牛頓與老子的美麗邂逅—淺談物理學與中華傳統文化思想的相似性

中華傳統文化是中華民族幾千年文明的結晶,是歷史上各種思想文化、觀念形態的總體表徵。它博大精深、源遠流長,相關典箱浩如煙海。經過歷史濱化、沉澱,逐漸形成儒、釋道三足立的局面。而物理學是由物理學科的知識和物理學的方法與思想組成的,它提供給人們對物質結構、運動形式及其相互作用的最基本認識以及隱藏在背後的方法論。物理學與中華傳統文化之間並沒有一道不可逾越的灣溝,兩者之間既存在顯而易見的區別,又有著千絲萬縷的聯繫。涉獵物理百科,我總能在物理學中找到中華傳統文化的影子。

牛頓與老子的美麗邂逅—淺談物理學與中華傳統文化思想的相似性

簡讀中華傳統經典,我總能在中華傳統文化中發現物理學的腳步。物理學中蘊含著許許多多與中國傳統文化相吻合的思想和現象,從理性的科學的角度去有中華傳統文化,從中華傳統文化的角度去審視物理學,既有助於理解物理學的知識方法和內涵,又有利於繼承和創新傳統文化,復原民族的根基。物理學和中華傳統文化在不經意間邂逅,總能擦出美麗的火花。

牛頓與老子的美麗邂逅—淺談物理學與中華傳統文化思想的相似性

作為一個理科生,而又對國學熱哀多年,我在此簡述兩例物理學與中國傳統文化思想上的相似性,對稱性,簡潔與和諧統一。對稱美,從老子到物理大發現。中華傳統文化中,老子認為自然和社會中管遍存在矛盾,諸如,福與禍,正與奇,善與妖這些矛盾,它們共處於一個統一體中,互為存在條件,相互依賴,相互依存,相互滲透。災禍,幸福依傍著它;幸福,災禍潛伏其中。

牛頓與老子的美麗邂逅—淺談物理學與中華傳統文化思想的相似性

老子認為,美與醜,善與惡是相比較而存在的。美是相對於醜而言,善是相對於惡而言;美與醜,善與惡相互包含,相互依存,並在一定條件下相互轉化。沒有絕對的美也沒有絕對的善,美和善都是相對的。一切以時間地點條件為轉移,美和善不是孤立存在的。而是與其對立面相互比較而存在的。有美就有醜,有善就有不善。同樣道理,有無,難易,長短,高下,前後等等,也都是相互依存,相互轉化的關係。沒有“無”就沒有“有”,有“有”就沒有“無”,兩者是相對來說的。老子說的“有無相生”就是這個道理。這種相互包含,相互依存的關係是一種對成的關係,所調對成就是相反相成的意思,這可以看成中華傳統文化中的對稱性思想。

牛頓與老子的美麗邂逅—淺談物理學與中華傳統文化思想的相似性

​ 打開物理學發展歷史的畫軸,我們能發現物理學中也秉承著許多對稱性思想。時空對稱:如槓桿的平衡、平面鏡的成像、南極和北極、N極和S極,光的可逆性,電荷的正負等表現了物質的直觀形象在空間上的對稱;勻速運動的速率在運動過程中的任一點都相等,相干光在干涉空間任一區域都保持相等的條紋寬度等表現了物質在運動變化過程中的空間對稱;週期、節奏、頻率等表示了時間對稱;不隨時間變化的勻強電場、勻強磁場表現出既具有時間對稱,又具有空間對稱等等。規律對稱:如簡請振動的振動圖線、請波的波形圖繞具有對稱性電荷相互作用同磁極相互作用所遵守規律的對稱性,槓桿平衡的對稱原則,質點力學中的動量定理與動能定理之間、萬有引力定律與庫侖定律之間都具有時稱性,力現象和熱現象的動態平衡,熔化與凝固、汽化與液化、昇華與凝華以內容到形式都是具有對稱性特徵的三對概念。在物理學發展史上,有許多新概念、新規鍵是受到對稱性啟發而提出的。如奧斯特於1820年發現了電流周圍存在磁場,實現了“電生磁”後,法拉第受到對稱原則的啟發,就想到了“磁也一定能生電”,經過多年艱辛的探索,發現了電磁感應定律,德布羅意受光的波粒二象性啟發而提出物質波。

簡潔與和諧統一,寧宙萬物終歸一統。

《易經》:“易有太極,是生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦。”道家:“道生一,一生二,二生三,三生萬物”。我們可以看到在中華傳統文化中,宇宙萬物的由來皆是由簡單而來。天地人,萬物之中蘊含著內在的規律,所謂“人法地,地法天,天法道,道法自然。”自然的法則就是最簡單的,簡單得,老子認為“道可道,非常道”,“道法自然”,道是無為的。複雜由單而來,我們用逆向思維可想到,複雜的當然也可以迴歸簡單。

物理學家牛頓曾說:“自然界喜歡簡單,不愛用多餘的原因誇耀自己。”愛因斯坦也把簡練當作鑑別科學理論的重要美學標準。他曾說:“要通過最少個數的原始概念和原始關係的使用未達到科學的目的。”物理學的簡單性並不是指物理內容本身簡單,而是一個簡單的公式包涵極其深刻的內容;一個理論的假設條件很少,而概括的經驗事實或演繹出的推論卻很多。物理量的矢量表示及運算給人簡潔明快之感;牛頓用F=ma這一簡捷的公式建立了“經典力學大廈”;

愛因斯坦用二條基本假設創立了狹義相對論,提示了質量和能量的統一性。物理學與數學結合構成了物理學簡單性。

各種物理現象和過程千差萬別,但在本質上卻可邏輯地歸結為為數不多的若干基本概念和原理。例如,宇宙中紛亂的種種作用力,在本質上可歸結為四種即萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力;牛頓定律將宏觀低速條件下各種機械運動的規律組成了一個秩序井然的集體;麥克斯韋方程組使複雜的電磁運動形成了一個和諧圓滿的家庭;量子力學理論使行蹤飄忽的微觀粒子盾目清晰;愛因斯坦相對論的建立,更是揭示了時間、空間、物質運動之間的聯繫和本質的統一性。這些都體現了物理學理論整體的簡潔與和請統一。物理學中規律是自然界客觀真理與人的主觀感受的和諧統一,它的最高目標是達到一種統一,它也與中國傳統“天人合一”思想相契合。

從牛頓到老子,從物理學到中華傳統文化,從西方到東方。雖然是不同的文化背景,但我們總能發現許多相似之處。這種相似並非偶然,無論是物理學還是老子的“道”,都是我們對人類,對自然,對宇宙的認識,探索和發現。


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