量子猫:从科学到社会

    纪念达尔文：进化论与统一性

    作者：量子猫

    在达尔文诞辰两百周年的日子里，我们纪念达尔文这位历史人物，对这个人物本身已经毫无意义。如果这种纪念是真诚的，纪念的意义在于用一种仪式或象征，来直 接或间接地表明我们自己的信念、价值观、生活态度和情感取向，表明我们对个人以及社会和文化未来的预期或希望。如果我们认为这位历史人物是伟大的，在于表 明我们坚持的信念和我们对未来的目标和期望是正确的和切实可行的。

    尽管事物发展、演化的概念由来已久，在西方和东方远古哲学中都能找到类似“天人合一”的 认识的蛛丝马迹，但总体来说，人类早期对自身和环境的认识很肤浅，却又必须像我们今天一样对个体或群体的行为、情感取向做出判断、选择，所以很多时候，不 符合实际的想象和愿望掩盖了可见或还没有认识到的事实，在人类文明的主体经验中，相当长的历史阶段，还是把我们自身与自然对立起来，把自己凌驾于自然事物 之上。同时，不同地域环境形成的不同的文化、习俗，也因不同区域各自群体的利益关系而彼此对立起来。直至达尔文一个半世纪以前发表《物种起源》等著作，以 大量无可辩驳的事实根据，表明高级一点的生物和人都是在与环境的相互作用或适应环境的过程中由低等生物逐步演化形成的。随后更多类似的事实根据不断被发 现，半个世纪以前建立的分子生物学，更是从基因变异与生物体结构和功能的关系层面进一步揭示了这种演化的机制。一些学者，如道金斯、威尔逊等，进一步尝试 把进化的观念从基因和生物的社会以更加逻辑化的方式向人类社会和文化延伸。现在，文明的世界早已经不再否认，人类个体、社会群体之间及其与自然环境的统一 性。虽然从严格逻辑的角度完成包括人的行为、思维、情感和社会组织结构、文化与自然、环境在认识上的这种统一，从而也使我们人类自身以及与环境的和谐共处 成为现实的可能，科学本身还有很多在逻辑上脱节的地方，社会生活更有很长一段路要走，但无疑，我们过去已经取得的认识和现在的发展速度，让我们对在未来的 某个阶段实现这个目标深信不疑。

    表观看来，建立在严格实验基础上的对环境和人自身的认识、也就是科学的一些不同部分或层面，如物理学、化学、分子生物学、神经科学，各有其相对独立的内 容，与阐释人的思维、情感和社会行为以及社会的组织结构的学说即包括经济学在内的社会文化相距甚远。但是，近百年来我们在科学不同领域取得的进展，已经越 来越清楚地使我们认识到，和人类相关的各个层面的事物，从基本粒子到原子、化学分子、基因蛋白等生物大分子，到细胞和包括支配人的行为和思维、情感的神经 网络在内的生物组织和系统等等，它们在结构上是从简单、低级逐步通过个体之间及其与环境的相互作用演化到复杂并突现出高级的功能的。也就是说，我们可以通 过结构的演化或进化而建立起它们在逻辑上的统一性。我们可以预期，这样的一种统一性，不仅能延伸到引力与强弱电相互作用的统一以及我们还不清楚的可能存在 的更深层次的事物在逻辑上的统一性，也能延伸到神经科学与心理学和包括经济学、文学、艺术等在内的社会科学和文化在逻辑上的统一性。存在逻辑上脱节的地 方，恰恰是科学还比较荒芜的地方，等待着敏锐和有勇气的我们中间或未来的某一些人去探索和开垦。

    总的来说，人类文明最近几百年的发展的历史的主体，在于通过现代科学从我们自身到周围环境各种事物不同层次的结构及其相互作用，来揭示我们自身的构造、活 动机制及其与环境的关系，并以这种认识为依据，来建构和发展我们的文化、社会组织结构以及日常生活的各个方面。不同的地域环境和传统习俗发展起来的人类群 体或个体，当深入到这样一些层次以及它们在结构演化上的逻辑关系以后，不仅都能获得这样一种一致的认识，而且因现代媒体特别是互联网的发展，使得这种认识 的相互渗透和分享已经变得极为迅速，并能够有效地相互促进这种认识的进一步发展和完善。同时，极为便利的全球性的商业贸易也使不同地区和不同传统文化的人 们可以充分分享这种认识及其应用所带来的成就，即科学技术的成果，从而使地域、环境因素对文化和日常生活的影响逐步淡化。随着不同地域、文化传统而区分为 不同种族、民族、国家的人们在这样一些层次上的认识以及日常生活的逐步趋同，因地域环境形成的曾经显著不同的文化和社会组织结构也会随之而走向统一，并与 我们人类唯一拥有的地球环境和谐共处。

    达尔文的伟大，在于一个半世纪以前的一个个人通过个体努力获得的关于人类自身和环境关系的局部认识，成为了今天人类文明赖以存在和发展的更加明确的信念和 行为规则即现代科学的一个重要组成部分或支撑框架之一。我们纪念达尔文，在于提醒我们自己明确科学这种信念和行为规则，激励我们积极的去发展和完善这种信 念和行为规则，更激励我们真诚地按这种信念和行为规则去生活。这不仅是为了我们自身更美好的生活，也为着我们的后人、我们的后人的后人更美好的生活。

    （原贴于新语丝读书论坛）

心理机制是人类认识最后的难题，对这个问题感兴趣的首先要了解神经科学的状况，对化学或生化专业的不会有任何困难，哈佛大学的Kuffler（神经生物学之父）教授领衔主编的《从神经元到大脑》是最好的入门书，早期版本非常简明并触及了神经科学的几乎所有问题，除了没有评价George Wald视觉感光机制之外，当然这是获诺奖工作应当众所周知。Kuffler教授主张的 “把心理问题定位在可以孤立出来的神经元上”是这一领域的圣经。Kandel早先感兴趣的是弗洛伊德但后来主要是受了Kuffler等的影响找到了神经科学的兴趣点。60年代在巴黎的工作证明了巴甫洛夫的条件反射，是非常有意义的工作值得获诺奖。后期通过对体外培养神经元注射神经递质研究突触形成的基因调控机制的工作也非常有意义，但与通常的基因调控没有太大的区别，是所有细胞通常的工作模式，并且只涉及了两个已有连接的细胞之间的新的突触连接，在此基础上如何与第三个神经元建立突触链接的工作更有意义，但可以想见应当是一样的，不过没有实验证实还是缺憾。后来步Crick的后尘去研究脑的高级功能，很遗憾，会像Crick一样劳而无功。把 “心理问题研究需要定位在可以孤立出来的神经元上”的圣经给忘了。如果能对两个神经元生长和建立链接的诱导信号分子和调控机制搞清楚，就非常有意义了，整个神经元突触连接的机制基本就清楚了。这是神经网络形成机制也是心理机制的核心。之前Kuffler的学生们作了外界不同形状光信号与某些神经元兴奋的对应关系等最有意义也是最艰难的研究工作，这是揭示心理机制的金钥匙。当然，早期开创者的工作如赫尔姆霍茨、Cajal、谢灵顿等的工作在上面说的书中都有最简明而且深刻的评价。我和朋友90年代中期讨论Kandel的工作的时候他还没有获奖，几年以后他的那本原理出来很厚很重但我还是买了不过只是翻翻而已。后来众多类似但没有创新性的工作仅仅是同类数据的堆积而已，曾费了大力气看了十年的主流期刊也劳而无功。

了解心理学如何产生和发展最好的读本是《近代心理学历史导引》，英文版文采斐然在科学类书中极为罕见。除了后来以计算机和语言分析为基础的认知心理学没有评价之外，已很全了。对心理认识最深刻最全面的皮亚杰，他的发生认识论原理简明而达到的高度至今没有人超越，除了不是神经科学的语言之外已接近对心理机制的完整揭示。在用神经科学的概念解释心理机制方面做的最好的是Edelman。如果能把皮亚杰的东西结合进去并变成数学公式而不是好几本书就很好了。结合神经科学读读皮亚杰的书会非常受益，皮亚杰给出的图景是现代教育理念的核心，有教育子女责任和义务的父母们应该读读皮亚杰，比你读完所有的心理学教科书都有效。如果能准确了解孩子心理发展变化的细节，你和孩子理智和情感的博弈会让孩子更高效率的发展。

波粒二相性是现在物理学没有弄清楚的问题，不要看了教材怎么说就认为是怎样，要自己根据必要的实验结果或事实按严格逻辑自己去理解清楚了才有效。不要在没有足够物理学和数学基础的情况下在这个问题上费太多工夫或胡思乱想。

如果很感兴趣，可以先看看H.Weyl和包括下面提到的人的没有公式的书或有关文章，H.Weyl的一本书在美国刚刚新版，不太厚35美元属于超贵的那种，科学或哲学冷门书基本都这样。先看《几何与物理学》那章，可以对物质的图景与几何结构的关系有个初步的概念。H.Weyl这个人有点类似于海森堡，是罕见的天才但认识飘忽不定、逻辑上很乱，主要还是因为面对的问题不可捉摸。一度与老师希尔伯特的公理化主张决裂走入知觉主义，并劝老师放弃这个主张，让希尔伯特大有恼火，后来似乎有所醒悟，又倾向于希尔伯特的主张。是H.Weyl的idea “一个向量转一圈”（虽然开始被爱因斯坦波了冷水沉寂了5年加了i之后OK, 为什么？）引出了杨振宁等的工作到后来的标准模型。

然后如果还感兴趣，尝试了解一下希尔伯特空间和谱理论的概念，希尔伯特在获知爱因斯坦的广义相对论思想后轻轻松松据此从完全不同的角度比爱因斯坦早5天发表引力场方程，并进一步导出广义麦克斯韦方程，这很奇妙但对应的物理图景是不清楚的。广义相对论引力场方程到底意味着什么？作为当时最负盛名的一个学界前辈，希尔伯特不仅没有和爱因斯坦争优先权，而是把广义相对论引力场方程完全归功于爱因斯坦，并推荐爱因斯坦获当时一个大奖。作为希尔伯特的助手，年轻而才华横溢的冯诺伊曼等据希尔伯特的谱理论为量子理论建立了严格逻辑的数学基础，这是真正理解波粒二相性的钥匙。冯诺伊曼的文章干净、漂亮非常让人欣赏。

如果还感兴趣，如果有微积分基础回到高斯的二维曲面理论或内蕴几何，扩展到多维就是黎曼几何了。黎曼对于发展到他那个时代的科学内核有一个深刻、精辟、简明的总结：“我们对于现象的因果关系的了解，本质上依赖于我们对于无穷小现象理解的精确性。近世纪以来，在力学知识上的进展几乎完全依赖于构造的精确性，这种精确性已通过无穷小积分运算的发明而变得可能”。以及对科学这种内核发展的极富远见卓识的展望：“关于在无穷小量中的几何假说的有效性问题，是与空间的度规关系的基础问题纠缠在一起……在一个连续流形中……我们必须在这一流形之外，在作用于其上的束缚力之中，寻求这一流形的度规关系的基础……这把我们引入另一门科学的领域，即物理学的领域”。黎曼还对统一场或统一相互作用给出了深刻而简明的图景：“每当能量……从一个物体传递到另一个物体时，必定存在一种介质或实体，能量在离开一个物体之后又没有到达另一个物体之前，存在于其中”。具体到引力和电磁场及其统一性，他推测：“引力可能由不可称重的、充满空间的以太进入可称重原子的连续流所构成，这依赖于直接包围可称重原子的以太的压强，而压强又依赖于以太的速度。因此超距作用是不应该存在的。……同样的以太也应当起到传播被设想为光与热的振动的作用”。把黎曼的思想和黎曼几何的概念弄清楚，就比较容易理解正统的广义相对论了。偶尔翻翻新语丝论坛前面的帖子还是看到至少有两个来过的网友是把广义相对论弄清楚了的。

另一个发展是在黎曼流形基础上的嘉当等价方法到陈省身等的纤维丛联络，这与建立标准模型的规范场理论基本对应。到这里，几何与物理学的关系大致就清楚了。希尔伯特空间可以给出量子理论的基础。黎曼几何或黎曼流形给出了广义相对论和规范场理论的基础。规范场理论本质上仍是一种量子化的场理论，即量子理论。如果对有关的图景弄清楚了，尝试想想希尔伯特空间和黎曼流形能否相互构造？它们对应的物理意义是什么？量子理论和广义相对论是否因而就可以整合在一起了？不过一个更简单更有意义的选择或许是，根据非超距相互作用原则思考一下正负电子对相遇湮灭的现象，想想引力场、静质量、电荷、电磁场的关系，要知道这背后纯粹是几何结构的关系，对这个现象的分析可以给出现在基础物理学最核心而又悬而未决的问题的解决的线索。

     作者：量子猫

    2008年12月3日新语丝新到一篇文章《爱因斯坦的宗教感情》，把爱因斯坦文章中有关宗教的论述收集在了一起，对我们研究和理解爱因斯坦的“宗教感情”提供了很大的便利。

    分析爱因斯坦的这些论述，总体上可以归结为一点，就是，在爱因斯坦看来，世界是有秩序的，事物是有因果关系的，这种秩序或因果关系是可以通过人的认识去理解、发现的。正是基于对这一点的坚定信念，人们投入强烈、深挚的感情和无穷的毅力、耐心，去探索、发现世界的秩序和事物的因果关系。爱因斯坦之所以把它归结为一种“宗教的”感情，自己也说得很明确，是因为找不到一种更好的方式来表述这种信念和基于这种信念的生活动机或人生价值取向。

    我们今天怎么来理解和看待爱因斯坦的这种“宗教感情”呢？爱因斯坦为什么要用“宗教的”这个术语来指称这种理念和人生价值取向呢？虽然讨论这个问题有点复杂和困难，需要涉及对人类认识影响最深刻的科学、宗教和哲学的基础性问题，但因为这恰恰体现了爱因斯坦思想和价值观的核心，也差不多体现了人类理智所能达到的最高水平，而爱因斯坦的影响力和导向作用巨大，所以我们还是值得花一点时间和精力去把这个问题弄清楚。

    我们首先需要对爱因斯坦的思想和思维习惯或思维“定势”有所了解。

    上面总结的称为爱因斯坦的“宗教感情”的，恰恰正是爱因斯坦思想的核心。这不是无源之水，可以从他提出狭义相对论、推广到广义相对论、并提出统一场设想的思维脉络清晰地体现出来。狭义相对论通过虚空光速不变和物理规律在所有不同的匀速运动坐标系中保持不变的两条公理，解决了均匀引力场里牛顿的运动学与麦克斯韦电磁场理论的统一性问题。通过引力质量和惯性质量相等的公理或引力场相当于一个加速坐标系的等效原理，基于黎曼几何和高斯坐标系，使引力几何化，把原来牛顿提出的绝对空间和时间，变成了由物质（或能量）密度决定的或物质的一种存在和运动方式，也就是把牛顿原来以超距作用的万有引力定律“场”化，与麦克斯韦的电磁场理论一样有了“非超距”的相互作用形式。而统一场的思路，正是把引力场和电磁场基于统一的“场”方程表述出来。从狭义相对论到广义相对论到统一场思想，每一步都是对世界秩序和事物因果关系的认识的巨大飞跃。虽然他自己没有能够完成统一场方程，在他有生之年也没有看到统一场的理想得以实现，但狭义相对论和广义相对论的成功使他对这种基于因果逻辑的事物的统一性或者世界的秩序的信念坚定不移，这一点在他对量子理论和测不准原理的认识和态度中表现得分外鲜明。

    不仅如此，爱因斯坦还把这种思想、理念和思维习惯或定势应用到生活和社会事物的其它的方面，这也使得他在很多方面比同时代的人要敏锐、深刻和广远许多。比如关于盲目的民族主义、军国主义和战争，他一针见血的指出这是来自于“动物残忍的本能”。比如关于人类文明的未来走向，他提出“世界政府”的设想。比如关于人生的价值理念，他认为以朴素的生活方式、淡泊的心态去探索和发现世界的秩序是最有意义的。等等。

    爱因斯坦的思想主要产生于排除物理学认识或经验中逻辑的不自洽或自相矛盾从而建立新的秩序的过程。对于自然世界的秩序和基本存在方式，他已经把它们推进到了在他的那个时代人类认识所能达到的极限。作为一种思维惯性，他还把从自然世界的秩序或事物的因果关系中获得的理念也应用于对人自身的认识或思维问题的思考。正是由于爱因斯坦比任何他那个时代或以前的物理学家或哲学家更深刻的思考了物质世界的基本存在和思维本身的问题，所以他不仅仔细地研究过以前重要物理学家的思想，也仔细地研究过几乎所有重要哲学家的思想。大致在休谟、康德、莱布尼茨和马赫哲学的基础上，他根据自己的思想从如何萌芽、清晰到成熟的过程，思考了获得正确认识的那种“思维”的本质，并提炼为人们（对世界秩序或事物因果关系）的最广泛的经验（包括实验）的一种公共约定，由此形成的公理及其逻辑自洽的演绎，构成了科学的基本理念和知识系统。(见《自述》)

    爱因斯坦对科学本身的认识，即“与最广泛的经验始终一致的公理及其逻辑自洽的演绎”这个核心，使科学思想与以往的哲学思想清晰、彻底的脱离开来。这种思想在他的大量文章、通信和演讲中经常可以见到。尽管有些哲学思想比如休谟的怀疑论、马赫对牛顿时空观的批判等，对他的思想发展一度有所帮助，但在他逐步形成自己比较独立的这种认识以后，他对哲学，基本上持一种“扬弃”之后的警惕、排斥和批判的态度。虽然他并没有明确的表明这一点，但这种态度在他的大量文章中触及哲学的时候也同样随处可见。他后来甚至改变了最初对牛顿时空观的批判态度并认为这是牛顿建立力学体系不得不采用的一种方式。尽管爱因斯坦和同时代的哲学家罗素、后来的科学哲学家科恩等交往甚密，但没有见到他对科学哲学或罗素的哲学发表过正面的意见。相反，在爱因斯坦的著述中，比如为罗素哲学著作写的序言中，比如在康德哲学的读后感中，比如关于休谟的怀疑论、马赫的经验实证论，比如对基于实证逻辑的哲学理念把量子理论的统计性结果扩大为微观世界的不可知论，比如对“电子自由意志”或“人的自由意志”等等形形色色的哲学，除了警惕、排斥和批判的态度之外，我们几乎见不到“哲学”的影子。爱因斯坦对哲学的态度，并非因为“哲学”本身，而是因为哲学中的命题不当、偷换概念或逻辑混乱与他所体验的物理学思想中数学般精确和严格的公理及因果逻辑的冲突所致。所以，爱因斯坦的思想理念的核心，是一种扬弃了“哲学”之后的很纯粹的“在尽可能广泛的经验中寻求或通过思维去构造可以自洽的符合严格因果逻辑关系的规律”的科学思想。

    为什么爱因斯坦要把自己对科学的信念和为此的努力归结于一种“宗教感情”呢？这是爱因斯坦或以前时代科学或人们认识的局限性。

    显然爱因斯坦无法用他的科学思想或因果逻辑的方式来回答诸如此类的问题，“世界为什么是有秩序的？”，“事物为什么是有因果关系的？”，“这种秩序和规律为什么是可以认识的？”，“人们为什么对这种信念坚定不移？”，“人们为什么愿意以淡泊、朴素的生活态度投入无穷的热情和毅力去探索这种秩序和规律？”。当然，以他对哲学的认识，他并不认为哲学可以很好地回答这类问题，他也没有充分的理由或依据把这些问题归结为一个哲学上命题。对宗教，爱因斯坦像对物理问题、哲学问题和其它社会问题一样是客观的、冷静的和理性的。12岁之前，他是很真挚的信仰基督教的。但随着他对自然科学知识的了解，他发现宗教教义中的作为人格化身的上帝或有关的故事都是不可信的，不过他并没有因此而否认宗教在人类文明早期以及现实社会中对人们人生价值或道德取向以及情感慰籍等方面的积极作用。他还特别阅读过一些关于原始文明的文化类型方面的著作，他写过多篇论述科学和宗教关系的文章，不仅认可信仰对人们的人生价值取向、情感依托的积极作用，也把自己对科学的信念和献身精神借用在人类几千年文明发展中起过积极作用的“宗教意识”表述为一种“宗教般的”真挚感情。

    当然，爱因斯坦的宗教是自己特别定义的已经脱离了普遍意义上的那个“宗教”。不仅爱因斯坦如此，这一点在科学史上另一个最伟大的人物牛顿身上也体现的非常明显。爱因斯坦的宗教和斯宾诺莎的宗教类似，上帝就是秩序的世界或符合因果规律的事物本身。牛顿在形式上略有不同，认为世界的秩序和因果规律是上帝的意志或造化，但本质上是一样的，都是对因果规律或世界秩序的坚定而无条件的信念，这种信念完全超越了对人格化上帝的信仰本身。牛顿从少年时代受开普勒、伽利略等的影响开始思考引力问题，花了近二十年的时间，最后借助于微积分建立了以力学为基础的普遍的运动学原理，从而形成了以“力学”揭示甚至包括神经系统活动机制在内的广阔范围的“世界秩序和事物因果关系”的信念，他《光学》结尾的31个问题汇总了他兴趣所及的大部分领域。他还把这一信念实际应用于揭示物质相互作用和变化的规律，即后来广为人诟病的“沉溺于炼金术”研究。虽然由于当时科学研究条件的限制和他的思路的问题他没有取得有效的进展，（后来道尔顿不是通过作用力而是通过化合前后所含元素的质量比例关系发现了各种元素和化合物的原子量而促成了化学这门科学的建立，化学是建立在电磁相互作用而不是力学原则的基础上的），但他并没有放弃这种信念，转而研究“创造”世界秩序和事物的因果关系的“上帝”本身，希望从对圣经之类的考证和“复原”中揭示出他所信奉的那个“上帝”的本来面目。当然，他更没有成功。所以牛顿拒绝公开发表巨量的关于炼金术和神学的研究手稿。和爱因斯坦相比，牛顿对自己科学理念的“宗教感情”，更接近于比较盲目的“宗教信仰”本身。

    尽管在爱因斯坦时代，达尔文已经发表进化论近半个世纪了，从逻辑上可以清晰地看到，思想、思维、情感或人的价值取向来自于人、甚至动物个体之间以及与环境因素相互作用的结果，是人或动物进化中形成的器官的机能，是遗传形成的一种本能与所处的社会文化和自然环境整合的结果，或者也可以说是世界本身的秩序或规律所在。不过在爱因斯坦时代，对生命本身的问题特别是意识、思维、情感、人生价值和动机取向等问题，人们的认识还非常的肤浅和有限，基本上还停留在不解决实际问题、不是基于严格的因果逻辑、没有多少具体内容的内省或哲学思辨之中。

    但几乎是在爱因斯坦发现相对论的大致同一时期，巴甫洛夫发现条件反射以后，情况开始大大的改观了。别赫捷列夫立即敏锐地发现，这正是人的认知和思维、行为等全部心理活动的基础，而之后以此为基础的华生等的行为主义研究、随后以生物器官的机能与环境信息的适应性为主体的皮亚杰的《生物学与认识》、《发生认识论原理》等著述大大丰富和深入了对心理问题的认识。真正的突破是物理学、化学、电生理学、细胞生物学和分子生物学介入对心理问题的研究之后取得的。2000年获诺贝尔奖的Kandel在上个世纪六十年代在巴黎做博士后时已经通过海兔的简单神经元回路证明了条件反射的神经元过程。在Cajal、谢灵顿等关于神经网络及神经元整合的知识的基础上，D.H. Hubel与T.N. Wiesel在上个世纪六十年代通过对视知觉的直接的神经元水平的实验研究已经发现，复杂一点的视觉信号（经验）的确是由简单的视觉信号（经验）通过刺激相应神经元以突触连接的方式整合而成的。心理学或神经科学的这些研究与爱因斯坦对思维的理解是一致的，即概念形成或思维是感觉经验（基于时空出现频率或条件反射形成的）的一种自由约定，而可以取得最广泛一致的认同的概念关系或命题就是作为科学基本出发点的公理。

    关于情感，自达尔文的《人类和动物情感的表达》之后，人们的视野大大的开阔了。有关的研究也不断的深入和广泛，比较一致的认识是情绪以及与文化整合之后的情感是人或动物基于生殖、生存和应对或逃避危险、敌害的由神经系统控制腺体分泌激素调控生理行为状态的一种本能性的机能，而这种本能使个体之间以及与环境因素之间的长期相互作用，形成了社会文化中的信仰或情感寄托、价值观或道德伦理取向，并分别以遗传基因和文化承继的方式向后代传递。从动物群落到原始文明到现在的社会，尽管因地理环境、种族、时代背景等因素呈现的形式各不相同，但内在的机制是一样的。

    爱因斯坦或以前时代通过科学不能回答的思维、信仰、情感及价值取向问题，现在已经可以或正在通过神经科学、心理学、生物或人的行为科学、社会学来通过严格的因果逻辑进行回答了。而“世界为什么是有秩序的、事物为什么是有因果关系的”一类问题，随着科学在几乎任何领域不断取得的进展，我们也完全可以把它作为科学经验或科学思想中的一个公共约定或自明的公理了。

    宗教，将和哲学一样，逐步地但却是不可逆转的会从不断发展和丰富的更加理性、更加接近于“世界秩序和事物因果规律”的人类的科学文化中退出。

    （注：文中有关爱因斯坦的思想或认识在商务出版社《爱因斯坦文集》三卷本中都可以查到，这里就不一一注明了。）

(XYS20081207)

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哲学能指导科学或人生吗？

量子猫

最近新语丝上有关于唯物辩证法的讨论，一个核心的问题是，哲学能指导科学或人生吗？在今天的时代，答案可以很肯定，“完全不能！”不仅不能，思维或思想被教条束缚，无论是去做科学研究，还是关于自己人生的发展，都是有害而无益的。

理解这一点，首先需要弄清楚什么是哲学。像科学一样，哲学虽然也是人类特定认识时期经验的积累、总结、归纳和逻辑演绎，原则上也都是逻辑自洽的。但哲学基本停留在现象的表面，而科学则是基于严格的因果逻辑，特别是自然科学，很多都可以用精确的数理方式来表述，不存在哲学中大量偷换概念、概念混淆和虚假逻辑的问题。和科学相比，哲学是人类认识不成熟时期的产物，是科学不够深入和广泛时代的一种“权宜之计”的“知识”系统。现在科学已经非常深入和广泛，哲学早已退出了人类前沿认识的阵地，成为人类认识的过去式了。

我们今天所说的哲学，最主要的有三大部分。东方以易经为基础的老子哲学，古希腊哲学，西方现代哲学。在特定的社会历史时期，是有积极意义的，对当时人们的认识和社会实践以及人生发展有过指导作用。

比如，孔子以老子现象逻辑为基本特性的哲学为基础，构建的政教合一、“仁爱忠孝礼义”的儒家思想，在当时是先进的，以此为支撑的社会组织结构系统，在华夏地域形成了统一的多民族强大而繁盛的中国，持续了两千多年。孔子的思想对当时的人们有指导作用。但与西方现代科学为主体的工业文明相比，就落后了，一个世纪以前的中国新文化运动之后，这种思想就被扔进了历史的垃圾堆里。

以亚里斯多德为代表的古希腊哲学，被宗教吸收，成了宗教神学教义的一部分，也在西方社会中发挥了壹千多年的作用，但也因为被教条化而导致了中世纪的黑暗。在哥白尼之后，科学的曙光终于冲破宗教神学的黑暗，亚里斯多德的知识体系被伽利略、年顿等代表的现代科学所取代，并在人们的生活以及生产、贸易、战争中的作用越来越重要，以现代科学为基础的工业文明蓬勃发展，终于形成了新的强大的社会力量阶层，通过民主革命，建立了西方现代民主体制。现代的社会制度，是以科学比如广义的社会学、法学为基础组织构建起来的，个人要在社会中获得良好的发展，现代科学是唯一的指路明灯。

西方的现代哲学是在科学不够广泛深入阶段偏离科学发展轨道的产物。始作俑者是被称为现代哲学之父的笛卡尔。

笛卡尔是解析几何的创始人，在古希腊哲学和哥白尼、开普勒、伽利略的基础上，提出了很多很好的物理学思想，为惠更斯创立光的波动学说、为牛顿创立光的微粒说、为后来的动量守恒、能量守恒原理都做出了贡献。笛卡尔认为自然万物所有的现象都有内在的法则，是可以根据（对所有人的经验都是）自明的公理通过推理、演绎来解释说明的。这本没有什么错！这正是科学的基本特征。

但是他过了一点，他基于自己的唯理论认识论，把几何学的推理方法和演绎法应用于基本存在和意识问题上，认为清晰明白的概念（所有人都可以理解并达成一致、或者说是最广泛的经验的公共约定）就是真理，提出“天赋观念”。“真理”这种说法已经有些问题了，还是“公共约定”或“公理”恰当些，“公共约定”或公理是可以修改的。如果是“真理”，还存在修改的问题吗？还板上钉钉的来了个“天赋”，这就彻底走过了头，偏离了从哥白尼、开普勒到伽利略的已经很清晰的科学思想的轨道，即公理是可以随着认识范围的扩大或经验的增加而不断修正的。失之毫厘，差之千里！因此，引发了后来认识到底是来自天赋观念（如斯宾诺萨、莱布尼茨）还是经验（如以前的培根和后来的霍布斯、洛克、贝克莱、休谟等）的无聊的持续了差不多三百年的哲学大战，后来采用循环定义“物质”和“意识”概念、美其名曰的“唯物辩证法”又加入战团。在科学不够广泛深入的情况下，试图总结具体科学的成就解决最基本问题的现代哲学，实际上和过去的神学和经院哲学一样走入了死胡同，基本上属于某个小圈子的自娱自乐。像一般老百姓争论“先有蛋还是先有鸡”，或者有些分子生物学家争论“先有蛋白质还是先有基因”一样。

这个时期的哲学，和亚里斯多德为代表的希腊哲学还不一样，亚里斯多德的哲学主体是不成熟的物理，其它部分是以物理学思想为基点延伸的某种程度上可以说是一种不成熟的百科全书，对古希腊时期的认识水平来说，还有不少知识性的成分在里面。而偏离了科学轨道衍生出来的纯粹思辨远大于社会人文内容的现代哲学，是以科学为幌子，打着集科学之大成的“皇冠明珠”的美名，其实在其产生时就几乎一无是处！对后来科学和社会的发展，更没有什么积极、有效的影响。而且很不幸的是，某些无聊的哲学思辩被政治家利用，当成了一种口号或宗教教义，在现实的历史发展机遇中，变成了占人类人口很大一部分的社会的一种绝对一元化的文化意识形态，不仅像老子的哲学、西方的宗教和神学一样，严重阻碍或窒息了这些地域科学和文化的发展，也为民众的社会生活和经济发展带来了的极大的危害，直至近年才有所好转。

康德哲学似乎在中国有特别的市场。康德的先验论的基本出发点来自于笛卡尔的天赋观念。康德哲学集牛顿之后科学之大成，但和其它的哲学家一样，都属于一种自言自语、自圆其说、自炒自卖的大杂烩。从科学的基准来看，不仅前提错误，逻辑也混乱。爱因斯坦13岁就读康德哲学，最初颇有好感，后来反复多次读过。关于康德哲学，爱因斯坦自己说得很清楚，“只要您一旦对他的先验的综合判断的存在让了步，您就落入了圈套。我必须把这个‘先验的’冲淡成了‘约定的’，才不至于同他非发生矛盾不可。可是，即使那样，在细节上还是格格不入”（《爱因斯坦文集》第一卷p104，商务出版社，1976年1月第1版）。唯一的好处，正是以他的敏锐和深刻，没有走入这种烂泥滩，同时又站在科学和哲学的历史高峰，对物质的基本存在问题和思维问题都进行了深入的思考。爱因斯坦在自己晚年，总结了自己科学发现和思想发展的历程，对科学的基本理念进行了简明的概括，即人类认识最广泛的经验（包括实验）的公共约定——公理及其自洽的逻辑演绎，这正是思维的光明之路或理性的根本所在。而哲学的思维模式，恰恰走入了歧途。以至于后来，对于波尔、海森堡基于“实证逻辑”的哲学理念把测不准原理和量子理论的或然性结果扩大为一种不同于宏观世界的微观世界基本存在方式的时候，爱因斯坦尖锐的指出，“上帝不掷骰子！”，“这是一种倾向于坏的哲学！”

著名的《全球通史》的作者斯塔夫里阿诺斯在总结了文明的演化历史之后关于“哲学”的一句话一针见血，“哲学是上流社会的宗教”！

即便不能像我们上面叙述的从哲学和科学发展的历史中发现这一点，或像爱因斯坦（对康德哲学）从理性或思维自身所要求的自洽性发现这一点，自达尔文发表进化论以后，就应该可以清晰地认识到，从逻辑上来说，基本存在问题只能由基础物理学和心理学两门具体科学来解决了。物质存在的本原，是基本粒子物理学和量子场论、引力场论的问题。心理问题，也必须回到现在认识水平上的生物大分子、神经元、神经网络这个层面才能彻底走出困境。所有与基本存在和意识有关的哲学著述都毫无意义了，其它的方面，也都有很丰富很深入的具体科学。所以，现在的社会，哲学根本谈不上对科学和人生的指导。不仅无益，绝对有害，思维模式被禁锢和束缚于教条之中，怎么可能去创新！

哲学不能指导科学，也不能指导人生。在当下中国旧的儒家文化走向没落、专制教条思想逐渐消解、各种思想泛滥的情况下，那么什么能指导科学和人生呢？是科学思想、好的文学和艺术作品。文学艺术作品哺育心灵的成长、情感的丰富、意志的坚定、人格的完善，是人生发展的激情、动力，或者发动机。科学思想，是指引人生发展方向的路标、指南针，是人生这量快车的方向盘，也是科学创新发展的理智和逻辑的基础。

在当代，科学思想的集大成者，当属爱因斯坦。今天的学生或学者要去学习真正有意义的、有用的仍可以被称为“热爱智慧”的那种“哲学”，可以从爱因斯坦的思想起步。爱因斯坦的思想基本都浓缩在他的《自述》、《我的世界观》几篇文章里面了，能对他进行广泛深入的阅读当然更好。爱因斯坦的思想很广博，除了物质的基本存在问题，还涉及科学理念、思维、人生价值、和平、民族、国家、世界等等。如果是对心理问题特别感兴趣，也可以结合现代神经科学读一读皮亚杰的《生物学与认识》、《发生认识论原理》等，一些“情绪心理学”的科普书籍也很有意义。这些不是以笛卡尔为代表的对自明命题或天赋观念之类进行推理和阐发的那种所谓的现代哲学，是站在科学前沿对目前还没有解决的一些重大基本问题的有意义的思考，还是非常富有启发性的。当然了，比如心理神经机制问题彻底解决以后，皮亚杰的书就一点价值也没有了，只有历史文献的意义了。除此之外，生活、工作中的很多具体问题，也大都有很明确的科学知识可以用来做出判断。

而之前的那些所谓哲学，就不要去碰了。在科学文化发展到今天的水平上，这些东西早已没有任何意义了。但要知道，那些哲学著作的作者，比如笛卡尔、莱布尼茨、马赫等等，在当时的科学背景下，大都是一等一的顶尖高手，很多概念和逻辑的差异非常细微，一般的读者，是很容易被蛊惑的，很容易被导入歧途。就连爱因斯坦，也是在其中挣扎多年以后（读过历史上重要的大部分哲学家的著作），才根据自己对问题的不断深入的思考而逐步坚定了自己的信念的。如果你的自然科学的基础不扎实，我不是说要读过多么高深的物理学，只要读过当代的高中的数学、物理（经典物理学的核心都被包含进去了），基本概念理解透彻就足够了，但如果你对自然科学的基本概念理解不到位，功力不够，定力不够，陷进那个烂泥滩，陷得越深，就越爬不出来了，这一生的“心智”，基本上也就完了。用来指导研究或人生，只能产生“科学妄想家”、“伪科学”等等可笑又可悲的人生或社会闹剧！

注：部分内容摘自正在写作的《科学思想漫谈：太阳、月亮和星星》，感兴趣的可以参考阅读在网上发布的其它相关摘要：

《科学思想漫谈——僵死的现代哲学（笛卡尔评传）》http://www.de-sci.org/blogs/quantumcat/?p=11530

《科学思想漫谈——从宗教、哲学到现代科学》http://www.de-sci.org/blogs/quantumcat/?p=11304

科学思想漫谈——波动学说的创立（惠更斯评传）

量子猫 

我们现在都认为微观世界或物质的基本存在形式是波粒二相性，那么波动学说是怎么起源的呢？这个概念最初来自于惠更斯的创意。

惠更斯(Christian Huygens，1629~1695)比伽利略、笛卡儿生活的时期稍后一些，是荷兰最著名的物理学家、天文学家、数学家之一。

惠更斯出生的时候，伽利略、笛卡儿已经是科学界最耀眼的巨星了。惠更斯门第高贵优越，家庭教育良好。居住在离他们家几英里范围内的声誉显赫的大科学家、哲学家笛卡尔，还有哲学家斯宾诺萨，艺术家伦勃朗、哈尔斯等等，常常是他们家的座上客。他们家的一些科学家、艺术家朋友，也和伽利略经常来往。在阿基米德、伽利略等人著作及笛卡儿等人的直接影响下，惠更斯在数学、力学、光学、钟表设计等方面贡献诸多。

他不仅通过进一步研究伽利略摆动体及其弹性碰撞，建立了离心力定律，成为牛顿万有引力定律的直接基础之一，还提出了动量守恒原理，和作为能量守恒先驱的“活力”守恒学说。

他对物理学贡献最大的，是以笛卡尔的以太学说为基础，提出了光是“以太”媒质微粒振动的光的波动学说，提出光的球面波、次级子波的概念，并认为光以太可以进入“托里拆利（Evangelista Torricelli，1608～1647）的（真空）空间”，初步解释了光的传播、反射、折射、干射等。

惠更斯的“光以太”，以及笛卡尔的构成星云的“以太”漩涡，还不完全等同于后来的物质漂浮于其中的被迈克尔孙实验否定的“以太”，有点类似于现在量子场论中的真空态，是一种极有远见的想法。薛定谔很推崇惠更斯，在解释波粒二相性的时候，认为粒子是类似于“致密驻波”的波动。爱因斯坦通过广义相对论把引力场化，借助于电磁场理论，认为所有物质的最基本组成都是致密的场，提出统一场论。笛卡尔的“以太漩涡”，惠更斯的“光以太”、薛定谔的粒子是“致密驻波”的物理图景，爱因斯坦的统一“场”，量子场论的真空态，有某些相通之处。关于物质的基本存在形式，比如量子理论中的波粒二相性，特别是粒子“波动”或粒子出现的“几率密度”的概念，我们现在的物理图景还很不清楚，这些都是很值得注意的观念。

牛顿根据惠更斯的光的波动学说，一度提出光的微粒振动周期说，并以此解释颜色概念，已接近光的频率决定颜色的正确理论，但与他希望用力学通过粒子相互作用解释一切事物的理论体系在逻辑上矛盾，后来放弃了波动说而坚持更符合他的力学体系的光的微粒说。同一时期以发明显微镜观察微观生物世界而闻名的科学家胡克（Robert Hooke，1635-1703）通过光的干涉机制解释了薄膜颜色，提出了光是横波的概念。后来法国物理学家和铁路工程师菲涅耳（1788~1827）进一步提出了光的衍射、偏振理论，确证光是横波，完善了光的波动学说体系。二十世纪初的薛定谔根据惠更斯的光的波阵面振动学说，用波函数来描述微观粒子的波动，建立薛定谔方程，成了量子理论的最主要缔造者。薛定谔方程，在二十世纪中期费曼提出路径积分的方法之前，是量子理论最常用、最基本的数学工具。

惠更斯的光学理论尽管不太成熟，也有不少错误，比如他认为光是纵波，但大致的物理图景是正确的。因为光学或电磁场理论是物理学的最重要内容之一，波动现象也是物质存在的基本方式，这个话题我们后面讨论基础物理学的未来走向时还会重点涉及。所以，惠更斯作为光的波动学说的创始人，对于基础物理学，绝对是永远闪耀的最明亮的星星之一。

（摘自正在写作的《科学思想漫谈：太阳、月亮和星星之二，经典物理学的建立和科学思想的形成》）

科学是民主、自由的基石、动力和保障

量子猫

只要是两个人以上，更不用是说现在人和人之间的关系已经如此错综复杂的现代社会了，不管是民主也好、自由也好，首先需要一个游戏规则。在人类社会（甚至动物社会里）不同发展阶段，这个规则的形式不同，但这个规则在任何时期都是现实的存在着的。在现代社会，这个规则就是广义的“社会学”和法学所制定的社会体制和宪法、法律保障系统。“社会学”和法学是否完善，意味着这个规则是否合理。所以，只有科学，才是民主和自由的唯一基石。

个人的民主和自由，首先必须理解这个规则，其次必须遵守这个规则。只有这样，才能保证自己从而每一个人都享有民主和自由。理解规则，言论、行为遵守、符合规则，也就是我们通常说的理性。必须“理性”，才有可能“民主”和“自由”。背离“游戏规则”的“绝对民主”、“绝对自由”，恰恰是对民主和自由的嘲弄和破坏、损害！

在对公众事务的管理和决定中，不管是原始社会有某种民主意义的“首领当家作主”或“禅让制度”，还是现代社会的选举制度，至少也都是名义上的“德”着居于权利的中心。在现代社会，这个“德”，就是对社会公众事务的规律（公理及逻辑演绎形成的知识系统）的理解和把握，就是现代科学；“德”者，就是科学和理性的代言人。只有对社会公众事务越能做出积极的贡献和正面的影响，获得的权利和自由度也就越大。而且这个“权利”本身，也受到“游戏规则”的制约。什么时候这个“德”者，不代表科学和理性了，自然就离自己的权利末日不远了。美国的总统会下台，中国的市长、质检局局长也会辞职。

从人类文明发展的历史来看，只有科学，才是民主制度建立的动力。古希腊社会曾经一度很民主，在于古希腊的哲学和科学很发达。人们对很多事务有共同一致的看法，也才能建立和遵守对每个人都有利的公共“游戏规则”。西方民主制度的建立，更是西方科学发展带动的技术、工业文明、贸易的发展形成了新的社会力量，这种新的社会力量要求自己的权利和利益保障，通过民主革命，建立了新的社会体制。这个社会体制是以现代科学为基础制定出来的，严格缜密地考虑了个人平等、自由、人生价值追求和人权、财产保护以及权利制衡、约束和监督的问题。现代社会的“游戏规则”更为完善。用布什的话说，“人类文明的最大进步，就是统治者被关进了笼子里。”这个笼子，就是现代科学中的广义的“社会学”和法学制定规范的社会体制和宪法法律保障系统。

社会的发展，使人与人、人与公司企事业教育医疗社会保障系统、人与环境等等的关系日益变得更为错综复杂。只有民主和自由的“游戏规则”越科学，每个人的权利和自由才越能得到保障。而每个个人，只有充分理解、严格遵守这个规则，也就是个人越理性，也才能发挥更有意义更有效的能动性或“主张”，自己也才能获得更大的自由度和追求更有价值的生活。

背离了科学所制定的“游戏规则”，也就是行为和言论脱离了理性，要么是一帮“乌合之众”，要么是“破坏分子”！民主只能被破坏，“自由”只会走向邪恶！比如文化大革命，民主和自由被当成了一句愚弄、危害民众真正权利和自由的口号，最后陷入严重的动乱。这样的例子不胜枚举。

所以，科学和理性从来与民主、自由都不冲突或矛盾。恰恰相反，科学和理性是民主、自由的唯一基石；不仅是过去发展的动力，也是现在和未来发展的动力；不仅是现在的保障，更是越来越复杂的未来社会的保障。科学和理性不仅不需要受到什么制约，恰恰相反，科学和理性需要更广泛的普及和深入到社会生活的每一个层面和每一个角落，从而才能保障每一个人都能真正享受到民主和自由的权利。不是科学和理性需要警惕，恰恰相反，需要警惕的是那些打着“绝对民主”、“绝对自由”的旗号愚弄民众或为自己谋私利和变相个人意志、变相专制的“伪民主”和“伪自由”。

笛卡尔在哲学领域，可以誉为光辉的月亮。在数学领域，因为我不是很清楚数学的全景和各部分严格的内在逻辑关系，所以不敢断言他是否可以称为月亮，但从我对数学的某种程度的了解来讲，他至少应该是星星级别的。他在哲学和数学这两方面的名气，也远远大于他在物理学上的名气。笛卡尔不太能算作一个职业科学家，他主要靠逻辑思维和推理，提出了很多不错的概念和思想，但由于缺乏必要的实验条件，当然从他的思维逻辑来看他自己也没有这样做的主观意愿，没有能像伽利略、后来的惠更斯、牛顿一样对概念和设想通过设计实验和使用数学描述进一步的深入和系统化，大致是物理学史中的一晃而过的业余爱好者的水平。但由于对后来微积分、函数理论、物体运动理论和惠更斯的光的波动学说的铺路石的作用，我们在谈到物理学的思想发展的时候还是有必要介绍一下。同时，也还想通过他来谈谈科学和现代哲学的关系问题。他被称为“现代哲学之父”，在于他的哲学体系，清晰地凸现了科学思想和以科学为基础的现代哲学是如何“扭结”在一起的。而且再往后，科学思想已经非常成熟和自成系统了，和哲学几乎完全脱开了关系，我们后面也不再有合适的机会来深入的讨论哲学问题了。

笛卡儿（Rene Descartes，1596-1650）出生于法国都兰一个生活豪华的贵族之家，不幸一岁丧母，幼年体弱多病，因而养成了喜欢安静、善于思考的性格，对周围的事物充满了好奇，被称为“小哲学家”。 11岁时进入一所耶稣会学校，系统的学习了古典文学、历史、神学、哲学、法学、医学、数学及其它自然科学。但他对所学的东西很失望。他发现教科书中的很多看似微妙的论证，实际上是模棱两可甚至前后矛盾的，而只有从数学中，可以得到确切的知识。1612年到普瓦捷大学攻读法学，四年后获博士学位。1616年毕业后，便背离家庭的职业传统，投笔从戎，借机游历欧洲，开阔眼界，以探索自己的人生之路。

一次，笛卡儿在街头闲逛，偶然看到一张数学题悬赏解答的启事。笛卡儿花了两天时间，居然把问题解答了出来。这引起了当时欧洲著名学者伊萨克·皮克曼（1588 -1637）的注意。伊萨克·皮克曼是我们上面提到的首先在比萨斜塔上做两个重量相差10倍的铅球自由下落试验并通过斜面试验给出加速度数学公式的斯蒂文的学生，差不多是当时欧洲最博学的数学家了，主张所有的自然现象都应该通过内在的规律来解释。皮克曼向笛卡儿介绍了数学的最新发展，并告诉了他许多有待解决的问题，比如摆体碰撞、惯性问题，等等。激发了笛卡尔很大的兴趣。

长期的军旅生活使笛卡儿感到疲惫。他于1622年回国，时值法国内乱，于是又去荷兰、瑞士、意大利等地旅行。1623年变卖家产投资债券获利，使他可以很舒适的安度余生。1628年移居荷兰，开始了长达20多年的对哲学、数学、天文学、物理学、化学和生理学等领域的深入研究，并通过数学家梅森神父与欧洲主要学者保持密切联系。1628年，笛卡尔写出《指导哲理之原则》，1634年完成了以哥白尼学说为基础的《论世界》。1637年，笛卡儿用法文写成三篇论文《折光学》、《气象学》和《几何学》，并为此写了一篇序言《科学中正确运用理性和追求真理的方法论》，哲学史上简称为《方法论》。1641年出版了《形而上学的沉思》。1644年出版了《哲学原理》。

笛卡儿对科学的主要贡献，在于他创立的解析几何。在笛卡儿之前，几何与代数是数学中两个不同的研究领域。笛卡儿站在方法论的自然哲学的高度，认为必须把几何与代数的优点结合起来，以建立一种“真正的数学”，把几何学的问题归结成代数形式的问题，用代数学的方法进行计算、证明，从而达到最终解决几何问题、发现几何性质的目的。他用坐标系中的一点到坐标轴的距离来确定点的位置，把曲线看成点的运动的轨迹，把包括点、线、面等的形和“数”两个原来分立的对象统一起来，建立了点、直线、曲线和方程的对应关系。这标志着函数概念的萌芽，使数学在思想方法上发生了伟大的转折，为以后微积分、函数理论的建立，为一大批数学家的新发现开辟了道路。

笛卡尔从贵族花园管道里水流带动木偶做出各种动作受到启发，把哈维的心血运动理论运用到神经系统，提出了刺激反应学说。认为人的行为是由神经管道中的“精气”支配的机器，而人的意识、思想或灵魂是独立的精神实体，通过大脑的一个器官“松果腺（脑垂体）”和各部分神经管道的联系与这部复杂的机器交流。这是他心物交互的“二元论”或“我思故我在”哲学口号的自然科学基础。由此，他进一步提出，包括人体，所有物质的东西，都是为同一机械规律所支配的机器，同时他又认为，除了机械的世界外，还有一个精神世界存在，有着自己的规律，与物质世界交互作用。这种二元论的观点对欧洲人的思想有很大的影响。而住在离笛卡尔家不远的稍后一点的荷兰的隐士哲学家斯宾诺萨（Baruch Spinoza，1632-1677），吸收了笛卡儿的某些思想，更加唯理性也走得更远，认为从上帝到自然实在和生物或人都是基于必然的因果逻辑或关系纠结在一起一元化的存在。这有点接近于东方文明中的老子，但远没有老子的体系丰富、完善和博大，也无助于心理问题的解决。后来的牛顿，基本上直接承继了斯宾诺萨的这种基本理念，但认为一切是上帝支配的。斯宾诺萨的思想，对爱因斯坦也有不小的影响。稍后的德国的莱布尼茨（Gottfriend Wilhelm von Leibniz，1646-1716）则认为身心是平行的两个体系，这陷入了不可知论。比笛卡儿晚一个世纪的法国医学家拉美特利（Julien Offroy De La Mettrie，1709-1751）在笛卡儿的基础上，从自己的大量医学实践经验出发，不满意笛卡儿的身心二元交互作用的学说，认为意识、思维或灵魂，也像神经管道支配机体的活动一样，与物质世界有着同样的规律。大脑是精神或心灵的所在地，外界对象刺激感觉器官中的神经，由神经管道中某种物质传入大脑，实现记忆、反省、想象、情感、判断、意志等心灵的各种活动并支配行为。基本意思有点接近于现在的神经科学，并写出一本标题寓意很明确的小册子，《人是机器》。所以从某种意义上说，笛卡尔还是心理学走向科学的一个起点。

笛卡儿他把他的机械论观点发展成为一种认识论，从发展变化的观点而不只是从已有的形态来理解事物。并把这种认识论应用到天体，发展了宇宙演化论，形成了关于宇宙发生与构造的学说。他认为天体的运动来源于惯性和某种宇宙细微物质旋涡对天体的压力，在各种大小不同的旋涡的中心必有某一天体，以这种假说来解释天体间的相互作用。他认为太阳的周围有巨大的漩涡，带动着行星不断运转。物质的质点处于统一的漩涡之中，笛卡儿的太阳起源的以太旋涡模型第一次依靠力学而不是神学，解释了天体、太阳、行星、卫星、彗星等的形成过程，比康德的星云说早一个世纪，是17世纪中最有权威的宇宙论。“以太”这个概念，在古希腊时期被认为是青天或上层大气，被笛卡尔拿来作为传递物质非超距相互作用“力”的媒质以后，就一直成了物理学中驱之不去的一个“幽灵”。

笛卡儿认为光是压力在以太微粒中的传播，透过这种粒子的致密集体传送到眼睛而被感知到，不同颜色与粒子的不同旋转速度有关。这被后来的惠更斯和牛顿分别发展为光的波动说和微粒说。笛卡尔靠着天才的直觉和严密的数学推理，通过网球碰撞假说，推导了折射定律（有错，后被费马进一步修正并严格证明），与荷兰的斯涅耳（Willebrord Snell Van Roijen，1591-1626）共同分享发现光的折射定律的荣誉。他还发展了伽利略的惯性概念，一个物体若不受外力作用，将沿直线匀速运动。他还首次明确地提出了动量守恒定律：宇宙间运动量总和是常数，物质和运动的总量永远保持不变，这为后来的能量守恒定律奠定了基础。笛卡儿对碰撞和离心力等问题曾作过初步研究，给后来惠更斯的摆动研究和向心力定律的提出创造了条件。等等。

笛卡尔的丰富和领域广泛的著述，除解析几何之外，在今天看来，尽管是非常富于想象力的，但大多是半通不通、似是而非的推想，不够系统和深入，真正原创的也不多，很多是对哥白尼、开普勒、伽利略等研究结果以及某些古希腊哲学思想在新的科学背景下的发挥和引申，不像伽利略或开普勒的基于严格数学和实证的物理学理论，用莱布尼茨的话来说，是“物理学的情爱小说（un beau roman de physique）”。但也给出了当时科学发展状况的一个大致背景，就是当时人们对自然界事物发生、变化的准确的内在规律或因果关系，所知甚少，大量荒芜的领域等待着去开垦。笛卡尔的很多物理学思想，有过短暂的卓越声誉，对同时代的很多物理学家如惠更斯、牛顿等产生过重要影响，是后来各个相关领域科学理论建立的铺路石。但很快，就不再被物理学家们认可了。在科学历史上，除解析几何外，他的光辉一闪而过，在两三百年前，就已完成了它的历史使命。

笛卡儿吸收了亚里斯多德因果逻辑的精华，并把它提升到严格的数学演绎的高度。但摒弃了亚里斯多德哲学中臆想的成分，从自明的直观公理出发，运用数学的逻辑演绎，推出结论。这种方法和培根所大力提倡的实验归纳法结合起来,经过惠更斯和牛顿等人的综合运用，成为物理学特别是理论物理学的重要方法。如果说伽利略是经典物理学之父，那么笛卡尔则把物理学思想发展到了一个新的高度，虽然他自己在物理学方面的工作很多但只是光芒一闪，因为不久以后的牛顿，通过微积分，把一切物体的运动都整合起来了，而其他的物理学家，也使他提出的设想变得更加系统和严格的数学化了。

笛卡尔的思想所体现的认识论，和伽利略的把基本存在作为“可以量化的质”的认识论一样，是总结具体科学并根据逻辑对事物的变化和内在关系进行推想，这与亚里斯多德的认识论有所不同。亚里斯多德体系很多前提来自臆想，而伽利略、笛卡儿的，则是基于已被公认的物理规律或科学认识。但笛卡尔推想的结果没有经过实证，更无法像伽利略所强调的那样“质”必须能“量化”才有意义，笛卡尔的知识体系中因果逻辑和现象逻辑交织在一起，是标准意义上的西方现代哲学，因体系庞大广博，在某种程度上有亚里斯多德的影子，在哲学史上通常被称为“现代哲学之父”。

笛卡尔基于自己的唯理论认识论，把几何学的推理方法和演绎法应用于基本存在和意识问题上，认为清晰明白的（所有人都可以理解并达成一致的）概念就是真理，提出“天赋观念”。“真理”这种说法已经有问题了，还是“公共约定”或“公理”恰当些，“公共约定”或公理是可以修改的。如果是“真理”，还存在修改的问题吗？还板上钉钉的来了个“天赋”，这就彻底走过了头，彻底玩完了。真是聪明反被聪明误了！偏离了从哥白尼、开普勒到伽利略的已经很清晰的科学思想的轨道，即公理是可以随着认识范围的扩大或经验的增加而不断修正的。失之毫厘，差之千里！因此，引发了后来认识到底是来自天赋观念（如斯宾诺萨、莱布尼茨）还是经验（如以前的培根和后来的霍布斯、洛克、贝克莱、休谟等）的无聊的持续了差不多三百年的哲学大战，使现代哲学又走入了过去神学和经院哲学的死胡同，基本上属于某个小圈子的自娱自乐。像一般老百姓争论“先有蛋还是先有鸡”，或者有些分子生物学家争论“先有蛋白质还是先有基因”一样。而笛卡尔，正是人类认识发展过程中这场历史闹剧的始作俑者。这个时期的哲学，和亚里斯多德为代表的哲学还不一样，亚里斯多德的哲学主体是不成熟的物理，其它部分是以物理学思想为基点延伸的某种程度上可以说是一种不成熟的百科全书，在古希腊时期的认识水平来说，还有不少知识性的成分在里面。而偏离了科学轨道衍生出来的纯粹思辨远大于社会人文内容的现代哲学，是以科学为幌子，打着集科学之大成的“皇冠明珠”的美名，其实在其产生时就几乎一无是处！对后来科学和社会的发展，更没有什么积极、有效的影响。而且很不幸的是，某些无聊的哲学思辩被政治家利用，当成了一种口号或宗教教义，在现实的历史发展机遇中，变成了占人类人口很大一部分的社会的一种绝对一元化的文化意识形态，不仅像老子的哲学、西方的宗教和神学一样，严重阻碍或窒息了这些地域科学和文化的发展，也为民众的社会生活和经济发展带来了的极大的危害，直至近年才有所好转。著名的《全球通史》的作者斯塔夫里阿诺斯在总结了文明的演化历史之后关于“哲学”的一句话一针见血，“哲学是上流社会的宗教”！

特别提一下康德。康德的先验论的基本出发点来自于笛卡尔的天赋观念，但同笛卡尔一样超越了伽利略的“可以量化的质”才有意义的范畴。康德哲学集牛顿之后科学之大成，但和其它的哲学家一样，都属于一种自言自语、自圆其说、自炒自卖的大杂烩，不仅前提错误，逻辑也混乱。提康德，主要是想拿爱因斯坦来说事儿。爱因斯坦13岁就读康德哲学，最初颇有好感，后来反复多次读过。关于康德哲学，爱因斯坦自己说得很清楚，“只要您一旦对他的先验的综合判断的存在让了步，您就落入了圈套。我必须把这个‘先验的’冲淡成了‘约定的’，才不至于同他非发生矛盾不可。可是，即使那样，在细节上还是格格不入”（《爱因斯坦文集》第一卷p104，商务出版社，1976年1月第1版）。唯一的好处，正是以他的敏锐和深刻，没有走入这种烂泥滩，同时又站在科学和哲学的历史高峰，对物质的基本存在问题和思维问题都进行了深入的思考。爱因斯坦在自己晚年，总结了自己科学发现和思想发展的历程，对科学的基本理念进行了简明的概括，即最广泛的经验（包括实验）的公共约定——公理及其自洽的逻辑演绎，而这正是思维的光明之路或理性的根本所在。而哲学的思维模式，恰恰走入了歧途。以至于后来，对于波尔、海森堡把测不准原理和量子理论的或然性概念扩大为一种不同于宏观世界的微观世界基本存在方式的“实证逻辑”的哲学理念的时候，爱因斯坦尖锐的指出，“上帝不掷骰子！”“这是一种倾向于坏的哲学！”

即便不能像我们上面叙述的从哲学和科学发展的历史中发现这一点，或像爱因斯坦（对康德哲学）从理性或思维自身所要求的自洽性发现这一点，自达尔文发表进化论以后，就应该可以清晰地认识到，从逻辑上来说，基本存在问题只能由物理学和心理学两门具体科学来解决了。物质存在的本原，是基本粒子物理学和量子场论、引力场论的问题。心理问题，也必须回到伽利略的“可以量化的质”即现在认识水平上的生物大分子、神经元、神经网络这个层面才能彻底走出困境。所有与基本存在和意识有关的哲学著述都毫无意义了，更谈不上对科学和人生的指导。不仅无益，绝对有害，思维模式被禁锢和束缚于教条之中，怎么可能去创新！

不管是亚里斯多德，还是伽利略、笛卡儿的哲学思想，还是后来集牛顿之后科学之大成的康德哲学，都只对历史学家或科学、哲学史家有意义，对于今天的无论哪一门学科，都没有丝毫的意义了。今天的学生或学者要去学习真正有意义的、有用的仍可以被称为“热爱智慧”的那种“哲学”，可以从爱因斯坦的思想起步。其实理解爱因斯坦的思想并不难，我们后面还会详细的讨论，现在简单地说，可以不用理睬他的狭义相对论，因为很容易被收缩的“尺”和变慢的“钟”弄晕，能从概念上理解他的广义相对论和统一场思想当然很好，这是他所有思想的逻辑基点，如果不太能理解，只要把他两篇文章《自述》、《我的世界观》彻底读懂就可以了。如果是对心理问题感兴趣，可以结合现代神经科学读一读皮亚杰的《生物学与认识》、《发生认识论原理》、《结构主义》。神经科学最好的读本应该仍是Kuffler (1913-1980)的《从神经元到大脑》，虽然旧了点，但除了George Wald (1906–1997，1967年诺贝尔生理医学奖获得者)的视感觉分子机制没有被讨论之外，这个领域最重要的如赫尔姆霍兹（Helmholtz，1821 –1894）、谢灵顿（Charles Scott Sherrington，1857-1952，获1932年诺贝尔生理医学奖）的思想、还有特别重要的如Hubel和Wiesel（1981年诺贝尔生理医学奖获得者）的工作基本上都被包括了。后来Kandel（2000年诺贝尔生理医学奖获得者）的记忆分子机制研究工作虽然重要，但不如他60年代关于条件反射神经元水平的实验验证工作更有意义，到这儿已经可以说明问题了，神经元之间的突触形成机制只是细胞连接的一般性问题的一个特例。当然，Kandel的《追寻记忆的痕迹》也可以翻翻，有很多神经科学的背景，但没有提出问题和解决问题的方向。后面我们会单独以一个话题《科学思想漫谈：从心理学到神经科学》来讨论。20世纪中后期成长起来的科学家，大概是被分子生物学的新发现弄得头晕目眩，已经没有人去关注这些最重要的基本问题了。这些不是以笛卡尔为代表的对自明命题或天赋观念之类进行推理和阐发的那种所谓的现代哲学，是站在科学前沿对目前还没有解决的一些重大基本问题的有意义的思考，还是非常富有启发性的。当然了，比如心理神经机制问题彻底解决以后，皮亚杰的书就一点价值也没有了，只有历史文献的意义了。而之前的那些所谓哲学，千万不要去碰了，在科学文化发展到今天的水平上，这些东西早已没有任何意义了。但要知道，那些哲学著作的作者，比如笛卡尔、莱布尼茨、马赫等等，在当时的科学背景下，大都是一等一的顶尖高手，很多概念和逻辑的差异非常细微，一般的读者，是很容易被蛊惑的，很容易被导入歧途。就连爱因斯坦，也是在其中挣扎多年以后（读过历史上重要的大部分哲学家的著作），才拿定主意的。如果你的自然科学的基础不扎实，我不是说要读过多么高深的物理学和化学，只要读过当代的高中的数学、物理（经典物理学的核心都被包含进去了），基本概念理解透彻就足够了，但如果你对自然科学的基本概念理解不到位，功力不够，定力不够，陷进那个烂泥滩，陷得越深，就越爬不出来了，这一生的“心智”，也就完了。

[明显的例子，也是很可笑可悲的，是在中国属一属二的著名大学里，某些“科学文化人”，甚至“著名”的经济学教授，既没有弄懂科学思想，也没有弄懂哲学思想，“一叶障目，不见泰山”也就罢了，还朝秦暮楚，胡言乱语。师者如此，弟子奈何？]

（摘自正在写作的《科学思想漫谈：太阳、月亮和星星之二，经典物理学的建立和科学思想的形成》，感兴趣的可以注意后续部分。）

冲破宗教神学黑暗的科学思想的光芒（哥白尼、培根、开普勒评传）

量子猫

科学思想从宗教意识和哲学中分离出来并逐步强大，取决于其在人们日常生活和社会事务中的作用的重要程度。人类进化出来的神经系统，除了产生确定的由图像、声音等构成的意识概念和有意识或无意识（不可用语言表述的甚至不经过大脑的）的行为外，还通过支配腺体分泌激素从整体上影响着人的意识和行为，也就是人们通常所说的情绪和情感，这是动物长期进化中形成的与生殖和生存竞争有关的自我保护、防卫机制。不像宗教学说以人类本能的这个重要方面——情绪感受和情感体验为重要基础而充满了想象和传奇色彩，作为科学核心的物理学虽然也同样产生于人们的本能——神经系统对周围事物的反应，即感觉经验，但这种感觉经验不因某个个人情绪情感的变化而改变，即对于所有——不管过去还是将来参与交流的人都是一样的。这种来自于最广泛的经验的公共约定即公理并以此为基础的逻辑演绎的认识特征，在史前时代就已经萌芽，如基本的空间、时间、物体、物体构造、运动、数、量及其变化和相互关系等等，到了古希腊的阿基米德时期，已经非常明显，只不过这种认识还非常有限和肤浅，多用于解决实际生活或事物中的具体问题，没有像亚里斯多德哲学那样形成了一整套的思想体系，不足以作为人们对周围世界和人自身的存在的神秘感、自我意识、情感寄托和行为选择做出解释并进行判断的依据，所以相对丰富和完备的宗教教义吸收了亚里斯多德思想体系主导了人们的世界观、人生理念和精神生活。

但科学这种以观察获得的经验所形成的公理和逻辑演绎积累所形成的知识系统，在人们的生活生产贸易或战争活动中变得日益重要。特别是比如通过星体判断位置和方向，在与战争、贸易有关的航海活动中，起着决定性作用。随着经典物理学的产生，这种认识特征和知识系统在人们的意识理念或精神生活中也就变得日益明显和清晰，并作为一种基本的认识理念，扩展到人们日常生活和社会事务的各个层面，推动和主导了文明的革命性发展。

在西方文明中，首先把人类的认识从宗教的桎梏中释放出来的是现代天文学创始人、也可以说是物理学巨星哥白尼（1473-1543）。

哥白尼1473年出生于波兰的一个富裕家庭，小时候受到良好的学校教育，常常独自仰望繁星密布的夜空，希望“一辈子研究天时气象，叫人们望着天空不害怕。……让星空跟人交朋友，让它给海船校正航线，给水手指引航程。”哥白尼18岁时就读于波兰旧都的克莱考大学，学习医学，但对天文学的兴趣更加浓厚。23岁时到意大利的博洛尼亚大学和帕多瓦大学攻读法律、医学和神学，从博洛尼亚大学的天文学家徳·诺瓦拉（de Novara，1454-1540）那里学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。在费拉拉大学获宗教法博士学位之后，成为了一名医生，由于医术高明，被人们誉名为“神医”。在业余时间里，以希腊哲学家阿里斯塔克斯（Aristarchus, 约 310 - 230 BC.）的地球和其他行星都围绕太阳运转的学说为基础，经过长年的观察和计算，完成了他的伟大著作《天体运行论》，正确地论述了地球绕其轴心自转，月亮绕地球运转，地球和其他所有行星都绕太阳运转，并给出了精确度惊人的数值。例如，恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在的精确值约多30秒，误差只有百万分之一；月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和现在的60.27倍相比，误差只有万分之五。

哥白尼的《天体运行论》，用数学对天体运行进行精确的描述和预测，标志着现代天文学（也是经典物理学重要组成部分）的诞生，同时动摇了以亚里斯多德的地心说（后经托勒密丰富和发展）为基本宇宙观的西方宗教的基础。对于宗教来说，这当然是异端邪说，传播哥白尼日心说的布鲁诺，被罗马宗教裁判所活活烧死。后来宣扬、传播并发明望远镜用大量新的观察事实支持哥白尼学说的伽利略，也身陷囹圄，在监狱中度过余生。

但“青山遮不住，毕竟东流去”。这时的欧洲，手工业和贸易已非常发达，印刷术的广泛应用，使新思想的传播比以往任何时候都更加迅速，束缚了西方一千多年的宗教神学和传统教条在人们的心目中开始动摇，更多的人们开始独立思考、独立思想。

有代表性的当属英国的培根（Francis Bacon ，1561-1626）。在西方文艺复兴的大潮中，培根的光辉至少是属于月亮级别的。培根出生于伦敦一个官宦世家，父亲尼古拉·培根（1510-1579）是伊丽莎白女王的掌玺大臣，曾在剑桥大学攻读法律，思想倾向进步，反对教皇干涉英国内部事物。母亲安尼是一位当时很有名气的才女，精通希腊文和拉丁文。良好的家庭教育，使培根在小时候各方面都表现出异乎寻常的才智。12岁被送入剑桥大学三一学院深造，对传统的观念和信仰产生了怀疑，开始独自思考社会和人生的真谛。毕业后不久旅居法国，接触到很多新事物和新思想。不久父亲病故，仕途浮沉，更使他深入的思考了当时社会的现状和未来走向，后来潜心著述，以极其优美和高超的文笔，尖锐地批判了中世纪经院哲学和神学对科学和社会进步的严重阻碍，提出全面改造人类的知识，主张科学必须追求自然界事物的原因和规律，强调以观察材料和实验为基础，经过分析、比较、选择、排除，最后得出正确的结论。他集历世古人的智慧，结合自己对社会、人生的认识、理解和思考，以极凝炼的文字，浓缩成许多富有哲理的名言警句和优美的短文，广受欢迎。他还描绘了自己追求和向往的科学支配一切的理想的社会蓝图。他的富有思想性、战斗性、文笔优美的著作，和其他文艺复兴巨擘如达芬奇、伏尔泰等等一起，奏响了西方文明的科学文化艺术的“伟大复兴”的波澜壮阔的交响曲。

我们还是回到严格意义的科学的发展上来。哥白尼去世三年后出生在丹麦的第谷（1546-1601），对天文观测倾注了毕生的心血，积累了大量的天文观测资料，对天文学或经典物理学的建立可以说功勋卓著。我们不给予“星”的赞誉，在于他仍然在修补地心说体系，认为所有行星都绕太阳运动、而太阳率领众行星绕地球运动。

但新的天文学巨星很快就降生了。恰好是哥白尼发表《天体运行论》后的第二十八年，伟大的开普勒（1571-1630）出生在德国的威尔德斯达特镇。在大学学习期间，开普勒很快接受了哥白尼日心学说所做的合乎逻辑的阐述，并在毕业几年后完成了他的第一部天文学著作。虽然开普勒在该书中提出的学说完全错误，但他的数学才能和富有创见性的思想却从中非常清楚地呈显出来。伟大的第谷慧眼识英才，1600年，第谷邀请开普勒作为自己的助手。次年第谷逝世，开普勒接替了他的工作。开普勒通过对第谷大量观察资料的分析和数学计算发现，亚里斯多德和托勒密的地心说，哥白尼日心说，以及第谷本人的修补扩展的地心说，都是错误的。他通过采用新的参考系统，多次尝试用不同的轨道形状如卵圆形、椭圆形等与数据匹配。在当时全靠手工计算的情况下，这是一项极其需要耐心、细致和耗费心血的工作，因为误差就在几分弧度，很多人都会把它作为正当误差忽略了。但开普勒还是找出了问题核心，即托勒密、第谷、哥白尼以及所有的经典天文学家，都假定行星轨道是由圆或复合园组成的，但实际上行星轨道不是圆形而是椭圆形。

这是一个伟大的突破！从哥白尼到开普勒，通过修改基本公理，天文学前进了一大步。问题的结症找到了，他的数学功底，使他很容易从大量数据中归纳分析出了开普勒行星运动三大定律，并以精确的数学公式，给出了天空新的“立法”。并推测，引力就是太阳发出的类似于磁力的流，这些“磁力流”沿切线方向推动着行星公转，其强度随离太阳的距离而减弱。开普勒还曾企图用“磁作用”机制解释椭圆轨道的产生，以月球与海水间的“磁性”吸引解释潮汐现象。这可以看作是爱因斯坦引力场的原始图景。1645年，法国天文学家布里阿德（I.Bulliadus）在开普勒学说的基础上提出一个假设：“开普勒力的减少，和离太阳的距离的平方成反比”。这是第一次明确提出平方反比关系的思想。开普勒基于椭圆轨道的新的“天体立法”，对天文学或物理学是一个伟大的贡献，为牛顿的万有引力定律，奠定了直接而坚实的基础。就对引力作用规律的直接贡献来说，开普勒远胜后来的牛顿，不仅给出了初步的数学表述，还给出了非超距作用的大致的物理图景。大概只有后来爱因斯坦提出的广义相对论的贡献可以媲美。因为同一时期莱布尼茨也发明了微积分，只要拿来处理运动问题，就可以把伽利略时期已经很成熟的匀速、加速运动、自由落体运动和开普勒的天体椭圆轨道运动合并在一起，给出“万有引力定律”。但如果没有开普勒从第谷积累的观测数据中发现天体的椭圆轨道，微积分也无从对天体运动的万有引力定律的发现起作用。我们不给开普勒月亮的美誉，在于他在科学历史的现实中的光辉被牛顿掩盖了，就像科学先驱者阿基米德的光辉，被大哲学家亚里斯多德的光辉掩盖了一样。

如果说开普勒是作为物理学重要组成部分的天文学承前启后的巨星，那么，同一时期的伽利略，就是经典物理学的创始人或开山鼻祖了，也常被称为“现代科学之父”。伽利略通过圆摆结合自由落体、斜面实验等系统的建立起来了匀速运动、匀加速运动及初步提出惯性、运动的相对性等概念。到了牛顿，把微积分用于运动问题的处理，地上普通物体的运动和天体运动都可以通过统一的数学规律来描述并作出精确的预测，经典物理学发展到很完美的地步。科学思想，开始全面的取代了宗教神学思想，人类文明进入了新的历史阶段。

（摘自正在写作的《科学思想漫谈：太阳、月亮和星星之二，经典物理学的建立和科学思想的形成》）

伽利略评传

量子猫

如果说哥白尼是作为物理学重要组成部分的现代天文学的创始人，开普勒是作为物理学重要组成部分的天文学承前启后的巨星，那么，和开普勒同一时期的伽利略，就是经典物理学的创始人或开山鼻祖了。伽利略，也常常被称为“现代科学之父”。伽利略，是科学思想时空为数不多的一颗光辉四射的月亮。

伽利略（1564-1642）出生于意大利西部海岸比萨城的一个没落的名门贵族家庭，祖先曾经是很有名望的医生。父亲精通希腊文和拉丁文，对数学也很有造诣，在音乐方面很有才华，但靠音乐很难维持家庭生计，后来只好经商。伽利略从小受到了良好的家庭教育，聪明智慧，心灵手巧，对很多事物充满了强烈的好奇心。除了酷爱学习，还喜欢画画，弹琴，时常给弟弟妹妹做很多灵巧的玩具。12岁时，进入佛罗伦萨附近的瓦洛姆布洛萨修道院，学习哲学和宗教。17岁时，进了著名的比萨大学，按照父亲的意愿，当了医科学生。但伽利略对医学没有太大的兴趣，很少正儿八经上课，大量时间和主要精力，用在学习、钻研数学、物理学等自然科学，并且对亚里斯多德体系的臆想成分和逻辑上的不严格或缺陷，开始不断地提出质疑。

一天，伽利略来到他熟悉的比萨大教堂，坐在一张长凳上，目光凝视着雕刻精美的祭坛和拱形的廊柱，蓦地，教堂大厅中央的巨型吊灯晃动起来，那是修理房屋的工人们正在安装吊灯。吊灯像钟摆一样晃动，在空中划出圆弧。伽利略像触了电一样，目不转睛地跟踪着摆动的吊灯，同时，用右手按着左腕的脉搏，计算吊灯摆动一次脉搏跳动的次数，以此计算吊灯摆动的时间。结果，伽利略发现了一个秘密，这就是吊灯摆一次的时间，不管圆弧大小，总是一样的。书本上明明写着，摆经过一个短弧要比经过长弧快些，很少有人怀疑古希腊哲学家亚里士多德的这种说法。是自己的眼睛出了毛病，还是怎么回事？他像发了狂似的，找了不同长度的绳子、铁链，还有各种铁球、木球，重复做这个试验，用沙漏更精确记下摆动的时间。最后，伽利略不得不大胆地得出结论：亚里士多德的学说是完全错误的！决定摆动周期的，是绳子的长度，和它末端的物体重量没有关系。而且，相同长度的摆绳，摆动的周期是一样的。这样，伽利略通过实验，发现了摆的运动规律。尽管今天看来在严格的意义上并不成立（绝对真空才成立），但无可置疑地否定了亚里士多德的权威结论。后来的钟表，就是根据他发现的这个规律制造出来的。

这期间，伽利略的家庭陷入经济困境。虽然失学在家，帮父亲维持生意，但他仍旧刻苦攻读了欧几里德和阿基米德的许多著作，并发明了一种比重秤，还写了一篇论文，《固体的重心》。这时的伽利略，才21岁，已经名闻全国，被称为“当代的阿基米德”。当然，阿基米德，也正是他内心崇拜的偶像。1589年夏天，25岁的时候，他得到了比萨大学数学和科学教授的职位。1592年，28岁的时候，又转入帕多瓦大学任数学、科学和天文学教授。稳定的职业，使他的物理学研究，进入了黄金时期。

尽管文献记载，出生于比利时布鲁日的数学家和工程师西蒙.斯蒂文（Simon Stevin, 1548-1620），在1586年，已经通过两个重量相差十倍的铅球从同样高度同时下落的实验，否定了亚里斯多德的重物体比轻物体落的快的学说，并通过斜面实验提出了加速度的概念，还给出了重物下降的速度随时间的平方增加的准确的数学描述，但历史上鲜为人知。伽利略肯定是首先通过实验或思想实验证明了单摆运动与物体在光滑斜面上的下滑运动及自由落体运动相似，并通过大量的理想斜面实验或思想实验，把起源更早、大约于14世纪的距离随时间变化的速度或加速度概念，发展成了比较系统的匀速和加速运动理论，进而提出了作为运动学基础的惯性和运动的相对性概念。伽利略的惯性、匀速、加速运动理论，是牛顿第一、第二力学定律的基本图景。摆体运动，被后来的惠更斯进行更系统的研究，发展出离心力定律，并制作出了钟表，也为牛顿万有引力定律夯实了基础。运动的相对性概念，是爱因斯坦狭义相对论的出发点。

伽利略的另一个伟大贡献，是通过自制望远镜并不断改进，结束了几千年来天文学家单靠肉眼观察日月星辰的时代，把人类的视野更精确地投向更辽阔的太空。伽利略发现，月亮和地球一样，有高峻的山脉，也有低凹的洼地。从月亮上亮的和暗的部分的移动，还发现月亮自身并不能发光，只是反射太阳的光。银河是千千万万颗星星聚集一起，根本不是亚里士多德等一直认为的地球上的水蒸汽凝成的白雾。天空中的星团，像猎户座星团、金牛座的昂星团、蜂巢星团，也都是很多星体聚集一起的缘故。木星周围有环绕着它运动的卫星，还计算了它们的运行周期。还用望远镜观察到太阳的黑子，通过黑子的移动推断，太阳也是在转动的。这些无可辩驳的事实，证明地球在围着太阳转，而太阳不过是一颗普通的恒星。一个又一个振奋人心的发现，促使伽利略动笔写一本最新的天文学著作，1610年3月，伽利略的《星际使者》在威尼斯出版，立即在欧洲引起轰动。人们敬佩地说：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”

尽管因证实、宣扬、传播哥白尼的“日心说”受到教会的残酷迫害，1636年，伽利略还是在监禁中偷偷地完成了他一生中另一部伟大的著作，《关于两种新科学的对话》，全面总结了自己的力学和运动规律，于1638年在荷兰出版，从根本上否定的亚里士多德的运动学说。

伽利略继承并发扬了阿基米德、欧几里德从观察经验中分析归纳出规律的思想，有意识的设计实验验证和发展自己的理论，并设计、制作工具扩大观察的范围和提高观察的精度，打开了人类认识的新的天空，使物理学研究进入了真正意义上的科学时期。人们的对自然世界的认识除了观察分析和有根据的猜想之外，还必须通过有目得的实验进行检验，以此保证知识的严格性和逻辑的正确性。这标志着科学思想的成熟，并很快渗透到社会生活和事物的各个层面，不仅促进了化学、生命科学的产生和发展，也通过以核心成员为主体的松散的学会组织，成为了一些不同于传统经院哲学和神学的新的科学院的思想核心。如17世纪下半叶建立的伦敦皇家科学院、巴黎科学院以及后来在柏林、斯德哥尔摩、圣匹德堡、佛罗伦萨等城市建立的科学院。那个时代，如果不知道伽利略，就像今天不知道爱因斯坦一样。

同时，伽利略也从自己长期的研究体验中，从对阿基米德和亚里斯多德体系的比较认识中，提出了新的认识论。关于世界的基本存在问题，他认为只有可以“量”化的“质”才是有意义的，这也可以看作是现代量子概念的一种朴素说法。伽利略的认识论，可以看作是现代哲学的基本特征，即哲学是对以“实证”为基础的具体科学的总结并用于回答基本的存在问题，这不同于亚里斯多德为代表的以观察分析和猜想为基础并进行逻辑演绎的古希腊哲学，这种认识在笛卡尔和康德那里被“发扬光大”。

（摘自正在写作的《科学思想漫谈：太阳、月亮和星星之二，经典物理学的建立和科学思想的形成》）

[按：我写了《方舟子、寻正、西风独自凉和逻辑，兼谈读者网改名事件》那篇文章后，有人说有关的争论不是逻辑之争，是自由、民主、科学的立场之争，于是我写了《科学、民主、自由和人生价值》，在于说明科学时代自由、民主、人生价值观必须要有所转变和发展了，基本意思表达清楚了，但有些表述还不太能让人比较容易理解，甚至产生误解，我本来想向新语丝投稿，由于存在这种问题又撤了下来。我会进一步修改后再投稿。现在这篇文章原标题几天前为《二十世纪物理学杂谈：太阳、月亮和星星》，立意在于给《科学、民主、自由和人生价值》通过科学与社会历史发展的一个重要或主导性侧面的关系给出一个图景式注释。我的《科学史上最锐利的激情》一文的某些侧面也说明了部分的问题。动手写作时感觉不够全面和不成体系，于是换成了现在的标题，希望有助于对科学的理念及其与社会文化的关系的“正本清源”。按主题分成几个部分，有空边写边贴。欢迎讨论]

科学思想漫谈：太阳、月亮和星星（之一，从原始文明到现代科学）

量子猫

太阳给了大地以生机，月亮给了黑夜以光明。天上的星星亮晶晶，天上的星星数不清。在科学漫长的时空里，不同时期，也有着不一样的太阳、月亮，更有着无数颗明亮的星星，照耀着人类心智的天空，不仅指引着人类文明的走向，更赋予了人类文明发展的内在动力。限于篇幅，我们只谈太阳，和主要的月亮，以及有特别意义的星星，以及他们与人类文明或社会文化之间的内在关系，对满天的星星，一笔带过。

一、从原始文明到现代科学

茫茫宇宙，浩瀚星海，地球和太阳不过是宇宙中偶然出现和不断演化的尘埃。原始地球表面及其大气层中的甲烷、氮、氧、水等无机小分子在太阳光辉的照耀下，经过一系列的化学反应过程，出现了由互补配对的核苷、糖、磷酸分子组成的可以自我复制的长链DNA分子，和由氨基酸缩合成的长链折叠构成的有复杂构象的蛋白质大分子，与其它有机、无机分子的相互作用以及与环境的作用，偶然的机会组装出了可以自我复制的细胞。细胞之间及其与环境的复杂的相互作用，进化出了多细胞生物。其中一类多细胞生物在与环境的相互作用和适应过程中，某一部分细胞功能特化，出现了可以对自身和周围环境信息进行收集并调控细胞簇自身状态和在环境中的位置的神经系统，即动物从生物中分化了出来。有神经系统的动物，较之于其它生物的生存和发展的机会，要优越得多。与环境和其它生物之间的不断的相互作用和适应，使神经系统的结构越来越复杂、功能越来越强大，拥有这种神经系统的动物——人类，终于从其它生物中显著的分离了出来。大约10万年前，生活在非洲东部的一个人类群，开始迁往地球各处更适合生存的地方，逐渐成了地球的主宰。人类社会文明的进程开始了。

人类神经系统对周围事物及其变化的感觉经验的积累，产生了物体、时间、空间、数、量等等的概念。在清醒、睡眠、做梦、谵妄时感觉经验的显著不同，产生了“自我”或“意识”、“灵魂”的概念。对太阳、雷电、风雨等自然现象或力量对人类生活、活动的影响的畏惧、困惑和对自身生殖繁衍以及意识、行为的神秘感，产生了原始的图腾崇拜或巫术、占筮活动，这是原始宗教也是人类原始文化或文明的最初源头。尽管西方文明的源头如美索不达米亚、古埃及文明历史更加悠久，但哺育东方文明的黄河流域的地理环境似乎更加得天独厚，在大致相同的公元前几百年前，中国春秋战国时期的诸子百家，和随后一些时期的古希腊哲学，代表着科学和哲学思想的雨后春笋般的萌芽，并和原始宗教思想交织在一起，支配着人类的行为及个体之间的关系。宗教、哲学、萌芽状态的科学交织在一起构成的社会文化的突变性发展，不仅使区域人类社会的力量越来越强大，也是社会的组织结构越来越复杂。

我们下面主要讨论科学的产生、发展以及与文明的关系，有时也会涉及哲学和宗教。科学、哲学和宗教的区别，可以大致地概括说明如下。科学来自于人对周围事物的观察、分析、归纳以及概念和公理的不断创新，是以人类最广泛、最深入的经验的公共约定——公理为基础的自洽的逻辑演绎及知识系统。这是科学的基本特征，而哲学，也存在这种特征。如果要对科学和哲学进行进一步区分的话，那么科学，总体上可以称之为因果逻辑，即对事物的变化和之间的联系以公共约定的简单的规则即公理为基础通过内在的一系列连续的构成单元的相互作用过程来解释或说明；而哲学，仍然涉及的是事物的变化和之间的联系，但不具备上述科学的这种特征，总体上可以称之为现象逻辑。哲学主要是对最基本的存在或人的意识问题的一种表层的说明或分析和归纳。如果涉及的不是普遍的一般性的问题，我们通常也把这种由公共约定通过现象逻辑形成的知识系统称为非严格意义上的科学。而宗教，基本上不具备上述科学和哲学的特征，宗教以人类原始的对自然现象或力量的畏惧、困惑和自身的神秘感为基础，对周围世界和人及社会图景进行非严格逻辑的、有时是充满想象和传奇色彩的解说和构造。

中国的老子、孔子，和古希腊的亚里斯多德，是人类科学和哲学思想漫长时空的三颗最光辉、最伟大的太阳。

老子的思想起源于东方原始文明中从占筮吉凶、八卦推算不断丰富发展起来的易经。老子以“道”解释宇宙万物的演变，“道生一，一生二，二生三，三生万物”，“道”乃“夫莫之命（命令）而常自然”，“人法地，地法天，天法道，道法自然”。“道”为客观规律，“独立不改，周行而不殆”。一切事物均具有正反两面，“反者道之动”，并能由对立而转化，“正复为奇，善复为妖”，“祸兮福之所倚，福兮祸之所伏”。世间事物均为“有”与“无”之统一，“有、无相生”，而“无”为基础，“天下万物生于有，有生于无”。“天之道，损有余而补不足，人之道则不然，损不足以奉有馀”；“民之饥，以其上食税之多”；“民之轻死，以其上求生之厚”；“民不畏死，奈何以死惧之？”。老子以极其简练的语言，构建了一个宇宙、自然、人、生物、社会存在和变化发展的相互作用相互影响而又统一为一体的人类文明史上最完备、最自洽的理论体系。老子从现象的观察、分析和总结构建的这套逻辑上自洽的体系，与科学系统要求的事物变化必须建立在各构成要素之间严格的逻辑上的因果关系或过程有显著的不同，所以不能称之为科学，只能称之为哲学。

从思想的整体系统来说，即便在哲学、科学不断丰富和发展的后来甚至科学已如此深入、广泛和强大的今天，仍无出其右者。不过，它仅停留在现象逻辑的层面上，没有像现代科学一样对事物内在的深层次的因果联系给出说明。如果因为它的完备和自洽就作为僵化的教条墨守成规，不去发展充实它所存在的不足，则阻碍了认识的进一步深入和发展。不幸，中国的大众文化的哲学基础至今没有超越老子的水平。责任不在老子，老子之后两千多年中国整体上统一富强傲视环宇，这更凸现了老子哲学思想的灿烂光辉和老子个人人生价值的伟大绝伦，责任在于后来者的卑微和无能。今天再以老子哲学的伟大而去反对或阻碍现代科学理念和知识的普及，则不仅是卑微和无能，而实在是恬不知耻。

孔子思想以老子哲学为基础，对世俗社会，构造了对天人、国家、君臣、夫妇、父子、师生等等的关系进行规范和教化的政教合一、完备自洽的社会制度和道德伦理体系，相当于现在的社会组织结构和政治、教育制度、法律法规和文化、道德伦理系统。从今天的科学体系来说，孔子相当于一个伟大的社会学家和教育家。和老子一样，孔子比人类文明历史任何一个社会学家和教育家都要伟大，在东方这片适合自给自足的农耕生活的土地上，他缔造的完备自洽的社会体制和以“明君贤臣、忠孝礼仪”等为内核的儒家文化繁盛了两千多年。相对于西方战乱频仍和中世纪的黑暗，相对于西方以“赎罪”为内核的宗教文化，中国人过着一种更为“温情和优雅的心灵生活”（辜鸿铭，《中国人的精神》）。以儒家文化为内核发展起来的东方文明，直到明末清初以后，才慢慢走向衰落。

同样，像我们不能抹杀老子哲学在人类历史上的伟大光辉一样，我们不能以今天中国文化的落后去苛责和诟病孔子。需要反思和批判的是，后来人类的生存和发展的能力强大了，社会生活和公共事务的发展空间可以变得更为广阔了，社会的组织结构和游戏规则也需要相应的更新了，而当权者不仅不思进取，仍以儒家政教合一体系的伟大和完备而对进步思想、文化以及社会改良进行的压制和打击。直到今天，在中国社会，仍有打着儒家文化旗帜来反对现代科学文化和教育体系的，这就不仅是愚昧无知，而且是极其反动的了。

与东方的老子哲学产生于北部寒酷沙漠、西部喜马拉雅高山、东南辽阔海洋的相对封闭、气候四季变化稳定、适宜自给自足的农耕生活的黄河流域不同，古希腊地域沿海低山的地理环境要开放得多。近海天气多变，耕地稀少，人们的生存对渔猎的依赖远远大于华夏文明中对于农耕的依赖，同时，由于便利的海路、开放的地理环境，动物性觅食和领地占有的生存本能导致的争杀掠夺比东方的可以自给自足的农耕文明要残酷的多。人的神经系统本能的注意力重点，放在了事物的变化和因果关系之中并希望能做出理解和预测，古希腊哲学的特征，和老子哲学的特征有着明显的不同，那就是虽然现象逻辑和因果逻辑交织在一起，而因果逻辑的成分要大很多。从现象逻辑来说，它远不如老子的体系完备。但从因果逻辑来说，它要比老子的体系充实和具体深入的很多，老子的体系基本停留在空泛的表面。当然，古希腊哲学还不完全是因果逻辑，所以我们称之为前科学。如果是因果逻辑，那就是科学了。像中国的老子、孔子所在的春秋战国时期一样，古希腊时期的哲学也同样是群星灿烂，但在现代物理学、化学、生物学、心理学、数学等等已经很普及的情况下，不管是东方还是西方，这些星星的光辉都已经暗淡或隐去了。

亚里斯多德是古希腊哲学的集大成者，是西方文明的太阳。亚里斯多德哲学，被基督教圣经吸收，作为对自然世界的知识系统的基本图景，灌输给西方世界的世俗社会。宗教、亚里斯多德哲学、局域地区的王权统治的交织和松散整合，构成了西方社会的基本社会组织结构特征，远不如上述中国孔子的政教合一的儒家文化构造和规范的社会系统完备和自洽。农业出现以前原始社会的结构特征基本类似，但之后，东方的政教合一、逻辑自洽、细节完备的社会组织结构，要比西方宗教和王权松散结合的体系优越得多，所以在过去的两千多年历史时期，中国发展成了一个多民族的统一而强盛的国家。尽管会被内部战乱和外部入侵打断，但很快就以原有的形式恢复和重构。而西方，直到中国纪年的明末清初，根本没有哪一个国家的社会组织结构方式和整体社会力量可以望其项背。

以原始图腾崇拜、战乱频仍的社会现实为基础并吸收了亚里斯多德哲学不断充实发展起来的西方宗教，不像优越地理环境中发展起来的东方孔子儒家文化以“明君贤臣、忠孝礼仪”等为内核，以“赎罪”为基本特征，慰籍或麻木着西方漫长时期战乱频仍的世俗社会人们的心灵，相对于东方文明普通民众的“温情而优雅的心灵生活”，西方的宗教和王权的漫长历史时期，要黑暗的多。

越是黑暗的地方，光明往往会提前到来。西方宗教王权时期战争频仍的社会，战争（很多海战）取胜至关重要的是必要的航海知识和装备、先进的武器、工具、器械等，对有关航海知识和武器装备等的制造技术以及内在的因果逻辑要求，终于使亚里斯多德以因果逻辑为主要特征的哲学，催生出了经典物理学，开创并促进了西方的工业文明。新的文明，通过商业贸易的方式，迅速扩展到欧洲地域的各个国家，并越过辽阔海洋，向世界范围内渗透和扩张。社会组织结构中一种新的力量出现并迅速强大起来，开始了对自身权利和社会组织结构现状的深层次分析，现代意义上的人文和社会科学的新思想，纷纷涌现。这既是经典物理学群星灿烂的一段历史时期，也是人文和社会科学最群星灿烂的一段历史时期。以文艺复兴为旗帜的思想变革的大潮，迅速通过文学、艺术普及到世俗社会。原来的宗教王权社会的组织结构的基本构成力量已不复存在，如秋风扫落叶，旧的社会组织结构崩溃，新的民主制度建立。正像美国总统布什说的，人类文明的最伟大进展，就是统治者被“关进了笼子”，置于以现代法学为基础的宪法和法律的规范和监督之下。

而华夏地域的东方文明，也在清朝中页，由于居于统治阶层的外族与占人口绝大多数的汉民族的地位和权力的严重不平等，与儒家“明君贤臣、忠孝礼仪”的文化严重错位，社会中的不满情绪引发了太平天国起义等内乱。同时，西方文明的贸易渗透，也通过新的工业文明发展起来的坚船利炮，越过华夏地域东南辽阔的海域，敲开了这个两千多年来几乎一直唯我独尊、自我感觉良好、盲目自大的伟大帝国的大门。在锐不可当、丝毫没有还手余地的新的文明力量的面前，这个伟大帝国也不得不签署一系列丧权辱国的不平等条约，沦为了半殖民地。曾经光辉灿烂和伟大自负的儒家文化，终于无奈的低下了头，开始了反思和向新生的西方现代文明学习。二十世纪初中国历史上的新文化运动，标志着西方现代文明开始进入并逐步置换诞生在华夏地域的古老的东方文明，成为人类社会历史发展的共同走向。中国高层几年前提出科学发展观，并反复倡导在社会生活和公共事务以及生态环境的各个层面予以落实，标志着中国正在全面的走向科学时代。地球上绝大多数的国家，也都正在有意无意地汇入人类文明发展的新的潮流。

亚里斯多德以因果逻辑为主要特征的哲学、经典物理学、体现新兴工业文明这一社会力量意识形态和意愿的人文和社会科学，是现代“民主”社会制度和法律体系的基石和形成的动力，也是进一步发展和完善的保障。以亚里斯多德为代表的希腊哲学的因果逻辑的光辉，直接催生了经典物理学，也是现代物理学、生命科学和更广泛的社会人文科学的基石和基本坐标系。亚里斯多德，是科学时空的最为光辉灿烂的太阳。

（2008年11月11日初稿，13日修改稿）

未完待续，请注意以下部分：

科学思想漫谈：太阳、月亮和星星（之二，物理学的产生和发展）

科学思想漫谈：太阳、月亮和星星（之三，生命科学）

科学思想漫谈：太阳、月亮和星星（之四，从心理学到神经科学）

科学思想漫谈：太阳、月亮和星星（之五，科学的统一和社会的组织结构）