自然观与认识论课件

——中国化学家傅鹰（1902~1979）

科学给人知识历史给人智慧04自然观与认识论自然观与认识论04自然观与认识论一、如何认识客观实在？是否是：只有认识主体与认识客体之间保持一个绝对的界限，也就是说，主体对客体的干扰越小，所取得的认识越客观、真实、科学？04自然观与认识论1、认识过程中主体的“参与”认识过程是一个主体参与的过程。04自然观与认识论

①高速领域的狭义相对论狭义相对论中有“尺缩”、“钟慢”、“质增”效应。04自然观与认识论04自然观与认识论所谓“尺缩”运动的尺沿运动方向缩短

04自然观与认识论所谓“钟慢”，运动的时钟变慢（时间过程变长，时间延长），

04自然观与认识论04自然观与认识论04自然观与认识论在S′系看来，光在两个镜面中间来回反射，时间读数为：；

04自然观与认识论而在S系看来，钟沿镜面方向有速度，结果光跑的路径是较长的折线（三角形的两个斜边），从直角三角形关系，可得04自然观与认识论04自然观与认识论所谓“质增”，运动的质量随运动速度增大而增加，

04自然观与认识论这些效应的存在，表明观察者所得到的关于观察对象的观测值，既与对象本身的固有属性有关，也与参照系有关。对它们的测量和认识依赖于参考系的选择。04自然观与认识论参考系是什么？04自然观与认识论参考系是人们为特定的认识目的所选择的，甚至是认为创造的。人在把握客观实在时，他自身的运动状态会不可避免的介入认识过程。在人所观察到的自然现象中，已经把人的因素包含进去了。04自然观与认识论

②微观领域的量子力学量子力学中有一个“测不准”关系（不确定性原理）04自然观与认识论04自然观与认识论

为粒子在空间坐标分布上的不确定量；为粒子动量分布的不确定量；

为普朗克常数（）

04自然观与认识论由上式可看出，越小，越大。表明对一个微观粒子（如电子），不能同时具有确定的坐标位置和相应的动量。如果趋近于零，即电子的位置完全确定时，则它的动量完全不确定，趋近于无穷大；反之亦然。

04自然观与认识论爱因斯坦在内的许多物理学家对此总是感到不舒服，因为他们认为一个粒子的位置和它的动量都应该是“客观存在”的量。04自然观与认识论量子力学（测不准原理）对此的回答则是对微观粒子的认识（测量）要依赖于观察的手段；同时认识（测量）是要干扰客体状态的。04自然观与认识论量子力学所反映的微观世界就不是经典力学意义上的所谓自在状态。在对微观客体的观测过程中，微观客体与测量仪器之间存在着相互作用，而这种相互作用又是构成量子现象的不可分割的部分。04自然观与认识论微观客体呈现什么现象，“涉及和客体相互作用的测量仪器”；若观察者采用不同的测量仪器，则微观客体的行为也将表现不同。例如，光呈现波动性还是粒子性，人们事先并不能确定，只有他们做出实验安排，被观察或记录下来时才能最终确定。04自然观与认识论这意味着，在把握客观实在时，很难把选择的认识条件排除在外。这个选择本身也将影响观察的结果。04自然观与认识论通过精心设计的实验去变革客体的状态与来自外界的无规则的“干扰”不能混为一谈。04自然观与认识论变革是获取信息（测量数据）的手段或前提，而干扰是引起误差的来源。量子力学的一个功绩就是把认识论的变革性原理揭示出来了。

04自然观与认识论在理解物质概念（认识客观实在）时，主体的“参与”问题越来越受到重视。04自然观与认识论所谓主体的参与是指：人在把握客观实在时，不是袖手旁观，而是和客体发生一定的关系，包括有物理内容的相互作用；并且在思维中通过一系列的抽象、加工和建构，把客体能动地再现出来。

04自然观与认识论原子核是怎样被认识到的呢？认识条件：创设粒子散射04自然观与认识论用粒子（带正电）流轰击原子，出现有不同角度的反弹。同时，还创设了原子、电子、正电荷、负电荷等概念工具。在这些基础上，才确立起原子核的概念。可以说，不参与对象的主体是无法了解作为客观实在的对象的。04自然观与认识论马克思“关于费尔巴哈的提纲”中批判旧唯物主义时是这样写的“从前的一切唯物主义——包括费尔巴哈的唯物主义——的主要缺点是：对事物、现实、感性，只是从客体的或直观的形式去理解，而不是把它们当作人的感性活动，当作实践去理解，不是从主观方面去理解。”（马选1，P16）

04自然观与认识论2、主体参与的具体表现及其意义⑴认识主体具有这种“参与”的能力一方面，在观念上将对象性客体明确化（概念）；另一方面，在实践上将它从周围事物中区分出来。04自然观与认识论⑵“参与”是靠什么来实现的呢？靠“认识条件”的创设来实现的。所谓认识条件就是科学认识中的仪器设备（物质工具）、语言符号（思维工具）和相应的规则（操作规则、思维规则）。

04自然观与认识论⑶“参与”的意义如果没有主体的参与，那么就无法形成人对客观对象的认识。并未改变自然物的客观性，而是把新的关系（人与自然的关系）、新的条件（人所设置的认识条件）置入自然物的表现当中，从而把对人来说是混沌、模糊的客观实在变成了人能区分、人能理解、能作用其上的客观实在。04自然观与认识论一个逻辑的结果：既然客观实在是由主体的参与而被选择的，那么“同一客观存在”在不同的主体参与中可以有不同的表述。对生命体的同一病变，中医与西医所做出的诊断是不同的（或者说常常是不同的）。

04自然观与认识论这说明什么问题呢？科学认识的任务是探索自然物相对于一定认识条件所表现出来的规律性，而不是对某一客观实在所做出的穷尽一切的绝对断言。（或者说科学认识所能作到的就是这样）——科学理论（结论）的相对性04自然观与认识论二、有关还原论的问题04自然观与认识论1、什么是“还原论”（

reductionism）呢？它来自科学上的一种传统：对统一性的追求。从古希腊的元素论、原子论将世界的本原归结为惟一的物质形态或数形结构，如，泰勒斯的“水”，毕达哥拉斯的“数”、留基伯的“原子”等；中国的老子将“道”看做是世界的始基，，有“道生一，一生二，二生三，三生万物”的说法。

04自然观与认识论“还原”（reduction）就是将一种理论（B）通过某种程序归结为另一种更为基本的理论（A）；在逻辑上通常是指，理论B可以由理论A充分地推导出来，即A→B。04自然观与认识论遵循这样的逻辑，学科之间可以有还原关系：力学→物理学→化学→生物学→心理学按照这样的思路，所有的自然现象最终都可以得到力学的解释，因此还原论被看作是机械论的极端模型。

04自然观与认识论还原论与还原方法的不同。什么是还原方法呢？还原方法（reductionapproach）是一种手段。还原（reduction）词义上含有缩小、减少、降级、简化、归并、分解的意思。还原方法就是将较高层次事物、事件或关系分解为较低层次的组成部分，通过研究这些组成部分的特征和关系，从而更深刻地认识较高层次事物、事件和关系的实质。04自然观与认识论还原方法是从理性上具体认识整体的一个中间环节。还原论则是与形而上学自然观相关的一种表现。04自然观与认识论2、还原方法取得的成功

04自然观与认识论能量守恒定律建立后，由于功和机械能这两个力学概念，热学与力学开始联系起来。热力学产生了，通过功和机械能的定量关系这样的力学眼光来认识热学现象。04自然观与认识论更进一步的工作，则是由擅长数学的麦克斯韦完成的。1859年，麦克斯韦发表“气体分子运动论的阐明”一文，他利用力学分析化的成果——统计力学，将温度定义为分子运动的平均动能。从分子的机械运动就可以推导出热学的所有定律来。04自然观与认识论热学宏观现象通过还原方法由力学角度进行了合理的解释。在物理学中：库仑定律

万有引力定律

04自然观与认识论卢瑟福关于原子结构的“行星模型”都是这种还原方法的表现04自然观与认识论3、还原的研究方法在20世纪科学研究中仍是基本方法之一。04自然观与认识论还原是一种比较完善的研究方法—研究各组分的关系以推导、解释整体的性质；由于物理学发展的相对完善，把所有科学问题都还原到物理学基本粒子层次加以解释，还原到物理学运动和空间加以测量和诠释，成为科学家的理想与追求。这一思想方法对相当多的科学家的研究工作产生了深刻的影响，其中包括生物学的研究。04自然观与认识论4、还原论与生物学还原方法在生物学中也是有用的，但还原论则是有害的。

04自然观与认识论这是一个历史现象。追溯生物学的源头，是由两股源泉汇成的：实验生理学自然历史04自然观与认识论实验生理学奠基人哈维（英W.Harvey，1578—1657）将心脏功能类比于水泵抽水，从而确立血液循环学说。04自然观与认识论这一事件标志着物理、化学研究生命现象的开端，同时也是生物学中还原方法的开端。04自然观与认识论自此以后，从实验生理学一直延伸到现代的分子生物学，基本上是伴随着还原方法的思路发展的。这一思路也可以说是物理学对生物学的影响所产生的。04自然观与认识论发现DNA双螺旋结构的克里克（英

F.H.C.Crick，1916—）的名言可以为之作出说明：对大肠杆菌是正确的，对大象同样正确。04自然观与认识论物理学对生物学的渗透是有积极意义的。受过物理学训练的生物学家更善于抓住某一局部核心问题，设计实验紧追不放，这正是分子生物学时代的特征。04自然观与认识论生物学向更微观的领域深入，同时又向着宏观、相互作用的层次发展，这就对生物学家提出了更高的要求，在这个意义上，生物学家还是需要向物理学家学习的。

04自然观与认识论但是，物理学与化学的方法并不能解决全部生物学问题。04自然观与认识论以受精现象为例，生理学家关注的是精子如何对卵细胞产生影响，以及如何促进受精卵的分裂发育。探索个体发育的直接条件，完全可以通过物理、化学的实验手段加以深入研究。04自然观与认识论但是，作为一个进化论者却不满足于此。还要追问受精、两性生殖在生物进化史上出现的条件及其深远意义。只有通过两性生殖，生物体的遗传物质才能发生显著变异，从而为自然选择创造条件。从这一层次上提出的问题，显然有着更为深刻的生物学意义，也是无法通过物理、化学的研究手段就能作出回答的。04自然观与认识论生命世界的复杂性、多样性、历史性，致使简单化的质点模型，以及经典物理学家的求同思维，只能在某种程度上、某种范围内适用。物种之间的差异、多样性仍是生物学问题的出发点。物理学与化学都代替不了。

04自然观与认识论总之，还原方法是有效的，但作用也是有限的。04自然观与认识论自希腊以来，科学上有两大传统，一个是所谓的数理科学传统，一个就是博物学传统。04自然观与认识论博物学传统也诞生了伟大的人物，如中国的李时珍，在西方近代也出现了像达尔文这样的伟大的博物学家。

04自然观与认识论博物学传统今天是受到歧视的，诺贝尔奖中为什么没有生物学奖而只有医学与生理学奖。04自然观与认识论因为生理学从属于数理传统，数理传统是近代科学的主流传统。光凭自己的脑袋，在实验室里就可以指点江山。博物学家并不这样，它必须奔走于田野大川之中，必须去倾听自然的声音，亲近自然。

04自然观与认识论女生物学家麦克林托克（BarbaraMcClintock，1902—1992），发现了基因转座现象，获1983年诺贝尔生理与医学奖。她20世纪30年代就发现了，是通过玉米实验出来的，对玉米的观察非常细致，她经常说，她能听见玉米的悄悄的话语声，她能理解玉米的每一个细微的变化。04自然观与认识论04自然观与认识论《情有独钟》