從自然哲學(xué)到科學(xué)的發(fā)展及其啟示

1、從自然哲學(xué)到科學(xué)的發(fā)展及其啟示“科學(xué)”一詞在西方直到 18 世紀(jì)初才逐漸被普遍使用，科 學(xué)在古代屬于自然哲學(xué)?？茖W(xué)能夠從自然哲學(xué)體系中脫離出來， 走上獨(dú)立發(fā)展的道路， 這無疑應(yīng)當(dāng)歸功于實(shí)驗(yàn)方法的誕生， 因?yàn)?實(shí)驗(yàn)方法不僅能使人們獲得系統(tǒng)的、精確的、全面的、定向的經(jīng) 驗(yàn)，這種經(jīng)驗(yàn)可以對(duì)科學(xué)解釋進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)， 使之成為名副其實(shí) 的“實(shí)證知識(shí)”， 從而把它與屬于“形而上學(xué)知識(shí)”的哲學(xué)區(qū)分 開來，而且實(shí)驗(yàn)方法還能使人類獲得科學(xué)研究所需的典型的、 純 粹的、系統(tǒng)的、專業(yè)的“科學(xué)事實(shí)”，為科學(xué)研究提供更豐富、 更可靠、更具體精確的感性材料。這充分說明，科學(xué)方法在科學(xué) 研究中起著決定性作用，是推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步的

2、重要?jiǎng)恿?。一、科學(xué)和自然哲學(xué)都是人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)和解釋體系 在古代，人類對(duì)自然界中一系列紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象總感到十分 驚異，人類在好奇心和驅(qū)除愚昧無知的欲望驅(qū)使下， 運(yùn)用天生的 邏輯推理能力和想象力對(duì)這些自然現(xiàn)象進(jìn)行試探性解釋， 這些試 探性解釋就是早期的自然哲學(xué)。 正如亞里士多德所說， “古往今 來人們開始哲理探索， 都應(yīng)起于對(duì)自然萬物的驚異； 他們先是驚 異于種種迷惑的現(xiàn)象， 逐漸一點(diǎn)一滴的解釋， 對(duì)一些較重大的問 題，例如日月與星的運(yùn)行以及宇宙之創(chuàng)生，作成說明”。從本質(zhì)上看，這種自然哲學(xué)其實(shí)就是宇宙觀、自然觀，即人 們對(duì)自然界或宇宙的看法。 人們對(duì)自然界或宇宙的看法或解釋分 兩種類型：一類

3、是對(duì)整個(gè)自然界總體的、抽象的、籠統(tǒng)的解釋， 一類是對(duì)自然界中具體現(xiàn)象的分門別類的、精確的解釋。比如， 自然界中幾乎無限多樣性的物質(zhì)形態(tài)是從何而來的呢？有人認(rèn) 為，宇宙萬物都是由水演化而來的，一切都來源于水；有人認(rèn)為 是由火演化而來的， 一切來源于火又復(fù)歸于火； 也有人認(rèn)為宇宙 萬物是由原子演化而來， 不同的原子通過不同的排列組合而構(gòu)成 多種多樣的物質(zhì)形態(tài)； 甚至還有人認(rèn)為整個(gè)宇宙都是由氣衍生而 來的等等。 很顯然， 像這些對(duì)整個(gè)自然界的構(gòu)成的解釋就屬于總 體的、抽象的、思辨的、籠統(tǒng)的解釋，這樣的解釋在人類經(jīng)驗(yàn)范 圍內(nèi)不可能得到檢驗(yàn)。 原因是， 人類的經(jīng)驗(yàn)是在人與自然界的相 互作用中， 并在各種

4、特定條件下獲得的， 因而經(jīng)驗(yàn)的性質(zhì)是具體 的、個(gè)別的、特定的，用人類具體的、個(gè)別的、特定的經(jīng)驗(yàn)去驗(yàn) 證總體的、抽象的、思辨的、籠統(tǒng)的知識(shí)當(dāng)然是不可能的：具體 的事實(shí)不能最終證明抽象的、 思辨的觀念， 個(gè)別的經(jīng)驗(yàn)最終不能 證明總體的、籠統(tǒng)的理論。事實(shí)上，我們永遠(yuǎn)不可能通過觀察或 舉例說明來論證宇宙萬物是由水或火或氣或原子構(gòu)成的， 我們不 可能通過觀察或舉例說明來論證世界是簡(jiǎn)單的、 有序的， 或是復(fù) 雜的、無序的，等等。所以，我們把人類對(duì)自然界總體的、抽象 的、思辨的、籠統(tǒng)的看法或解釋或知識(shí)叫做“自然哲學(xué)”，它們 在人類經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)永遠(yuǎn)不可能得到檢驗(yàn)， 因而完全屬于“形而上 學(xué)”( metaphys

5、ics )。作為所謂本體論學(xué)說，形而上學(xué)是哲學(xué) 的核心。然而，另一類對(duì)自然界中具體現(xiàn)象的分門別類的、精確的解釋或看法完全可以在人類經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)得到檢驗(yàn)，甚至嚴(yán)格檢驗(yàn)。 比如，太陽(yáng)為什么每天從東方升起至西方落下，而且還有白天和黑夜之分呢？有人提出，因?yàn)榈厍蚴怯钪娴闹行?，是不?dòng)的，而 其他所有天體，包括太陽(yáng)、月亮、火星、金星等，都圍繞地球轉(zhuǎn)， 太陽(yáng)圍繞地球轉(zhuǎn)一圈就是一天， 當(dāng)太陽(yáng)處于我們的正面時(shí)就是白 天，處于背面時(shí)就是黑夜。又如，為什么木頭會(huì)浮在水面上，而 石頭沉到水底下呢？阿基米德認(rèn)為，因?yàn)樗畬?duì)浸沒在其中的物體都會(huì)產(chǎn)生向上的浮力，他通過推理認(rèn)為浮力的大小恰好等于排開 水的重量，由于木頭密度小，體

6、積相對(duì)大，所以排開水的重量大 于其重量，因而上??；而石頭由于密度大，體積相對(duì)小，所以排 開水的重量小于其重量，因而下沉。不用說，像這些對(duì)自然界某 種或某類現(xiàn)象為何如此產(chǎn)生的具體看法或解釋，人們完全可以通過邏輯分析和經(jīng)驗(yàn)對(duì)照相結(jié)合的方法對(duì)之進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。事實(shí) 上，關(guān)于地心說、阿基米德的浮力假說等等，都經(jīng)歷了邏輯分析 和經(jīng)驗(yàn)對(duì)照相結(jié)合的多次嚴(yán)格檢驗(yàn)，其中有些被證明是“正確 的”，有些則被證偽。不過在古代，人類只能通過觀察獲得經(jīng)驗(yàn)， 而且也沒有精密 的儀器發(fā)現(xiàn)更多、更系統(tǒng)、更精確、更典型的自然現(xiàn)象，因此人 類獲得的經(jīng)驗(yàn)在絕大多數(shù)情況下是零散的、不精確的、不定向的、片面的，要靠這些經(jīng)驗(yàn)去嚴(yán)格檢驗(yàn)人們對(duì)

7、自然界的解釋（即“科學(xué)假說”），在絕大多數(shù)情況下都是不可能的。典型的例子是，亞里士多德認(rèn)為“物體下落的速度與其重量成正比”，“力是物體運(yùn)動(dòng)的原因”，如果僅憑觀察獲得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)它們進(jìn)行嚴(yán)格檢 驗(yàn)，是無論如何也做不到的。實(shí)際上，在很大程度上也正是由于 人類僅憑直接觀察或僅憑感覺器官所獲得的關(guān)于自然界的信息 是不全面、不系統(tǒng)、不精確的，甚至是錯(cuò)誤的，因而既不可能為 人類更廣泛、更深入地探索自然界的奧秘，解釋自然界提供系統(tǒng)、 精確的感性材料，也不可能對(duì)具體的、分門別類的“科學(xué)假說” 做出嚴(yán)格檢驗(yàn)。既然古代人無論是對(duì)自然界總體的、抽象的、籠統(tǒng)的解釋或認(rèn)識(shí)（自然哲學(xué)），還是對(duì)自然界具體的、分門別類的、精確的

8、 解釋或認(rèn)識(shí)（自然科學(xué)），都不可能在人類經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)得到嚴(yán)格 檢驗(yàn)，那么對(duì)它們當(dāng)然也就無法做出明確區(qū)分。這就是古代自然哲學(xué)和自然科學(xué)同為一家的最主要、 最直接的原因。因此在古代, 科學(xué)一般是以一種潛在的形式存在于自然哲學(xué)母體中。二、實(shí)驗(yàn)方法的誕生和科學(xué)儀器的使用使科學(xué)與自然哲學(xué)徹底分離盡管在古代，科學(xué)與自然哲學(xué)由于人類認(rèn)識(shí)世界的水平和方 法所限，它們無法區(qū)分開，但畢竟科學(xué)與自然哲學(xué)之間存在本質(zhì) 不同：自然哲學(xué)其本身的性質(zhì)決定了它在人類經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)永遠(yuǎn)不 可能得到嚴(yán)格檢驗(yàn)，而科學(xué)的性質(zhì)決定了它完全可以在人類經(jīng)驗(yàn) 范圍內(nèi)得到嚴(yán)格檢驗(yàn)。在古代，科學(xué)之所以在絕大多數(shù)情況下不 可能在人類經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)得到嚴(yán)格檢

9、驗(yàn)， 僅僅是由于古代人只通過 觀察無法獲得廣泛的、系統(tǒng)的、全面的、精確的、專業(yè)的、定向 的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)（或科學(xué)事實(shí)）。這當(dāng)然就意味著，當(dāng)人類通過某種 方法能夠獲得廣泛的、系統(tǒng)的、全面的、精確的、專業(yè)的、定向 的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)時(shí)，那么科學(xué)與自然哲學(xué)就可以區(qū)分開。不言而喻， 當(dāng)伽利略發(fā)明用實(shí)驗(yàn)方法研究自然界時(shí)， 人們就 可以獲得廣泛的、系統(tǒng)的、全面的、精確的、專業(yè)的、定向的經(jīng) 驗(yàn)事實(shí)， 因而就可以把科學(xué)與自然哲學(xué)徹底區(qū)分開來。 需要指出 的是，實(shí)驗(yàn)方法的誕生和科學(xué)儀器的使用是緊密結(jié)合在一起的。 從本質(zhì)上看， 實(shí)驗(yàn)方法作為獲得科學(xué)研究和嚴(yán)格檢驗(yàn)科學(xué)知識(shí)所 需的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)或科學(xué)事實(shí)的手段， 就是根據(jù)研究目的的需要

10、， 運(yùn) 用科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備這樣的人工方法，創(chuàng)造自然現(xiàn)象的過程。 實(shí)驗(yàn)方法之所以能夠幫助人們獲得科學(xué)所需的系統(tǒng)、 全面、精確、 專業(yè)的科學(xué)事實(shí)，科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用是其中的重要原 因。人類僅憑感覺器官通過觀察獲得的自然界信息是十分有限 的，而且這些信息一般而言也不系統(tǒng)、 不全面、 不精確、不專業(yè)。 比如，僅憑肉眼，人類看不到很遠(yuǎn)的東西，看不到像病毒、細(xì)菌 這樣小的東西， 而且只能看到可見光， 紫外線、紅外線都看不到； 僅憑耳朵，只能聽到2020000赫茲的聲音，低于20赫茲的次 聲波和超過 20000 赫茲的超聲波人類都聽不到； 僅憑身體， 溫度 很低的物體和溫度很高的物體都不能觸摸； 諸

11、如此類，不一而足。 因此，人類僅憑感官， 自然界中的絕大部分信息都不可能接收到。這樣，人類認(rèn)識(shí)研究自然界就不可能得到足夠多的感性材料，也無法對(duì)有關(guān)科學(xué)假說進(jìn)行精確判斷。而在科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的 幫助下，人類可以從自然界中獲得系統(tǒng)得多、全面得多、精確得 多的信息。比如說，人類使用顯微鏡可以輕而易舉地看到細(xì)菌、 病毒、細(xì)胞等微小事物；使用望遠(yuǎn)鏡可以看到更遙遠(yuǎn)的天體，可 以看到太陽(yáng)黑子的活動(dòng)，看到月亮上的山脈；使用聲納系統(tǒng)可以 聽到次聲波和超聲波；使用溫度計(jì)可以精確測(cè)出微小的溫度差異 等等。很顯然，這些系統(tǒng)、全面、精確的信息既可以作為人類認(rèn) 識(shí)研究自然界的重要科學(xué)事實(shí)或感性材料，也可以對(duì)有關(guān)科學(xué)假說

12、進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法除使用儀器幫助人們獲得數(shù)量多、質(zhì)量高的自然界信息外，它還有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，實(shí)驗(yàn)方法可以使人類獲得精確的、 純粹的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)或 科學(xué)事實(shí)。馬克思曾指出：“物理學(xué)家是在自然過程表現(xiàn)得最確 實(shí)，最少受干擾的地方考察自然過程的，或者，如有可能，是在 保證過程以其純粹形態(tài)進(jìn)行的條件下從事實(shí)驗(yàn)的。”在科學(xué)研究中科學(xué)家通過科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的條件，使人類需要認(rèn)識(shí)的事物的某種屬性或相互關(guān)系在簡(jiǎn)化、純化、典型、精確的狀 態(tài)下顯現(xiàn)出來，從而使人類獲得純粹的、精確的科學(xué)事實(shí)。這樣 的科學(xué)事實(shí)不僅是科學(xué)研究所需的“高質(zhì)量”感性材料，也可以對(duì)科學(xué)假說做出嚴(yán)格檢驗(yàn)。第二，實(shí)驗(yàn)方法可以使自然界中的

13、事物或現(xiàn)象處于特定的極 端狀態(tài)，從而使人類獲得在這種極端條件下所出現(xiàn)的極端的科學(xué) 事實(shí)。比如， 科學(xué)家根據(jù)科學(xué)研究的需要在實(shí)驗(yàn)室中制造出各種 極端狀態(tài)，如超高溫、超低溫、超高壓、超強(qiáng)電磁場(chǎng)、超純度物 質(zhì)等，以研究事物在這些極端狀態(tài)下的性質(zhì)、特征等，這無疑大 大拓展了人類研究自然界的范圍，并促進(jìn)科學(xué)研究的不斷深入。第三，實(shí)驗(yàn)方法可以使人類獲得“人造的”科學(xué)事實(shí)。 天然 自然中的許多現(xiàn)象對(duì)科學(xué)研究而言， 其演化過程不是太慢， 就是 太快，有些現(xiàn)象甚至只出現(xiàn)一次就再也不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，這樣，就 給人類研究自然界和檢驗(yàn)有關(guān)科學(xué)假說帶來極大困難。 如，要證 明自由落體運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系 u=gt 和下落

14、高度與時(shí)間的 關(guān)系 h=1/2gt2 ，那么光憑觀察來進(jìn)行驗(yàn)證是根本不可能的，因 為物體下落速度太快， 人類憑感官根本無法獲得下落速度或下落 高度與下落時(shí)間的精確值。 但通過實(shí)驗(yàn)方法人類可以輕而易舉地 人為控制自然現(xiàn)象演化過程， 使演化太慢的過程得到加快， 使演 化太快的過程變慢，使不能重復(fù)的自然過程再現(xiàn)。這樣，就可以 使人類獲得經(jīng)過精心改造過的“人造的”科學(xué)事實(shí)。 很顯然， 這 樣的科學(xué)事實(shí)作為科學(xué)研究的感性材料或作為檢驗(yàn)科學(xué)假說的 “經(jīng)驗(yàn)”，既具有系統(tǒng)性、定向性，又具有精確性、可靠性。總之，以科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)用為特征的實(shí)驗(yàn)方法由于 能使人類完全擺脫時(shí)間、 空間和其他客觀自然條件的限制

15、， 根據(jù) 科學(xué)研究目的的需要，“創(chuàng)造出”比天然自然中更多、更全面、 更精確、更系統(tǒng)、更典型、更專業(yè)的科學(xué)事實(shí)，利用這些科學(xué)事實(shí)或經(jīng)驗(yàn)事實(shí)不僅可為人類對(duì)自然界進(jìn)行具體的、分門別類的研究提供更廣泛的感性材料，而且還可以對(duì)有關(guān)科學(xué)假說進(jìn)行精 確、嚴(yán)格檢驗(yàn)。這樣，自然科學(xué)就作為“實(shí)證科學(xué)”徹底地從作 為“形而上學(xué)”的自然哲學(xué)母體中獨(dú)立、分化出來。三、啟示從科學(xué)儀器的使用和實(shí)驗(yàn)方法的誕生最終促進(jìn)了近代科學(xué) 從自然哲學(xué)體系中獨(dú)立出來這一事實(shí)，我們可以得到如下啟示：第一，科學(xué)方法對(duì)科學(xué)研究或推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展具有決定性作 用。中國(guó)有句古話，“工欲善其事，必先利其器”，這里的“器”， 就是做事的工具、手段或方法。

16、我們做任何事都要借助某種方法， 進(jìn)行科學(xué)研究更不例外。方法使用不當(dāng)，事倍功半，甚至根本無 法完成任務(wù)；方法使用得當(dāng)，事半功倍。因此我們可以毫不夸張 地說，科研人員能否順利完成科研任務(wù)，獲得成功，在很大程度 上就取決于能否巧妙、靈活、適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用各種科學(xué)方法。第二，科學(xué)方法對(duì)科學(xué)創(chuàng)新具有重要意義?？茖W(xué)方法不僅可 以使科研人員順利完成事先設(shè)定好的科研課題，而且還可以促進(jìn)科研人員開辟新的科研領(lǐng)域， 明確新的研究方向，促進(jìn)新學(xué)科的 創(chuàng)立?？茖W(xué)史上，施萊登、施旺正是由于利用顯微鏡進(jìn)行觀察， 才發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞，并建立了細(xì)胞學(xué)說；麥克斯韋正是由于運(yùn)用了數(shù) 學(xué)方法，把法拉第的電磁場(chǎng)理論轉(zhuǎn)譯成數(shù)學(xué)語(yǔ)言，才預(yù)言了電磁波的存在，從而為電動(dòng)力學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；德布羅依正是運(yùn)用了類比方法，才提出了物質(zhì)波假說等等。第三，科學(xué)方法是哲學(xué)影響科學(xué)發(fā)展的中介。 馬克思主義認(rèn)為，有什么樣的世界觀就有什么樣的方法論，這就是說，人們的 方法論與其哲學(xué)思想是一致的。而科學(xué)方法作為人們哲學(xué)思想或 世界觀的延伸，對(duì)科學(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)新具有重要作用，這充分說明了哲學(xué)思想對(duì)科學(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)新具有決定性影響。正如恩格斯所說：“不管自然科學(xué)家采取什么樣的態(tài)度，他們還得受哲學(xué)的支配?！倍袊?guó)科學(xué)工作者的科學(xué)創(chuàng)新能力差的重要原因之 一，就是缺乏必要的哲學(xué)修養(yǎng)，缺乏獨(dú)特的哲學(xué)思想。第四，科學(xué)方法和