本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
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- x8 n9 P4 J" P: ~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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" H# w0 t" ]* `, `7 ?0 g$ M近代自然科学禀性探讨 3 P7 B4 r& i% X! [# Y
张永德+ z% h% F a1 O* f$ ]
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
; }) q) D- H' l8 B* R( d. X目 录
- D# e8 o7 ~8 A0 E: b ^& v2 c 一,近代自然科学的基本特征
1 y* z! v: x! p" p 二,蕴含的要素1 D$ z* w% D- e, `# J
三,发源于西方
( }+ D1 W4 D( j5 M3 |8 ]2 p 四,局限性3 N/ O7 j8 I# j. A+ t
五, 科学观与方法论中常见的偏颇! B- k# S5 D4 I6 Y, f' h
六, 自然规律的三条基本原理
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. z3 Z( c% G2 M前 言
1 q. u* V6 r+ t& U) n) k 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。0 j5 a% |( e- `: `* K
; {4 b9 x, t) F3 Y% i7 D6 G, G 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。7 V4 D( @1 Y4 L8 Q, T
7 O6 Z& Q7 G- u6 \! W2 f1 c一,近代自然科学的基本特征 # H4 J5 y* F& M! {* L
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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。
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- J5 B# i. {/ _! h; q& l. c" E% S 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。
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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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, G6 ^, d/ O7 q; N5 G 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。0 u, Q* Z% n4 e. O4 o8 |2 W, n
2 O+ E; }% @4 |/ A 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。
% G. e8 F% Z% v0 L! a [ k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:6 e7 `3 N/ C, Y3 n
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1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
: }) |* T/ Q+ Y9 `# K N 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。* H9 p M- [" C* c1 W
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。9 y+ `$ @* [# P4 k! j' o
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
6 [8 y! f' {/ G E( K$ a 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
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6 y9 z9 F& S% ], |% C8 o1 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。. h, g& d; {' F/ L1 C/ b$ D
( ?. S- \" p. m三,发源于西方 5 A) q+ l, I1 d. u
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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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9 k1 Q' I- a# b4 ?8 E2 o 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。" K) s- J" Y3 j$ B% I
) y( \0 n& ?0 M t4 a% J" f* Z6 J四,局限性 8 a( j) `) K" @' C- S: k: {" h
" |7 @4 }2 V q 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。- B" N! B' \* k# B' t* ~
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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。" D4 n# s- N- |) I
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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。
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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”。/ W, w9 c; P6 }$ \( v, b8 P
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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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4 @/ I, K0 w+ v$ N 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。) w. l* S' w/ K% P$ c7 @4 v: w
! e2 |0 K% i' d6 I& |& p3 m 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】。
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【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
; V* }( }' N: @6 E【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 M. R; F1 x, Q6 z6 w, l0 t2 n【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 K L, V2 O! P" ~( \' Z( _【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
8 ~' @5 ], [+ U/ R3 yThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:* K8 h/ }& ]7 X5 {, ~0 `5 m
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
* b1 b; A& M, L# m# l. PEinstein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。* c% W6 k. v( Y* s+ E8 D2 {& H
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |