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发表于 2005-5-16 10:58:44
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第四部分 为什么说西方科学与文明遇到了瓶颈问题
一、还原论的终结
笔者认为,自2500年前以来,人类的科学和文明存在着至今仍具有巨大影响的两大相对独立的流派。一个是源于古希腊的西方科学与文明,一个是源于古代中国的东方科学与文
明。前者的科学思想是还原论,方法是公理化研究方法。后者的科学思想是整体论,方法是实用化研究方法。
尽管过去几百年以还原论为基础的西方科学取得了巨大成功,但我们不能陶醉于还原论的胜利,因为简单地理解组成部分并不能理解整体。20世纪基础科学的三大成就相对论、量子论和复杂科学的核心思想和结论分别从宇观、微观和宏观尺度下证实了还原论的局限性,数学上的重大发现哥德尔不完备性定理则从逻辑层次宣判了还原论统治地位的终结。
1、还原论的成功
还原论是把物质的高级运动形式(如生命运动)归结为低级运动形式(如机械运动)、用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律的形而上学方法。还原论认为,各种现象都可被还原成一组基本的要素,各基本要素彼此独立,不因外在因素而改变其本质。通过对这些基本要素的研究,可推知整体现象的性质。还原论是西方科学的灵魂。还原论与分析的方法相辅相成。分析的方法是科研的重要方法,最能体现还原论思想的分析方法是西方的公理化方法。西方科学的源头是古希腊文明。古希腊的还原论思想和公理化方法经过弗兰西斯·培根、笛卡尔和伽利略的继承和发扬,奠定了近代科学的基础。基于还原论的西方科学体系经过几百年的发展已经非常庞大和完整,在它的基础上诞生的工程技术,创造了空前繁荣的人类文明。
2、相对论认为宇宙是一个无法彻底还原的整体
还原论的宇宙观认为,时间和空间是分离的,宇宙内发生的事件与时空是分离的,宇宙仅仅是事件发生的舞台。但科技的发展证明,宇宙远不是还原论描述的那么简单。尽管有人称爱因斯坦为最后一位经典科学大师,但是他创立的相对论触动了还原论的基础。时间、空间、物质和能量乃至整个宇宙本身就是一个整体,必须作为一个整体来研究,一旦割裂就会产生严重失真,因此对宇宙已经无法再用还原论的方法进行简单地研究。
相对论认为:时间和空间是一个不可分割的整体,物质和能量与时空是一个不可分割的整体。《时间之箭》一书指出:空间和时间不应当单独处理,而是应当作为一个不可分割的整体来处理。闵可夫斯基1908年9月说:“从今以后,单独的空间和单独的时间注定要消失为阴影,而唯一继续存在的是两者的融合体。”((英)彼得·柯文尼 罗杰·海菲尔德 著,江涛、向守平译,《时间之箭》,湖南科学技术出版社,1995年10月,页67)
3、量子论从根本上动摇了还原论
迄今,描述微观世界的最为成功的理论是量子论。如果说20世纪初,爱因斯坦的相对论的结论对机械论世界观提出了质疑,那么微观世界的事实和量子论的思想结合在一起,则从根本上动摇了还原论的基础。量子论认为,我们的世界是一个非机械的、相互联系的、不可分割(还原)的世界。物质世界的根本元素就不是被分割的机械的原子、质子、中子,而是一个有机联系的整体。
测不确原理认为无法还原位置和速度两个基本量。还原论是机械决定论的基础。还原论的成功使得一些科学家得出结论认为是宇宙可以象一台机器一样被还原成各个零件,只要知道各个零件的运动规律,就可以推知整个宇宙的规律,因而宇宙像一台钟表一样是完全被确定的。对机械决定论提出致命一击的是量子论。量子论问世导致了测不准原理的提出。测不准原理从根本上表明,在对待位置和速度这两个基本量上,还原论是失效的。微观层次上的还原论失效,导致了机械的决定论的失效。因此,在微观限度上,我们无法把一个整体非常确定地分为一些组成部分,更无法把这些组成部分非常确定地组成整体。在这一过程中我们都要丧失大量信息。因此,还原论从本质上会导致信息的缺损,在很多情况下已经缺损得甚至不能做出近似的描述。
宇宙是一个不可还原的整体。量子论的一个重要思想是人、物质世界乃至整个宇宙是一个有机的整体。“量子理论不仅与19世纪经典物理学相冲突,而且它根本性地改变了科学家们关于人与物质世界关系的观点。因为按照玻尔对量子理论的解释,‘外在’世界的存在不是自身独立的,而是无法摆脱地与我们对它的感知纠缠在一起的。”((英)戴维斯 布朗 合编,易心洁 译,《原子中的幽灵》,湖南科学技术出版社,1992年2月,前言页1)对爱因斯坦提出的EPR实验的研究结论进一步证实了宇宙的整体性。从EPR实验还可以得出这么一个推论:如何承认宇宙是从一个非常小的点爆炸而来的,那么根据EPR实验的结论,我们可以得出宇宙是一个整体,因为宇宙任何两个部分在大爆炸之初都非常密切地存在联系。
4、复杂科学粉碎了还原论
西方科学只见树木不见森林的还原论存在着很大的片面性。而这种片面性越来越被人所认识。“上帝的整体性再一次提醒我们,不管物理学家对世界的构造和质料了解得多么清楚,任何纯粹的还原论思路总是把握不了整体性特点的。”((英)戴维斯 著,徐培 译,《上帝与新物理学》,湖南科学技术出版社,1992年12月,页244)
混沌理论推动了复杂科学的诞生。而复杂科学的问世给彻底动摇了还原论——能用还原论近似描述的仅仅是我们世界的很小的一部分。有人说:“20世纪的科学家只有三件事将被记住:相对论、量子力学和混沌。他们主张,混沌是本世纪物理学中第三次大革命。就像前两次革命一样,混沌割断了牛顿物理学的基本原则。如同一位物理学家所说:‘相对论排除了对绝对空间和时间的牛顿迷梦;混沌则排除了拉普拉斯决定论的可预见性的狂想。’在这三大革命中,混沌革命适用于我们看得见、摸得到的世界,适用于和人自己同一尺度的对象。” ((美)布莱克 著,张淑誉 译,《混沌:开创新科学》,上海译文出版社,1991年,页6)
5、哥德尔不完备性定理从逻辑上动摇了还原论
如果说相对论、量子论和复杂科学从规律上动摇了还原论的话,那么哥德尔不完备性定理则从逻辑上动摇了还原论。哥德尔不完备性定理是数学家库尔特·哥德尔1931年证明的。它指出,在任何公理化形式系统中,总存留着在定义该系统的公理的基础上既不能证明也不能证伪的问题。也就是说任何一个理论都有解决不了的问题。哥德尔不完备性定理断言,不仅仅是数学的全部,甚至任何一个系统,都不可能用类似哥德尔使用的能算术化的数学和逻辑公理系统加以概括。哥德尔的结果是对内涵公理化一个致命的打击。((美)M.克莱因 著,李宏魁 译,《数学:确定性的丧失》,湖南科学技术出版社,2001年,引自第十二章,第7至15自然段)
还原论者的一个理想是建立一个能描述整个宇宙的统一模型。有没有一个能描述整个宇宙的统一理论?根据哥德尔不完备定理,我们可以推断这一梦想可能实现不了。霍金曾是大统一理论的积极探索者之一。不过,现在霍金的观点发生了根本性的变化。2002年8月17日,霍金在北京国际弦理论会议上发表题为《哥德尔与M理论》的报告中认为,不太可能建立一个单一的能协调和完善地描述宇宙的理论。霍金坦言自己对这个结论也有一个接受的过程。他说以前他坚信能建立一个单一的描述整个宇宙的理论,现在他的想法变了。世界是多元化的。生物具有多样性,人类文化具有多元性,宇宙也应该是多层次和复杂的。因而不可能用单一的还原论描述它。
二、以还原论为基础的科技和人类发展道路面临重大挑战
以还原论为基础的西方科学以及在此基础上诞生的各种技术,在过去几百年中获得了飞跃性的发展。然而我们发现这种科学和技术目前遇到了巨大挑战。这种挑战在最近几年越来越明显。
以牛顿发表《自然哲学的数学原理》为标志的第一次科学革命距今仅300余年,比起人类的过去和未来,它的历史仅仅是沧海一粟。可以预见科技这把双刃剑将变得更加锋利,人类在利用它造福社会的同时一定要慎重地考虑科技的负面影响,因为科技发展中的一个小失误很可能造成巨大的损失。在过去的世纪、过去的千年中,人类已经不止一次打开“潘多拉的盒子”,全球变暧、臭氧层受损、沙漠化加剧、物种灭绝、核武器的威胁。就连计算机最初一批设计者在表达年份时简单地使用了2位数字也造成困扰世界的“千年难题”,全世界为此付出6000亿美元的代价。
工业革命之后人类的发展模式,特别是生产和消费模式已经走进死胡同,这已成为人们的共识。这种模式的错误有三,一是虽然使一些幸运的地方富裕和发达起来,却在更多的地方造成了贫困和落后,南北差距进一步扩大;二是虽然推动了经济发展和社会进步,但却过度地消耗资源,破坏了生态平衡和生存环境;三是虽然部分满足了部分人们的近期需要,但总体上却牺牲了人类长远的发展利益。因此,这种模式既没有带来全球普遍的和共同的发展,也未能保护好环境。1972年6月,联合国在瑞典召开了人类环境会议,提出了当代环境的问题。1992年6月,在巴西召开的联合国环境与发展大会(又称地球首脑会议)响亮地提出可持续发展的战略,并将之付诸于全球的行动。2002年8月26日至9月4日,可持续发展世界首脑会议(又称第二届地球首脑会议)在南非约翰内斯堡举行,大会通过了两份主要文件——《执行计划》和题为《约翰内斯堡可持续发展承诺》的政治宣言。各国领导人再次郑重表达了实施可持续发展的承诺。(United Nations: Global Challenge Global Opportunity, the World Summit on Sustainable Development, Johannesburg, South Africa, 26 August 4 September 2002.) |
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