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[拼音]:xiandai ziran kexuejia dziranguan

[英文]:nature-views of contemporary natural scientists

20世纪以来自然科学家对自然界的总体观念的统称。随著现代自然科学的长足发展,进一步打破了科学家中间流行的传统机械唯物主义自然观,许多科学家在各自的研究领域中趋向于辩证唯物主义自然观。同时,在自然界的辩证法面前,也有一些科学家陷入迷误,沾染了唯心主义。现代自然科学家在对自然的根本看法上大致提供了以下几种自然图景:

和谐统一的自然图景

A.爱因斯坦通过他所提出的相对论推动了自然观的变革。相对论第一次从科学上揭示了客观世界中空间、时间、物质及其运动的统一,并在这个基础上试图把世界归结为一个四维时空连续区的统一场。宇宙客体的一切行为都取决于这个用几何描述的物理场,严格服从于完全的因果决定论,因而自然界不可能任意“掷骰子”。他同M.K.E.L.普朗克一样,坚信独立于人类意识的外在世界的存在,坚信它的和谐统一和可理解性。这样一幅连续的世界图象给一些科学家以积极的影响。法国物理学家L.-V.de布罗意(1892~?)提出间断粒子也伴有连续波的设想,并由此确定了一切微观粒子的波-粒二象性。奥地利物理学家E.薛定谔(1887~1961) 在他所提出的波动力学中解释了这种波-粒二象性,并基本上遵循爱因斯坦的统一场思想,把这种既表现为粒子、又表现为波动的微观客体归结为“波场”,把这种具有多维空间的波场看作唯一的物理实在。他进而提出生命现象的物理基础,把生物有机体看作微观粒子的一定的组织状态,而服从于严格的量子力学定律,从而把连续场的思想推广到生物学。在晚年,他又求助于东方的传统同一哲学,把这种连续观点推向了自我与宇宙统一的哲学极端。英国物理学家P.狄拉克所开创的量子电动力学是关于电磁场的量子力学,为后来基本粒子领域的统一场论开闢了道路。这个理论认为,所有的粒子都是相应的场量子,而且所有的物质都可以归结为统一的场。在这些理论的背后存在著这样的信念:自然界具有严格对称的统一的数学结构,其中蕴藏著深刻的“数学美”,科学在这种追求中能够获致巨大的成就。

随机变化的自然图景

N.H.D.玻尔通过量子力学从另一个不同于爱因斯坦的角度推动了自然观的变革。他特别注意了自然界的离散性和偶然性,首先提出了原子的定态和定态跃迁的概念,把跃迁看作纯粹概然性事件。这导致了后来把波-粒二象性通过统计解释在量子力学框架内所给出的统一理解。在这个基础上,玻尔用“并协原理”对波-粒二象性作了进一步的解释。这一原理认为,人所选择的仪器装置同客体之间存在著某种限度的不可控制的相互作用,决定了人对微观客体行为的认识具有不确定性。人对仪器装置的选择,也决定著微观客体显现为粒子性或是波动性。这表明,人在自然舞台上不仅是观众,而且是演员,人只能在主体同客体的相互作用中整体地认识自然现象。W.K.海森伯沿著他所提出的不确定性原理进一步阐明,自然过程是概然的,只是一种“潜能”,只能通过人们的观测行为以一定的概率变为现实,使之从抽象“形式”转化为具体“质料”。因此,经典物理学的因果律只有在测不准关系的限制下才适用,从而自然界也在相应程度上依赖于人类而存在。他后期致力于量子统一场论的研究,更倾向于把物质世界看作抽象的数学结构形式,表现了某种物理学的柏拉图主义倾向。M.玻恩则对薛定谔波函式给出了明确的数学定义。他确信,微观客体的概然性行为是一个客观过程,尽管它在本质上不同于经典因果律,但却遵循著薛定谔方程所表征的概然性因果律。

现代生物学家也同时揭示了生物进化中的随机变化过程。美国生物学家T.H.摩尔根(1866~1945)在建立现代遗传学时就把遗传基因的随机突变看作自然选择的原料。T.杜布尚斯基进一步认为,自然选择并不仅仅是挑选有利突变的筛子,同时还是一个主动回答环境挑战的创造性过程;不同生物对同一环境可以有千差万别的适应方式,从而才有生物的多样性。因此,进化本身没有终极目的,而且有随机性。法国生物学家J.莫诺 (1910~1976) 也认为,进化起源于有机体不变性结构的随机扰动或“错误”,这是整个生物圈每一变革和创新的源泉。因此,进化不是潜藏在宇宙结构中的预定程式的展现,而是一种纯粹偶然的巧合。后来木村资生等人提出的“中性学说”认为,生物进化中分子水平上的突变大部分是中性的,可以通过随机组合发生遗传漂变,因而能摆脱自然选择的压力完全随机地决定进化方向。这种关于进化过程的随机性观点,进一步打击了生物学中的目的论,揭示了偶然性与必然性相统一的不断创新的生物世界图景。

自我调节的自然图景

20世纪中叶以来兴起的控制论、系统论等学科在现代科学水平上发展了辩证的有机自然观。N.维纳把偶然性看作宇宙本身结构的要素,看作宇宙组织固有的不完善性。他指出,宇宙将不可避免地趋于最大概率状态,达到最大的熵值。但在宇宙演化中也存在一些增熵“海洋中的孤岛”,它们可以通过吸取外界的负熵流而暂时减熵。因此,从生命到自动机等控制系统都可以通过反馈调节保持某种稳态,或者过渡到新的稳态。L.von贝特朗菲原则上把一切事物都看作由各种不同要素组成的有机系统,这们通过要素的相互作用以及与外部环境的相互作用,进行自我调节以实现其整体功能,并由此决定不同层次物质的不同组织性和目的性。他还指出,所有开放系统在时间程序中将不断变化发展,提高组织性程度而进化到更高质态,或者降低组织性而趋向崩溃。比利时的I.普里高津(1917~)提出的耗散结构理论著重说明,一切开放系统在远离平衡态的条件下可以从混乱中进行自我组织,建立某种有序结构。因此,这些系统即使开始时纯粹是偶然的小的扰动,也可以通过一定阶段的量的积累,从无序到有序,跃进到新的阶段,变成必然的发展趋势,使微弱的可能性转化为现实。这就表明,自然界在时间中总是不断发展的,新的可能性、新的事物总是层出不穷的。德国科学家H.哈肯建立的“协同学”又揭示出,系统即使在从有序到混乱的退化过程中,由于各种要素的协同作用,也可以出现某种稳定状态,形成某种无序结构,并具有一定的特异效能,适合于特定目的。这些科学家的研究成果充分说明,自然界正是由于这种自我调节、自我组织的作用,才能在随机变化的过程中,形成一个和谐统一的有机整体。

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