大设计 按照教皇约翰二十一世指示，1277年巴黎主教滕皮尔居然发 表了应当予以谴责的219项错误或异端的清单。自然遵循定 律的思想是其中一项，因为那与上帝的万能相冲突。有趣的 是，数月后，教皇约翰的宫殿屋顶坠落将其砸死，这正是由 于引力定律的效应。 17世纪出现了自然定律的现代慨念。开普勒似乎是第一 个在现代科学意义上理解这个术语的科学家，尽管正如我们 说过的，他仍保留有物理对象的泛灵观点。伽利略 (1564~1642年)在其大多数著作中不用“定律”这个术语 (尽管出现在那些著作的译本之中)。然而不管他是否用了这 个词，他的确发现了大量定律，并且提出观测是科学的基础 和科学的目标是研究存在于物理现象之间的定量关系的两个 重要原则。而第一位明确并严格地表述如我们理解的自然定 律概念的是勒内·笛卡儿(1596~1650年)。 笛卡儿相信，所有物理现象都必须按照运动物体碰撞来 解释，物体由三个定律一牛顿著名的运动定律的前身一一 来制约。他断言那些定律在所有地方和所有时间都有效，并 且明确说明服从那些定律并不意味着这些运动物体具有精 神。笛卡儿还理解我们今天称作“初始条件”的重要性。那 是描述在不管哪个我们想作预言的时间间隔的开端的一个系 统的状态。在给定一族初始条件下，自然定律确定一个系统 如何在时间中演化，然而若无特定的初始条件，演化就不能 被指定。例如，如果在零时间处于正上空的鸽子释放某物， 那个落体的路径就由牛顿定理所决定。但是在零时间，鸽子 是静立在电线上还是以每小时20英里速度飞行，其结果将 大为不同。为了应用物理定律，人们必须知道系统是如何出 发，或者至少在一确定时刻的状态。（人们还可以利用定律 在时间中将系统向过去演化。) PDG ·20·
第二章 定律规则 随着重新相信存在自然定律，人们试图将那些定律和上 帝的概念相调和。按照笛卡儿的观点，上帝可随心所欲地改 变道德原则或者数学定理的对错，但不能改变自然。他相 信，上帝颁布自然定律，但不能选择这些定律，因为我们所 经验的定律是仅有可能的定律，他才挑出这些。这似乎有损 上帝的权威，但笛卡儿又论证说因为定律是上帝自身本性的 反映，所以是不能改变的，由此来躲避触犯上帝。如果这是 真的，人们也许会认为，上帝仍然具有创生种种不同世界的 选择，每一种对应一族不同的初始条件，但是笛卡儿又否认 这个。他论断道，不管在宇宙开端如何安排物质，随着时间 推移，它就会演化成和我们一样的世界。此外，笛卡儿感到 上帝一旦让世界启动，他就再也不管它了。 艾萨克·牛顿（1643~1727年)采用类似的观点（有些除 外)。正是牛顿使其三大运动和引力的科学定律的现代概念 被广泛接受。这些定律解释了地球、月亮和行星的轨道以及 诸如潮汐现象。他创造的若干方程以及其后我们由此而推出 的精巧的数学框架，今天仍被讲授。无论是建筑师设计大楼， 还是工程师设计轿车，或是物理学家计算如何把登陆火星的 火箭瞄准目标，都要使用这些东西。正如诗人亚历山大·波普 (Pope,1688~1744年)说的： 自然与自然的法则隐藏在黑夜里， 神说：“让牛顿降生吧！” 一切都是光明。 今天大多数科学家会说，自然定律是一种基于观察到的 规律以及为超过它所基于的直接情形提供预言的规则。例 如，我们也许注意到，在我们生命的每天早晨，太阳都从东 ·21 PDG
大设计 方升起，并提出“太阳总是从东方升起”的定律。这是一个 推广，它超出我们对太阳升起的有限观测，并做出将来的可 检测的预言。另一方面，诸如“这个办公室中的电脑是黑色 的”陈述句，因为它只与办公室内的电脑有关，也并未做出 诸如“如果我的办公室买了一台新电脑，它必然是黑的”的 预言，所以它不是一条自然定律。 我们现在对术语“自然定律”的理解是哲学家长期争论 的议题，它是一个比人们初想起来更微妙的问题。例如，哲 学家约翰W·卡罗尔把“所有金球的直径小于1英里”的陈 述和诸如“所有铀235球直径小于1英里”的陈述进行比 较。从我们对世界的观察得知，没有金球可比1英里更大， 并且我们相当自信永不可能。尽管如此，我们没理由相信， 不可能有这样的金球，所以该陈述不算是一条定律。另一方 面，因为根据我们有关核物理的知识，一旦轴235球长到大 约超过6英寸（1英寸=2.54厘米)，它就会在一次核爆中自 毁。因此我们确定，这样的球不存在。（尝试去制造一个也不 是个好主意！)所以，“所有轴235球的直径小于1英里”的 陈述可被认为是一条自然定律。因为这阐明了并非所有推广 我们的观察都可被认为是自然定律，而且大多数自然定律作 为更大的相互连结的定律系统的部分而存在，所以这种区分 关系重大。 自然定律在现代科学中通常用数学来表述。它们既可以 是精确的，也可以是近似的，但是它们必须毫无例外地被观 察一如果不是普适的话，至少在约定的一族条件下必须如 此。例如，我们现在知道如果物体以接近光速的速度运动， 牛顿定律必须被修正。然而我们仍然认为牛顿定律是定律， 因为对于日常世界的条件，即我们遭遇到的速度远低于光速 时，至少在非常好的近似下它们成立。 PDG ·22·
第二章 定律规侧 如果自然由定律制约，就产生了3个问题： 1.定律的起源是什么？ 2.定律存在任何例外即奇迹吗？ 3.是否可能只存在一族定律？ 科学家、哲学家和神学家以不同的方式讨论这些重要问 题，对第一个问题的传统答案一也就是开普勒、伽利略、 笛卡儿和牛顿的答案一定律是上帝的杰作。然而，这只不 过是将上帝定义为自然定律的化身。除非人们将其他某些诸 如作为旧约的上帝属性赋予上帝，利用上帝来回应第一个问 题，只不过是用一个神秘来取代另一个而已。这样如果我们 在回答第一个问题涉及上帝，真正的要害随着第二个问题而 来：是否存在奇迹，也就是对于定律有例外吗？ 关于第二个问题答案的意见明显分歧。柏拉图和亚里士 多德，这两位古希腊最有影响力的著作家认为，对于定律不 存在例外。但是如果人们采纳《圣经》的观点，那么上帝不仅 创造了定律，而且可应祷告者的祈求而制造例外一使致死 的病症康复，提前结束干旱，或者重新把棒球游戏恢复为奥 林匹克项目。和笛卡儿观点截然相反，几乎所有的基督教思 想家都坚持上帝一定能够暂时中止定律以完成奇迹。甚至牛 顿也相信某类奇迹。因为一个行星对另一个行星的引力吸引 会引起轨道的扰动，这种扰动会随时间增大，而使行星要么 坠入太阳，要么被甩出太阳系，所以他认为行星轨道是不稳 定的。他相信上帝必须不停地重置这些轨道，或者“为天钟 上弦”以免其松弛。然而，皮埃尔一西蒙·拉普拉斯侯爵 (1749~1827年)一通常被叫做拉普拉斯—论断扰动会是 周期性的，也就是以重复的循环为标志，而非积累的。太阳 ·23 PDG
大设计 系因此会自我调整，因此不用神的干涉即足以解释它为何维 持至今。 正是拉普拉斯通常被认为是清楚地提出科学决定论的第 一人；给出宇宙在-一个时刻的状态，定律的完备集合完全确 定其未来和过去。这就摒除了奇迹或者上帝的主动作用的可 能性。拉普拉斯表述的科学决定论是现代科学对第二个问题 的答案。事实上，它是现代科学整体的基础，是贯穿本书的 一个重要原则。如果一个科学定律，只当某种超自然的存在 决定不干扰时才成立，则不成为科学定律。意识到这一点， 据说拿破仑问过拉普拉斯如何把上帝嵌入这个图像，拉普拉 斯回答：“阁下，我不需要那个假设。” 由于人在宇宙中生活并和其中的其他物体互相作用，科 学的决定性论也应对人成立。然而，许多人在接受科学的决 定论制约物理过程的同时，由于他们相信我们具有自由意志 的思想，认为人类的行为应是例外。例如，笛卡儿为了保存 自由意志的观念，断言人的精神是与物理世界不同的某物， 而且不遵循其定律。以他的观点，一个人由两种成分组成， 身体和灵魂。身体只不过是寻常的机器，但灵魂不服从科学 定律。笛卡儿对解剖学和生理学非常感兴趣，并把叫做松果 体的位于脑中心的微小器官认为是灵魂的主要所在。他相 信，那个体是所有思想形成之处，我们自由意志之源泉。 人拥有自由意志吗？如果我们拥有的话，它在进化之树 的何处发展？青绿藻或者细菌具有自由意志，抑或它们的行 为是无意识的并处在科学定律的王国？是否只有多细胞有机 体，或者哺乳动物才会有自由意志？我们也许会认为黑猩猩 在大口咀嚼香蕉时，或者一只猫撕碎沙发时是运用自由意 志，那么只有959个细胞构成被称作秀丽隐杆线虫的简单生 物又如何呢？也许它从未想过：“那里就是我开始去吃的味道 PDG ·24·