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)3 ?7 Q- K+ n' M
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6 O( e) n+ u7 h6 ]近代自然科学禀性探讨 5 m" y8 w9 ^' Q# I; k9 w+ B" z
张永德" p. [; \. y2 t% H
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
$ K* ?6 B1 W) Y% I& d0 H2 b目 录
( W) L: p3 z$ a7 u( L: b! G 一,近代自然科学的基本特征( d3 S; B" O5 x# \& y% r
二,蕴含的要素8 ?9 `" y" ~# ], o+ O" R# t. H
三,发源于西方
+ {' d3 T; M; ?( v 四,局限性8 G S5 K# T; Y' R. S0 E! j0 a
五, 科学观与方法论中常见的偏颇
8 m7 |: ^8 w' ?4 J 六, 自然规律的三条基本原理
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8 {" z$ @2 U0 v$ l0 f前 言
: X+ V* c2 `2 |. H6 K4 ]0 w 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。
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; S% {6 `5 G2 {, V$ @( m 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。
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8 | n# g* N5 ]) p% [一,近代自然科学的基本特征
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& F. K3 W7 I9 S% A, @( E 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。
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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。% f8 v+ a @: A
$ l7 z: r- q+ s% H$ j' x 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。
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* O7 y) a3 r; ^6 u9 R6 B4 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。- W* p3 n' `: T4 s# \: d! R* O! d @
' |7 N/ A& u/ c- i# y ~% j 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。# h. j1 G0 d) V9 n% [. C: V
二,蕴含的要素
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整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:7 p9 B+ T+ [& s- y: c0 g; q
/ j3 M6 K$ S! h$ }! x0 @! N8 A 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
- t, ?* ^. v- g" ^4 t 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。/ V% I |, j+ k9 O! e
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
9 E9 v" d) u x, M4 Q5 J: B 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
% }8 p2 F& Q- L9 c; {! N. n0 C 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。/ y/ D8 q& ]/ k b- x+ c
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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。3 u/ r+ i/ h; h$ F- S8 v1 n
; ~- ~# p: J2 Q1 g! N% v三,发源于西方
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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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" H5 U9 ?; U: z/ K0 m% 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。1 U. i) r: b7 A
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四,局限性 / W- a# M4 i$ {+ o
8 i+ _# \, k8 T8 X7 z( p+ x$ v+ Y 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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5 M/ d- v+ l$ |& T 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。- l1 ~" b5 e/ t! K+ P# W% C4 C2 y
9 p" A- j9 w* E. h 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。. j- B9 T3 I9 \ b0 p) j
# Q+ l& [, T9 U7 g- x1 X 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。 ?5 ~* P2 c" C! [. y9 T; g
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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”。
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5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
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; I, {$ A, Z- V# H- d 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。
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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。
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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】。2 b$ P# }* q8 s( r/ s* H
; e t4 o% {2 O! ~【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
/ [! {+ H7 X+ ], N( {1 r+ K# q, i5 C【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。8 P' N/ |' r. O5 F/ K9 R
【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。
0 m2 o- J& ^) P4 W. U【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:! @3 E/ N0 @$ }# Z7 ?
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
8 r4 N; G$ P" `7 @, s ]Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
6 m" W9 ~3 m$ ]& d% YEinstein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。$ S2 U9 d/ C( @: x
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |