本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
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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)
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近代自然科学禀性探讨
) |5 l- |# a" ^* }7 O张永德
2 ?) y- ^ t* S4 ?中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026/ c( U+ M7 J/ U o) o/ g, [0 u5 S9 N% k
目 录
, r: ~3 S6 J& F F( X8 S1 V 一,近代自然科学的基本特征5 x4 ~5 L* I' k6 U2 _
二,蕴含的要素* f4 q: a1 S8 p& ^
三,发源于西方" Q/ V1 }& i* j
四,局限性
. W3 c& ^* W9 h5 d 五, 科学观与方法论中常见的偏颇
/ t+ O, O( u$ a* L' y) c! s 六, 自然规律的三条基本原理
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前 言
" ]" P. I9 O" R, ? 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。% v, r4 S- ^& C( V0 C3 E+ M3 u
3 V' j- x' M/ L$ {, z0 m C! y 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。1 E4 ?# k) U6 q
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一,近代自然科学的基本特征
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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。# C5 @9 i. a; H1 M
# A% W0 y. ]( X) h# z6 E" L 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 a, F8 L& d3 T' q: U" E
$ \& C, a0 a) V 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。' C2 \# n3 M/ Q2 Z1 L
. c( e1 i) C7 {/ R: M) t 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, s8 y/ Q- G7 w; O0 R1 O
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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。
! u4 @' ] F4 P9 M. _二,蕴含的要素 , Y% F7 ]1 o% n( h( H# h
4 X* q+ @$ l# g5 T6 |6 c1 e& c 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:7 l$ {; x1 [8 I1 D
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1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 ! b! p8 S6 S2 e1 J: t @$ B
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
* l( ?: D& t. \) k 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
. O3 J9 Y* J* b( h. W- B x 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
, Q% F a/ _+ P1 a 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。6 @8 \# ^7 Q) P {' f( v# c
1 A3 x) R2 I% m% z! L3 P 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。! o7 {# m& o+ K' T [7 v3 Y
3 f5 J6 @- x0 z6 t/ i3 D( X& j三,发源于西方
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! J [; q. Q4 k 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。
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( ^2 @ W. C: g1 v4 ^ 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。
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四,局限性
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/ S8 |4 D C; b1 ^; V 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:
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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。
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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。+ u* v- ~0 p0 H# J+ j
7 E5 L5 A3 s' N 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。0 w3 x+ `9 J2 O1 P3 m6 \
+ O0 `( K, ~" k' L2 F 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”。6 \# z, W. ~) n* o, a& H3 U$ h6 H2 t0 c
8 O8 ^( ?5 ^% H9 { 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
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: H2 K, c+ ~ |( h 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。- M# k, U: @( U+ `4 H4 h5 E G- v& m( B
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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。: z& X: V9 l+ E
- X6 v7 S: V% Q" U3 ]2 w( A) j 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】。1 e {9 @- w+ V! D+ `( X0 X
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【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。) e) M/ a* R* B. m# t
【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。' I" s; Y% u: D- H% v$ @
【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。6 C1 N4 M, D9 H3 [( c
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
% M* B% o7 z% F! Y5 W; HThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:( ?+ m: [) Q" }; x) X/ F$ |
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
0 L' ~! L5 S( R$ N% \ A9 w/ EEinstein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 N+ j: O+ u! m% q
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |