本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑 6 B5 H7 h& v9 T5 O2 C7 v
6 T3 A: T( y* b1 K( \' ^
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)
# ^# |( N s. ~& B% n5 m, e s( q4 ?: c' C" I$ D7 I0 k
/ ~. H* a$ |7 T5 E8 Y h: P
近代自然科学禀性探讨
( G) M) T; G b8 k& v/ N) I$ ?8 E张永德5 X; \. A/ e" V
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
- @* P8 r4 r+ S- S目 录
' u1 q. D8 I$ L0 Q9 _ 一,近代自然科学的基本特征
3 X; k- V4 U {0 c 二,蕴含的要素
, H' t& v2 y' w4 @( Z1 b3 q 三,发源于西方
% _; _% A# c& g 四,局限性! h5 X d4 u& t7 {2 Z* b
五, 科学观与方法论中常见的偏颇4 R: j3 e0 q/ ]# N* W
六, 自然规律的三条基本原理
: W: z, _( r+ Q8 S) A3 X8 i※ ※ ※ . }. N. y& f% d3 I* Z5 p. d& I
前 言 a* s9 I; y8 r9 M1 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。% ?" R; b ?) @' ], m* K6 ]2 e
+ I$ B; C0 E5 N3 t( A 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。! y& F% d' i4 c- T
5 F( c+ a: K' F8 L( Z% h7 B0 w
一,近代自然科学的基本特征
' B& v7 Z" C" F
% [- [8 L2 u0 M# k1 H+ K; 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。) t* v7 i, X3 q f
: P1 y$ a% Q8 H. ^" j
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。% W/ k% F3 V& N' k* j
% l( i6 Y6 m4 [ 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。
9 V6 Q N: A& m# C4 t$ c; A- M# o0 X6 Z
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。( D- U7 Y' ]: z: ~$ X- B
* v3 r6 v( `# V# }# t$ C
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。
: o% H% O( V D" J; u二,蕴含的要素
1 j. ^9 U- B. ]0 O+ q; m4 o& ]8 o4 R
! ]. y7 A( w3 I: m/ S 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
" H; |) d3 m; r7 f& g& v7 x( F+ J2 v. k( V
1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 + K/ u; z& n. `
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
/ _" i z+ z) M9 s% i/ G4 }" d 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
7 h* q( T. Z+ |* ]7 e6 y | 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。 I: X) v) H0 g8 i
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
' q# ^: `3 M# z9 q/ ^3 G, F( i& s9 W' H4 f5 u
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。8 C$ V7 S$ L% I! a& Y- k+ U4 i: ?
% a0 v8 ]. V3 C1 J" m9 J% T, }) D3 c3 K
三,发源于西方
# n" m, W2 B5 }# N0 P/ o r1 E/ Z5 r5 b- ]4 d% V, R
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。$ E& G. i; j. _: j9 J) y
( r% r$ ]" @8 U S 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。
, H6 O% B$ N+ o* J! I4 Y, ]7 H* n5 s+ N# y' X! \
四,局限性 & V2 p7 F6 O7 ^
C+ @0 y3 L% ]2 V+ x 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:
8 m' ` W, F7 I9 l
/ \( {, ^- _, k( V* w/ u. V j4 E! O 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。
# w& F9 ], d& j& K7 m3 P" O' J* [/ y. c
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。' q2 U; }' A4 G5 x/ w' V# v
7 L9 e; b8 e/ _2 U! G 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。' Q1 y8 I2 |& N2 L( ?
4 f' Q, i1 u9 D% Y
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 \# J+ Z1 Z5 |$ h0 x8 a8 A. _( {) E( S% m
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
3 B$ z* ~7 |# n
2 A% J& T- r% T! D0 h0 n 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。
+ k" [+ V7 x$ C" F0 O) l$ b( ~# ]) n9 s% I" I0 r( B0 {( f" T
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。* b1 c/ E6 d( P/ l- ~! W
( J5 n% W: a' W: J" Z9 v 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】。
( ^& W8 F7 N# a8 F- s
2 q# `$ q! z' n【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
3 {7 d: ]- q g! ~3 Y【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。
& [' j: z2 [" |" d$ `【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。2 m$ {. c( B' F# A! X/ [
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
. Z, \3 K% ] ^' AThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:" Y5 y1 Y! u+ W( z
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
9 ~9 H8 O4 ]6 ^$ t. M( \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。; N. x7 i! D2 e) c+ K3 m- n
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |