朝永振一郎：科學與文明_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！02-23 08:46
撰文 | 朝永振一郎
譯者 | 周自恆
科學所包含的東西很多，其中當然有一些東西是好的。
01 物理學的普遍性與抽象性
進入20世紀之後，科學與工業之間的聯繫越來越強，物理學本身在進入20世紀之後也發生了巨大的變化，出現了原子物理學。原子的想法在近代科學中是化學先提出來的，花了不少時間才成為物理學的基本思想，進入20世紀之後，原子的想法才被大部分物理學家所接受。19世紀中，科學催生出了各種應用，這些東西讓人們的生活變得十分豐富，尤其是歐洲人民，由科學衍生出的技術為他們的生活帶來了非常多的福利，因此當時大家都在歌頌科學，整個歐洲瀰漫着對科學的讚美，這一思潮也延續到了20世紀。
20世紀中葉，發生了一件十分震驚的事情，原子物理學中誕生了原子彈這種十分恐怖的武器。在17世紀，人們認為科學是為了認識自然，但後來人們並不滿足於這一點，而是開始用科學更多地去改變自然。如果不加以改變的話，我們身邊的自然是絕對不會發生這種現象的，這説明人們逐漸掌握了更多改變自然的方法。像原子彈這種自然界中所不存在的巨大的能量釋放現象，正是改變自然所帶來的結果，這一結果造成了巨大的自然破壞，人們也由此看到，從某種意義上説，科學當中確實存在一些令人不快的要素。
下面我想講一講20世紀科學的特徵。首先，相比以往的自然規律來説，20 世紀的科學家所發現的自然規律具有更大的普遍性。什麼叫普遍性呢？就是説用非常少量的定律，就能夠解釋範圍很大的，乍看之下屬於不同領域的現象，我們逐漸發現了更多這樣的規律。正如我之前所講到的，牛頓的發現之所以是劃時代的，其中之一就是他通過引入萬有引力的理論，將天體的現象和地表物體運動的現象這兩種看起來非常不同的東西，納入到同一套規律的支配下。因此我們可以説，牛頓力學比以往的力學更具有普遍性。
進入20世紀之後，人們還發現了支配物理學各個領域的規律。比如説，物理學中有研究物體運動的力學、研究聲音的聲學、研究熱的熱學、研究光的光學、研究電磁的電磁學，等等，對於其中每個領域中的現象各自由怎樣的規律所支配，人們在 19 世紀的時候就已經搞清楚了。比如説，聲音是空氣的振動，因此聲學和力學遵循同一套規律，這一點人們很早之前就已經知道了。19 世紀的另一發現是，光也是一種電磁波。由於光和電磁波是一回事，因此電磁定律自然能夠支配光學現象。此外，如果對熱的現象引入原子假説，也就是一切物質都是由原子構成的這一假説，那麼熱現象就能夠納入原子運動、原子力學的定律體系中，這一點在 19 世紀也已經被發現了。
但是在19世紀，一切物質都是有原子構成的觀點還只是一種假説，很多物理學家是反對這一觀點的。進入 20 世紀之後，我們可以用實驗直接證明原子的存在，熱的現象也被十分確鑿地納入原子力學定律的體系之中。因此，到了 20 世紀，幾乎沒有人再反對原子論了。後來，人們又搞清了原子本身的結構，並搞清了原子內部是由什麼規律支配的，這就是量子力學。
接下來，對於構成原子的更基本的粒子，它們又是由什麼規律支配的，這成為了 20 世紀下半葉物理學的一個重大課題，到現在依然還在研究當中。實際上，現在我們還沒有完全搞清楚基本粒子的規律，儘管如此，物理學中各個領域的現象都可以統一用基本粒子的規律或者量子力學這一原子內部的規律來理解，也就是説，所有這些現象最終都是由量子力學或者基本粒子的規律支配的。
而且，與物理學屬於不同學科的化學，實際上也是受量子力學支配的，最近在生物學領域中，人們發現遺傳現象中將父母的性狀傳遞給孩子的遺傳基因，其實是一種叫作DNA的大分子，於是它必然也受量子力學的支配。
像這樣，不僅是物理學中的各個領域，包括化學以及生物學的一部分，如此廣泛的現象，最終都是受量子力學，或者是目前正在研究之中的基本粒子理論這一基本規律的支配，這可以説是 20 世紀的一大發現。
所謂規律具有更大的普遍性，其實就是我們剛才所説的牛頓將天體運動和地表運動統一為同一套規律的延伸。然而，和牛頓的時代相比，受一種更具普遍性的規律所支配的世界，與我們所看到的世界相比就會變得更加不同。
運動、聲音、光、熱，甚至是生物的遺傳、孩子和父母相似的現象，這些東西從我們的經驗上看都是完全不同的。也就是説，感覺一個東西是熱或者是冷的現象、光進入眼睛讓我們看到東西的現象、孩子和父母長得相似的現象等，這些在我們的日常世界中都是完全不同的現象。同時支配這些現象的規律，必然無法用日常生活中的諸如位置、速度、冷熱、藍色或紅色這些直觀的語言來表述。既然是受統一的規律所支配，那麼這一規律中就不會出現冷熱、藍色或紅色這樣的詞，也就是説，物理學所發現的普遍規律得以成立的世界是沒有顏色也沒有冷熱的，而我們的世界正是由這些抽象的、索然無味的東西構成的。
物理學家頭腦中的世界，是一個由支配我們世界的規律所構成的世界，是一個索然無味的世界，因此作為詩人的歌德，對於物理學將這樣一個抽象的世界呈現在我們面前，是感到十分厭惡的。不光是歌德，我們也會覺得物理學的世界是非人格的、非人類的，很多人也對此感到厭惡，但除了好惡之外，還有一些問題是值得我們注意的。我想説，物理學之所以會研究這樣一個與人性距離十分遙遠的世界，並不是憑空想象出來的，也不是單純地對自然進行觀察而得出來的，而是通過實驗的操作，實際驗證了自然的樣子，才發現了這樣一個世界的。也就是説，物理學家通過實驗的方法對自然進行改變，從而成功地讓自然暴露出她原本的樣子。
換句話説，物理學家在實驗室裏所做的工作，就是要在這個與日常世界大不相同的異常世界中產生這些異常的現象。不過，在實驗室中能夠實際產生日常看來十分異常的現象，並不代表在實驗室之外就無法產生這些現象。比如説，物理學家在實驗室中發現了鈾原子核的裂變現象，後來在實驗室之外也能夠實現了，於是就造出了原子彈。
02 20世紀的悖論
到19世紀，或者説到20世紀初期，人們也能夠在實驗室中，甚至是實驗室外產生出日常生活中所不存在的現象，並通過這些現象製造出了各種東西，但那時候的物理學普遍規律所支配的世界，與我們日常世界之間的距離還沒有那麼遠，它們之間的區別也沒有現在這麼顯著。因此，對於科學藴藏着如此異常的可能性，普通人，甚至是科學家都未曾想到過，所以大家都覺得科學是一種為日常生活帶來各種便利的好東西。
的確，科學所衍生出的各種機器和產品可以產生出一般情況下所無法產生的現象，這些現象並不是特別偏離日常生活，因此大家還可以放心地使用它們，特別是歐洲充斥着各種科學技術的產物，也因此獲得了空前的繁榮，大家也都對科學讚美有加。
之前我們提到過歌德，他對於科學所展現出的異常世界感到十分不快，並認為開發自然是一種惡魔般的行為，但即便如此，歌德依然無法忽視科學的恩惠，從某種意義上説，他也表達了對科學的讚美。在歌德的《浮士德》中，浮士德與梅菲斯托費勒斯定下了契約，做了很多惡魔般的事情，也從事了開發自然的行為，但最後他並沒有下地獄，而是得到了上天的救贖。
進入 20 世紀之後，由於原子彈的出現，19 世紀時那種樂觀的態度隨之煙消雲散，之前我們也説過，在原子彈實驗成功時，奧本海默曾感慨物理學家嚐到了罪孽的滋味。此外，大家可能也聽説過在蘇聯研製氫彈的薩哈羅夫，他也曾向蘇聯政府建議停止核試驗，並因此陷入了悲慘的命運。
儘管如此，從現在的科學及其衍生物來看，科學家和工程師依然在不斷開發着核武器或者與之相關的恐怖的東西，而且這些人是竭盡自己的智慧和能力在製造着這些恐怖的，或者令人厭惡的東西。這是事實。我很想知道他們做這些事的動機到底是什麼。在這一點上，他們與 19 世紀的科學家和工程師的所作所為是截然不同的。
19 世紀的科學家和工程師也會利用科學來製造新的機器或者新的產品，但他們的目的是為人類謀福祉。相對地，現在的那些非常卓越的科學家和工程師們，以及那些卓越的美國和蘇聯的政治家們，卻在不斷製造着核武器，這到底是為什麼呢？我們有必要思考這個問題。我們有必要深入地思考一下，這些科學家和工程師到底是懷着怎樣一種心態去做這些令人厭惡的事情的。
對於這個問題有很多看法，比如説科學家和工程師通過這種研究和開發可以獲得鉅額的報酬，或者通過製造這些新東西可以讓自己出名，這些因素我覺得是存在的，但我還有另外一種看法。在 20 世紀下半葉的現在，科學已經算是非常先進了，正是科學的巨大進步才造成了這樣的現象。我們説這是一種與日常生活所不同的異常現象，這個異常越大，威脅越大，或者説越恐怖，科學家和工程師反而更願意去製造這樣的東西，這是一種非常矛盾的悖論，而我認為這樣的狀況就存在於我們現在的社會結構中。
如果科學能夠製造出恐怖的東西，那麼我們應該不去製造這樣的東西，拒絕這樣的東西。如果説拒絕才是一個理性的選擇，那為什麼越是恐怖的東西越是要去造呢？到底是怎樣的狀況才會造成這種荒唐的結果呢？這樣的悖論又是如何出現的呢？為什麼科學家、工程師和政治家會做出如此矛盾的行為呢？如果我們簡單瞭解一下原子彈問世的過程，也許就能夠明白其中的緣由了。
最早製造出原子彈的是美國科學家，大家可能也知道，當時是處於第二次世界大戰期間。當時，美國、德國以及其他一些國家的物理學家都知道，利用鈾核裂變製造具有巨大威力的原子彈，至少在原理上是可行的。鈾核裂變現象是在二戰爆發之前的 1939 年，由德國科學家哈恩和斯特拉斯曼發現的，不過這兩個人不是物理學家，而是化學家。他們發現在鈾核裂變的過程中會釋放出巨大的能量。因此，無論是美國的科學家，還是德國，甚至是日本的科學家，都知道利用這一現象製造武器的可能性。接下來戰爭就爆發了。
於是，美國科學家們覺得，既然大家都知道這件事是可行的，那麼作為敵人的納粹德國科學家當然有可能製造出這樣的武器，這對於他們來説無疑是一種噩夢般的恐懼感。如果人們都不知道這種可能性還好，但不幸的是，現在人們知道了，而且不光是自己知道，作為敵 人的德國物理學家也知道。如果德國科學家先造出來了怎麼辦？我們會被德國幹掉嗎？美國科學家們覺得這太可怕了，於是他們説服了羅斯福總統，啓動了製造原子彈的曼哈頓計劃。
後來大家才知道，當時德國科學家雖然知道製造原子彈的方法，也進行了一定程度的實驗，但最終並沒有真的要造原子彈。但知道這件事的時候，戰爭已經結束了，德國已經投降了，在此之前，美國科學家一直被這種強烈的恐懼感所籠罩，這一點我們應該可以感同身受。原子彈是因為自身的恐懼感而製造出更恐怖的東西的第一個例子，但後來這樣的事情卻接連發生。
首先，在二戰期間，蘇聯科學家也知道原子彈的可能性，但沒想到美國真的會把這東西造出來。美國已經製造出並且擁有了原子彈，這次輪到蘇聯科學家籠罩在美國核威懾的恐懼之下了。於是，蘇聯科學家也開始不惜一切代價製造原子彈。
後來，人們又發現了製造出相當於原子彈上千倍威力的氫彈的方法，美國和蘇聯都覺得，如果自己不去製造的話，就會被對方搶先，這樣是萬萬不行的，於是雙方都造出了氫彈。這樣的狀況，到現在依然在繼續。當知道一方要造某種東西，或者説知道了一方能夠造出某種東西，那麼另一方就被迫也要造出這種東西，因為如果被對方搶先的話，局面就會變得糟糕，現在這種狀況依然沒有改變。
從這段歷史來看，如果科學和技術不再發展的話那麼還好，但只要有發展的空間，只要新發現和新理論產生出製造新東西的可能性，那麼人類內心深處近乎本能的那種恐懼感，也就是害怕被對方搶先的恐懼感，就會驅使人類不斷製造出威力更大的武器，或者不斷提高武器的性能。即使自己知道這種想法是不對的，也無法抗拒這樣的衝動。如果科學家被恐懼感所驅使，現在問題還僅僅侷限在美蘇兩國之間，只要其中任何一國的科學家閃現出一個科學發現，或者是一個技術發明，或者哪怕僅僅是一個新的想法，這種 “閃現” 本身就足以讓另一方產生恐懼感。
科學規律是具有普遍性的，因此基於這種普遍規律所發展出的技術，和科學一樣也是具有普遍性的。沒有什麼規律是對一個國家成立而對另一個國家不成立的，因此自己發現了一個東西，不能保證其他國家的科學家發現不了這樣的東西。於是，我們就會自然而然地懷疑對方是不是也早就已經發現這個東西了。
説不定對方比我們走得更快，再磨磨蹭蹭的話必輸無疑，而且這一輸可能就是致命的，於是就必然會產生將想法付諸實踐並製造出實物的衝動。這時，科學家沒有時間去深入思考製造這樣的東西對人類的未來會產生怎樣的影響，而是不管三七二十一必須得造出來。當科學家在這種恐懼感的驅使下去製造某種東西時，政治家也會感到恐懼，他們會不惜投入大量的財力為了國家安全去推動這樣的研究和開發，造出大量的武器並拿在手裏以備不時之需，而且不只是想想而已，而是真的會付諸行動。
此外，現在很多人認為，為了國家利益或者為了保衞國家安全，是可以行使武力的。只要這種想法存在，之前所説的這種令人作嘔的狀況是不會消除的。正所謂手中有糧心中不慌，正是這種備戰心態驅使着科學家、工程師和政治家。但在現在的狀況下，即便手裏的糧再多，還是做不到心中不慌，因為將來還會出現更多新的發現和發明，這才導致了現在這種矛盾的狀況。
03 科學會一直進步下去嗎？
大家可能會問，既然有那麼多錢，那麼多人力，那麼多智力，為什麼非要利用科學來製造那些恐怖的武器呢，為什麼不能利用科學來增進人類的福祉，或者幫助那些發展中國家的人民過上更好的生活呢？這是因為增進福祉這件事，無法和我們剛才所説的恐懼感發生聯繫。不增進福祉並不會馬上亡國，這不是一個特別急迫的問題，也就是説，即便對方先增進了福祉，也不用擔心這一點會對自己造成什麼致命的打擊，因此這些事是可以從長計議的。於是，大家都忙着去製造那些不好的、恐怖的東西，但在製造好的東西上，恐懼感卻完全發揮不了作用，這真是一個充滿諷刺意味的狀況。
剛才我們講的都是核武器，但這種局面在更小的規模中也會出現。比如企業之間的競爭，我們只不過是把國家換成了企業，把戰爭換成了競爭，上述局面依然是存在的。也就是説，只要存在競爭，當出現新想法、新發現的時候，企業家和企業中的科學家、工程師也會擔心競爭對手是不是也已經知道了，也會存在害怕對方比自己先做出來的恐懼感，儘管這種恐懼感與被核武器幹掉的恐懼感沒法比，但是大家自然而然地會害怕自己的公司被對手擊垮。
於是，每個企業都被這樣一種衝動驅使，希望把所有想到的東西都變成現實。而一旦真正製造出產品，又要想着怎麼把它賣掉，於是就會用十分誇張的廣告吸引消費者來購買這些產品。現在鬧得沸沸揚揚的洛克希德醜聞，可以説就是由美國航空器業界的激烈競爭所引發的。在日本國內，各大航空公司之間的競爭，以及貿易商社之間的競爭同樣十分激烈，害怕被對手擊垮的恐懼感，驅使着這些企業盲目地製造產品，然後千方百計地將產品賣出去，甚至不惜動用賄賂的手段。我們可以説，在現代文明中，儘管不都是核武器這種血淋淋的東西，但弱肉強食的競爭的確造就了上述這些詭異的狀況。這種從 20 世紀下半葉開始愈發顯著的充滿矛盾的異常狀況，到底是一種暫時的病態呢，還是一種會一直延續到下個世紀甚至更遠的必然趨勢呢？我也很想知道這個答案。就像我剛才説的，至少，如果科學技術不會繼續進步，到了不會再產生什麼新的東西的時候，這種異常狀態也就能夠得以平息了吧。
對於科學是不是有一天真的會停止進步，作為一個科學家，我覺得自己有必要思考一下這個問題。首先，我們先要看一看什麼叫科學的進步。人們之所以會製造出像核武器這種自然界中不存在的極其誇張的東西，是因為科學家和物理學家在探索普遍自然規律的過程中需要進行實驗，而在這些實驗中會引發我們日常生活中所不會發生的自然現象，從而發現一個與我們的日常生活大相徑庭的世界。我們剛才所説的進步其實就是這個意思，於是我們的第一個問題就是這樣的進步會持續到什麼時候。
還有第二個問題，拿核武器來説，如果到了一個國家之間不允許進行軍備競賽或者戰爭的時代，那麼這種詭異而矛盾的狀況也就不復存在了。那麼我們的問題就是，國家不再需要通過武力來保衞利益和安全，世界上也不再有戰爭，這樣的時代什麼時候才能到來。對於第一個問題，即對於科學家探求普遍規律的可能性，有人認為總有一天會結束，會到達盡頭。
現代科學中，從力學到聲學、熱學、電磁學，以及其他各種物理學的領域，還有化學甚至生物學的一部分，我們一直在探索支配所有上述這些領域的普遍規律，在這個過程中，我們做實驗需要越來越大的機器，同時也需要越來越多的錢。照這樣下去，發現新的規律會越來越難，當然，這不是説絕對做不到，但和所得到的結果相比，我們需要花費的能量、金錢、勞動力、智力等代價會變得越來越大。我們在學校裏學習法制和經濟的時候都學過收益遞減原理，拿農業來説，通過增加施肥量等方式可以增加收成，但到達一定程度時收成的增加就會小於為此所花費的成本，這樣就不划算了。有人認為對於探索普遍規律的可能性也是一樣，終有一天會完結。
04 科學的另一面
關於我對這個問題的看法，我不認為對普遍規律的探索會有盡頭，其實科學的目的也並不僅侷限於此。我之前講過，物理學的目的是以儘量少的定律去解釋儘量多的現象，這可能讓大家覺得探求這樣的普遍規律就是科學的唯一目的，但其實科學還具有與之不同的另外一面。
除了為探求普遍規律而進行各種改變自然的實驗，並在人們面前展現一個異常世界之外，物理學中還有另外一種科學，即在我們日常的自然本身之中，也就是在正常的，我們日常的世界中去尋找規律。科學也有這樣的一面。因此，儘管追求普遍規律的科學目前是佔據了中心地位，但我感覺會有某個時期，現在這種科學可能會讓位於另一面的科學。
先是牛頓統一了天體和地表的規律，接下來物理學又逐步統一了力學、聲學、光學、電磁學等領域，然後又通過量子力學統一了化學的所有領域，現在連生物學的一部分，也就是和遺傳相關的部分也被歸併到了物理學中。
我和桑原武夫先生十分熟識，桑原先生説過一個非常符合他風格又十分恰當的詞——“物理學帝國主義” 。我覺得這個詞説得非常好，因為羅馬帝國、大英帝國也不是永存的，最終都逃不過分裂成若干小國的命運。同樣，相比進一步探求普遍規律，對於原本的自然中會產生怎樣的現象，又是受怎樣的規律所支配，探索這些未知的領域可能更有意義，這樣的時代或許有一天會到來，或許這一天離我們並不遠，這是我的一點感受。
之所以這樣説，是因為我最近愈發感到，就算不涉及基本粒子的世界，就説在我們身邊，還有很多很多未知的東西。即便阿波羅計劃已經將人類送上月球，即便我們可以非常精確地描述原子內部所發生的事情，在我們身邊依然有太多的東西是搞不清楚的。拿地球物理學這個領域來説，對於天氣是如何變化的，地震是如何發生的，我們無法對這些問題進行實驗，因此要搞清楚這些問題是沒有捷徑的。即便如此，地球物理學家們還是付出了巨大的努力，現在這一領域中出現了很多新的成果。
除此之外，對於我們身邊的各種生物是如何生活的，生物和生物之間又是怎樣的關係，以及我們身體內部的一些事情，儘管分子生物學可以解釋遺傳現象，但對於這些我們身邊的現象依然還有很多搞不清楚的東西。因此，除了去探索那些只有改變自然才能發現的普遍規律之外，還有很多事情等着我們去做。我覺得可能是時候把中心的位置讓給這些研究了。
對於第二個問題，也就是關於社會局勢、社會結構的問題，比如改變國家與國家之間的關係，創造一個沒有戰爭的世界，這些事情到什麼時候才能實現呢？這些都是像我這種自然科學家最不擅長回答的問題，我給不了大家一個靠譜的答案，也沒有這樣的自信，所以只能簡單説説自己的看法。
對於第一個問題，我們不知道物理學的進步到什麼時候為止，或者説物理學帝國到什麼時候會迎來終結，但即便假設這一時期現在已經到來，現階段科學家們已經積累了很多的知識，因此即便科學停止進步，只要對競爭對手的恐懼感依然存在，僅靠現在已經掌握的知識，在相當長的一段時間內，依然存在製造出很多新東西的餘地。這是我們必須注意的一個問題。在核爆炸實驗成功的時候，奧本海默説物理學家嚐到了罪孽的滋味，接下來他又説，這是他們無法忘記的知識。
這句話是説，對於已經獲得的知識，物理學家是無法完全忘記的因此只要世界上還有這種恐懼感，第一個問題就已經變得無關緊要了，也就是説即便現在科學停止進步，當然沒有停止進步的話情況會更糟糕，如果我們不想辦法儘快解決第二個問題，那麼這種矛盾的狀況就會依然長期持續下去。
那麼我們到底應該怎樣做呢？作為一個自然科學家，我沒有思考過這個問題，這個問題應該留給各個領域的學者、社會科學家、政治學家、人文學家，或者宗教學家去思考，也許藝術家也應該思考這個問題。大家應該羣策羣力，共同推動第二個問題的解決。如果科學還會繼續進步，就更要先解決這個問題，即便科學不會繼續進步了，這個問題也不能放任不管。
所以説，科學有兩面，它們互相補充才發展到今天。在科學進步的同時，文明也需要思考應如何改變社會的結構，和科學進步一道，擺脱現在這種矛盾的異常狀況，否則將會陷入十分危險的境地。我的兩場演講到這裏就結束了，感謝大家這麼長時間的耐心聆聽。
1976 年 10 月 19 日、26 日於巖波市民講座上的演講
