本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
8 [# K( M1 F* _0 M6 F. ^6 c9 w; O% y" M
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)
( g2 l3 U" p3 i& Q, d! N3 N
$ A2 e( [7 Z- j- p+ y2 e1 Y& r) {& f' `8 n
近代自然科学禀性探讨
6 ?/ `7 ~( V8 d张永德6 x; u9 Z; g& u: S# ?+ Q
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026* @, ]3 B$ w" r. J+ r+ U) o& x) b
目 录/ @5 N9 w8 r4 r' F- {7 M6 Y
一,近代自然科学的基本特征! G" y5 y0 B$ X1 o
二,蕴含的要素
) V/ m0 H& e9 K7 @' ] 三,发源于西方0 Q8 _4 ?# I" M
四,局限性
# f4 R# m. a" m4 `- p- O5 R" t 五, 科学观与方法论中常见的偏颇
: e. W, [: ~+ E+ J* F2 G3 n' N 六, 自然规律的三条基本原理7 O, D$ X6 R' \+ ?5 [' Y
※ ※ ※
9 r4 J' }5 {$ c2 o' D前 言 7 l8 R @0 A5 T6 l0 o; v/ A
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。7 u: M; y) u9 q1 n7 E
. V$ `1 m2 q, w7 j$ y: J 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。9 j7 F- U7 U" T' V! q6 c
& o- p. U! ]! A; X: S" P9 y
一,近代自然科学的基本特征 , s; S. i2 P" j- ?7 V1 y5 l4 Y6 [
; S' |0 f7 c6 Y& z( O( G$ x. C. b
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。
0 e# e4 @. }# G/ w" M0 u/ @ |4 o, Q, h$ m4 P: O
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。
0 s5 r: @8 V' W' N) S
" y6 W& A# z2 d% w3 N0 M5 e5 n 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。
! l/ q' Y* X) ?
) g0 d+ _5 Q! T4 K0 X) k- x 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。
: R) T( j! m7 O B" n0 ?% c7 z- V/ k4 U$ e+ X7 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。
0 p9 i% a+ h8 j, v: R二,蕴含的要素 8 w& I& O. {8 s) `4 q1 n/ [4 ~# ^
8 m( N# |+ w+ J* n% K: f' ]$ A 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
7 _/ y2 `4 X6 K8 F2 |- ]
' C6 f5 s3 q3 {0 P 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
4 l) f$ d- k- v& z: S7 ^ 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。/ a' B; z8 [! V2 `* l+ y# m9 S
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。* r8 p# Z/ E5 X! _4 _
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
2 ?# e5 t* w+ k2 w 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
! M/ l5 r# T; H: U
( _. m4 [" |. i, p# g 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。* ^( W. ~* S0 g' b
2 j" W- N9 X4 a1 _7 ?* j0 S三,发源于西方
1 Z: I" c9 P6 N+ w+ s2 S) D5 _: z3 O" H7 B8 Y
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。8 r3 y9 f" N$ ?4 ?8 W& D) h
+ z" v4 ?- M5 @, m1 f* E
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。8 p( u4 ~- J2 f2 Z
. o, w- z: e3 l) H( D& n; F; ^四,局限性
% b+ g1 n" a2 U6 |' Z5 z) w" a3 G3 H* V* G! P+ J# Q7 O
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# X' L! G: C
8 I) {' B6 e, T5 m. W% y W
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。
% G5 S% |6 Z& |$ R/ v6 D( Z. f' k4 B+ {# ^! I4 V
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。
2 j! Z# c1 h3 U- o5 K2 n5 @% B( k7 b( r g: {/ I- O6 J
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 k, ?+ J+ I( [6 F& l. V6 C6 u. |1 Q! T) h4 [
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”。; P0 H9 J7 F+ o, d! \! @2 S! ^
! E9 j: k; o$ q1 T) R$ H
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。4 m: ]; d( J/ ]- j- k) t: R
/ s. [3 }3 T5 `) u4 Y) A! T, 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。
4 R5 u0 f; n- n% ?! I) J4 K& {1 [; b" G5 o6 A" p7 J" R1 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。6 B0 J; G( D; q" Q0 |
0 Z# ?1 I- ~7 e( {8 A" L# K
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】。. ?0 y E& C9 @# z) w, {% @) \+ c
; N, i9 j2 Z) ]$ o( s
【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
, S: u6 _. z; i# `【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。; h& x0 Q; j( t* S7 t I* S# p( L+ r1 \
【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。& z& ]/ f+ R8 q; M2 u/ a. P
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:" W- o5 a% M4 Y. _- A& g
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
" _, E7 a( R o8 y1 o) jPhysics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
3 E# |6 N+ U3 {5 |8 n' p+ N# ^, dEinstein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。5 G. U- a- V1 X5 z! `. ~
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |