本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
2 j; @( n; p( i. n
* j5 p- A3 J6 q& D. R7 G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)
) L, |6 Y O) q+ |
2 Q6 G$ g0 g1 X# {" \9 F# Y6 m* G5 H" n$ r& q$ c- F
近代自然科学禀性探讨
$ H& `: U n5 b$ O! \- P张永德4 o$ c) Z1 ~, F9 z ]: r) A: U
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
2 v# A5 ^7 ]- ^* c: I! F目 录
/ m/ J \) w8 s1 [5 b! L 一,近代自然科学的基本特征7 y2 d" e) y' \ j+ X* z' i$ A
二,蕴含的要素
3 W6 Z' P2 g6 @* `' x/ ^ 三,发源于西方$ e7 F; c( I g: \. X1 l2 u
四,局限性' v5 e" C5 b9 n, d" W6 P$ s2 X, X* l
五, 科学观与方法论中常见的偏颇
) D5 ]8 p* y( B5 x 六, 自然规律的三条基本原理
- D9 W. t7 U8 {5 ]: y※ ※ ※ 7 _& Z9 ?: [: ~9 A7 U3 d* f% e
前 言 9 _3 e% u) V" p2 I( n3 U* f7 a, N$ I# o
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。* g4 M3 \9 U F& M" U% N0 x
& [( d' n2 F: d: \# u& H
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。
3 d, V3 w) T9 r. f- d( C; H& \8 w" \9 V- G, Z; }/ `
一,近代自然科学的基本特征 ; S# i/ P* {" B
7 U4 Y. b9 Y* R4 X
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。/ J+ k6 A v3 X& T" j0 }
* \; }% Z3 V8 c3 Z
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。
' ^. X l8 K# y2 z6 ?$ b; _1 L1 I( r6 L( 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。# i7 z/ n# C3 S' Q8 {% P
0 J3 x( Y4 b1 H: Y( o 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。& y2 o, \5 Z8 T, T0 ], M
& c1 V x K' x6 j }6 [, ?
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。
8 C! q. {* i# K7 D4 }7 ?% E) I. T二,蕴含的要素
G A+ {: Y; L# n5 `/ o
" n# \7 Q- P+ k d) [8 W" X 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:. h5 R2 E* x6 v
) h% H2 c6 [& [5 p: W; L# R
1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 ' R" A+ d8 }$ f+ [. C3 [
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
* a$ @1 _) s ~ g" M& K. d 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
$ Q2 R+ g$ K# ^8 ^& b 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。1 @; d9 R* ~1 Q: y& r- j7 x; m
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。; T% Q+ m q- L+ R
. O6 [( Y, k' ^/ J' O1 M( S3 @6 t 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。
0 O$ } a- Z' D4 C+ h5 f
5 U* i- ]" P3 {: {/ l三,发源于西方 l+ t! @1 R+ q" W$ y3 h" p/ q' y6 z. j
0 A9 T: J; N+ N8 O @1 I2 C6 | 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。
) p7 I1 a- O% v1 o, q% w
6 o* u& u) f9 h J9 E! w. q0 w 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。3 v8 n$ g+ V% L( T* a
! N7 a i2 w- h* N
四,局限性
3 R$ \5 s8 P S# w$ K) h$ c# Y
/ Q6 i Q$ I) e$ m/ j) s 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:) ?2 h. `1 w) c+ y6 g
" |! _6 T1 Q( F- f* Z; Q
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。
0 q4 S1 d1 p3 l* a, |* q6 h; B' P) L7 ~% @0 J
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。
$ Z3 I* r* Y8 d) x5 v
* q8 d: U- Q5 [& z: 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。+ J. r7 ~7 m9 k/ S
7 |3 ~$ l2 d2 [0 _2 Z( z, \
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”。: {* b5 ~( L) D' v( [
- z, [" X1 E2 z9 Y4 N7 ]) V
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
$ q3 x* ?+ z+ Y4 j; r) V" ]5 B0 p2 J) t$ p1 B6 V
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。
! {& ^; o8 f( Z% b6 Z& s$ ]
# z9 |9 D/ Q* ]6 t* L: j 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。
' y7 D2 N$ m- S+ D+ F! w
5 v1 w$ d! _* ^" j, f1 P 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】。# p: i: S h7 ~: Z( d# x, ]+ y
$ b& i5 h$ D! W/ C6 _' b9 V【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。% [1 q. {5 w( N1 V! r' r% h
【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。
4 l6 y+ u; s1 r T7 P* Q【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。
9 E$ o7 f3 V* F _【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:' I& _. w o7 ^4 h; ?8 S0 V1 E% a1 w
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:0 R4 {$ T. `5 M4 L& t& i
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。4 ]% f3 k! I$ J$ ~) u5 s) [
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。
1 ^9 w8 S2 ]5 |: b9 o4 T8 A【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |