混沌结构的发现向哲学提出的新问题^[1]

最近，中国科学院学部委员、理论物理研究所研究员郝柏林等同志，在介绍现代物理学新进展时，谈到新发展的混沌结构问题。这一问题的提出，无疑会给马克思主义哲学带来一些新的值得探讨的问题。

我们知道，物理学对客观世界有确定论和概率论两种描述方式。牛顿力学历来被认为是确定论描述的典范。在确定论看来，任何一个力学系统，其原因和结果的相互关系是单义的，换句话说，我们只要知道了某个系统的初始条件，就可以根据牛顿力学准确地预言它的过去和未来。例如，对日食和月食的预报，就是建立在对一些天体运动的确定论描述基础之上的。但是，有许多物理现象就其个别来看是无规则的，只有通过大量的试验和观测以后，才能从整体上找到—种严格的非偶然的规律性，换句话说，这样的系统初始状态出现的后继状态并不是单义的，而是带有一定的或然性。例如，一个充满气体的容器，由于气体分子间的杂乱碰撞，每一个分子的运动速度和方向都是随机的，因而由个别分子所产生的对器壁的压力也是随机的。但是实验表明，这群分子的总体对器壁的压力却呈现出一种非偶然的规律性，那就是总的压力几乎是一个确定的值。所谓概率论的描述方式，就是从数量的角度运用统计规律来描述这种随机现象，并从中获得这些随机现象所服从的规律。热力学和流体力学常常被认为是概率论描述的典范。因为一个热力学平衡状态可以对应瞬息万变的众多微观状态，但它又是许多非平衡的归宿，又对平衡本身无法判断它由何而来。

在传统的物理学观点看来，牛顿力学是完全决定论的，概率性描述的出现是由于复杂的力学系统中自由度和方程的数目太多，不可能列举初始条件所致，不是力学过程所固有的。然而，最近一二十年来的研究表明，这种看法在很大程度上是来源于大学教科书，它所讲述的只在力学系统中稀如凤毛麟角的特例，即可积的，甚至可解的简单力学系统，而实际上，牛顿力学方程所涉及的真正典型的、更加普遍的系统是所谓不可积系统，现代数学已经证明，对不可积系统而言，随机性行为是更为根本性的。这种具有内在随机性的不可逆系统，现代物理学称之为混沌（Chaos）。在古汉语中，“气似质具而未相离，谓之混沌”。例如，耗散结构，相变、分岔序列等，就是混沌结构。在这种系统后面隐藏着一类穹嵌套的自相似的几何结构，也可以说，它们具有无穷数量的内部结构，它们最本质特征就是具有内在的随机性。

这种具有内在随机性的混沌结构的新发现，尤其是在历来被认为是确定性描述典范的牛顿力学内部所作出的这种新发现，证明了不确定性、内在随机性是比确定性更为普遍的自然法则。混沌状态作为非常普遍的自然现象，其数目要比无理数多得多，混沌序（内在随机性）比自然界存在的有理序和无理序更“高级”。目前混沌现象的研究已涉及了许多学科领域，它不仅可能导致数理科学中基本观念的革命，而且对马克思主义哲学也会产生重大影响。

首先，在马克思主义哲学看来，规律是事物的必然联系，规律和必然性是同等程度的概念，它代表着事物必定如此，确定不移的趋势。而这一新发现把事物具有的内在随机性提高到更为普遍的自然法则高度，这就势必影响人们对规律的认识和阐发，特别是对具有更高程度随机性的有机生命系统和高级社会系统发展规律的认识和阐发。

其次，这一新发现还将影响到马克思主义哲学关于偶然性和必然性这对范畴及其辩证关系的认识。我们知道，在马克思主义哲学看来，必然性的原因在于自身，它是客观事物联系和发展中合乎规律的，不可避免的趋向，它导源于事物、过程和事件的本质，导源于它们的内在联系，它的重要方面必然一定这样发生，而不会那样发生；偶然性的根据和原因则不在自身，不在现象、过程、事件和事物的本质中，而在其他的东西中，它不是导源于内在的联系，而是导源于次要的，即外在的联系，因此，它可能发生，也可能不发生，可能这样发生，也可能那样发生。但是，混沌结构的新发现都证明，内在的随机性乃是自然界更为普遍的规律，这种偶然性是事物本身所固有的，也是导源于事物的内在联系，它不是可发生也可不发生的，而是必然要出现的东西。这种观点同我们上述对偶然性的理解，显然是相悖的。

另外，这一新发现还表明，如果把有限性（包括测量精度的有限性、随机性概率的有限性）作为认识自然的基本出发点，一切有限现象都包含着偶然性的成分，而我们在科学中所考察的只是有限现象，那么，可以说科学所研究的一切过程都包含有偶然性的成分。这同我们通常认为科学的任务就在于揭示现象和过程中的客观必然性和客观规律性，它不能指望偶然性，而只能透过表面的偶然联系找出事物内在、必然联系的观点，也不完全吻合，这也是值得重新探讨和阐发的问题。

---

[1] 原载《理论内参》1985年第6期。