省掉一个范式?
到19世纪末,科学已经获得了两个很不同的供建立数学模型用的范式。第一个较陈旧的范式是借助微分方程的高精度分析;它在原理上确定宇宙的整个演化过程,而实际上只适用于比较简单、结构良好的问题。第二个新冒出来的范式是平均量的统计分析,它刻画高度复杂系统的运动的粗糙特征。
在数学上,这两个范式之间实质上不存在任何瓜葛。统计学定律不是作为动力学定律的数学推论计算出来的:它们是强加于用在物理学中的数学模型之上的附加结构层,并且是以物理直觉为基础的。从动力学定律严格推演巨大物质的性态,直至今日仍然是对数理物理学家的一个挑战性的问题:只是最近才有人接近证明(在定义适当的模型里)气体存在。晶体、液体和非晶体仍然顽固得无法企及。
如同20世纪所展现的,统计学方法论是与确定性建模以同等地位存在的。为反映甚至机遇也有它的规律这样一种认识,创造了一个新词:
随机的
。(希腊词“stochastikos”指“善于瞄准”
,从而传达了为个人利益
利用
机遇规律的意思。)随机过程(由偶然的影响所确定的事件序列)的数学与确定性过程的数学一道蓬勃发展。
秩序不再是定律的同义语,无秩序不再是无规则性的同义语。秩序和无秩序都有规律。但这些规律属于两种不同的性态法则。一种规律属于有秩序性态,另一种属于无秩序性态。两个范式,两种方法,两种观察世界的方式。两种数学思想体系,各只在它自己的势力范围内适用。确定论用于少自由度的简单系统,统计学则用于多自由度的复杂系统。一个系统要么是无规则的,要么不是。如果是,科学家就去探索随机的事物;如果不是,就改进他们的确定性方程。
两个范式是平等的伴侣,同样为科学世界所接受,同样有用,同样重要,具有同样的数学性。它们是等同的,但又是不同的。完全的不同,不可调和的不同。科学家们 知道 它们不同,并且知道何以不同:简单系统的性态以简单方式出现,复杂系统的性态以复杂方式出现。简单性和复杂性之间不会有什么共同之处。
但是毫无疑问,一代科学家所 知道 的东西,连同装进他们的世界的结构本身中去的知识,正是下一代要提出挑战并加以推翻的对象。你如果执着地 知道 某事物,便不怀疑它。如果对它深信不疑,你就是靠信仰生活,而不是靠科学。
但这是一个非常困难的问题。简单确定性系统的性态能像无规则系统一样吗?甚至于提出这个问题都是几乎与每一个人的直觉相违背的。科学的全部进展以往都基于这样的信念:探索自然界中简单性的途径乃是找到描述它的简单方程。多么愚蠢的问题!
在当前我们已经到达的历史关头,只有一个持异议的声音依稀可辨,然后只是微弱地、不确定地对未来麻烦的一个颤抖的暗示,这声音仅仅出现一次,又沉寂了;这声音——如果它被人听见过的话——被置若罔闻了。它是一个人的声音,这个人可以认为是他那个时代最伟大的数学家,他是骚乱的动力学科学的又一位革命者,他把一个全新的数学领域作为副产品创造了出来。这是一个触摸过混沌的人的声音……
这个人被混沌震惊了。


