可逆的世界里，当然不能突然现出一个不可逆性来。不可逆性的起源是一个宇宙论问题，而且要求对宇宙的最初阶段进行分析。在这里我们的目标还是别太过分。我们还是只探讨：不可逆性在今天意味着什么？它与我们在我们所描述的世界中的地位有怎样的关系？

　　5演员和观众

　　用物理学来否定演化，这就在科学内部产生了深深的裂痕，并且使科学与哲学越来越疏远。起初作为大胆的赌注来对抗占优势地位的亚里士多德的传统的那些观点，逐渐变成了一种武断主张，它直接反对一切认为在自然界中存在着定性差别的学者(化学家、生物学家、医生)。到了十九世纪末，这种冲突已经从科学内部转移到了“科学”与其他文化(尤其是哲学)之间的关系上。我们在第三章里论述过西方思想史的这个方面及其为完成知识新统一而进行的持续斗争。现象学家的“生活时间”，与科学的客观世界相对立的“生存世界”，都可以和为反抗科学入侵而建立起壁垒的需要联系起来。

　　今天，我们相信，确定性与绝对对立的时代已经过去了。物理学家已经不再掌握任何种类的“治外法权”了。作为科学工作者，他们属于他们那个文化，他们又对那个文化做出基本的贡献。我们已经达到了一种接近于在社会学里很早以前就认识了的状态：默里?庞蒂(Merleau－P0nty)早就强调过应当牢牢记住他所谓的一种“状态内的真理”。

　　只要我保持一种绝对观察者的理想，没有任何观点的知识的理想，我就只能把我的状态看成是一个错误的源泉。可是一旦我确认通过它使我适合所有活动和所有对我有意义的知识，确认它逐渐被可能是对我有关的每一事物所充满，那末在我这个状态的有限范围内，我与社会的接触就向我显示成像是所有真理(包括科学)的起点。我们所能做的事不外就是在这个状态内部定义一条真理，因为我们已经有了一些关于真理的思想，也因为我们是在真理内部而不能到它外面去。

我们通过本书来探索的正是这种既作为参与者又作为旁观者的知识概念。

　　默里?庞蒂在他的《主旋律》(Themes)一书中还断言，科学中“哲理性”的发现，科学的基本概念的转变，经常是反发现的结果，这种反发现为改变观点提供了机会和起始点。在相对论、量子力学或热力学中，各种不可能性的证明都向我们表明了自然界不能“从外面”来加以描述，不能好像是被一个旁观者来描述。描述是一种对话，是一种通信，而这种通信所受到的约束表明我们是被嵌入在物理世界中的宏观存在物。

　　我们可以把我们今天看到的情况概括成下面这张图的样

我们从观察者开始，他测量坐标和动量并研究它们随时间的变化。这就使得他发现不稳定的动态系统以及其他有关内在随机性和内在不可逆性的概念，如我们在第九章中讨论的那样。一旦我们有了内在不可逆性和熵，我们就遇到了远离平衡系统中的耗散结构，我们就能理解观察者的时间定向活动。

　　没有一种科学活动不是时间定向的。准备一个实验首先要求区分出“实验之前”与“实验之后”。只是由于我们知道了不可逆性，我们才能认识可逆的运动。上面那个图表明，我们现在已经走完完整的循环，我们可以把自己看作是我们所描述的宇宙的一个部分。

　　我们提出的这个图式并不是可以从某些逻辑结构中推演出来的那种先验图式。事实上耗散结构在自然界中的存在，没有什么逻辑上的必要性；要使宏观世界成为 “观察者们”居住的世界，也就是成为一个有生命的世界，必需的是有一个远离平衡的宇宙这个“宇宙学的事实”。所以我们给出的这个图式并不与逻辑学真理或认识论真理相当，但却考虑到了我们作为一个远离平衡世界中的宏观存在物所处的条件。而且这个图式的根本特点在于它不对描述的任何基本方式作什么假设，每一个描述层次都隐含着另一个层次，也被另一个层次所隐含。我们需要的是多重化的层次，它们都联系在一起，任何一个都不要求突出。

　　我们已经强调指出过，不可逆性并不是一种普适的现象。我们可以在有限的一部分空间里做出与热力学平衡态相应的实验。而且，时间尺度的重要性也是多种多样的。一块石头是按地质演变的时间尺度在变化着；人类社会(尤其是在当代)显然就有着短得多的时间尺度。我们也讲过，不可逆性是从复杂性最低的动态系统开始的。有意思的是，随着复杂性的增高，从石头到人类社会，时间之矢的作用(也就是演变节奏的作用)在增长。分子生物学表明，一个细胞中的各种东西并非以同一种方式活着。有些过程达到平衡，另一些则被一些远离平衡态的调节酶支配着。与此类似，在我们周围的宇宙中，时间之矢所起的作用也很不相同。根据这一观点，在这种时间定向活动的意义上，人类的条件似乎是单一的。正如在第九章中说的那样，在我们看来，相当重要的一点是：不可逆性(时间之矢)隐含着随机性。“时间就是建设”，这个由瓦莱利完全独立地作出的结论带来一个走到科学本身之外的信息。

　　6动乱的自然界中的一个旋风

　　我们的社会有着范围广泛的认识手段，其中科学占有着一种对自然界进行诗一般的询问的特殊地位，――按词源学意义，诗人是一个主动的、操纵着的和探索着的“创造者”。而且科学现在能尊重它所研究的自然界。从由经典科学开始的与自然的对话(以及经典科学把自然看作是一个自动机的观点)中，生出了一种完全不同的观点，在这种观点中，向自然界提问的活动性是它内在活动性的一部分。

　　正如我们在本章开头所写的那样，我们关于智力的安全感已被粉碎了。我们现在能够以非争辩的方式正确评价科学与哲学的关系。我们讲到过爱因斯坦与柏格森的冲突。柏格森在某些技术要点上无疑是“错的”，但他作为一个哲学家的任务是试图在物理学内部使时间的一些他认为被科学所忽略的方面成为明显的。

　　对这些看来既是科学的又是哲学的基本概念的含意和一致性进行探索，可能是件冒险的事，不过它在科学与哲学的对话中却可能是大有成果的。让我们简要地引用一下莱布尼兹、皮尔斯、怀特海和卢克莱修的观点来说明这件事。

　　莱布尼兹引进了一个“单子”的陌生概念，这指的是一种不进行通信的物理实体，“它没有任何窗口可供东西进出”。他的观点常常被认为疯狂而不予考虑，然而就像我们在第二章里看到的，所有可积系统的基本特点就是在这些系统中存在着一种变换，这种变换可以用非相互作用实体来描述。这些实体通过它们的整个运动改变着自己的初始状态，但同时就像单子一样，和其他实体共存于一种“预先建立”的和谐之中；在这种表示下，每个实体的状态尽管完全自己确定，却也反映了整个系统直至最小细节的状态。

　　因此，所有可积系统都可以看成是“单子”系统。反之，莱布尼兹的单子论也可以翻译成动力学语言，就是：宇宙是一个可积系统。这样，所谓单子论就成了对一个去掉了演化的宇宙的最重要的表述。考虑到莱布尼兹为理解物质活性所作出的努力，可以衡量十七世纪与我们时代之间的差距。那时工具尚未准备好；在一个纯机械宇宙的基础上，莱布尼兹不可能说明物质活性。但是他的某些思想，物质是活性的思想，宇宙是一个相互联系的单元的思想，仍然和我们伴随，并在今天采取了新的形式。

　　很抱歉，我们不能用更多的篇幅去谈及皮尔斯的工作，不过至少要引用他的一段很引人注意的文字：

　　关于能量的耗散，你们已经都听说了。已经发现，在能量的一切转变中，有一部分转为热量，而热量总是在趋向于使温度达到均匀。其结果就是，宇宙的能量依其必然规律逐渐趋向宇宙的死亡――那时将没有力，只有热，而且到处温度会一样……

　　可是，尽管没有什么力量能抵消这个趋势，机遇可能有和将会有对立的影响。力从长远看来是耗散的；机遇从长远看来是聚集的。能量按正规的自然规律耗散着，也正是按这些规律，伴随着越来越有利于它靠机遇而重新聚集的环境条件。所以必定有这样一个点，在这里两种趋势处于平衡，而且毫无疑问，这正是目前整个宇宙的实际情况。

们又一次看到，皮尔斯的形而上学被认为是与现实脱节的哲学的又一例。但事实上，在今天，他的工作看来似乎正是朝着理解包含在物理定律中的多元论而迈出的开创性的一步。

　　怀特海的哲学则把我们带到另一个极端。对他来说，存在与演化不可分割。他写道：“对于‘一切都在流动着’这句话的含义的解释，是形而上学的主要任务之一。”今天，在一个世界性概念中，物理学和形而上学确实走到一起来了，在这个概念中，过程或演化被当作物理存在的第一要素，而且与莱布尼兹的单子概念不同，存在着的实体可以互相作用，因而也就有生有灭。

　　经典物理学中的有序世界，或是并行变化的单子理论，类似于卢克莱修的原子通过无限空间进行的同样是并行、有序的和无休止的下落。我们已经提到过片流的趋向性和不稳定性。可是我们能走得更远。正如塞利指出的，这种无限下落提供了一个模型，我们关于引起万物出生的扰动的自然起源概念就建立在这个模型的基础上。如果垂直下落过程没有被一种趋向性“毫无理由”地打断(这趋向性导致均匀下落的原子之间的相遇和联系)，就不会生成什么自然；所有重新被生成的只是在命运规律所支配的相同的原因与结果之间的反覆联系。

　　再者，如果一切的运动

　　永远是互相联系着的，

　　并且新的运动总是从旧的运动中

　　按一定不变的秩序产生出来，

　　而始基也并不以它们的偏离

　　产生出某种运动的新的开端

　　来割断命运的约束，

　　以便使原因不致永远跟着原因而来，

　　如果是这样，那末大地上的生物

　　将从何处得到这自由的意志……？

　　人们会说卢克莱修以考古遗迹被“发明”的同样方式发明了趋向性：在开始挖掘考古遗迹之前已经有人“猜到”它们在那里了。如果只有均匀可逆的轨道存在着，那我们所产生与经历的不可逆过程又来自何处呢？自然界的开始是由一个点标志着的，在这一点轨道不再被确定，在这一点上支配着有序和单调的决定论变化的世界的命运规律中断了。这个点也标志着一门新科学的开始，这门科学论述自然存在物的出生、增殖与死亡。“下落的物理学、重复的物理学、严密联系的物理学被有创造力的关于变化与环境的科学所取代。”“命运规律”被“自然法则”所取代，这个“自然法则”正像塞利强调的那样，既意味着自然“规律”(局部的、奇异的、历史上的联系)，也意味着一种“联盟”――与自然界的一种合作形式。

　　于是我们在卢克莱修的物理学中再次发现了我们在近代知识中发现的那种联系，这是在作为物理学描述的基础与作为关系到人在自然界中的地位的哲学、伦理学或宗教概念的基础的选择之间的联系。普遍联系的物理学处在与另一门科学对立的地位上，这门科学以法律和统治的名义不再和扰动或随机性进行斗争。而从阿基米得到克劳修斯的所有经典科学都是与关于湍流和关于分叉变化的科学相对立的。

　　正是在这里，希腊人的智慧达到了它的一个顶峰。人在世界中，同时人也是世界的，人在物质中，同时人也是物质的，他不是个陌生者而是一个朋友，是大家庭中地位平等的一员。他与万物之间有着一种协议。相反，其他许多系统和科学都是建立在打破这种协议的基础上的。对于世界，对于黎明，对于天空，对于一切事物，人都是陌生者。他憎恶这一切，与这一切作斗争。他的环境是一个危险的敌人，需要与之战斗，需要把它征服……。伊壁鸠鲁和卢克莱修生活在一个和谐的宇宙中，在那里物的科学与人的科学完全一致。在这个动乱的自然界中，我则是一个扰动，一个旋风。

　　7在同义反覆之外

　　经典科学的世界是这样的一个世界，能在这个世界里发生的任何事件都是可以根据系统瞬时状态推断出来的。奇妙的是，这个概念就是追溯到伽利略和牛顿的时代，在当时也不是什么新鲜事。的确，它可以看成就是亚里士多德的神圣和不变天国的概念。按亚里士多德的观点，只有这个天上的世界可望运用精确的数学来描述。我们在导论中曾经重复过这样的抱怨，即科学已经使这个世界“解除迷惑”。但是这个迷惑的解除，却是佯谬地由于对地上世界的推崇，使得这地上的世界值得某种智力的追求，而这是亚里士多德为天上世界保留的。经典科学不承认演化和自然界的多样性，这两点被亚里士多德看作是月下尘世的属性。在这个意义上，经典科学把天带到了地。但这显然并不是近代科学奠基者们的意愿。在向亚里士多德关于“自然是在数学完结之处开始的”的看法挑战时，他们并未想去发现隐藏在变化后面的不变的东西，而是把变化着的、会腐朽的自然界扩展到宇宙边界。在《关于两大世界体系的对话》一书中，伽利略表示对下面这种见解很吃惊：如果在那大洪水之后只留下一片冰海，或是如果地球具有不易腐朽的碧玉的硬度，那这个世界将是一个更高尚的地方；让那些认为地球在被变成晶球后会变得更美的人被美杜莎的目光盯成金刚石雕像吧!

　　最早的物理学家们选择了一些物体来探索定量描述的有效性，如作保守运动的理想摆，简单机械，行星轨道等等，但发现这些物体与某个唯一的数学描述相对应，这个描述实际上重复了亚里士多德天体的神明理想。

　　与亚里士多德的上帝类似，经典动力学的对象只和它们1自己有关。它们不会从外界学到任何东西。在任何瞬间，系统中的每个点都知道它需要知道的一切――即质量在空间的分布以及它们的速度。每个状态都包含着与所有其他可能状态有关的全部事实，每个状态都可以用来预言另外的状态，而不论它们在时间轴上各自的位置如何。在这个意义上，这种描述导致一种同义反覆，因为过去与未来都包含在现在之中。

　　近代科学观点上那种向非永恒性过渡、向多样化过渡的根本性改变，可被看作是一种把亚里士多德的天带到地的运动的倒转。而如今我们正在把地带到天。我们正在发现时间与变化的首要地位，从基本粒子的层次到宇宙学模型的层次。

　　所以无论是在宏观层次还是在微观层次，自然科学已经使自己摆脱了一种客观现实的概念，这种概念意味着必须把新颖性和多样性在不变的普适规律的名义下排除出去。它们已经使自己摆脱了一种对被认为是封闭的理性和被认为是几乎获得的知识的强烈爱好。它们现在已经向那些意想不到的东西开放，不再把它们看作是知识上不完整或控制上欠缺的结果了。

　　科学的这种开放已经被塞奇?莫斯科维奇定义为“开普勒革命”，以区别于那种坚持绝对观点思想的“哥白尼革命”。在本书导言中引用的许多段落中，我们把科学比作世界的“解除迷惑”。我们现在再来引用一下莫斯科维奇关于今天科学正在继续进行的变化的描述：

　　科学已被卷入这场冒险，我们的冒险，为了更新它接触到的每件事物，为了使得它渗透的一切――我们所在生活的地球和能让我们生存的真理――都变得有生机起来。每一次我们听到的都不是死亡的回声，不是宣告逝去的钟声，而是人类和物质性再生和重新开始的声音，是在它们短暂的永恒中重新固定一瞬的声音。这就是为什么伟大发现不是像哥白尼的发现那样到灵床上才揭示出来而是像开普勒的发现那样在充满梦幻和激情的大路上呈现出来的原因。

　　8有创造性的时间进程

　　人们常说，如果没有巴赫，就不会有“圣?马太受难”那回事，可是如果没有爱因斯坦，相对论仍然会被发现。与艺术史中所包含的不可预知性大为不同，科学被认为有一个决定论的进程。当我们回顾科学发展的奇怪历史时(我们已经概略叙述了其中三百年来的情况)，可能会怀疑上述那种断言的有效性。有一些明显的例子，说明由于当时没有准备好了的文化气候把一些事实并到一个一致的模式中去，使这些事实被忽略了。化学钟的发现大概可以一直追溯到十九世纪，可是它的结果却似乎与均匀地衰退到平衡态的思想相矛盾。陨星被从维也纳博物馆中扔出来，是因为在太阳系的描述中没有它们的位置。我们的文化环境在我们所提出的这些问题中起着积极的作用，但是在风格与社会接受能力的问题之外，我们能够识别每一代都在注意的若干问题。

　　时间问题肯定是这些问题之一。这里，我们有点儿不同意托马斯?库恩(Thomas　Kuhn)关于“常规”科学形成问题的分析。在现代大学里，研究工作与对未来的研究人员的培养教育是结合在一起的，在这样的大学里考虑问题时，科学活动和库恩的观点相当一致。而如果作为一般意义上对科学的描述(这描述导致关于知识一定是什么的结论)，库恩的分析就可以被约化为科学发展的实证主义概念的一种新的心理社会模式，就是说，越来越专门化和间隔化；“常规”科学行为和“严肃”、“沉默”的研究者(他绝不在有关他的研究的总意义的“一般”问题上浪费时间，而是盯住那些专门化的问题)的行为等同；以及科学发展对于文化、经济和社会问题的基本独立性。

　　在十九世纪，出现了使库恩所描述的“常规科学”得以实现的学院式结构。库恩强调，以练习的方式反覆解答上一代人的范式问题，学生就能学习到作为研究基础的那些概念。按这种方式就能给予他们一些判据，使他们能确定某个问题是否有益，某个答案是否可以接受。这样就形成了一步一步地从学生到研究人员的过渡。科学家们也使用同样的技术继续去解决问题。

　　库恩的描述与我们这个时代最有关。可就是在这个时代，它也只涉及科学活动的一个特殊方面，这个方面的重要性随着具体研究人员与研究所的环境而改变着。

　　按照库恩的观点，一个范式的变换似乎是一种危机：不再保持一种无声的和几乎看不到的规则，取代沉默不语的是实际上在做的对原来范式的质询。不再作那种异口同声式的和谐工作，这个科学团体中的每个成员都开始问一些“基本”的问题并向目前方法的合理性提出挑战。经过训练达到整齐一致的小组现在开始多样化起来：观点上的、文化经历上的和哲学信念上的不同现在被表达出来，而且常常在新范式的发现过程中起决定性作用。新范式的出现进一步增加了辩论的激烈程度，各种竞争着的范式都要被加以检验直到学术界决定谁是胜利者。随着新一代科学家的出现，再一次出现沉默和一致，新的教科书写出来了，事情又一次变得“理所当然”了。

　　按照这种观点，隐藏在科学革新后面的推动力倒是科学团体的猛烈的保守行为，它们顽固地把同样的概念、同样的技术加给自然界，却总是以遇到自然界同样顽固的反抗而宣告结束。当自然界最后被看成拒绝用已被接受的语言表达它自己时，危机就猛烈地爆发了。这种猛烈性是由于信念被打破而引起的。在这个阶段，所有智力资源都被集中来研究一种新语言。于是科学家们不得不对付这些违反他们的意志而强加给他们的危机。

　　我们已经研究的问题引导我们去强调那些与库恩所描述的大不相同的方面。我们已经详细论述了连续性，不是“明显的”连续性，而是那种包含着种种难题的隐蔽式的连续性。这些难题一直被许多人斥为不合理、不真实，却又被一代又一代的人们重提出来。例如：复杂系统的动力学，化学和生物学的不可逆世界与经典物理学所提出的可逆描述之间的关系，等等。事实上我们对这些问题能引起兴趣并不感到惊奇。对我们来说，更确切的是要理解，在狄德罗、斯达尔、维耐尔和其他人的工作之后，这些问题怎样一直被忽略。

　　过去一百年已经被一些危机打上标记了，这些危机与库恩给出的描述相当一致。其中没有一个被科学家探求过。发现基本粒子的不稳定性和发现演变中的宇宙就都是例子。但是，一系列问题又成了近年来科学史的特点，这些问题是被那些知道问题既有科学一方面又有哲学一方面的科学家们提出来的深思熟虑和明白清楚的问题的推论。所以科学家们并非注定要作出像“睡子”那样的行为的!

　　重要的是应当指出，我们描述过的科学新进展(把不可逆性纳入物理学)并不被看作是某种“意外”，使占有它的人会因此而与他自己所处的文化世界分开。反之，这个发展清楚地反映出科学的内部逻辑和我们时代文化和社会的发展脉络。

　　特别是，在物理学中重新发现时间这件事正好发生在人类历史发展极其迅速的时候，这怎么能被看成是偶然的呢？文化上的约束不能作为全部答案，但也不能被排斥。我们必须把关于产生科学概念的“内部”和“外部”决定因素间的复杂关系结合起来。

　　在本书序言中，我们曾强调过，它的法文名字《新的联盟》表示“两种文化”走到一起来了。可能这种合流在任何地方也没有像在我们在本书第三编中讨论过的不可逆性的微观基础的问题中那样清楚。

　　正如我们反覆提到的，经典力学和量子力学都基于任意的初始条件和决定论法则(对于轨道或波函数)。在某种意义上说，定律使得在初始条件中已经存在的东西变得十分明显。当考虑不可逆性时，情形便不再如此。从这个角度来看，初始条件是从以前的演变中生成的，并通过以后的演变被变成同一类别的状态。

　　因此，我们更加接近西方本体论的中心问题：存在和演化之间的关系。我们已在第三章对此问题作了简要说明。值得注意的是，在本世纪最有影响的著作中，有两部书就正是讨论这个问题的。我们想起怀特海的《过程与实在》和海德格尔的《存在与时间》。在这两种情形中，目的都是要跟随自从柏拉图和亚里士多德以来的西方哲学的主流，超出把存在和没有时间视为等同的范围。

　　但明显的是，我们不能把存在约化为时间，我们不能讨论一个缺乏时间内涵的存在。不可逆性的宏观理论所取的方向为怀特海和海德格尔的推测给出了新的内容。

　　进一步详述这个问题将超出本书的目标；我们打算在别处去做这事。让我们注意，在系统某一状态所概括出来的初始条件是和存在联系在一起的；相反，涉及时间变化的那些定律则是和演化相联系的。

　　在我们看来，存在和演化并非是彼此对立的，它们表达出现实的两个有关方面。

　　一个时间对称破缺的态是从一个时间对称破缺的定律中得出的，该定律把该态传播到属于同一范畴的态。

　　在最近的一本专著(《从存在到演化》)中，本书作者之一把下面这段话作为结论：“对于经典科学的大多数奠基者――甚至爱因斯坦――来说，科学乃是一种尝试，它要越过表面的世界，达到一个极其合理的没有时间的世界――斯宾诺莎的世界。但是，也许有一种更为精妙的现实形式，它既包括定律，也包括博弈，既包括时间，也包括永恒性。”

　　这正是不可逆过程的微观理论正在采取的方向。

　　9人类的条件

　　我们完全同意赫尔曼?魏尔的话：

　　如果科学家忽略了这样的事实，即理论结构并非研究生命现象的唯一方法，那是错误的；另一种方法，即从内部(解释)去理解的方法，也对我们开放着……。对于我自己，对于我自己的知觉、思想、意志、感情和行为等活动，我有一种直接的知识，和用符号代表“并行”大脑过程的理论知识完全不同。这个对自己的内部知觉乃是我理解我所遇到的同伴的基础，我确认这些同伴是和我同样的存在物，我跟他们进行交流，有时会如此亲密，好像要去分享他们的快乐，分担他们的烦恼。但是，到最近为止，一直有一种值得注意的对比。外部世界像是遵守决定论因果律的一个自动机，同我们经历的自发活动和不可逆性形成了鲜明对照。这两个世界现在正越来越靠近在一起。这是自然科学的一种损失吗？

　　经典科学的目标是达到一种对物理世界的“透明”的观点。在每种情形中你都能辨别出原因和结果来。只要随机描述成为必要的，情况就不再这样。我们不再能谈到每一次实验的因果性，我们只能谈统计的因果性。事实上，自从量子力学诞生起，就一直是这样，不过，在最近的一些发展中这一点被放大了，最近的发展表明，随机性和概率甚至在经典动力学或化学中也起着主要的作用。因此，现代的倾向和经典倾向相对比，引出一种“不透明性”，和经典思想的透明性形成对比。

　　这是人类思维的一个失败吗？这是个困难的问题。作为科学家，我们没有任何选择；我们不能向你把这世界描述成我们愿意看到的那样，而只能描述成如我们能通过实验结果和新理论概念的联合作用所看到的那样。我们也相信，这种新情况反映出我们像是要在我们的精神活动中找到的那种情况。经典心理学以意识活动即透明的活动为中心；现代心理学为非意识的不透明功能增加了很大的分量。也许这是人类存在的基本特点的一种形象。请记起伊底巴斯(Oedipus)来，在斯芬克斯面前他的思维是那样清晰，而当他面对自己的身世时又是那样愚钝和昏暗。也许，我们对我们周围的世界和我们内部的世界的洞察一起到来，正是我们要描述的科学的最近演变的一个令人满意的特点。

　　很难不得出这样的印象：一方面是在时间中存在的东西，不可逆的东西，另一方面是在时间之外的东西，永恒的东西，这两者之间的区分正是在人类符号活动之始。也许在艺术活动中尤其这样。确实，一个自然客体，一个石头，在它转变成一个艺术对象时，转变的一个方面是和我们对物质的作用密切相关的。艺术活动打破了该客体的时间对称性。它留下了一个标志，这个标志把我们的时间不对称性翻译成该客体的时间不对称性。从我们所在生活的可逆的、近乎循环的噪声水平中升起了同时是随机的又是时间定向的音乐声。

　　10自然的更新

　　十分值得注意的是，我们正处在这样的一个时刻，关于自然的科学概念发生着深刻的变化，与此同时，由于人口的爆炸，人类社会的结构也发生着深刻的变化。于是，人和自然之间以及人和人之间都需要有一种新关系。我们不再能接受在科学价值和伦理价值之间的那种古老的先验区分。当外部世界和我们的内部世界像是要冲突并要几乎正交的时候，这种区分是可能的。今天我们知道，时间是一种建设，因此负有一定的伦理责任。

　　在本书中我们花了很大篇幅去讨论的思想 ――不稳定性的思想，涨落的思想――扩散到社会科学中。现在我们知道，社会是极为复杂的系统，包含着潜在地巨大数目的分叉，以在一段相对短的人类史中演变的各种文化为例证。我们知道，这样的系统对涨落高度敏感。这既引出希望，也引出一种威胁。说希望，是因为哪怕是小的涨落也可能增长并改变整个结构。结果，个别活动不是注定不重要的。另一方面，这也是一种威胁，因为在我们的宇宙中，稳定的、永恒的规则的安全性似乎一去不复返了。我们正生活在一个危险的和不确定的世界中，它不唤起任何盲目的信念，也许只能唤起和犹太教法典的某些条款看来归因于《创世记》的上帝的那种合格希望相同的感情：

　　二十六种尝试发生在今天的创生之前，所有的尝试都注定地失败了。人的世界是从先前的碎片的混沌中心出现的，他也暴露在失败且无任何回报的危险面前。“让我们希望它工作吧!”上帝在创造这个世界时这样呼喊过。这个希望(和这世界及人类的所有后来的历史相伴)恰从一开始就强调了：这个历史被打上了根本的不确定性的印记。

注释：

　　第 351 页［*］贝索1955年3月15日在日内瓦逝世，爱因斯坦1955年4月18日在美国普林斯顿逝世。――译者

(一)

　　《从混沌到有序》是比利时著名科学家、诺贝尔奖金获得者伊?普里戈金 (IlyaPrigog－ine)教授和他的学生、同事伊?斯唐热(Isabelle Stengers)博士合写的一本关于当代自然科学哲学问题的著作。在本书中，作者根据自然科学的最新成果，特别是耗散结构理论等非平衡系统自组织理论的新进展，讨论了自然界的可逆性和不可逆性、对称性和非对称性、决定性和随机性、简单性和复杂性、进化和退化、稳定和不稳定、有序和无序等一系列重要的范畴。作者对热力学第二定律的内容、意义作了新的解释，论述了“时间之矢”的意义，提出应当重新发现时间。作者总结了三百年来近代自然科学发展的历史，把科学的演进放在一定的文化背景中加以考查，指出应当把动力学与热力学、物理学与生物学、自然科学与人文科学、西方文化传统与中国文化传统结合起来，在一个更高的基础上建立人与自然的新的联盟，形成一种新的科学观和自然观。美国著名未来学家托夫勒(A1VinT0ffler)在给本书写的长篇前言――《科学和变化》中说，这些思想可能代表了下一次科学革命。

　　关于作者的生平、科学成就和哲学思想，以及本书的内容和意义，托夫勒在前言中作了比较详细的介绍，读者可以参阅，此处不再赘述。我们只想着重指出一点：当前西方有一些科学家和哲学家，包括托夫勒在内，曲解现代科学的某些成果，带着理论偏见对马克思主义提出了各种各样的责难。普里戈金的态度则与他们有很大不同，他作为一个严肃的科学家，在本书中对马克思、恩格斯关于自然科学和自然辩证法的观点作了比较客观、公允的介绍和评价。他在论述自然界的发展是一个历史过程的时候指出：“自然史的思想作为唯物主义的一个完整部分，是马克思所断言，并由恩格斯所详细论述过的。当代物理学的发展，不可逆性所起的建设性作用的发现，在自然科学中提出了一个早已由唯物主义者提出的问题。对他们来说，认识自然就意味着把自然界理解为能产生人类和人类社会的自然界。”“在恩格斯写作《自然辩证法》一书的那个时代，物理科学看来已经摈弃了机械论的世界观，而更接近于自然界的历史发展的思想。恩格斯谈到了三大主要发现：能量及支配其性质转换的定律，作为生命的基本组成部分的细胞，和达尔文关于物种进化的发现。鉴于这些伟大的发现，恩格斯得出结论：机械论的世界观已经死亡。”可以看出，普里戈金是赞同马克思和恩格斯的这些观点的。普里戈金还进一步指出：“但是机械论却依然是辩证唯物主义面临的基本难题。辩证法的普遍规律与同样普适的机械运动定律之间的关系是什么？机械运动定律是在达到一定的阶段之后就不再适用了呢，还是它们本来就是虚假的或不完备的？回到我们先前的那个问题，过程世界和轨道世界如何才能联系在一起呢？”的确，这是一个辩证法和自然科学都需要进一步研究的难题。作者在本书中对此问题进行了新的探索。作者的研究成果对于丰富和发展辩证唯物主义自然观，无疑是有重要参考价值的。

　　(二)

　　这本书断断续续翻译了六年。1979年8月，普里戈金教授第一次来华讲学，在西安与译者见面时谈及他和他的学生、助手斯唐热女士合写了一本关于耗散结构理论哲学问题的著作。经商定，由我们将它译成中文出版。他回国后不久即如约寄来此书的法文版，书名为《新的联盟》(LaNou－velleAlliance)，稍后又寄来此书的英文打字稿。我们随即按照英文打字稿开始了此书的翻译工作。书中的导论《对科学的挑战》，1982年首先在我们与湛垦华等同志合编的《普利高津与耗散结构理论》中发表。由于作者对英文稿一再进行修改加工，同时也因为“美洲在思想上的褊狭和文化上的傲慢”(托夫勒语)，此书英文本迟迟未能出版，翻译工作也就暂停下来。1984年，在法文版出了五年之后，此书的英文版才由美国矮脚鸡图书公司发行。作者在英文版中对书的内容作了较大修订，增加了近几年研究的新成果，例如对微观和宇观的不可逆性的新的探索，对宏观现象和规律的新认识，等等(见作者序)。书名亦改为《有序来自混沌》 (Orderoutof　Chaos)，并约请托夫勒写了前言。作者还专为中译本另写了一个序言，在序言中再次表达了对中国传统文化的尊敬和对中国人民的友好情谊。在书中还引用了中国学者郝柏林教授最近的工作。根据普里戈金寄来的新的英文版本，我们又对原有译文重新作了修订，并将书名改译为《从混沌到有序》，这主要是为了通俗易记，也便于与我们翻译的普里戈金教授的另一本著作《从存在到演化》匹配(这两本著作实际上是姊妹篇)。这一译名是否妥贴，还望读者不吝指教。

　　近年来，国内翻译出版了好几本普里戈金本人的以及他和他的同事合写的关于耗散结构理论的著作，如《普利高津与耗散结构理论》(陕西科学技术出版社，1982年)、《非平衡系统的自组织》(科学出版社，1986年)、《从存在到演化》(上海科学技术出版社，1986年)、《探索复杂性》(四川教育出版社，1986年)。将本书与这些著作结合起来阅读，可以对耗散结构理论的来龙去脉、主要内容、最新进展以及它在科学和哲学发展上的意义有一个比较全面而系统的了解。

　　由于本书涉及的历史漫长，专业广泛，人物众多，文字又富于哲理和文采，而译者的专业和文字能力则有未逮，因此译本中错误疏漏之处在所难免，衷心希望广大读者批评指正。

　　承蒙陈以鸿先生校阅了全书译稿，韩?峦?志助译了部分章节，在此深表谢意。

　　1987年2月