科学发展与自然观的演进

第一编科学发展与自然观的演进自然观是关于自然界的总看法、总观点。这里所说的自然界是指狭义的自然界，即自然科学所研究的无机界和有机界。每个时代的自然观，主要是来自对时代科学技术成果的概括和提炼，是那个时代对自然界认识的最高成果。同时，人类对自然界的认识，或者说每一种自然观的形成，还受当时的认识论与方法论的制约。脱离了认识论，就无法分析自然观；自然观和认识论是有机不可分的。•鉴于此，我们对于自然观的讨论，将紧紧联系自然科学的发展历史和人类认知的历史发展过程，通过讨论自然观的发展和演替，获取对现时代自然观的更深刻的理解，并为我们深化对自然界的认识提供有益的启示。第一章古代科技与自然观•第一节原始宗教与神话中的自然观•第二节古希腊自然哲学与自然观•第三节古代中国自然观及科学特征•第四节欧洲中纪自然观第一节原始宗教与神话中的自然观•远古时期的人类，对自然界存在着畏惧和崇拜的情绪，从而衍生出动物崇拜和图腾（Totem）崇拜以及各种祭祀，祈神活动。此外，那时的人们产生了万物有灵的观念，即一切生命皆有生命，皆有灵魂。如雷公、地精、河神、树仙等。•灵魂不死、转世说是其发展。•这种特征在当前存在的一些原始部落里仍留有明显痕迹。•然而必须承认，我们关于原始文化的知识，远不如我们的物理和化学知识更丰富、更准确。我们对原始人类的了解，大多数的是推测的，因而是很不全面的。•古代自然哲学是作为远古蒙昧时期的原始宗教和原始思维的对立面而产生的。•1、原始思维―→神话―→哲学思维•（神灵世界）（非神灵世界）•2、哲学思维的意义及其作用：从神灵世界的束缚中解脱出来，是人类精神的一次伟大解放。第二节古希腊自然哲学与自然观•1、古希腊哲学思维和科学精神的起源：•古希腊自然哲学在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观：把自然看作一个独立于人的对象加以整体地看待；把自然界看作有规律且可以认识的对象；创造了一套哲学的或数学的语言力图把握自然界的规律。二、自然界的本源问题•泰勒斯（公元前624-547年）是史料记载的古希腊第一个自然哲学家，他认为，世界的本源是水。万物起源于水并复归于水。水是不变的本体。•阿那克西美尼（约公元前585-525）认为，空气是万物的始基，空气稀薄时变成火，空气浓厚时变成风，再浓厚又变成云、水、石头。•赫拉克利特（约公元前530-470）认为，火是一切自然现象的物质始源。火产生一切，一切都由火的转化而形成。世界是一团永恒的活火。之所以是火，在于自然界中的事物乃至人的灵魂都是干与湿的变化，湿的灵魂如果没有火的节制，将有衰退或解体的危险。赫拉克利特把阿那克西曼德的敌对的概念与毕达哥拉斯和谐的概念配合起来，发展为一个不同凡响的新理论：真实世界存在于对抗倾向的平衡调节之中；在敌对的斗争背后，按照各种尺度隐藏着和谐或协调，这就是世界。•赫拉克利特的不朽名句是：“你不能两度踏入同一条河流，因为流向你的是不同的流水。”“我们跨进，又没有跨进同一条河流；我们存在，又不存在。”这种深奥的说法的含义就是，我们存在的统一性处于永恒的变化之中，或者用柏拉图创造的语言来表达：我们的存在是一种永恒的发展过程。他的这种观点，受到了现代辩证法家黑格尔和马克思的赞叹和推崇。毕达哥拉斯学派：数是万物的本原•毕达哥拉斯认为，万物的本原是数。（1）数服从一定的规律：提规律性的思想；（2）数是和谐的：美与和谐是规律性的表现；（3）突出了数学方法在哲学和科学思维中的意义。为何要万物归一•为什么要把世界的本源归之于某一种单一的物质呢？•有一种解释是，当时古希腊的商贸活动频繁，港口麇集了各地的船只，仓库里存放着来世界各地的商货，而货币竟可成为衡量所有物品的统一尺度，这无疑会使人联想到，纷繁复杂的现象世界背后，也可能有某种构成万物的不变的实体存在。•后来，亚里士多德又提出了四元素说，认为自然界以土、水、气、火为四大原质。他的这个结论，可能是观察木头着火的结果。２．关于物质结构：原子论•原子论是留基伯（公元前500-440）和德谟克利物（约公元前460-370）提出的。他们把原子理解为最小的、不可分、坚硬不可入、运动不停息的物质微粒，即“宇宙之砖”；原子在性质上相同，在大小和形状上是多种多样的；由于形状大小不同的原子在组成时的数目和排列不同，由于原子在无限虚空中彼此吸引和排斥、分离和结合，构成自然界的各种对象和万物和运动。原子论的意义•古代原子论通过具有不同形体的不可分割的原子和虚空的组合，解释自然现象及其变化，对近现代科学影响很大。•1）用抽象的物质实体解释世界；•2）从统一性出发具体解释世界的多样性。•倡导决定论，反对目的论。３．运动、时间、空间•巴门尼德（鼎盛年约公元前504-501）反对赫拉克利特的万物流动的观点，他认为世界上只有不生、不灭、不变的存在。他学生芝诺认为，尽管人们在感觉中感知到各种各样的运动，但只能由思维来认识的“真实的存在”则是统一的、不动的。芝诺提出了四个悖论来否定物体在时间、空间里的运动。（一）二分法悖论•物体在从Ａ点运动到Ｂ点之前，必须先走过这段路程的一半而到达Ｃ点，然而在到达Ｃ点以前又必须先走完这段路ＡＣ的一半而到达Ｄ点，如此类推，以至无穷。所以物体根本不可能在有限的时间内通过有限的距离，因此，运动按理性是不可能的。（二）阿基里斯追不上乌龟•阿基里斯是古代最善于长跑的长跑家。如果他和乌龟赛跑并从后面的一定距离上追赶乌龟，那么他将永远追不上。因为追赶者必须到达被追赶者的出发之点，因而行动缓慢的乌龟还是在前头。阿基里斯继续追赶，但仍然必须到达行动缓慢的乌龟的新的出发点。所以乌龟还是在前头。由此类推，阿基里斯永远追不上乌龟。（三）飞矢不动•第三是飞矢不动：运动的箭在任一瞬间只能占据一个确定的位置。既然是在一个确定的位置上，它就该是静止的。所以箭就不可能处于运动状态（四）队列悖论•第四个是队列悖论。设有Ａ、Ｂ、Ｃ三队士兵，并设在最小的时间单位内，Ｂ往左移动一位而Ｃ则往右移动一位，于是相对于Ｂ而言，Ｃ就移动了两位。因此必有一个使Ｃ向Ｂ的右方移动一位所需的较小的时间单位，否则半个时间单位必将等于一个时间单位。•芝诺思考运动，并不是从感觉上否认那些事实，而是从理性上思考，认为那些事实是不可理解的，或者从理性上说们本来是不可能的。古代有的哲学家往往相信，合乎理性的才是真的，因而宁肯相信所提供给我们的原不过是假象，是不真的。•芝诺的悖论，对于人类理解时间空间的连续性和间断性以及在数学上理解连续和离散，在历史上都是有意义的。但反过来也说明，古代人理解这些机械运动是多么困难，因为他们当时还没有速度这个物理概念和比较清晰的关于运动的相对性的概念。巴门尼德学派的贡献•巴门尼德学派开创了认识论上的理性主义的先河，它在历史的上的重要性丝毫不比原子论逊色。４．宇宙论：对天体系统模型的认识•阿那克西曼尼（约公元前610-546）认为地球是一个圆筒，太阳、月亮诸天体层层包围于其外。•毕达哥拉斯（约公元前580-500）和以他命名的学派断言，地球、天体和整个宇宙是一个圆球，一切天体都作均匀的圆周运动，因为球形和正圆形是最完善的几何体。•欧多克斯（公元前409-356）认为，地球是不动的，日月星辰都绕地球运行，提出了地球中心说。5.理念论•柏拉图：•理念论：真正的实在是理念，它先于一切感性经验。日常世界只是理念世界不完善的摹本。哲学的任务在于把握理念。•“拯救现象”：我们面对的自然界，纷纭复杂，变幻万千，如果不把它们纳入一种规则的框架内，我们便不能很好地把握它们。拯救现象，是要将杂乱的现象规整。这是一种科学研究的纲领。6、亚里斯多德两个世界理论：（1）永恒不变的月上世界。月上世界由纯粹的“以太”构成；运动是完美的匀速圆周运动。（上帝的第一推动）（2）有生有灭的月下世界。月下世界涉及到物理学的内容，涉及到世界的本原问题。四元素说：月下世界由水（湿冷）、火（干热）、土（干冷）、气（湿热）四种元素组成。其运动是直线运动。四因说：质料因是指事物由什么东西形成的；形式因是指事物根据什么形成的；动力因是指事物形成的动力是什么；目的因是指事物为什么而形成。目的因又称终极因，是核心。决定了亚里斯多德的哲学是目的论哲学。方法论与逻辑学：《范畴篇》、《分析篇》第三节古代中国自然观及科学特征•百家争鸣，主要有六家：儒、墨、道、法、名、阴阳。其中最重要的又是儒、墨、道三家。后来总体上是儒道交融，墨学中绝。儒学处于主导地位，道学亦始终延绵不绝。一般认为，阴阳五行学说对于中国古代科学影响较大。•在古代中国，朴素的唯物主义和朴素的辩证法始终占据主导地位。一、有机论自然观•有机论自然观在中国传统思想中占有重要地位。由于没有机械论，中国的有机论自然观得到了充分发展。中国的有机论自然观认为，天、地、人等自然界万物有着复杂的内在联系，每一现象都是按照等级秩序而与另一种别的现象联系着。这种自然观强调整体、强调联系、强调变化、强调功能，与近代西方的机械论和原子论自然观大异其趣。•有机论自然观不仅是本体论，也是认识论、方法论，是三者的统一。它不但是中国古代自然哲学的主导思想，同时也深刻地影响中国古代科学的发展，使其在观察对象、观察方法、解释方法及实践功能等方面，不同于古代及近代的西方科学。二、强调整体和联系•强调整体和联系，就意味着对于某一事物的考察，必然考察涉及诸多与之相关联的其它事物，要了解某一事物或现象，就必须了解与之有联系的众多因素。在此背景下，中国古代科学的观察范围极其广泛，对风雨雷电、山川湖泽、草木禽兽皆有观测和记载。特别是对自然界的怪异现象尢为重视，留有大量的观察记录。•在天象方面记载有太阳黑子的活动，日食月食，流星雨、陨石雨、慧星、新星、超新星等现象。在地质方面有山崩地裂、钟鼓自鸣、地气地光等。在气象、动植物等领域都有大量的异常现象的记录。三、注重事物的变化发展•中国古代有机论认为世界上万事万物皆处于永恒的变化之中，无论个人生命、王朝历史，还是物质世界，都经历着生成、发展、成熟、衰落等演替过程，此过程循环往复，无终无止。•因而中国人十分关注事物的发展过程和途径，并把整个过程中的大小变化联系起来理解。由此，发育出了较为成熟的历史方法。此方法对自然史研究非常有用，因为在自然发展的历史上，客观地存在着周期性的现象，而中国古代特别强调发现这种周期性的规律，发现了周期性的自然灾害群发期等一系列的周期现象。•中国古代科学的这种特点，在和近代西方的科学进行比较时便会显得更加突出。西方科学受原子论自然观的影响，侧重认识事物的内部结构，以事物各部分的内在组合来解释事物的外在行为和状态特征，对事物和现象主要作静态的观察和描述。四、解释事物与现象的方式•古代中国在解释事物与现象的方式上与西方科学截然不同。在传统意义上，科学在西方曾被描述为对原因的探索，认为找出原因，就能给出结果的完备解释。直到19世纪，西方人一直坚持决定论的因果观，即每一现象都具有确定不移的因果关系，原因对于结果是必然的，并且是充分的，从而致力于寻找不同层次上相互作用的单行的因果链条，忽略环境在事物变化中的作用。•中国古代的解释模式不同于西方，主要表现为三种方式。1.本体上不承认因果律的普遍性•认为并非所有事物都是被动地由其它因素所引起的，而是强调事物的自主性和现象的自发性。产生了自然而然的观念，即一切皆由于自己的本性而与它物无关。泥鳅之所以会下河，是因为它们天生就会下河，猴子之所以上树，是因为它们天生就会上树。一切是自然而然地发生的，没有终极的原因，也不会为寻找终极的原因如第一推动而困惑。•这种否认因果必然性的认识论特点，又不可避免地导致不可知论，认为事物的本性不可知，并反对刨根问底，因而应绝圣弃智。２.从事物的环境中寻找原因，从事物的广泛联系中寻找解释•虽然承认事物的产生变化是有根据的，但却倾向于从事物的环境中寻找原因，从事物的广泛联系中寻找解释。认为天与地、天与人之间存在着相互交感的作用，天可以影响人的事务，人事的变化亦可以影响天的变化。由此百产生了天人感应的观念。•所谓“天”，就是与人相对立的一切现象。人与自然界的感应就是天人感应。这一观念影响到社会的