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2022-04-21 西方文明與科學

西方文明之初

在大約兩千五百年前,當中國處於春秋末年,群雄並起、百家爭鳴的時候,在美索不達米亞平原,希臘文明也突然興起。當中國湧現出老子、孔子、孫子的同時,希臘也湧現出壹大批大名鼎鼎的哲學家——泰勒斯、畢達哥拉斯、德謨克利特、蘇格拉底、柏拉圖和亞裏斯多德。也許這僅僅是時間上的巧合,但是這些東方和西方的智者卻創造了壹直綿延至今的兩大完全不同的科學體系。

羅素在他的《西方哲學史》壹開始就說:“哲學和科學原是不分的。”實際上,希臘的這些哲學家也同時就是科學家。畢達哥拉斯是壹個數學家,德謨克利特提出“原子論”,柏拉圖精研幾何學,而亞裏斯多德則幾乎是邏輯學和物理學的創始人。西方科學的發展壹直到今天依舊傳承了古希臘的哲學思想。

讓我們從壹個現象來看壹看西方科技的特點。

畢達哥拉斯有壹句名言:“萬物都是數”。這種哲學思想造成了西方科學的整個體系都是建立在數學基礎之上的,當牛頓寫下《自然哲學的數學原理》時,數學那至高無上的地位就更無可動搖了。回到古希臘時代,歐幾裏德綜合了柏拉圖的幾何原理和亞裏斯多德的邏輯學,寫出了長達兩千多年也未做大的改動,甚至今天仍然是我們中學幾何教科書的著作——《幾何原本》。這本書從23條定義,5個公理和5個公設出發,推出了467條定理。其基本思想是,如果公理本身是正確的,推理過程也是正確的,那麽得到的結論也壹定是正確的。至於說公理本身為什麽正確,古希臘的哲學家認為這方面無需證明。當我們周圍的壹些現代人嘲笑佛家弟子對佛的虔誠信仰時,不知道他們是否想過,他們所信仰的科學主義的基石其實也是壹些未經證明而且無法證明的東西。

公理的來源是人的觀測。實際上我們卻永遠無法保證我們的觀測就是真實反映了客觀世界的原貌。打個比方說,這個宇宙中有許多天體是不發光的,發出的是肉眼看不到的電磁波,但是人們看不到它們的存在卻並不等於它們不存在。而當人類使用各種望遠鏡將他們發出的電磁波轉變為可見光的時候,我們實際看到的是那個星球在可見光頻譜範圍的投影。這就好比壹個只能識別黑白的電視機,即使收到彩色信號也仍然要將信號轉換成不同的灰度壹樣,我們只觀測到了彩色在黑白上的投影,當然不是客觀世界的真實情況。也許公理也是壹樣,由於某種更基本的因素造成了公理看起來是成立的、永恒的,我們看到的公理也不過是那些更基本的因素在可觀測世界上的投影,只要那些更基本的因素稍有變化,公理和由此建立的整個西方科學體系都需要大幅度的修改,甚至會轟然倒塌。從牛頓的經典力學到愛因斯坦的相對論也許就是這種修改中幅度不那麽太大的壹個。

文藝復興

讓我們跳出剛才那似乎是哲學範疇的討論,再來看看西方科學的發展史。公元前三世紀,古希臘被羅馬帝國征服。從那時起,壹直到公元十四世紀,古希臘的文明不但沒有發展,甚至幾乎完全毀滅。公元四世紀初,基督教在歷經三百年的迫害後成為羅馬國教,從那時起將近1000年的時間中,歐洲處於中世紀的教會絕對統治時期。十四世紀末,奧斯曼帝國入侵東羅馬,許多學者帶著大批古希臘和羅馬的藝術珍品和文學、歷史、哲學等書籍,紛紛逃往西歐避難。這使得西歐人有機會了解了古希臘輝煌的文明和藝術成就,壹股洶湧澎湃的“希臘熱”浪潮迅速席卷西歐,以佛羅倫薩為中心,古希臘和羅馬的文化得以恢復和發展,這就是歷史上著名的“文藝復興”。

文藝復興實際上是古希臘哲學思想的復興,在隨後短短500年左右的時間裏,西方科技取得了突飛猛進的發展,再次湧現出壹大批科學家、藝術家和哲學家,如但丁、達芬奇、米開朗基羅、莎士比亞、培根、笛卡爾、牛頓、萊布尼茲、愛因斯坦、海森堡等等。

數學和天文學得到了長足的發展,如笛卡爾創立了解析幾何,牛頓和萊布尼茲各自獨立地研究出了微積分,開普勒和牛頓則在天文學上成就非凡。這些科學上的發展從它規模和程度上來看可以說是對古希臘文明的革命,但是其本質裏仍然承傳了古希臘的哲學思想——觀測、歸納公理和邏輯推理。即使如象征現代科學巔峰的相對論也概莫能外:因為相對論把“光速不變”和“相對性”作為無需證明的公理前提。換句話說,只要推翻了這兩個前提中的壹個,相對論就會變成空中樓閣。

物質與能量的突破

整個科學體系壹直到“文藝復興”後將近350多年的時間裏,壹直沒有染指人類的生活,而是基本作為壹個獨立的體系在發展。然而到了十八世紀末期,西方文明突然發生了翻天覆地的變化,起因就是壹個叫瓦特的人發明了蒸汽機。

在瓦特發明蒸汽機以前,所有的紡織廠都是建在山谷裏,利用高山上的水在飛流直下時產生的機械能帶動紡織機的運轉。蒸汽機的發明,是人類第壹次掌握了把熱能轉化為機械能,從此紡織廠可以建在都市中。人類的文明也開始從工廠手工業向機器大工業轉變,“工業革命”正式開始。1807年,美國人富爾頓把蒸汽機裝在輪船上,結束了航運中的帆船時代。1814年,英國人史蒂芬把蒸汽機裝在火車上,開啟了陸路運輸的新紀元。到十九世紀三、四十年代,蒸汽機已經在歐洲和北美被廣泛采用,這就是所謂的“蒸汽時代。”

1831年,法拉第發現閉合線圈在切割磁力線的時候,會在線圈中產生感生電流,這也是人類第壹次掌握了把機械能轉變為電能,宣告了“電氣時代”的到來。

與此同時,西方化學史上也出現了壹些劃時代的事件。1808年,英格蘭化學家道爾頓出版了《化學哲學新體系》,提出了原子作為化學反應最小微粒的學說。對於原子之化學屬性的研究又使得蘇聯科學家門捷列夫在1869年2月做出了元素周期表。

也許我們可以從下面這個簡單的例子來看壹看,為什麽物理學和化學上的這些新發現對於人類文明的推進有著劃時代的意義。

人人都知道樹木可以造紙,覺得這是再簡單不過的事情了,不過琢磨壹下會發現它背後的原因是很深刻的,這個過程同時涉及到兩個方面:首先人必須認識到構成樹和紙的基本成分都是壹樣的,也就是纖維,這是對物質認識的壹面;還有就是我們掌握的能量必須可以把樹木歸還成纖維,並按照紙張的纖維排列順序進行排列,就可以生成紙。這個例子基本上還是屬於物理變化,也就是不改變分子的結構,僅僅改變分子的排列程序。如果對物質和能量的掌握更深壹步,就是化學變化,改變的是原子的排列程序。比如我們可以用石油制造橡膠、瀝青、塑膠等等。

對物質的探索和能量的掌握每當深入壹步,人的生活都會發生很大的改變。蒸汽時代和電子時代的到來僅僅是因為人類掌握了壹種能量的轉變。化學的發展使人類可以發明合成材料。計算機的發明與其說是科學的進步倒不如說是技術的進步,因為數理邏輯早在十九世紀中葉就由布林創立,從電子管到晶體管再到集成電路的演變過程只不過是人類認識到了半導體這種物質的特性而已。

物理學的飛躍與困境

從二十世紀初開始,物理學出現了壹次大飛躍,壹群朝氣蓬勃的年輕人開始探索原子以下的微觀世界。愛因斯坦提出了適用於微觀世界的相對論,玻爾畫出了原子的結構圖,普朗克提出了量子力學的觀點,海森堡證明了測不準原理。每壹項重大發現都是對成熟的經典物理學理論和時空觀的巨大沖擊。

第壹顆原子彈的爆炸不但驗證了愛因斯坦有關物質質量和能量之間的關系方程,更向人展示了微觀世界的巨大能量。然而六十多年已經過去,人類科學在認識物質和掌握能量上的突破卻舉步維艱。設想壹下,按照現代科學的認識,構成原子的基本粒子不外乎質子、中子和電子。如果我們有這樣壹口大鍋,可以把壹切物質熬成“基本粒子粥”,然後再按照我們的需要隨心所欲地排列這些基本粒子,我們就可以點石成金,可以化壹切腐朽為神奇,而且就象樹木造紙那樣方便。

當然實際情況絕沒有這麽簡單,僅僅將原子打碎成基本粒子所需要的能量不啻於原子彈的爆炸。這樣大的能量對於只能熟練利用機械能或化學能的人類來說就象是壹只螞蟻要舉起壹棵大樹壹樣。另壹方面,人類對於微觀世界粒子之間的作用力和行為特性知之甚少,又怎能隨心所欲地操作和排列那些借助目前最大的顯微鏡也無法看到的粒子呢?

事情到了這裏還遠遠沒有結束。1927年,海森堡發現了“測不準”原理,即微觀粒子的位置和動量不能同時精確測定,因此量子力學就不能不表現出隨機性,即粒子的運動是隨機的:條件相同的情況下,可以有完全不同的結果。該理論推翻了傳統科學和傳統哲學中強調的因果性。接著,玻爾和海森堡又***同研究出了協變原理,即在微觀領域進行觀測的科學家們所觀察到的事物與觀測者觀念和觀測手段有關。這又打破了另壹個西方科學的基本信念:存在壹個獨立於觀測人之外的客觀世界。

粒子物理學家前不久提出的超弦場論,認為基本粒子的構成是壹個弦,長度為1.66*10^-33厘米,如果要拉斷這根弦則需要10^19電子伏特,這種能量相當於壹個原子核裂變的100億倍。人類不得不望著這個天文數字般的能量而徒喚奈何了。

轉換壹種哲學

在十九世紀末,整個的經典物理學——從牛頓的經典力學到麥克斯韋的電磁理論已經相當完善。科學家們認為輝煌的物理學大廈已經竣工,剩下的只有壹些修修補補的小工作了。就連被公認的物理學權威開爾文勛爵也在當時的物理學年會上說:“未來的物理學真理,將不得不在小數點後的第六位去尋找了。”

然而二十世紀初,物理學的兩大突破——相對論和量子力學卻打開了壹個全新的領域。1905年,愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》,第壹次提出了相對論的理論。與眾不同的是,在這篇文章中,愛因斯坦沒有引用任何壹篇前人的科學文獻,而是完全按照他自己的哲學思想和科學思想創作的。愛因斯坦深受斯賓諾莎和馬赫的哲學思想影響,他自己也多次說過:“與其說我是個物理學家,還不如說我是個哲學家呢”。量子力學的領軍人之壹海森堡同時也是壹位哲學家,並著有《物理與哲學》壹書。威爾杜蘭在《西洋哲學史話》序言中說到:“各種科學都始於哲學,……科學僅能傳授知識,只有哲學才能給以智慧。”可以毫不誇張地說,二十世紀物理學的突破,實際上是哲學的突破。

狹義相對論打破了古老哲學中的絕對時空觀念。速度的變化(觀察者的運動)使時間具備了伸縮性,所謂“現在”的概念並沒有絕對性。例如著名的“雙生子效應”:壹個宇航員高速航行若幹年後返回地球,變得比他留在地球上的孿生兄弟年輕了。1915 年,愛因斯坦完成了他的廣義相對論,突破光速極限的時空彎曲甚至可能導致時光倒流,從理論上人們可以走向過去,也可以回到未來。

量子力學則打破了人們認為存在壹個“客觀”世界的觀念,讓科學重新變成了“形而上學”。西方科學就是建立在觀測、歸納和驗證的基礎上的,如果第壹環節都會因“測不準”而人言人殊、見仁見智,後續的歸納和驗證當然也就徹底失去了基礎。再往下微觀世界發展下去,西方科學已經無路可走了。

西方科學弊端和出路

在文藝復興的初期,即使包括象牛頓這樣偉大的科學家也仍然對上帝心存敬畏。就在科學研究到達巔峰的時候,牛頓轉而研究《聖經》,並說:“這最美麗的太陽、行星和彗星的系統,只能從壹位元智慧的、無所不能的神的計劃與控制中產生出來。”人們也發現自然界原來是如此的和諧和壯麗,其構成之精妙讓人懷疑造物主其實是壹位最偉大的數學家。

然而人與自然和諧相處的日子卻隨著科學的發展漸行漸遠了。科學上的輝煌成就沖昏了人類的頭腦,對於自然壹知半解的人開始妄自尊大。康得說:“給我物質,我就能用它造出壹個宇宙來。”拉普拉斯對拿破侖說:“陛下,我不需要上帝這貨色。”

尼采則宣布:“上帝已死”。自然界不是上帝造的,因此我們無須敬畏和愛惜,可以隨意“開發”、“征服”、“改造”,成了許多現代人的理念。而進化論的出現更進壹步把人推離了神。

西方科學的壹條指導思想是,把被研究的物件從環境中割裂出來,再進行抽象,因此其結果通常是不考慮該物件與環境的互動,也拋棄了操作該物件時對環境的影響。目前我們看到的大氣汙染、溫室效應、厄爾尼諾、濫砍濫伐、水土流失和沙漠化都是現代人類利用這種思想和科學手段去“改造自然”的惡果。

沒有了永恒的造物主,沒有了最終的善惡標準的裁決者,誰擁有能量、誰擁有了權力,誰就可以為所欲為。這樣的思想不僅造成了人類道德上的災難,也造成了生態上的災難。美國科學家萊斯特布朗在他壹本著作的扉頁上寫下這樣壹句發人深思的話:“我們不是繼承父輩的地球,而是借用了兒孫的地球。”

面對現代科學的困境和弊端,也許我們必須轉換思維,從中國那宏大而深刻的東方哲學體系中去尋求答案了。

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