本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
. L2 L2 w, _% w4 I+ B
4 ?, Q' @6 @; `. {$ L7 j! x/ e9 n引子:这是我国内的导师所写的一篇文章,会在他所著的《量子力学:菜根谭(第二版)》里出现。这里经过他授权同意,让我代发在网上以引起讨论。此文的版权归原作者所有,任何转载请注明原作者。另,这也是同时将在《全国高校量子力学研究会2013年年会》(西安会议)上的报告修改稿(张老师是全国量子力学理事会前理事长,现任是潘建伟老师)' j \4 x7 _6 h5 j v5 g
% m3 d ]& I M5 X+ e( B
! x/ Z8 {' @( I1 D) |' |2 z7 y0 `近代自然科学禀性探讨 % l1 G4 P1 X8 A
张永德: n' U5 Z4 j- A' i
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
% w$ t+ y8 P/ A( Y8 i5 O& W9 d目 录! }1 |0 P2 D. U6 [# @# `
一,近代自然科学的基本特征4 g d- y& r% S0 H
二,蕴含的要素6 A" B. T+ p* w9 e: V% w
三,发源于西方/ z- Z( C) B" r% b. j, A) f
四,局限性; }9 c; Y- f% M( t: o: U
五, 科学观与方法论中常见的偏颇! N4 s3 s6 ?# A. }
六, 自然规律的三条基本原理
* @6 }+ _' ]* \8 X2 z※ ※ ※
& a( Y9 {& [' A7 J( R/ u前 言 6 t: Q" Q) x( R
近代自然科学和技术, 本文简称作近代自然科学。按目前科学进展而论, 它主要包括数、理、化、生、地、天、能源科学、计算机和电子网络、量子通讯、材料科学、脑科学、DNA科学……等等。3 E6 b/ X6 Q( Y" m, C
1 S0 N. w. A, d. ?. S! E 本文探讨近代自然科学的一些基本问题, 包括剖析和概括它们基本特征、共同要素、局限性、科学观和方法论中常见的偏颇,最后归纳为近代自然科学的三条基本原理。本文力图通过深入的剖析,结合广阔视野的概括,来考察和认识近代自然科学的基本规律。
r# ?" a1 N, X5 D8 a
- a- B2 h! T3 U. m一,近代自然科学的基本特征
8 e1 N' ^/ u3 x9 R# e" S& H7 H4 Y( [* b2 g0 O: ^3 u. k
全部近代自然科学技术都仅仅是“可道之道”,只是相对真理,并非绝对真理或最终真理。对近代自然科学规律的认识是全体人类理性认识的最大公约数。
- _) d5 V7 T$ d, r. V: p
/ R" ^6 p1 _2 u9 N: c) W 总体上,近代自然科学总是从经验和现象出发,从实践中抽出公设,运用逻辑演绎建立起一个个相对自洽的理论体系,再返回实践经受检验,获得进一步修正和发展。这种思路基本特征有两条:“实验检验”和“逻辑论证”。实践检验以及对理性美的追求是建立这些理论体系的出发点,而实践检验也是归宿。
9 L7 m7 Y5 W8 D: g
6 ~8 c+ T, \5 d 近代自然科学不是只承认经验和概念复合的经验主义或符号主义,而是同时承认物质的客观存在性、客观规律的物质性,绝对真理的存在性。所以,近代自然科学技术本质上应当称作唯物的逻辑实证主义。举例来说,桌子不仅仅是感觉的复合,更是独立于观察者的具有客观存在性的实体,虽然可以用对它感觉的复合来描述它;月亮不仅仅只是人们主观感觉的复合, 更是独立于观察者的具有客观存在性的实体。2 V5 G: l5 P3 c* b( `
5 L, g- G" l+ |/ E( y; d6 @
物质与精神是对立的统一体,如同硬币的正反两个侧面。人脑思维过程既是精神过程也是物质过程,是同一过程的两个不可分割的侧面。这种对立统一,人们是强调 “对立”——为斗争哲学寻找理论依据呢?!还是看重“统一”——强调关联、强调共性、强调依存呢?!生命和脑科学家感兴趣的显然是两者之间的关联、对应和统一。
0 e7 D: i. }' H/ [. H$ S. u+ Q; K( p& L! n! y
真、善、美:科学用理性“求真”,文艺随情感“求美”,信仰从人性“求善”。三者全体构成人类和谐社会。其中,自然科学遵循客观性,体现理性精神,从属“诚不诚都灵” 的逻辑。而自然科学理性范畴之外的信仰、爱情等等,依循主观性,渗透主观感受和文化熏陶,显现出另一种“诚则灵,不诚可能不灵”的模式。
9 l, c4 h& o- B7 }- v' U9 `二,蕴含的要素
) ~9 }) g9 ?7 |
2 @3 L6 y' B* P/ X/ u 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
; i& h; l" c6 W- }4 i1 e6 R1 w0 C* V# r a5 ?$ M- A
1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 $ M2 J6 W8 ~1 b
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
; z# y) s( u% a; D 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。$ M+ |! }+ ~9 [
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。9 D. n: l9 W; c- J# m! B8 D
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。9 r" P, S8 W2 X2 |- ?0 k/ c$ R' p
, @! t8 N! a x7 t! T: l 总之, 没有理性基础、无相互作用、不受影响、无因果关联、不可重复、无法检验、不可量度的的事物不属于自然科学范畴,而属于文学、艺术和宗教…等范畴。比如问: 孙悟空体重是多少?无法观测;“糊里又糊涂的”爱情,不可度量; 以前的动物学植物学大体属于描述和归纳性质,并不能算作近代科学。宗教信仰,按Born转述的Einstein的观点【1】,是属于理性之外(也即科学之外——本文作者注)的正常事物。
" n+ } i! v/ U( h2 [; ~7 X0 I, S; m, I" z
三,发源于西方
4 T' {$ f/ V. S4 _, r1 o7 ]7 |" O+ L5 U% S: H
一般认为,近代自然科学发源于西方,摇篮是Euclid的“几何学原本(The Elements)”。从实践中抽出公设,经过逻辑加工构成理论,返回实践,这一思维模式实是开万代自然科学体系之先河。所以,确切些说,近代自然科学应当称作西方近代自然科学。3 G( D- Z/ ^4 k$ E2 e# o
0 A. t2 x4 w. F* B! S# ~; k
应当说,中国有雄厚的技术史,但确实没有对应雄厚的自然科学史。值得称道的指南针、造纸术、火药、活字印刷四大发明都是技术。当然,这不等于说中国5千年文明史中没有很多自然科学成果的亮点。总体而论,中国古代对自然研究的基本特征是“天人合一”式的直觉“综合”远胜于理性逻辑的“分析”。“格物”不得法,“致知”不系统。中国古代学者缺乏大块逻辑思维训练。例证是中西医基本特征的比较━━两者集中体现了东西方文化和思维模式的差异。
/ v: j- _$ ]- q5 }4 t# h! Q- J* [& _0 L l1 r
四,局限性
5 G6 ~6 _: j( V; t4 n0 f
& p( K6 O) B2 O2 |: Y6 } 西方近代自然科学既然纯属“可道之道”,其总体思维模式就存在着局限性。深入检讨有如下5点:
9 f4 f3 c) s# Y- J8 z6 T3 E3 W6 G# m" I6 K
1)公设有局限性。人类实践的局限性产生了认识的局限性, 认识局限性导致公设的局限性。举例说, 从欧氏几何到罗氏几何再到黎曼几何的发展过程就说明了这一点。
* x. ]9 o# _" `8 e0 o# d$ j9 z# N
2)人类认知能力有局限性。人类眼耳鼻舌身,以及人类 (包括现在和将来利用人类所在空间的物质) 制造的全部探测系统,它们总体一定是完备的吗? 就是说,凡是自然界中存在的东西,最终一定会为人类所认识吗? 其实,这只是一个未经论证也无法证实的论断。说到底,它只是人们的一个信念。0 P8 S( \: q9 r3 @! N6 J1 A
$ N- {, |+ b+ _* u' \1 N 3)逻辑演绎能力有局限性。牛顿力学诞生到量子力学创立一再表明,物理学基本规律和基本观念都是逻辑论证无能为力的地方。还有,K. Gödel的“不完备定理”【2】也表明, 任何逻辑体系都不可能是完备的。Landau也说理论物理中追求数学严格性往往是自欺欺人【3】,其原义都在于此。
1 e! I% z" Q3 n# Y0 ]$ r; u8 N& {4 E4 H$ b6 _5 y, F
4) 量化问题的局限性。Einstein 说过:不是所有可以量化的东西都是重要的,也不是所有重要的东西都可以量化。后者比如,爱情、亲情和信仰就是无法量化的“重要的东西”。
4 q0 ?/ K, @8 Y$ U# o( [. L) S+ d$ N% L/ F
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
6 u& z, n5 [ v4 o
/ Y* Q' m0 H, P+ z 只有科学,没有信仰的社会是自私、放纵的社会;只有信仰,没有科学的社会是贫穷、愚昧的社会。纽约报纸载文也说:“我们已经可以把人送上月球,却无法让人从车门口向车中间挪动一步。” 公共汽车车门的踏脚板就是乘车人的“变心板”:乘车人一踏上这块板,对下面挤车人说话的口气就会变。众所周知, 科学本身是把双刃剑。既可以用来创造物质财富, 造福人类,也可以用于危害人类。0 x/ H. h5 a5 x4 n- s6 ?
! s; W9 ^. k- L U. {1 }6 P 其实,就对人的全面成长而言,科学是对人能力的锻炼培养,信仰是对人格的引导塑造。所以,科学与信仰实际并行不悖、科学与宗教应当相辅相成。科学解决物质文明;信仰和宗教解决精神文明。科学是振兴一个国家所必须的、重要的,但决不是万能的、包容一切的。走向极端的科学主义是严重的偏颇!世界上信仰多种多样,人类应当而且必须学会尊重别人的信仰。4 S; J* N8 k$ ~2 r/ |, J
: R- v0 l9 Y t! r
我们实在应当牢牢记取Einstein的话:没有宗教的科学是瘸子;没有科学的宗教是瞎子【4】。我们也应当牢记孙中山的话:佛教有救世之仁, 佛学是哲学之母,研究佛学可补科学之偏【5】。
* j# `6 d8 |$ N( A2 R2 u/ N6 t3 I* h# u/ A. y
【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
% V; V8 ~' F/ T4 F2 s, b【2】关于数理逻辑的 “不完备定理”(1931),参见汪芳庭《数理逻辑(第二版)》,合肥:中国科学技术大学出版社,2010。第3、4章。5 ^6 t( V; c. U
【3】朗道,栗弗利茨,《量子力学 非相对论理论》,北京:高等教育出版社,1980。英文第一版序言。
# x7 \& u9 _ G' I, B【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
2 q2 G& y0 ?2 c9 `/ p! dThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:* |3 r! U0 ]' y3 }9 k! C$ I/ G
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。$ {" E7 @% t6 p* Z0 o5 ]2 J
Einstein给P. Wright的信。安·罗宾逊编著,《爱因斯坦 相对论一百年》, 张卜天译, 长沙:湖南科技出版社,2006。
, ^2 U( j) B, z3 Q( B【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |