本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑 ' G) U+ Y7 _* k% E, E/ J ?
U% X8 N3 _9 q& W8 b& ]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 f( J7 W1 P$ j, s& K( D6 E+ M5 E5 L8 @
6 S7 D/ }/ d4 Y: i% e
近代自然科学禀性探讨 ; ~7 ^, Q9 }, i: Z3 D$ W
张永德
# P1 k \) |1 J- ]7 b+ r! g中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
& r; g- h0 ~ O目 录
7 K- v# T" V/ a5 p1 b 一,近代自然科学的基本特征/ a- N+ ~6 X2 F) h' ` d! w; R9 m
二,蕴含的要素
( }$ b8 n- ~, E 三,发源于西方
8 t& ?2 I" k! y/ D9 i 四,局限性
L+ B& ]$ |( C- V4 c, L 五, 科学观与方法论中常见的偏颇* t2 B( h9 J# s7 V5 Z
六, 自然规律的三条基本原理9 r1 E R. ?5 p: ?% @3 q. N; g
※ ※ ※ $ S) K& `" C1 i
前 言
* Z" O3 b* Z! ^3 ^, h6 W 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 l2 C0 ]$ e
5 o( v0 s. B. n- I+ a% 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。
9 W7 H0 K( _8 D& X/ i; i- m
) i" Y. C+ s* N9 |" U一,近代自然科学的基本特征
5 O w& D0 \) U9 n! I* i0 O2 K" `" U' g" e" R e; R) y
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。8 w9 ~8 E$ ^1 r8 f5 \# M
8 V- k0 T+ Z) F/ o5 b
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 U2 Q" L) i( e2 t0 C
( t" J2 W+ e9 k2 E 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。
$ a) d v2 F6 s$ ]! h0 {7 e+ j2 k
+ C9 l6 V& i$ \ 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。
% s2 A* F( @- X; [9 i' j- }9 ^, R6 {! O* R1 x, D
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。
" ^" i' A X x% m二,蕴含的要素
7 Y7 j2 m$ j, B( }& ~& \0 S" u0 R8 B2 T( N, l3 R; S/ x/ Z: Z
整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
; n7 m; Y( h4 h/ j( t) P7 X5 O6 ]4 g. @6 H5 M' _% J" a
1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 : }' q1 h9 ~# w" M
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
& Q2 I' c' t. Y- h4 z9 N 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
+ n. m5 R) b* Y, b& {2 j8 j5 e 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
$ b* {$ q5 E. ^ C 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
+ Z2 q" g o& }/ t/ r" n4 V# D5 [
1 F% r6 f# y" R% q3 W4 ]4 v$ s 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。( L6 Q1 {5 @* J& ?
% t3 U/ S) k- g" w) F/ |
三,发源于西方
. [' x; u: ]8 C1 \
8 ^4 B: i7 s$ T L/ { 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。: M8 x9 y9 u) ~% J3 n# `& p
+ s- P+ \3 G& F: ], ], \) }4 m 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。
7 S/ O% G- |; W4 g k# w
& m3 U( I2 F. [# c/ Q% P四,局限性 6 j" D+ D. ^6 O) V
; G9 i% q. b6 {6 t( C
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:
5 u8 o9 R9 p5 k( p
8 R+ I: D$ C5 w6 Y$ y 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) j" {: b. b, Q6 `( O+ j
. P |+ z: c. C% d3 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。" K' E0 |' j+ G5 ^ W% @3 g1 W" }
) U2 X# A# {, ?, ]
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。7 S' S" o; r; C/ \3 [+ _
6 I0 J9 O$ r$ e# V
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$ {" @: i i- R
9 s0 [3 ]; b) g' b: _0 J 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
7 f% k( y9 s9 V3 y
4 {2 m4 \: x" r2 l 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。
5 w- l) c9 l6 o. P/ r' t8 c
% \% R) s' c* P' R- [9 W; g) m 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。
8 d8 I8 V$ k& l6 h( G' [
; @; ?" d n' G3 z 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】。
- P- I4 R# y& B# _, P+ W+ n! r! I/ h8 I3 C$ y: }# g
【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。: Y* U* l; J: h! |4 a2 {% V' D
【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。3 P2 X+ A- n+ y
【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。
& O" |6 w! K X: @! K/ W% C【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
3 N& z8 K* ^ L. M7 EThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
% v& y5 C. [" X- }" NPhysics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。% L5 P# R* W) [( r6 m% q
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。
5 p, P- P: W0 S/ [【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |