人类社会已经发展到了第三次技术繁荣的新时代,基础科学的许多理论危机日益严重,第三次自然科学理论革命势在必行!
简单回顾一下地球人类的自然科学史是很有必要的,从中,我们可以得到启发和教益。
人类可查证的历史仅有5000余年,且许多记载已在过去的灾难中化为乌有。通过近些年的考古发现,许多学者认为:5000年前,地球上曾有过一个时期的科技文明。
5000年前,古中国已经流传着神秘的《太极八卦图》,古埃及和南美玛雅族人已经有了用高超技术建造的金字塔,玛雅人也已几经有了精确的历法,……。可见,人类的史前文明是相当发达的,他使我们对人类的起源等重大科学难题有了新的认识。
《太极八卦图》自古至今在中国流传,中华民族最早有了阴阳两分,对立统一,相克想成的思想,有了相互作用及发展演化的思想。阴阳太极及八卦的阴阳符号描述了无穷的自然奥妙;表述方法的简单性及表述内容的复杂性绝无仅有。近代科学史中,一些科学家在太极八卦图的启发下为科学做出了特殊的贡献,计算机就是莱布尼兹受八卦符号的二进位制启发而发明的。传说此图是伏羲氏创造的,但它更像是地外文明的珍贵遗产。
近些年中国以及世界出现了《周易》热。但是,《周易》并不是《太极八卦图》的破译,其中的一些主观见解及迷信内容是当时的历史条件决定的。
《太极八卦图》的真正破译将使人类科学产生新的飞跃。
公元前二千余年,古印度有一种叫《正理论》的哲学学说,提出了空间的物质性和宇宙是由“以太”构成的观点。相比之下,中国的类似观点“元气说”则出现的较晚。
中国西周末年的吏官伯认为“土与金木水火杂以生百物”,既有元素观,又有演化观。同时代的吏官伯阳父,在距今2700多年前,就提出了比较科学的地震成因论:“阳伏而不能出,阴迫而不能蒸,于是有地震。”
公元前500多年前的古希腊,泰勒斯等哲学家对物质、存在和演化等概念有了较深的研究。阿纳克西曼德认为:“万物所由之而生的东西,万物又消灭而复归于它”;毕达哥拉斯提出了以太传播光线的理论;赫拉克利特认为:火是基本元素,世界同时是一和多,在对立关系中统一和协调。之后,德谟克利特提出了“世界是由原子——物质的基本单位组成的”见解。古希腊的自然科学发展的较快,并出现了阿基米德、欧几里得、阿里斯塔克等科学家。
近代,人类发现了元素,其单位被称为原子;之后,又发现了许多基本粒子,并发现了基本粒子的再分性。所以,德谟克利特的原子是物质的基本单位的观点,并非指的是近代原子,而是构成宇宙的物质以太的基础层次。
从四大文明古国(古中国、古埃及、巴比伦、古印度)到古希腊近三千年的历史,人类所创造的文化、艺术、哲学、数学、物理学、天文学、医学、农学、纺织、冶金、建筑等方面的成就,被称为人类的第一代文明。它给人类科学发展打下了良好的基础。这个时代对大自然的探索成就,主要表现在它对自然的兴趣,表现在哲学的唯物性和正确的认识方向。
在这之后近两千年的时间里,宗教、迷信、灵魂和上帝,转移了人类对自然的兴趣;科学探索一直处于被抑制和被歪曲的状态。虽然中华民族的四大发明及在陶冶、纺织、数学、天文、医学、农学等领域都很有成就,但是,封建的小农经济的社会历史条件,根本不能提供科学充分发展的机会。
十六世纪的欧洲,由于意大利较早发生并逐渐兴盛起来的文艺复兴运动,人们逐渐从封建神学的至酷中清醒和解放出来,探索科学真理的勇士前仆后继,不断壮大。哥白尼的《天体运行论》的发表及伽利略实验科学(自由落体及惯性等)的引导,开始了人类科学的新纪元,奠定了科学发展的方向。但是,哥白尼和伽利略等人却因为科学探索而遭到了反动教会的杀害与监禁。
十七、十八世纪,教育逐渐普及,数学、力学、物理学、化学、天文学迅速发展起来:牛顿的力学三定律、几何光学及微积分学;开普勒的星体运动三定律;库伦的静电力定律;波义耳的化学实验;拉瓦锡的氧化燃烧论等争相辉映。以牛顿为首的经典力学体系的建立和发展,推动了技术革命和社会工业化的进程。瓦特蒸汽机的发明,推动了机器制造、化工、冶金、交通业的迅速发展(第一次产业革命),带来了人类的第一次技术繁荣。牛顿经典力学体系的建立,被人们称为自然科学的第一次革命。
经典力学直到今天仍然生命力不衰,是相对正确的科学。但是,经典力学只解释了部分的“怎么样”的问题,对于“为什么”的问题,它还没有能力回答。胡克、惠更斯、牛顿等科学家已经认识到空间的物质性,发展了物质以太的理论;认识到物质以太是传播光线和引力作用的必然媒质。由于人们思维的机械模式及实验技术的限制,人们对微观世界还很不了解;对引力、重力的本质,对物质结构及以太场的性质等,还没有能力给于正确的解答。因此,经典力学在解释和处理微观问题时遇到了困难。
康德和拉普拉斯关于太阳系起源的星云假说,为研究和认识星体的起源开创了一个好的基础,但也留下了许多疑难。
笛卡尔关于地震的“气体爆炸成因论”已经接近了地震的实质。但笛卡尔当时的科学技术条件,没有也不可能对地震进行科学的分析论证;他的观点被人们很快遗忘了。从二十世纪开始,人们过多的研究的是地震的结果,而把岩石破裂错误地理解为地震的成因,致使地震预报困难重重。
十九世纪是人类的第二个灿烂的科学春天。安培、欧姆、高斯、法拉第、麦克斯韦、等科学家 在电磁试验和电磁理论探讨中做出了特殊的贡献;奠定了现代电力、电子工业及无线电应用业的理论基础。莫尔斯电报、贝尔电话、爱迪生电灯、波波夫电信,电动机、发电机、内燃机、等科技发明层出不穷,形成了人类的第二次产业革命,带来了人类的第二次技术繁荣。
现代电磁理论已经敲开了物质迷宫的大门,触及和闯进了微观世界,树立了电磁场的概念,解释了电磁场的一些现象。麦克斯韦和法拉第等人发展和推进了以太理论。他们认为:
电磁场是在以太媒质中建立和传递相互作用的;并成功的解释了“光”的电磁波本质问题。这是人类向微观及微微观物质世界的一次激战。但是,进军的攻势不久就退缩了。一是,因为《狭义相对论》的冲击,爱因斯坦否定物质以太的存在;二是,我们的技术手段及测量手段的局限性,我们没有认识到我们所用于测量的仪器场对相比为负能态场的不可测量性。我们也没有对电磁现象进行深层次的分析,至今仍把电子e 的电荷量级绝对化,认为自然界只存在一种电子。所以很难解释物质结构及相互作用的复杂性;很难解释物质以太的性质。人们认为电磁学理论已相当完备,其实不然。到底什么是电?什么是磁?其本质尚不清楚,怎么能称完备呢?究其现象,也还存在一些亟待解决的问题:如,正、负电磁场的对立统一和相互转化问题,电磁荷及电磁场的量级、层次性问题,等等。
施莱登、施旺的细胞学说和达尔文的进化论为生物学的发展奠定了理论基础,但也存在着疑难。因为人们没有考虑到地球的电磁场及其自然条件存在着周期性动荡、变异,地球生物也将因电磁场(自然条件)的变异而变异;所以,渐变论只描述了生物进化的普通性过程。现在,大量的证据证明着生物进化过程的不连续性,基因变异所决定的突变论正日益发展。
能量守恒和转化定律、物质不灭定律,在物理和化学的发展中被辩证的确立。这是人类对大自然深化认识的基础,它为我们继续探索能量的实质及其转换机制、探索物质的更多更深的层次机制指明了方向。
基础理论和技术科学的发展,对人类的世界观和方法论产生了根本性的影响。恩格斯等人发展了自然辩证法,它给人类认识和改造自然指明了方向和方法。事实证明:凡符合自然辩证法的理论都是有益的,相对正确的;凡违背自然辩证法的理论都是片面的、错误的。
门捷耶夫发现元素周期律;伦琴发现X射线;贝克勒尔发现放射性;汤姆生发现电子。原子世界的部分规律和内部奥妙初步被认识。
二十世纪初,普朗克等人的《量子力学》及爱因斯坦的《狭义相对论》先后问世,它们主导了 二十世纪自然科学理论的研究方向,被人们错误的戴上了“自然科学理论的第二次革命”的光环。人们现在认识到:《量子力学》是从实验出发的相对正确的理论,它向定量的描述微观世界迈进了一步,不同能量子的概念是对自然认识的深化。但是,它的形而上学的哥本哈根的概念解释和对电子e 的多种量子数抽象,影响和误导了人们对量子现象物理实质的深入认识。在量子力学的建立过程中,有些宝贵的争论性的意见,如:薛定谔的能流分布观点;徳布罗意的“隐参量”观点;瓦采耳的“零子”观点;都强调了客观物质基础的存在性,反对能量可以从虚无中产生及只有一种电子的解释,反对对波函数的几率诠解。但,它们并没有引起重视和探究。
《狭义相对论》始终受到众多学者的反对和怀疑。它使一些科学“权威”接受和宣扬的原因是:理论与(被误解的)实验的某些巧合。现在人们认识到:当时人们对洛仑兹修正的物理实质不理解,对迈克尔逊——莫雷实验的客观基础不了解,才促成了爱因斯坦否定以太,创造时空新概念的尝试。从理论分析及事实辨证,《狭义相对论》的两条基本假设(原理)都是错误的。它的某些实验巧合,在于它张冠李戴地运用了洛仑兹修正的既定成果,错误地理解了洛仑兹修正的物理实质。洛仑兹修正的物理实质是高速情况下空间介质(以太)对运动物体及粒子相互作用效果的修正。爱因斯坦却把它用于时空变换,致使时空佯谬并因此而出现了很多错误的推理。《狭义相对论》的数学和意识混乱是严重的,他给人类认识自然设置了障碍,布下了阴霾。《广义相对论》力图调和客观世界与《狭义相对论》的矛盾性,但它并没有放弃两条基本假设,他对引力的机械性类比及等效原理的不严格性,使它同狭义相对论一样,成为基础不稳的理论建筑。爱因斯坦否定物质以太的存在,把空间理解为虚无的真空,错误地认为“电磁波是靠其自身的电磁场传播的,根本不需要媒质,以太是多余的”。他唯心地认为“我们的思维是概念的一种自由的游戏。”正是他用这种游戏,创造了许多错误的概念和假设,贻误人类科学百年之久。
1911年,卢瑟福建立了原子结构行星模型,这是人类进军物质结构的大胆尝试。现在认识到,这种模型带有极大的机械性质。虽然它考虑到了原子结构应该与天体结构存在共性,但它只有一种电子的多条轨道,而没有考虑到原子和星体一样,存在多量级的电磁场层次及其自馈能、互馈能的自组织性。
1928年,狄拉克有关“真空是负能态粒子的海洋”的理论,推动了粒子物理学的发展,使人类发现了正电子及多种高能的正、反粒子。人类开始认识到:宇宙是物质的,空间是物质的,真空并不空。但是,直到现在科学界仍然不能跳出用“真空”构筑的“相对论”的误区,亦不敢去触动相对论的理论;不愿意承认这个相对负能态的粒子海洋就是物质以太;不去追研物质的低能态层次相对于高能态层次即表现为负能且不被高能态的仪器所测量的物理实质。
由于光谱分析天文学的建立和发展,1929年哈勃定理问世,星体的红移被解释成距离与哈勃常数的函数。1938年艾夫思、史迪威证实了运动光源存在多普勒频移,大爆炸论或宇宙膨胀学说便把红移解释为宇宙膨胀的多普勒效应。但是,哈勃定理是从未验证过的人为的推理,且类星体的高红移之谜难于用现有的理论去解释;人们也发现了两个毗邻星系红移悬殊的证据。红移理论及宇宙膨胀学说受到了严重挑战和批判。
四十年代,原子能的开发和利用,使人类找到了新的能源;但也增加了核战争的危害性及核污染的危险性。
五十年代以来,电子计算机的诞生、发展换代和广泛应用,成为科学技术突飞猛进的有力工具和手段。
六十年代起,遗传基因的发现和初步破译,生物学向分子深度进军,生物工程日益发展。
1957年人造地球卫星飞出了地球大气层,从而开始了人类进军宇宙的时代。新的高性能的航天器的研制已经成了迫切的任务。
地球板块结构的发现;范.阿伦带及电离层的发现;高空卫星的许多发现;使我们开始认识我们的地球。我们自称为地球文明,却对自己生存的地球不甚了解。对地球的电磁场结构和层次性,对地球电磁场的变化规律性及各种自然灾害的实质,还没有认真地研究和探讨;地球对太阳及银河系电磁场的依赖关系还没有去认识;致使很多自然之谜无法解释。
在基本粒子的研究中,实验手段及实验成果越来越多。但是,我们只是在高能方向上的研究,我们的所有试验都是在强电磁场的约束和加速作用中进行的,人们忽视了强场、高能对实验粒子增能增质的影响,没有认识到碰撞时的粒子已经远远不是入射时的质能量级了,所以得到的总是高能高质的新的基本粒子。在此基础上对粒子结合能的解释(如,对光子结合能为无限大的认识)便出现了谬误。基本粒子的探索方向有待重新认识,夸克和胶子假说显然是方向上的错误。
近二十年来,人类进入了电气化、自动化、信息化社会。许多科学领域都有了明显的发展,各学科的分支研究及新学科的不断涌现;激光的发现和迅速应用;全波天文学的发展和重大发现;超导温度不断提高;等等。人类实现了以原子能开发应用、计算机开发应用、宇航开发应用为象征的第三次技术繁荣。地球人类以信息革命、材料和能源革命、海洋和空间开发、生物工程为特征的产业革命热火朝天。
与技术科学相比,基础科学远远地落后了。新的发现、新的信息、新的技术,不断扩大着人类的科学视野;不断验证和冲击着原有的基础科学理论。基础科学理论的疑难和不适应性日益暴露,它像一团乌云压在人类的科学征程上。第三次自然科学理论革命势在必然!其电闪雷鸣、号角声声早已从中国开始,并向全世界蔓延。
从科学发展的历史看,人类对自然认识的水平是不断提高的,总方向是发展向上的;但,也存在着波浪式逆流(如,古文明到封建王朝的倒退;近代以太理论向真空理论的倒退)。一般规律是:认识,认识,再认识。
人类文明是历史发展的必然,它包含着无数探索者、科学家的艰苦卓绝的奉献。杰出的科学家们是人类的骄傲和宝贵财富,是永远受到尊敬的。但,他们的认识也是有历史局限性的,同样是受认识规律的时间性、条件性决定的;因此,他们的理论并非都是正确的,“权威”地位也不是绝对的。
任何历史阶段性的理论都面临着历史发展的挑战。经典力学面临过挑战。现代物理学、宇宙学、地球学、地震学、生物学、等理论也面临着挑战。挑战是追求真理的辩证认识的一个必然。辩证认识的意义在于:有些理论需要修正和完善;有些理论需要否定和扬弃;有些理论需要探索和确立;使理论不断地进化,使认识不断地接近自然。
人类的认识如果不是前进和发展的,人类文明也就不能前进和发展了。
让我们重新认识大自然,让我们都做第三次自然科学革命的促进派,让我们齐心奋力创造更加辉煌的人类文明!