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1、1,科学与物理学,张永德 西方近代科学 科学中的物理学,2,（一）西方近代科学,3,I）近代科学的本质,数理化，生地天，计算机，原子弹，铁公机，。全体近代科学的本质可以归纳为：逻辑实证主义（实验验证+逻辑体系）“实验验证”：从实践出发 实践检验。现象和经验+逻辑演绎+实验验证“逻辑体系”：理智、自洽、普适、可量度。“唯物的”：不是只承认经验、不是概念复合、符号主义。而是：承认物质的客观存在性、承认客观规律的物质性。例如：桌子、月亮。,4,II）近代科学的要素（1）,“西方近代科学”有五个要素：因果性普适性自洽性可重复性（可检验性）可量度性,5,因果性：有因果关联、有实验响应的。无任何相互作用、
2、不受任何影响的事物不属于科学研究范畴。普适性：满足前提下，结论普适，与观察人无关。“规范变换不变原理”。自洽性：体系内部所有结论是自洽的。可重复观测性：所有结论都可以接受检验。不能重复、不可检验的事，不属于科学范畴。可量度性：不可量度事物不能归入近代科学的范畴。爱情 不属于科学。那是“糊里又糊涂的”、缺乏理智的、不可度量的。作曲家的激情。,6,没有理性基础、无因果关联、不可重复、无法检验、不可量度的 命题属于文学、艺术和宗教等的范畴。如来佛头上有多少根头发？孙悟空体重是多少？不可观测梁祝爱情、人类情感，各种“笑”不可量度 宗教信仰;音乐灵感；,7,III）近代科学是物质与精神的统一,“道,可道
3、,非常道.名,可名,非常名.”科学本质上是“可道之道”。于是，科学是物质与精神的对立统一体。人脑的思维过程：既是精神过程也是物质过程，是同一过程两个不可分割的侧面。大致像计算机的硬件与软件。近来牛津：信息是物理的。对立统一，人们应当着重于“对立”为斗争哲学寻找理论依据呢？！还是应当着重于“统一”强调统一、强调共性、强调团结呢？！不管哲学家如何，脑科学家感兴趣的是两者之间的关联、对应和统一。,8,IV）近代科学发源于西方,西方近代科学的摇篮是欧几里德的“几何学原本”其思维的模式为：从实践中抽出公设+逻辑演绎=构成理论 用于实践。这种“逻辑+实证”的传统有曲折的发展：15-16世纪，科学曾经沦为神
4、学的奴仆（“天使博士”托马斯阿奎那主张：“科学是神学的奴仆”）。经过哥白尼、布鲁洛、加里略的斗争，使科学挣脱了侍奉神学的束缚。对自然现象进行观察、测量、实验和分析的近代科学的理性思维模式逐渐形成。,9,中国有雄厚的技术史，但确实没有雄厚的科学史。四大发明（指南针、造纸术、火药、活字印刷）都是技术。当然，在中国3千年文明史中有不少科学成果的亮点。中国古代对自然界研究的基本特征：总体而言，中国古代研究者常常是：“天人合一”的、直觉的“综合”逻辑的、理性的“分析”；中国古代学者一般缺乏大块逻辑思维模式的训练。所以未能生长出“几何学原本”西方近代科学的胚芽。例证：中医和西医的基本特征东西方文化和思维模
5、式的对照。,10,V）近代科学的局限性,西方科学总体思维模式的局限性：1）人类实践有局限性认识局限性公设局限性。欧氏几何罗氏几何。中医特别是针灸和肋络学说。2）人类认知能力有局限性：3）逻辑演绎能力有局限性。牛顿力学的创立、量子力学的创立、基本规律本身，都是逻辑推理无能为力的地方。朗道：理论物理中追求 数学严格性往往是自欺欺人其真意也正在此处。4)量化问题的局限性。Einstein 说过：不是所有可以量化的东西都是重要的，也不是所有重要的都可以量化。5）科学只能解决物质文明问题；科学不能解决精神文明问题。,11,科学本身是双刃剑。既可以造福人类，也可以危害人类。战争、环境污染、助纣为虐。科学是
6、振兴中国所必须的、重要的。但不是万能的、包含一切的。不能走向极端科学主义。科学与信仰、科学与宗教 应当并行不悖：不能说“信仰科学”：实质上，科学不是个“信仰”问题，而是一个“信服”问题。科学解决物质文明；信仰解决精神文明。公共汽车车门踏脚板变心板问题。纽约报纸载文：“我们已经可以把人送上月球，却无法让人从车门口向车中间挪动一步。”,12,孙中山：佛教有救世之仁，佛学是哲学之母，研究佛学可补科学之偏。爱因斯坦：没有宗教的科学是瘸子；没有科学的宗教是瞎子；杨振宁在五台山寺庙的题词：科学与宗教是一家。只有科学，没有信仰的社会是自私、放纵的社会；只有信仰，没有科学的社会是贫穷、愚昧的社会。人应当有：感
7、恩之心,敬畏之心，虔诚之心。应当以“真，善，美”来全面塑造人。,13,V）科学+技术=科技？！,科学与技术两者之间的差别：科学：对原理问题的研究，是发现。为满足人类求知欲望，不带（或基本不带）功利目的。只有第一。技术：只涉及原理的应用，是发明。有明确的功利目的。不是“只有第一”。英、日、俄各国文字中，这两个词都是分开的！吴大猷先生90高龄时著文近数百年我国科学落后于西方的原因中说：“很不幸的，我们在现代创用了科技这个名词，代表科学与技术两个（而不是一个）观念。但我们目前所注重的问题，二者的分别是重要的点。”现在的关键问题是：通过“科技”一词，“科学”被“技术”所取代！李约瑟巨著“中国的科学与文
8、明（Science and Civilization in China）”竟被译成为。,14,（二）科学中的物理学,15,I）甚么是物理学？,它是最基本层次上研究物质世界运动规律的科学。它既是科学常青树的树根，甚至也是树干。所以说，“物理”是“物质世界的道理”。杜甫：公元758年唐肃宗乾元元年曲江二首之一：物理学是西方逻辑实证主义科学的典型体现。,一片飞花减却春 风飘万点正愁人且看欲尽花经眼 莫厌伤多酒入唇江上小堂巢翡翠 花边高冢卧麒麟细推物理须行乐 何用浮名绊此身录全唐诗上四函三册分目杜甫第五四七页,16,II）物理学与人类文明之一,如果说数学是自然科学的“QUEEN”，则 物理学就是自然科
9、学的“KING”。重大进展都与它密切相关：原子能、计算机、电子技术。本身分流众多：近代力学、近代热机学和燃烧学、电子工程、半导体工程、光机科学、材料科学向其他科学渗透巨大：近代化学、近代生物学、医学、电子科学（23对遗传基因、DNA双螺旋结构、IT产业、能源产业）,17,物理学与人类文明之二,物理学是人类文明的第一推动力。“经典物理学”：1687年，Newton自然哲学的数学原理发表，标志经典物理学的诞生；Maxwell电磁理论建立，标志经典物理学全面完成。“近代物理学”：19世纪末到20世纪末，以量子力学和相对论为支柱的近代物理学蓬勃发展。,18,物理学与人类文明之三,“经典物理学”它的诞生
10、推动了第一次工业革命，为人类带来第一次物质文明飞跃。“近代物理学”它的诞生推动了第二次科学和技术大发展。为人类带来第二次物质文明飞跃。下一次第三次物质文明的飞跃由谁来发动呢？将由量子力学，量子力学向生命科学、材料科学、信息科学的应用所发动。例:IT产业 QIT 产业。,19,III）当代物理学的四大前沿,量子态操控、新器件、新材料：电子和光子态的操控、纳米结构、自旋电子学、量子信息、量子计算、量子通讯、复杂系统：（量子）多体系统、新宏观量子态、软凝聚态、非平衡系统、湍流、生物物理、极端条件物态、宇宙的结构与演化：观测新窗口（微波、X射线、射线、中微子、引力波）传统和粒子天体物理、宇宙学与黑洞、暗能量、暗物质、基本定律与对称性：标准模型之外、超对称、大统一、多维、量子引力、弦论、,20,爱因斯坦：The most incomprehensible thing about the world is that it is comprehensible。自然界最不可理解的就是 它居然是可以理解的。It is the strangest that existence shows a universal order!,21,道，可道，非常道；名，可名，非常名。老子道德经,22,谢谢！,
