循环发展律

三、自然界的无限发展：循环发展律

循环，通常是指普遍存在的往复流动，周而复始的现象。实际上，它既是自然界物质发展变化阶段性、曲折性和复归性的表现，又是自然系统发展普遍的形式之一。自然界是一个物质世界，处于永恒的运动转化之中，“这是物质运动的一个永恒的循环”⁽³⁵⁾。

1.自然演化的周期性：进化与退化的交替

众所周知，自然的变化呈现一定的周期性，如太阳的东升西落、海洋的潮涨与潮落、全球气候的温暖与寒冷、季节的交替等。这些自然现象的周期特性，为人们可靠地预见未来、反映过去提供了依据。不仅如此，在自然界的演化发展中也表现出周期性。大至总星系、星系、恒星，小到基本粒子，都无一例外地经历着产生、发展、灭亡的不断重复的周期性过程。天文学研究表明，恒星是由星际弥漫物质——星云的吸引和排斥运动形成，经历主序星、红巨星、白矮星等阶段；恒星演化晚期发生超新星爆发，大量向外抛射物质，恒星转化为新的星云；然后新的星云又通过物质运动形成新的恒星，再经历恒星演化的各个阶段。也就是说，恒星经历了“星云—恒星—新的星云—新的恒星”的演化周期。这表明，自然界演化有着按循环方式组织的趋向。19世纪末，英国博物学家T·H·赫胥黎就曾指出了自然界演化的这种循环性。他在1894年出版的《进化论与伦理学》一书中写道：“‘天堂的众星和地上的饰物’都是宇宙物质的部分过渡形式，在沿着进化道路前进，从星云的潜力，通过太阳、行星、卫星的无限成长，通过事物的千变万化，通过生命和思维上的无限的差异，也许还通过我们没有想到或不能想到的各种存在形式，而回复到它们由之产生的不确定的潜在状态。”⁽³⁶⁾

自然界演化的周期性，是自然界演化过程中呈现出来的一种属性，是指自然系统经过一定的演化过程之后，向原来出发点的复归。但是，由于自然演化过程的不可逆性，这种复归不是一种简单的回复，而是在总的趋势上呈现上升的特征，即辩证法所理解的“否定的否定——发展的螺旋形式”⁽³⁷⁾。以恒星演化的周期性为例，超新星爆发后，相当多物质重新转化为星际物质，这表面上看来是简单的重复，但实际上经过一系列核反应，比较轻的元素已经合成了重元素，在以星际物质形成恒星而又重返星际物质的时候，重元素的成分增加了，因而这个过程是在新的、更高的基础上的回复。

周期性或循环的观念，即是理解自然界演化具有无限性的一个重要的哲学观念。第一，人不能直接感觉到自然界无限发展的过程，只有循环运动是无限发展过程中可以直接感觉到的东西；第二，“事物在直进中没有无限性，在循环中却有”⁽³⁸⁾。自然界在循环运动中展开它的无限多样性，包括它的向上发展的分支和向下发展的分支，即在一些天体上正在出现有机物和生命，产生能思维的人类；而在另一些天体上却丧失了生命存在的条件，思维着的美丽花朵又被冷酷无情地消灭。

那么，为什么自然界演化会呈现周期性呢？对此，我们可用有序与无序或进化与退化的相互交替来加以说明。在自然界的演化中，既存在着大量的进化事实，如从弥漫星云演化为星系和恒星、原始生命进化为人；又存在着大量的退化事实，如恒星演化晚期发生超新星爆发，大量向外抛射物质，恒星转化为新的星云。但是，这两类事实决不是孤立的，而是相互关联的。

首先，进化与退化是同存共生的。自然界在进化过程中是朝着有序性不断提高的方向发展的。但是，这种有序程度的提高，需要以负熵流的引入为代价，这相当于把系统内部不可逆过程产生的熵转移到环境中去。或者说，系统的进化以环境中某些方面的退化为代价，系统有序化程度的提高以环境无序化的过程作为补充，一个系统的无组织的发生是与另一个系统中组织的加强相联系。正如E·拉兹洛所指出：“在整个自然系统范围内，没有什么不受价值约束。自然系统全都尽可能地损害这个物质宇宙，向内部积聚秩序和可利用的能量，把无秩序和熵留给它们的环境。在环境走向衰败的同时，这些系统自己却保持稳定状态，甚至还能增长和增加它们自己的组织性。”⁽³⁹⁾

其次，进化与退化是相互转化、相互交替的。如非平衡自组织理论所揭示的，一个远离平衡态的开放系统，通过与外界环境交换物质、能量和信息，从环境中获得负熵流来抵消系统内部的熵产生，就可能在一定条件下使系统从一种混乱无序的状态演化成为一种稳定有序的结构。同样，混沌理论也揭示了通向混沌的道路，说明了系统从有序向无序的转化过程。在自然界的演化过程中，正是由于混沌可以产生有序，有序又将复归于混沌，才使得自然界经历了“混沌—有序—新的混沌—新的有序”的循环发展过程。在这种周期性发展中，无论是新的混沌还是新的有序，对于原来的混沌和有序而言，都具有仿佛向原来出发点复归而又不是简单回复的特征。自然界的演化既不是单调地走向有序和进化，也不是单调地走向无序和退化。由于有序与无序的不断转化、进化与退化的不断交替，也就使自然界的演化表现出明显的周期性。

2.自然界循环发展的无限性

（1）关于无限性的含义

在诸多的宇宙论问题中，宇宙的有限与无限是一个难题。早在古希腊，亚里士多德就说过：“否认无限吧，有许多地方显得说不通。承认无限吧，还得回答下列问题：它是作为实体呢，还是作为某一事物固有的属性呢？抑或两者皆否呢？”⁽⁴⁰⁾19世纪，德国诗人H·海湼则认为；宇宙是有限的，还是无限的？一个白痴才指望有一个答案！

在西方哲学史上，I·康德首先提出，宇宙在时间和空间上有限与宇宙在时间和空间上无限，这两个命题都可以成立，这就是著名的“二律背反”的论证。I·康德反驳“无限”的思路与反驳“有限”的思路，实际上可表述成：宇宙若无限，那它就未成形；宇宙若有限，有限之外是什么？

哲学上对无限向来有两种理解。一种是静态的理解，认为无限是对象实体的一种与有限相对的性质，它已经存在，即所谓“实无限”；另一种是动态的理解，认为无限是一个过程，即所谓“潜无限”。倘若由静观转为直观的动态过程，那么我们就会发现，无限性的真正含义正在于“可超越”，在于对现存事物永不停息的超越；无限不是一个既定的实体，而是一个正在展开的过程，无限不是已经实现了的“实无限”，而是正在实现的“潜无限”。

（2）恩格斯关于宇宙的演化是物质运动的一个永恒循环的思想

早在19世纪70年代，恩格斯就在《自然辩证法》一书中提出了宇宙演化的永恒循环的深刻思想。他指出，宇宙的演化是“物质运动的一个永恒的循环”⁽⁴¹⁾，在这个循环中，“物质的任何有限的存在方式，不论是太阳或星云，个别的动物或动物种属，化学的化合或分解，都同样是暂时的，而且除了永恒变化着、永恒运动着的物质以及这一物质运动和变化所依据的规律外，再没有什么永恒的东西”⁽⁴²⁾。但是，要真正实现宇宙物质的大循环却遇到了一个十分困难的问题，即如何解决天体辐射到太空中的热量重新集中的困难。恩格斯认为，在没有发现辐射到宇宙空间的热重新利用之前，“这个循环是得不到的”；只有弄清辐射到宇宙空间的热怎样变得可以重新利用，“才能最终解决这个问题”⁽⁴³⁾。他还进一步强调了认识这一问题必须注意的两个方面：第一，“运动的不灭不能仅仅从数量上去把握，而且还必须从质量上去理解”⁽⁴⁴⁾，即要着重从质的不灭性方面来理解运动不灭原理，任何运动转化为其他运动形式的能力是不灭的、无限的；第二，“物质在它的一切变化中永远是同一的，它的任何一个属性都永远不会丧失”⁽⁴⁵⁾，即还必须从质的不灭性方面来理解物质不灭原理。按照这样的原理，宇宙中导致物质和能量逸散的过程与导致物质和能量集中的过程是不可分割地联系在一起的。在一定条件下能量要放散，而在另一些条件下能量则集结。恩格斯由此指出：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径（指明这一途径，将是以后自然科学的课题）转变为另一运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来。”⁽⁴⁶⁾“形成我们宇宙岛的太阳系的炽热原料，是按自然的途径、即通过运动的转化产生出来的，而这种转化是运动着的物质本来具有的，从而转化的条件也必然要被物质再生产出来。”⁽⁴⁷⁾既然在我们的地球上，在自然界本身的发展过程中，在一定的物质条件下产生了无数的有机物直到能思维的人类，那么当它在某个时候一定以铁的必然性被毁灭以后，“而在另外的某个地方和某个时候一定又以同样的铁的必然性把它重新产生出来”⁽⁴⁸⁾。这就是“物质运动的一个永恒的循环”。

（3）现代宇宙学对于宇宙未来演化趋势的推断

现代宇宙学的研究表明，宇宙未来演化的趋势取决于宇宙的质量密度。若宇宙的质量密度小于临界物质密度（约5 × 10^－30克／立方厘米），那么宇宙是开放的、无限的，就会像现在这样一直膨胀下去；若宇宙的质量密度等于临界物质密度，那么宇宙是平坦的、无限的，它也会永远膨胀下去；若宇宙的质量密度大于临界物质密度，则宇宙是闭合的、有限的，引力吸引将最终使宇宙停止膨胀而转变为收缩。

根据天文观测，宇宙中所有可见物质的平均质量密度不到临界物质密度的十分之一，似乎表明宇宙要永远膨胀下去。但是，宇宙中还存在着大量看不见的“暗物质”⁽⁴⁹⁾，如星际物质、黑洞、中微子等等。已有一些证据表明不少星系中央都存在黑洞。目前，遥远天外的黑洞已被小小寰球上学者的智慧逼到“犹抱琵琶半遮面”的境地。研究表明，黑洞并非“不毛之地”，它保留了质量、电荷和角动量三个基本量；黑洞也并非“漆黑一团”，它以一定的速率向外辐射粒子，就像一个炽热的物体向外辐射能量一样。而且，黑洞由于辐射而蒸发，蒸发速度会越来越快，直至最后发生猛烈的爆炸，完全转化为辐射重新回到宇宙空间。

“暗物质”的另一个候选者可能是宇宙极早期残余的基本粒子。一种可能是由所谓的超对称理论所预言的不可识别粒子组成的。有的科学家提出了奇异夸克物质的假说。质子由两个上夸克加一个下夸克构成，中子由两个下夸克加一个上夸克构成，而奇异夸克物质是由上夸克、下夸克加奇异夸克构成的物质块，在大爆炸后10^－6秒期间的夸克相的阶段形成，每个这样的物质块由10²³～10⁴²个夸克组成，直径在10^－7～10 cm，质量是10⁹～10¹⁸克。因为体积小散射光很少，所以几乎观测不到。还有一种“暗物质”的候选者是中微子。它过去一直被视为与光子一样普通（对应于一个物质原子，有10⁹个中微子），静止质量为零。然而，自20世纪80年代以来，粒子物理学家发现宇宙中弥漫的数量惊人的中微子有静止质量。莫斯科理论与实验物理研究所给出的中微子静质量的最可几值为5 × 10^－32克。中微子在宇宙间很多，只要每个中微子有很小的静质量，其总和就会远远大于重子成分的质量，成为宇宙质量的主导成分。

值得注意的是，早在1922年俄罗斯物理学家A·弗里德曼就在解爱因斯坦引力场方程时得出宇宙未来演化的“闭模型”⁽⁵⁰⁾。按照这个模型，宇宙膨胀到某一最大体积后，即开始转化为收缩，温度也随之升高，终于回复到“原始火球”的状态。然后在一定的条件下，宇宙又一次进行大爆炸，再一次膨胀，随着收缩和膨胀的无限更替，宇宙将不断地有生有灭、再生再灭、无限地循环下去。人们称它为脉动宇宙模型。美国著名物理学家S·温伯格也赞同这种宇宙模型。他在《引力论和宇宙论》（1972年）一书中强调指出：“宇宙经历着一种振荡，其收缩和膨胀时期永远彼此交替下去。”⁽⁵¹⁾美国宇宙学家L·莫兹设想过宇宙的脉动周期为800亿年⁽⁵²⁾。还有一些科学家甚至明确指出宇宙的这种循环绝不是循着一个永远一样的不断重复的圆周运动，而是每经过一次周期性，就使规模进一步加大。中国物理学家何祚庥则认为“可以在现在和未来的量子力学理论框架里”，解决或实现“如何由‘宇宙收缩’到‘宇宙膨胀’的‘反弹’问题”⁽⁵³⁾。

然而，近年来国际天文学界宣布，来自“威尔金森微波各向异性探测器”（WMAP）和“斯隆数字天宇测量”（SDSS）观测计划的信息，确证了宇宙中大部分能量是以“暗能量”形式存在的。研究结果显示，宇宙中仅有4%是普通物质，23%是“暗物质”，73%是由神秘的“暗能量”组成⁽⁵⁴⁾。“暗能量”能够产生与引力相反的排斥力，这可以解释为什么宇宙会出现加速膨胀的现象。“暗物质”和“暗能量”被认为是当代宇宙学未解的两大谜，人们认为“暗物质”和“暗能量”决定着宇宙的最终命运。目前，人们正在以极大的兴趣注视着这方面研究的新进展。