本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
$ o7 ~) Z3 w. H- d& Z5 [
6 f% t) `- U% \, R* j) ~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)
7 _( D3 m1 `" D) Y0 G, h' R
* n# H e) @ J( c/ D' m
3 i8 @) l* u& L" X近代自然科学禀性探讨 + n' [ X4 G, \6 z. \
张永德1 k2 d! [+ E: Q! e# Q, g/ U {1 `
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026: z/ O+ C* d; t3 L8 u+ f# U
目 录
/ N* D b* v9 w$ ]" [/ d 一,近代自然科学的基本特征
F6 e* s! f8 a) ~2 z2 ]& o 二,蕴含的要素- V8 v. ^5 | o# Q9 r: w* h. V% @
三,发源于西方0 i" A0 {8 f# e
四,局限性) r5 ?' r4 ^0 T/ z9 T
五, 科学观与方法论中常见的偏颇
' w* K: j" }5 N0 Y* U, l% m' w 六, 自然规律的三条基本原理% d \+ X, | T5 _7 K
※ ※ ※ 1 ~0 s. @/ E% V8 C, C: a
前 言
5 _ Z& Y8 a' q$ P 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。
- Z1 g& x+ R) U* y2 t " j* {: K0 j* A+ h
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。
" l/ O0 G& J7 _& w9 W) N% Z& V3 ~$ D& Z2 ? a! U
一,近代自然科学的基本特征 7 r j) M- C% p
! t* h" f9 q' x0 T
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 p$ Y @- b& T z# S( B z6 L! I9 \: Z" o! Y9 l9 _
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。1 w$ Z2 z1 W; W! E+ ?
% [) q! Y( X: T; X) g 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。
7 a) j# B3 D8 n7 [8 v7 q% l" z! T) K
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。
# R9 J8 Y) _( A! q* O$ |
1 G$ ~5 \6 }1 l* I 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。
) M; s5 B! g! o; i: ]5 d% h& ^二,蕴含的要素
( h* p; X1 F B1 o) O) d/ j
- k/ M) A, s+ r# G1 \, a 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
! T* z# A# W3 N A9 S" ^( y3 L7 `
1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 5 y0 V, }6 I# o# y
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
$ m' v8 o( p0 L+ c3 d( [7 m 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。% K' v% R4 U1 h o
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。0 T2 [& s5 l; {+ o
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
: p0 l) D- E: X* T' C. ^6 t3 z. P6 G* J& k$ Y6 }9 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。
. p, O1 t8 m( I5 }% L' X2 x4 R4 ^, J" N+ @+ A8 i
三,发源于西方
0 E$ r2 v: h" @; w4 V; j( }: D% n& Q3 M6 ~* _2 u6 o9 E
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* ~1 P0 N3 N' }* F; W
9 Z) H+ D8 t' t/ r+ ?( w% K, W* ] 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。
$ X0 a$ E. L! O) T- F' U U* X, c2 x
四,局限性
' p. k" V1 [8 o4 H; `: H# f- Q |5 v' p B \" m d
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:9 Y& L7 z( V0 N: e" l
! Q4 j" R' n/ H+ W8 U
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。 {+ T. C% u; h
9 W) ]) R% a- u' a
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。& E9 d9 ~ y3 k
7 K$ F+ {( ^& S
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 }2 b$ G! `0 A. B2 g) P c+ Z6 r7 U9 z- W6 R- [' C: B) H
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) k0 r, S& B6 x. v! N
8 N% b2 \8 l) D1 H6 |* H 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
9 A0 t: j g- R( L
3 a9 @- x8 \- D( C) l# ~9 V 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。" Z$ j0 t5 H/ L1 `8 P7 q
) c( y% A/ K* P! G. m5 y
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 p' D, p+ S2 ]) n: G# x
9 `$ o) W3 T$ O/ ]' p 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】。. k+ \3 C9 l0 J
' M3 |& X! d( ]9 j) m. F【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
$ @0 t3 e) y1 u; |! s【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。, B' l4 a3 G6 M$ h
【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+ S8 B( R. X9 r5 ^, t6 o
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:; K/ F: n/ Z& d4 c( V l* `+ u9 t a
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
4 H, i) P3 {, `# j- APhysics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
6 X% m7 g/ n: H$ F' ^' e, O) cEinstein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。
2 u1 y* U& g, _/ c5 f【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |