從混沌到有序：人與自然的新對話

作者為中譯本寫的序
前言：科學和變化
序：人與自然的新對話
導論：對科學的挑戰
第一編 宇宙的幻象
第一章 理性的勝利
1 新的摩西
2 一個失去人性的世界
3 牛頓的綜合
4 實驗的對話
5 科學發祥的神話
6 經典科學的局限性
第二章 現實的同一
1 牛頓定律
2 運動和變化
3 動力學的語言
4 拉普拉斯妖
第三章 兩種文化
1 狄德羅及其關於生命的談話
2 康德的批判的承認
3 自然哲學？黑格爾和柏格森
4 過程和實在：懷特海
5 「無知的人，永遠無知的人」：實證主義者的口吻
6 新的開端
第二篇 復雜性的科學
第四章 能量和工業時代
1 熱-引力的競爭者
2 能量守恆原理
3 熱機和時間之矢
4 從工藝學到宇宙學
5 熵的誕生
6 玻耳茲曼有序性原理
7 卡諾和達爾文
第五章 熱力學的三個階段
1 流和力
2 線性熱力學
3 遠離平衡態
4 在化學不穩定性的閾外
5 和分子生物學相遇
6 分叉和對稱破缺
7 逐級分叉和向混沌的過渡
8 從歐幾里得到亞里士多德
第六章 通過漲落達到有序
第三編 從存在到演化
第七章 重新發現時間
第八章 學說間的交鋒
第九章 不可逆性-熵壘
結論：從地到天-自然界的再迷惑
譯後記：迎接新的科學革命，建立新的自然觀

我們的書現在出版了中譯本，我們非常高興。這對我們來說有一種特殊的意義。近代科學的起點確實是在十七世紀，即伽利略、牛頓和萊布尼茲的時代，但這同時也是歐洲面對中國文明與之相爭的時代，中國文明具有了不起的技術實踐，中國文明對人類、社會與自然之間的關系有著深刻的理解。近代科學的奠基人之一萊布尼茲，也因其對中國的冥想而著稱，他把中國想象為文化成就和知識成就的真正典范，這些成就的獲得並沒有借助於上帝，然而在歐洲的傳統中十分流行對上帝的信任，把上帝比作造物主和立法者。

因此，中國的思想對於那些想擴大西方科學的范圍和意義的哲學家和科學家來說，始終是個啟迪的源泉。我們特別感興趣的有兩個例子。當作為胚胎學家的李約瑟由於在西方科學的機械論思想(以服從普適定律的慣性物質的思想為中心)中無法找到適合於認識胚胎發育的概念而感到失望時，他先是轉向唯物辯證法，然後也轉向了中國的思想。從那以後，李約瑟便傾其畢生精力去研究中國的科學和文明。他的著作是我們了解中國的獨一無二的資料，並且是反映我們自己科學傳統的文化特色與不足之處的寶貴資料。第二個例子是尼爾斯·玻爾，他對他的互補性概念和中國的陰陽概念間的接近深有體會，以致他把陰陽作為他的標記。這個接近也是有其深刻根源的。和胚胎學一樣，量子力學也使我們直接面對「自然規律」的含義問題。

在我們把這本書奉獻給中國讀者的時候，我們希望李約瑟和玻爾的傳統都能永遠繼續下去。我們和他們一樣相信，科學還處在它的初始時期，而且在歷史上科學是被嵌入十七世紀的文化之中的，盡管這種嵌入富有成果，但是太受限制，以致對我們今天與自然的對話所引起的問題和疑問無法給出某種解釋來。

由於這個原因，我們在本書中強調西方科學因為把自然描述成一個自動機而造成的文化危機，這個自動機甚至不能給出過去與未來之間的任何內在差別。不過，我們認為這個危機正在從內部接近其解除。科學開始容納它先前排除過的問題了。

從本書寫作的時候(1979)以來，無論在對耗散過程的現象描述上，還是在對這些過程的微觀解釋上，都有了一些重要的進展。

在現象的層次上，描述耗散系統的方程中「對初始條件的敏感性」的發現開創了新的前景。由此看來，除了簡單的吸引中心(如我們在本書第五章描述的那些)之外，還存在著一些所謂「混沌吸引中心」，它們隱含著系統的某種「隨機行為」。偶然性與必然性之間的關系是本書的論題之一。利用「混沌動力學」，這個問題甚至變得更為關鍵。諸如睡眠時的腦電活動或者地質時間尺度上天氣的表觀隨機變化等過程，現在似乎成為以某個混沌吸引中心為特征的方程的表達。這就證實了我們的主要斷言之一：對我們以自身為尺度的世界的發現才剛剛開始，而且看來和宇觀或微觀尺度上對世界的探索同樣地充滿著令人驚奇的情況。本書的最後部分專門討論對不可逆性及其與經典動力學所描述的決定論的可逆性之間的關系的微觀解釋。只要經典動力學模型仍然是以穩定軌道為特征的系統，這個問題就得不到解決，因為這時不可逆性僅能被定義為某種近似的產物，從而失去了任何客觀的意義。但是，穩定的動力學系統只是一些特例，而且最近對不穩定動力學的研究已經打開了認識不可逆性的通路。不穩定性與不可逆性之間的關系如今得到了闡明。不穩定系統的主要性質就是如第九章中所討論的出現了種類繁多的較低級的時間對稱性。這種多樣性的存在，再加上假定初始狀態是已知的且具有任意但有限的精度，就直接導出了包括不可逆性的方程。因此，當不穩定性和觀測條件都被正確地考慮時，在描述的基本層次上不可逆性仍然是有意義的。這樣，在現象層次上的時間之矢的現實性與物理學基本方程對它的否定這兩者之間的古老矛盾正在消除，同時也消除了它的二元論的含義，即有時間性的主體與一個從內部看是無時間的客體世界之間的對立。

亞歷山大·柯伊萊(Alexandre Koyre)論述近代科學誕生的名著的書名叫《從封閉的世界到無限的宇宙》。他正確地把這個過渡和西方科學的發源聯系在一起，實際上，這個過渡仍在繼續著。經典科學主要關心穩定的周期性的行為，因此以基本上是封閉的時空為參照。只是到了現在，我們才開始能夠描述一個向進化和發明開放的宇宙。近代科學誕生在十七世紀歐洲的文化和宗教的環境中。現在它正在達到一個行星的尺度。一個非常有希望的跡象是，科學現在能夠把與其他文化傳統相聯系的觀察能力集合起來，因此能夠促使這世界經歷了不同進化路徑的各部分相互尊重和理解。

伊·普里戈金
伊·斯 唐 熱