近代自然科学禀性探讨（上）（修改稿加上前言)

风云际会 · 发表于 2013-8-24 13:05:39

本帖最后由风云际会于 2013-8-26 05:02 编辑

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）

近代自然科学禀性探讨

张永德
中国科学技术大学，近代物理系，合肥，230026
目录
一，近代自然科学的基本特征
二，蕴含的要素
三，发源于西方
四，局限性
五, 科学观与方法论中常见的偏颇
六, 自然规律的三条基本原理
※ ※ ※

前言

　　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。

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。

一，近代自然科学的基本特征

　　　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。

　　　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。

　　　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。

　　　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。

　　　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。

二，蕴含的要素

　　　整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素：

　　　1）因果性：有因果关联的，有实验响应的。
　　　2）普适性：满足前提下，结论普适，与观察者无关。
　　　3）自洽性：体系内部所有结论是自洽的。
　　　4）可重复性、可检验性：所有结论都能够接受实验检验。
　　　5）可量度性：不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。

　　　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。

三，发源于西方

　　　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。

　　　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。

四，局限性

　　　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）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。

　　　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。

　　　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。

　　　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”。

　　　5）科学只能解决物质文明，并不能解决精神文明。

　　　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。

　　　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。

　　　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】M. Born, 《Max and Albert Einstein》，The Born-Einstein Letters，London，Macmillan，2nd edn，2005。
【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。
【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。
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》，Carl Seelig，ed.，New York：
Three Rivers Press，1982；M. Jammer，《Einstein and Religion：
Physics and Theology》，Princeton：Princeton University Press，1999。
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。
【5】《孙中山全集》第9卷，或见西安大慈恩寺石壁题字。

冰蚁 · 发表于 2013-10-12 10:08:53

本帖最后由冰蚁于 2013-10-11 21:12 编辑

风云际会发表于 2013-10-11 14:30
9 ~/ F. R& i/ g3 N是的。不应当狭义的理解Einstein的宗教观。

确切讲，爱因斯坦的信仰。宗教在汉语里是有特定含义的。科学和宗教应该严格区分，即使为了要批评过分的物欲，也不应混为一谈，对建立科学观毫无帮助，反而起来混淆视听的作用。但“信仰”这个词就比较准确。科学与信仰不矛盾。但科学与宗教并不相辅相成。

风云际会 · 发表于 2013-10-12 03:35:37

本帖最后由风云际会于 2013-10-12 03:38 编辑

水风发表于 2013-9-21 20:44 6 i* v U8 l, F) Y& W
雪个从来不掺和这些的，我也无意拉她下水。& T" ?6 @+ Z7 M. ?) p1 \/ R* g2 u
% I- Z3 o7 x% {2 Y; d
洗心师姐又太激进，我怕拉进来，她先把主贴给骂死了。

洗心师姐（我也是近代物理系毕业的）应当上过张老师的课，而且很可能还不止一门课。她要真出来说一两句的话，当不会像你这样吧。

风云际会 · 发表于 2013-10-12 03:30:08

不爱吱声发表于 2013-9-21 03:42
3 s0 r2 n! l+ {: E- A& R爱因斯坦的哲学思想不应该算是受哪个具体宗教影响，也不应该被认为完结于哪个具体宗教。
! `+ {. G0 k7 D9 Q R8 C; a) m* K0 x- T7 k
他的思想应该算 ...

是的。不应当狭义的理解Einstein的宗教观。

风云际会 · 发表于 2013-10-12 03:24:28

燕庐敕发表于 2013-9-20 16:02 0 u9 K/ o: h) B* ~8 s) z( {
张老师的思维肿么有不少跳跃啊？
9 @1 K1 o# h7 w5 J: u+ J' Y' P% `& j, w! w+ U( n3 C
希望建伟师弟没有这样的跳跃。

师兄，这是一篇面向全国物理同侪的会议的开篇报告，里面的前两三节都是引子，不是全文真正重点，最后两节是全文的精华。

风云际会 · 发表于 2013-10-12 03:17:50

本帖最后由风云际会于 2013-10-12 03:37 编辑

橡树村发表于 2013-9-20 14:05
4 m) t" m$ x1 T8 X! k你的确是闲的。这篇文章缺乏基本的科学逻辑，也就丧失了严谨讨论的基础，当文艺文看呗，浪费这个时间干啥 ...

橡树村前辈，我再强调一遍，全文的重点不是你，水风，或者别的朋友一直批评的前几节的一些观点。全文的精华是最后两节。即便是你对第一节的意见，我也转达了，并且也把张老师的话一一回你了，你是否能花些时间再看看张老师对你的意见的回复？张老师让我放上来的本意是让大家看看最后两节有没有大的问题（爱坛上能对最后两节提意见的人应当是屈指可数）。前几节的一些观点可能是有些过于二元化了，但是这是针对国内过分的物欲的气氛说的。

风云际会 · 发表于 2013-10-12 03:13:33

本帖最后由风云际会于 2013-10-12 03:36 编辑

不爱吱声发表于 2013-9-20 07:00
4 M# u" Y! R4 y) }9 N& a2 Z9 g给这篇文章挑点刺,有点吹毛求疵了：

第一句里把“数“包括在自然科学里应当是笔误，我没注意到有这一个字，汗。。。。不过如果要强扭的话，第一句说是“自然科学和技术”，数学做为一个工具，应当可以理解成某种形式的“技术”。。。这个我得和张老师说一下。

人类的理性认识是可以有多种，比如我们可以不需要相对论，而经典力学做一些比较复杂的改动，一样能解释我们观察到很多由相对论可以简单解释的实验事实，然而，这样的改动是不“经济”的，并很快在二十世纪的前二十年被抛弃了，所以这句话问题不大，这报告毕竟是面向全国做物理研究的人，所以应当还好。

公设及假设的问题，应当是理解的问题了。

Shrodigner的猫的背后没有解释上的混乱。自然界是“空”，人类的理解是“色”，将“空”看做绝对真理，将人的理解看做逼近那个“空”的相对真理“色”。荷载庄严妙象“空色”的是“因果”，即规律。这规律既可以人类理解的规律，也可以是自然“自身”的规律。所以，窃以为这样描述是合适的，看你的落脚点吧。

物质和精神这一段及自然科学起源是简单了，但就像我强调的，全文的重点不是前两三节的某些被你们所复说的不严谨的的论述，而是最后两节，而最后两节只有对自然科学有深入的体会才会有共鸣的。

那个引用的问题，我找不到Einstein的原话的英文出处，橡树村也没给过我。至于为何再加上孙中山的话，我和张老师交流了，主要还是针对国内过分“物欲”的气氛说的。我再强调一遍，这第一节所包含的内容太大了，几本书都不会说不清楚的，第一节只能看作全文的引子，真正的重点是最后两节，那才是全文的精华，不要成水风了。

风云际会 · 发表于 2013-10-12 02:52:23

youfishno 发表于 2013-9-21 22:17
/ E$ L0 B( L/ J' F5）科学只能解决物质文明，并不能解决精神文明。2 H/ _- @' }. L
9 ^& n# H+ [- c
---------------------这句话是错的 ...

你提出的疑问橡树村前辈也提出过。这个我已经和张老师讨论过了,张老师说这话是有局限性，但是之所以还这样写是为了针对当前国内的气氛（过分追求物欲）才写下这有些极端的statement。

四处张望 · 发表于 2013-9-21 22:46:05

youfishno 发表于 2013-9-21 22:17
; O, M3 [, Y! j/ y5）科学只能解决物质文明，并不能解决精神文明。
) }5 G ^6 K; w, e8 {
; L$ d% l( p" |+ f; k c---------------------这句话是错的 ...

只要你反过来定义就可以了。

youfishno · 发表于 2013-9-21 22:17:13

5）科学只能解决物质文明，并不能解决精神文明。

---------------------这句话是错的

水风 · 发表于 2013-9-21 20:44:41

燕庐敕发表于 2013-9-21 13:53 ) |- D, Y5 w) y
学物理的博士，你找太傅不是更加直截了当？11年清华的第一名，还用找别人？
$ F! f8 }5 t# `8 C) {- N- d% D- q2 M; D/ v
量子力学问题，替你呼唤@雪 ...

雪个从来不掺和这些的，我也无意拉她下水。

洗心师姐又太激进，我怕拉进来，她先把主贴给骂死了。

二掌柜用着挺顺手的，也喜欢掺和，

最重要的是平易近人，喜欢跟冰姨拉拉扯扯的

。所以，你懂的。。。

燕庐敕 · 发表于 2013-9-21 13:55:38

燕庐敕发表于 2013-9-21 13:53 4 I7 n: w- q" l0 u( e! @8 |1 H
学物理的博士，你找太傅不是更加直截了当？11年清华的第一名，还用找别人？
2 o1 c6 N3 Q/ v9 a5 Q( R) F, P4 p4 i8 ^' B: a
量子力学问题，替你呼唤@雪 ...

还有原装近代物理的师妹@洗心

燕庐敕 · 发表于 2013-9-21 13:53:33

水风发表于 2013-9-21 03:58 * \, G( Y* Z& k# `0 Y1 Y5 V2 e5 G
你就欺负我不是学物理的。二当家的，上来给俺们讲讲，冰姨说得到底对不对？@不爱吱声 ...

学物理的博士，你找太傅不是更加直截了当？11年清华的第一名，还用找别人？

量子力学问题，替你呼唤@雪个

鹤梦白云上 · 发表于 2013-9-21 07:58:20

本帖最后由鹤梦白云上于 2013-9-21 08:25 编辑

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】。

不怀疑作者在这篇文章里的良好的动机，也认为作者掌握了丰厚的科学知识，我个人也赞同我们的社会在人文精神上有所缺失，因此赞同这篇文章的立意，但是以上引用的两句搁在文中还是显得突兀了点。

个人以为首先孙中山的话放在文中似乎并不可取。孙中山如果的确说过佛教有救世之仁，可是他拿去准备救世的理论却是三民主义，和佛教毫无关系，所以孙中山如果的确有此言论，也是要大打折扣的。近代的梁启超等人也对佛教救世抱有良好期望，可是现实社会证明这只能是一种良好的愿望。

文中所提及的，也就是孙中山所言及的佛教，是一个很复杂的概念。首先佛教经义中的确存在不少对人的精神生活给予启迪的哲学思想，这些是值得个人去思索和探索的，但是是否应当在社会的层面大力推广还是存在争议的。我们应当注意到，现代社会提倡信仰自由，其中的含义既包括个人信奉宗教的自由和不信奉宗教的自由。所以，我想提醒注意的是，在精神信仰方面的任何论述，应该谨记这一自由意义。

另外，尽管佛教中存在不少可取的哲学思想（我个人的看法），但是佛教和天主教存在相似的地方，那就是现实社会中都存在佛教和天主教的宗教组织、宗教仪式、宗教制度、宗教建筑、宗教设施。这些宗教的诸多硬件和软件系统都是人为的，特别是前三项，是在古代的生产力水平和生产关系下产生而后遗存下来的，在现代社会中的角色应当如何摆放，中外现代世俗社会已经取得共识，那就是政教分离，这是另外一个值得注意的重要原则。当然我也知道作者并不有意让佛教干政，而是想强调一下宗教在世俗社会中受到约束这是现代社会的一个普遍共识。我们需要精神生活、人文精神、道德伦理，但是宗教是否能担当这一重任恐怕还是需要审慎对待。

为什么会有这样那样的原则，因为这需要看历史。因为人类的历史上宗教作为一个人间的组织系统，的确对人产生过不少的束缚作用，即便是以温和著称的佛教，一旦作为一种社会意志广泛参与了人间事务，在经济、政治、社会文化上面到底会发生怎样的作用也是需要极端慎重对待的。

爱因斯坦本人的确对科学和人文存在辩证统一的认识，但是我们并不能以此认为爱因斯坦拥护任何一种人间的宗教，爱因斯坦口中的上帝是斯宾诺莎的上帝，本质上是终极永恒的自然规律。

鹤梦白云上 · 发表于 2013-9-21 07:24:33

水风发表于 2013-9-21 03:24 & X7 ]0 I, c3 L- G+ \1 g9 u, a N
既然是冰姨发话，妖道破例回复一下。
# `, A. d; W# k6 G" E1 i: m$ \% ^8 R$ F9 M, W
religion其实应该翻译成宗教信仰。在这里，宗教是狭义的，而信仰是 ...

“上帝不是在掷色子”

爱因斯坦这句话点明的他的以下两个观点：

1 他认为存在一个终极的永恒的自然规律
2 他认为自然规律不是不确定性的／随机性的。

这一句话里存在两个比喻：

1 上帝比喻自然规律
2 掷色子比喻不确定性／随机性。

爱因斯坦口中的上帝基本上就是斯宾诺沙的上帝，实际上就是自然规律。

不爱吱声 · 发表于 2013-9-21 04:52:09

本帖最后由不爱吱声于 2013-9-20 14:53 编辑

冰蚁发表于 2013-9-20 14:40 & m# o+ ?" i, N( w3 V
哈哈，其实哪样都无所谓，只要不象楼主文里最后把科学/宗教的摆一起。爱因斯坦的上帝可不是佛祖，基督。+ j6 l; ]( H. Z5 q
...

我正在仰望天空，思考着宇宙和谐的问题，你竟然整个好声音出来

，感觉完全找不到了

冰蚁 · 发表于 2013-9-21 04:40:05

水风发表于 2013-9-20 15:32
, V ]. E1 L% z& q, e5 s/ ?好了，我认为你说的有道理，
0 }% [8 W! r# B0 a3 P但是离说服我好像还有距离。

哈哈，其实哪样都无所谓，只要不象楼主文里最后把科学/宗教的摆一起。爱因斯坦的上帝可不是佛祖，基督。

对了，好声音出来了，网上可看廖。

http://www.youtube.com/watch?v=d ... jUbwmkLfxy6D9WKPdsk

水风 · 发表于 2013-9-21 04:32:08

冰蚁发表于 2013-9-21 04:24 - s) T" O$ g1 S. C2 D' {
这个不能算唯心吧。爱因斯坦又没有否定量子力学。他认为量子力学如同牛顿力学一样在其适用范围内是对的。 ...

好了，我认为你说的有道理，
但是离说服我好像还有距离。

主要是二当家的拒绝提供后备支持了，所以我决定缴枪投降。

不爱吱声 · 发表于 2013-9-21 04:27:59

水风发表于 2013-9-20 14:21 6 k. _' {0 s, ~8 k! K+ F) j
前面的我都赞同，最后一句我很赞同。
3 g8 W2 d: }# y+ U0 b3 Z1 S! S; t) i, P7 u3 R7 v4 Y% y3 d$ M
但好像本来是要讨论爱因斯坦的信仰究竟是不是唯心的问题， ...

我拒绝讨论唯心唯物的问题。

冰蚁 · 发表于 2013-9-21 04:24:30

本帖最后由冰蚁于 2013-9-20 15:27 编辑

水风发表于 2013-9-20 15:21 0 K# z' F. @0 w& a
前面的我都赞同，最后一句我很赞同。
2 U( A5 J7 N5 \# w' [! i8 H7 J' P0 N* W) S v) h" d( |. [
但好像本来是要讨论爱因斯坦的信仰究竟是不是唯心的问题， ...

这个不能算唯心吧。爱因斯坦又没有否定量子力学。他认为量子力学如同牛顿力学一样在其适用范围内是对的。他要做得是统一场论。你要说他唯心，那今天在研究统一场的物理学家们那就都唯心了。爱因斯坦对用简洁优美的数学表达宇宙终极physics law 的信仰也算是今天很多物理学家的 religion 。

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