博文
论自然科学与自然史的关系
|||
说明：前几日出差，疏于管理，致歉！这一篇比“论后现代科学”一文完成得更早些，似乎在类似作曲家作品的编号中应该排在更前。请两篇都未曾看的朋友先审阅这一篇，也烦请已阅“后现代科学”的朋友看完这篇后再思考后现代科学。
通常认为,自然科学即是研究自然界一切物质和现象的科学。这种说法隐含了这样的观点,即自然科学的对象是现有的自然,例如科学分类按学科所研究运动形式的不同即高级或低级来划分,其指导思想显然有意地将自然科学理解为对现有的(甚至是不变的)自然的研究。自然科学不仅研究自然界，尤其要研究自然界的演化，要以自然史为研究对象。本文试图探讨自然科学与自然史关系的历史发展,由此从一个方面来把握科学发展规律与趋势。这一点也为科学分类和建立科学体系提供客观依据,同时也将深化对某些认识论问题的理解。
一 自然科学与自然史关系的历史发展
在古代,希腊的自然哲学试图描绘自然的由来与发展的图景。中国古代的思想家们认为,万物的始基是元气、道,或五行,由阴阳的矛盾运动发生变化以形成万物。他们大致都是先构思出始基,然后由此经各种变化发展形成现有自然界中的一切。无论古人的这些构思如何离奇,没有科学根据,然而他们毕竟是在思考自然史。普林尼于世纪初写的《自然史》中,从总的宇宙理论开始一直讲到地球,然后是地理,最后是动物,植物和人。这确实是自然史。
文艺复兴之后情况发生了变化,实证科学兴起。科学家们不再从虚构的始基出发来推演出万物,而是着手研究眼前感官所能触及的现存的事物。生物学家作人体和动植物的解剖,凭藉显微镜和物理,化学方法,一步一步地探索生物的组成。化学家则从空气、水、土、矿石等开始,分析无生命界物质的内部组成。天文学家,地质学家考察太阳系的现状,观察地貌。挖掘化石,试图由现状回溯来推测它们的由来,如此等等,换言之,这些学科分别是由自然演化发展所达到的若干阶段一一人,动植街、化合物、地球与天体等开始,然后回溯。科学探索的方向正与自然演化的方向相反。
科学前进的方向如此，相应地,科学的概念体也是对自然史相反过程的描述与反映。如人体,动植物皆由种种器官或部分组成,生物由细胞组成,细胞则由细胞核、细胞质、细胞膜,以至蛋白质,核酸组成。本世纪又进一步发现后两者分别由氨基酸与核苷酸组成。化学家则告诉我们,分子由原子组成。这些概念体系反映了自然史的逆过程,表达方式的总的特点是:对象A由a、b、c…组成,但对于a、b、c…如何形成A则不能回答:或只能猜测设想,不能作确切的回答,如化学中的亲合力,天文学,地质学和生物学中的进化思想或虽在实践中由a、b、c…得到了A,却不明其中奥秘,未能从理性上得到说明。
物理学的情况有所不同,在二十世纪前主要研究力,实际上是不考虑物质内部组成的若干运动形式。虽然物理学的研究途径与概念体系的展开,是由简单运动形式到较复杂的运动形式,但这显然不是对自然史的描述。
总之,在文艺复兴后的数百年内,自然科学确实的是自然史的逆过程,自然科学的概念体系是对自然史逆过程的描述和反映。简言之，自然科学是逆自然史。
跨入二十世纪来,情况再次发生革命性的变化。首先,化学在沿着自然史回溯揭示物质的组成方面达到了自然演化的一个关节点----核与电子,将继续沿自然史上溯的接力捧交给物理学。化学与物理学相结合,研究原子的形成,原子形成分子的过程,和生物学共同探察化学分子形成生物大分子的机理。跨世纪来,物理学家开始涉及各种物质形态,三十年代发现核由质子和中子组成,接着便建立了核物理,讨论质子和中子如何形成核,五十年代后又逐步认识到质子、中子由夸克组成,目前正在探讨夸克又是由什么组成；随之,相应地建立起量子色动力学、量子味动力学,研究夸克如何形成强子等。物理学在二十世纪后的发展过程与二十世纪前其它学科的情况一样,也是逆自然支向上,在分别揭示了原子、核、强子……是由什么组成之后.认识再倒过来。
其它学科也相继发生类似的变化。分子生物学正试图理解如何在DNA和蛋白质的基础上组成细胞。在为生物找到共同祖先后,进化学说则要揭示由低等生物进化到人的过程。在完成了一系列分析之后,现代生态学认为,目前的生态与环境是历史地形成的,由此才能理解现有的生态与环境。近来对意识起源的研究越来越引起注意,《原始思维》成为畅销书,安亚杰则通过个体发育与系统发育的关系,由儿童的心理发生着手来确实人类意识的起源。二十世纪来各个学科先后的发展表明，它们分别在达到了一些关节点的相继发生转折,认识回过头来,沿着自然虫的发展方向，研究自然史的一个或若干阶段。
科学发展到今天，各门自然科学正日益形成一延续的统一体，科学的整体即是全部自然史的抽象和概括。物理学和天文学结合起来,开始讨论宇宙的起源、夸克的垒成。关于恒星与元素的起源已大致了解。地质学正在扩展它的研究领域,讨论太阳系与地球的起源和演变。化学接着研究在地球与星际发生的化学进化。现在对生命起源的研究则试图连接由无生命的化学分子到生物大分子到最原始的生命组织的环节,在生物界与无机界的鸿沟中虽已填补了从尿素一直到膜岛素和核酸片断等各种物质,但尚未从理性上逾越障碍。目前，众多学科的学者们正在共同追踪自然发展史上所迈出的这巨大的一步。尔后，分子生物学、进化论、生态学探索一直进化到人类的过程。接着，人类学、心理学讨论人类与意识的起源与发展，逐步进入社会科学的领地、涉及家庭与社会的起源和变化。
总之,在今天的科学家看来,自然不仅是存在,而且是一由低级到高级，由简单到复杂的演化过程。古代哲学家天才的揣测,经过漫长的认识过程，到今天正在成为科学的理论。自然科学又一次成为自然史。
自然科学与自然史关系的发展，经历了由一致到相反再到一致的否定之否定的道路，而这两个否定环节，即是发生于十七世纪与二十世纪的两次科学革命。
二 科学分类与建立科学体系的依据
自然科学史与自然史的关系这一观点对于科学分类以及建立科学体系具有重要意义,既然自然科学研究自然史,那么各门自然科学所研究的对象理所当然地即是自然史的各个阶段。由此我们可合理地推知,自然科学分类的基础或实质不是别的,正是自然发展的各个阶段,我们在前面看到,二十世纪科学发展已经说明了这一点。
现代有不少关于科学分类的论述,大多强调按运动形式的不同即高级与低级之分来作科学分类,这固然是正确的,然而若不深入到本质,不贯穿以历史的观点,那么科学的分别是各门学科的并置。它们虽有低级与高级之分,它们的联系也反映了自然界的整体,但所反映的只是自然现状的静止的图景。仅基于这种思想的分类,与上一世纪孔德所作的将学科按由简到繁的排列相去不远。黑格尔曾以发展的思想作科学分类。他认为各门自然科学是在所谓"绝对精神'自我变化发展过程中依次出现的,这里体现了辨证法的光辉。然而他的分类是建立在客观唯心主义基础之上的,必须以唯物主义对黑格尔的分类思想进行改造,根据自然史的阶段进行分类。另一方面,自然演化发展的延续性,不断地推进,则是科学的统一,并成为进化的延续体的依据,所谓科学的"一体化",其实质正是科学的"历史化"。现代基础科学体系即是自然发展的高度抽象和概括。我们试以下面的方式表达自然科学的分类与体系。
在左图表中主要显示学科前后相续的关系,反映自然演化的一个阶段。在图表中还列出若干组大致平行的学科:如基本粒子物理与极早期宇宙学,前者讨论早期与极早期宇宙中的成员及其运动规律,后者研究由这些成员组成的宇宙,二者的研究对象密切有关,在自然演化史上大致属于同一时期。核物理与天体物理学的关系也有类似之处,前者讨论核的结构与核的种种变化,后者探索由大量核素也成人体的演变规律。生命科学(还可加上人类学)与生态学,心理学与社会学,它们的关系大致也是如此,总的来说，在这些组合中,每一组中的一方从相对来说微观的角度考察自然演化某阶段的物质形态和运动规律(基本粒子、核、原子、分子、生命个体,(个人)……),的另一方则研究大致在同一时期由这些微观物质组成的相对客观的对象(极早期字窗、天体、地球、生态,(社会)……),反过来说,也正是在这些不同层次的整体中,那引进相应水平的个体才得以存在并显示出种种运动规律。显然,在相关的两门学科之间存在着不可分割的相互促进与相互制约的关系。
由此可见,按自然科学于自然史的关系来考察自然科学的分类以及建立科学体系，会得到较为清晰的线索和图景。
由一门（组）学科到另一门(组)学科的过渡,全部科学正在揭示一部自然演化发展的宏伟历史。目前在科学的链条中还有多处环节没有沟通,例如从宇宙起源到夸克形成,以及生命起源等,这正是当前科学发展的前沿。科学家们正在合力锻造那些环节使科学真正成为完整的对自然史的抽象和概括。二百亿年历史长河的滚滚巨流正在科学家们的心中激荡回响,既然自然发展到人后,人类又组成了社会，自然科学也必然要与社会科学联结成一个进化的、延续的统一体。
三 认识论启示
在第一部分中,我们分析了自然科学与自然史关系的历史关系的历史发展,即由自然科学是自然史(原始的一致)经自然科学是逆自然史,再到自然科学是自然史(辨证的复归)这一否定之否定的过程。这一历史分析给我们两个认识论启示。首先，它揭示了由分析到综合这一认识方法的实质。
通常谈论科学的发展由原始的合经分再到合,经历了由分析到综合的认识过程。然而自然不仅是存在，而且是过程。现存的一切有一个从简单到复杂,由低级而高级,由部分到整体的发展过程,部分是在历史的长河中逐步形成整体的。因而根本上说,分析,就是对现存事物发展史的回溯。一旦分析达到各学科研究对象的最低层次,或更确切地说,回溯至自然演化的各个阶段或关节点:认识即回头过来,由分析到综合,在思维中由部分到整体重建立对象，或更确切地说,在思维中再现自然由某一阶段演化到这一研究对象的过程。因而从根本上说,分析和综合就是对对象发展史的回溯与再现。
其次,前述历史分析还有助于我们进一步理解逻辑的东西与历史的东西的关系。既然自然科学以自然史为认识对象,那么自然史就是历史的东西,而自然科学的知识体系则是逻辑的东西,就二者的关系而言,我们看到,逻辑的东西要经历与历史的东西相反,然后再到一致的过程。例如在几十年前的化学教科书中,内容的编排一开始是空气、水，然后是各族元素及化合物,最后才是原子结构。这种逻辑体系大致与该学科本身的历史发展,即人类关于这些对象的认识过程相同,但与研究对象在自然史中的演化过程相反。生物学等其它学科的教科书也有类似情况。若干年前,化学、生物学等教科书的逻辑出发点或概念体系的展开相继发生变化,逐步转到接研究对象本身的演化过程来进行。例如无机化学从氢原子结构,从各种原子轨道开始,然后是各族元素,最后达到对复杂化合物的认识,生物学看作则反映系统发育或个体发育的历史过程。逻辑的东西不仅与这一时期的认识过程一致,而且与客观事物本身的发展一致。
科学的发展表明,逻辑与历史的关系,必然要从逻辑----概念体系----与认识过程二者的一致,发展到与认识过程以及客观事物的演化这二者的一致。在一开始逻辑的东西与客观事物的演化相反是为了寻求一致的起点,是为了转折,为尔后的一致作好准备。转折就是革命。自然科学如此,社会科学同样也是如此,科学的发展规律,人类认识的规律,就是将人类的知识体系由认识过程一致,推进到既与认识过程一致,又与客观事物本身的演化相一致。这种三者一致是逻辑的与历史的一致的最终归宿。
黑格尔宣称:“在科学上是最初的东西,也一定是历史上最初的东西”。我们对此名言在唯物主义的基础上改写成：“在历史上是最初的东西,也必然要成为科学上最初的东西”。这是科学发展与人类认识的必然趋势。
https://wap.sciencenet.cn/blog-210844-219577.html
上一篇：全球化与熵
下一篇：贵州思异
