現代自然科學家的自然觀

現代自然科學家的自然觀，20世紀以來自然科學家對自然界的總體觀念的統稱。隨著現代自然科學的長足發展，進一步打破了科學家中間流行的傳統機械唯物主義自然觀，許多科學家在各自的研究領域中趨向於辯證唯物主義自然觀。同時，在自然界的辯證法面前，也有一些科學家陷入迷誤，沾染了唯心主義。現代自然科學家在對自然的根本看法上大致提供了以下幾種自然圖景：

基本介紹

• 中文名：現代自然科學家的自然觀
• 定義：20世紀以來自然科學家對自然界的總體觀念的統稱

基本介紹

和諧統一的自然圖景A.愛因斯坦通過他所提出的相對論推動了自然觀的變革。相對論第一次從科學上揭示了客觀世界中空間、時間、物質及其運動的統一，並在這個基礎上試圖把世界歸結為一個四維時空連續區的統一場。宇宙客體的一切行為都取決於這個用幾何描述的物理場,嚴格服從於完全的因果決定論,因而自然界不可能任意“擲骰子”。他同M.K.E.L.普朗克一樣，堅信獨立於人類意識的外在世界的存在，堅信它的和諧統一和可理解性。這樣一幅連續的世界圖象給一些科學家以積極的影響。法國物理學家L.-V.de布羅意(1892～?)提出間斷粒子也伴有連續波的構想，並由此確定了一切微觀粒子的波－粒二象性。奧地利物理學家E.薛丁格(1887～1961) 在他所提出的波動力學中解釋了這種波－粒二象性，並基本上遵循愛因斯坦的統一場思想，把這種既表現為粒子、又表現為波動的微觀客體歸結為“波場”，把這種具有多維空間的波場看作唯一的物理實在。他進而提出生命現象的物理基礎，把生物有機體看作微觀粒子的一定的組織狀態,而服從於嚴格的量子力學定律,從而把連續場的思想推廣到生物學。在晚年，他又求助於東方的傳統同一哲學，把這種連續觀點推向了自我與宇宙統一的哲學極端。英國物理學家P.狄拉克所開創的量子電動力學是關於電磁場的量子力學，為後來基本粒子領域的統一場論開闢了道路。這個理論認為，所有的粒子都是相應的場量子，而且所有的物質都可以歸結為統一的場。在這些理論的背後存在著這樣的信念:自然界具有嚴格對稱的統一的數學結構，其中蘊藏著深刻的“數學美”，科學在這種追求中能夠獲致巨大的成就。

隨機變化的自然圖景N.H.D.玻爾通過量子力學從另一個不同於愛因斯坦的角度推動了自然觀的變革。他特別注意了自然界的離散性和偶然性，首先提出了原子的定態和定態躍遷的概念，把躍遷看作純粹概然性事件。這導致了後來把波－粒二象性通過統計解釋在量子力學框架內所給出的統一理解。在這個基礎上，玻爾用“並協原理”對波－粒二象性作了進一步的解釋。這一原理認為，人所選擇的儀器裝置同客體之間存在著某種限度的不可控制的相互作用，決定了人對微觀客體行為的認識具有不確定性。人對儀器裝置的選擇，也決定著微觀客體顯現為粒子性或是波動性。這表明，人在自然舞台上不僅是觀眾，而且是演員，人只能在主體同客體的相互作用中整體地認識自然現象。W.K.海森伯沿著他所提出的不確定性原理進一步闡明，自然過程是概然的，只是一種“潛能”，只能通過人們的觀測行為以一定的機率變為現實，使之從抽象“形式”轉化為具體“質料”。因此，經典物理學的因果律只有在測不準關係的限制下才適用，從而自然界也在相應程度上依賴於人類而存在。他後期致力於量子統一場論的研究，更傾向於把物質世界看作抽象的數學結構形式，表現了某種物理學的柏拉圖主義傾向。M.玻恩則對薛丁格波函式給出了明確的數學定義。他確信，微觀客體的概然性行為是一個客觀過程，儘管它在本質上不同於經典因果律，但卻遵循著薛丁格方程所表征的概然性因果律。

現代生物學家也同時揭示了生物進化中的隨機變化過程。美國生物學家T.H.摩爾根(1866～1945)在建立現代遺傳學時就把遺傳基因的隨機突變看作自然選擇的原料。T.杜布尚斯基進一步認為，自然選擇並不僅僅是挑選有利突變的篩子，同時還是一個主動回答環境挑戰的創造性過程；不同生物對同一環境可以有千差萬別的適應方式，從而才有生物的多樣性。因此，進化本身沒有終極目的，而且有隨機性。法國生物學家J.莫諾 (1910～1976) 也認為，進化起源於有機體不變性結構的隨機擾動或“錯誤”，這是整個生物圈每一變革和創新的源泉。因此，進化不是潛藏在宇宙結構中的預定程式的展現，而是一種純粹偶然的巧合。後來木村資生等人提出的“中性學說”認為，生物進化中分子水平上的突變大部分是中性的，可以通過隨機組合發生遺傳漂變，因而能擺脫自然選擇的壓力完全隨機地決定進化方向。這種關於進化過程的隨機性觀點，進一步打擊了生物學中的目的論，揭示了偶然性與必然性相統一的不斷創新的生物世界圖景。

自我調節

自我調節的自然圖景　20世紀中葉以來興起的控制論、系統論等學科在現代科學水平上發展了辯證的有機自然觀。N.維納把偶然性看作宇宙本身結構的要素，看作宇宙組織固有的不完善性。他指出，宇宙將不可避免地趨於最大機率狀態，達到最大的熵值。但在宇宙演化中也存在一些增熵“海洋中的孤島”，它們可以通過吸取外界的負熵流而暫時減熵。因此，從生命到自動機等控制系統都可以通過反饋調節保持某種穩態，或者過渡到新的穩態。L.von貝特朗菲原則上把一切事物都看作由各種不同要素組成的有機系統，這們通過要素的相互作用以及與外部環境的相互作用，進行自我調節以實現其整體功能，並由此決定不同層次物質的不同組織性和目的性。他還指出，所有開放系統在時間進程中將不斷變化發展,提高組織性程度而進化到更高質態,或者降低組織性而趨向崩潰。比利時的I.普里高津(1917～　)提出的耗散結構理論著重說明，一切開放系統在遠離平衡態的條件下可以從混亂中進行自我組織，建立某種有序結構。因此，這些系統即使開始時純粹是偶然的小的擾動，也可以通過一定階段的量的積累，從無序到有序，躍進到新的階段，變成必然的發展趨勢，使微弱的可能性轉化為現實。這就表明，自然界在時間中總是不斷發展的，新的可能性、新的事物總是層出不窮的。德國科學家H.哈肯建立的“協同學”又揭示出，系統即使在從有序到混亂的退化過程中,由於各種要素的協同作用,也可以出現某種穩定狀態，形成某種無序結構，並具有一定的特異性能，適合於特定目的。這些科學家的研究成果充分說明，自然界正是由於這種自我調節、自我組織的作用，才能在隨機變化的過程中，形成一個和諧統一的有機整體。