本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑
1 S4 ~, Y. J. M9 |' K' A/ I/ |0 f: z! b( t2 \
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); X, N+ G$ }9 ~ o: B% n
( c4 G; _- z# C2 D1 f3 W1 e8 }4 m
6 y& p$ ]7 X1 k! C9 S近代自然科学禀性探讨 0 D& {- z3 B+ t3 E# V. G! x
张永德' K4 F0 c* u$ O' t) S U7 z Z
中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026. _9 [% l6 X6 G3 |! \
目 录# c' F( C- r. z4 G' K) W
一,近代自然科学的基本特征
1 [- j* s4 @% w+ j 二,蕴含的要素( {9 X5 x" Q4 }3 a$ {. g: r
三,发源于西方
# o+ f. P: V" W4 U$ x9 y- u 四,局限性
0 P' ~" d# }' V4 X 五, 科学观与方法论中常见的偏颇
7 W4 [; h' Z( p, X7 O 六, 自然规律的三条基本原理; y9 U; J$ ^' l) V* a& r# U
※ ※ ※ 2 ?7 e3 t8 K8 G g8 ?! a
前 言 ( M; D& |7 {3 n) g
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。
: T. A3 h/ Q( u6 J " {* q" @0 @* y8 @3 G; M9 A
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。
% ^' Q" X4 m/ R6 \6 O" n f f1 V R( z, f) V' ]
一,近代自然科学的基本特征
! I, n/ c. u( J3 Q: D; U2 m, R2 n _9 O
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。3 h$ b% Y( b r* }
+ f, r; b, o: D4 _
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。
9 O) P, E5 R# V/ N8 S* _
0 f& N' X3 i/ V! |9 Q, P) e. W 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。2 X$ J, R, y% B" B2 A
) q- @( k4 x1 a: n6 U9 M' P
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。# o {6 M5 C* L, W5 {. A
/ r! y9 u6 X! L9 e/ W4 j3 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。
1 c0 g# K5 `3 Q7 r" o/ a: {二,蕴含的要素 % V* G4 @0 e8 c! Y
7 q0 q7 [/ h1 F L- X. h
整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
" b1 y1 w ` I
/ M+ U1 n: X. K% p0 ~1 `7 p 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
$ c$ K% |6 X; ~7 W1 y 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。1 M0 b; p: I! d
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。
; d5 [) C* T$ A- N8 h! S 4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。4 w! c9 ^5 `6 i k0 ~
5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
. e8 l% A8 |4 k# _; R, Q6 \) I' w; e: |$ k+ L
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。
X! l2 h3 y* ^ F6 E6 o8 i( p6 X6 K7 {5 E J
三,发源于西方 . X1 G0 L9 B5 N: T Z" f5 } r
; ^( C& o/ c" G+ u5 s4 j 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。. ]: D8 S" D" ]% H0 L2 \% v
b% G* M7 a3 ~6 |5 F 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。 m& [5 N' r; E) e/ V c
' R% _1 z O# F7 M
四,局限性 " h$ P7 S8 ?# k4 t9 j, r
2 a- v! j/ R. s. B0 X 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:
4 H, l1 m, G; e7 t: z( s7 \# v
" H! R, U$ m }! Q4 ]2 _* g& ?' A& ? 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。6 l% }0 t. c: C: m1 k/ }2 H
7 ~. O8 b& j+ d D/ J$ S1 p
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。4 X) {# O+ c8 K- m1 y
8 I: o* h+ y5 I) R 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。
. v o R) k' {5 M' V; o( U0 G* T& q5 S+ h) V! z/ R
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”。/ q" u5 P) i( K2 W5 `
$ E" w1 |+ Q h
5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。/ [3 ~( z7 P% N( [. H7 p. ^* C; K: A0 O' Q
" M, i9 b0 O3 w& U. c% N3 C* ?
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。" r; @, I# D5 d/ Y/ L; g4 k7 `' X5 G; `
: J% o% D+ ~! F- U( J" Q* I9 G
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。
/ K" E9 Y# f @: }" }+ Y
) s, k1 n. O e$ Z1 B2 T 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】。
8 A b. ]1 S; Q! m9 J
8 x5 A+ n. T7 D+ Z/ {【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
) @* N! R3 }6 \) u7 N【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 n- A( W, \6 F7 c" o【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。. ~' W* G0 G$ s3 m0 y/ A) J
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
( w+ |' U7 J; g' f O8 ?Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:8 Z/ N& U' y, p) A' x5 [# i) W6 E
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。1 o9 V! D! j! w# {+ i- g) p
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。7 P* @) E. }1 c+ K: W0 g2 r
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |