[b]一、科学的辉煌[/b] 在古代，自然科学隶属于哲学，是随着自然哲学的发展而发展的。直到近代，由于实验方法的建立，自然科学才最终从哲学中分离出来，由直觉思辨的研究发展到实证的研究，从而成为现代意义下的、真正的科学。伽利略开创了近代科学，正是他的实验方法的确立使自然科学走上了独立发展的道路，我们把伽利略的实践称为科学和哲学的分水岭，从那个时候开始，科学和哲学分别走过了300多年。这是一段科学与哲学既互相影响、又独立发展的历程。 物理科学的成就得益于它的科学方法体系：在对客观世界进行研究时，采用以控制变量为主要特征的实验方法，在对事物性质进行概括时采用理想化方法，在对微观未知领域进行探索时建立模型方法，对物理规律的表述使用并发展了数学方法。各种科学方法的核心是实验，以实验为依据，又不断地用实验进行检验。一个科学的理论之所以是科学的，不仅在于它能够解释已有的大量事实，更重要的是根据该理论可推得的一些尚未为人所知的、可用实验检验的论断，这些论断如果得到证实，无疑是该理论的成功，但如果新出现的事实与该理论不符，则我们必须改造甚至抛弃旧理论，建立新理论，这就是科学方法，又称为实证方法。 物理科学在从哲学分化出来以后的几百年里，写下了辉煌的篇章。从理论上看，由伽利略开创，由牛顿完成了第一个完整的科学体系——经典力学的体系；从制成第一支温度计开始到19世纪中叶，众多的科学家共同建立了包括能量守恒定律在内的热学体系；从奥斯特发现电流的磁效应到法拉第提出场的观点，并由麦克斯韦完成了电磁场理论；爱因斯坦统一了经典力学和电磁理论，建立了相对论；普朗克提出量子理论，经过一大批科学家的努力，建立起量子力学的完整的理论体系。时至今日，科学理论空前繁荣，科学研究的领域日益扩大，科学的形式也日臻完美。 科学的发展并没有使它局限于理论的构建，由于科学的实证方法，使得科学紧密地与生产实践相联系，使它取得了伟大的成就。近代科学发源以前，人类已经进行了有思考的劳动，青铜器的使用使人类脱离原始社会而进入奴隶社会；铁器的广泛使用又使人类进入了封建社会。科学的发展促进了社会的进步，开始是缓慢地进步，但是随着近代科学的诞生，科学得到迅猛发展，这使人类社会大为改观。科学促进了技术的突飞猛进，钢铁、能源、机械化等使社会生产力迅速增长。马克思和恩格斯在《共产党宣言》中说：“资产阶级在它的不到一百年的阶级统治中所创造的生产力，比过去一切时代创造的全部生产力还要多、还要大。自然力的征服，机器的采用，化学在工业和农业中的应用，轮船的行驶，铁路的通行，电报的使用，整个整个大陆的开垦，河川的通航，仿佛用法术从地下呼唤出来的大量人口，——过去哪一个世纪能够料想到有这样的生产力潜伏在社会劳动里呢？”这就是科学的力量。最近的100多年科学的成就更是比资本主义初期的100年伟大得多。飞机的航行，原子能的利用，卫星上天，流水线的生产，方便的现代通讯、智能化产品，互联网的使用，对太空的探索，生物技术的发展，这一切不仅提高了生产水平，改善了生活质量，而且改变了生产和生活方式。科学在今天给我们描绘了一幅多么壮美的图画！回想当年科学从哲学中分离这一步，的确是必要的。没有当年与哲学的分离，就没有科学今天的辉煌。 科学辉煌的成就增强了科学自身的信心，科学的精神进一步得到完善，那种一切从实际出发，从实验事实进行归纳的求实精神；缜密思考、以正确逻辑进行演绎的理性精神；为全人类的利益改造客观世界的奉献精神；以及永远面向新问题、开拓新领域的创新精神都是人类文化的宝贵财富。在当今社会大力宣传、弘扬科学精神的氛围中，在许多人的思想深处，“科学”已经成为“正确”的代名词。 [b]二、哲学的沉思[/b] 随着实证性的、具体的诸种科学一个接一个地从其母胎“哲学”中分离出去，哲学研究的领域相应地在变小，它放弃了某些原来在具体事理上的猜测、评述和结论。然而哲学关注的基本的领域仍与两千多年前一样，即关于世界本质的本体论、关于人与世界之间关系的认识论，以及关于人与人之间关系的伦理学。就以本体论为例，哲学仍然在思索宇宙，在研究空间和时间，研究万物的本原，经历了几千年的老问题至今仍魅力不减。如果说科学是随着时代的步伐一路前进的征服者的话，那么哲学便是伴随时代前进的沉思者。哲学之所以与科学具有不同的神韵，因为它的方法与科学方法是大不相同的。 哲学的研究是对经验研究的成果以及研究本身进行思考。由于哲学的高度抽象性和思辨性，决定了它的论断也是抽象的，不象科学论断那样具备精确性和可检验性，哲学命题是无法被证实或证伪的。也就是说，哲学不是科学。 自然哲学源于古希腊。早期的希腊哲学家探索自然的本原，他们认为自然并不是从来如此，而是和许多事物一样，有一个诞生和发育成长的过程。他们之中有的认为自然的本原是“水”，也有的认为自然的本原是“火”， 他们之中也有的研究自然的始基，认为构成万物的是“原子”和“虚空”，无论哪种观点，他们都只对现有的自然提供解释和说明，而不做可以检验他们理论的预言。 亚里士多德用四因说（质料因、形式因、动力因、目的因）尤其是“目的因”来解释自然，在他看来，自然界中物质的运动就是要奔向它的目的。亚里士多德就是用它来解释重物的下降、轻物的上升，解释怎样的运动需要力来维持等一系列问题。他说：“自然是一种原因，并且就是目的因”。假如在亚里士多德时代的科学达到今天的水平，他可能会对光在反射和折射总结出来的费马原理提供目的因的说明，也会对电荷及磁极表现出来的同性相斥异性相吸给予目的因的解释。 在古希腊之后到近代科学诞生之前，自然哲学也有发展。柯林武德对上帝造物与工匠制造机器进行类比，得出自然是一部机器的结论。开普勒后期也接受这种哲学，他把天体的运动看成是“天上的机械”，认为它“不是一种神圣的有生命的东西，而是一种钟表那样的机械。”正如一座钟的所有运动都是由一个简单的摆锤造成的那样，几乎所有的多重运动都是由一个最简单的、磁力的和物质的动力造成的。 虽然从伽利略开始科学从哲学中分离出来，但是科学和哲学并不是分道扬镳，而是经常汇合交融的，许多物理学家本身又是自然哲学家。伽利略具有明确的机械自然观，在他看来，“自然界中真实存在的只有物质微粒、它们的运动以及微粒的大小、形状和数目，其它各种各样感性的质、颜色、气味、声音都只是人的参与才出现的，自然界本身并没有这些东西，这些感性的质是由外界特定物体的特定运动引起的。”伽利略的这一思想具有划时代的哲学意义，它给出了机械自然观的基本框架：第一，把自然界完全还原为一个量的、数学的世界，千百种感性的质的东西被抛弃在一边，自然界中只有物质微粒的运动，别无其他。第二，把人从自然界中分离出来，把人的因素从自然界中清除出去，使人成为自然界的旁观者，而不是参与者。这一还原和分离为自然科学研究指明了方向。 牛顿的理论成功地解决了太阳与行星的关系，解决了太阳系的稳定存在的问题，但是对于地球是怎样具有切线方向的速度时，牛顿提出了上帝的第一次推动，这显然是一个哲学论断，不可能得到科学实验的证实。还有他的关于绝对时间和绝对空间论述，也是一个哲学的框架。牛顿的力学体系本身无法说明天体的运动为什么是这样的，牛顿理论本身也无法逻辑地确定一个惯性参考系，而牛顿定律只有在这个参考系中才成立。在牛顿时代，科学不可能一下子发展到这个水平，使这些问题都得到解决，牛顿的这些论述都是哲学上的思辨，他的力学体系是建立在他的机械论的自然哲学框架之中。 19世纪科学取得了巨大的进展，细胞的发现，进化论的建立，能量转化和守恒定律的建立，极大地推动科学的进程。恩格斯在批判直至19世纪以前的自然哲学的时候说：“由于这三大发现和自然科学的其他巨大进步，我们现在不仅能够指出自然界中各个领域内的过程之间的联系，而且总的说来也能指出各个领域之间的联系了，这样我们就能够依靠经验自然科学本身所提供的事实，以近乎系统的形式描绘出一幅自然界联系的清晰的图画。描绘这样的一幅总的图画，在以前是所谓自然哲学的任务。而自然哲学只能是这样来描绘：用理想的、幻想的联系来代替尚未知道的现实的联系，用臆想来补充缺少的事实，用纯粹的想象来填补现实的空白。它在这样做的时候提出了一些天才的思想，预测到一些后来的发现，但是也说出了十分荒唐的见解，这在当时是不可能不这样的。今天，当人们对自然研究的结果只是辨证地、即从它们自身的联系进行考察，就可以制成一个在我们这个时代是令人满意的“自然体系”的时候，自然哲学就最终被清除了。任何使它复活的企图不仅是多余的，而且是一种退步。” 恩格斯的这段话实际上是指出了这样的一个事实，以前自然哲学家的研究，是从纯粹的思辨出发，寻找万物的成因。把颜色看成是“光”与“暗”两极相互作用形成的、把葡萄的收成想象成由彗星的出现决定、把自然界的发展看作是某种“宇宙灵魂”的有目的作用等，他们这些见解以及这种研究方法随着科学的进步都应当退出历史舞台。对于那些喜好“沉思”而不懂科学实验和数学计算的哲学家，他们的自然哲学已不再合时宜，科学已经取代了那种自然哲学的地位。“自然”已被纳入这样的概念框架，以致只有科学家才有权对之发表意见。本来意义上的自然哲学已丧失继续存在的根据。 [b]三、科学和哲学的汇合[/b] 虽然本来意义上的自然哲学被清除了，但是新一代的科学家继承和发展了哲学研究方法，并把它们溶进了自己的研究之中。随着时代的推进，哲学不再主观臆断地把某些具有陈腐的自然哲学特点的具体答案强加于科学，而是以自己特有的形式自觉地参与科学探索活动。可以说，科学的发展从来没有脱离过哲学思想对它的影响。 首先，哲学的问题是科学生成的种子。 哲学是由问题组成的，正是哲学上关于宇宙的问题，关于时间和空间的问题，生成了今天的天文学、宇宙学；对于物体组成的问题，生成了今天的物质结构理论；对于物体运动的原因的问题，生成了今天的物体运动理论……。在科学非常发达、哲学相当成熟的时代，哲学继续保持与生俱来的提问的形式，并且更加明确了自己的职能：哲学不是给出结论的，而是提供思路的；不是指明具体怎么实施的，而是指出方向的。如果说科学是研究客观规律的话，那么哲学思考的便是规律的规律。 19世纪建立的热力学第二定律指出：“热量不可能自发地从低温物体传向高温物体”，所有热动力装置中的实际过程都是不可逆过程，用物理语言表达就是：在孤立系统中发生的任何过程，总是使整个系统的熵增大。也就是说，一个孤立系统的无序度总是不断地增大的。宇宙作为一个系统，它的无序度在不断地增大，那么到最后，总有一天会达到这样的情况：整个宇宙中的物质是均匀分布，温度到处一样，熵达到极大的状态。这是一个死气沉沉的世界，宇宙就在这样一个寂寞的状态永远存在下去。这就是建立在科学规律——热力学第二定律基础上的“热寂说”。 恩格斯在自然辩证法一书中批判了热寂说，他从哲学的角度提出了可逆的问题，他指出：“放射到太空中去的热有可能通过某种途径（指明这一途径，将是以后自然科学的课题）转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来。” 现代科学指出，平衡态都是有涨落的，引力作用产生的涨落可以使宇宙朝着跟热力学第二定律相反的方向演化。 在这里我们可以注意到，哲学只是指明方向，并不做具体的探索。当代存在的众多的自然之迷，如物质微观结构问题，宇宙演化的问题，人工智能的问题，脑科学的问题，史前科学的迷团等等，在这些领域哲学都可以发挥引导性的作用。 其次，哲学思辨是科学探索的先遣队。 哲学具有猜测的成分，所谓猜测当然是还没有充分的事实根据，但这样的猜测不是见着风就是雨的瞎猜，而是理性地思考。哲学信仰虽然没有科学那样的充分的事实根据和数理逻辑，但它也是在经验的基础上的理性的、深刻的思维。爱因斯坦说：“只有最大胆的思辨才有可能把经验材料之间的空隙弥补起来。”思辨的优点首先就在于它能弥补经验的局限，使理性的触角伸展到实践的前面。 伽利略论证惯性运动时，大胆设想了物体在光滑的轨道上滑下来，一定会滑上相同的高度（这是一个无法验证的猜测），否则伽利略以后的论述就建立不起来。开普勒建立行星运动定律当然是依靠天文观测的实践，但是在他整个的科学活动中，他一直坚信宇宙是和谐的，是一首乐曲（开普勒还写下了这个曲子），这个信仰一直伴随他达到成功。 哲学家、天文学家康德抛开了牛顿的第一推动，提出了星云说，解决了太阳系的起源问题。但是康德是怎样提出这个理论的呢？他根据辩证法的基本原理提出，星际尘埃之间不仅有万有引力，而且还应当有万有斥力，这是一对矛盾。引力使星际尘埃相互靠近，而斥力使星际尘埃在靠近的过程中发生偏移，这样就产生了旋涡运动，逐步演化成今天的太阳系。现在实验已经证明，万有引力的确是存在的，而物体之间不存在万有斥力。应当说牛顿万有引力理论是科学的，而康德的万有斥力概念终究不是科学的，而是哲学的。康德的这个在哲学思辨基础上的星云说现在已经可以用科学上的角动量守恒更好地予以解释。当然康德的历史的功绩是不可抹杀的，正是他提出的星云说，否定了牛顿的第一推动说，地球和整个太阳系表现为某种在时间的进程中逐渐生成的东西，恩格斯赞扬他在“僵化的自然观上打开第一个缺口。……在康德的发现中包含着一切继续进步的起点。” 所有这些，不都是在研究过程中进行的哲学思维吗？要仔细深究起来，那些假设当时都没有得到实验的证实，都没有科学的根据，都仅仅是哲学的思辨而不是科学的命题。但是如果没有哲学的思辨，还会有科学的突破吗？ 第三，哲学的批判是科学进步的诤友。 哲学的本质是批判，哲学按黑格尔的话说是“思维着的考查”，它的批判性是显而易见的。 由麦克斯韦方程组所推导出来的光速是一个常数，那么这样的光速是相对谁而言呢？人们很早就知道力学中有个相对性原理，即对于惯性参考系，力学实验不能区分自己是处在哪个参考系中。虽然牛顿提出了绝对空间的概念，有了绝对空间就有了绝对运动，但人们从来也没有办法知道自己相对于绝对空间运动的速度是多少。光速是一个常数，最自然的想法是，这个速度是相对于绝对参考系即相对于以太的速度，于是人们做了大量的实验，期望能通过测量光速在地球运动方向上和与之垂直的方向上的差异来确定绝对空间和物体的绝对运动。然而所有的实验都得到了零结果，在这样的情况下，爱尔兰物理学家斐兹杰提出了尺缩效应 ，进而洛仑兹提出了 的洛仑兹方程，来维护绝对参考系的存在。应当说在爱因斯坦创立相对论以前，洛仑兹等人也已经走到发现相对论的大门口了。但是他们在思想上未能抛弃传统观念，跨出革命性的一步。 爱因斯坦创立相对论时，就对绝对参考系进行了怀疑，对传统观念的批判使他大胆提出光速不变原理和狭义相对性原理，有了这样的假设，才有整个的相对论理论。爱因斯坦的批判性思维使他获得了成功。 德布罗意提出物质波理论，就是对于前面科学家对于光和电子的研究的反思。他仔细地分析了光学发展的历史，从光的微粒说到光的波动说，最后发展到普朗克和爱因斯坦的光量子理论，他思考了哈米顿阐述过的几何光学和经典力学的相似性，大胆猜测力学和光学之间在某些原理上会存在一些类比关系，试图在物理学的这两个领域建立一种适应两者的理论。他认为在整个世纪以来，在光学中比起波的研究方法来，如果说，过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物粒子的研究上发生了相反的错误，把粒子的图象考虑得太多了，而过分忽视了波的图象。在光学问题上，对一百年中科学家们研究过程的反思，导致了德布罗意提出了物质波。 综观科学发展的历史，我们可以看到，十七世纪科学从哲学中分离出来以后走上独立发展的道路，但是科学和哲学又是从来没有分离过，难道不是这样吗？