如此粒狀生命

公元前450年，一個人從阿納托利亞的米利都踏上640千米的旅程，前往色雷斯的阿夫季拉，逃離了一個雖然繁榮但是突然被捲入政治旋渦的希臘城市。這將成為人類文明史上一次關鍵的旅程。這位旅行者的名字叫留基博；文獻上關於他的生平記述寥寥，但是他的思想與精神是不可磨滅的。他著有《大宇宙學》，提出世界瞬變和永恆的理論體系。留基博到達阿夫季拉後，創辦了一所科學和哲學學校，並招收了一名年輕的學生德謨克利特。這名學生在人類思想史上影響深遠。

這兩位思想家一道構建了古代原子主義的宏偉殿堂。留基博是老師；德謨克利特是學生，一名偉大的學生，他一生寫了幾十本書，涉及眾多領域，在當時便受到學界深深的崇敬。塞內卡稱他為「古人當中最敏銳者」，西塞羅寫道：「誰有他那麼偉大，不只論天才，還包括他的精神？」

留基博和德謨克利特都認為，這個世界可以用理性來理解。他們相信自然現象的多樣性必須歸結為簡單的東西，並試圖弄清楚這個簡單的東西可能是什麼。他們假設出一種基礎物質，世間萬物均由其構成。

米利都的學者阿那克西米尼猜測這個物質可以變密、變稀，因而從構成世界的一種元素轉化為另一種元素。這是物理學的第一次萌芽，雖然較為粗略、初級，但方向正確。哲學界需要一種更有遠見和系統性的思想，來解釋這個世界潛在的秩序。留基博和德謨克利特提出了這個體系。

德謨克利特體系的想法極其簡單：整個宇宙是由無數原子構成的無限空間。空間無邊無際，沒有上下，沒有中心，也沒有邊界。原子除了形狀以外，沒有其他任何特點，沒有重量，沒有顏色，也沒有味道。德謨克利特說：「甜是觀點，苦是觀點，熱、冷、色也是觀點；實際上只有原子和真空。」原子不能再切割，它是現實的基礎粒子，一切都是由原子構成的。原子在空間自由移動，相互碰撞，彼此勾連，相互拖拽。相似的原子相互吸引和結合。

這就是世界的組織結構。這就是現實。其他一切只不過是這種運動隨機和偶然的副產品，以及原子的各種聯合。世界由無數不同的物質構成，這些物質僅僅是原子的這種聯合。

原子聚合時，唯一重要的、在基礎水平上唯一存在的是其形狀、排列以及聯合的順序。「我們無論是編寫喜劇還是悲劇，無論是荒唐的故事還是民族史詩，都是利用字母的不同組合；世界的構成也一樣，它是由基礎原子無限的不同方式的組合而產生。」德謨克利特的這個比喻十分形象。

原子的這種永不終結的舞步沒有完結，沒有目的。正如自然世界的其他事物一樣，我們是這種無限舞步的許多產品之一，即偶然結合的產品。自然繼續它對形式和結構的實驗；我們和其他動物一樣，是無盡的時間過程中隨機偶然選擇的產品。我們的生命是原子的組合，我們的思想由稀薄的原子組成，我們的夢是原子的產品，我們的希望和情感是用原子組合的語言寫就，我們看見的光由原子組成，光給我們帶來了形象。海洋是由原子組成的，我們的城市和天上的星球也是。這是極其偉大的觀念：無邊無際、非常簡略、極其強大，一個文明的知識基礎將建立於其上。

在此基礎之上，德謨克利特撰寫了幾十部著作，明確而詳盡地闡述了一個巨大的體系，探討物理學、哲學、倫理學、政治學以及宇宙學等問題。他論述了語言的性質，討論了宗教，探討了人類社會的起源，還有其他許多問題。所有這些書都遺失無存。我們想了解他的思想只有通過古代其他作者的語錄和引用參考，以及對其思想的概括總結。該思想是一種帶有強烈的人文主義、理性主義和唯物主義的思索。

德謨克利特有敏銳的自然觀察力，由於帶有清晰的自然主義思想觀照，摒除了神秘觀念的殘餘體系，並且深切關注人性和生命倫理，因而具有巨大的超前性，比18世紀啟蒙運動的相關思考早了大約2000年。德謨克利特的倫理理想是通過節制和平衡，依賴理性、控制自我而獲得寧靜。

柏拉圖和亞里士多德很熟悉德謨克利特的觀念並與他唱反調。這兩位哲學家都拒絕接受德謨克利特的自然主義解釋，他們贊成運用終極目的觀念理解世界，認為世間發生的一切都有其目的。這種思想對於理解自然的方式有很大誤導作用。或者說，以善與惡而論，是用與我們無關的事情混淆人類問題。

亞里士多德大量提及德謨克利特的思想觀念，表現出尊敬之意。柏拉圖從不引述德謨克利特的觀點，但是今天的學者有理由懷疑他是故意而為之，而不是對其著作缺乏了解。柏拉圖的幾部作品中都暗示出對德謨克利特思想的批評，比如說他對「物理學家」的批判。《斐多篇》里有一段話，柏拉圖讓蘇格拉底表達了對所有「物理學家」的批判。他埋怨「物理學家」解釋說地球是圓的，他不同意這個看法，因為他想知道地球是圓的對它有什麼「用處」，能給它帶來什麼益處。偉大的柏拉圖在這裡簡直是離題萬里。

20世紀後期最偉大的物理學家理查德·費曼在他精彩的《物理學導論》一開始就寫道：

如果有某種社會大變動將摧毀所有的科學知識，只能把一句話傳給後代，那麼怎樣一句話才能用詞最少而信息量最大？我相信是「原子假說」或「原子事實」——或者別的什麼名稱，不管你叫它什麼。「一切都是由原子構成——永遠旋轉的微粒，保持一點距離時相互吸引，而擁擠時又會相互排斥。」只依靠一丁點想像力和思維，你會在這一句話中看到關於世界的巨大信息量。

無須現代物理的任何知識，德謨克利特已經得出一切由不可再分的粒子構成的思想。他這樣做是在觀察的基礎上對人們的論點進行整理。比如說，他想像車輪的磨損或衣服被晾乾或許是由於木粒子或水粒子慢速飛離所致。想像得很合理。

對此他有很系統的哲學論證。讓我們仔細看看他的這些觀點，因為這些觀點的潛力一直延伸至量子引力。

德謨克利特觀察到，物質不可能是一個連續的整體，因為這樣的話，這個命題裡面就有矛盾之處。德謨克利特說，如果物質可以無限切分，也就是說，物質可以進行無數次的分割。那麼試想一下，你把一塊物質「無限」切分下去，最終留下來的是什麼？

能留下外延維的微粒嗎？不行，因為如果真是這樣，這塊物質就還沒有被無限切分。因此，最終留下的只會是無外延維的點。可是，現在讓我們從這些點開始還原這塊物質：把兩個無外延維的點放在一起，就得不到有外延維的東西，三個點甚至四個點放在一起也不行。事實上，無論將多少個這樣的點放到一起，都永遠沒有外延維，因為這些點沒有外延維。因此，我們不能認為物質是由無外延維的點構成的。德謨克利特的結論是，唯一的可能性是任何單位的物質都是由無數不能分割的離散塊組成的，每個離散塊都有有限尺寸：原子。

這種微妙的論辯模式源於義大利南部的奇倫托地區，這是一個城鎮，現在稱為韋利亞，在公元前5世紀是一個繁榮的希臘殖民地，叫作埃里亞。這是巴門尼德的家鄉，這位哲學家接受米利都的理性主義以及理性能夠向我們揭示事物可以不是其顯現的形式的觀念。

巴門尼德探索了只通過純理性走向真理的途徑，宣稱所有的外貌都是虛幻的，因此打開了通向形而上學的道路，脫離了未來人們稱之為「自然科學」的東西。他的學生齊諾，也是埃里亞人，他利用微妙的論點支持這種基要主義理性，從根本上否認了外貌的可信性。這些論點當中有一系列悖論，人們後來稱之為「齊諾悖論」，試圖說明外表怎麼會是虛幻的，認為運動的普通概念是荒唐的。

最著名的齊諾悖論採用的是寓言的形式：烏龜提出跟阿基里斯賽跑，求阿基里斯讓他10米。阿基里斯能趕上烏龜嗎？齊諾認為，按照嚴謹的邏輯推論，他永遠都追不上烏龜。實際上，在趕上烏龜之前，阿基里斯需要先跑完那10米，為此他得花費一定的時間。在這段時間之內，烏龜會前進幾厘米。要跑完這幾厘米，阿基里斯又得花費一點時間，但是在這同時，烏龜又前進了一點。如此下去，以至無窮。因此阿基里斯需要無數次才能趕上烏龜，而齊諾認為無數次就是無數的時間。既然我們的確看見阿基里斯趕上並超過烏龜，於是我們的所見就是非理性的，因此是虛幻的。

一根線不能想剪斷多少次就剪斷多少次；物質不是連續的，而是由有限尺寸的個體「原子」構成的

老實說，這幾乎不能令人信服。錯誤在哪裡？答案之一可能是齊諾錯了，因為積累無數東西得到的是一個無限的東西的觀點是不對的。試想這裡有一根線，把它剪為兩段，然後再這樣剪下去，以至無窮，最終得到的是無數小段；然而，把它們合起來會是有限的，因為只能加到原來那根線那麼長。因此，無數的小段線可以成為有限的一根線，無數越來越短的時段可以成為有限的時間，那麼這位英雄即使得跑完無數段越來越小的距離，也只需花費有限的時間，最終趕上那個烏龜。數學裡把這稱為收斂級數。

似乎這個悖論被解決了。也就是說，答案在於連續統一的概念——任意小的時間能夠存在，無數任意小的時間構成一個有限的時間。亞里士多德是第一位由直覺得知這種可能性的，後來得到了古代數學和現代數學的發展。可是，這真的是現實世界正確的解決方案嗎？任意短的線真的存在嗎？我們能把一根線剪斷任意次嗎？無限小量的時間存在嗎？這都不單單是亞里士多德思考的古老問題。現代物理學家在試圖創建一種量子引力理論時要面對的正是這些問題，因為量子引力理論要合併阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的大尺度規則和量子力學的小距離。

按照傳統，齊諾遇上了留基博，便成為他的老師。因此，留基博熟悉齊諾的謎。但是留基博發明了一種不同的方法解開這些謎。他認為，任意小的東西也許並不存在，可分性有個下限。宇宙是粒狀的，不是持續的。正如德謨克利特的論點那樣，無限小的點不可能構成外延維，前面已經提及。因此，這根線必須由無數有限尺寸的有限物體形成。一根線不能想剪斷多少次就剪斷多少次；物質不是連續的，而是由有限尺寸的個體「原子」構成的。

這個抽象論點無論對與錯，其結論包含著大量真理。物質的的確確有原子的結構。如果把一滴水一分為二，得到的是兩滴水。把這兩滴水再這樣分，可以一直分下去，但是不能持續到無限遠。在某個點上，只有一個分子，那就結束了。小於一個分子的水滴不存在。

過去的若干世紀積累了足夠的證據來證明物質的原子性質，多數證據來自化學。化學物質由幾個元素組合而成，是由整數賦予的比例形成的。搞化學的人建立了一種思維方式，將物質視為由原子固定組合的分子構成。例如水H２O是由兩個氫原子和一個氧原子組成的。

但這只是線索。在20世紀初期，許多科學家和哲學家仍然認為原子假說不可信。他們當中有著名的物理學家、哲學家恩斯特·馬赫，他關於空間的理論將對愛因斯坦產生重要影響。在維也納帝國科學院路德維希·玻爾茲曼的一次講座結束時，馬赫公開宣布：「我相信原子不存在！」

這件事發生在1897年。許多人像馬赫一樣，只是把化學符號當作總結化學反應規律的常規方法，而不是由兩個氫原子和一個氧原子組成水分子的證據。他們會說，你看不見原子。他們會說，原子是永遠也看不見的。然後，他們就問，原子會有多大？德謨克利特根本測量不到原子的尺寸。

可是別人可以。1905年，「原子假說」的確定證據就有了。這個證據是一個25歲的調皮搗蛋鬼找到的。他學的是物理，可是沒能找到相關的工作，便在伯爾尼的專利辦公室混日子。他撰寫了三篇文章寄到當時名氣最大的物理學報《物理學年鑒》。其中的第一篇文章裡面有原子存在的確定證據，而且還計算了原子的尺寸，解決了留基博和德謨克利特2300年前提出的難題。

這位年輕人就是阿爾伯特·愛因斯坦。

他的方法簡單得讓人吃驚。從德謨克利特那個時代起，實際上任何人都能做到，但是他得有愛因斯坦的睿智、對數學的足夠把握，才能把這個不容易計算的東西計算出來。他的想法是這樣的：如果全神貫注地觀看非常小的粒子，比如說在靜止的空氣或液體中懸浮的一粒灰塵或一粒花粉，就能看到它們顫抖、舞動。依靠這種顫抖產生的推力，它們產生移動，隨意搖來擺去地飄移，緩慢地、逐漸地離開它們的起點。粒子在流體中的這種運動被稱為布朗運動，生物學家羅伯特·布朗19世紀對它進行了詳細的描述。看上去這種微小的粒子似乎受到兩邊的任意撞擊。不對，不是「似乎」受到撞擊，它受到了真正的撞擊。顫抖是因為被單個空氣分子打擊，與粒子相撞，有時在右側，有時在左側。

可以從能夠觀察到的顆粒運動量逆向計算分子的尺寸

難辦的是，空氣中有巨大量的分子。一般來說，左右兩側對顆粒的撞擊次數相同。如果空氣分子無限小、無限多，那麼來自右側和左側的撞擊效應應該時刻保持平衡，顆粒就不會移動。但是分子的有限尺寸和有限量的事實就造成波動（這是關鍵詞）。也就是說，撞擊絕不會完全平衡，只是總體上持平。試想有那麼一會兒，分子數量很少，但是尺寸大。顆粒顯然會偶爾受到攻擊：一會兒在右側，一會兒又在左側。在兩次撞擊之間，顆粒會稍稍偏向這邊或偏向那邊，就像小孩子在足球場上帶球玩耍那樣。分子越小，撞擊間隔就越短，不同方向的撞擊相互抵消得越多，顆粒移動得就越少。

用一點兒數學知識，就可以從能夠觀察到的顆粒運動量逆向計算分子的尺寸。愛因斯坦25歲時就幹了這件事。在觀察顆粒在流體中的浮動時，他通過測量其「浮動」（即離開某個位置）的量，計算出了德謨克利特的原子（構成物質的基本顆粒）的尺寸。2300年後，愛因斯坦證明了德謨克利特見解的準確性：物質是顆粒狀的。

古羅馬詩人奧維德這樣寫道：「世界不死，偉大的盧克萊修的著作也將永存。」我經常這樣想，德謨克利特的著作蕩然無存是古代經典文明崩潰帶給知識世界的最大悲劇。亞里士多德的全部著作留給了我們，西方思想藉此得到重構，而德謨克利特的什麼也沒有。如果德謨克利特的著作全部保存下來，而亞里士多德的什麼也沒有，那麼人類文明的思想文化史也許會更加輝煌。可是一神論幾個世紀的統治讓德謨克利特的自然主義思想沒有倖存下來。

古代學府（如雅典和亞歷山大市的那些學校）的關閉和不符合基督教思想的文本的毀滅，規模大，成系統，當時狄奧多西皇帝下令殘酷鎮壓異教，於公元390年至公元391年宣布基督教為帝國唯一必信的宗教。柏拉圖和亞里士多德都是異教徒，但因為他們相信靈魂不滅或存在一個原動者，得到了寬容。而德謨克利特不行。

但是有一本著作在這場災難中倖存下來，完整地傳到我們手中。通過這本著作，我們能夠了解一點兒古代的原子主義思想，尤其是這種科學的精神。這就是拉丁詩人盧克萊修的《物性論》。

盧克萊修擁護伊壁鳩魯的哲學，是德謨克利特學生的學生。與其說伊壁鳩魯對科學問題感興趣，不如說他對倫理問題感興趣，且沒有達到德謨克利特的深度。他有時候有點膚淺地翻譯德謨克利特的原子主義思想，但是他對自然世界的見解大體上是阿夫季拉偉大的哲學家的思想。盧克萊修以詩歌的形式表達出伊壁鳩魯的思想和德謨克利特的原子主義，這樣一來，這種深奧的哲學就從歐洲中世紀黑暗時代的思想文化災難中部分地保存下來。盧克萊修歌頌自然的原子、海洋、天空，他用光輝的韻文表達了哲學問題、科學觀念和凝練的論點：

我將解釋自然依靠什麼力量掌握太陽的航線和月亮的旅程，這樣我們就不會認為它們在天與地之間年復一年地奔跑是出於自己的意願……也不會認為它們滾來滾去是在促成什麼神聖的計劃。

這首詩歌之美在於闡述了原子主義宏偉視野中遍布的奇蹟之美。萬物深奧的統一之感來自我們的認識，我們都曉得一切是由相同的物質構成的，星球如此，海洋亦如此：

我們都是從天的種子中生長出來的。所有相似者都有相同的母體，地球母親受雨露滋潤，帶來應有盡有的營養。她因此受孕，為人類和所有野獸生育了微笑的莊稼和茂密的樹木。是她為子女帶來了他們滋養身體的食物，過著歡快的日子，延續著他們的種族。

生命得到深度的接受，我們是生命整體的一部分：

你難道沒有看見自然只是在大聲渴求兩樣東西：免除病痛的身軀，無憂無慮的心理，這樣就可以享受愉快的感覺？

也有對不可避免的死亡的安詳接受，它消除了所有邪惡，驅散了所有恐懼。在盧克萊修看來，宗教就是無知，理性是啟蒙的火炬。

盧克萊修的著作被遺忘幾個世紀後，1417年1月，人文學者波焦·布拉喬利尼在德國一個修道院的圖書館裡重新發現了它。波焦一直擔任許多教皇的秘書，在弗朗希斯科·彼特拉克著名的重新發現之後，他成為一個狂熱的搜羅古書者。他發現昆體良的一本著作改變了整個歐洲法律研究的路線；他發現維特魯威的建築論文改變了設計和建造精美建築的方法。但是，他的勝利是重新發現盧克萊修。

你會在光線里的空間看到許許多多微粒以許許多多的方式混雜在一起

波焦發現的法典現已遺失，但是他的朋友尼科洛·尼克里的抄本仍然完好地保存在佛羅倫薩勞倫齊阿圖書館。波焦把盧克萊修的書還給人類時，已為新的東西打好了基礎。《物性論》的重新發現對義大利和歐洲的文藝復興產生了深刻影響，從伽利略到約翰內斯·開普勒，從弗朗西斯·培根到尼科洛·馬基雅維利，他們的著作里都能聽到它的響亮回聲。與波焦時隔一個世紀之後，在威廉·莎士比亞的《羅密歐與朱麗葉》里，原子興高采烈地出場：

馬庫修：啊，那麼「仙姑」必曾和你在一起。

她是小仙的接生婆，她的

身體不比一位市參議員

食指上戴的一塊瑪瑙為大，

乘人睡覺的時候駕著微塵般的小馬拖曳的車子

越過人們的鼻樑。（梁實秋譯文。）

從這裡開始，盧克萊修的影響延伸到艾薩克·牛頓、約翰·道爾頓、巴魯克·斯賓諾莎、查爾斯·達爾文，一路下去一直到愛因斯坦。微粒在流體中的布朗運動所揭示的原子存在觀可以追溯到盧克萊修。在下面這段話里，盧克萊修為原子概念提供了一個鮮活的證據：

當陽光進入建築物，把光線照射在陰影處時，看看會怎麼樣。你會在光線里的空間看到許許多多微粒以許許多多的方式混雜在一起，似乎衝突不斷，戰鬥持續，前赴後繼，分分合合，永不停歇。從這裡你可以想像原子在無限空間里永遠顛來簸去……它們的舞動實際上表明物質的潛在運動是隱藏的，是我們的肉眼看不到的。你會看到許多粒子在無形的力量撞擊下改變它們的路線，再被驅趕回它們的軌道，忽東忽西，四散而去一定能理解這種躁動不安都來自原子，源於本身運動的原子。

原子的證據很可能是德謨克利特首先想到，後來盧克萊修把它提出，再後來是愛因斯坦將其翻譯成數學術語，並設法計算出了它的尺寸。

天主教會試圖阻止盧克萊修：1516年，佛羅倫薩宗教大會下令禁止學校閱讀盧克萊修的著作；1551年，特倫特議會將其定為禁書。可是已為時太晚。歐洲又睜開了它的雙眼，被中世紀基督教基要主義掃除的整體世界觀在這裡復現。在歐洲正受到推崇的不僅僅是盧克萊修的理性主義、無神論和唯物主義，不僅僅是對世界之美清晰平靜的冥想，還有更多的內容：思考現實清晰而複雜的結構，一種新的思維方式，與中世紀的思維定式截然不同。

在中世紀的思維定式中，宇宙是一個球形結構，地球位於其中心；天地分離，不能復歸；自然現象的終極解釋和比喻；懼怕上帝，懼怕死亡；很少關注自然；形式先於物體的觀念決定了世界結構；知識只能源於過去、啟示及傳統的思想。

盧克萊修歌唱的留基博和德謨克利特的世界裡沒有這些東西。沒有對神的懼怕；世界沒有終極或目的；沒有宇宙等級體系；天地不分。那裡有對自然深深的愛，寧靜地沉浸其中；承認我們是宇宙重要的一部分；男人、女人、動物、植物和雲朵都是一個沒有等級層次、不可思議的整體中的有機線程。在德謨克利特精彩的語詞後面有一種深刻的、普遍性的感情：「對一個有智慧的人來說，整個地球是敞開著的，因為一個道德靈魂的真正故鄉是整個宇宙。」

物體有限可分性的簡單概念——世界的顆粒性——是阻止了我們指間的無限性的概念

用簡單的術語闡釋整個世界十分困難。伽利略、開普勒和牛頓提出了非同尋常的概念性工具：空間的自由運動和直線運動概念；原粒體及其相互作用概念，世界便是如此構造；空間是世界的一種容器的概念。

還有物體有限可分性的簡單概念——世界的顆粒特質。是這個概念阻止了我們指間的無限性。這個概念是原子假說的根本，但是以更大的力量回到了量子力學。能量只能以離散單位移動，我們可能會發現空間和時間同樣是由它們的基本單位組成的。將德謨克利特的原子哲學引入現代物理，對於協調廣義相對論（採取連續實在觀）和量子力學（不採取連續實在觀）可能至關重要。

把相對論和量子力學合併為一種新的量子引力論會將物理學提升一個水平，也將實現引人注目的歷史性終結。愛因斯坦有關布朗運動的論文受到原子主義思想的啟發，他的相對論卻來自馬赫的反原子哲學。有了量子引力，最後一道屏障會倒塌，盧克萊修的歌將響徹整個物理學界。

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