自然辨证法十四题

1 自然辨证法十四题自然辨证法十四题 1 1 简述公理化方法的内容与影响简述公理化方法的内容与影响 内容 内容 所谓公理化方法 就是从尽可能少的不加定义的原始概念和一组不加证明的原始命题出发 利用纯逻 辑的推理法则 推出其余的命题和定理 把数学建立成为演绎系统的一种方法 它的基本概念是无定义的隐约地 受公理制约的原始概念 它的基本公理是无条件承认的相互制约的 公理化方法是一种数学方法 认为每一种数学理论部应以 基本概念 公理 定理 的模式来建立 这里的 公理是作为理论出发点的科学假设 它们要求有完备性 任何定理可由此导出 独立性 去掉其中之一有的定理就 不能成立 和相容性 公理问是无矛盾的 但公理本身也由人们作各种解释 公理化方法的重要应用之一是利用形 式逻辑建立学科理论知识的关系 公理化方法起源于对几何学的研究 它是随着几何学的发展而产生形成的 恩格思指出 经验自然科学积累 了如此庞大数量的实证的知识材料 以致在每一个研究领域中有系统地和依据的内在联系地把这些材料加以整理 的必要 就简直成了无可避免的 也就是说要把大量零星片断 凭经验归纳得来的许多个别法则整理成为演绎的 系统 公理化方法就是几何学的整理和研究中创造出来的科学方法之一 它在几何学的发展中产生并逐步完善 并使几何学在逻辑结构严谨的科学体系中起了重要作用 它是认识论 辩证法和逻辑的统一 它是几何学发展的 必然产物和重要成果 历史 历史 公理化方法在科学史上的出现是比较早的 公元前三世纪 古希腊数学家欧几里得 公元前 330 一 275 年 为了总结古代留传下来的大量几何材料和该时代所产生的儿何知识 使之系统化而成为一个严密的逻辑系统 他选取了少数不加定义的原始概念作为定义 选取一组不证自明的基本命题作为公理或公设 并以此作为推理论 证的根据 然后应用亚里士多德的逻辑规则和方法推演出一系列的几何定理 使几何学成为一门完整的逻辑体系 这就是著名的 几何原本 欧几里得的方法不仅成为以后数学家整理某门数学知识的重要方法 同时也影响到其 他科学领域 例如 牛顿应用公理化方法整理当时大量的力学材料 他在 自然哲学的数学原理 一书中 首先 列出八条 说明 和三条基本定律 这实际上是讲力学中的定义和公理 作为立论的根据 然后再推理论证力学 的基本理论和数学形式等 公理化方法不仅影响到自然科学 而且它在资产阶级革命初期曾经是唯理论反对经院 哲学的一种武器 霍布斯把公理化方法看作是一切精确科学知识的可靠方法 认为政治学 伦理学等社会科学都 应该象儿何学那样 从公理推导出它们的全部内容 所以 马克思和恩格斯说 霍布斯把培很的唯物主义手邻华 了 感性失去了它的鲜明的色彩而变成了尽何誉事的抽象的感性 物缪浮秒成为机械运动或数学运动的牺牲品 几 何学被宣布为主要的科学 荷兰的唯物主义哲学家斯宾诺莎的主要著作 伦理学 也是仿照 几何原本 写成 的 这些事实说明了 公理化方法已经超出了数学的应用范围 而成为自然科学进行理论概括的一种方法 并且 在社会科学的研究中产生了反响 影响 影响 1 公理化方法是科学理论系统化的一种重要方法 是加工与整理科学经验资料 建立科学理论体系的 基本工具 人们在生产实践和科学实验中积累了丰富的感性知识以后 就要求依照事物内部的逻辑联系给予整理 加以去粗取精 去伪存真 由此及彼 由表及里的加工制作 造成系统的理论 公理化方法正是建立科学理 论的一种有效方法 它依照某门科学所提供的材料 寻找其间的逻辑联系 从而抽取出一些基本概念和基本命题 作为定义 公理 然后应用逻辑规则演绎出其他一系列命题 造成理论的系统 因此 经过公理化处理以后的知 识 已经不是零散的感性知识的堆积 而是按照某一科学对象的内在联系建立起来的系统科学理论 它使我们对 某一学科的认识从感性阶段上升到理性阶段 欧几里得几何学的建立就是一个例子 公理化方法不仅是数学家手 中的利器 而且也为自然科学家所效法 在这方面 除了上面提到过的牛顿的 自然哲学的数学原理 一书以外 还有十八世纪拉格朗日的 解析力学 十九世纪克劳修斯的 热的机械运动理论 也都是用公理化方法总结该 门科学的成果而写成的 到了二十世纪 公理化方法更加引起科学界的注意 科学家们曾经在 1957 年和 1959 年 分别在美国 法国召开公理理化方法的国际性学术会议 讨论公理化方法在数学和自然科学中的作用问题 现在 公理化方法已经成为科学数学化的一种重要特征 这正如数理逻辑学家 A A 弗兰克尔所说的 数学中的公理化 方法始于欧几里得的 几何原本 到了十九世纪 它又得到更新 当时主要是用于几何学 二十世纪以来 公 2 理化方法已经获得了巨大的发展 几乎所有的数学与逻辑学领域和物理学与其他科学的某些分支都经历了公理化 的分析 2 公理化方法是在理论上探索事物发展的逻辑规律 发现和解决新问题的一种科学方法 公理化方法在其它 直然科学中也有广泛的应用 众所周知 历史上鉴于欧几里得几何体系的重大影响 数学家们很早就对欧几里得 的公理系统进行研究 希望把欧氏的公理体系中的公设减少到最低限度 也就是研究第五公设的独立性问题 这 种纯粹理论上的探讨导致了非欧几何的产生 人类对第五公设的否定命题 过直线外一点至少可以引二条与已知直 线平行的直线 的认识 并不是从感性认识阶段开始的 因为当时还没有那种社会实践 所以 人们对这个命题感 到不好理解 甚至认为是荒谬的 人们对第五公设否定命题的认识首先是在理论上发现它的 然后才在实践中证 实它 从这里我们可以看到公理化方法在理性认识阶段的能动作用 当然 公理化方法在人们的理性认识阶段其 所以能起到如此重要的作用 是因为事物的运动和发展本质上都是遵循着一定的客观规律 符合一定的逻辑程序 的 丁扛物间的联系也不是杂乱无章的 而是有着必然的联系 所以 人们通过一系列的抽象 撇开现象暴露本质 以后 就可以在纯粹的状态下 依照事物本身发展的逻辑规律 进行理论探讨 发现在感性认识阶段所不能发现 的或尚未发现的新东西 它是认识过程的深化 这也就是数学界常说的数学理论发展具有一定的相对独立性 3 公理化方法是检验数学命题正确与否的一种重要手段 某一数学分支经过公理化成为一个严密的逻辑系统 以后 一般说来 对于其中的数学命题就有了推理论证的准则 也就是说 可以从逻辑上判定它的真假 例如 数学老师就是应用逻辑证明的方法来评判学生的作业 如果不承认逻辑证明在检验数学命题真理性过程中的作用 那末 老师就无法批改学生的作业 因为 如果我们有正确的前提 并且把思维规律正确地应用于这些前提 那 末结果必定与现实相符 正如同解析几何的演算必定与几何作图相符一样 尽管二者是完全不同的方法 恩格 斯充分肯定了在一定条件下逻辑证明在认识过程中的作用 当然 恩格斯紧接着又说 但是遗憾的是 这种倩形 几乎从来没有 或者只是在非常简单的运算中才有 这说明既要肯定逻辑证明在认识中的作用 又不能夸大它 否则就会导致理论上 实践上的错误 因为尽管公理系统中的定义 公理以及所应用的逻辑规则都是经过实践检 验过的 但是它们都只是反映人们在一定历史阶段的认识 所以从这个意义上来说 它们只具有相对真理性 总而言之 公理化方法是一种科学方法 它对科学 特别是数学 的发展有着重要意义 但是 正如一切事物 都具有两重性一样 公理化方法又有其局限性的一面 这种局限性说明实践是数学发展的泉源 同时也是检验数 学理论真理性的试金石 从而为辩证唯物主义的认识论提供了新的科学依据 因此 如同我们对待任何事物都要 采取辩证的 分析的态度一样 我们对公理化方法也应该采取辩证的 分析的态度 在看到它的积极作用时不要 夸大它 而在看到它的局限性时不要贬低它的作用 目前公理法已成为数学中的主要方法 几乎所有的数学分支都经历过公理法的分析和讨论 可以认为 没有 公理法的数学是难以想象的 另外公理法不仅可以探求各个学科的逻辑结构 而且能发现新的知识 许多重大数 学成果和其他学科的发展都说明这个方法的巨大作用和深远影响 2 2 哥白尼宇宙学革命的意义体现在哪些方面哥白尼宇宙学革命的意义体现在哪些方面 1 取消了天与地的差别 适用于天的运动规律也适用于人类 暗含对世界有一个中心的否定 地球只是众行 星之一 实际上 日心还是地心 这个争论 哪怕只是通过数学方式 也难免与时代的整个形而上学交织在一起 从 前 地球处在卑微的下位 天体处在尊贵的高位 如今 至少金星等等行星被拉到了和地球一样的宇宙地位上来了 在天学领域 技术理解的改变最大规模地触动着我们的宇宙观念 宗教观念 道德观念 当时的人 无论支持者还 是反对者 对哥白尼学说在宗教 道德等方面的影响都是十分敏感的 如库恩所言 哥白尼学说是历史上第一次由 于发现技术性的错误而宁愿修正一个重大的思想结论 为了一个特定研究领域的迫切明显的需要而罔顾结论与常识 物理直觉等等的明显冲突 理论的唯一可靠向导是理性 而理性的意义不再是尊重我们的日常经验 数理证明被视 作最高的理性 我们将相信被数理理性证明的结论 哪怕它和我们感觉到的世界全面冲突 哥白尼革命在开普勒 伽利略 牛顿的手中大获全胜 这次全胜的革命为后人树立了榜样 我们今天已经习惯 无论理论的结论有多怪异 我们都见怪不怪 这是一种新型的思想自由 存在着四维空间 2 新的宇宙论认为不存在质的自然差异 差异仅表现为量和几何结构的差异 人是猴子变的 空间弯屈 大陆 板块漂移 宇宙产生于大爆炸 我们普通人虽然不懂得这些结论是怎么得到的 这些结论虽然和我们感觉得到 经验 3 得到的世界 180 度冲突 却不再激起我们的本能反对 日心说是个伟大的设想 但这个设想远不足以引发了整个近 代科学革命 日心说不是哥白尼的发现 而是阿里斯塔克的设想 但哥白尼并不仅仅是在重新宣扬阿里斯塔克的日 心说 而是把日心说和计算联合起来 把天文学计算和宇宙论联合起来 尝试以数学方法来论证实在 在哥白尼 和 开普勒 那里 数学仍不仅仅是科学的语言 数学本身就有形而上学性质 天体的运动必然是圆形这些形而上学原则 仍然是需要遵守的 通过数学把握实在 在哥白尼那里是个观念 未尝明言 毕竟 哪些工作是操作性的 哪些工作是 实证的 哪些是形而上学的 我们今天回过头来才分得清 当时也颇混杂 日心说首先是作为一种自然哲学提出来的 哥 白尼的数学论证远不够充分 但他所开辟的道路却是近代科学的道路 并引导此后的天文学家作出了充分的数学论 证 如第谷和开普勒 到了开普勒和伽利略那里 数学的优先性就成了哲学纲领 哥白尼学说不是一场天文学数理 技术的革命 但它包含了思想观念的巨大改变 并最终引发了一场革命 3 新科学的起点 根据现在一种 最小质能空时参考系 日心坐标要比地心坐标优越五个数量级 即其简单 与精确度要高出上十万倍 那么即使仅从天文学角度看 日心说 也具有巨大的现实科学意义 它潜在的科学意 义更是难以估量 它在革新天文学的同时也作为了整个科学体系的突破口 致使刻卜勒 伽利略 牛顿的卓越成 果接踵而来 对于刻卜勒来说 它 指日心说 是他发现行星运动定律的必要前提 而对牛顿来说 它打开了一条 合理解释这些定律的道路哑 从科学发展线索上可看出 日心说 是近代科学内在的原始逻辑生长点 是所有新 科学的起点 4 利新了人们的世界观 打破了自然界有机论 日心 地动 的观点要求人们以全新的甚至是头脚倒置的 眼光来观察和感受世界 爱因斯坦认为 哥白尼的这个伟大成就不仅铺平了通向近代天文学的道路 而且也帮助 了人们在宇宙观上引起了决定性的变革 库恩也看到 哥白尼以后 天文学家们生活在一个不同的世界里 同 时 正如科技史家丹皮尔所说的 哥白尼的天文学不但把经院哲学派纳入自己体系内的托勒密的学说摧毁了 而 且还在更重要的方面影响了人们的思想与信仰 它摇动了教会一千多年来的精神权威 从这以后 科学中的神学色 彩逐渐消弱 这一点 恩格斯有精到的论述 在科学的猛攻之下 自然界无限的领域都被科学所征服 而且没 有给造物主留下一点立足之地峋 5 在哲学史上带来了新的活力 人们根据简单常识 直观经验得出的理论不可信了 势必认为理论应当以实 测数据为基础 并由实践来检验 应象哥白尼一样根据事实 看透隐藏在 日出日落 的表观现象背后的事物本 质 这样 开创了科学理论与直观经验之间非直接同一的辩证结合的新传统 在哲学领域引入了理性思维 近代 唯物主义的很多成分也初见端倪 从 地心说 到 日心说 为哲学史提供了包含人类认识三个阶段的一个典型 的科学事例 对于日出日落 行星运行的观测属于感性认识 从观测中总结出的托勒密的地心说理论是知性认识 而 通过对观测资料进行了起直观经验的总结概括的哥白尼学说则是理性认识 日心 对 地心 的超越正好对应于 康德学说中从知性到理性的飞跃 哥白尼革命其理论内容是天文学上的一次飞跃 在科学的范畴里便是一次开天 辟地的科学革命 历史时代背景决定了哥白尼理论的诞生 传播至取得胜利无比艰难 而正是这种因素又决定了 它成为人类历史很多方面影响巨大的一次革命 歌德曾热情地称颂它 自古无一种创见 无一种发明可与之相比 可以说 只要人类存在 哥白尼革命就会在历史上空闪亮 在 天体运行论 中 哥白尼首先论述了地动说 驳斥了地球不动的谬论 接着提出并论证了地球并不在中 心 太阳是宇宙中心的 日新说 观点 从而推翻了独霸天文学领域长达千年之久的托勒密的地心体系 动摇了 中世纪神学统治的基础 自然科学从诞生之日起 就与宗教神学展开了殊死的斗争 是自然科学从血泊中顽强地 生长起来 这些先驱们树立起了科学的献身精神 为后来追求真理的人们树立起一面旗帜 鼓舞他们为真理而斗 争 天体运行论 的出版标志着科学已从神学中解放出来 局限性 人们通常把对传统的否定或超越称作 哥白尼式的革命 但是不少人把它看得过分简单 就认为是 勇敢的哥白尼战胜了残酷腐朽的教会 抛弃了可恶的 地心说 创立了先进的 日心说 1 日心说 并昨尽 善尽美 地心说 也有可取之处 地心说 也并非一无是处 是古希腊 当时属罗马帝国 托勒密高超地运用欧几 里德几何学 对亚里斯多德 阿波罗尼和希帕克等前人的学说进行系统的整理 吸收东方天文学成果而总结出来 的 对古时观测的天文现象可以解释 并能较准确地预测行星未来某时刻的位置 以及日蚀 月蚀的时间 那时 这个体系在预言恒星和行星的位置变化方面取得了值得赞美的成功 3 证明科学克服自身的阻力而发展 把这次 4 革命放入自然科学发展的大河 可以更透彻地理解它 也可加深对科学的了解 经院哲学不可一笔抹煞 在这里 我要说中世纪经院哲学也不是有百害而无一益 5 新航路的开辟及新教改革对哥白尼革命并昨促进作用 3 3 古代自然哲学的自然观和近代自然科学的自然观之间的差异古代自然哲学的自然观和近代自然科学的自然观之间的差异 古代希腊唯物主义者以天才的直觉方式提出一种素朴辩证法的自然观 其基本内容主要有 3 个方面 设想 万物的始基是某种东西 早期的唯物主义者大都认为这种始基是可以感知的具体东西 如水 气和火等等 后来 的唯物主义者认为万物的本原是只能用把握的物质微粒 例如提出的 种子 和所谓的原子 大都用物质本原 固有的内部矛盾 诸如气的稀散和凝聚 对立面的斗争以及原子的集结和疏散等 说明自然事物不断产生 发展 和消灭的过程 但也有少数唯物主义者陷于外因论 例如 在说明水 气 火 土 4 种元素的结合与离散时 就诉 诸爱和恨两种外在力量 在解释数目无限 性质各异的种子组成各种自然事物时 阿那克萨戈拉将它归因于外在 的 的推动 认为自然界的运动是从本原产生出万物 万物又复归于本原的合乎规律的过程 它既有从简到 繁的进化 也有从繁到简的退化 但有些唯物主义者却带有循环论的色彩 如认为世界周而复始地变化着 也有 的表现出宿命论的缺陷 如德谟克利特认为原子只有作直线下降运动的必然性 古希腊唯心主义者提出了另一种自然观 毕达哥拉 见 主张 万物由数产生 按照特定的比例构成和谐的秩 序 认为 变动不居的具体事物是虚妄不实的 不变不动的抽象才是真实的 认为 万物是由神创造和安排的 并体现了神的目的 在看来 具体事物组成的感性世界是从世界派生出来的 这种唯心主义自然观尽管包含某些 合理成分 如毕达哥拉认为天体按成比例的距离围绕中心火而运转 巴门尼德则涉及了运动的连续性与间断性 相对性与绝对性的矛盾等 自然观动摇于唯物主义和唯心主义 和形而上学之间 他在其自然哲学中 一方面认为万物的基础是原始物 质 它具有热和冷 干和湿的对立特性 它们相互结合就形成火 气 土 水四种元素 从而构成整个自然界 另一方面又认为天宇和星球是由非物质的神圣以太构成的 否定物质的统一性 他研究了物质运动的各种形态 但又断言天上的运动才是完善的运动 提出了以地球为中心的宇宙体系 同时 他还按照灵魂的等级 把生物分 为植物 动物和人 但又肯定物种是不变的 宗教神学左右着人们对自然界的认识 哲学和科学只能是神的奴仆 具有思辨性 朴素性 模糊性 常常用 理想的 幻想的联系来代替尚未知道的现实的联系 用臆想来补充缺少的事实 用纯粹的想象来填补现实的空白 特别是古希腊的自然观认为 自然是一个有机体 自然的运动是自身的运动 是自我运动 自然界的秩序是理智 的表现 这理智是自然本身的理智 关于古希腊自然观的历史意义 恩格斯曾经指出 在希腊哲学的多种多样的形式中 差不多可以找到以后 各种观点的胚胎 萌芽 因此 如果理论自然科学要想追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史 它也不得不 回到古希腊人那里去 近代科学的自然观对自然的认识有了很大的改变 对自然的认识也有以前的表面切入到并接近物质的本质 整个科学总体上是关于存在的科学 其自然观主要是机械论自然观 认为 自然是一架机器 这架机器的运动和 规律是由外在的理智强加给它的 这理智是非凡的创造者和统治者 宇宙象空架子 绝对静止和绝对空间 时间 永远以等速流逝 与物体运动无关 机械运动是唯一的运动规律 宇宙是一架大机器 分析 分解的方法是研究 自然的主要方法 以还原主义与形而上学为主要的思维方式 4 4 归纳主义科学观的内容及其困境归纳主义科学观的内容及其困境 归纳主义简单来讲就是说科学是从经验事实推导出来的知识 认为科学知识是已经证明了知识 科学理论是 严格地从用观察和实验的来的经验事实中推导出来的 困境 1 归纳是从有限的事例推广到无限的定律 有限不能证明无限 在哲学上也不能把两者等同起来 2 归纳是已过去的事情证明未来的事情 过去不能证明未来 3 从单称命题过渡到全称问题缺乏逻辑根据 4 归纳不是一个严密的逻辑形式推理 而是一个概率推理 而概率推理是错误的 首先 朴素归纳主义认为 科学始于观察 但是观察者在观看物体时得到的知觉经验并不单单取决于视网膜 上的映像 还部分取决于他过去的经验 他的知识和他的期望 理论是观察陈述的前提 任何观察过程都依赖于 感官对被观察物的客观性质的反应 但观察过程不完全取决于感官的映像 还要依赖于观察者的理论和观点 其 5 次 观察具有易谬性 观察陈述和作为它们前提的理论一样难免有错误 所以并不构成科学定律和理论建立于其 上的完全可靠的基础 由于观察在相当程度上依赖于人的感觉器官 观察范围 观察的精确度和观察的速度等方 面都有一定的局限性 恩格斯说 单凭观察所得到的经验 是决不能充分证明必然性的 再次 朴素归纳主 义认为科学知识是用归纳法从观察陈述中推导出来的 但归纳原理本身并不能被证明为正确 在逻辑上并不能给 以证明 一个具有真的前提的归纳推理可能导致一个错误的结论 查尔默斯认为 归纳主义应该摒弃的主要理由 是 和其他与之竞争的更为现代的观点比较起来 它越来越不能对科学的本性提出新的和有意义的见解 在热 力学中 有一个令人信服的例子 可以说明归纳法如何没有权力要求成为科学发现的唯一的或占统治地位的形式 蒸汽机已经最令人信服地证明 我们可以放进热而取出机械运动 十万部蒸汽机并不比一部蒸汽机能更多地证明 这一点 5 5 证伪主义方法的内容及其重要意义证伪主义方法的内容及其重要意义 证伪主义方法 即科学理论虽然无法证实 却可以证伪 换句话说 可证实性并不是区分科学与非科学的标 准 只有可证伪性才是科学的特性 不可反驳 永远正确的不是理论 恰恰是非科学 因此 一切科学理论从本 质上来说都是假说 按照证伪主义 不可以证实 但可以证伪 即通过诉诸于观察和实验的结果 能够表明某些 理论是错误的 主要思想是否定归纳法 理论先于观察 观察离不开理论 理论是大胆的猜测及理论不能证实 只能证伪 P1 TT EE P2 是证伪主义的科学发展模式 其主要思想为 A 科学不不是从实验和观察开始 而应从科学问题 开始 P1 科学研究的起点是其中存在的问题 B 研究者通过自由思想来寻找一种解决问题的理论模型 假说式 理论 TT C 然后验证这种理论 但观察实验的事实如果与理论相符 却不能证明假说或理论的正确性 一般普遍 性 观察实验的事实虽然不能证实 但能伪证 不能被证伪的理论就不能叫做科学理论 波谱认为不能被证伪的 理论或假说是形而上学的理论 证伪反而预示着理论的普遍性越大 理论的精确性越大 D 通过证伪 能再发现 新问题 证伪速度越快 频率越高科学发展速度就越快 波普尔提出的伪证主义对归纳问题提出了一个可能的解决方案 与维也纳学派的基本思路相反 波普尔的证 伪主义以经验检测的 可证伪性 而不是 可证实性 作为科学与非科学陈述的划界标准 并以 问题 猜想 反驳 的 试错机制 代替 观察 归纳 证实 的 实证机制 为科学知识的成长提出新的解释 一 波普尔证伪主义体现了否定之否定的辩证法基本规律 辩证法认为 事物发展的周期包括三个阶段 即肯定阶段 否定阶段 否定之否定阶段即新的肯定阶段 反映了事物发展道路的起伏性和曲折性 否定是发展 的环节 是新事物代替旧事物 在当时逻辑实证主义盛行之下 波普尔能毅然地提出反归纳的证伪主义 其否定 权威精神确实可嘉 应该说证伪主义的提出表明波普尔不拘于传统 表现出他的思想解放性和超常性 这种理性 否定的精神是值得我们学习的 尤其是从事科学研究的人更应该如此 惟有否定 方有跨越 在我国现阶段 正 大力提倡素质教育 如果我们能很好地借鉴波普尔的合理否定精神 相信我们的素质教育会有质的飞跃 二 波普尔的证伪主义思想推动了思维领域的头脑风暴 波普尔通过提出一个新概念向人们提出了一种新 的思维方式 即从传统的实证思维方式向否证思维方式的转变 传统的实证的思维方式认为科学理论是否真实 是可以通过经验来检验和证实的 科学知识是一种肯定的信息 这种思维方式指引人们从理论上事实的共性去理 解科学知识 认为包含真实内容的理论是科学的 否则 就是非科学和无意义的 而否证思维方式正好相反 它 认为科学知识是否定 它虽然承认科学给予我们肯定的信息 但这并不是简单的肯定 我们必须从否定方面去寻 找 否定思维引导人们敢于去怀疑和批判 敢于向现有的科学理论权威挑战 其中包含着一种强烈的否定或批判 意识 波普尔的这种思维方式对于人类理性的辩证思考是有积极意义的 三 波普尔在西方科学哲学界第一次提出了科学发展的动态模式 以前的科学哲学家 包括逻辑实证主义 者 他们着重于对科学作静态的逻辑分析 波普尔为科学哲学发展指出了新的方向 从此 从动态上研究科学发 展的模式 寻找科学发展的规律 成为西方科学的主要任务 同时 波普尔在他的科学发展的模式中把问题放在 首尾两端 生动地表明了人的认识过程是一个开放的而不是一个封闭的过程 他强调在科学研究中发挥思想能动 作用的重要性 鼓励创造性思维 主动自由猜想 通过猜想提出试探性理论 反对狭隘经验论 这对于科学发展 6 有重要意义 它充满了批判精神 强调科学只能在相互竞争 不断批判中前进 不批判就不能排除理论中的错误 就不能产生新理论 6 6 牛顿的绝对时牛顿的绝对时 空观的内容及其哲学意义空观的内容及其哲学意义 在牛顿的机械世界里 空间 时间 物体是彼此分离 毫不相干的 牛顿的质量是绝对的刚体 刚体内部没 有结构 而是完全同一的 它与本身运动的速度无关 它独立于时间 空间存在 牛顿的万有引力方程表明 万 有引力似乎在空间中是以无限的速度传递的 任何相距遥远的两个物体都不需要任何时间就能传递万有引力 万 有引力的传递不需要任何介质 哲学的角度来看 牛顿的时空观认为 空间是一切事物的贮藏所 时间在事物之外均匀流动 与外界无 关 存在着 空无一物 和 空无一事 的绝对空间和绝对时间 从本质上来看 它是机械唯物主义的时空观 牛顿比较系统的提出了一整套对物质 运动 时空的看法 他把物质的一切运动形式都归结为机械运动 而物 体要做机械运动 首先要有 空 的空间存在 就好比演戏先要有一个舞台 他认为物体本身只能做惯性运动 静者 恒静 动者恒动 即物体或者绝对静止 或者是作匀速直线运动 物体既然可以 绝对静止 就要有一个不动的统 一空间作为场所 既然也可以作 匀速直线运动 就要求这个统一的空间 绝对平直绝对均匀 也要求有一个 与什么东西都无关的统一的时间 这个时间是一种绝对均匀的流逝 节奏 永远不变 牛顿的时空观包括绝对的时空和相对的时空两个方面 牛顿认为应当把时间和空间区分为绝对的时间和空间与 相对的时间和空间 关于绝对的时间和相对的时间 牛顿是这样说的 绝对的 真正的和数学的时间自身在流逝 着 而且由于其本性而在均匀地 与任何其他外界事物无关地流逝着 它又可以名之为 延续性 相对的 表观 的和通常的时间是延续性的一种可感觉的 外部的 无论是精确的或是不相等的 通过运动来进行的量度 我们通 常就用诸如小时 日 月 年等这种量度以代替真正的时间 由上述定义可以看出 牛顿所说的绝对时间有这样 三个内容 一 绝对的时间是一种纯粹的延续性 二 这种延续性是与外界任何事物无关的 三 因为它是与外界 任何其他事物无关的 所以是均匀地流逝着的 相对时间也包含三个内容 一 相对的时间是由某种具体的运动规 定的 是我们在日常生活中可以感觉到的 例如时 日 月 年这样的时间 二 相对时间是绝对时间的量度 三 相对时间是具体的 因不同的运动过程而异的 可变的 关于绝对的空间和相对的空间 牛顿是这样说的 绝对的空间 就其本性而言 是与外界任何事物无关而永 远是相同的和不动的 相对空间是绝对空间的可动部分或者量度 我们的感官通过绝对空间对其他物体的位置而确 定了它 并且通常把它当作不动的空间看待 如相对于地球而言的地下 大气或天体等空间就都是这样来确定的 由上述定义可知牛顿所说的绝对空间包含如下三个内容 一 与外界任何事物无关 二 它是不动的和不变的 三 它是同类的 亦即均匀的 各向同性的 相对空间也包含三个内容 一 它是绝对空间的可动的有限部分 二 这种可动的有限部分是相对于日常被认为不动的某个物体的位置而确定的 例如围绕地球的大气空间和天体空间 是相对于地球的位 置而确定的 三 它是绝对空间的量度 牛顿的绝对时间和绝对空间也正是这样 它是通过分析方法抽象出来的时间和空间理想化状态 然而却是一 种合理的抽象 它表现了 纯粹的 独立的 真正的过程 它在力学上所起的作用 同抽象的点 线 面在儿 何学上所起的作用是一样的 牛顿以理想化的方法来研究时间和空间 从而得出绝对时间和绝对空间的概念 是 伽里略的理想化方法在时间 空间问题 L 的推广和应用 世纪物理学的大变革是以时空观的大变革为前提的 一偷讨空观的变革又导致了运动观和物质观的变革 这 一系列的变革使物理学的全景发生了改观 下面 我们主要谈谈时空观变革的意义 牛顿力学认为 物理定律的 普遍适用性是与 绝对空间 相容的 一致的 如果没有 绝对空间 一的存在 那么由经验范围内所归纳出来 的物理定律就失去了普遍适用的依据 物理定律也就失去了理论意义 这样 牛顿就把 绝对空间 的假设看做 是一切物理定律具有普遍性的最高存在形式 这就必然会得出一切物质运动都是 绝对空间 的机械运动的结论 7 7 狭义相对论时空观的内容及其意义狭义相对论时空观的内容及其意义 狭义相对论 是只限于讨论惯性系情况的相对论 认为空间和时间并不相互独立 而是一个统一的四维时空 整体 并不存在绝对的空间和时间 在狭义相对论中 整个时空仍然是平直的 各向同性的和各点同性的 这是 7 一种对应于 全局惯性系 的理想状况 狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设 结合狭义相对性原理和 上述时空的性质可以推出洛仑兹变换 而在这一变换关系下就可以推导出 尺缩 钟慢 等效应 1905 年爱因斯坦在迈克耳孙实验的基础上 抛弃了以太学说和绝对静止参照系的假设提出了两条狭义相对论原 理 1 相对性原理 一切惯性系对于描述物理现象来说都是等价的 因而描述物理现象的物理定律 对于一切惯性系 都应取相同的数学形式 这说明运动的描述只具有相对意义 绝对静止的参照系是不存在的 2 光速不变原理 在 一切惯性系中 所测得的光速都是相等的 爱因斯坦在光速不变的事实上 用洛仑滋变换代替伽利略变换 爱因斯坦相对论时空观 是把时空和物质运动密切联系起来 进一步揭示了它们之间的依赖关系 把时间和空间 紧密联系起来 认为空间和时间总是随着物质形式和运动状态的改变而改变 空间和时间的特性是相对的 是随着 物质的运动速度的变化而变化的 并不是永恒不变的 把洛仑滋变换看成是空间 时间本身的变化 在爱因斯坦 相对论时空中 根据洛仑滋变换发现当尺子以接近光速运动时会沿运动方向缩短 时钟会变慢 质量会随着速度增 大而增大 特别是提出了著名的质能关系式 E MC2 也就是说质量即能量 能量即质量 质量是和运动联系在一起的 相对论则认为 绝对时空 在确定物理定律时只有特殊的意义 而 相对空间 在确定物理定律时则有着 普遍的意义 换句话说 任何物理定律是否具有一定的普遍适用性 要看它是否特合以 相对空间 的假设为基 袖一的相对性原理 并能以相应的坐标变换形式加以表述 例如牛顿力学定律符合相对性原理 并能以伽里略变 换的形式加以表述 所以在一定的范围内是普遍适用的 它的理论意义在于概括了远比光速要小的物质运动规律 与牛顿定律相适应的时空结构也就相对地有了绝对的意义 再如麦克斯韦电磁场方程也是符合相对性原理的 并 能以洛仑兹变换加以表述 所以在一定范围内也是普遍适用的 它的理论意义在于概括了宏观电磁波的运动规律 与麦克斯韦方程相适应的时空结构也就相对地有了绝对的意义 这样 相对论就揭示了相对性原理与对应的坐标变换之间的深刻的内在矛盾性 相对性原理具有普遍性 但符 合相对性原理的坐标变换形式只有特殊性 相对性原理与多种坐标变换的统一性 一反映了时空结构的多样性 物质运动形式的多样性以及不同的运动瘩式之间的本质差别和内在的联系 这就表明了 空间和时间在不同的物质 运动中 结构和功能不同 是不可能脱离物质而存在的 运动不仅是物质的存在形式 也是空间与时间的存在形 式 空间 时间与物质在运动中是统一的 不可分割的 列宁指出 承认客观实在性即运动着的物质不依赖于我 们的意识而存在 也就必然要承认时间和空间的客观实在性 所以 空间 时间与物质共同的和唯一的特性就 是 客观实在性 相对论的时空观证实了到宁这一论断的科学性 相对性原理与坐标变换之间深刻的内在矛盾 还表明 物质运动的不同形式遵循不同的规律 物理定律有自己的适用范围 名的普遍适用性不能也不可能超出坐 标变换与相对性原理统一性所允许的限度 适用一切物质运动形式的 具有绝对普遍性的物理定律是不存在的 狭义相对论改变了人们对时空观的认识 为人类做出了巨大贡献 同时 也充满了深厚的哲学内涵 从辨证唯物 论出发 这一理论印证了时间与空间 时空特性与物质运动 以及相对真理与绝对真理之间的关系 8 8 数是万物的本原的思想实质是什么 并谈谈数学对自然科学发展的重要意义数是万物的本原的思想实质是什么 并谈谈数学对自然科学发展的重要意义 毕达哥拉斯认为 一切对象都由数组成 数是宇宙的要素 万物皆数 数的原则是一切事物的原则 总之 毕达哥拉斯对 数 本原思想作出了古希腊哲学本体论意义上的完好论证 即具有宇宙论 自然论 科学论 神学 论 目的论意义上的论证 如前所述科学论证是在求真维度上 神学论证或宗教论证是在求善维度上 那么 哲学论 证比较完好地体现了求真 求善 求美之统一的论证 在 数 本原思想中蕴含着人之本思想 人之本思想通过数 之神圣性 宗教性表达着人的信念 人的信念通过数之自然性 宇宙性 科学性加以确定 这样 数 本原就不仅 仅作为古希腊哲学原初意义上万物起源之本 还作为世间最智慧的 数 和最美好的 和谐 内涵在 数 本原思 想中 表达了最切实的哲学是 爱智慧的和谐 和 和谐的智慧 的美好追求 毕达哥拉斯冥冥中于哲学 爱智 的源头处揭示了哲学智慧的真谛 哲学就是要以求真 求善 求美为准则 用全副的生命激情去热爱 追求真善美统一的 和谐的智慧 带着对真善美的追求 哲学走上了寻找智慧之路 它力求在最深刻的意义上把握和解释整个世界 试图从总体上和深层结构上探明人与世界的内在的本质的关系 奠 定人类自身在世界中的安身立命之本 确认人在世界中的价值目标和最终根据 哲学的 爱智 本性促使它不断得 以 始基 或 本体 的概念对经验世界多样性之统一性和对世界万物 变化 之终极根据作出探究和解释 8 在毕达哥拉斯对 数 本原思想的神学论证中所体现的求善之维不断彰显这种超越本性 是对终极价值和终极 意义的追求 美是合理之美 真的真理性 善的理想性的交流和融通 通过把对客观世界的认知过程变成主观世界的 自足完满追求 在有限与无限 真与善 理想与现实中显现美 创造美 在毕达哥拉斯 数 本原思想的哲学论证 中 不断体现着对真 善 美的理解 逐渐成为贯穿于西方哲学历史中对追求存在 寻求解释 体现价值的本体运 思之中 也在对终极本体做出终极解释实现终极价值中实现真 寻找善 体会美 哲学在对本体的永恒追求中求证 着真善美统一的 和谐的智慧 西方哲学是对 爱智慧 的无限追求 是对真善美的无止境追求 这种追求才可 称为 爱智慧 或 和谐的智慧 从以上事实可以清晰看出 数学化是自然科学发展的必经之路 从认识角度看 自然科学数学化有坚实基础 作 为纯数学 它是对客观世界空间形式和数量关系的研究 而自然界到处有空间形式和数量关系存在 就自然科学发 展的一般规律而言 总是从定性研究开始 进一步走向深入 发展到精确化 定量化阶段 从而使科学进入真正成熟的 时期 电子计算机出现给自然科学数学化提供了牢固的物质基础 正因为如此 随着自然科学研究不断发展 人们对 自然界奥秘的不断探索和数学研究的不断深入 自然科学将会应用越来越多的数学方法来研究本部门学科现象的量 同 时数学又会为自然科学提供更新更强 更有力的解决问题手段 有人预言 生物学在下一世纪将会取代物理学成为 使用数学最多的部门 生物数学的发展真正方兴未艾 下一步将要解决物理学同理论生物的综合问题 即生命系统 的组织 发育 进化等机制问题 很可能新的数学工具如环 域 函数等将有助于这个目标的实现 作为数学工作者 应 看到数学发展的光辉前景 立足本职工作 想办法提高学生的数学创新素质 为社会培养一批又一批高素质数学人才 为 科学和社会发展 贡献出自己毕生精力 在自然科学发展的进程中 数学的作用日见凸现 一方面 高新技术的基 础是应用科学 而应用科学的基础是数学 另一方面 随着计算机科学的迅速发展 数学兼有了科学与技术的双 重身份 现代科学技术越来越表现为一种数学技术 当代科学技术的突出特点是定量化 所谓定量思维指人们从 实际中提炼数学问题 抽象为数学模型 用数学计算求出此模型的解或近似解 然后回到现实中进行检验 以便 得到更广泛和更方便的应用 9 9 量子力学中测不准原理的主要内容及其影响量子力学中测不准原理的主要内容及其影响 一个微观粒子的某些物理量 如位置和动量 或方位角与动量矩 还有时间和能量等 不可能同时具有确 定的数值 其中一个量越确定 另一个量的不确定程度就越大 测量一对共轭量的误差的乘积必然大于常数 h 2 h 是普朗克常数 是海森伯在 1927 年首先提出的 它反映了微观粒子运动的基本规律 是物理学中又一 条重要原理 海森堡认为 对于物质的这些不可再分的构造物 也就是对于我们所知道的那些最轻的物体 任何一种照 射 或者是根本任何一种观察行动 都表示一种重要的干扰 都足以使被观察物体的行为发生决定性变化 对 电子速度的测定必然绘电子一个决定性的干扰 电子已经不是原来的状态了 从而使得对电子位置的精确测定成 为不可能 反之亦然 因此 微观粒子共扼变量测定的精确度相互成反比 海森堡认为 这不是观测手段不完善 而本质上是自然规律的一种限制 正是这种不确定性 这种排除了逻辑明确性的观点 使上述那些量子力学的矛 盾能得到一个自圆其说的解释 海森堡在谈到 测不准原理 和 互补原理 时直言不讳地说 互补概念鼓励了 物理学家们宁可使用一种含糊的语言 而不使用一种无歧义的语言 以符合于测不准原理的比较模糊的样子来使 用古典概念 交替地使用那些在同时使用会导致矛盾的古典概念 但是 这种用含糊其辞的方法来解决矛盾 很难使人相信是问题的根本解决 同时 观察行为的决定作用 又总是使人感到是一种添加东西 而不是物质客 体本身规律的描述 因此 海森堡企图解决 测不准原理 的认识论问题 赋予 测不准原理 普遍的认识论意 义 从而给量子力学建立一个哲学基础 不幸的是 他对 测不准原理 的哲学解释 却给这个正确的物理内容 披上唯心主义的外衣 我们可以看到 在量子力学的 哥本哈根解释 中 原子现象的不可直观性 主客观不可分原则 以及量子力 学规律的统计性 都是用 测不准原理 来解释的 对此我们应该作更深入一些的讨论 十九世纪经典物理学中 的以直观性为基础的 实在 概念 由于量子力学的出现已经发生了一些根本性的变化 海森堡从这些变化中得 出了主观唯心主义的结论 他说 如果量子论是正确的话 那末 说这些基本粒子是实在的 并不等于说它们是 9 和我们日常生活中的事物 如树木和石头等等是实在的一样 而只是说 看来它们是从观测到的 严格意义上讲来 是实在的物质素材导来的抽象 如果按照严格的意义不能说这些基本粒子是存在的话 那末我们也就不能认为物 质是真正的实在 因此 从哲学的本质意义上看 基本拉子同这些宏观客体是没有任何区别的 那么 我们怎么能从它们之间 具有很不相同物理特性和结构而得出基本粒子不存在的哲学结论呢 怎么能进而否认物质的 真正实在性 呢 因 此 海森堡把 测不准原哩 看成一条普谊的自钱定律 在解释微观检子的那些新的特征 新的性质时从根本上 否认基本拉子的存在 否认物质的实在性 在哲学仁是完全错误的 列宁继续写道 空洞的教授哲学所描述的任 何其池的 不变性 任何其他的 实质 任何 绝对的实体 在马克思和恩格斯着来 都是不存在的 物 的 实质 或 实体 也是相对的 它们只表现人对客体的认识的深化 既然这种深化昨天还没有超过原子 今 天还没有超过电子和以太 所以辩证唯物主义坚决认为 日益发展的人类科学在认识自然界上的这一切里程碑都 具有暂时的 相对的 近似的性质 因此 不同于形而上学的机械唯物论 物质结构 状态及其特性从古典 物理学到量子力学的变化 对辩证唯物主义的基本认识论来说 是不会发生任何困难的 并且它总是正确地预言 这种新的发展 当然 物质和意识的对立 仅仅在承认什么是第一性和什么是第二性的这个认识论的基本问题的 范围内 才有绝对的意义 超出这个范围 物质和意识的对立无疑是相对的 这是列宁多次指出的一个重要思想 因此 我们在自然科学的领域 在人类的实践活动中也应该看到物质和意识 思维和存在的相互作用 但必须首 先承认物质是第一性的 决定性的 海森堡认为 在自然科学体系中 人们变革自然的行为和人的知识系统都会 和自然发生某种相互作用 而且这种认识论还可以推广到生物学和人的意识这样的领域 这些思想包含着某些合 理的内核 是值得我们进一步探讨的 但是在何者是第一性的这个基本哲学问题上 主客观是绝不能混同的 由 于 则不准原理 我们对自然的认识体系发生了一些深刻的变化 从而影响我们的认识方法和科学方法论 这 无疑是我们应该充分估计的 但是 象海森堡那样 从 测不准原理 而认为 主客观不可分 量子力学的 实在 同我们的观测 同我们的知识和语言系统不可分割 这个 实在 只是在我们对它进行观测时才从 可 能 转化为 现实 并只能运用我们的知识和语言系统来陈述 而思想和语言又以思想者的存在为前提 这 样就把主观因素引进了自然世界 这绝不是认识论的 创造性发展 而只是 以最粗陋的形式恢复主观唯心主 义 存在即感知 是 令人贵憾的是他没有做到这一点 海森堡认为 对这些统计规律后面的物理实在作 进一步的满述是没有意义的 因为我们会在一条新的分界线上遇到 测不准原理 他说 实际上 很难理解 为什么不能想象量子理论统计规律更深一步的这种客观描写 就把人的认识能力封闭在统计规律租几率概念上 爱因斯坦花同哥本合根学派的争论巾不正是正确地指出这一点 说也们信仰 郑股子的神妙吗 这个原理对传统的客观性观念 理性观念和确定性的观念都带来了冲击 无疑 这是也是对经典物理学的新 发展 为人类认识事物提供了更客观客观的思维方式 颇有哲学的思辨和玩味 这条原理有一定的普适性 推而 广之 也就是当你观察到事物的时候 你已经在不可避免的改变着你的观察对象了 人们对客观规律的认识是相 对性的 是难以精确的 由于参与事物发展过程的因素的复杂性 科学预见只能大致正确地反映事物的发展趋势 要求科学的预见毫无误差地转变为现实是不合理的 1010 近代机械论自然观的主要内容及其影响近代机械论自然观的主要内容及其影响 内容 1 宇宙象空架子 绝对静止 绝对空间 2 时间永远以等速流逝 与物体运动无关 3 机械运动是唯 一的运动规律 宇宙是一架大机器 4 分析 分解的方法是研究自然的主要方法 一般认为 生活于公元前 4 世纪左右的古希腊哲学家和科学家留基伯 Leukippos 和德谟克利特 Demoritos 提 出的 原子论 思想 是西方机械论自然观最早和最重要的思想来源 他们的原子论基本思想主要有 一切事物的 本原是原子 原子是一种最后的不可分的物质微粒 原子的根本属性是绝对的充实性即无空隙性 原子在数量上无限 在 性质上无差别 原子之间的区别仅在形状大小和位置排列的不同 原子处在永恒的运动中 运动为原子所固有 运动 的场所是虚空即空洞的空间 原子构成万 其本身不生不灭 故不可能无中生有 也不可能在毁灭中化为乌有 动物和 人也是由原子构成 构成人的灵魂的原子比动物的更精致更圆滑些 原子聚则形成灵魂 分则生命消亡 古代的原子 论学说的核心内容在牛顿以后的经典自然科学中几乎被全部继承下来 总的来说对近代科学和唯物主义哲学的发展 10 起到了积极的推动作用 由柏拉图 亚里士多德和基督教神学哲学组成的中世纪思想在十三四世纪开始受到质疑 冲力学派在力学领域较早地对亚氏的运动理论进行批驳和抨击 15 世纪以后 特别是 16 世纪 欧洲的力学研究以古 希腊科学家阿基米德所已达到的成就为出发点 以学者与工匠传统 科学与技术的应用相接合 再加上数学方法 实验方法 科学方法的发现和应用 使此前在科学界统治长达 2000 年之久的亚氏力学理论迅速土崩瓦解 与古希腊 有机论自然观相对立的机械论自然观在哥白尼 N Cope