什麼是物質?| 混亂博物館

單純地追問「物質是什麼？」將是個艱深的哲學問題，甚至是一個空洞無聊的問題。時至今日，那種唇槍舌劍的論戰已經不能帶來更多的收穫。

另一方面，那種研究物質的學問，或者叫「科學」，卻不斷拓展著物質的邊界，越來越多原本不被視為物質的事物成為了物質——於是我們漸漸意識到，是時候放棄這個問題了。

－文字稿－

這恐怕是世界上最艱深的問題了：從古典時代的賢人辯論到現代物理的精密觀測，人類永無止境地討論著「物質」的性質和規律，然而這漫長的討論從來沒有明確過什麼是物質。

自從哲思出現於那些最古老的文明，這個世界就被劃分成了「物質」和「精神」兩個部分，前者包括了一切感官可及的事物，後者則包括了一切不可觀察的東西，尤其是存在於意識中的東西。

因此不難想見，這兩個世界的邊界恰恰就是人類觀察的前沿：在公元前的古典時代，人類只有最基本的感官觀察，因此很樂於像陰陽、五行或者四元素這樣籠統地概括一切。

這些籠統的概括不可避免地融入了種種主觀的想像，最終無一例外地演變成了超自然力量。或者說在那個觀察手段低級粗陋的時代，人類將不可避免地用精神詮釋物質，所以當科學革命興起，人類的觀察手段豐富而精密起來，這一趨勢就被完全逆轉了，隨著原子和更基本的粒子被逐個發現，「物質由基本粒子組成」也就成為了一切問題的根本解釋。

比如自古以來，「死而不可復生」的悲痛讓人相信生命是一種不可捉摸的力量，它以神秘的方式賦給物質，使生物以與一般物質完全不同的方式活動起來，乃至在人類身上表現出智慧的行為——所以「生命力」就成了精神世界最重要的組成。

然而1665年，英國的羅伯特·虎克在顯微鏡下觀察到了植物的死細胞；1674年，荷蘭的列文虎克又用顯微鏡看到了活細胞，到1809年，拉馬克已經推測這些細胞就是所有生物形態和功能的基本單位，這個理論在此後的半個世紀裡被更加精密的顯微鏡充分證實——與此同時，動物在肌肉運動中伴隨的電現象也被路易吉·伽伐尼的實驗揭示出來，神秘的生命現象開始變得可以分解、可以實驗。所以在科學怪人這部恐怖小說裡，帶來生命已經不是上帝，而是科學。

終於在20世紀，分子生物學揭示了蛋白質的多級結構，以及蛋白質與核酸之間的催化關係，連同意識在內的一切生物現象終於都被還原成了基本的化學反應和更基本的物理反應，那個古老的「精神世界」再也不是什麼客觀存在了。

或者更明確地說，當標準模型被2013年確認的希格斯玻色子填滿，將這個宇宙中的一切事物還原為基本粒子和基本粒子的運動，這種最徹底的「還原論」就概括了自然科學在過去一個世紀裡最主要的成就——可惜這絕不是自然科學對「物質」的最終解釋。

就以最簡單的熱現象來說，18世紀的物理學家和化學家一度以為它是一種「物質」，拉瓦錫還把它寫進第一份元素表。

隨著原子論在19世紀崛起，我們意識到熱能來自微觀粒子的運動，溫度就是物體分子平均動能的度量，因此在還原論的視角下，熱現象不是物質，而是物質的運動——但當量子力學揭示了物質的波粒二象性，微觀的粒子原來同樣是波，我們就逐漸意識到宏觀的波也同樣是粒子——比如固體內傳導的機械波，就可以視為「聲子」。而熱傳導依賴晶格傳播振動，也就完全可以看作聲子在固體內部運動 ，我們甚至可以用不同的彈性的材料製成聲子晶體，進而造出聲和熱的二極體。

這樣一來，我們就在熱現象中錯愕地發現物質和物質的運動也沒有那樣明確的界限，這給我們帶來了重大的啟示：我們以往在自然科學中展開的一切討論，原來並不是針對所謂的「物質」，而是針對某種 「結構」——這在帶來困惑的時候也給未來的研究打開了新的大門：當我們認知這個世界的時候，那些「結構」才是最應留意的對象。

本文系網易新聞·網易號「各有態度」特色內容

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