本帖最后由 风云际会 于 2013-8-26 05:02 编辑 0 A, G5 D+ g$ k# `4 I y# A
$ X M) t' P# ~; s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)
: F8 Z! t u' z: J0 g
: m5 H1 E# ~8 I! ~/ W6 S1 c7 Y
近代自然科学禀性探讨 6 R5 K: T8 r# p L* u; g
张永德
7 x7 V ^1 z# O& G中国科学技术大学,近代物理系,合肥,230026
% p+ u7 `- |3 v2 X目 录/ K7 t6 b& P$ x
一,近代自然科学的基本特征# J) E. v; Q) W
二,蕴含的要素
1 [5 k- t3 o/ p& l+ M& Q$ h" { 三,发源于西方# P% w% m( U4 O* `
四,局限性2 ]. l2 |" M- C: y1 g7 V, _
五, 科学观与方法论中常见的偏颇# h/ ~6 i( y. k- w2 S$ x0 c5 C
六, 自然规律的三条基本原理
! ^8 D9 S. O, s/ I+ U※ ※ ※ ! ]+ h8 K( R3 l9 B$ I' I
前 言 3 ^7 J0 ` f4 O \* t1 x7 G o
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。
( }. Y W/ i% w ! `3 s7 ]) s' }1 K
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。( L; \9 m+ G0 P; ?
3 L, n: M& j9 B一,近代自然科学的基本特征
9 Q! @: R+ q5 Q
; c* R6 w+ S0 |1 W! V, B; \1 u 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。' b; S4 m- g$ H; e. g, u1 v
6 {4 c2 m6 d, X# S6 S8 l 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 f: E2 ]$ U2 E8 [/ }2 r( {& Y. d1 w! l6 {) p4 F
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。# a$ Y1 S. H, @& q
& U. J# O+ c+ S/ \
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- y: @" t# h7 q0 E
" o3 W7 f2 a# R" Y/ u 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。+ G6 w9 ^3 X( N s
二,蕴含的要素
+ n! I# ^: u- j5 G$ j8 w# }* L& j; _% X' ^
整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素:
" Y7 k: D) n4 N. C3 E
; |( c0 C4 l9 `, J' \# u 1)因果性 :有因果关联的,有实验响应的。
' b) E7 [" ?8 x, M: R2 X" q 2)普适性 :满足前提下,结论普适,与观察者无关。
. ?. d/ j, d7 E* y4 a, { 3)自洽性 :体系内部所有结论是自洽的。" ~2 o) I/ R# }
4)可重复性、可检验性:所有结论都能够接受实验检验。
: H% m; ~5 r" Y' M# d 5)可量度性:不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。
. K" H3 R9 w' z' y* o
8 A2 \% m g3 A5 P5 ^# o% {5 Y4 z 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。2 F$ B7 [9 R1 a: _1 b0 A! u! t# m- k
6 y* h% S! Z1 z( g$ e三,发源于西方 * w$ P0 l5 }* J8 F$ H7 x# Z) m+ T) X
) H: b7 I! X- c, i4 C" W 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。- q8 Y9 G a! m5 Z! Z
& H" O2 ?) w* g9 I 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。2 X$ L1 A$ g2 I* }" f
! r3 R4 `3 f; j7 P: Y
四,局限性 e/ b0 c$ u+ I, \' `" U
' D6 n- B( ?1 H/ j s7 Z7 a/ h5 K
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:
: p( C U( a1 n8 p
% j% k' Z1 \0 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。
. t$ k' m6 B- n" v' D n! |4 O2 n( P
6 w# i5 ]7 \- e+ @. 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。
- [+ w6 A" r8 J; f; N) D) v7 N4 ~4 _' f y( u C: g0 w% r% D! S
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。9 j9 K5 w2 v0 e5 a9 j z
% [/ ?6 u! h& Z- R5 Y- Q$ H 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”。3 H! o: G3 o& H% E1 Q- u, E
. O2 v% P. b& N Q2 P 5)科学只能解决物质文明,并不能解决精神文明。
: a" C @, C( M' p, e2 y1 M7 a3 K" y' Y5 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。. X( Y9 Z) C! M: B$ l
E4 y7 e9 J' y1 F( Y$ v j! o" c4 V
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。! \1 f" Q3 l6 H/ O# n
& s/ C4 c: Y- _4 G
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】。
/ c0 Z1 L/ r$ [5 n$ p
. f9 F- l4 z* I+ z【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》,The Born-Einstein Letters,London,Macmillan,2nd edn,2005。
' k# c5 F! ~5 n% v% v【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。. P3 E- {+ ~" l5 W4 X! h1 s
【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。# M5 F# e% f/ |' ^2 y( m8 \1 D
【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》,Carl Seelig,ed.,New York:
c- K* s1 M# CThree Rivers Press,1982;M. Jammer,《Einstein and Religion:/ A' s% ]6 b# ^5 Y& m0 h4 K6 I
Physics and Theology》,Princeton:Princeton University Press,1999。
# e9 H- P2 T' l/ V5 lEinstein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。- S; x2 ]7 ~( O8 s% o/ p
【5】《孙中山全集》第9卷,或见西安大慈恩寺石壁题字。 |