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第 15 章 同样的料,两道菜

发生学哲学的萌芽 · 从发现到发生,一条两千五百年的松动史 · 王德生 著 · 德麦国际专著第 118 号

一 我妈和我姐做的那道菜

我妈和我姐做同一道菜——番茄炒蛋。同样的鸡蛋、同样的番茄、同样的油盐糖,两个人做出来完全不是一回事。

我姐是先炒蛋盛出来,再炒番茄出汁,最后合,蛋是嫩的,汤汁分明。我妈是番茄先下,蛋直接打进去一起炒,成一锅烩,蛋吸了番茄味,是另一种好吃。

有一年我姐想学我妈那个味道,把配料一样样称给我妈看:一模一样。我妈说了一句:"料是一样的,下的顺序不一样。"

顺序本身就是内容。 这句话听起来平常,可在科学史上,它是十九世纪才被正式承认的一件事,而承认它之后,"一样东西由什么构成"这个问题的答案整个变了。

这一章讲三件事:场、周期表、同分异构。三件事在三个学科里,说的是同一句话——要紧的不只是有什么,还有它们之间怎么排、怎么连、怎么作用。

这一章动的是柱四(切得开),也连带动了柱一。


二 这一章要问的那一句

如果把一样东西拆成零件,零件清单一样,东西却不一样,那"拆开就算懂了"还成不成立?

这一问直指柱四。第二章说过,柱四不是关于世界是什么的断言,是关于"怎么算懂了"的规定:懂一样东西,就是把它分解成更小的东西,说明这些小东西怎么拼起来。

这一章要给出的是三个硬例子,每一个都是零件清单相同而东西不同。三个例子摆完,柱四就得改写——不是废掉,是加一条:清单之外,还有排法。


三 第一件:同样的原子,两种物质(1830—1865)

化学里最早撞上这件事。

十九世纪二十年代起,化学家陆续发现:有些物质,元素组成完全相同、原子个数完全相同,性质却截然不同。 一种可能是甜的、可食用的,另一种可能有毒。

1830 年前后,贝采利乌斯给这种现象起了名字(今天译作同分异构)。

这在当时是一件极难接受的事。 因为按那时的理解,一种物质就是若干种原子按一定数目凑成的;数目一样,还能有什么不同?"还能有什么不同"这句话,正是柱四的自然反应。

答案是:原子之间的连法不同。

凯库勒 1865 年给苯提出了环状结构,这是结构化学最有名的一步。此后,有机化学的整个语言变了:描述一种物质不再只是"含什么、多少",而是画出它的结构式。

用本书的四个字说:一种物质的身份不在它的清单里,在它的差异排法里。

我用那道菜再说一遍:料称给你看,一模一样;顺序不一样,出来就是两道菜。化学告诉我们的是同一件事,只不过它把"顺序"精确成了"连接方式",而且给出了办法去测、去画、去验证。

这就是把家常经验变成判据。 人人都知道"做法不一样味道不一样",可只有当它变成可以画出来、可以被别人照着合成出来的结构式,它才成为知识。


四 第二件:起作用的是中间那片空间(1830s—1865)

物理学那边撞上的是另一种形式。

法拉第(1791—1867)是铁匠的儿子,几乎没受过数学训练。他在电磁实验里形成了一个非常异类的想法:起作用的不是两个物体之间的超距吸引,是它们之间那片被改变了的空间。

他画出了力线——把铁屑撒在磁铁周围,铁屑自己排出的那些线条。在他看来,那些线不是示意图,是真实的东西。

这个想法在当时很难被接受,因为牛顿那套东西讲的是物体与物体之间的力,中间那片空间是空的、被动的容器。法拉第说容器不是空的,容器本身在起作用。

麦克斯韦 1865 年把这套东西写成了方程组。至此,场从一个直观的图像变成了一个可以计算、可以预言的量。他由此预言了电磁波的存在与速度,这个预言后来被赫兹的实验证实。

这一记直接打在柱四上。

因为场这个东西,切开就没了。你可以问一个物体在哪儿、有多重;你没法把一片场"拆成零件",它的性质恰恰在于连续的分布与整体的关系。你要描述它,只能描述每一点跟周围的关系。

用铁屑那个例子说:你看见的不是两块东西,是它们中间那张网。 而那张网没法被一块块拆下来放在桌上。

这一步还有一个更深的后果:次序被掉了过来。 原来是先有东西,然后东西之间有作用;现在是那片起作用的东西本身成了基本的,物体倒成了场里的特殊之处。

六十年后怀特海讲"事情先于东西"(第二十五章),在物理学里已经先被做了一遍。


五 第三件:位置先在,东西后到(1869)

化学那边还有一件更漂亮的。

门捷列夫 1869 年把当时已知的元素按原子量排列,发现性质呈现周期性的重复。他排出了一张表。

这件事本身不算最要紧。 最要紧的是他做的另一件事:他在表里留了空格,并且预言了那几样还没被发现的元素的性质——原子量多少、密度多少、氧化物是什么样。

后来这些空格被一个个填上:1875 年发现的镓、1886 年发现的锗,性质与他的预言相当接近。

请注意这件事的结构:位置先在,东西后到。

一个还不存在(还没被发现)的东西,它的性质可以从它在一套关系里的位置推出来。这等于说:那套差异关系比那些东西本身更基本。

我用排座位再说一次(第十三章那桌酒席):按辈分和亲疏排座位,排到一半发现少了一个人——那个空位置已经规定了这个人该是谁家的、多大辈分、坐在谁旁边。 人还没到,位子已经在说话了。

用四个字说:D(一套差异)比 S(那个东西)更早站住。

这是本书能找到的、柱一最干净的一次反例。 柱一说东西先在、关系后来;周期表说:关系先立住,东西是被关系指认出来的。


六 三件事合成一句

把三件摆在一起,会看出它们是同一句话的三个版本:

清单另一样要紧的东西谁做的、哪一年
同分异构原子种类与数目连法贝采利乌斯 1830 命名;凯库勒 1865
场物体与电荷中间那片分布法拉第 1830s;麦克斯韦 1865
周期表已知元素位置与周期门捷列夫 1869

共同的那句话是:内容不只在成分里,也在排法、连法、位置里。

而三件事共同的做法,是同一种:给"排法"配一套可写、可算、可验的记法。

没有这套记法,"排法也是内容"就只是一句厨房里的经验。 有了这套记法,它成了一门学问。

这一节要立的一句话是:把一个人人都懂的经验变成知识,靠的不是把它说得更玄,是给它配一套可交付的记法。 这句话在本书里已经出现过三次(第十章的运算规则、第十一章的极限定义、第十二章的模型),这是第四次。


七 用四个字摆一摆

土壤。 十九世纪中期那一堆说不清的现象:为什么组成一样性质不同、为什么隔着空间能作用、为什么元素的性质隔一段重复一次。共同点是:现有的"拆成零件"的办法在这里不够用了。

分刀。 三刀切的都是同一处:在"清单"之外切出"排法"。 这一刀的难处在于,排法不是一样东西,你没法指着它说"就是它";你只能通过它造成的差别来认出它。

站住。 三样都站住了,靠的是各自的记法。这里要记一个判断标准:一样东西站住的标志,是它能被用来预言还没见过的事。 周期表预言了空格里的元素,麦克斯韦方程预言了电磁波,结构式预言了还没合成出来的化合物的性质。

回写。 三件事回写的是同一样东西:"构成"这个词的意思。 此后再说一样东西"由什么构成",人们会自动补上第二问:它们怎么连、怎么排、怎么分布。这个补问,今天已经成了常识,不再有人觉得它是一个发现。


八 这一章跟人的事情有什么关系

这一节把话往回收一点,因为本书讲的终归是"人这一侧的发生"。

同分异构那件事,在人的事情里到处都是。

同一批人组成的两个团队,人一模一样,换个汇报关系,产出完全不同。同一份材料,两种排法,一种让人看懂,一种让人看睡着。同一套课程内容,两种教学顺序,一种学生学得动,一种学不动。

这些事人人都知道,而且人人都当它是"软的"、说不清的东西。

化学史给的启发不是"原来关系很重要"这种正确的废话,而是一个具体的次序:先承认排法是内容 → 再给排法配一套可写下来的记法 → 然后它才能被讨论、被检验、被改进。

一个组织如果只记得住"我们有哪些人、哪些资源"(清单),记不住"他们之间是怎么连的、这次为什么这么连"(排法),那它就永远处在化学的 1820 年代:看得见不一样,说不清为什么。

这是本书对"落点"这件事最实际的一个建议:落点不只要记下结论,还要记下当时的连法。 结论是清单,连法是结构式。只留清单的记录,是不能被复用的。


八之二 第四个例子:晶体,以及"排法"能不能被穷举

前面三件之外,还有一件更硬的,我把它单独放在这里,因为它直接关系到本章末尾那个洞。

晶体。 同样的原子,排法不同,就是不同的晶体;而晶体的性质——硬度、导电、光学行为——取决于那个排法。

要紧的是下一步:十九世纪末,人们把晶体里所有可能的对称排法穷举完了。

这项工作在 1890 年代由几位学者独立完成,结论是:三维空间里,晶体的对称方式一共有 230 种,不多不少。这是一个可以被证明的、封闭的清单。

请体会这件事的分量。 第十三章讲过"结构先于对象",这里更进一步:结构本身被清点完了。

一样东西的排法,不但是内容,而且可以被枚举、被编号、被查表。今天做晶体结构分析,测出来的结果就是往这 230 种里落一种。

这是"排法"这件事能达到的最好状态:有限、可穷举、可判定。

而这恰恰把本章末尾那个洞照亮了。化学键的连法有限,晶体的对称有限,所以它们能被做成结构式和分类表。人的事情里的"连法"有没有这种性质?

我的判断是:多数没有,但有一些有。

没有的那些: 一次会议里谁跟谁的关系、一个团队的默契、一次谈话的走向——这些不可能被穷举。

有的那些: 一个组织的汇报关系是有限的(谁向谁汇报,可以画成一张图);一份文件的版本变化是有限的(每次改了哪几行,可以被记录);一次决策的依据是有限的(当时摆在桌上的几个选项、各自的理由)。

这个分界很实在:凡是能被列出来的关系,就能被记;凡是记不下来的,就只能靠人。

所以本书在卷七要给的建议会是收窄的:不要指望把人的事情做成结构式,但要把那一部分能列出来的连法记下来。 能记的部分记下来,不能记的部分老实承认它随人走——这比两头都想要,或者两头都放弃,要实在。


九 顶住战

反驳一:场也是一种东西,不是什么"关系"。今天物理学把场当作基本实体,你用它来论证"关系先于实体",是过时的读法。

这条反驳在物理学上是站得住的:现代物理确实把场当作基本的。

我让一步:场后来获得了实体的地位,"关系取代实体"这个说法在物理学内部并不准确。

但我要指出两件事。

第一,我用的是那次转变的形状,不是它的最终归宿。 那次转变真实发生过:起作用的东西从"物体之间的力"变成了"充满空间的分布",而这个新东西的描述方式是彻底关系式的——你只能通过每一点与邻近的关系来写它。

第二,更有意思的是:"场后来成了实体"这件事本身,恰好是本书命题二的又一个实例。 一样东西被切出来(场是物体之间的关系),站住之后,它自己变成了一个新的现成的东西(场是基本实体)。

这个动作我在第五章、第七章、第十章都见过:刀落下去,落点又变成了一块现成的石头。 只不过在物理学里,这个动作不要紧,因为那里有判据——场成为实体这件事是被实验逼出来的,不是被论证出来的。有判据的地方,"变成现成的"是安全的;没有判据的地方,它就是那个两千年的病。

反驳二:周期表是门捷列夫发现的自然规律。元素的周期性本来就在那儿,他只是看清了它。这恰恰证明柱一是对的。

这条反驳是柱一在这一章的据点。

我让一步:元素性质的周期性不是他编的,它确实"在那儿",谁去排都会排出类似的东西。 而且当时还有别人独立做出了接近的排列。

但我要指出被这条反驳压掉的部分。门捷列夫排那张表的时候,做了一系列并非必然的决定:

按什么排(他用原子量,但在几处为了让性质对齐而调整了次序,后来证明按原子序数才对);空格要不要留(这是最关键的一步,很多人排表时选择把已知元素填满、不留空);遇到不合的地方是修改数据还是修改表。

这些决定是可以做错的,而且当时有人做错了。 一个人之所以能"看清",是因为他做对了这些决定。做对了的决定被记住,做错的被忘掉,于是事后看起来像是"本来就在那儿等着被看见"。

这就是第一章那条路的翻版:路一旦踩出来,就显得本来就该有一条。

结算一句新话: 柱四不必被废掉,它要加一条:拆成零件之后,还得记下它们是怎么连的——而"怎么连"需要它自己的一套记法。 没有这套记法,拆解就会系统性地丢掉一半内容,而且丢掉的那一半恰恰是让这样东西成为它的那一半。


九之二 一个必须挡掉的误读

这一章讲"关系比成分更要紧",极容易被读成一种流行的说法:"一切都是关系,没有什么是实的。"

这个说法今天很常见,而且听起来很深刻。本书要明确地跟它划清界限。

第一,这一章的三个例子,没有一个取消了成分。

同分异构里,原子种类和数目仍然是硬约束——你不能用不同的原子凑出同一种物质。场里,电荷和质量仍然是实的。周期表里,每一格最后填的是一种实实在在的元素。

关系起作用,是在成分给定之后。 说"关系比成分要紧",意思是在成分相同的时候,关系决定了结果;不是说成分可以不管。

第二,"一切都是关系"这句话,本身就没有判据。

按第十六章的标准问它一句:什么情况下算它不成立? 答不上来。一个无论什么情况都成立的说法,等于什么也没说。

而这一章的三个例子每一个都有判据:同分异构可以被测(同样的分子式、不同的性质,两者都可验);场可以被算(方程给出可检验的预言);周期表可以被预言(空格里的元素性质,后来对上了)。

第三,这类说法的危害是具体的。

一个团队如果信了"一切都是关系",最容易发生的事是:不再认真对待成分。 招人不看能力只看"配不配",做事不管质量只管"氛围",出了问题不查具体环节只谈"沟通"。

这正是本书第一章挡掉的那种毛病的反面版本。 发现学的毛病是只认清单不认连法;而"一切都是关系"的毛病是只认连法不认清单。两者都是把一半当成全部。

本书的说法要写得更死一点:成分是约束,关系是内容。 成分限定了可能的范围,关系决定了在这个范围里出来的是哪一个。两样都要,而且记账的时候两样都要记——清单和结构式,缺一样都不能被复用。


十 回写:这一章的下游

在化学里。 结构式成了这门学问的通用语言。二十世纪的分子生物学是这条线最远的下游:遗传物质的功能,靠的正是排法——同样四种碱基,顺序不同就是不同的信息。

在物理里。 场的语言统治了二十世纪物理学的整个表述。

在别的学问里。 "关系先于实体"在二十世纪的哲学、社会学、语言学里被反复主张。这里我仍然要守住第十三章立下的规矩:我不主张这些主张是从物理化学"抄"来的,传播路径我未核。 我主张的只是那件较弱的事:当一件事在一个有判据的行当里被做成,它就从"需要论证的"变成了"可以被引用的"。

还有一条下游必须记:怀特海。 他是本书卷五的最后一位,他写"事情先于东西"的时候,身份是数学家兼物理学的哲学解释者,而他动笔的直接背景就是这一章讲的那些东西(场、相对论)。他是本书里唯一一位可以清楚地看到传导路径的哲学家——他的那套形而上学,几乎是把场论的世界图景推到底的结果。第二十五章会把这条线索写实。


十一 一句话结算,两个洞

结算。 回到那道番茄炒蛋。

我妈那句"料是一样的,下的顺序不一样",是这一章的全部内容。人类用了一个世纪,才把这句厨房里的话,变成了三门学科的基本语言——而变的办法不是把它说得更深刻,是给"顺序"配上了可以画、可以算、可以验的记法。

今天我们记一件事情的时候,多数还只记清单,不记连法。 会议记录里写"参加人:某某某",不写"这个结论是在谁反对之后、由谁让步、按什么理由定下来的"。前者是成分,后者是结构式。丢掉后者,那次会议就永远无法被复现,也无法被改进。

第一个洞。 我在这一章说"一样东西站住的标志是它能预言还没见过的事"。这个标准在自然科学里很硬,可在人的事情上要打很大折扣:一份组织诊断、一套教学方法,多数无法给出周期表那种精确的预言。那么在人的事情里,"站住"的标准该是什么? 我目前的想法是退一步:不要求预言,要求"能被别人照着做出来,并且做砸了能看出来是砸在哪一步"。这个替代标准弱得多,我在卷七要检验它够不够用。

第二个洞。 我在这一章用"记下连法"来对应结构式,讲得很顺。可结构式之所以有力,是因为化学键的连法是有限的、可枚举的、可测的。人的事情里的"连法"有没有这种性质? 一次会议里的连法,恐怕既不有限、也难测。如果不行,那这个类比就只是一个漂亮的说法。我把这个疑问留着,它跟第八章末尾那个关于"此性的工程版本"的疑问是同一族。


(第十五章完)

© 德麦国际出版社 · 王德生《发生学哲学的萌芽》· ISBN 979-8-90690-076-0