非線性科學(xué)問(wèn)題探討

1、非線性科學(xué)問(wèn)題探討摘要：在對(duì)線性科學(xué)和非線性科學(xué)關(guān)系的辯證分析基礎(chǔ)上，對(duì)非線性科學(xué)的發(fā)展有可能引起另一種科學(xué)第二種科學(xué)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，但對(duì)非線性科學(xué)對(duì)人類思維方式的深遠(yuǎn)影響，特別是對(duì)推動(dòng)人類“右腦革命”，以及可持續(xù)發(fā)展的作用給予了高度評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：非線性科學(xué)；第二種科學(xué)；右腦革命前言非線性科學(xué)是研究非線性問(wèn)題的共性的一門新的交叉學(xué)科。它自20世紀(jì)70年代崛起，短短的30年時(shí)間為科學(xué)發(fā)展開辟出新的廣闊天地，取得了令人矚目的成果，愈益引起人們的廣泛關(guān)注。怎樣正確認(rèn)識(shí)非線性科學(xué)與線性科學(xué)的相互關(guān)系，它會(huì)不會(huì)引出另一種全新的科學(xué)第二種科學(xué)，非線性科學(xué)的研究成果會(huì)引起哪些思維方式的變革，這些問(wèn)題的研究不

2、僅有益于非線性科學(xué)的正確發(fā)展，而且能夠促進(jìn)哲學(xué)的進(jìn)步。一、非線性科學(xué)與線性科學(xué)“線性”與“非線性”是一對(duì)數(shù)學(xué)名詞?！熬€性”是指兩個(gè)變量具有正比例的關(guān)系，它在笛卡兒坐標(biāo)平面上表示為一條直線?！胺蔷€性”是指兩個(gè)變量之間沒有像正比例那樣的“直線”關(guān)系。經(jīng)典科學(xué)并不是純粹的線性科學(xué)，它也含有非線性方程，其實(shí)牛頓的萬(wàn)有引力方程就是非線性的。但經(jīng)典科學(xué)從其研究方法講則是線性科學(xué)，這是因?yàn)榻?jīng)典科學(xué)面對(duì)著非線性現(xiàn)象，總是要設(shè)法略去非線性因素或者把非線性問(wèn)題簡(jiǎn)化為線性問(wèn)題來(lái)處理。線性化是經(jīng)典科學(xué)廣泛采用的研究方法，所以經(jīng)典科學(xué)也被叫做線性科學(xué)。應(yīng)該承認(rèn)線性科學(xué)的線性化方法已經(jīng)取得了巨大的成功，并將繼續(xù)在人類知識(shí)

3、擴(kuò)展和生產(chǎn)、生活實(shí)踐中發(fā)揮不可替代的重要作用。而當(dāng)今很多科學(xué)家和哲學(xué)家在宣講非線性科學(xué)時(shí)總要展示線性科學(xué)在某些領(lǐng)域的無(wú)能，卻很少提及線性科學(xué)及線性化方法的巨大成功方面，這不是全面的辯證認(rèn)識(shí)。不可否認(rèn)，線性科學(xué)的線性化方法有其自身的局限。最近幾十年興起的非線性科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，非線性系統(tǒng)往往存在間斷點(diǎn)、奇異點(diǎn)，在這些點(diǎn)附近的系統(tǒng)行為完全不允許作線性處理。“非線性因素是系統(tǒng)出現(xiàn)分叉、突變、自組織等非平庸行為的內(nèi)在根據(jù)，用線性化處理所化掉的恰好是這類奇異行為”1。非線性現(xiàn)象的研究?jī)r(jià)值就在于保留非線性特性，揭示非線性規(guī)律。所以，在生命運(yùn)動(dòng)、生態(tài)演化、氣象變化等復(fù)雜的非線性問(wèn)題處理上，線性科學(xué)就顯得無(wú)能為力

4、，不能代替非線性科學(xué)而一霸天下。我們所面對(duì)的世界既有清晰事物、線性關(guān)系、周期運(yùn)動(dòng)、整形等簡(jiǎn)單現(xiàn)象，也有模糊事物、非線性關(guān)系、混沌、分形等復(fù)雜現(xiàn)象。線性科學(xué)研究適用于簡(jiǎn)單現(xiàn)象，非線性科學(xué)研究適用于復(fù)雜現(xiàn)象。線性科學(xué)在其適用范圍內(nèi)簡(jiǎn)便、有效，易于為人們所接受，已成為世界觀、方法論而深入人心。而非線性科學(xué)則因其“復(fù)雜性”，在短期內(nèi)還只能局限于專家、學(xué)者的小圈子里研究，很難為大眾普遍理解、認(rèn)同，成為全社會(huì)的普遍科學(xué)觀念與文化意識(shí)。所以，非線性科學(xué)不可能取代線性科學(xué)而一枝獨(dú)秀。非線性科學(xué)認(rèn)為，世界的本質(zhì)是非線性的，而線性是非線性的特例。正像牛頓力學(xué)是愛因斯坦相對(duì)論在宏觀低速運(yùn)動(dòng)情況下的特例一樣，我們可以

5、把線性科學(xué)看作是非線性科學(xué)向線性條件的逼近。也正如牛頓力學(xué)的這種近似處理方法足以適用于我們的日常生活而被保留，線性科學(xué)同樣也不能簡(jiǎn)單地被否定?！罢螏缀闻c分形幾何，精確性科學(xué)與模糊性科學(xué)，線性科學(xué)與非線性科學(xué)，簡(jiǎn)單性科學(xué)與復(fù)雜性科學(xué)，都是人類認(rèn)識(shí)和改造世界的智力武器，既不能以前者否定后者，也不能以后者否定前者”2。二、非線性科學(xué)與“第二種科學(xué)”從20世紀(jì)70年代開始，一種新的科學(xué)方法論在不知不覺中萌生，這就是整體論或稱機(jī)體論，或稱“逾層凌域分析方法論”?！坝狻闭撸炌?；“凌”者，侵犯。逾層，求得層次溝通；凌域，鼓勵(lì)主動(dòng)進(jìn)入其它學(xué)科門類。劉華杰先生認(rèn)為，“與新的科學(xué)方法論相對(duì)應(yīng)的新科學(xué)，就是我們

6、所說(shuō)的第二種科學(xué)”2，“我們有理由期望幾百年后，非線性科學(xué)的發(fā)展引起另一種科學(xué)，即第二種科學(xué)”2?！暗诙N科學(xué)”按字面理解，無(wú)非是不同于“第一種科學(xué)”的科學(xué)。我們可以抽象地假定“第二種科學(xué)”的概念，但其具體內(nèi)容卻頗費(fèi)思量。我們面對(duì)著同一世界，竟還能構(gòu)想出兩種不同的科學(xué)體系?若真有兩種不同的科學(xué)體系，我們大概也只能擇其一，因?yàn)槲覀冃枰粋€(gè)統(tǒng)一、完整的世界知識(shí)。也就是說(shuō)，我們只能認(rèn)可一種科學(xué)體系，我們應(yīng)該慶幸生活在一種科學(xué)圖景里。非線性科學(xué)是從線性科學(xué)中自然引申出來(lái)的，沿襲了線性科學(xué)的幾乎所有規(guī)范，在這種意義上可以說(shuō)新舊科學(xué)是“可通約的”，可還原的。劉華杰先生認(rèn)為：“強(qiáng)調(diào)新舊科學(xué)之間的可通約性、連

7、續(xù)性，并不等于否認(rèn)科學(xué)的革命性”2。我們承認(rèn)科學(xué)的革命性，但科學(xué)革命并不意味著第二種科學(xué)的成立。科學(xué)革命在科學(xué)史上并不鮮見，如哥白尼日心說(shuō)對(duì)托勒密地心說(shuō)的天文學(xué)革命，愛因斯坦相對(duì)論對(duì)牛頓力學(xué)的物理學(xué)革命，但歷史上的科學(xué)革命從未引發(fā)第二種科學(xué)，這也是歷史事實(shí)。我們也承認(rèn)非線性科學(xué)的意義深遠(yuǎn)，可以與相對(duì)論、量子力學(xué)相媲美，但相對(duì)論與量子力學(xué)都沒有引出第二種科學(xué)，若說(shuō)非線性科學(xué)將引出第二種科學(xué)，則有過(guò)譽(yù)之嫌。即使是非線性科學(xué)對(duì)線性科學(xué)具有根本性的方法變革，但會(huì)不會(huì)引出第二種科學(xué)仍難以斷言，因?yàn)榭茖W(xué)史上沒有先例。劉華杰先生雖然使用“第二種科學(xué)”一詞，但同時(shí)承認(rèn)第二種科學(xué)與第一種科學(xué)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)將并存，在并存階段具有相似的科學(xué)規(guī)范，第二種科學(xué)照樣大量使用還原論方法，只是不限于此。如此看來(lái)，“第二種科學(xué)”空有其名。我們不贊同“第二種科學(xué)”的概念，是因?yàn)樗信c第一種科學(xué)相區(qū)別乃至對(duì)立的暗示，也有否定經(jīng)典科學(xué)之嫌。非線性科學(xué)就是它自身，無(wú)須第二種科學(xué)來(lái)?yè)P(yáng)名。三、非線性科學(xué)與思維方式變革斷言非線性科學(xué)將引發(fā)“第二種科學(xué)”未必可信，但非線性科學(xué)的重大方法論意義卻不容置疑，它也必將推動(dòng)人類思維方式的變革。(1)科學(xué)研究中的簡(jiǎn)單性研究方法并不是普遍有效的，對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象用復(fù)雜性科學(xué)方法來(lái)處理，往往能夠簡(jiǎn)化問(wèn)題。簡(jiǎn)單性研究方法是經(jīng)典科學(xué)的傳統(tǒng)方法，它由來(lái)已久。古希臘畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的美