本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑 * k A3 g# l/ Z7 Y6 k
5 X M m* x _- {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)6 L' L4 D; _! t \3 L- d3 x8 u
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近代自然科学禀性探讨
; t6 U# j3 @0 a& F6 f8 B张永德
0 Y) E! c. D; v中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026# ]0 q% J: n5 ~
目 录+ x7 s) y' V `% H( o) ?3 s& \
一,近代自然科学的基本特征
: C+ T; k- Y6 ?9 Y0 i& _ 二,蕴含的要素
: V5 _- V: s; b3 H; \* E* W 三,发源于西方
( n; U$ V7 E% D( }6 Z- ?5 I* J W( O 四,局限性
2 o# f" |1 ~5 n) c! J 五, 科学观与方法论中常见的偏颇1 k, T3 `0 e# i. P
六, 自然规律的三条基本原理5 f+ [- z1 O. T/ V$ B( {5 [3 K
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9 V( ]1 Y/ w* ]- ^ F( M( b前 言
3 M" H. \ i R) c) J' 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。0 j( a% q2 Y B1 A9 s
( ^" O/ M( i8 ^! ^& N6 m6 w _: L 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。
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9 j4 N/ d! @2 k一,近代自然科学的基本特征
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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。6 |9 c! F& [" W
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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。2 V( } t5 o4 p( m
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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。
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l& O8 _, G) d$ l 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。
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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。0 D; x |( [' n4 \, F$ Z# Y, i
二,蕴含的要素
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整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:' M b& _! X) @) D. ~0 b/ v
! e& D+ E4 I( x n: g( P" f4 U 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 - H$ T- r0 U+ a; E3 }& u5 N' V* u
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。( s8 K2 ~$ v2 x8 H2 q
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。% C/ N. A7 i7 c) Z$ B- B' |. a) }
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。5 {% }- }" ^) x) J, Y
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
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# Y( D; d0 r/ o0 ?& _$ }7 t& v- ^. | 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。
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三,发源于西方
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# ^. w" b- `+ W6 u* M0 M! Z 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。% l2 c6 S' I6 B
4 U& X5 p: t% o% c$ F6 r 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。4 S5 y0 L o& t( Q3 Q) _
" Y/ ~2 o) } q四,局限性
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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:& f# G" V9 j' Q
* S2 T+ m9 V0 E$ w# G+ j" h N 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。" A( f6 j+ k1 D+ w; a/ o
' g# y8 T5 s! M 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。
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. a' I5 R( v7 t: I/ i 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 n9 }- ]& i( t! u8 M
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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”。% L' I/ ` O6 @" @- w- z4 R- G. O
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5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。# O9 [0 l$ w. x$ r, q# o$ g
1 |% g) F) R; g3 p+ W0 q 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。
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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。
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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】。5 E& w! }. S$ i& j' r2 C
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【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
/ A8 M& }0 g9 n3 f% F" {! K【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。
2 H1 _9 }# d: a- V# v9 l【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。, \0 v1 r% n! T" V
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:9 {. Z& @" j, i( T0 b
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:$ \: @* W- c! u! v6 ]& l% F
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
2 a. U1 ?( G8 T' r* I$ y4 j, _' rEinstein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。9 }. a! o. [8 u( G3 q
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |