科學技術哲學導論（第3版） 課件 第二章 科學技術與自然觀

1第二章

科學技術與自然觀

一、近代科學的興起與機械論自然圖景1.近代機械論自然觀的肇始伽利略為機械論自然觀奠定了認識論和方法論的基礎，他的格言：圣靈的心意是教導我們如何升入天堂，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)理論是用機械力學方法研究生理學的成果。

人類對自然的認識絕不是簡單的臨摹，而是依賴于人類的認知概念框架，對自然主動地進行同化和建構的結果。伽利略2法國哲學家、數(shù)學家笛卡兒是早期機械論哲學的代表人物。他的哲學是一種理性主義的二元論。笛卡兒認為，物質是形體世界里唯一的客觀實體，一切形體都是做機械運動的物質。笛卡兒將機械論引入生物界，他將動物看作具有各種生理功能的自動機器。笛卡兒對自然的認識基本擺脫了目的論和唯靈論的束縛，對后來機械論和唯物論的發(fā)展都起了重要作用。笛卡兒32.牛頓力學的影響與機械論哲學的成熟牛頓在他的著作中很好地貫徹了他的研究綱領。他在其經典名著《自然哲學的數(shù)學原理》中清楚地定義了涉及物質運動的“質量”“動量”“慣性”“時空”等基本概念，提出了運動三定律和萬有引力定律，從而將天上的運動和地上的運動統(tǒng)一了起來，構建起嚴謹?shù)慕浀淞W體系。牛頓通過在物質和運動基礎上加上一個新的范疇——力，把伽利略的數(shù)學傳統(tǒng)引入笛卡兒的機械論哲學的途徑，使得數(shù)學力學和機械論哲學彼此協(xié)調。牛頓4霍布斯曾被恩格斯譽為“第一個近代唯物主義者（18世紀意義上的）”。他建立了第一個比較完整的機械唯物論哲學體系，將力學范疇引入哲學，確立了物體、偶性、運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的觀點，認為微粒說“最能明了地解釋物體的各種性質”。洛克5成熟的機械觀，其基本思想是：整個宇宙由物質組成；物質的性質取決于組成它的不可再分的最小微粒的空間結構和數(shù)量組合；物質具有不變的質量和固有的慣性，它們之間存在著萬有引力；一切物質運動都是物質在絕對、均勻的時空框架中的位移，都遵循機械運動定律，保持嚴格的因果關系；物質運動的原因在物質的外部。63.機械論自然觀的社會、宗教背景近代科學的建立、機械論自然觀的形成，與工場的發(fā)展、機械的發(fā)明和制作密不可分。伴隨著勞動過程和社會過程的機械化，近代社會形成的諸過程，是機械論自然觀產生的基礎，也是其發(fā)展的推動力。在17世紀，科學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自然科學的研究，但不能把這一點絕對化。7形成科學理論不可或缺的三種因素是：卓越的設想或假說；正確的觀測數(shù)據(jù)的積累；包括使用數(shù)學工具的、合乎事實的理論構筑。84.機械論自然觀是還原論方法的一種具體形態(tài)機械論自然觀推動了唯物主義哲學的創(chuàng)立和發(fā)展。在科學發(fā)展史上，它指導著幾個世代的科學家的思維方式。機械觀同嚴格的決定論緊密相關，巨大的宇宙機器完全具有因果性和決定性：一切發(fā)生的東西均有原因，并導致確定的結果；換言之，一切東西都可以精確地解釋和預言。9經典力學所描述的世界圖景，具有如下要點：首先，自然界是不變的，當上帝給予第一推動力創(chuàng)世之時起迄今，普天之下原則上并無新物。其次，宇宙大廈的基礎是某些絕對簡單的、不可再分的物質粒子——“原子”，我們周圍的大小物件，一切都是由這些原始磚塊構成的。再次，機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識到的物體是什么樣子，它們實際上就是什么樣子。10二、辯證自然觀的革命1.自然科學的新發(fā)現(xiàn)與機械觀的衰落19世紀末20世紀初以來重要的科學成就都是對機械自然觀的重新審查和否定，其中特別具有代表性的有：細胞理論、能量守恒和轉化定律、達爾文生物進化論，這是19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)。在19世紀與20世紀之交，從物理學開始發(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、元素的復雜結構，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的創(chuàng)立，堅決要求否定機械直觀性的原則。11亞原子領域（或微觀）物理學的現(xiàn)代成就表明，所謂基本粒子雖然是復雜的、可以相互轉化的，但并不具有構成性質：它們不是彼此由對方構成的，也不是由別的更簡單、更基本的粒子構成的。122.還原論的現(xiàn)代意義有關還原論存在著三個突出的問題，它們有著重大的理論和實踐意義。這三個問題是：（i）我們是否能夠或是否希望把生物學還原為物理學或者還原為物理學和化學？（ii）我們是否能夠或是否希望把我們認為可歸諸動物的那些主觀意識經驗還原為生物學，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和化學？（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驗，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和化學？13科學理論的主要目標是回答有關外在世界尚存疑問的問題，并且對自然現(xiàn)象提供解釋。用構造性語言把現(xiàn)象納入某個理論模型，就給現(xiàn)象提供了某種解釋。在這個意義上，解釋相當于還原：就是把表面上極為復雜的自然現(xiàn)象歸結為幾個簡單的基本概念和關系。還原論的方法之所以有效：首先，是因為在科學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)實的完全確定的方面，而免去可能產生的不明確的思想。其次，要想使一門科學趨向精確化、定量化，就必定會用已有的精密自然科學——物理學和化學的一般原理來加以解釋。143.辯證自然觀的深刻內涵自然科學新發(fā)現(xiàn)，突破了牛頓力學的框架，預示了一種新的自然觀的誕生，即辯證的自然觀。包括數(shù)學、物理學、力學、天文學、化學、生物學等可能涉及的領域，辯證的自然觀都從生成、變化和相互關聯(lián)的角度予以把握。辯證自然觀認為物質擁有運動性和主體性，批判了自然（對于人類這個唯一的主體而言）依賴于外部作用而運動的機械論的觀點，指出了機械論自然觀的偏狹之處。15馬克思關于人與自然關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，首先應該審問人與自然是怎樣的關系。其二，馬克思認為，一方面，勞動是人類實現(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過程，是人類介入人與自然物質代謝的一個過程。16三、當代科學突破與自然觀的新探索1.自然的簡單性與復雜性大多數(shù)古代的哲學家和科學家都認為自然的本質是簡單的，而不是復雜的。它主要表現(xiàn)在兩個方面：一是物質構成上的簡單性；二是物質運動上的簡單性。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。它表明自然具有機械性的確定性、固有的秩序、決定性、必然性和單一因果關聯(lián)等。二是，自然的外在分離性。它包括兩個方面：一是自然與人是完全分離和獨立的，只存在外在關系，而沒有內在關聯(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系而無內在關聯(lián)，它們不受周圍環(huán)境中事物的內在影響。三是，自然的還原性。它包含兩個方面：其一，以無限可分的思想探求物質的基本構成。其二，認為整體或高層次的性質可以還原為部分的或低層次的性質，認識了部分的或低層次的性質，也就可以認識整體的或高層次的性質。四是，自然的祛魅。一般而言，自然的經驗性與復雜性是緊密關聯(lián)的，也是人們難以認識的。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：絕對的時空觀；時間的外在性、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)展起來的復雜性科學——系統(tǒng)論、混沌學、協(xié)同學、自組織理論等，考察它們對自然界中復雜性現(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、分形等復雜性現(xiàn)象。這是對“自然的本質是簡單”的反動。它比較充分地說明：由傳統(tǒng)科學所得出的“自然是簡單的”結論沒有充分的證據(jù)，自然具有廣泛的復雜性。192.時空的絕對性與相對性在牛頓的絕對時空觀中，時空是歐氏時空，符合伽利略變換下保持關系性質不變。時間與空間無關，是獨立的存在。愛因斯坦的相對論時空觀和量子力學的建立為人們打破這種絕對的時空觀創(chuàng)造了條件。一是同時性的相對性。二是時間與空間不可分離。三是時間、空間與物質不可分離。203.自然的構成性與生成性構成論的基本思想是：宇宙及其萬物的運動、變化、發(fā)展都是宇宙中基本構成要素的分離和結合。由自然的生成性自然而然地就可以得出自然具有有機整體性的特征。這可以概括為：世界是由關系網(wǎng)絡組成的有機整體，整體先于關系物；部分之和不等于整體；世界的各組成部分之間存在內在關系；世界是動態(tài)有序的整體：層創(chuàng)進化與自我超越；人類更大的意義與價值包含于自然整體的自組織進化過程中。214.自然的決定性與非決定性機械自然觀是決定論的自然觀。一切事物的運動變化都存在著確定的、必然的聯(lián)系，服從某種規(guī)律。這種機械論的決定論隨著科學的發(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域有效性的同時，也暴露了在新的亞原子的領域，非決定論普遍存在。對機械決定論沖擊最大的是20世紀50年代創(chuàng)立的混沌學。22混沌運動具有內在的隨機性、對初始值的敏感依賴性和奇異性。所謂內在的隨機性，是指混沌的產生既不是因為系統(tǒng)中存在的隨機力或受環(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，更不是與量子力學不確定性有關，而是來自確定性系統(tǒng)內部的隨機性。所謂對初始值的敏感依賴性，是指當初始值出現(xiàn)微小偏差時，便引起軌道按指數(shù)速度分離，“蝴蝶效應”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，吸引子內部的運動又是不穩(wěn)定的，即相鄰運動軌線互相排斥，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構；它的空間圖形具有分形的幾何結構，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演變的過程，與近代科學特別是牛頓力學一道興起的是機械論自然觀，它是還原論方法的一種具體形式，其要點是：自然的不變性、原子的基本性、機械的直觀性、世界的既成性。隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展，機械論自然觀又暴露其局限性，強調普遍聯(lián)系和發(fā)展的辯證自然觀開始登上歷史舞臺，它把自然作為一個有機