自然的本质是简单的吗_

第19卷　第3期自然辩证法研究　　　　　　　　　　Vol. 19, No. 3

　　　　　　　　　　

2003年　3月Mar. , 2003Studies in Dialectics of Nature 文章编号:1000-8934(2003) 03-0006-04

自然的本质是简单的吗?

肖　显　静

(中科院研究生院人文学院, 北京　100039)

　　摘要:传统的观点认为自然的本质是简单的。但是, 关联, 就会发现, 上述结论的获得并不是必然的。而且, 简单性, 所以, 就不能说自然的本质是简单的。关键词:自然; 简单; 复杂; 本质中图分类号:N031　　　文献标识码　　对答, ? 需要我们具体回答。

动。公元六世纪, 奥林匹奥多留斯(Olympiodorus ) 在他的《反射光学》中说“:自然不做任何多余的事或者任何不必要的工作。”中世纪哲学家罗吉尔・培根

的老师格罗塞特斯特(R. Grossetste ) 相信, 自然总是以数学上最短和可能最好的方式行动。

到了近现代, 古代本体论的这种简单性原则被近现代科学家继承并发扬。如牛顿把上述简单性原则作为一种信念置于众法则之首, 以至在他的名著《自然哲学的数学原理》中认为“, 自然界不作无用之事。只要少做一点就成了, 多做了却是无用; 因为自然界喜欢简单化, 而不爱用什么多余的原因来夸耀

〔1〕自己。”莱布尼茨则认为, 上帝是以实现最大限度

1　传统的观点:自然的本质是简单的

大多数古代的哲学家和近现代的科学家都认为自然的本质是简单的, 而不是复杂的。它主要表现在两个方面:一是物质构成上的简单性; 二是物质运动上的简单性。在古代, 前者体现在哲学家们把世界的本原归结为一种或几种物质或要素。泰勒斯的“水”、阿那克西美尼的“气”、赫拉克利特的“火”、德谟克利特的“原子论”、毕达哥拉斯的“数”等莫不如此。至于后者, 则与古代人们对自然的认识有关。

欧几里德(Euclid ) 在他的《镜面光学》中, 根据光线在同一介质中直线传播的公设, 证明了光线在镜面反射时, 入射角和折射角是相等的。后来, 赫罗(Heron ) 进一步证明, 光线在镜面反射时所经过的路径是最短的一条。由于人们认为光线在均匀介质中匀速行进, 因而反射的路径也是费时最少的路径。赫罗把这个结论叫做最短路径和最少时间原理, 并把它运用到球面镜的反射问题上。对光的反射现象研究, 引发了哲学、神学和美学方面的遐思。自那以后, 一种根深蒂固的信念影响了许多物理学家和生物学家, 这就是:大自然必定以最短捷的可能途径行

收稿日期:2002-01-01

的简单性和完美性的方式来统治宇宙的。他所提出的“单子”的概念集中体现了这一理念。

不能说他们对自然本质的这种看法没有一点道理。近现代科学的诞生和发展、机械自然观的形成更是表明了自然的简单性①。主要表现在下列几方面:

①自然的规律性　它表明自然具有机械性的确定性、固有的秩序、决定性、必然性和单一因果关联等。它在古代就被人们所持有, 并且植根于一神教的思想和社会管理的实践中。

②自然的外在分离性　它主要包括两个方面:一是自然与人是完全分离和独立的, 只存在外在关系, 而没有内在关联; 二是自然可以尽可能地还原成

作者简介:肖显静(1964-) , 江苏溧水人, 中科院研究生院副教授, 山西大学科技哲学研究中心博士后, 研究方向:科学哲学、生态政治与哲学、科技社会学。

①为了明确所讨论问题的针对性, 这里的近现代科学包括从哥白尼的日心说开始到量子力学、相对论的一部分。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　自然的本质是简单的吗?

一组基本要素, 其中一要素与另一要素仅有外在关系而无内在关联, 它们不受周围环境中事物的内在影响。系统的性质等于各要素之和。

③自然的还原性　它包含两个方面:一是以无限可分的思想探求物质的基本构成。如分子可以分成原子, 原子可以分成原子核和核外电子。原子核又可分为质子和中子……由此走向无穷。二是认为整体或高层次的性质可以还原为部分的或低层次的性质, 认识了部分的或低层次的性质, 也就可以认识整体的或高层次的性质。

④自然的祛魅　这与近现代科学的发展、机械自然观的形成紧密联系在一起的。释, 抛弃了有机论、、意志、目的等的存在, 自然也就变。

当然, 自然的简单性除了表现在上述几方面外, 还表现在下列一些方面:绝对时空观; 时间的外在性、非生命性和对称性; 自然的对称性、可逆性、相似性、最优性等。所有这些方面都表明自然在本体论意义上是简单的。

的什么样的认识。可以说, 近现代科学正是在发扬光大了古希腊机械论自然观的基础上进行的。这种“自然是简单的”信念, 导致科学家们在对自然的认识方法上采用相应的简单性原则。具体体现在:在否定自然的非规律性存在的基础上, 着眼于研究自然的规律性; 在否认事物之间内在关系和整体与部分非加和性的基础上, 遵循还原论的原则, 通过认识部分来认识整体, 通过认识低层次来认识高层次; 在, 而从, 对自然进行干涉, 纯化和简化、延缓和加速、强化和再现自然。这本身又是对自然的一种分离、简化和还原。而数学方法, 或者是对自然的一种抽象, 或是将人类思维所建构的数学体系应用到对自然的研究上, 这是对自然的概括、纯化、简化和规定, 舍弃了自然的定性的、经验的方面, 或将自然的定性方面还原简化为定量的方面, 使自然失去了它的丰富性, 从某种意义上说更是对自然的一种还原简化。这两者虽然不能等同于方法论意义上的简单性原则, 但是, 体现了这一原则。

上述主要是针对自然的认识方式而言的, 没有涉及到对自然的认识形式。考虑到这点, 情况怎样呢? 从古至今, 有一条原则被许多人所坚持。它就是:在构建和评价科学理论时, 要包含尽可能少的基本概念、公理和公设, 在形式上要尽可能使用简单的数学语言、符号、方程, 但在内容上要涵盖尽可能广泛的经验事实与表象。

这是思维经济原则还是自然的本质使然? 绝大多数科学家认为是后者。如爱因斯坦认为科学的伟大目标, 就是寻求一个能把观察到的事实联系在一起的思想体系, 它将具有最大的简单性。爱因斯坦就说“:自然规律的简单性也是一种客观事实, 而且真正的概念体系必须使这种简单性的主观方面和客

〔2〕

观方面保持平衡。”“从有点像马赫的那种怀疑的经验论出发, 经过引力问题, 我转变成为一个信仰唯理论的人, 也就是说, 成为一个到数学的简单性中去寻找真理的唯一可靠源泉的人。”从他的这一段话中可以看出, 虽然他认为“逻辑上简单的东西, 当然不

3〕

一定就是物理上真实的东西〔, ”即不主张简单性就等于真理性, 但是, 在他那里, 上述构建和评价科

2　循环论证:自然的本质

并不必然是简单的

　　如果我们将眼光放在近现代科学上, 就会发现,

它是支持“自然的本质是简单的”这一结论的。近现代科学所揭示的自然的规律性、机械性、外在分离性、还原性和祛魅性等表明了自然的简单性; 粒子物理学和分子生物学的诞生和繁荣强烈地支持自然的还原性和外在分离性, 因为它是在承认自然的这两种特性的基础上发展起来的……所有这一切使得近现代的许多科学家和公众普遍认为, 既然近现代科学的实践表明了自然是简单的, 那么, 我们就有充分的理由相信自然的本质就是简单的。

但是, 如果我们考虑到近现代科学所依据的自然观和方法论之间的关联, 就会发现, 上述结论不是必然的。

科学是对自然的认识。它是以自然观作为预设前提的。有什么样的自然观预设, 就有什么样的对自然的认识方式和认识形式, 也就会获得对自然界

①至于这种内在关系是什么, 以及怎样研究这种内在关系, 现在人们知道甚少, 有待于人类对自然的进一步认识。

自然辩证法研究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第19卷　第3期

学理论的简单性原则确实是一个有助于真理的原则。可以毫不夸张地认为, 爱因斯坦一生的科学活动非常成功地实践了简单性原则, 卓有成效地得到了几个普遍的基本定律, 并由此用单纯的演绎法建立起新世界体系。德国物理学家海森堡也认为构建和评价科学理论的简单性原则可以作为科学假说可接受性的标准。他认为, 量子力学尽管无法说出原子介于两个状态的中间状态究竟是怎么样的, 但自然界所显示的数学体系的简单性足以把我们强烈地吸引。他说“:我相信自然规律的简单性具有一种客观的特征, 它并非只是思维经济的结果。如果自然界把我们引向极其简单而美丽的形式———形式是指假设、——, 〔4〕

是‘真’的, 。”

, 理论建构上的简单性原则的实施更多地是看作与获得真理性等同的。也许正因为这样, 这种简单性原则受到很多科学家的普遍推崇, 并贯彻到理论的建构中, 获得了巨

结论, 而只是表明, 过去人们得出这一结论的自然科学依据是不充分的, 自然的本质不一定是简单的。至于自然的本质是否是简单的, 关键之点在于自然界中是否存在着复杂性, 并且这样的复杂性能不能简化还原为简单性。

如上所述, 如果我们不考虑量子力学、系统论、混沌学、协同学、自组织理论等最新发展起来的科学, , 就会发现, ①。但是, , , 。考虑到这, 而只能。(进一步

) 至于科学没的分析表明, 就是这一点也不能保证。

有认识到的那部分自然, 其本质是简单的还是复杂

的, 要视进一步发展了的科学对自然的进一步的认识来确定。

这种进一步发展了的科学, 有人将之称为复杂性科学。它主要是指随着科学的发展, 在科学的某些领域或该领域中的一部分出现了与近现代科学所体现的简单性特征相违背, 而与复杂性特征有着紧密关联或相一致的内涵。复杂性科学对自然界中复杂性现象的研究表明, 在自然界中, 模糊性、非线性、混沌、分形等复杂性现象是大量存在的。自然界存在结构的复杂性、边界的复杂性、运动的复杂性。具体体现在:不稳定性、多连通性、非集中控制性、不可分解性、非加和性、涌现性、进化过程的多样性以及

〔5〕

进化能力上。对于这些方面, 这里不作全面的详细介绍, 仅针对前面提到的自然的简单性特征, 如规律性、分离还原性、祛魅等为例, 从复杂性科学的角度加以分析批判。

(1) 关于自然的规律性　规律性代表着不变性和规则。它与简单性一是一回事, 但是又有紧密关联。也许这就是人们青睐并研究自然规律性的缘故。但是, 如果我们深入分析, 就会发现:当我们观察周围的世界时, 更多地不是观察到世界的规律, 而是看到了这些规律的展现———结果。这是两个不同的领域。“现象的展现———结果要比统治它们的规律复杂, 因为它们并不遵守由规律展现的对称。展现了复杂的非对称结构的结果可能由对称的简单的

〔6〕

规律来统治。”这就是说, 我们周围的非对称的结

大的成就。日心说对地心说的代替、牛顿力学对开

普勒三定律的涵盖、爱因斯坦相对论对牛顿力学的超越等表明了这一点, 同时也支持“自然的本质是简单的”结论。由此, 也使科学家和公众认为科学理论所反映的自然的简单性是正确的, 从而认为自然的本质也是简单的。

从上面的论述可以看出, 人们之所以得出“自然的本质是简单的”结论, 不一定是由于自然的本质是简单的, 而是由于人类抱有自然是简单的这一信念, 并且在此基础上, 采取了与此信念相一致的、对应的还原论方法论原则和具体的实验和数学方法, 对自然进行了简化处理, 获得了对自然的简单性方面的认识, 或者是对自然的复杂性方面的简化了的认识, 然后再用综合简明性的理论认识体系来表述它。这一认识体系表明了自然的简单性, 由此也使人们把这一表述和这一认识当成了自然界的本质, 而认为自然的本质是简单的。这是一个自洽的循环, 是一种封闭的自我论证, 并不必然表明自然的本质是简单的。

3　自然存在复杂性的方面

上面的论证并没有否定“自然的本质是简单的”

①当然, 对于这一结论的获得可能会因人而异。但是, 如果我们参照本文所展示的简单性与复杂性的特征, 就会发现, 近现代科学对自

然的认识确实展现了自然的简单性, 虽然在这样的认识过程中, 有时也会认识到自然的那么一点复杂性。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　自然的本质是简单的吗?

果并不允许我们根据规律来推演。将事物分成规律和结果使得关于规律的理论对于理解世界是必要的, 但远不是充分的。“世界的结构不可能只由自然

〔7〕

规律来解释。”而必须通过其他途径来认识。

(2) 关于自然的外在分离性和还原性　科学的新发展表明, 自然界事物之间不仅存在外在关系, 也存在内在关系。自然界事物之间的内部联系, 不仅体现在量子力学中, 而且也体现在生物学中。在传统的生物科学中, 生物在自然内部进化, 它只限于从自然界吸取能量和物质, 只为着自身事物和其它物质需要而依赖自然。自然则是各种生物系统的选择者, 而在现代生态学中“, 实体之间的外在关系, 的部分, 自主性, 。事实上, 自主性以复杂性为前提, 而复杂性意味着和环境之间的多种多样的极其丰富的联系, 也就是说, 依赖着相互关系; 相互关系恰恰构成了依赖性, 而这种依赖性是相

〔8〕

对的独立性的条件。”

至于还原性, 当代自组织理论提出:它是站不住脚的。系统的性质并非各部分之和。整体和部分呈现复杂的关系, 有的系统整体性质可以还原为部分特性, 有的则不能。例如混沌就是系统的整体行为方式, 它不能还原成部分特性, 不能用分析———累加的方法去把握; 复杂行为的展示不是因为它们是由原子或分子构成, 而是由于它们被构成和组织的方式。单纯的电磁学的规律和物理学的万物理论(Theory of Everything ) 对于解释人脑的工作和大象的神经系统的工作就是不充分的。当然, 自然的非还原性的表现还有很多方面, 这里不再多说。

(3) 关于自然的祛魅　通过对自然科学的考察, 我们发现, 以大卫・格里芬为代表的建设性后现代主义所提出的泛经验论将经验赋予万物是没有根据的。在目前的情况下, 将更多的经验赋予生物有机体是得到生物学支持的。生物有智能、情感、文化、情感等吗? 当然, 定义这些表现是一件非常困难的事。不过它们有一些外在的行为效应, 可以通过科学观察实验, 检验这些行为效应, 来判断智能等的存在。生物心理学、生物社会学就是依据这一原理来

确认动物主体性的存在的。它们的研究表明:动物

有智能; 动物有文化; 动物有情感; 动物有思想①。

将人类所具有的经验性赋予部分的自然界有一定道理。因为行为的复杂程度以及适应环境的变化能力确实是智能等的部分特征。现在我们已经将高智能给予星外来客, 为什么我们不能将此有限度地赋予某些动物呢? 这样一些动物与我们一起分享共同的进化历史, , 为? 如果它们, 自组织理论表明, 目的性并非人类独有的特征, 自组织系统也具有这一特性。普里高津创立的耗散结构理论认为, 形成耗散结构的先行条件是偏离并远离平衡态, 失去稳定性, 进入非线性区, 才能形成新型的目的性的结构, 它表现为依靠正反馈机制, 自动搜寻目标, 从而自行产生和维持这样的结构。哈肯的协同学阐明, 所谓目的, 就是在给定的环境中, 系统只有在目的点和目的环上才是稳定的, 离开了就不稳定, 系统自己要拖到目的环上才停止, 这也就是系统的自组织。而在混沌学中, 任何吸引子刻划的都是系统演化的目的性趋势。混沌吸引子是混沌背后的、内在的有序结构, 是一种特殊的目的性结构。

上面的论述比较充分地说明:由传统科学所得出的自然是简单的结论是没有充分证据的, 自然具有广泛的复杂性。近现代科学所展现的自然的简单性的特征并不能涵盖自然的全部, 相反, 自然具有一些不同于简单性特征的复杂性。

问题是, 这种复杂性能否约简为简单性呢? 如果答案是肯定的, 那么我们仍然可以说自然的本质是简单的; 如果答案是否定的, 那么我们就不能说自然的本质是简单的。到底能不能呢? 从逻辑上说, 如果某种复杂性能够约简为简单性, 那么, 这样的复杂性就不是真正的复杂性, 而是隐藏着简单性实质的复杂性表象。从科学认识上说, 复杂性科学对复杂性现象的研究发现:自然界中的复杂性不是简单性的线性组合, 更不可能被简单性所覆盖, 是不可以还原为简单性的。如对于非线性系统, 往往存在间

(下转第33页)

①与此问题相关的案例请参阅《眼见为实:———寻找动物的意识》, (英) 玛丽安・斯坦普・道金斯著, 蒋志刚等译, 上海科学技术出版社,

2001年6月第一版《动物的智能》; , (法) 雅克・沃克莱尔著, 侯健译, 北京大学出版社,2000年4月第一版。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乔治・索罗斯反身性理论的解释学处境

〔23〕尼古拉斯・布宁, 余纪元编著1西方哲学英汉对照辞典

[M ].北京:人民出版社,200114351

The H ermeneutical Situ ation of G eorge Soros ’s Theory of R eflexivity

L I Heng 2wei

(College of Humanities ,Philosophy Department ,zhejiang University ,Hangzhou 310028,China )

Abstract :G eorge Soros ,a financial investor of America ,put forward his historical theory of reflexivity at both levels of abstract and practice 1Reflexivity

means that human thinking actively influences the events (or situations ) is which human beings participate and about which human beings think 1Thinking and events (or situations ) are not so independent each other as in the case of scieneific methodology ,moreover situation also indicates that human beings are not standing outside it and hence are able to have any objective of it viewpoint of compari 2son of intercommunity between reflexivity and hermeneutic situation ,human beings a of concepts such as historical relaity ,imperfect understanding ,fallibility ,bias and truth 1

K ey w ords :reflexivity ;hermeneutic situation ;historic realit y structure ;hemeneutic circle ;pre -struc 2

ture

(本文责任编辑　刘啸霆)

　　(上接第)

断点、奇异点作线性化还原处理。否则, 就处理掉了非线性系统的非线性因素, 从而也就人为消除了相关的复杂性行为。因为这些因素恰恰就是非线性系统出现分叉、突变、自组织等复杂行为的内在根据。

通过上面的分析, 可以得出最后的结论是:自然存在复杂性的方面, 而且这样的复杂性不可还原简化为简单性。由近现代科学对自然的复杂性方面的简化或对简化了的自然的简单性方面的认识, 不能得出“自然的本质是简单的”结论。至于自然的本质

是否是复杂的、自然到底有没有本质, 是有待于深入

思考的问题①。

参考文献

〔1〕塞耶1牛顿自然哲学著作选[M ], 上海人民出版社,1974131〔2〕〔3〕〔4〕许良英等编译1爱因斯坦文集(第1卷) [M ], 商务印

书馆,19831214,380,2161

〔5〕吴彤1科学哲学视野中的客观复杂性[J]1系统辩证学学

报,2001(4) :45-461

〔6〕〔7〕Joun D. barrow ,is the world simple or complex ? [A ],in

the The Value of Science , Oxford Ammesty Lectures Series , 1999,Edited by Wes Williams ,Westview Press. P84,P85. (法) 埃得加・〔8〕莫兰1迷失的范式:人性研究[M ]1陈一壮译1

北京大学出版社,1999113-141

Is the N atural Character Simple ?

XIAO Xian 2jing

(Social Sciences Dept. ,the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100039,China )

Abstract :The old perspective views natural character as simple. If we study the relations between natural outlook and methodology which modern sci 2

ence based on ,we ’ll find the conclusion isn ’t necessary. Further ,as complexity exists in the nature ,and it can ’t reduced to simplex ,the natural character isn ’t necessarily simple. This question need further study.

K ey w ords :nature ;simple ;complex ;charcter

(本文责任编辑　缪音征)

①这里有一个问题需要说明, 在本文的写作过程中, 为了比较清楚地说明问题, 对简单性与复杂性概念以及与这一概念相关的范畴作了

一个比较明确的区分。这种区分对于说明本文所涉及的问题有很大帮助, 但是, 与自然界本身的存在状态可能并不完全符合。因为对于自然

界来说, 自然的简单性的方面与复杂性的方面并不是明确二分的。它们之间有一个复杂的关系。简单性可演化为复杂性, 复杂性也可以产生简单性。而且, 对于同一个对象, 也许它既存在简单性的方面, 也存在复杂性的方面。至于它们之间有一个什么样的关系, 需要进一步探讨。这也表明本论文存在对所涉及的问题加以简单化处理的嫌疑。这需要作者在今后的研究工作中加以克服。