從引力波談科學、哲學和自由的關係
2016年2月11日，一組美國物理學家宣布，自從1916年愛因斯坦預言存在引力波以來，他們第一次直接證實了引力波的存在。這在人類科學曆史上是個振奮人心的大消息。與此相似的上一次重大發現是赫茲1887年證實電磁波的存在（電磁波的存在是麥克斯韋在1864年發表的理論中預言的）。赫茲的發現奠定了無線電技術以至今天信息革命的基礎。在科學上，甚至可能在應用上，發現引力波的重要性要超出發現電磁波。由過去兩次重大科學發現以及相關的科學技術的發展看中國，中國的落後不容爭辯。金錢的投入絕對不是其中最重要的因素。糾其原因，眾說紛紜。在人類的科學探索進入引力波階段的這一值得紀念的日子，刺激我們再探討中國科學落後的深層原因，製度的原因。
與此巧合，這一日的第二天，2016年2月12日，是中國天體物理學家方勵之先生八十誕辰。方先生是中國第一個係統地研究愛因斯坦廣義相對論、宇宙模型以及引力波的科學家。在文革期間，1974年人類第一次通過發現雙脈衝星間接證實存在引力波後不久（這個工作獲1994年諾貝爾物理獎），方先生就發表了論文，對雙脈衝星和引力波的關係進行了更深入的理論探討；而且更早在1972年他就已經發表了相關的相對論宇宙學的論文，其科學成就在國際上享有高度聲譽。但因製度、政治和意識形態的原因，他的研究工作自始至終不能在國內順利展開，不得不與他所麵對的各種禁錮，包括阻礙科學的哲學，進行頑強的鬥爭。
我認識方老師是在1977年，在家父許良英組織的“愛因斯坦問題讀書報告會”上。在這個環境裏，從方老師那裏第一次知道了愛因斯坦關於引力波的概念、預言和幾十年物理學界對引力波的探測；知道了宇宙大爆炸理論等；確切地知道了這些重要科學發展與馬列哲學的基本衝突。
那是在1977年春。當時戶口還是農村戶口、身份為商務印書館臨時工的家父，在商務印書館自己的辦公室裏，組織了這個讀書報告會。我自幼（七歲）就因家父被打成右派，而被迫與其分離，僅維係有限的通信往來。尤其是從1963年到1975年間，我們從未見過麵。後來因我自己被打成“反革命”（因文革時期係統研讀馬克思主義哲學和政治經濟學而治罪），甚至連通信也長期中斷。我們父子的團圓始於1976年秋，我從黑龍江生產建設兵團“困退”回北京。我在農村自學多年後，回北京求學心更切。與家父被迫分離十幾年後重聚，其中的愉悅除了人倫之樂，更包括精神的，包括拜訪他學界的朋友們為師。例如他物理學界的朋友，何成鈞、鄒國興、汪容、朱兆祥、解俊民、戈革等，以及與他一起參與《愛因斯坦文集》翻譯的朋友範岱年、趙中立、張宣三等。1977年春，家父提起，科大天體物理學家方勵之在給他的來信中指出《愛因斯坦文集》中關於雙星光譜一詞的翻譯錯誤，這使得家父非常興奮，因為這個詞關係到基本概念，關係到對驗證狹義相對論的基本手段（方勵之在《許良英先生九秩賀》專門提到這個使他們結為摯友的事件時解釋，“用雙星光譜的時間變化可以證明，不同顏色的光在宇宙空間中的傳播速度一樣。 它是支持愛因斯坦狹義相對論的一個有名的觀測。）。相關譯法是家父與物理學界幾個老朋友反複斟酌而未能解決的問題。
他們二人都深受愛因斯坦關於民主和社會問題的見解的啟發。由此，家父與方老師結成摯友直至生命結束（家父在方老師去世之後8個月過世）。在見到方老師之前，家父多次向我提起他，極其讚賞其才幹、學識、成就和為人。家父說，從方老師身上“可以看到愛因斯坦的這種精神”（《〈愛因斯坦文集〉中為什麽會有這些錯誤》，1988年《科技日報》），即科學的精神和知識分子高度的社會責任感。家父在臧否人物時一貫反對溢美之詞，追求準確，近乎苛刻，任何人概莫能外。從與方老師交往的親身經曆中，我深知，家父的這些話是準確地描述了他心目中的方老師的基本特點的。
在1977年相當長的一段時間裏，讀書報告會每周一次，直至1978年初。經常參加的人除了方老師、家父、我，還有趙中立、張宣三等。方老師來過多次，給我留下深刻印象。此前，我在黑龍江農村研讀了大量馬恩列毛和社會科學著作，鑽研過電子工程、計算機工程等，自學了英語、理論物理和數理方程，對力學、電磁學和狹義相對論的基本概念和理論打下了還算紮實的基礎（能從基本物理假設獨立推導麥克斯韋方程和狹義相對論的主要結果）；對廣義相對論則隻限於基本概念的了解和粗略推理；對於產生相對論的哲學觀念雖然感興趣，但知之甚少。我參加讀書報告會的最大興趣在於了解愛因斯坦的方法論。家父建議我特別集中研讀霍爾頓（Gerald Holton，哈佛大學教授，著名愛因斯坦問題專家、物理學史家）關於愛因斯坦和物理學思想的論文。讀書報告會最初的目的是為撰寫愛因斯坦傳記和探討愛因斯坦的科學思想（以及方法論）的兩本著作做準備。家父和方老師負責思想史部分；家父和趙中立、張宣三負責生平。我參與研討愛因斯坦生平的工作，集中在愛因斯坦早期思想的形成，包括狹義相對論的產生和研究，向廣義相對論發展的思想等等。由於有機會直接接受了方老師的影響，這段討論會和工作的經曆對我一生收益巨大。我對於從伽利略到牛頓、到麥克斯韋、再到愛因斯坦的科學和思想的演進，以及偉大物理學家形成科學體係的特點的認識，都產生於那時。後來這些認識對我做社會科學研究有基本影響，一直是指導我的研究工作的基本精神，也是我能夠對社會科學界的一些基本問題持尖銳批評態度的依據。迄今，在經曆過許多經濟學界最精華的討論會（例如同時有四五個諾貝爾獎得主參加的小型研討會）以後，我仍感到當年的這個讀書報告會係列是我參加過的最受啟發、最深入、最精辟的研討會之一。尤其是方老師關於科學哲學、科學思想史和科學方法論的深刻見解，讓我受益終生。
以討論愛因斯坦的科學方法論和思想來源為契機，以下是我記憶的近四十年前的讀書報告會的相關曆史背景和方老師的見解的片段。給我留下最深刻記憶的是對關於什麽是科學、什麽是科學的研究對象、什麽是科學研究的方法、什麽是科學與哲學的關係、什麽是科學與社會的關係等重大問題的討論。對這些方麵問題的深入討論竟是我以後難求難遇的，更啟發我們深刻認識中國科學落後的基本原因所在——我從1991年到2008年在倫敦經濟學院（LSE）執教17年，LSE長期以來是世界上科學哲學研究的最重要機構之一，而且我所在的經濟係有同事密切關心科學哲學，哲學係也有同事非常關心經濟學，兩係之間有經濟學哲學教學研究項目。出於興趣，我在LSE期間有意旁聽了一些相關的科學哲學討論。但與這個讀書報告會相比，常感到他們的討論站得不夠高，視野不夠寬廣。
文革期間，在批判“封資修”的政治推動下，中國曾經自上而下興起過批判愛因斯坦、批判相對論的醜劇鬧劇。表麵上看，這似乎是毛澤東發動的文革中具有個人色彩的特殊產物，但這場醜劇背後有更基本的背景，尤其是列寧批判馬赫的時空觀，以“哲學”統治科學（《唯物主義與經驗批判主義》，1908，以下簡稱《唯批》）的傳統和製度。雖然文革結束後，對毛的個人迷信大大淡化了，但埋藏在一些人靈魂深處的“哲學”卻仍然橫行於世。在那個噩夢初醒的年代，中國國內的政治現實以及占統治地位的觀念是，馬列主義毛澤東思想是不可動搖、不可懷疑的唯一真理。馬列主義毛澤東思想，尤其是其哲學（辯證唯物主義和曆史唯物論）居高臨下統治科學，包括自然科學和社會科學的一切學術學科。我在農村時，曾熟讀馬恩列的哲學和經濟學著作，熟悉列寧批判彭加勒、馬赫為“偉大的物理學家，渺小的哲學家”（《唯批》）等論點。通過閱讀愛因斯坦的著作以及Holton研究愛因斯坦的科學史和科學哲學的著作，我雖然已經知道愛因斯坦發展相對論的想法深受馬赫哲學思想的影響，而馬赫的哲學思想是與伽利略一脈相承的產物；對於那種靠權力支撐的政治與哲學統治科學的立場持基本懷疑態度；但由於缺少具體、堅實的科學論據的支持，我那時的許多見解隻停留在抽象的層次。
方老師在讀書報告會上的討論，使我茅塞頓開。他指出，愛因斯坦是在馬赫的科學哲學的影響下取得相對論的重大成果的。馬赫是在近代物理中第一個突破傳統牛頓時空觀的物理學家（而這正是列寧所批判的地方）。牛頓認為，宇宙由絕對的空間標架構成，所有物質在其中運動。而馬赫認為不存在絕對空間，因為物質和空間是不可分的。所謂慣性運動，是相對於整個宇宙物質背景的勻速運動，而不是相對於絕對空間的。即，沒有物質就沒有物理的空間；空間的延伸一定伴隨著物質的延伸。愛因斯坦稱馬赫的這個見解為馬赫原理。在馬赫原理的指導下，愛因斯坦把物質在整個宇宙中大致均勻分布作為其宇宙學的基本假設。從此，人類對於宇宙的探討從局部發展到整體。這是哥白尼之後人類對宇宙認識的重要進展。馬赫的哲學觀念至關重要。更重要的是，以此為指導的相對論的成果，得到了係統的試驗和觀察驗證。相反，列寧堅持的絕對時空觀已經被大量科學實驗和觀察證偽。列寧在科學上和哲學上的錯誤見解在中國的文革時期進一步發酵，演變成極其荒唐的批判相對論的醜劇。直到已經進入“改革開放”的年代，在霸道的哲學和壟斷的政治權力下，仍然有極左和依仗權勢的人們，借用列寧的錯話，把馬赫、愛因斯坦等的科學成就貶低為“偉大的科學”和“渺小的哲學”，壓製科學和思想的發展。科學的發展使得“革命導師”的斷言極具諷刺意味：相對論、宇宙學這些“偉大的科學”是在被蔑稱為“渺小的哲學”的指引下產生的。而科學最終是依賴實驗和觀察的驗證而確立的。相反，由權力強加的“偉大”在科學中完全沒有立足的基礎。其後果是，在“革命導師”權力所及的範圍內，對科學，對人類，造成損害。
方老師以古希臘的宇宙說直至當代的天體物理學的發展為例，總結了科學與哲學兩千多年發展的曆史。他說，當沒有建立科學的時候，對於科學不能解釋的重要現象，例如宇宙現象，人們依賴想像和哲學推理。例如亞裏士多德和歐幾裏德的宇宙觀。在讀書報告會中，他係統討論了人類的宇宙觀從哲學（包括神學）到科學的演變過程。討論涵蓋了古代的柏拉圖、亞裏士多德、歐幾裏德、托勒密，中世紀的阿奎那、哥白尼、伽利略、牛頓，近現代的馬赫、彭加勒、愛因斯坦，以及當代的宇宙學。最令我記憶深刻的是他的下述論點：在自由的環境下，在沒有政治權力的幹預下，當係統的科學還未能發展時，老的哲學和宇宙觀，例如柏拉圖和亞裏士多德的哲學，歐幾裏德的幾何學和邏輯，都曾對科學，對物理學的產生和發展有不可或缺的基本作用。但是在政治宗教權力的幹預下，在統治的環境下，與權力捆綁在一起的老舊哲學可以變成科學發展的禁錮。例如集柏拉圖、亞裏士多德、歐幾裏德、托勒密學說於一身的阿奎那學說，一旦成為不可挑戰的神聖的宗教經典，一旦宗教和哲學成了淩駕於科學之上的“裁判”，這個伴隨權力的哲學就成了科學發展的禁錮。附在某個“學說”上的權力越大，這個“學說”就離科學越遠。哥白尼和伽利略時代發生的與文革發生的以權力壓製科學的悲劇性質相同，如出一轍。方老師尖銳指出，所謂馬克思主義的“宇宙總規律”，或馬列毛的哲學和宇宙觀是如此落後武斷，甚至還遠不如阿奎那體係有嚴密邏輯，還不如保羅二世之後的神學。但是當科學的發展能夠係統地解釋許多自然現象後，在這些相關領域科學就取代了哲學。科學與哲學的最大差別在於，科學是通過試驗和觀察驗證的，而哲學不是。因此，人類進步的整個趨勢，人類認識的領域是，“科學一步一步走進來，哲學一步一步退出去。”隨著科學的發展，一個又一個領域從哲學的領域變成了科學的領域。在這些科學領域，例如天體物理，哲學必須讓位於科學。近四十年來，他的這些話一直銘刻在我心裏，是指導我研究工作的原則。
方老師是少有的對哲學、對哲學史有深入了解並且能夠以好的哲學指引物理研究、以物理學最前沿的成果指引哲學發展的物理學家。他用世界科學和文明發展的曆史說明，科學擺脫宗教、擺脫政治強權和過時哲學的製約，一定需要依靠科學自身的成就，依靠科學證明神學經典和過時哲學的論斷的錯誤。以二十世紀廣義相對論之後迅猛發展的天體物理的一係列重大發現為例，方老師一一指出馬列毛哲學的過時及其與科學發現之間的基本矛盾。其中最讓我特別印象深刻的是，他係統地以現代宇宙學關於宇宙尺度（即宇宙有限）和宇宙膨脹的證據，包括天體紅移現象、宇宙微波背景輻射等，駁斥被用來束縛科學發展的哲學斷言。麵對這一係列科學發現，宇宙無限論之類的老舊哲學斷言無法自圓其說，不攻自破。另一個重要的例子是方老師以物理學的實際發現和發展，反駁列寧關於電子無限可分，毛澤東關於基本粒子無限可分的斷言。這些政治人物原本對物理一竅不通，他們的斷言依賴的是自稱“放之四海而皆準”的辯證唯物主義原理。那些斷言是借助政治權力和意識形態的統治地位才變得重要的。在中國那個政治上“撥亂反正”的年代，極左勢力仍然極端強勢，由於其依賴政治力量進行威脅恫嚇，思想解放仍然極端困難，甚至危險。方老師不僅在讀書報告會和學術場合，而且更在公眾場合（我有幸在1970年代末旁聽過多場方老師關於這個命題的精辟入理振聾發聵的演講），以這些命題為突破口，在那個時代的中國開啟了科學啟蒙運動，向在中國長期盛行的政治統治科學、“哲學”統治科學的傳統開戰。在馬列毛主義統治一切，政治統治一切，不知何謂科學的環境裏，這種啟蒙對全社會各方麵，從自然科學到社會科學，從科學研究到教育，從政策到媒體，其影響之深刻，無論如何評價也不過分。可惜的是，由於眾所周知的原因，在方老師被迫遠赴他鄉的年代之後，雖然伴隨改革開放，在技術層麵學術更開放，人們對於國際上領先的技術性的文獻有更多的了解，但由方老師開啟的科學啟蒙運動，在許多領域不僅沒能繼續深入，反而時常倍受幹擾，甚至難以為繼。文革回潮跡象的益發顯現，則更讓人擔憂自由和科學發展的前途。
在關於科學的研究對象和科學研究的方法方麵，方老師對我的啟示也如醍醐灌頂，讓我終生受益。他強調，隻有具有和諧秩序的現象才值得作為科學研究對象。即科學研究應該有意忽略複雜及混亂的現象。他引用法國物理學家、數學家彭加勒的話解釋說，研究大自然是因為來自大自然和諧的秩序帶來的美和對這種美的追求帶來的樂趣。相比之下，把水潑到牆上濺起濺落的複雜混亂無和諧可言的現象，則不應該是科學研究的對象。我與他討論自己的自學過程，完全憑興趣，著重代數、解析幾何與微積分，而輕視了歐氏幾何。他清晰地指出歐幾裏得幾何對於科學、對於邏輯思維的基本作用，遠遠超過代數和微積分。但更引人深思的是，他話鋒一轉，指出，自從馬赫指出空間與物質不可分後，幾何與物理已經不可分，歐幾裏得幾何關於空間的無限性也要受科學觀察的檢驗。
科學的各個領域之間，包括自然科學和社會科學，是互通的，科學、自由、民主是互通的。在沒有政治、宗教的幹擾時，方老師說的“科學一步一步走進來，哲學一步一步退出去”原本是人類文明發展的規律。與追求真善美一致的哲學會在相關領域被科學替代之後，自行退出。但是，當政治、宗教觀念被冠以哲學命題，哲學變成維護權力的工具的時候，權力以“哲學”為武器，用來阻撓科學發展時，則科學、文明倒退，愚昧盛行。這正是反右、文革以來中國的狀態。方老師的研究領域，天體物理學更是首當其衝。原因是，馬恩列毛自然辯證法直接對天體物理學基礎的命題有“神聖”的斷言，即時空的平直性和無限性。這些斷言並不是馬恩列毛的發明，但被神聖化、絕對化、政治化。平直無限時空的見解來自古希臘的歐幾裏得幾何，以後被納入牛頓物理世界的觀念。原本由於科學的發展，時空觀隨之變化全屬自然。但這些古代流行的時空觀自從列寧和蘇共時代就被神聖化，在中國更在反右、文革背景下，神聖化的“哲學”把無數科學研究的對象變成禁區，“哲學”變成文字獄的判據。由此，不突破這些政治和“哲學”的禁錮，科學就無法發展。但是一個領域的基本突破就可能帶動在所有科學領域、包括社會科學、甚至意識形態領域的全麵突破。正因為如此，“神聖”“正統”的“哲學界”借助政治力量層層阻撓，竭力防止“哲學一步一步退出去”。這類以政治權力支撐的意識形態，是阻礙中國許多科學領域發展的基本障礙。麵對如此艱難的障礙，能夠突破這一禁錮的科學家不僅需要膽識，更需要對科學和哲學有深刻的認識。方老師是勇於並且有能力承擔此任的極少科學家之一，實為鳳毛麟角。這是方老師的影響遠超出天體物理的一個基本原因。
文革後鄧小平鼓吹“科學是生產力”，在政治上對於提高科學研究的地位、推動改革起了一些正麵作用。但它被鼓吹為了不起的思想解放的政治口號和推動“科學春天”的改革，則嚴重誤導了科學研究的方向、誤導資源配置，為政治幹預科學研究留下伏筆。在讀書報告會以及當時一係列的公開演講中，方老師多次深刻批判這種嚴重誤導的口號的基本錯誤，指出在科學曆史和科學發展中，提高生產力這類實用目的並不是科學產生和發展的主要動力。他引用科學史的例子，從亞裏士多德到哥白尼、伽利略，從牛頓到愛因斯坦，從赫茲發現電磁波到70年代間接發現引力波，說明自古至今，重大的科學上的突破都源於科學家本身探求真理的好奇心，探求世界和諧之美的動機，源於科學探求中尋找的途徑。幾乎所有重大的科學上的突破都不是源於實用目的，不是為了提高生產力。如今發現引力波再次重現這一基本道理。實用和生產力的提高是科學發展的一部分附帶產品。除了實用和提高生產力外，科學一直對社會產生深刻的影響，包括世界觀、價值觀、文化、生活方式等等。
平生第一次見到方老師的情景在我腦海裏至今仍然栩栩如生，恍如昨日。那天，方老師風塵仆仆，穿一身褪了色的藍灰中山裝，挎著學生式的書包，笑嗬嗬地來到房門大開的辦公室。方老師是我平生遇到的第一個人，從科學的角度，完全徹底破除了我從馬列主義哲學中接受到的，違反科學、反對科學的誤導說教。因此我多次向家父表達對方老師的敬佩。記得有一次在讀書報告會休息期間，家父指著我對方老師說，“他對你很崇拜！”家父所指的我的“崇拜”就是我不斷從多個角度認識、體會方老師以科學證據和理論破除馬列教條的那些精辟深刻的批判。方老師嗬嗬一笑，說，“崇拜就不好了。”“任何時候，對任何人，崇拜都不好。”我理解，方老師此話的含意並非通常國人所說的謙虛，而是指科學和政治的基本原則。方老師在讀書會以及其他無數場合中曾反複指出，宗教是屈從於神權的，所有借助哲學或政治權力幹預科學的做法，依賴的都是神聖化的權勢。從中世紀以宗教和神權幹預科學，到近現代的悲劇，都是如此。而科學與宗教的根本區別在於，任何科學的理論都是平等的，都必須經受觀察和實驗的檢驗。哥白尼通過對行星的觀測與計算，建立起新的理論。伽利略用望遠鏡看到新的論據，證明地動，既不是憑借宗教信仰，甚至也不憑借哥白尼的地動說。方老師還特別以愛因斯坦為例說明科學以證據為準繩，與特權不相容的基本性質。在紅移現象的證據發現之後，愛因斯坦立即放棄了他的模型裏麵引入的宇宙學項，承認自己早先理論的錯誤。
自從1979年去清華機械係讀研究生，與方老師來往的機會就變得很少。在那個時期，自然辯證法是必修課，而方老師關於自然辯證法發表了不少頗具批判性的公開演講。其中尤其是以物理學的證據駁斥恩格斯《自然辯證法》、《反杜林論》、列寧《唯批》中違反科學的斷言，極具說服力。因為這些著名的斷言長期以來經常被用來作為棍子打擊科學家，方老師的演講在清華的本科生和研究生裏引起很大反響並在同學和教師中產生熱烈的討論。記得一次在研究生宿舍裏，同學們和教師的私下的辯論中，麵對當代物理學對恩格斯和列寧哲學斷言的有力證偽，缺少科學知識的自然辯證法教師隻能無奈地嚅囁著，“我們不同意方勵之的反馬列主義的觀點。”
方老師1991年4月到哈佛演講，我正在完成（經濟學）博士學位的最後階段，有幸在異國他鄉再見到他。但因為他國際矚目的地位，從學術、人權、到國際政治，方方麵麵關心他、切望與他聯係的人非常多，我與他的談話隻能簡而短之，主要集中於與推動中國人權、民主的運動以及與家父相關的內容。之後，我們通過多次電話，絕大多數內容都與家父以及人權問題有關。2008年春，我赴聖路易斯參加美國物理學會年會，代身體欠佳的家父領取薩哈洛夫人權獎。在此前後，方老師來過多次電話，通報和討論與人權獎有關的事宜。領獎當晚，在美國物理學會國際科學家自由委員會舉行的晚宴上，所有的與會者在談到家父時，都要提到方老師：人們都知道他們之間誌同道合的莫逆之交，知道他們在繼承愛因斯坦遺誌、推動中國的科學、人權與民主事業方麵的不懈努力與默契配合。
2012年春，驚悉方老師突然駕鶴西去，我無法相信自己的耳朵，悲慟之情無以自拔。至今方老師的個人主頁，聯係地址，包括他的email、他帶著亞利桑那大學校徽的skype用戶名等，都像過去一樣保持在我最常聯係的目錄上，讓我感到仍然還能隨時和他通話。方老師去世的噩耗對家父來說更是一記難以承受的沉重打擊。據家母說，這一打擊使得從來意誌堅強的家父，不僅在一兩個月後都不能恢複正常的生活和工作，而且從此身體和精力就一直每況愈下，幾個月之後即隨方老師西去。追思方老師是追思家父的重要部分。追思家父也是追思方老師的重要部分。方老師的夫人以及他一生的合作者李淑嫻教授，在家父去世時發來感人肺腑的言語，“許良英：勵之和我親愛、知心的摯友，你去了，在勵之去了幾個月之後，在你的相知、相愛一生的愛妻去了不足一個月之後！你是勵之和我的忘年之交。在生命的旅程上，我們有太多的理解，尤其你與勵之；在麵對苦難的遭遇時你與勵之，有太多的精神可比。”
在方老師八十誕辰的前一天宣布的發現引力波的重大突破，一定讓方老師在天之靈極感欣慰。但中國的自由、民主、科學的發展更是方老師永不釋懷的夢想。
注：本文僅代表作者本人觀點。作者感謝李淑嫻授權在此文中引用她的私人信件，感謝許平和王作躍在此文寫作中提供的幫助。
