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科学精神的起源与发展 youngler 常人感觉世界的纷繁多彩，哲人关注世界的共同本原，科学精神起源于人们对于自然本质问题的探索。下面文字摘自中国学者吴国盛著作《科学的历程》： Thales 作为第一个自然哲学家留下了一句名言：' 万物源于水 '。这句话的意思不能仅从字面上理解，因为表面看来一切来源于水并不正确，但有意思的是这种说话方式。首先，它是一个普遍的命题，它追究万物的本源，这是哲学思维的开始，也是科学地对待自然界的第一个原则：科学从具体、复杂、多样的现象中找出共同的原理，再从中解释、说明、预言更多的物象。其次，它开创了唯物主义传统，它所找的是物质性的本源，而不是任何其它精神性的东西，这也是自然科学的伟大传统之一：力求从自然界本身说明自然界，而不求助非自然界的事物。说万物源于水虽然粗糙朴素，但说话方式全是新的，对后世科学和哲学的发展有导向性作用。 其实 ' 万物源于水 ' 这句话还有另一层意思，即人们所寄予希望的科学最终目标。川江先生用通俗的语言将科学的伟大目标作这样的解释： 许多人对科学的信仰是：世界 ( 存在本身 ) 是完全可知的系统，是由有限的普遍性规律决定的，人们可以掌握这些规律并理性地引导它们为自身利益服务。许多学者认为世界遵守某些基本物理定律。多数物理学家的科学观至少是一元论唯物主义的，他们试图证明世界上一切复杂的事物都不过是同一种东西的不同表现形式，众多的解释最后会收敛于越来越简单的原理。科学家总是希望对我们世界的所有现象给出纯粹的物理解释，而不是形而上学的含义。物理学是我们认识世界的基础，数学是它的工具，如果上帝不是一位数学家的话。所以物理学开始向包括社会、文化、心理和经济等人文领域渗透，以试图攻占神秘主义的最后领地。只要科学足够发达，就能把神秘现象还原为平凡的事实，但是如果科学都无法解答的事情，其他方法就更解答不出来。解析时空理论也许会有助于支持这种信念，也许相反。 我觉得误国生先生在这里所说的哲学思维、遵从物质自身原因世界的科学原则以及川江先生在这里说的将万千物象还原为平凡事实的科学最终目标，是对于哲学家语言 ' 万物源于水 ' 的通俗解释，也是对于科学精神的本质问题以通俗话语所做的概括。然而，我们今天繁华的科学遵循这一科学原则了吗？我们离科学的终极目标更接近了吗？关于这个问题川江先生于上世纪末就科学的形势分析和对于科学的展望说道： 相对论和量子论的建立构成了现代物理学两大支柱，并为其他科学分支打开了广阔的天地。但是，作为基础的理论物理学曾经拥有的辉煌在近几十年中黯淡下来，物理学早已经从"搜集材料的科学"发展成为了"整理材料的科学"， 过去几十年的实验仅仅验证了已有的理论，并未揭示出需由新规律解释的新现象；以至于越来越多的科学家不得不承认未来岁月不再有任何重大的新发现足以与牛顿、爱因斯坦赐给我们的那些发现相媲美；科学的任务只是补充大量的细节而已，产生枝节性结果；我们有了基本框架，只要填填漏洞就行了；越来越多的科学书籍也停留在夸夸其谈的水平。有人曾预言科学的没落及非理性的复活将开始于本世纪末，我们所做的一切都不足以抑制物理学在总体上、在社会支持和社会价值上的衰退趋势，我们无奈地看到物理学对人才的吸引力不断减弱。物理学是一切其他科学的基础，当我们沉浸在对科技发展带来的社会经济巨大利益的乐观情绪时，一些西方学者看到了它的没落，他们悲哀地预感物理学基本定律不断被发现、激动人心、惊世骇俗的年代真的一去不复返了，求真、纯粹和经验的科学已经结束。 不过仍有许多科学家反对那种认为纯科学已走到尽头的观点，他们普遍认为某些惊人的理论和发现已迫在眉睫，理论物理学更深入的发展即将莅临。人们期待的这种理论就是所谓的 ' 大统一理论 '，幻想某一天发现宇宙规则，从而一劳永逸地解决一切有待研究的基本理论问题。许多科学主义者也不得不用对 ' 大统一 ' 的期待来支撑自己的信念。这些现象表明科学对形而上学产生了从未有过的焦虑。科学家相信自然界复杂现象中必然有某种暗含的简单规律在起作用，这些规律已经体现在量子论、相对论、自然选择等理论之中。支配世界的行为法则肯定比现在的物理学定律更为玄妙，它有已知理论没有的特征，具有某种不容质疑的自然主义色彩。我不敢肯定解析时空理论就是 ' 大统一理论 '，但我至少认为它向这个目标迈出了重要的一步，它的简明性给了人们一种新的方法论启迪。我想，如果对未知的追求走到了尽头，还有什么能够赋予我们存在的意义呢？终极理论会让我们陷入解释的无限循环之中，因此我坚信科学上不存在什么终极理论，除非人类沦落到由他们制造的机器智慧所支配的地步。 牛顿世界充满了常识性知识，而量子场论和超弦理论都让人摸不着头脑。量子力学宣告关于微观世界的知识总是不确定的，不可预测的。奇异的量子效应让人的认知逻辑失效，量子实体具有同时出现在一个以上定点的能力更让人难以理解。…… 越来越多的人感到物理学正变得越来越难以理解，它已经超出了我们固有的用以把握世界的观念范围，成为少数人玩弄玄妙概念和数学游戏俱乐部，逐步在丧失大众、商业公司和政府的关注和耐心。这不由让我想起著名的 ' Okam 剃刀'原理：对于给定现象的最好解释通常是最简单、假设最少的那个。……真正好的理论不仅具有丰富的内涵令人回味无穷，而且蕴含着美和一种使之具有启示力量的简单自明品质。如果一个物理理论基本原理的数学描述一开始就让人头大，我们很难相信它是个好理论。遗憾的是人们似乎已经习惯于把深奥当成物理学原理的发展和突破的方向。 也许科学的伟大成就总是与新的不如意问题相伴而生，或许科学又一次遇到了一个变革的年代。科学每一个时代都少不了对于科学问题的总体思考，面对科学新的不如意问题，今天的很多学者再一次关注科学的发展方向问题。科学的数学化问题，科学的分格局研究问题，这些重大的科学问题也成为今天的学者们经常讨论和关心的课题。科学的重大问题，也是哲学问题。虽然近代科学面临的哲学问题都是科学家自己完成的，哲学多是总结科学的成果，但是今天有其他学者关注科学的问题，应该是一件好事。但是学者们对于科学总体问题的热心关注却似乎总是没有得到很多职业物理学家们的很好合作。也许是科学的专业化研究，这一次科学和哲学的困难问题可能远远超出了很多学者们的主观预料，对于这一困难估计不足而又夸夸其谈的学者遭到了埋头工作的物理学家们的反感和批评。甚至有职业物理学者嘲笑这是哲学家们不懂物理学研究的困难，说在哲学上谈论大统一远比在物理上搞大统一容易得多。追求知识的道路历来都是困难的，过去科学的困难问题是工具的落后和真像事实的贫乏，现在工具是先进了但是面临更加细微的物象或者更加遥远的物象，这些物象对于我们表现的模糊图像可能不亚于太阳围绕地球转动的图像更加具有迷惑性，真像事实的丰富也增加了现代学者们理清物象世界的难度。从某种角度而言，人们已经解决了比较好解决的问题，留下的应该是更难解决的问题，科学研究变得越来越艰难。其实，我们的哲学家 Horgan 先生已经充分地理解了科学研究的艰难，Horgan 先生科学的终结呼声是科学艰难情形的最好说明。但是真正的事情恐怕是埋头工作的物理学家不理解研究科学总体问题的困难。事实上在哲学上谈论大统一也不是一件容易的事情。夸夸其谈地研究哲学问题也不像某些职业物理学家想像的那样就是一件容易的事情。首先，认识科学的发展现状这并不是一件容易的事情，而且这还只是事情的开始。总体上研究科学的问题，可能比研究空间弯曲的数学问题更加困难。十年前，本人就曾经困惑于如何总体上理解现代科学思想意识这一课题，导致本书的一些章节无从落笔。至少某些科学意识形态的事情对于笔者是一个困难的课题。幸亏科学的每个时代总会涌现伟大的哲学家，使我能够把地球人类的科学思想意识问题基本弄个明白。很多学者对于科学的发展现状做了分析，但是我想川江先生对于科学的发展现状所做的以上描述可能是最为恰当的分析。我想没有人会做出比川江先生更加深刻的和恰当的分析了。川江先生可能不是伟大的科学哲学家，但是学者能够将深奥的科学总体性问题以通俗的语言表述，文章读来的确是一种欣赏。遗憾的是我没有能够找到川江先生更多的文章，也不知道作者的一些具体情况，他大概与解析时空理论的作者一样，是一个中国台湾的学者。 其实，在发现物理学新的更好思路之前，在哲学上谈论大统一也是困难的，也是缺乏说服力的。所以科学的突破必须在最难突破的地方获得物理学的新思路以后，科学才能在哲学、应用方面获得进一步的全面发展。但是，这也是一个循环矛盾问题。没有更好的总体思考，人们可能不知道到哪里去寻找新的更好的物理学思路。现代科学知识不易为常人学者所领悟是无可否认的事实，不过，现代科学的问题是不是由于现代科学的抽象性，这个问题留待大家自己去寻找答案。一般而言，很多事情的成功之点可能就是它进一步发展的巨大障碍。 从科学家们对于物象基本事理的热衷程度来看，科学家们也是在力图以一种模式解释多种类型的物象，然而科学家们在解释物象时感兴趣的似乎是物质以外的原因，又似乎偏离了从自然界本身说明自然界的科学原则。 按照科学从自然界本身说明自然界的原则，我们似乎不应该考虑测量的影响问题。科学应该可以讨论，在不测量的情况下，本象世界应该是一个什么样子。我们学习过去的力学，老师从来没有告诉我们行星的位置和运动轨迹是如何被测量出来的，尽管是这些测量过程导致了过去那个力学体系的被发现。过去的科学好象是在努力消除和最后消除测量过程的科学，而现在的科学则深深地联系于测量过程。我不想说一种被称为 ' 客观唯心主义 ' 的名词可以用来描述现在的科学。但是现在的科学与唯物主义至少是在各走各的路，也是公认的事实。也许这是无奈的选择，但愿不是最后的选择。 过于违背常识的概念和方法走远了平凡人们的平凡知识，也使得科学不再与大众学者亲近和富有大众缘份，也无法赢得大众学者的科学情感。一个平常人很难理解科学家神话般的故事似的科学理论，很难相信真空中光速与观察者的运动无关，也很难相信凭空的相对运动能够导致时钟走慢，虚无的时空可以弯曲。我们有了许多神话般的故事，也许我们离真理更加接近了一步，但似乎偏离了科学的精神，也可能更是走远了物质运动意义上的形象原因世界。 自然界的一切现象是不是由物质的相互运动和相互作用形成，这个问题可以讨论。但是遗憾的一点是完整地基于这一基点去理解自然世界可能超越了我们的理解能力。我们无法理解万有引力现象产生的机理，我们无法理解电磁现象的深层物质机制，于是多数时候我们把引力看成是质量的自然属性，将电磁物象只与相对运动相关的事实作为物理的本质。科学在科学的初期将一些难以解释的物象当作物质世界的自然属性，这种思考问题的抽象风格不是仅仅存在于科学的相对论时代，也存在于过去的科学朴素年代，只不过科学的抽象风格由于现代数学的发展在二十世纪表现得尤为显著和引人注目。 科学可能由于人类有限的智慧无法基于完全的物质原因去理解宇宙图象，但是基于数学的风格也同样无法很好地理解这个宇宙世界。于是科学又似乎走回到了那个修修补补的方法，超弦理论为了所谓的物理思想统一性，空间的坐标轴个数从 10 个一直增加至 26 个等等，这些概念和处理方法似乎忽略了某种物质的作用和影响，也似乎更加走远了物质构筑的那个真实世界。越来越多的坐标轴个数，让我们想起了历史上基于地心说的那个行星轨道理论，不断增加本轮和均轮的修补方法。科学在找不到物质原因的时候，设想物质以外的原因，科学面对多种多样的物象设想多种多样的现象载体即多种多样的物质和不怕烦琐的数学修正，以及面对矛盾的物象世界就建立矛盾的理论。这一情形多少偏离了 Thales 那种科学精神。 如果允许的话，在现代数学工具下，回到基于地心说的那个行星轨道理论来精确地预测行星的位置，我想这个问题肯定已经变得非常容易。三角波可以看成许多正弦波的组合，那么行星的视觉轨迹，以许多圆弧曲线来组合肯定组合得出来，50 元方程组用现在的电脑计算起来很方便。不考虑方法的繁杂程度，解决问题的办法肯定有多个方案。幸亏那个时代没有电脑，要不，我们现在可能不是在为相对性理论争论，可能还在为过去的地心说和日心说哪个正确争论着呢。 中国有句古话，叫仁者见仁，智者见智。懂数学的人偏重数学的方法认识世界，爱想象的人以构造模型认识世界，会制作的人以实验技术服务科学。也许各种科学风格对于科学都是需要的，科学需要各种风格的互为补充，而不是让我们偏信某一种风格思路。现在，科学是不是到了该注意模型风格的时候了，这个问题我们是否应该重视一下呢。我们需要在重复本轮均轮的错误多久才能回头审视科学思想方法的方向性错误呢。 也许物象世界太纷繁复杂了，我们不得不暂时牺牲现象世界的物质原因和科学理论的简明原则，而追求科学理论的细节进步。二十世纪，数学风格在物理学研究中得到很大的发展，而物理图象的构造却显得步履艰难。中国台湾学者崔思珑博士在他的《解析时空理论》里写道，广义相对论把朴素的时空问题引入到华丽的而又深不可测的 Riemann 空间，我们搞不清是在研究物理还是在研究数学。崔思珑博士深知科学限于浓重的数学风格是一个问题，有意思的是他自己的所谓物理理论却又纯乎是一个数学风格的理论。也难怪很多学者把今天的职业物理学家社会戏称为 ' 数学游戏俱乐部 '。虽然科学的数学风格取得了令人瞩目的成就，但是我们无法给波函数设想一个清晰的物理图象，我们也不知道光速为什么是 c = 299792458 达 这样一个数值，我们为时钟走慢的物质机理感到困惑，我们更无法搞清楚导致行星超常进动的真正原因是什么……我们今天拥有的是太多的数学符号算式，缺少的是对于这些数学符号算式里隐藏的那些物象机制的探索。 从这一科学情形上说，我们遗憾地认为科学精神在二十世纪这一个整个世纪里没有得到多少发展。二十世纪物理理论科学的所谓发展，也许仅是计算技术的进步罢了。当然，我们相信这种情形仅仅是暂时的。 |