本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑 @8 i/ X1 p& Q4 @% `' s- @
7 \9 g' ` i* p \( Q* ]% `" ~
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)
- U1 K9 t& d1 Z; U
: W; ?- S R' |% N0 J/ V# z( ~* N5 f( V. V) D" |* i$ L
近代自然科学禀性探讨
; b% Y( {+ t5 g, w: o- N: i张永德
7 E* k& z) | E4 A( A5 S1 x5 W中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
* M, x3 \3 F" Z目 录* \( G5 F( P: Q* a: i6 y5 s& W) A
一,近代自然科学的基本特征% y3 u, Q$ Z6 V \/ R" {( n% [
二,蕴含的要素0 D9 H. {& D/ v4 O( i. w' r
三,发源于西方
4 t' V% @$ G3 _& s: K6 H7 X4 B 四,局限性% `+ d( C) t3 _+ r0 ?2 X( L
五, 科学观与方法论中常见的偏颇' I% g. L3 l4 X9 E3 p
六, 自然规律的三条基本原理8 O" l! }' [/ e! u
※ ※ ※ 5 j# M, Z0 u }" M
前 言 # @, J+ R& [/ m' g
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。
# D+ m" V, x# y6 b3 d: l( Y. I
G* F7 B$ p8 H2 Z2 @) h5 ~ 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。
7 R7 _# d& s# f% b& D0 Z
: Z2 V& q3 M4 g/ G一,近代自然科学的基本特征
2 z6 c! B9 q; R9 F( ^' d' ?1 O/ P- s5 R/ q
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。
% K5 l: t( `# u/ G1 w, ]& [$ C/ G$ r0 P8 A* G) `: }+ E/ K: K, r
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。2 ?) l, W, @2 h) t7 N
* m( o6 y- U2 {* q
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 S3 j `3 g9 s) S8 Z- S [ N( {
8 ~( d: G# w* q6 X) q) H 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。
" M' E- k& U- w8 u. g& h6 A9 l8 u( v1 w7 i: 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。
9 A) a, ?/ V1 b. T二,蕴含的要素
) Z4 ^) P/ a9 G! U& B
- X, h. T. n# H5 C 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
9 C% e: Q: ]! I% R Y6 U7 O" p! ?6 P+ `) R: k
1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 . ~; ]: L; U+ ]5 g' T
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
! R9 g9 m9 e" v' s) u2 _ 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
& ?" h, U! e2 y+ D' v z 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。+ K) V' c, x! Z3 P" A
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
N. T+ r) f+ V' m0 u/ W1 ?' h, Y0 C: j0 ]& ?' r
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。. z2 u( d1 N2 u$ O8 D3 t
0 f5 Y3 U, P' K0 y三,发源于西方 ! U, B m* X, B' ^
& V; _; r `) G7 ^
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。, B' F0 _% l/ P
# r1 W" E2 j. {4 s& j3 r
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。
$ o) Q; y, a( [% r
$ b* m$ _' C6 t3 E% Q/ O四,局限性 % x& E! M! r4 u! t5 n, q) h0 G
- F+ X5 k( R) _, C6 t. H. n 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:# s2 S9 ]+ J+ b' G" `: L
S5 s( _* I& |' M# ]
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。
1 B( b/ ~5 F: y) |4 N5 I4 d1 g, Z D) J
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 L: X0 S" z2 j3 T- ~6 u* Z+ I& Z
4 u/ A9 n5 `- K. W5 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。7 m. o% O" {+ m2 A) k# a; Q/ b
* T7 z/ c, G$ k7 x3 v. F, B 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”。
9 e# {% s0 f1 O. N% E, U7 M* n
- e1 k8 M9 M$ a( {% j; q! _, M, k 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。; e# N, u: b- A. s4 [5 h2 i* N1 }4 \
0 L( D- ~( `" t( B* z4 ?
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。2 `8 J# g# J( F* C9 h! F
" D7 y8 p( I# Q) U h3 p
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。
- ?9 J1 ~" ]; X$ I+ v* E0 Z# W5 U/ ?. c: s" r
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】。
& x# n# O5 L0 Q9 F2 j# W+ i! O) T% n- h" A
【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
: l, k1 y$ a2 X& H+ J【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。
1 |+ a) U) I) V- G: j: Y+ _. o. w【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。1 u* ]; ]1 f! l" h" e
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
( x5 k! g9 J( F8 Y9 UThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
4 m6 j5 q. @5 TPhysics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。; r* V7 G3 K, l
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。
* I) P# G/ k2 ~' U: G% E【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |