中国泰光电力器材厂:现代科学的若干问题（11至20章）

现代科学的若干问题（11至20章）

第11章  为什么数学属于非科学知识体系

因为数学中的公理，以及定义和定理，不满足可证伪性标准，而其正确性总是不容置疑，因而是真理或必然真理。

我们论述数学理论，更多的是论及它是否严密，论及它是否自恰，却很少论及它是真伪。

数学逻辑本身具有体系内自恰，在其体系之外有可能并不完备或自洽，例如欧氏几何与非欧几何，在各自体系内自洽，一旦各自转化到对方的体系，就无从谈及自洽问题，也不再完备。

第11-1 数学理论预见电磁波存在

数学的基础是逻辑推理，数学也是科学理论的重要工具。例如克拉克·麦克斯韦，曾经运用纯数学工具，抽象的数学方法，对电场与磁场，作过深奥的计算，也是预见性的理论计算，并从理论上做出预言，电磁波的存在的可能性。

德国的物理学家赫兹，验证了麦氏理论的正确性。这一事实充分表明，通过数学方法，与科学实验的验证，也是发现科学理论的重要途径。

第11-2章  数学之美

        数学有逻辑之美，而逻辑或理则是指，人对客观事物的抽象思维，它高于形象思维，也高于直觉和顿悟的思维。所谓抽象思维，是指抽取事物共同本质的属性的过程，即舍末求本的过程。通过思维才能形成概念，所以抽象思维，是认识事物的必要方法和手段。

       数学具有精严之美，所谓精，是指数学的精确性，所谓严，是指数学的严格和严谨。这一美无须赘述，几何学训练了人们的精明。

        数学具有匀称之美，所谓匀称，大概并非专指，数学的均匀与对称，因为它早已被人们公认，或许是数学的韵味或体型。

        数学具有理性之美，所谓理性，是指数学的自然合理性，也是它不容置疑的真理性。这似乎过于绝对化，事实上它从来就有不可证伪性，所以才归入非科学知识体系，然而它又是真理的象征。

        数学具有智慧之美，这是不言而喻的情景，数学的的确确，是人类智慧的结晶。不过我还想夸一夸数学的极限概念，不管宇宙有多么大，也大不过数学的无穷大；不论物质微粒多么小，也小于数学的无穷小。

        数学蕴藏着宇宙，无以言状的极致大美。人的一生，如果没有领略过这种美，绝对是遗憾的一生！

第11-3章  数学与逻辑的诗意

数学是一门既古老，又现代的非科学。因为它不能证伪，所以不能归入科学。然而数学的定义或定理，都具有不容置疑的正确性，可以认为，它是必然真理。

数学是逻辑推理，既十分抽象，又特别有趣。例如，它定义的点线，无形而不可见。

逻辑推理，似乎难于理解，好像非常神秘，然而实际上，这是一个思维问题。例如，亚氏三段论逻辑，由大前提，经小前提，得出结论，解决问题。

亚里士多德，引用希腊谚语给学生讲解，他的“三段论”逻辑：你的钱包在你口袋里，而你的钱又在你的钱包里，则你的钱肯定在你的口袋里，这是亚氏经典，用谚语解释逻辑。

思维是人特有的大脑活动，它具有不同的类型：数学家善于逻辑思维，而画家长于形象思维。你可以回忆，那些能歌善舞的同学，对数学感到吃力，而那些数理尖子同学，大都对歌舞不感兴趣。

诚然，数学有初等与高等之分，所描述对象的复杂程度，通常决定所用数学的高深程度。例如，脑科学理论；随机过程理论；模糊数学；混沌理论…。都是应用数学，都很高深。

第12章  何谓伪科学 

伪科学是一个比较复杂的问题。纵观科学发展史的情景，伪科学总是与科学相伴而生，犹如任何音乐总伴有噪声。有时需要很长的时间，才被揭露或发现。

    观察科学史的进程，伪科学现象具有两大特征：一是打着科学的招牌或旗号，具有冒充科学的非科学特征；二是与作伪、欺骗和诡辩同生，总有迷惑善良或无知者的情形。欺骗和作伪，是伪科学的第二天性，因为科学也常有出错情形，所以鉴别科学与伪科学，绝非是一件很容易的事情。

    尽管可重复性和可检验性是很重要的判据，尤其是检验经验科学，的确是十分有效的判据。然而仅仅凭借这些，确实是很不充分，也多少存在欠缺。

科学家和科学哲学家，力图寻找能够划分科学与伪科学的标准。

    随着科学哲学的兴起，科学理论的评价和划界问题，成为科学哲学的核心主题，也是科学哲学的基本问题。除第8章所述各大流派所提出的科学划界原则和标准外，对于科学与伪科学的划分，也提出了具体的判别标准。

第12-1章  如何判别伪科学

    阿根廷藉美国理论物理学家马里奥·邦格，作为一位科学哲学家，提出了伪科学的六条特征或标准：

一伪科学的认识论是主观主义；二其形式及背景颇为朴素，很少包含数学和逻辑推理；三它的知识经不起检验，甚至完全是子虚乌有的东西；四它同邻近的研究领域，没有重叠和相关的关系；五它与已经证实的理论相比，它不具备知识的增量；六它总是难以捉摸的无形实体，它总有一种不变的信仰。

对于伴随科学出现的伪科学，采用这些标准就不难判别。

    第12-2章  伪科学的灵学案例

    十九世纪初的灵学，源于欧美大陆， 其宗旨是寻找“灵魂不灭”，其最初形式是“招魂术”。它曾掀起了巨大的招魂运动，著名唯灵论事件屡见不鲜，欧洲和北美大陆都被轰动。例如1848年最著名的灵学事件：福克斯的两姐妹通过灵魂传媒，与死者进行灵魂通信的事件，很快从美国纽约州传到欧洲。

又如通灵人霍姆的表演，于1868年轰动整个欧洲，他活跃在法国拿破仑三世，俄国亚历山大沙皇二世，及荷兰索菲娅女王之间。

到了十九世纪最后几年，以著名物理学家克鲁克斯，及著名生物学家华莱士为代表的一批剑桥派科学家，于1882年在英国成立，

   “灵学研究会”组织，相继在欧洲大陆各国[1]成立，美国也有灵学研究组织。

    随着灵学以科学的名义，迈进科学的殿堂里。寻找灵魂不灭的研究史几经崛起，几经衰落,有100多年的经历，最终陷入荒唐迷信境地，现代唯灵论寿终正寝。“灵魂不灭”的主题，最终以失败而告终，尽管是以科学的名义，由科学家进行操作和演义。

第12-3章  伪科学的占星术案例

占星术亦称星命学或星相学，源于公元前六世纪的美索不达米亚。以日月星辰的位置，预测人间的凶吉。

占星术有漫长的历史，不断变换其内容和形式。占星家们认为，某些天体的变化和运动，以及某些天体的组合体，与地上四元素[2]的生灭过程，具有某些特定关系。进而演变成，日月星辰都是某种天神，通过对天神的祈祷，可以使地上的人们，消灾避祸平平安安。近代占星术家们，进一步把人的出生，与黄道十二宫进行对位，而预测人生的命运，并寻找它们之间的数学关系和统计学关系。

但随着日心说的确立和近代科学的兴起，占星术的伪科学面貌，日渐暴露无疑，从而渐渐地衰落下去。

    注释：（1）四元素为水、气、土、火；

          （2）在天文学上，以地球为中心，太阳环绕地球所经过的轨迹称为“黄道”。 黄道面包括了除冥王星以外所有行星运转的轨道，也包含了星座，恰好约为30度。范围内各有一个星座，总计为十二个星座，称为“黄道十二宫”。

古代巴比伦把整个黄道圈从春分点开始均分为12段，每段均称为宫，各以其所含黄道带星座之名命名。总称黄道十二宫。后因岁差关系，黄道十二宫与黄道十二星座不再相应。

黄道十二宫（zodiac）一词来自希腊语zodiakos，意思是动物园。在希腊人眼里，星座是由各种不同的动物形成，这也就是十二个星座名称的由来。

第13章  何谓“认知科学”？

20世纪70年代，世界兴起了认知科学，随后我国科学家也提出了认知科学。科学家们认为，自然科学与人文社会科学，在古代是浑然一体。

    十六世纪以来的自然科学，才逐步与神学和哲学分离。自然科学的地位，逐步提高而达到独立。然而自然科学的各个学科，却又开始逐步地融合。按照基本粒子、原子、分子，生命、意识及社会的进化来说，

社会科学与自然科学也会最终整合。

他们还认为，科学的基本要求之一是统一性。虽说交叉科学的发展，促进了科学的统一性，但自然科学与社会科学的分裂，是科学最后的分裂，也是最大的分裂。

通过发展认知科学，有可能弥合最后的分裂，这或许是人们对于科学，形成的前瞻性的理解。因为社会是由人组成的，所以认知科学，所要解决的问题，恰恰就是，“人是什么”的问题。反过来也可以说，如果自然科学与社会科学，存在的断层而不被弥合，那么认知科学，也就没有立足之地，更不可能取得成功，那怕是一些成效或成绩。

我国的认知科学，又称作思维科学，其主要研究对象是人脑的认知机制与过程，包括意识、思维、感情，这类高级神经活动。所以认知科学本身就是一门交叉科学：它涉及哲学、心理学、认识论，人类学、语言学、脑神经科学，以及计算机科学和人工智能，还有进化生物学，以及动物行为学等等。归根结底，研究人的意识问题，实际上是要回答，“人是什么？”的难题。

第14章  何谓“人体科学”？

近年来我国的科学家，尤其是科学大家钱学森先生，提出了前瞻性的人体科学，这是研究人是什么？及人与宇宙环境关系的科学。

他们认为人体结构，是一个开放的复杂巨系统；由细胞、组织、器官，及子系统四个层次构成。器官所组成的人体的子系统，包括神经系统等9个子系统[1]。这些子系统在新陈代谢、兴奋性及生殖等生理功能相互关联、相互制约、相互作用。

另外人还与周围的环境，人与人、人与社会，尤其是与人的历史文化背景，以及人与自然环境，有着不可分割的联系，是一个开放的复杂超巨系统。

人体科学的研究对象，就是这个超巨系统。他们还认为研究人体科学，不能局限于生物学，生理学，生物化学，也要研究脑科学等各个方面[2]，还要应用电脑等现代科学技术手段[3]， 总之研究人和人体科学，必须综合现代科学的诸多方面。

人和人体科学的最终目标是，统一人的自然属性和社会属性，

探索人的感觉和思维的过程，研究人的意识和潜意识的表现，最终寻求“人是什么”的答案。

关于“人是什么”，作为宇宙大自然产物的人类，经历了多少万年的物竞天择，才形成作为其一部分的人类。才具有了取决于它的自然属性。 作为不同时代与社会的人类，具有不尽相同的社会属性，人们的思想、意识及思维，取决于时代的生产力水平，也取决于社会的文化与文明。

若将自然科学与人文社会科学，统一为所谓的“大科学”，则意味着“大科学”涵盖思想、文化、文明，以及诸如此类的复杂事物。这是将科学融入文化，也是使现有文化科学化。

尽管当代科学技术在加速发展，人们却觉得“大科学”，任重道远而极其难能。虽说人的意识为客观存在，它却与物质实体大不相同。虽说有“我思即我在”之说，思维毕竟是极为复杂的过程。我们连大脑还是一知半解，怎样认识其意识和思维的功能，又如何将潜意识思维加以厘清。研究人体科学或“大科学”，必然是艰苦卓绝的过程，必然是经由多少代人的努力，也必然是功到自然成。

[1] 骨骼系统、肌肉系统、神经系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、内分泌系统与生殖系统。

[2] 可以从脑科学、心理学、仿生学、神经行为学、血液流变学、电磁生物学、生物磁学、航天医学、分子调整医学（波林提出的）等。 

[3] 如电子计算机、电磁波、超声波、红外线、心电图、脑电图等仪器与设备。

第15章  何谓“复杂性科学”？

    21世纪的科学，将形成复杂的科学体系，这将是诞生于秩序，与混沌边缘的科学体系。

在各不同的科学领域，科学家们惊奇的发现：这个世界是演进变化的世界；是相互关联的世界；也是非线性发展的世界；并非是现有科学，可以解释清楚的世界。

在这个世界里，不仅存在着混沌，也存在着结构和秩序。各不同领域的科学家们，将不断的汇聚他们的新观点，将逐渐地汇聚他们的新发现。

对于整个人类社会，对于整个大自然，他们将形成全新的认识，形成全新的观念与理念。

    在“复杂性科学”方面，它是如此之新颖，其范围又是如此之广泛，以致没有人确知其含义，也不能予以确切地定义，甚至还根本不知道其边界究竟在哪里。然而诸如此类的未知难题，也许就是“复杂性科学”所具有的全部意义。如果说“复杂性科学”目前所要研究领域，仍然显得模糊不清，那么这正是这项研究，所要试图解答的问题。

    这是一切常规学科范畴无法解答的问题或难题。

第16章 尚无答案的诸多难题

    在化石标本的记载中,古代的物种和生态系统，往往保持几百万年的稳定，然而却在地质期的某一瞬间，有大量的生物灭种，或演变为新的物种，这是为什么呢?究竟有什么变故发生？也许恐龙遭到灭绝，是小行星所造成，然而那个时期，并没有这么多的小行星，是否还有其他原因，由其他因素所造成。

原始的液态氨基酸，如何在四十亿年前，与其它简单的分子一道，转化为最初的活细胞？我们知道，分子不可能随机地组合，但生命起源学家们，却又津津乐道地说，不发生这样的情形，才是荒谬绝伦的事情。难道生命的起源，竟是一个奇迹使然？抑或是液态氨基酸，有我们至今，尚不知晓的致因? 

为什么单个细胞，在六亿年前开始组合，从而形成水母、海藻、昆虫及其他生物，最后进化到人类这样的多细胞生物？而人类，为什么要耗费那么长的时间， 才组成各种类型的社会？

如果资本主义自由市场，完全由适者生存的法则决定，那么为什么又会发生一些与人际之间残酷竞争毫不相关的事情？在这个好人经常无法坚持到底的世界中，为什么又有像信任与合作这样的事情？尽管有各种各样的情形，为什么信任与合作不但存在，而且还会发扬光大和繁荣昌盛？

    我们的肾脏和眼睛，可谓精妙绝伦，达尔文的自然选择理论，如何解释这些精细复杂的结构？难道我们生命体中，这些令人无法相信的组织和器官，仅仅是随机进化的结果，纯粹是一种偶然！抑或在四十亿年以前，还有达尔文所不了解的因素，发挥作用才真正使然。

生命究竟是什么？难道就是碳水化合物，只不过复杂而特殊。还是某种更微妙的未知之物？人的脑子究竟是什么？难道就是三磅重的团块之物，是普普通通的物质，而毫无特殊之处！那么大脑究竟如何产生诸如思想、情感、思维和意识，这些不可言喻的特征？

根据大爆炸理论，宇宙始于一片的混沌。然而从此开始，如像热力学第二定律，宇宙就受制于某种不屈不挠的力，趋于混乱、解体，

    具有衰败的倾向力。与此同时，它又无处不产生结构和秩序：行星、恒星和银河系，以及植物、动物和大脑等。这又是怎么一回事？是因为永恒趋于混乱的强制力与同样强大的趋于结构秩序的强制力，具有某种相互抗衡。如果是这样的情形，那么这两种力量，如何同时发生作用? 

我们不难发现，所有以上这些问题，具有同一的共同点，同时具有“无人知晓”这个共同的答案。有些问题看上去，似乎根本不是科学问题。一旦进一步研究，就会发现这些问题，其实有许多共同的东西。比如它们都属于一个系统，即所谓“复杂系统”。许多独立的因素，在许多方面相互作用。如蛋白脂肪与细胞核酸相互产生化学作用，

    从而组成了活细胞；又如由几十亿相互关联的神经细胞，组成人的大脑；由成千上万的人相互依存，组成人类社会。而且每一种“复杂系统”，通过无穷无尽的相互作用，使每个复杂系统，作为一个整体，产生自发的自组织性。

人们在力图满足自己物质需要的过程中，通过无数个人的买卖行为，无意识地组成某种经济体制的系统。这并非是有人负责，或有意计划下发生的情形。又比如基因，在一个不断发展的胚胎中，以一种方式，将自己组合成肝脏细胞；又以另一种方式，将自己组合成肌肉细胞。

飞鸟顺应邻居，无意识地使它们聚集；生物体经常相互适应，而得以发展进化，从而将自己组合成，精巧协调的平衡系统；原子通过相互化合，而达到最小能量状态，从而使自己形成，被称之为分子的结构系统。在所有这些情形中，一组组单个的动因，寻求相互适应，并在自我延续的过程中，或这样或那样地超越自身，从而获得了生命。

这些复杂而有自组织性的系统，可以自我调整。在这种自我调整中，它们并不像地震中滚石那样的情形，仅仅对所发生的事件，做出被动地反应。恰恰相反，它们试图做出积极的反应，将所发生的一切，都转化为对自己有利的情形。

人类的大脑，经常处于组织和重组之中，它的几十亿个神经细胞，总是处于相互联系过程之中，以便吸取经验；在不断变化的环境中，更好地实现生存与进化过程。

每个具有自组织性与自调整性的复杂系统，都具有某种动力。这种动力，使复杂系统有别于集成电路块和雪花，仅仅只是复杂的物体，复杂系统比物体更具自发性，也更为活跃，更没有秩序。

然而与此同时，这种特殊的动力，对于离奇古怪与无法预测的情形，即被称之为混沌的情形，还相距遥远，大不相同。

第17章 混沌理论与混沌边缘

在近二十年中，“混沌理论”已经动摇了科学的根基，它使人们认识到，极其简单的动力规律，能够导致极其复杂的行为表现，譬如无数细小的碎片所产生的整体美感；或无数翻滚的泡沫所形成的汹涌河流。

然而混沌理论本身，仍然无法解释结构和内聚力，以及复杂性系统自我组织的内聚性。不过复杂性系统却具有能力或功能，把秩序与混沌融入某种特殊的平衡。混沌的平衡点，通常被称为“混沌的边缘”，这是指一个系统中，各种各样的因素从不真正静止在某个状态，但也没有动荡到使之解体的状态。混沌的边缘就是生命有足够的稳定性，用以支撑自己的存在，又有足够的创造性，使自己名副其实，属于生命的处境；在混沌边缘，一直发生复杂的变化和调整。这些共同的特征是如此明显，以致越来越多的科学家相信，在一系列顺理成章的科学类推之外，肯定还有更多的东西存在。

第17章  科学研究（“无用之物”）与技术研究（“有用之物”）

在20世纪30年代，美国普林斯顿大学校长，亚伯拉罕·弗莱克斯纳，撰写过一篇重要文章。他指出，人们在智力与精神上，所从事的活动和工作，表面上似乎是“无用工作”。人们之所以大量从事这类活动和工作，是因为他们能获得，更大的精神满足，而精神满足是一种快乐。探讨这些“无用的满足”所具有的追求与探索，往往达到人们意想不到的结果，甚至梦想不到的有用效果。 

现在人们喋喋不休地重复说：我们的时代是物质主义时代，而在这个物质主义时代，人们更关注物质利益的分配，以及获得利益的世俗机会。因此使不断增多的学子，离开他们的师长父辈，所孜孜不倦从事的研究领域，转向同样重要和紧迫的社会问题，经济问题，以及政府问题的研究领域，而我们与这种倾向并无争议。

我们生活和工作的世界，是我们感觉唯一能够证实的世界。除非将它改造为更好的世界，即一个更为理想的世界否则无数人将继续安静和忧伤而无惬意，并痛苦地走向他们的坟冢墓地。

现在我们有时纳闷：如果这个世界里，缺乏某些可赋予精神上的重要性，或是“无用之物”的意义，是否能给人们的整个一生，都提供足够的机会或机遇。换句话说，关于“有用之物”的概念，是否已经变得太过狭义，以致不能足以适应人类精神理念，以及自由游荡与变幻莫测的可能境遇。我们可以从科学角度，以及人文主义或精神心理的角度，来看待和考虑这个问题。

注释：“无用之物”是指不能立竿见影的基础科学；“有用之物”是指技术研究。

[1] 法国、瑞士、荷兰、意大利、德国

[2]水、气、土和火。