本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
( n* C) k3 T) W j' @ C& s$ Z8 Z$ t' u* M; z
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)
' R- l3 G) h W# Y7 z) u; R3 u2 Q% q7 |+ O9 [6 Q
+ ] X" q0 h* R+ S! x' @- o/ Z( Y' y近代自然科学禀性探讨
, B9 c( L8 `& x" ~张永德
% ^( J7 o$ m* r' C' W! L9 U8 _8 J: ]中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026# q' p8 @( s6 p- V7 d& r+ G& M
目 录 z: `7 g; C" l2 G+ U
一,近代自然科学的基本特征; G& E( P0 n0 B. B2 ]4 ?8 d
二,蕴含的要素
4 o0 G6 D! F2 `. v9 P t9 [/ k 三,发源于西方, L" q& Y! a5 L) `( c4 [. }2 V
四,局限性, K% B5 j1 T9 s/ ?8 q- Y' U
五, 科学观与方法论中常见的偏颇4 R9 m" L* m4 N, u! ~
六, 自然规律的三条基本原理9 ]: z( K' u1 u+ l3 b) i
※ ※ ※ 5 A4 ^3 q- G1 o6 }- Z
前 言 . m( ?" V# |/ r+ w: q8 b
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。
$ S) k0 P) N/ l0 H2 [* {
+ [2 {8 p9 K3 D+ f/ F, 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: N. H# B& x/ q C$ `
* G! c" w& p& b" X; s一,近代自然科学的基本特征 ! p0 B6 ?5 ~* |. D1 U
; f I2 n( d6 X3 Q3 j6 _8 F 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。 B- y# ~* l# n! I( V
+ O5 o" Y4 ]7 e1 G& o, q2 P 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 Z5 r/ f* @! U. r1 }$ i# I
+ |7 |: D" M! D- i5 Z* X
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。
3 I' B3 Y# Z H% r! G) e( ]+ ?+ x5 _1 P4 T, W, h5 c2 c
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。
5 j3 e3 l, L; o+ O
/ O1 X' L% F* ?" J 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。/ C# k9 d. t4 w% _4 O7 {% J. ]
二,蕴含的要素
% w4 q9 c* f( M! I& l: R# U; K; J8 A$ z6 l& q" d5 H/ }
整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:# ] B2 L, q1 Z# K3 ~1 d( ^7 u
8 C: z0 ]& c4 T; a3 Q 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
, E* z& ^' a1 ?: ? 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。7 v' e; Z% `' u3 w
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。6 r- h6 v3 _. A$ _! t1 {
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
- L" f4 ^2 Z. J# ~7 x% a2 M& t 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
! c5 p; F8 |5 K, J. |6 d, O3 |6 o& k6 a& |
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。5 ` y3 M. @. c$ X
) Z) a: e8 \ M三,发源于西方
B, k; v7 v+ f" r' @1 v& H# B6 u: G+ b6 }* I b7 E- c, n
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。
; X$ ]# Q% l2 v8 X/ E
4 ^$ r7 ^+ y7 \! }, u. Q2 X7 D 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。" P. {8 P# B" ~! P
8 E% \/ p# E1 h: U, [四,局限性
+ R4 N: p1 w& |2 c( z8 |) p9 m* k1 b! g
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:" w* V: H5 w' k2 N) _0 u
5 `: v8 ~2 z; B& D) z/ E
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。% S- i: q9 `1 |
" }% F5 E+ e. _1 ^4 D( u& b+ L 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。
/ I' g# k7 P7 F' k4 x: ~$ ?9 H1 B* r# o* Y/ F# h
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。
6 B9 o7 C" \7 w$ `- S* {) i/ m
( U: h7 h. A2 B8 K; ` 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”。! C% o9 V9 `) G9 i# _' ]" I
. ^! e! R9 i5 Y2 G; l6 l8 Q: T/ Q% C
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。; z. Y" Z3 x/ @+ T; J8 O. z0 E
; \. v P* v$ R& 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。
- N4 H5 _( T; u! b5 U* w1 c6 w& Z# |# e6 d- ^6 i" e
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。, _- ^( C/ j# W3 n$ H6 _
. Z6 \7 ]" F* b/ G, h& V& p; ?2 }+ t
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】。. I* p- I0 s/ D
5 G g& O$ A5 s( S; k& N
【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。% c( w6 M; K2 m( y: I/ U
【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。
z6 i5 A9 C% i5 o5 m【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。
& S- \* E! G& `; i& S5 _5 |' T【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:8 M G$ W: c2 b4 C
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:. s! E- J. v s$ D! B1 V6 m6 i. s
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。) m! `" M- Z7 U/ Z4 v8 K- C* W
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。
3 B& g* h: {; a8 v5 e【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |