本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
$ X! g) j7 J7 l& S+ S' F _
F. F) R/ a5 ~! c& k3 X' T7 O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); @' z& t, U6 X4 ~1 X9 ]% c
) S9 q$ L1 x9 C+ ]- }' X
, H, c: v0 {& _( _, D& h9 X近代自然科学禀性探讨 % o0 S& w6 n' i- S; D% W6 l! |
张永德; p" F7 P! D( ]' Y/ F4 V& v7 n5 a
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026. C; y3 M8 Q6 n L+ }6 n
目 录. c! B5 x# S/ v' {
一,近代自然科学的基本特征0 l# H7 {' x9 L' B! E# Z
二,蕴含的要素( b3 |$ h- {5 B7 t8 K" C3 A/ h
三,发源于西方7 y8 ^: W% U. I2 u! S
四,局限性! f) g* W& K8 X
五, 科学观与方法论中常见的偏颇& H; Z$ `; l: \. ~: s
六, 自然规律的三条基本原理
; n2 c- c" [7 x. g. C3 m/ @2 o$ j- x※ ※ ※
5 D/ o) z X( u9 h, { O1 D前 言
: n, ]* v: O$ c 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。+ j `0 W$ H/ w4 j v' I
8 t5 ?4 ^5 R/ j/ b- k
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。
" d8 y2 ?* y. U n2 V. G; ^% K+ w- g3 M p
一,近代自然科学的基本特征 , N. @8 d- F) Q# l$ P0 d' {6 W
2 S2 y& I* b' F% Z4 J# \ 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。
2 i M0 ^$ X. m% g% P
- @, y' m1 E* z9 } 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。
7 f) g7 C. E: ^ ^ c8 r s" n* p5 Q7 @4 F$ |( R" C
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。
/ G8 v: a( Z* C* r
! Q8 a, g" w/ a% D 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。
2 e% {) ^5 q- P7 ?# W6 H7 n1 K5 y9 H! G, ` 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。
2 F' q$ c0 d5 X% y二,蕴含的要素
" ^% s4 {+ n8 K0 f
0 @+ N+ a1 ^8 w. P$ i 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:6 {( _- p9 \" M1 Y) Y+ C7 a2 N
+ m+ |- H2 i1 X! Z% J; Q 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
. C5 T! N3 P/ x) v J 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
+ P$ a) F, g, _# Y0 n U 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。, ^/ x9 z; t% J+ J
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。3 N* C# O l% t
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。4 l( L6 D" T* q/ ^' K, n; Q, q+ x; @& D
( L/ \) i4 e+ b7 I( I2 y# o! f 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。2 w6 ~8 [ V$ \2 ^" \
; x( H9 T0 i) X4 w. p4 z& `三,发源于西方 8 @; e& U8 F8 `4 {4 w
% M5 w' N' K2 |7 v* O
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。
* X! }: C- W- m" c
8 J1 B7 {6 ?7 V/ R4 a 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。. @2 M" e4 ]3 x$ Q% ^4 y# ~2 R% C- e
$ M5 s& Q A- Q1 Z$ `0 V7 m
四,局限性 # Z8 v+ E! R# S% y5 \+ F
7 m- Z2 }, {: H$ \; J3 `
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:1 }/ c; a3 N4 `2 S& q8 A3 m
6 C( I$ j0 {4 s, x6 V; k* H. T* r
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。- f$ W$ s: ~! n3 i, A+ G6 H
, Q0 f8 K 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。
; e& W4 }) A$ k$ \7 T8 K2 X
6 }& u. ^5 J) v$ w 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。" a8 k% Y2 Z) y5 b! \ J6 y
* k3 R, X% ~+ K, e& P S- X 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”。/ B& P6 k) n' c) z O* Y0 \
$ a2 N- ?) B; V O. ~1 ` 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。9 N9 m$ N9 w. O, E& ]: E# ^! e" }
7 e( X5 Q& J- d& W 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。9 ?+ m0 F* D2 r, q8 E9 X
( G) ?" i7 ^, b# S2 e
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。
0 ] \ d( K% u9 }# f/ ]+ h/ q0 N1 `
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】。6 }& E) m, i' V3 Q! J" \9 i3 ^
7 P/ `* j/ e- r% v) y2 b; K【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。8 @: @" t! O' R6 P4 |
【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。9 b: h3 H8 K/ O3 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。
& F! [; z8 K# A m6 Y9 C# z& e【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:- R- C2 U. l; ~! ^, m& c
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
4 K: K) M$ @7 G3 h# {Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。* {' Z3 R: G+ }3 ^
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。9 x1 G( Z6 u% l) _0 @5 A4 G
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |