本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
' N+ {! F' V& Z" t
- x7 P; z3 C; C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)
" J( B2 O% k: P/ U w+ M; T" U
! V7 _, {1 Y" F1 b) \7 u7 s9 p& H/ H! O& B) w: B2 [
近代自然科学禀性探讨
% D1 w- W( Y1 b h, p( w1 G2 [张永德
4 S* E1 f% j/ V% E" g中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
6 a$ o5 {) p c8 s. U3 R' p目 录
- ?% U4 ?+ x; x2 O7 C$ w* c 一,近代自然科学的基本特征
) m( W$ L% y+ r1 B 二,蕴含的要素% D8 C& M9 h; }( [3 c
三,发源于西方# X `5 ~8 |3 O2 v6 c$ c& z
四,局限性
6 z( Z# B. p! E0 x* @, } 五, 科学观与方法论中常见的偏颇
; V) s* Q6 ]$ x) k* Q 六, 自然规律的三条基本原理: a/ c0 r9 _0 O1 A' K, r
※ ※ ※
; x( w4 R/ ]/ o- F前 言
. G+ T0 i% b0 O" ]0 m7 D7 x; ^; Q 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' ^7 h9 g' C
0 X. ^2 i4 l! a' n2 \% |8 j( y0 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。, W$ q' U4 q, V7 w% ?* `
+ F9 [# {8 Z- X9 i
一,近代自然科学的基本特征
9 o. a# Y: r e- H% ]; A
* O3 ^: C3 V0 A! G7 P/ x& b* ^- | 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。& Q7 G% q# X& r' k, A
. N3 q9 U! h8 ]1 p4 v1 Z 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。
: T4 a, Z- }3 n, n( m6 j
/ u+ A. v' T' o3 K5 J 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。/ ]9 n e, V" F% `# \, q5 r5 S
: ?/ k8 |* y6 F6 [' `0 A0 v 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。7 O/ P9 ]2 g) N. r* H& T B6 ?8 I$ G
0 E# n" k+ T' |4 d% G
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。* S: c0 U2 E8 i2 f8 x) c7 A
二,蕴含的要素
# v; g# U. ~8 e5 ^/ X6 _" `
" Q0 B2 T L9 o( v- k* u* U7 ~ 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:& h% H/ K5 ^& |
( d8 Y) _9 t+ o 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。 / i- h3 W) Q4 m( d" \5 [- t
2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
P, Z: u0 B1 X9 H3 j1 [/ O 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。3 W% ]9 `1 J9 `9 e7 i8 g. K" _5 N
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
# a( L; w+ G9 \0 a. Q: e9 V& V* U 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。% M, C- K$ B9 C7 a- x8 z* J9 K
% q9 i6 ?, v, P9 ^
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。
! o. t; |4 ?( t7 X6 g' M: u3 E4 W# `' I5 X! b0 X4 N* r
三,发源于西方 , v: v( [9 N- g' q' d7 i
( U% p& h: K' `7 E/ c: S 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。1 n. P9 V( X% a( ?: q1 W5 c
S4 N3 I8 H G5 e+ P: J 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。
$ n% G6 R+ i$ o8 {- k6 m9 ?9 U
3 j! c$ y3 h+ J" D; M, E四,局限性
. M: X% t5 s e+ _' u
. r% d' s3 i- r9 A1 F# K" \ 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:
K7 e6 s9 @0 I5 d2 H8 ?. u: E3 }6 F. Q& e9 B( w' U! Z. g
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。
9 {1 W' c- _7 ]+ v4 w
# L7 \# d5 m$ D5 q* k 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。/ g- t) W* y& ] l* c X
: U2 H5 i! y' d3 @" c 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 E5 c# p: l0 j6 A u0 y
9 \3 `+ }0 X0 Z8 f$ ?$ j$ y 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”。
$ _: d- c) \. y3 G) r& i* O" n! u7 S, Q6 M; |2 A
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
# g7 R4 O8 U8 ~0 o" j u) i7 F% k+ ^2 M/ o! @, x: I, n! y, J
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。
$ X. A, l$ N7 D6 Z1 v- I8 Z2 V' L( U1 o2 L& P; T2 D
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: _" e. p: f% P- f3 d. p3 o
- Q4 {# S# @8 G! C0 C 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% e+ n0 R2 j: U) |
0 L/ n, I2 f2 {- l9 r$ U- T" n
【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。# u2 z/ k* s5 f
【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。
6 {) h+ y7 O1 r+ T! f# e【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。& b! Z/ p, q8 }) R' A7 `
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
3 S, w& h0 i6 `Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:0 y. j9 A7 U: m7 N( o+ M* @
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。; G- _7 N3 F" r* 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。 r6 Y8 q, I/ m) T1 U
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |