本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑 3 V, P1 D/ o, X; ~. J
+ a3 N. P7 K2 f7 ]8 r" T7 d0 a' _3 W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)* h1 R& {# @# Y A% V- j: M
$ z& X" w) l, a- n6 C% Q
9 y7 O, v6 q( ^! @2 `/ c( D
近代自然科学禀性探讨 - B& ?2 Y! H/ | D
张永德
) c2 n( K+ j4 e' W中国科学技术大学,近代物理系,合肥,2300263 i" `- R7 L8 D! a
目 录- ?3 H, D# ?0 o* M2 p# {+ Q' M
一,近代自然科学的基本特征
+ Q H9 B; F& t' g. J6 ? 二,蕴含的要素) p1 }# I8 Y+ i: W+ B
三,发源于西方
+ S* _ F: l/ w3 ?1 { 四,局限性5 l. ^* O9 }' g) c8 P$ S( b- B
五, 科学观与方法论中常见的偏颇/ D4 l* s; f. i F z8 b2 G
六, 自然规律的三条基本原理& t& }+ Z) o. n0 h7 {
※ ※ ※
% I+ R3 H" U5 w* x前 言
! G5 Q1 n( Z8 A R4 N9 t( C6 J 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。
( B/ E4 c- b1 Q" N
% P5 Q$ J& w j6 U! Z; ~ 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。
: o6 ~; S3 {- v+ [. P" H
2 [7 u9 z! g7 b" @. z2 V$ t4 @$ i一,近代自然科学的基本特征
4 q9 T/ t& ^! s$ `0 J$ _: m3 [! |# V; Q- N( C8 a
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。
7 [8 g( A6 y3 Q, m/ l4 D6 U
0 l1 f* C9 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。
, V- L& b6 f, i2 z# ?. y# [
" }% f/ d* Q! v 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 C4 B0 w$ C' R1 p: J
4 T+ Q5 ?9 W8 W7 f- ?# ~, M
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。
: t% L) x# }' L+ [* d
2 C' C/ U7 r1 \( ~+ o; E, @ 真、善、美:科学用理性“求真”,文艺随情感“求美”,信仰从人性“求善”。三者全体构成人类和谐社会。其中,自然科学遵循客观性,体现理性精神,从属“诚不诚都灵” 的逻辑。而自然科学理性范畴之外的信仰、爱情等等,依循主观性,渗透主观感受和文化熏陶,显现出另一种“诚则灵,不诚可能不灵”的模式。4 `8 J @/ K" `% p2 M5 ~; M
二,蕴含的要素
1 f3 g; q* g% V9 d I
1 W" j1 h, u9 X- `$ q) M 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:+ r$ h& Z( b! b' z1 c# S
" ~# U3 U2 |0 ]: d! A 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 4 z _" ^2 R, i: _) b. k6 M
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
# j7 c: D9 b. @! w7 r% k: |4 r8 f 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。, G3 \6 X" B7 s
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
1 d' M7 c0 J$ H! X 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。1 e G8 t( E5 d1 u% R& S
" I* T# r0 r) S" T# l! N 总之, 没有理性基础、无相互作用、不受影响、无因果关联、不可重复、无法检验、不可量度的的事物不属于自然科学范畴,而属于文学、艺术和宗教…等范畴。比如问: 孙悟空体重是多少?无法观测;“糊里又糊涂的”爱情,不可度量; 以前的动物学植物学大体属于描述和归纳性质,并不能算作近代科学。宗教信仰,按Born转述的Einstein的观点【1】,是属于理性之外(也即科学之外——本文作者注)的正常事物。! ]* P0 n( [7 `, }" c! w; O- j1 U- I
- `. Y* E# S8 \) M5 F' g
三,发源于西方
1 D! M9 k) I6 M3 n9 A5 [: G4 N8 c) K
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。
0 u ?! U# D: y6 b. a; @! C
# I! R, m% r6 I0 @ 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。* |- Z4 [+ j# w" U+ ^$ I
) ^$ k$ [: B8 G6 n3 P
四,局限性
3 {5 s6 ^8 v8 V5 _ v4 q c. f+ R- f" `1 D1 s. ~9 W5 _
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:
7 [0 N5 @( r& Y/ v4 g1 J+ r, r/ R& N/ D5 u( 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。
/ o' X- a0 a0 h7 }
; y$ g; \, X% ?/ W 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。
: t" V0 a5 }* W& K' O2 T; S$ M8 `8 [7 K* D
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。2 b; m- g, K" Z% \! p
4 H% D" J; K2 S4 g" g" G# c
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”。
+ p l* {8 O! l% d+ j- U }" {$ r' m3 m1 b2 r+ c/ ~9 }/ A2 E$ |
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。# r$ k* O% x# ]+ y/ P# ]. d
9 a" W0 d- G* i' d 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。
8 ?# W S7 h J& E0 f
: C$ d! q0 K! h4 C3 C 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。
' e& c5 E2 k7 x" o6 V. A: I, ~
4 D; J4 j! r& `/ a. J/ {* R0 ~' j 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】。# M8 x5 [5 C, n, [$ K* _7 w" S3 p
; `* l( ?7 @1 e$ N9 Y【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
& P+ }/ l$ v# j' Z0 I* \( u u: 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。; M- v4 d. G* h5 ^8 B
【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' H X8 j7 N7 a+ |
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:- K) o) C1 [ `5 Q5 q- m
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
; C/ `2 A# J! `7 m& ZPhysics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。- X+ @1 r+ T1 E' n) ]* B$ |( z9 C
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。
" c; x7 B6 f% E8 r8 p【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |