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)
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近代自然科学禀性探讨 * K/ N6 F" a/ E7 Z/ J7 s- y$ [/ S
张永德
7 S6 J8 m6 l) c1 }/ {中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
0 g/ V& R" H. \0 l9 {2 O目 录
% D0 c# u4 e e7 x; K 一,近代自然科学的基本特征
! s3 q( N/ o! Z 二,蕴含的要素
! R) ?3 \3 w" l7 V" w 三,发源于西方
( t2 v' O. l" ?# d 四,局限性* P: @, V* d, @3 j+ x
五, 科学观与方法论中常见的偏颇
7 ^# v; p6 p) u) Z" M# c5 y7 L 六, 自然规律的三条基本原理3 C. N, I) S3 }$ o0 t
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前 言 ; P* }5 t( s; s3 H1 n7 s9 F5 K5 `
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。4 ^# P$ q0 y6 e1 R" O& v
) |* `% r6 [+ _4 M7 \+ X 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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* ~) A" _5 k; v: ?1 C) V一,近代自然科学的基本特征 A1 T. L) ]$ D2 w4 O" ~4 W6 P K
: U& N' w* l3 i, T; m7 n/ f 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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% Z3 `; \4 E: s1 R8 d' b% s1 V 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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: |9 V5 G0 H" u+ P0 ? 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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: K$ X4 U- o' j4 {* U 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。" G$ V4 V% ~# H/ `
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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。
2 }) Z3 Q) N/ ~* }二,蕴含的要素
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9 F$ ^$ y! n; `+ L; g 整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:; r# R; u5 |8 R" U. T
. U V/ t* ^: x7 T% F 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
1 b0 `+ E5 o3 m+ ~" n 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。: J9 J1 c( D4 b1 h$ s
3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。- C; \4 e+ h- K+ G3 Z7 h
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
2 d1 y% u+ x& `, Y! N1 ? 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。9 ?9 t/ O2 o1 O- R t1 q
, D' L6 P7 j* ?9 L6 F 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。( n) `2 ]2 a6 m
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三,发源于西方
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. @" F. w- F! u4 T 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。4 H" L" v* r9 z1 |9 [3 A
. G X4 g9 B! X$ r( d3 P1 q3 p 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。
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四,局限性 - h9 ~) l( }6 Q; J, h9 x
' l% y+ p1 J( |# u7 ^ 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 B/ `+ z5 b/ c! T
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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。( Y, S5 A6 u! H1 X- K5 B* c
0 P' ^9 U g1 ~6 F2 I' 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。4 m: O9 X; a& H6 L! T% A
- a6 b& h% O: h. G$ |/ u+ h/ v& N 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”。; ?0 f; z" h* P3 _0 i
5 U/ V1 q7 v* X( y 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
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/ y' U; V; ^9 z8 U 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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9 `9 O4 p: P. b. x& }4 l7 g& K% Y4 D 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。9 h8 X9 M6 Y4 r" W+ r, d8 ?3 B8 G
【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。
1 {& {! X a3 i6 B; }: l2 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。1 p( e1 O. S$ ~
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:9 X, Z. S6 L; b* C
Three Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:
0 a9 G$ ^# n2 APhysics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。' R) F3 h# p F
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。
2 |7 J* V0 W0 b$ M- O【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |