自然觀與認(rèn)識論課件

——中國化學(xué)家傅鷹（1902~1979）

科學(xué)給人知識歷史給人智慧04自然觀與認(rèn)識論自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論一、如何認(rèn)識客觀實在？是否是：只有認(rèn)識主體與認(rèn)識客體之間保持一個絕對的界限，也就是說，主體對客體的干擾越小，所取得的認(rèn)識越客觀、真實、科學(xué)？04自然觀與認(rèn)識論1、認(rèn)識過程中主體的“參與”認(rèn)識過程是一個主體參與的過程。04自然觀與認(rèn)識論

①高速領(lǐng)域的狹義相對論狹義相對論中有“尺縮”、“鐘慢”、“質(zhì)增”效應(yīng)。04自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論所謂“尺縮”運動的尺沿運動方向縮短

04自然觀與認(rèn)識論所謂“鐘慢”，運動的時鐘變慢（時間過程變長，時間延長），

04自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論在S′系看來，光在兩個鏡面中間來回反射，時間讀數(shù)為：；

04自然觀與認(rèn)識論而在S系看來，鐘沿鏡面方向有速度，結(jié)果光跑的路徑是較長的折線（三角形的兩個斜邊），從直角三角形關(guān)系，可得04自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論所謂“質(zhì)增”，運動的質(zhì)量隨運動速度增大而增加，

04自然觀與認(rèn)識論這些效應(yīng)的存在，表明觀察者所得到的關(guān)于觀察對象的觀測值，既與對象本身的固有屬性有關(guān)，也與參照系有關(guān)。對它們的測量和認(rèn)識依賴于參考系的選擇。04自然觀與認(rèn)識論參考系是什么？04自然觀與認(rèn)識論參考系是人們?yōu)樘囟ǖ恼J(rèn)識目的所選擇的，甚至是認(rèn)為創(chuàng)造的。人在把握客觀實在時，他自身的運動狀態(tài)會不可避免的介入認(rèn)識過程。在人所觀察到的自然現(xiàn)象中，已經(jīng)把人的因素包含進(jìn)去了。04自然觀與認(rèn)識論

②微觀領(lǐng)域的量子力學(xué)量子力學(xué)中有一個“測不準(zhǔn)”關(guān)系（不確定性原理）04自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論

為粒子在空間坐標(biāo)分布上的不確定量；為粒子動量分布的不確定量；

為普朗克常數(shù)（）

04自然觀與認(rèn)識論由上式可看出，越小，越大。表明對一個微觀粒子（如電子），不能同時具有確定的坐標(biāo)位置和相應(yīng)的動量。如果趨近于零，即電子的位置完全確定時，則它的動量完全不確定，趨近于無窮大；反之亦然。

04自然觀與認(rèn)識論愛因斯坦在內(nèi)的許多物理學(xué)家對此總是感到不舒服，因為他們認(rèn)為一個粒子的位置和它的動量都應(yīng)該是“客觀存在”的量。04自然觀與認(rèn)識論量子力學(xué)（測不準(zhǔn)原理）對此的回答則是對微觀粒子的認(rèn)識（測量）要依賴于觀察的手段；同時認(rèn)識（測量）是要干擾客體狀態(tài)的。04自然觀與認(rèn)識論量子力學(xué)所反映的微觀世界就不是經(jīng)典力學(xué)意義上的所謂自在狀態(tài)。在對微觀客體的觀測過程中，微觀客體與測量儀器之間存在著相互作用，而這種相互作用又是構(gòu)成量子現(xiàn)象的不可分割的部分。04自然觀與認(rèn)識論微觀客體呈現(xiàn)什么現(xiàn)象，“涉及和客體相互作用的測量儀器”；若觀察者采用不同的測量儀器，則微觀客體的行為也將表現(xiàn)不同。例如，光呈現(xiàn)波動性還是粒子性，人們事先并不能確定，只有他們做出實驗安排，被觀察或記錄下來時才能最終確定。04自然觀與認(rèn)識論這意味著，在把握客觀實在時，很難把選擇的認(rèn)識條件排除在外。這個選擇本身也將影響觀察的結(jié)果。04自然觀與認(rèn)識論通過精心設(shè)計的實驗去變革客體的狀態(tài)與來自外界的無規(guī)則的“干擾”不能混為一談。04自然觀與認(rèn)識論變革是獲取信息（測量數(shù)據(jù)）的手段或前提，而干擾是引起誤差的來源。量子力學(xué)的一個功績就是把認(rèn)識論的變革性原理揭示出來了。

04自然觀與認(rèn)識論在理解物質(zhì)概念（認(rèn)識客觀實在）時，主體的“參與”問題越來越受到重視。04自然觀與認(rèn)識論所謂主體的參與是指：人在把握客觀實在時，不是袖手旁觀，而是和客體發(fā)生一定的關(guān)系，包括有物理內(nèi)容的相互作用；并且在思維中通過一系列的抽象、加工和建構(gòu)，把客體能動地再現(xiàn)出來。

04自然觀與認(rèn)識論原子核是怎樣被認(rèn)識到的呢？認(rèn)識條件：創(chuàng)設(shè)粒子散射04自然觀與認(rèn)識論用粒子（帶正電）流轟擊原子，出現(xiàn)有不同角度的反彈。同時，還創(chuàng)設(shè)了原子、電子、正電荷、負(fù)電荷等概念工具。在這些基礎(chǔ)上，才確立起原子核的概念?？梢哉f，不參與對象的主體是無法了解作為客觀實在的對象的。04自然觀與認(rèn)識論馬克思“關(guān)于費爾巴哈的提綱”中批判舊唯物主義時是這樣寫的“從前的一切唯物主義——包括費爾巴哈的唯物主義——的主要缺點是：對事物、現(xiàn)實、感性，只是從客體的或直觀的形式去理解，而不是把它們當(dāng)作人的感性活動，當(dāng)作實踐去理解，不是從主觀方面去理解?！保R選1，P16）

04自然觀與認(rèn)識論2、主體參與的具體表現(xiàn)及其意義⑴認(rèn)識主體具有這種“參與”的能力一方面，在觀念上將對象性客體明確化（概念）；另一方面，在實踐上將它從周圍事物中區(qū)分出來。04自然觀與認(rèn)識論⑵“參與”是靠什么來實現(xiàn)的呢？靠“認(rèn)識條件”的創(chuàng)設(shè)來實現(xiàn)的。所謂認(rèn)識條件就是科學(xué)認(rèn)識中的儀器設(shè)備（物質(zhì)工具）、語言符號（思維工具）和相應(yīng)的規(guī)則（操作規(guī)則、思維規(guī)則）。

04自然觀與認(rèn)識論⑶“參與”的意義如果沒有主體的參與，那么就無法形成人對客觀對象的認(rèn)識。并未改變自然物的客觀性，而是把新的關(guān)系（人與自然的關(guān)系）、新的條件（人所設(shè)置的認(rèn)識條件）置入自然物的表現(xiàn)當(dāng)中，從而把對人來說是混沌、模糊的客觀實在變成了人能區(qū)分、人能理解、能作用其上的客觀實在。04自然觀與認(rèn)識論一個邏輯的結(jié)果：既然客觀實在是由主體的參與而被選擇的，那么“同一客觀存在”在不同的主體參與中可以有不同的表述。對生命體的同一病變，中醫(yī)與西醫(yī)所做出的診斷是不同的（或者說常常是不同的）。

04自然觀與認(rèn)識論這說明什么問題呢？科學(xué)認(rèn)識的任務(wù)是探索自然物相對于一定認(rèn)識條件所表現(xiàn)出來的規(guī)律性，而不是對某一客觀實在所做出的窮盡一切的絕對斷言。（或者說科學(xué)認(rèn)識所能作到的就是這樣）——科學(xué)理論（結(jié)論）的相對性04自然觀與認(rèn)識論二、有關(guān)還原論的問題04自然觀與認(rèn)識論1、什么是“還原論”（

reductionism）呢？它來自科學(xué)上的一種傳統(tǒng)：對統(tǒng)一性的追求。從古希臘的元素論、原子論將世界的本原歸結(jié)為惟一的物質(zhì)形態(tài)或數(shù)形結(jié)構(gòu)，如，泰勒斯的“水”，畢達(dá)哥拉斯的“數(shù)”、留基伯的“原子”等；中國的老子將“道”看做是世界的始基，，有“道生一，一生二，二生三，三生萬物”的說法。

04自然觀與認(rèn)識論“還原”（reduction）就是將一種理論（B）通過某種程序歸結(jié)為另一種更為基本的理論（A）；在邏輯上通常是指，理論B可以由理論A充分地推導(dǎo)出來，即A→B。04自然觀與認(rèn)識論遵循這樣的邏輯，學(xué)科之間可以有還原關(guān)系：力學(xué)→物理學(xué)→化學(xué)→生物學(xué)→心理學(xué)按照這樣的思路，所有的自然現(xiàn)象最終都可以得到力學(xué)的解釋，因此還原論被看作是機械論的極端模型。

04自然觀與認(rèn)識論還原論與還原方法的不同。什么是還原方法呢？還原方法（reductionapproach）是一種手段。還原（reduction）詞義上含有縮小、減少、降級、簡化、歸并、分解的意思。還原方法就是將較高層次事物、事件或關(guān)系分解為較低層次的組成部分，通過研究這些組成部分的特征和關(guān)系，從而更深刻地認(rèn)識較高層次事物、事件和關(guān)系的實質(zhì)。04自然觀與認(rèn)識論還原方法是從理性上具體認(rèn)識整體的一個中間環(huán)節(jié)。還原論則是與形而上學(xué)自然觀相關(guān)的一種表現(xiàn)。04自然觀與認(rèn)識論2、還原方法取得的成功

04自然觀與認(rèn)識論能量守恒定律建立后，由于功和機械能這兩個力學(xué)概念，熱學(xué)與力學(xué)開始聯(lián)系起來。熱力學(xué)產(chǎn)生了，通過功和機械能的定量關(guān)系這樣的力學(xué)眼光來認(rèn)識熱學(xué)現(xiàn)象。04自然觀與認(rèn)識論更進(jìn)一步的工作，則是由擅長數(shù)學(xué)的麥克斯韋完成的。1859年，麥克斯韋發(fā)表“氣體分子運動論的闡明”一文，他利用力學(xué)分析化的成果——統(tǒng)計力學(xué)，將溫度定義為分子運動的平均動能。從分子的機械運動就可以推導(dǎo)出熱學(xué)的所有定律來。04自然觀與認(rèn)識論熱學(xué)宏觀現(xiàn)象通過還原方法由力學(xué)角度進(jìn)行了合理的解釋。在物理學(xué)中：庫侖定律

萬有引力定律

04自然觀與認(rèn)識論盧瑟福關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“行星模型”都是這種還原方法的表現(xiàn)04自然觀與認(rèn)識論3、還原的研究方法在20世紀(jì)科學(xué)研究中仍是基本方法之一。04自然觀與認(rèn)識論還原是一種比較完善的研究方法—研究各組分的關(guān)系以推導(dǎo)、解釋整體的性質(zhì)；由于物理學(xué)發(fā)展的相對完善，把所有科學(xué)問題都還原到物理學(xué)基本粒子層次加以解釋，還原到物理學(xué)運動和空間加以測量和詮釋，成為科學(xué)家的理想與追求。這一思想方法對相當(dāng)多的科學(xué)家的研究工作產(chǎn)生了深刻的影響，其中包括生物學(xué)的研究。04自然觀與認(rèn)識論4、還原論與生物學(xué)還原方法在生物學(xué)中也是有用的，但還原論則是有害的。

04自然觀與認(rèn)識論這是一個歷史現(xiàn)象。追溯生物學(xué)的源頭，是由兩股源泉匯成的：實驗生理學(xué)自然歷史04自然觀與認(rèn)識論實驗生理學(xué)奠基人哈維（英W.Harvey，1578—1657）將心臟功能類比于水泵抽水，從而確立血液循環(huán)學(xué)說。04自然觀與認(rèn)識論這一事件標(biāo)志著物理、化學(xué)研究生命現(xiàn)象的開端，同時也是生物學(xué)中還原方法的開端。04自然觀與認(rèn)識論自此以后，從實驗生理學(xué)一直延伸到現(xiàn)代的分子生物學(xué)，基本上是伴隨著還原方法的思路發(fā)展的。這一思路也可以說是物理學(xué)對生物學(xué)的影響所產(chǎn)生的。04自然觀與認(rèn)識論發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的克里克（英

F.H.C.Crick，1916—）的名言可以為之作出說明：對大腸桿菌是正確的，對大象同樣正確。04自然觀與認(rèn)識論物理學(xué)對生物學(xué)的滲透是有積極意義的。受過物理學(xué)訓(xùn)練的生物學(xué)家更善于抓住某一局部核心問題，設(shè)計實驗緊追不放，這正是分子生物學(xué)時代的特征。04自然觀與認(rèn)識論生物學(xué)向更微觀的領(lǐng)域深入，同時又向著宏觀、相互作用的層次發(fā)展，這就對生物學(xué)家提出了更高的要求，在這個意義上，生物學(xué)家還是需要向物理學(xué)家學(xué)習(xí)的。

04自然觀與認(rèn)識論但是，物理學(xué)與化學(xué)的方法并不能解決全部生物學(xué)問題。04自然觀與認(rèn)識論以受精現(xiàn)象為例，生理學(xué)家關(guān)注的是精子如何對卵細(xì)胞產(chǎn)生影響，以及如何促進(jìn)受精卵的分裂發(fā)育。探索個體發(fā)育的直接條件，完全可以通過物理、化學(xué)的實驗手段加以深入研究。04自然觀與認(rèn)識論但是，作為一個進(jìn)化論者卻不滿足于此。還要追問受精、兩性生殖在生物進(jìn)化史上出現(xiàn)的條件及其深遠(yuǎn)意義。只有通過兩性生殖，生物體的遺傳物質(zhì)才能發(fā)生顯著變異，從而為自然選擇創(chuàng)造條件。從這一層次上提出的問題，顯然有著更為深刻的生物學(xué)意義，也是無法通過物理、化學(xué)的研究手段就能作出回答的。04自然觀與認(rèn)識論生命世界的復(fù)雜性、多樣性、歷史性，致使簡單化的質(zhì)點模型，以及經(jīng)典物理學(xué)家的求同思維，只能在某種程度上、某種范圍內(nèi)適用。物種之間的差異、多樣性仍是生物學(xué)問題的出發(fā)點。物理學(xué)與化學(xué)都代替不了。

04自然觀與認(rèn)識論總之，還原方法是有效的，但作用也是有限的。04自然觀與認(rèn)識論自希臘以來，科學(xué)上有兩大傳統(tǒng)，一個是所謂的數(shù)理科學(xué)傳統(tǒng)，一個就是博物學(xué)傳統(tǒng)。04自然觀與認(rèn)識論博物學(xué)傳統(tǒng)也誕生了偉大的人物，如中國的李時珍，在西方近代也出現(xiàn)了像達(dá)爾文這樣的偉大的博物學(xué)家。

04自然觀與認(rèn)識論博物學(xué)傳統(tǒng)今天是受到歧視的，諾貝爾獎中為什么沒有生物學(xué)獎而只有醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎。04自然觀與認(rèn)識論因為生理學(xué)從屬于數(shù)理傳統(tǒng)，數(shù)理傳統(tǒng)是近代科學(xué)的主流傳統(tǒng)。光憑自己的腦袋，在實驗室里就可以指點江山。博物學(xué)家并不這樣，它必須奔走于田野大川之中，必須去傾聽自然的聲音，親近自然。

04自然觀與認(rèn)識論女生物學(xué)家麥克林托克（BarbaraMcClintock，1902—1992），發(fā)現(xiàn)了基因轉(zhuǎn)座現(xiàn)象，獲1983年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。她20世紀(jì)30年代就發(fā)現(xiàn)了，是通過玉米實驗出來的，對玉米的觀察非常細(xì)致，她經(jīng)常說，她能聽見玉米的悄悄的話語聲，她能理解玉米的每一個細(xì)微的變化。04自然觀與認(rèn)識論04自然觀與認(rèn)識論《情有獨鐘》