自然哲学的科学原理

NO.*第五章自然哲学的科学原理以下内容是对自然哲学的科学原理的概述。其中原理 -I至原理 -IV 是对牛顿在其自然哲学的数学原理之第三编中为我们所制定的“哲学中的推理规则”的原文复述。而原理V至原理 VIII 则是对这些规则所做的一个补充。原理-I寻求自然事物的原因，不得超出真实和足以解释其现象者。原理-II因此对于相同的自然现象，必须尽可能地寻求相同的原因。例如人与野兽的呼吸；欧洲与美洲的石头下落；炊事用火的光亮与阳光；地球的反光与行星的反光。原理-III物体的特性，若其程度既不能增加也不能减少，且在实验所及范围内为所有物体所共有；则应视为一切物体的普遍属性。原理-IV在实验哲学中， 我们必须将由现象所归纳出的命题视为完全正确的或基本正确的，而不管想象可能得到的与之相反的种种假说，直到出现了其他的或可排除这些命题、或可使之变得更加精确的现象之时。原理-V所谓实验方法就是对自然现象的观察以及进行于客观事物之间的操作。 N0.*NO.*原理-VI因此，如果某一概念是用于描述自然界中事物之间的某种关系的，并且，这一关系是必须通过主体之进行于事物之间的某种操作方可认识的。那么，我们在定义这些基本概念之前必先以定义的形式简明而准确地描述这一操作。原理- VI I数学与各门自然科学中的各种理论如无特殊理由都应以定义与命题的方式来表述。这不仅仅是为了形式上的简明或美感。而且更因为，此种表述方式可以有效地遏制人们总是想说出比自己实际上知道得更多的、 那种似乎是与生俱来的欲望。 而这恰恰是导致科学研究中所有平庸思想及拙劣文笔的根源。原理-VIII因此一般而言， 凡是严格按照上述规则所得之理论都应被认为是属于数学的、或自然科学的。 否则，便应当被认为是属于哲学的、 宗教的、或者是非数学的、或非科学的。附释：因此，正如我在本书序言中所已经指出过的那样，自然哲学与数学、物理学以及包括化学和生物学等在内的各门自然科学的不同之处，并非在于研究对象上的差异，而是在于研究方法上的不同 。自然哲学与其说是有其确定研究对象和N0.*NO.*研究方法的一门学科、倒不如说是人类关于自然之认识的某种胚胎形式。因此，自然哲学的科学原理可以被简明地归结为实验的方法、数学的方法以及这两种方法的某种程度的综合。而所谓数学、物理学以及包括化学和生物学等在内的各门自然科学均可被视为自然哲学的科学原理被成功地应用于自然哲学的某些研究对象所获得的成果。众所周知，自从我们把人类对于自然的认识的某些部分划分出来，并命之以数学和科学以来，其任何一种可被认为是成熟的、具有某种完成形态的理论都是以这种方式来加以建构的：从若干不加定义的概念定义出其它概念，从若干不加证明的命题推演出其它的命题。这些定义和命题以及我们在推理过程中所必须遵循的逻辑原则、只要我们对其追根溯源又无一不是通过人类的感知常识与客观的现实世界紧密相连的。或者更确切说，这些定义和命题以及我们在推理过程中所必须遵循的逻辑原则均来自于可为我们所直观的自然现象，以及这些自然现象之间的相互联系。从而使任何人都可以通过自己对于自然现象的观察来判定出这些定义和命题的真伪，以及推理过程的有效性。因此，所谓数学和自然科学、正是以这种方式不断地发现并描述出自然界的和谐与统一的；正是以这种方式揭示出自然界中事物之间的相互联系的；正是以这种方式使我们对N0.*NO.*于自然的认识不断地趋于完整，并得到某种相对地巩固；也正是以这种方式及其为人类所创造的巨大的物质财富和精神财富而使其获得了与日俱增的尊敬。科学理论的这种完美的表达方式和研究方法其最早出现、显然是在欧几里徳的几何原本中, 而后又被其它科学 , 特别是被伽利略和牛顿在物理学中加以应用和发展 , 并最终由希尔伯特在他所倡导的数学公理化的运动中加以强调和完善。毫无疑问，欧几里德、伽利略和牛顿应当被看作是发现和创立这一所谓自然哲学之科学原理的最杰出的代表。而且，正如 M.克萊因在其古今数学思想中所指出的那样：“他们的卓越之处在于，当他们清楚地看出当时研究工作中的缺点和错误并彻底抛弃旧的方式的同时，又非常明白地制定了新的程序。并且在应用这些程序于许多科学难题时他们不但表演了这一方法，而且成功地获得了辉煌的成果。他们工作的完整，思想及表达方式的明晰以及辩论的力量影响了几乎所有他们的同辈和晚辈。从而使他们的方法成为后学所宗的典范”。因此，可以肯定地说，无论是罗巴切夫斯基的非欧几何还是爱因斯坦的相对论，无论是量子力学还是其它学科中的各种科学理论，不论其被认为多么具有某种先进性，甚或被认为是对某种传统理论的革命，都无一例外地证明：他们所获得的成果均得益于他们把由欧几里德所开创的逻辑原则和N0.*NO.*表述方法以及由伽利略和牛顿所开创的科学研究方法恰当地应用在了新的研究对象上。但是，当弗雷格的算术的基础和罗素的数学原理等著作问世之后 , 人们开始认识到、并且也正如贝特兰 . 罗素在其数理哲学导论中所指出的那样：具有这种表述方式或构造方式的理论研究是可以沿着两个完全相反的方向进行的：“其一是我们比较熟悉的，它趋向于渐增的复杂。例如，在数学中是从整数、分数到实数和复数的。至于另一种方向对于我们则必较生疏。取这一方向，它不关心从我们开始所肯定的东西能定义或推演出什么，却追问我们的出发点能从什么更普遍的概念与原理定义或推演出来” 。这一认识的意义在于，它使我们获得了一种崭新的、充满活力的思想，即科学理论作为一种知识体系是双向开放的，无论我们朝向传统的，亦或是朝向与传统向背的方向发掘，我们都将获得更加广泛及更加深刻的关于自然的认识。然而，令人遗憾的是弗雷格和罗素等许多沿着这一全新方向发掘的学者由于其在抛弃传统方向的同时似乎也恰恰背离了传统科学的研究方法与原则去追求一种所谓的更高的抽象和逻辑的单纯、从而使其并未获得如传统科学那样令人信服的成果。事实表明，人们对于什么是时间，什么是空间以及什么是数量等这类问题的研究已经有着十分漫长的历史。并且在N0.*NO.*难以数计的，有关此类问题的论述中有不少是极富启发性的，它们闪现着人类智慧的光芒和对真理执着追求的崇高精神。然而，人们在这些问题上的众说纷云的程度却也随着这类论述的增加而日益增加着，并因此使时间和空间问题逐渐被抹上一层层浓重的神秘色彩。但是，正如其它许多科学难题一样，尽管在获得这些问题的正确答案之前，它们往往会呈现出令人望而生畏的复杂性和使人难以捉摸的神秘性。可是，一旦当我们获得了解决这些问题的正确方法并成功地获得了这些问题的答案之后，它们便又会显现出其原有的本来面目 简单与质朴。此种现象在数学与科学的发展历史过程中可谓比比皆是。可以肯定地说，自觉或不自觉地背离或放弃科学研究的方法与原则是许多创造性思想最终被湮没于令人眼花撩乱的文字游戏之中的根本原因。事实或许还如数学家大卫 . 希尔伯特所认为的那样 : “在解决某个具体问题时，如果没有获得成功，原因常常在于我们没有认识到一种更一般的观点，从这种观点看，眼下要解决的问题不过是一连串有关问题中的一个环节。采取这样的观点后，不仅我们所研究的问题容易得到解决，同时还会获得一种能应用于有关问题的普遍方法 ”并且，这种普遍的方法还将使这些问题从我们原来所认为的、它们所应归属的领域中分化出来而形成一门新的学科。N0.*NO.*然而，数学以及各门自然科学虽然由于前面所已经提到过的各种原因而获得了人们越来越多的尊敬。但是，自然哲学以及各种虽然也是以自然为研究对象、但却无法按照前面所列例之原理将其视为数学或自然科学的各种理论仍有其不可或缺的存在价值。正所谓“不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海”。如果没有如此众多的、对于同一问题的不同观点的历史积淀便不可能孕育出真正的科学成果。N0.*