主题：【原创】近代自然科学禀性探讨（一） -- witten1

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）

　　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。

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。

　　　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。

　　　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。

　　　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。

　　　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。

　　　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。

　　　整体概括而言, 近代自然科学蕴含如下五个要素：

　　　1）因果性 ：有因果关联的，有实验响应的。

　　　2）普适性 ：满足前提下，结论普适，与观察者无关。

　　　3）自洽性 ：体系内部所有结论是自洽的。

　　　4）可重复性、可检验性：所有结论都能够接受实验检验。

　　　5）可量度性：不可量度的事物不属于近代自然科学范畴。

　　　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。

　　　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。

　　　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。

　　　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：

　　　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。

　　　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。

　　　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. Gdel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。

　　　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”。

　　　5）科学只能解决物质文明，并不能解决精神文明。

　　　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。

　　　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。

　　　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】。

【1】M. Born, 《Max and Albert Einstein》，The Born-Einstein Letters，London，Macmillan，2nd edn，2005。

【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。

【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。

【4】A. Einstein,《Ideas and Opinions》，Carl Seelig，ed.，New York：

Three Rivers Press，1982；M. Jammer，《Einstein and Religion：

Physics and Theology》，Princeton：Princeton University Press，1999。

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。

【5】《孙中山全集》第9卷，或见西安大慈恩寺石壁题字。