1第二章

科學(xué)技術(shù)與自然觀

一、近代科學(xué)的興起與機(jī)械論自然圖景1.近代機(jī)械論自然觀的肇始伽利略為機(jī)械論自然觀奠定了認(rèn)識論和方法論的基礎(chǔ)，他的格言：圣靈的心意是教導(dǎo)我們?nèi)绾紊胩焯?，但決不是教給我們天堂本身是如何行走的。哈維的血液循環(huán)理論是用機(jī)械力學(xué)方法研究生理學(xué)的成果。

人類對自然的認(rèn)識絕不是簡單的臨摹，而是依賴于人類的認(rèn)知概念框架，對自然主動地進(jìn)行同化和建構(gòu)的結(jié)果。伽利略2法國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家笛卡兒是早期機(jī)械論哲學(xué)的代表人物。他的哲學(xué)是一種理性主義的二元論。笛卡兒認(rèn)為，物質(zhì)是形體世界里唯一的客觀實(shí)體，一切形體都是做機(jī)械運(yùn)動的物質(zhì)。笛卡兒將機(jī)械論引入生物界，他將動物看作具有各種生理功能的自動機(jī)器。笛卡兒對自然的認(rèn)識基本擺脫了目的論和唯靈論的束縛，對后來機(jī)械論和唯物論的發(fā)展都起了重要作用。笛卡兒32.牛頓力學(xué)的影響與機(jī)械論哲學(xué)的成熟牛頓在他的著作中很好地貫徹了他的研究綱領(lǐng)。他在其經(jīng)典名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中清楚地定義了涉及物質(zhì)運(yùn)動的“質(zhì)量”“動量”“慣性”“時(shí)空”等基本概念，提出了運(yùn)動三定律和萬有引力定律，從而將天上的運(yùn)動和地上的運(yùn)動統(tǒng)一了起來，構(gòu)建起嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕?jīng)典力學(xué)體系。牛頓通過在物質(zhì)和運(yùn)動基礎(chǔ)上加上一個(gè)新的范疇——力，把伽利略的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)引入笛卡兒的機(jī)械論哲學(xué)的途徑，使得數(shù)學(xué)力學(xué)和機(jī)械論哲學(xué)彼此協(xié)調(diào)。牛頓4霍布斯曾被恩格斯譽(yù)為“第一個(gè)近代唯物主義者（18世紀(jì)意義上的）”。他建立了第一個(gè)比較完整的機(jī)械唯物論哲學(xué)體系，將力學(xué)范疇引入哲學(xué)，確立了物體、偶性、運(yùn)動因果性等基本范疇?；舨妓孤蹇宋詹l(fā)展了牛頓、玻意耳用微粒說概括物體性質(zhì)的觀點(diǎn)，認(rèn)為微粒說“最能明了地解釋物體的各種性質(zhì)”。洛克5成熟的機(jī)械觀，其基本思想是：整個(gè)宇宙由物質(zhì)組成；物質(zhì)的性質(zhì)取決于組成它的不可再分的最小微粒的空間結(jié)構(gòu)和數(shù)量組合；物質(zhì)具有不變的質(zhì)量和固有的慣性，它們之間存在著萬有引力；一切物質(zhì)運(yùn)動都是物質(zhì)在絕對、均勻的時(shí)空框架中的位移，都遵循機(jī)械運(yùn)動定律，保持嚴(yán)格的因果關(guān)系；物質(zhì)運(yùn)動的原因在物質(zhì)的外部。63.機(jī)械論自然觀的社會、宗教背景近代科學(xué)的建立、機(jī)械論自然觀的形成，與工場的發(fā)展、機(jī)械的發(fā)明和制作密不可分。伴隨著勞動過程和社會過程的機(jī)械化，近代社會形成的諸過程，是機(jī)械論自然觀產(chǎn)生的基礎(chǔ)，也是其發(fā)展的推動力。在17世紀(jì)，科學(xué)與宗教也有著緊密的聯(lián)系。在特定的場合下，某種宗教信念也會促進(jìn)自然科學(xué)的研究，但不能把這一點(diǎn)絕對化。7形成科學(xué)理論不可或缺的三種因素是：卓越的設(shè)想或假說；正確的觀測數(shù)據(jù)的積累；包括使用數(shù)學(xué)工具的、合乎事實(shí)的理論構(gòu)筑。84.機(jī)械論自然觀是還原論方法的一種具體形態(tài)機(jī)械論自然觀推動了唯物主義哲學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展。在科學(xué)發(fā)展史上，它指導(dǎo)著幾個(gè)世代的科學(xué)家的思維方式。機(jī)械觀同嚴(yán)格的決定論緊密相關(guān)，巨大的宇宙機(jī)器完全具有因果性和決定性：一切發(fā)生的東西均有原因，并導(dǎo)致確定的結(jié)果；換言之，一切東西都可以精確地解釋和預(yù)言。9經(jīng)典力學(xué)所描述的世界圖景，具有如下要點(diǎn)：首先，自然界是不變的，當(dāng)上帝給予第一推動力創(chuàng)世之時(shí)起迄今，普天之下原則上并無新物。其次，宇宙大廈的基礎(chǔ)是某些絕對簡單的、不可再分的物質(zhì)粒子——“原子”，我們周圍的大小物件，一切都是由這些原始磚塊構(gòu)成的。再次，機(jī)械模型本來是抽象的形式，卻被想象成與看得見的東西相類似。最后，自然界中一切要素都是預(yù)先給定的，這就是說，世界是既成的，我們在自然界中所見到和認(rèn)識到的物體是什么樣子，它們實(shí)際上就是什么樣子。10二、辯證自然觀的革命1.自然科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)與機(jī)械觀的衰落19世紀(jì)末20世紀(jì)初以來重要的科學(xué)成就都是對機(jī)械自然觀的重新審查和否定，其中特別具有代表性的有：細(xì)胞理論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律、達(dá)爾文生物進(jìn)化論，這是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。在19世紀(jì)與20世紀(jì)之交，從物理學(xué)開始發(fā)生了許多根本的變化。Ｘ射線、電子、放射性的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子、元素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，證明了它們的可分性和互變性。愛因斯坦相對論特別是量子力學(xué)的創(chuàng)立，堅(jiān)決要求否定機(jī)械直觀性的原則。11亞原子領(lǐng)域（或微觀）物理學(xué)的現(xiàn)代成就表明，所謂基本粒子雖然是復(fù)雜的、可以相互轉(zhuǎn)化的，但并不具有構(gòu)成性質(zhì)：它們不是彼此由對方構(gòu)成的，也不是由別的更簡單、更基本的粒子構(gòu)成的。122.還原論的現(xiàn)代意義有關(guān)還原論存在著三個(gè)突出的問題，它們有著重大的理論和實(shí)踐意義。這三個(gè)問題是：（i）我們是否能夠或是否希望把生物學(xué)還原為物理學(xué)或者還原為物理學(xué)和化學(xué)？（ii）我們是否能夠或是否希望把我們認(rèn)為可歸諸動物的那些主觀意識經(jīng)驗(yàn)還原為生物學(xué)，以及假如對問題（i）給予肯定的回答，我們能否再把它們還原為物理學(xué)和化學(xué)？（iii）我們是否能夠或是否希望把自我意識和人類心靈的創(chuàng)造性還原為動物的經(jīng)驗(yàn)，以及假如對問題（i）與（ii）給予肯定的回答，那么，我們能否再把它們又還原為物理學(xué)和化學(xué)？13科學(xué)理論的主要目標(biāo)是回答有關(guān)外在世界尚存疑問的問題，并且對自然現(xiàn)象提供解釋。用構(gòu)造性語言把現(xiàn)象納入某個(gè)理論模型，就給現(xiàn)象提供了某種解釋。在這個(gè)意義上，解釋相當(dāng)于還原：就是把表面上極為復(fù)雜的自然現(xiàn)象歸結(jié)為幾個(gè)簡單的基本概念和關(guān)系。還原論的方法之所以有效：首先，是因?yàn)樵诳茖W(xué)研究中對紛繁多樣的總體加以限制，可以把注意力集中于現(xiàn)實(shí)的完全確定的方面，而免去可能產(chǎn)生的不明確的思想。其次，要想使一門科學(xué)趨向精確化、定量化，就必定會用已有的精密自然科學(xué)——物理學(xué)和化學(xué)的一般原理來加以解釋。143.辯證自然觀的深刻內(nèi)涵自然科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，突破了牛頓力學(xué)的框架，預(yù)示了一種新的自然觀的誕生，即辯證的自然觀。包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等可能涉及的領(lǐng)域，辯證的自然觀都從生成、變化和相互關(guān)聯(lián)的角度予以把握。辯證自然觀認(rèn)為物質(zhì)擁有運(yùn)動性和主體性，批判了自然（對于人類這個(gè)唯一的主體而言）依賴于外部作用而運(yùn)動的機(jī)械論的觀點(diǎn)，指出了機(jī)械論自然觀的偏狹之處。15馬克思關(guān)于人與自然關(guān)系的論述特別值得注意：其一，要解決所謂自然環(huán)境被破壞的問題，首先應(yīng)該審問人與自然是怎樣的關(guān)系。其二，馬克思認(rèn)為，一方面，勞動是人類實(shí)現(xiàn)理性目的的活動，自然是為此目的的素材；另一方面，勞動是人類與自然之間的一個(gè)過程，是人類介入人與自然物質(zhì)代謝的一個(gè)過程。16三、當(dāng)代科學(xué)突破與自然觀的新探索1.自然的簡單性與復(fù)雜性大多數(shù)古代的哲學(xué)家和科學(xué)家都認(rèn)為自然的本質(zhì)是簡單的，而不是復(fù)雜的。它主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是物質(zhì)構(gòu)成上的簡單性；二是物質(zhì)運(yùn)動上的簡單性。17自然的簡單性主要表現(xiàn)在下列幾方面：一是，自然的規(guī)律性。它表明自然具有機(jī)械性的確定性、固有的秩序、決定性、必然性和單一因果關(guān)聯(lián)等。二是，自然的外在分離性。它包括兩個(gè)方面：一是自然與人是完全分離和獨(dú)立的，只存在外在關(guān)系，而沒有內(nèi)在關(guān)聯(lián)；二是自然可以盡可能地還原成一組基本要素，其中一要素與另一要素僅有外在關(guān)系而無內(nèi)在關(guān)聯(lián)，它們不受周圍環(huán)境中事物的內(nèi)在影響。三是，自然的還原性。它包含兩個(gè)方面：其一，以無限可分的思想探求物質(zhì)的基本構(gòu)成。其二，認(rèn)為整體或高層次的性質(zhì)可以還原為部分的或低層次的性質(zhì)，認(rèn)識了部分的或低層次的性質(zhì)，也就可以認(rèn)識整體的或高層次的性質(zhì)。四是，自然的祛魅。一般而言，自然的經(jīng)驗(yàn)性與復(fù)雜性是緊密關(guān)聯(lián)的，也是人們難以認(rèn)識的。18自然的簡單性除了表現(xiàn)在上述幾方面外，還表現(xiàn)在下列一些方面：絕對的時(shí)空觀；時(shí)間的外在性、非生命性和對稱性；自然的對稱性、可逆性、相似性、最優(yōu)性等。最新發(fā)展起來的復(fù)雜性科學(xué)——系統(tǒng)論、混沌學(xué)、協(xié)同學(xué)、自組織理論等，考察它們對自然界中復(fù)雜性現(xiàn)象的研究，就會發(fā)現(xiàn)自然界中存在大量的模糊性、非線性、混沌、分形等復(fù)雜性現(xiàn)象。這是對“自然的本質(zhì)是簡單”的反動。它比較充分地說明：由傳統(tǒng)科學(xué)所得出的“自然是簡單的”結(jié)論沒有充分的證據(jù)，自然具有廣泛的復(fù)雜性。192.時(shí)空的絕對性與相對性在牛頓的絕對時(shí)空觀中，時(shí)空是歐氏時(shí)空，符合伽利略變換下保持關(guān)系性質(zhì)不變。時(shí)間與空間無關(guān)，是獨(dú)立的存在。愛因斯坦的相對論時(shí)空觀和量子力學(xué)的建立為人們打破這種絕對的時(shí)空觀創(chuàng)造了條件。一是同時(shí)性的相對性。二是時(shí)間與空間不可分離。三是時(shí)間、空間與物質(zhì)不可分離。203.自然的構(gòu)成性與生成性構(gòu)成論的基本思想是：宇宙及其萬物的運(yùn)動、變化、發(fā)展都是宇宙中基本構(gòu)成要素的分離和結(jié)合。由自然的生成性自然而然地就可以得出自然具有有機(jī)整體性的特征。這可以概括為：世界是由關(guān)系網(wǎng)絡(luò)組成的有機(jī)整體，整體先于關(guān)系物；部分之和不等于整體；世界的各組成部分之間存在內(nèi)在關(guān)系；世界是動態(tài)有序的整體：層創(chuàng)進(jìn)化與自我超越；人類更大的意義與價(jià)值包含于自然整體的自組織進(jìn)化過程中。214.自然的決定性與非決定性機(jī)械自然觀是決定論的自然觀。一切事物的運(yùn)動變化都存在著確定的、必然的聯(lián)系，服從某種規(guī)律。這種機(jī)械論的決定論隨著科學(xué)的發(fā)展日益表現(xiàn)出它的局限性。量子理論在表明牛頓理論在宏觀領(lǐng)域有效性的同時(shí)，也暴露了在新的亞原子的領(lǐng)域，非決定論普遍存在。對機(jī)械決定論沖擊最大的是20世紀(jì)50年代創(chuàng)立的混沌學(xué)。22混沌運(yùn)動具有內(nèi)在的隨機(jī)性、對初始值的敏感依賴性和奇異性。所謂內(nèi)在的隨機(jī)性，是指混沌的產(chǎn)生既不是因?yàn)橄到y(tǒng)中存在的隨機(jī)力或受環(huán)境外噪聲源的影響，也不是由于無窮多自由度的相互作用，更不是與量子力學(xué)不確定性有關(guān)，而是來自確定性系統(tǒng)內(nèi)部的隨機(jī)性。所謂對初始值的敏感依賴性，是指當(dāng)初始值出現(xiàn)微小偏差時(shí)，便引起軌道按指數(shù)速度分離，“蝴蝶效應(yīng)”是其生動體現(xiàn)。所謂奇異性，是指從整體上看，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，但從局部看，吸引子內(nèi)部的運(yùn)動又是不穩(wěn)定的，即相鄰運(yùn)動軌線互相排斥，而且按指數(shù)速率分離；混沌吸引子具有無窮層次的自相似結(jié)構(gòu)；它的空間圖形具有分形的幾何結(jié)構(gòu)，其綜合利用數(shù)一般是非整數(shù)維。23人類的自然觀有一個(gè)演變的過程，與近代科學(xué)特別是牛頓力學(xué)一道興起的是機(jī)械論自然觀，它是還原論方法的一種具體形式，其要點(diǎn)是：自然的不變性、原子的基本性、機(jī)械的直觀性、世界的既成性。隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，機(jī)械論自然觀又暴露其局限性，強(qiáng)調(diào)普遍聯(lián)系和發(fā)展的辯證自然觀開始登上歷史舞臺，它把自然作為一個(gè)有機(jī)