發(fā)布時(shí)間:2023-03-16 15:54:53
序言:寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的分子生物論文樣本,期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā),請(qǐng)盡情閱讀。
從2002年開(kāi)始,我們結(jié)合我校人才培養(yǎng)目標(biāo)及具體情況,制定了本科生《分子生物學(xué)實(shí)踐》及《基因工程實(shí)踐》的教學(xué)大綱,開(kāi)設(shè)了相應(yīng)獨(dú)立的實(shí)踐課程,設(shè)計(jì)了質(zhì)粒提取、PCR技術(shù)、DNA電泳、限制性內(nèi)切酶技術(shù)、DN段的膠回收、外源基因的連接及重組DNA的轉(zhuǎn)化、篩選和鑒定等最基本需要掌握的實(shí)踐。同時(shí),我們還自編了內(nèi)容詳細(xì)、操作具體的實(shí)踐教材。從2002年第一次開(kāi)課至今已經(jīng)過(guò)去了十多年,實(shí)踐課取得了一定的成績(jī),根據(jù)課上學(xué)生上課情況和完成的實(shí)踐報(bào)告上看,學(xué)生反應(yīng)良好,能積極動(dòng)手動(dòng)腦并提出問(wèn)題,實(shí)踐報(bào)告也完成得認(rèn)真、仔細(xì)。學(xué)生掌握了這些基本實(shí)踐的原理和操作,對(duì)將來(lái)從事中藥相關(guān)領(lǐng)域的研究工作有一定的幫助。但是在這十多年的教學(xué)實(shí)踐中,我們也發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題,由于該課程的實(shí)踐內(nèi)容全都是驗(yàn)證性實(shí)踐,實(shí)踐設(shè)計(jì)為“教師包辦型”,從試劑配制到操作步驟教師都已經(jīng)準(zhǔn)備好,學(xué)生只是按照規(guī)定的步驟按部就班地做實(shí)踐就行了,在這樣的教學(xué)模式下學(xué)生的行為受到限制,對(duì)教師和教材依賴性強(qiáng),限制了發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)思維的空間。
二、改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)綜合性和連貫性
由于驗(yàn)證性實(shí)踐限制了學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)思維的空間,因此,必須建立分子生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新培養(yǎng)新模式,從驗(yàn)證性實(shí)踐過(guò)渡到以設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)踐為主,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在科研中的綜合思維能力及實(shí)際動(dòng)手操作能力,變被動(dòng)灌輸為主動(dòng)思考,為學(xué)生今后進(jìn)實(shí)踐室從事相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究做準(zhǔn)備。我們?cè)诟母镏袕?qiáng)調(diào)實(shí)踐的綜合性和連貫性,如學(xué)習(xí)重組DNA技術(shù)時(shí),我們安排了5個(gè)實(shí)踐:重組質(zhì)粒的提取,DNA的酶切,DNA凝膠電泳及片斷的膠回收,外源基因的連接,重組DNA的轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定。這五個(gè)實(shí)踐包括了重組DNA技術(shù)的五個(gè)核心內(nèi)容“分、切、接、轉(zhuǎn)、篩”。我們把這5個(gè)實(shí)踐串聯(lián)成一個(gè)綜合實(shí)踐,使其具有連貫性。每次實(shí)踐結(jié)束時(shí)的樣品正好是下次實(shí)踐的材料,這些實(shí)踐將變成一整套前后關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體,一環(huán)扣一環(huán),只有這5個(gè)實(shí)踐全部操作成功了,才能最后得到自己需要的克隆。這種綜合性實(shí)踐使學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中面臨著挑戰(zhàn),也使最終成功得到產(chǎn)物的學(xué)生有成就感;不僅能培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐操作能力,還能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神和對(duì)科學(xué)研究的興趣。
三、開(kāi)放型教學(xué)模式,提高教學(xué)質(zhì)量
在傳統(tǒng)的實(shí)踐課教學(xué)中,學(xué)生除了在規(guī)定的上課時(shí)間,機(jī)械地完成規(guī)定的實(shí)踐任務(wù)外,幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)入實(shí)踐室,學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮。開(kāi)放實(shí)踐室,為學(xué)有余力的學(xué)生提供更多時(shí)間和空間顯得很有必要的。但對(duì)于多數(shù)中醫(yī)院校來(lái)說(shuō),由于實(shí)踐室資源緊張,在開(kāi)放方面一直實(shí)行得不夠。這次,我們嘗試對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)踐室,鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)入實(shí)踐室,開(kāi)展相關(guān)的分子生物學(xué)實(shí)踐研究,取得了一些成績(jī)。我們首先在課堂上向?qū)W生介紹本課程組教師在課題研究中所用到分子生物學(xué)實(shí)踐技術(shù)。有不少學(xué)生對(duì)教師的科研課題感興趣,我們組織感興趣的學(xué)生,在業(yè)余時(shí)間來(lái)課題組和教師一起進(jìn)行了相關(guān)分子生物學(xué)的實(shí)踐研究。通過(guò)和研究生共同實(shí)踐,加強(qiáng)了理論課的知識(shí)。其次,我們組織學(xué)生利用所學(xué)到的分子生物學(xué)知識(shí),以小組為單位,通過(guò)課下查閱資料,完成了科研小課題的實(shí)踐設(shè)計(jì)。學(xué)生在課堂上討論了他們?cè)O(shè)計(jì)的小課題,通過(guò)教師評(píng)價(jià)并與教師一起討論,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)了學(xué)生活躍的思維,通過(guò)討論進(jìn)一步修正方案,使其更加完善。同時(shí),教師利用業(yè)余時(shí)間,組織感興趣的學(xué)生進(jìn)行了正式實(shí)踐。最后,在課堂中,我們抽出15分鐘,讓做實(shí)踐的學(xué)生講了具體實(shí)踐的體會(huì)和出現(xiàn)的問(wèn)題,與大家分享成功的快樂(lè)和失敗的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生聽(tīng)得都非常認(rèn)真,討論得也很熱烈,大家都覺(jué)得這種實(shí)踐教學(xué)模式非常好,增長(zhǎng)了很多知識(shí),如果時(shí)間允許,希望能多些這種實(shí)踐教學(xué)模式。
關(guān)鍵詞:自然哲學(xué) 量子革命 系統(tǒng)辯證法
關(guān)于20世紀(jì)科學(xué)革命,有人說(shuō)只須記住三件事:相對(duì)論、量子革命和混沌學(xué)(系統(tǒng)科學(xué)中最突出的新分支)。正是這三大科學(xué)革命為人類建構(gòu)全新的自然圖景(也就是新穎的自然哲學(xué))作出了決定性的貢獻(xiàn)。這里所謂自然哲學(xué)是指人對(duì)自然的哲學(xué)反思。自然哲學(xué)的中心問(wèn)題就是基于人與自然的關(guān)系來(lái)研究自然本體最一般的性質(zhì)和人類的世界圖景。
一
自然哲學(xué)在哲學(xué)史上有過(guò)兩個(gè)全盛時(shí)期(古希臘及近代機(jī)械論),只是在謝林、黑格爾之后衰落了。由于20世紀(jì)三大科學(xué)革命的強(qiáng)大影響,自然哲學(xué)正在當(dāng)代復(fù)興起來(lái),這是十分令人鼓舞的。我們先從三大科學(xué)革命說(shuō)起。
首先要提到的是相對(duì)論革命對(duì)改造人類世界圖景的貢獻(xiàn)。在1905年的狹義相對(duì)論中,時(shí)空性質(zhì)依賴于參照系等概念是對(duì)“觀察無(wú)關(guān)性”的經(jīng)典信念的初次沖擊;1915年的廣義相對(duì)論把引力場(chǎng)(它具有整體全息相關(guān)性)確立為新的“獨(dú)立的實(shí)在”,這是對(duì)牛頓的實(shí)體觀的又一次打擊。接著要論述的是量子革命,它比相對(duì)論革命更為深刻地改變著人類的世界圖景。因?yàn)?925年以后所創(chuàng)建的量子力學(xué)進(jìn)一步使笛卡兒與牛頓以來(lái)的主客絕對(duì)二分原則、實(shí)體主義原則乃至嚴(yán)格決定論原則都受到猛烈沖擊。最后要強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)科學(xué)革命。20世紀(jì)中葉以來(lái)近半個(gè)世紀(jì)系統(tǒng)科學(xué)的蓬勃發(fā)展表明,從總體上說(shuō),系統(tǒng)自然觀集中體現(xiàn)了當(dāng)代自然圖景的精華,因此系統(tǒng)自然觀幾乎成了當(dāng)代自然科學(xué)的世界圖景的代名詞,貝塔朗菲稱之為“一種新的自然哲學(xué)”。20年代所出現(xiàn)的懷特海的“機(jī)體論哲學(xué)”則是這種自然哲學(xué)之先聲。
當(dāng)代的系統(tǒng)自然觀借助于維納的控制論(1949)、貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論(1948)、普利高津的耗散結(jié)構(gòu)論(1969)和哈肯的協(xié)同學(xué)(1971)等理論復(fù)活了亞里士多德的機(jī)體論和內(nèi)在目的論的自然哲學(xué)。〔1〕控制論通過(guò)對(duì)“動(dòng)物(即生命系統(tǒng))和機(jī)器(即非生命系統(tǒng))的通用規(guī)律”的研究表明,自動(dòng)機(jī)器通過(guò)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制可以表現(xiàn)出與神經(jīng)控制同樣的合目的性或規(guī)律。[1]維納在《控制論》中對(duì)牛頓的嚴(yán)格決定論進(jìn)行了深刻有力的批判,肯定了統(tǒng)計(jì)力學(xué)家吉布斯把偶然性引進(jìn)到科學(xué)中來(lái)的重大的方法論意義,并突破了目的論與機(jī)械論之間的兩極對(duì)立。莫諾在《偶然性與必然性——略論現(xiàn)代生物學(xué)的自然哲學(xué)》(1971)一書(shū)中,則用生物微觀控制論表明,借助于生物化學(xué)和分子生物學(xué)層次的反饋機(jī)制以及微觀-宏觀相互作用,完全偶然的基因突變最終可以納入物種進(jìn)化的必然軌道;耗散結(jié)構(gòu)論表明,在遠(yuǎn)離平衡態(tài)條件下開(kāi)放系統(tǒng)可以通過(guò)非線性正反饋機(jī)制的作用表現(xiàn)出有序化和合目的性;協(xié)同學(xué)還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)序參量是整個(gè)自組織過(guò)程的主宰如此等等??傊?,所有這些自動(dòng)機(jī)器和自組織理論都表明,無(wú)須超自然的神力和神秘的“生命力”,自然系統(tǒng)也象自動(dòng)機(jī)一樣可以憑借內(nèi)在機(jī)制的作用呈現(xiàn)合目的性。從這個(gè)特定意義上說(shuō),認(rèn)為宇宙=巨大的超級(jí)自動(dòng)機(jī)的“機(jī)械論”是對(duì)的,而非神學(xué)性的宇宙“內(nèi)在目的論”也是對(duì)的。從歷史上看,牛頓的機(jī)械論自然哲學(xué)是對(duì)亞里士多德的目的論自然哲學(xué)的否定?,F(xiàn)在,我們的立足于系統(tǒng)科學(xué)的新自然哲學(xué)則應(yīng)看作一種“否定之否定”。它是對(duì)機(jī)械論與目的論自然哲學(xué)的更高的辯證綜合。
當(dāng)代自然哲學(xué)(它以系統(tǒng)自然觀及其系統(tǒng)辯證法為核心或靈魂)最有革命性的一個(gè)方面,也許表現(xiàn)在反嚴(yán)格決定論和對(duì)偶然性客觀意義的新認(rèn)識(shí)。直到現(xiàn)在為止,一般人都相信“近似決定論”:只要近似知道一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律和初始條件就可以足夠好地計(jì)算出系統(tǒng)的近似行為??墒腔煦鐚W(xué)中著名的“蝴蝶效應(yīng)”,即系統(tǒng)演化進(jìn)程對(duì)初始條件的敏感依賴性,卻斷然否決了牛頓-拉普拉斯決定論的任何翻版(如“近似決定論”)的有效性。美國(guó)氣象學(xué)家洛侖茲在1961年發(fā)現(xiàn),實(shí)際上長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)是不可能的。因?yàn)榧词箤?duì)于嚴(yán)格確定的氣象方程組,初始條件的小誤差,也會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。諸如珞珈山的蝴蝶拍拍翅膀那樣的初始小擾動(dòng),經(jīng)由地球大氣系統(tǒng)中的逐級(jí)放大,最終可能在南美洲引起大風(fēng)暴。這種由決定論引出來(lái)的混沌,對(duì)經(jīng)典觀念的打擊是毀滅性的?;煦绺锩訌?qiáng)并深化了量子革命。
通過(guò)量子力學(xué)、分子生物學(xué)、協(xié)同學(xué)乃至混沌學(xué)的研究,現(xiàn)代科學(xué)家越來(lái)越認(rèn)識(shí)到,偶然性在自然界具有不容忽視的本體論地位,以及研究偶然性的內(nèi)在機(jī)制的重要性。為恩格斯贊同過(guò)的黑格爾關(guān)于“必然性自己規(guī)定自己為偶然性,……偶然性又寧可說(shuō)是絕對(duì)的必然性”(〔2〕,第562—563頁(yè))的辯證論斷,得到最新自然科學(xué)的支持。正如馬克斯·玻恩在《關(guān)于因果與機(jī)遇的自然哲學(xué)》(1951)中所注意到的,量子世界是由因果與機(jī)遇聯(lián)合統(tǒng)治的,其中機(jī)遇是有規(guī)則的。同樣,在哈肯的協(xié)同學(xué)演化方程(如???普朗克方程和郎之萬(wàn)方程)中,決定論力項(xiàng)與隨機(jī)力項(xiàng)是共同起作用的。在混沌理論中,混沌本是由決定論規(guī)律引出的內(nèi)在的無(wú)序和不規(guī)則性,然而對(duì)混沌吸引子的相空間圖解研究卻表明,即使混沌也有精細(xì)結(jié)構(gòu),其中機(jī)遇也是有規(guī)則的,偶然性與必然性相互作用的深層非線性機(jī)制是可以認(rèn)識(shí)的。從量子力學(xué)到系統(tǒng)科學(xué)的研究表明,概率統(tǒng)計(jì)定律是比嚴(yán)格決定論定律更好的認(rèn)識(shí)工具,但原有的“大數(shù)定律”與“統(tǒng)計(jì)平均值”等概念對(duì)于描述偶然性已經(jīng)顯得太粗糙了,非線性數(shù)學(xué)該出陣參戰(zhàn)了。因?yàn)槲ㄓ薪柚诜蔷€性數(shù)學(xué)才可能認(rèn)清偶然性起作用的深層結(jié)構(gòu)機(jī)制。
當(dāng)代自然哲學(xué)中的系統(tǒng)整體論思想也是相當(dāng)有革命性的。自從歐幾里得、阿基米德以來(lái),“整體=部分和”的公理已經(jīng)成為背景知識(shí)不可缺少的一部分。這一觀念也是牛頓的機(jī)械論自然哲學(xué)的一個(gè)基本要素(它與實(shí)體主義、還原主義相協(xié)調(diào))。然而,一般系統(tǒng)論中的貝塔朗菲原理“整體不等于各部分簡(jiǎn)單相加的總和”,卻斷然取消了歐幾里得的公理,以整體論取代了機(jī)械論的還原主義。量子力學(xué)中的全域相關(guān)性和粒子物理學(xué)中的新奇現(xiàn)象(“基本”粒子分割到一定限度,將出現(xiàn)“部分大于整體”的佯謬)以及生態(tài)系統(tǒng)的整體關(guān)聯(lián)性(卡普拉《轉(zhuǎn)折點(diǎn)》,1989)都支持貝塔朗菲的系統(tǒng)整體觀。
總之,以現(xiàn)代物理學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)為代表的當(dāng)代科學(xué)革命已經(jīng)引起了人類自然圖景的根本變革,人們有理由期待一種浸透著量子力學(xué)辯證法和系統(tǒng)科學(xué)辯證法精神的全新的自然哲學(xué)的出現(xiàn)。
二
現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)入當(dāng)代自然哲學(xué)的主要疑難及其可能解法的討論。
鑒于機(jī)械論自然哲學(xué)所遇到的困難,當(dāng)代自然哲學(xué)所要討論的主要問(wèn)題可以歸結(jié)如下:1.自然本體的性質(zhì)問(wèn)題。物理實(shí)在究竟是孤立的實(shí)體還是依賴于系統(tǒng)場(chǎng)境的存在?“潛在”是否也是物理實(shí)在的基本形態(tài)之一?究竟是否存在終極實(shí)在?2.物理實(shí)在所遵循的規(guī)律究竟是決定論還是非決定論的?自然系統(tǒng)究竟是必然性還是偶然性所支配的?偶然性應(yīng)當(dāng)具有怎么樣的本體論地位(是否應(yīng)當(dāng)有)?3.所謂“觀察者侵入物理事件”的實(shí)質(zhì)是什么?主客二分的合理界限是什么?4.系統(tǒng)整體論與還原主義孰是孰非?5.目的論的新解釋問(wèn)題。自然系統(tǒng)本身能有目的性嗎?能代替上帝作為選擇主體的地位嗎?目的論是否真與機(jī)械論勢(shì)不兩立?它又如何與神學(xué)劃清界線?下面我們將依次詳細(xì)分析這些問(wèn)題:
1.自然本體或物理實(shí)在的性質(zhì)問(wèn)題。
牛頓機(jī)械論自然哲學(xué)的本體論或?qū)嵲谟^的要害就在于實(shí)體主義。一切物理實(shí)在被認(rèn)為都有實(shí)體性、實(shí)存性,自然被等同于實(shí)體的集合(簡(jiǎn)單相加的總和),一種在絕對(duì)空間構(gòu)架中的機(jī)械性的存在物。然而,在新的原子科學(xué)中,從前認(rèn)為不容置疑的“實(shí)體實(shí)存”原則已經(jīng)失效。明確的電子“軌道”或光子“路徑”等經(jīng)典性觀念在量子力學(xué)中是不允許的。電子實(shí)際上以“電子云”方式存在著,它并沒(méi)有絕對(duì)分明的輪廓,而且只是或然地顯現(xiàn)出來(lái)。如“測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系”所要求的,電子的位置與相應(yīng)的動(dòng)量具有天生的不確定性,決不可能同時(shí)有確定的值,因而人們決不可能同時(shí)測(cè)量到其確定的值。所有這些事實(shí),如果從牛頓的經(jīng)典本體論的眼光來(lái)看簡(jiǎn)直是不可理解的,因?yàn)椤皾撛谛浴庇^念完全沒(méi)有地位。
實(shí)際上,現(xiàn)代物理學(xué)家海森伯在批判牛頓機(jī)械論實(shí)在觀的基礎(chǔ)上,確實(shí)發(fā)展了一種全新的、更廣義的“潛在”實(shí)在觀。他根據(jù)量子力學(xué)事實(shí)總結(jié)出,潛在是介于可能與現(xiàn)實(shí)之間的物理實(shí)在的新型式,它被認(rèn)為特別適用于微觀客體。海森伯尖銳地指出:“在量子論中顯示的實(shí)在概念的變化,并不是過(guò)去的簡(jiǎn)單的繼續(xù),而卻象是現(xiàn)代科學(xué)結(jié)構(gòu)的真正破裂?!保ā?〕,第2頁(yè))“幾率波的概念是牛頓以來(lái)理論物理學(xué)中全新的東西?!莵喞锸慷嗟抡軐W(xué)中‘潛在’(potentia)這個(gè)老概念的定量表述。它引入了某種介乎實(shí)際的事件和事件的觀念之間的東西,這是正好介乎可能性和實(shí)在性之間的一種新奇的物理實(shí)在?!保ā?〕,第11頁(yè))“事件并不一定是確定的,而是可能發(fā)生或傾向于發(fā)生的事情便構(gòu)成了宇宙中的實(shí)在”。(〔4〕,第177頁(yè))
總之,海森伯認(rèn)為量子理論意味著實(shí)在觀念的革命,牛頓機(jī)械論的實(shí)在觀念已經(jīng)失效。他舉例說(shuō),幾率波、量子態(tài)、電子軌道等都與統(tǒng)計(jì)期望值相關(guān)聯(lián),表示傾向性的、潛在的物理實(shí)在,這是物理實(shí)在的新形式。
現(xiàn)代粒子物理學(xué)的新假說(shuō)把潛在性觀念發(fā)展到海森伯本人始料所不及的程度。喬弗利·丘(Geoffrey Chew)著名的粒子靴絆學(xué)說(shuō)[2],斷然否定了終極實(shí)體的可能性,揭示了自然本體的自助的、生成的本性。按照我的看法,它使系統(tǒng)實(shí)在論與系統(tǒng)辯證法完全本體論化了!由于任何粒子都可以充當(dāng)基礎(chǔ)粒子,用以構(gòu)成其他粒子,因此說(shuō)穿了沒(méi)有任何一種粒子是真正的“基本粒子”,這就是所謂“基本粒子并不基本”。從根本上說(shuō),自然界不可能還原到任何一種或幾種終極的實(shí)體。說(shuō)一個(gè)質(zhì)子可以由中子和π介子所構(gòu)成,或者說(shuō)它是由Λ超子和K介子所構(gòu)成,或者說(shuō)它是由兩個(gè)核子和一個(gè)反核子所構(gòu)成,甚至說(shuō)是由場(chǎng)的連續(xù)質(zhì)所構(gòu)成。所有這一切可能性是同樣真實(shí)地存在的。應(yīng)當(dāng)說(shuō),所有這些陳述都同樣地正確又同樣地不完善。因?yàn)檎鎸?shí)世界等于所有這些潛在的“可能世界”互相疊加的總和。借用日本物理學(xué)家武谷三男的話來(lái)說(shuō):“作為終極要素的實(shí)體——基本粒子本身也是相互流動(dòng)地相互轉(zhuǎn)化的。這件革了以前的物質(zhì)觀,顯示了辯證邏輯的正確性?!保ā?〕,第28頁(yè))
我們的進(jìn)一步的問(wèn)題是:作為自然本體的物理實(shí)在究竟是否可以歸結(jié)為互相孤立的實(shí)體?還是從本質(zhì)上說(shuō)只能是依賴系統(tǒng)場(chǎng)境的整體全息相關(guān)的存在?在對(duì)著名的EPR假想[3]的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)中所表現(xiàn)出來(lái)的量子關(guān)聯(lián)(即遠(yuǎn)距粒子之間的整體相關(guān)性)很好地回答了這一問(wèn)題。正如美國(guó)科學(xué)哲學(xué)家西莫尼(A.Shimony)所指出:“我們生活在一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果正在開(kāi)始闡明哲學(xué)問(wèn)題的非凡時(shí)代”。而今最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩個(gè)相隔幾米且又沒(méi)有彼此傳遞信息機(jī)制的實(shí)體可能被相互糾結(jié)在一起,即它們的行為可以有極顯著的相關(guān)性,以致對(duì)其中一個(gè)實(shí)體進(jìn)行測(cè)量將瞬時(shí)地影響到另一個(gè)實(shí)體的測(cè)量結(jié)果。這個(gè)新奇的實(shí)驗(yàn)結(jié)果斷然否定了愛(ài)因斯坦等人(EPR)的預(yù)設(shè)(即“空間上遠(yuǎn)隔的客體的實(shí)在狀態(tài)必定是彼此獨(dú)立的”),卻符合量子力學(xué)的系統(tǒng)整體觀。正如玻爾所注意到的,量子現(xiàn)象是作為整體而存在的,其中所反映出來(lái)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)是不可消解的。量子現(xiàn)象的整體性不允許人們對(duì)它作機(jī)械的切割并把這種切割物認(rèn)作它自身。因此我們有理由說(shuō),量子力學(xué)的整體實(shí)在觀是與系統(tǒng)整體觀相通的,量子辯證法與系統(tǒng)辯證法相互滲透,量子革命與系統(tǒng)科學(xué)革命相互支持。因此,作為科學(xué)革命的結(jié)晶,新自然哲學(xué)主張,物理實(shí)在的部分性質(zhì)取決于整體,取決于系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)聯(lián),從根本上說(shuō),自然本體是整體全息相關(guān)的存在。
2.決定論與非決定論疑難,偶然性的本體論地位問(wèn)題。
從前認(rèn)為不容置疑的機(jī)械論自然哲學(xué)的“嚴(yán)格決定論”預(yù)設(shè),如今在新的原子科學(xué)中也已經(jīng)失效。人們向來(lái)認(rèn)為,自然科學(xué)和“自然科學(xué)唯物主義”有一個(gè)不可動(dòng)搖的支柱:這就是嚴(yán)格決定論。對(duì)自然科學(xué)的這種見(jiàn)解,最典型地表現(xiàn)在拉普拉斯杜撰的那個(gè)精靈故事中,據(jù)說(shuō)這個(gè)精靈(超智慧者)知道世界現(xiàn)況的一切決定因素,因而能夠無(wú)歧義地得出世界在過(guò)去或未來(lái)的其他一切狀態(tài)。這個(gè)被后人稱作“拉普拉斯妖”的理想實(shí)驗(yàn)正是嚴(yán)格決定論的化身??墒牵F(xiàn)在在微觀領(lǐng)域里發(fā)現(xiàn)了與這種嚴(yán)格決定論原則相違背的種種反常事實(shí)。簡(jiǎn)略地說(shuō),熱學(xué)與分子物理學(xué)的研究表明,氣體分子運(yùn)動(dòng)是包含不確定性的自然進(jìn)程,由于初始條件捉摸不定,單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)成為純粹的偶然事件。分子運(yùn)動(dòng)論乃至統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立表明,概率統(tǒng)計(jì)定律也是自然描述不可缺少的一種基本形式。
強(qiáng)調(diào)概率統(tǒng)計(jì)定律重要性的科學(xué)思想反映到自然哲學(xué)中去,就成為“統(tǒng)計(jì)決定論”。其要旨可概括如下:對(duì)于一些包含不確定性的自然過(guò)程,雖然嚴(yán)格決定論不能直接應(yīng)用,但若應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法研究大量單個(gè)偶然事件的平均行為,卻可以找出明顯的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。換句話說(shuō),這些自然過(guò)程在統(tǒng)計(jì)平均意義上仍是決定論性的。這是決定論的弱化形式之一。
統(tǒng)計(jì)決定論的科學(xué)基礎(chǔ)在于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)。統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本出發(fā)點(diǎn)則在于,認(rèn)為盡管大量分子的集團(tuán)行為滿足統(tǒng)計(jì)規(guī)律,但從底層基礎(chǔ)而言,單個(gè)分子(單個(gè)過(guò)程)仍遵守牛頓定律,滿足嚴(yán)格決定論。這樣,統(tǒng)計(jì)決定論并不把不確定性歸因于基礎(chǔ)規(guī)律的不同,而是把它歸因于初始條件的難以捉摸(即人類知識(shí)的不完備性)。因此,統(tǒng)計(jì)決定論只是嚴(yán)格決定論的補(bǔ)充形式。
然而,將概率統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)真正貫徹到底,最終導(dǎo)致量子物理學(xué)的興起,而測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的發(fā)現(xiàn)則使嚴(yán)格決定論淪為無(wú)意義的空想。
在現(xiàn)代科學(xué)家中第一個(gè)對(duì)“非完全決定論”(即under-determinism,這個(gè)詞的不恰當(dāng)?shù)奶娲~是indeterminism,即非決定論)有十分清醒認(rèn)識(shí)的是哥廷根學(xué)派的馬克斯·玻恩。他在名著《關(guān)于因果和機(jī)遇的自然哲學(xué)》中對(duì)非完全決定論作了比其他量子物理學(xué)家(如玻爾、海森伯等)更為系統(tǒng)和透徹的分析。通過(guò)對(duì)玻恩文本的適當(dāng)解釋、調(diào)整與轉(zhuǎn)譯,我們可以提煉出對(duì)當(dāng)代自然哲學(xué)極有價(jià)值的內(nèi)容和決定論/非決定論問(wèn)題的辯證解。〔7〕
非完全決定論的最主要或最有特色的一種表現(xiàn)形式,是與量子力學(xué)相應(yīng)的概率決定論。其要點(diǎn)如下:(1)單個(gè)(量子)過(guò)程內(nèi)在地是幾率性的、非決定性質(zhì)的;(2)“自然界同時(shí)受到因果律和機(jī)遇律的某種混合方式的支配?!保ā?〕,第9頁(yè))(3)機(jī)遇律是自然律的終極形式,偶然性有規(guī)則,“它們是用數(shù)學(xué)上的概率論表述出來(lái)的?!保ā?〕,第7頁(yè))
關(guān)于自然界究竟是由必然性還是偶然性所支配的,是決定論性還是非決定論性的那個(gè)爭(zhēng)論,波普有一個(gè)著名的比喻:“云和鐘”?!霸啤本褪翘焐系脑疲順O端不確定性,它非常不規(guī)則、毫無(wú)秩序又有點(diǎn)難以預(yù)測(cè);“鐘”就是家家都有的時(shí)鐘,代表高度的確定性,它非常有規(guī)則、有秩序又是高度可預(yù)測(cè)的。這是兩個(gè)不同的極端,一端變化莫測(cè),另一端高度精確。一般的自然事物往往處在這兩個(gè)極端之間。波普用“所有的云都是鐘”(當(dāng)然也可以說(shuō)“所有自然事物都是鐘”)表示決定論,用“所有的鐘都是云”(當(dāng)然也可以說(shuō)“所有自然事物都是云”)表示非決定論。波普終于認(rèn)識(shí)到,人類理性需要的是“處于完全的偶然性和完全的決定論之間的某種中間物,即處于完全的云和完善的鐘之間的某種中間物?!保ā?〕,第239—240頁(yè))這種完全的偶然論(非決定論)和完全的決定論的中間物,我們可以恰當(dāng)?shù)胤Q作“非完全決定論”,它意味著對(duì)偶然性與必然性、因果與機(jī)遇的某種辯證綜合,這就是當(dāng)代自然哲學(xué)對(duì)這一爭(zhēng)論所作的正確解。以上我們是借用M.玻恩與波普的話,經(jīng)校正、轉(zhuǎn)譯納入自己的概念框架,并用以闡發(fā)自己的“非完全決定論”觀點(diǎn)?!?〕
現(xiàn)代生物學(xué)和生物微觀控制論也為非完全決定論提供新的佐證。莫諾在其名著《偶然性與必然性(略論現(xiàn)代生物學(xué)的自然哲學(xué))》中,從分子生物學(xué)的材料出發(fā),有力地抨擊了嚴(yán)格決定論,并為恢復(fù)偶然性在自然哲學(xué)中的本體論地位付出極大的努力。莫諾是這樣說(shuō)的:
當(dāng)偶然事件——因?yàn)樗偸仟?dú)一無(wú)二的,所以本質(zhì)上是無(wú)法預(yù)測(cè)的——一旦摻入了DNA的結(jié)構(gòu)之中,就會(huì)被機(jī)械而忠實(shí)地進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,……從純粹偶然性的范圍中被延伸出來(lái)以后,偶然性事件也就進(jìn)入了必然性的范圍,進(jìn)入了相互排斥、不可調(diào)和的確定性的范圍了。因?yàn)樽匀贿x擇就是在宏觀水平上、在生物體的水平上起作用的。自然選擇能夠獨(dú)自從一個(gè)噪聲源泉中譜寫(xiě)出生物界的全部樂(lè)曲。(著重號(hào)為引者所加)(〔9〕,第88頁(yè))
莫諾這段話應(yīng)當(dāng)看作關(guān)于生物自然界的非完全決定論,關(guān)于極小幾率的偶然事件向極嚴(yán)格規(guī)律轉(zhuǎn)化過(guò)程的生動(dòng)說(shuō)明。特別是最后那句話是說(shuō)明生物界的偶然性與必然性的相互聯(lián)系、相互作用方式的絕妙比喻。當(dāng)然,由于莫諾有時(shí)十分不恰當(dāng)?shù)貙?yán)格決定論與辯證唯物論混為一談,應(yīng)當(dāng)注意他的言論本身具有兩重性。(〔10〕,第324頁(yè))
非完全決定論的內(nèi)容還由于系統(tǒng)科學(xué)的興起而得到了進(jìn)一步豐富和加強(qiáng)。有人因之稱作系統(tǒng)決定論。其要旨可概括如下:
一般的自然界的復(fù)雜系統(tǒng)(在自然哲學(xué)中姑且撇開(kāi)社會(huì)系統(tǒng)),不能由它的構(gòu)成要素和子系統(tǒng)通過(guò)簡(jiǎn)單相加和線性因果鏈無(wú)歧義地決定其整體功能和行為。但系統(tǒng)的存在與演化仍有相當(dāng)確定的規(guī)律可循,機(jī)遇與因果共同決定著系統(tǒng)的存在和發(fā)展,因而系統(tǒng)在整體上仍有決定性。
具體地說(shuō),系統(tǒng)演化的主要機(jī)理就在于機(jī)遇性漲落、反饋和非線性作用。人們常喜歡將借助于系統(tǒng)科學(xué)特有的資料所認(rèn)識(shí)的辯證法,稱作“系統(tǒng)辯證法”。系統(tǒng)科學(xué)從自己的角度闡明了因果與機(jī)遇、決定性與隨機(jī)性的辯證法:自組織系統(tǒng)作為遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng),以偶然的隨機(jī)的漲落為誘導(dǎo),通過(guò)正反饋和非線性放大,某一漲落在矛盾競(jìng)爭(zhēng)之中取得支配地位,成為序參量,于是使系統(tǒng)的演化納入必然的軌道,建立時(shí)空、功能上的新的有序狀態(tài)。系統(tǒng)辯證法與矛盾辯證法在自組織動(dòng)力學(xué)機(jī)制的解釋上是高度一致的:當(dāng)自組織系統(tǒng)處于不穩(wěn)定點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)內(nèi)部矛盾全面展開(kāi)并有所激化,與各種子系統(tǒng)及其要素的局部耦合關(guān)系和運(yùn)動(dòng)特性相聯(lián)系的模式和參量都異?;钴S,各種參量的漲落此起彼伏,它們都蘊(yùn)含著一定的結(jié)構(gòu)與組織的胚芽,為了建立自己的獨(dú)立模式并爭(zhēng)奪對(duì)全局的支配權(quán),它們之間進(jìn)行激烈的競(jìng)爭(zhēng)與對(duì)抗,時(shí)而“又聯(lián)合又斗爭(zhēng)”,最后才選拔出作為主導(dǎo)模式的序參量。非完全決定論在協(xié)同學(xué)的描述系統(tǒng)演化的數(shù)學(xué)方程中也得到反映。如郎之萬(wàn)方程(描述布朗運(yùn)動(dòng)的)和???普朗克方程中,概率論描述與因果性描述共處于一體,隨機(jī)作用項(xiàng)與決定論作用項(xiàng)被綜合在一起,偶然性與必然性因子被綜合在一起。從自然哲學(xué)看,它們體現(xiàn)了機(jī)遇律與因果律的辯證綜合。
3.物理事件與觀察的關(guān)系、主體-客體相互作用問(wèn)題。
從前認(rèn)為不容置疑的“客觀事件與任何觀測(cè)無(wú)關(guān)”的自然哲學(xué)信條,如今在新的原子科學(xué)中同樣也正在失效。正如海森伯所指出,經(jīng)典物理學(xué)的真正核心,也就是物理事件在時(shí)間、空間上的客觀進(jìn)程與任何觀測(cè)無(wú)關(guān)的信念,由于許多量子實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)而受到?jīng)_擊。而現(xiàn)代物理學(xué)的真正力量就存在于自然界為我們提供的那些新的思想方法之中。因此,再指望用新實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)與觀測(cè)無(wú)關(guān)的“純客觀事件”或不依賴于觀察者和相關(guān)參照系的“絕對(duì)時(shí)間”,就無(wú)異于指望極地探險(xiǎn)家在南極圈尚未勘查過(guò)的地方會(huì)發(fā)現(xiàn)“世界盡頭”,那只能是不切實(shí)際的幻想。(〔4〕,第4頁(yè)和第9頁(yè))對(duì)原子、電子那樣的客體的任何一次射線照射或觀測(cè)都足以破壞其初始狀態(tài),而且由于或然性和不可逆性,這種狀態(tài)不可恢復(fù)。
玻爾為量子力學(xué)所作的“互補(bǔ)性詮釋”中一個(gè)最基本的思想是:觀察者(主體)與被觀察者(客體)之間的嚴(yán)格劃界是不可能的,因?yàn)樵趯?shí)際過(guò)程中兩者處在緊密相連的相互作用之中。無(wú)論是純粹的“主體”即可以)“無(wú)干擾”地進(jìn)行觀察的觀察者)或是純粹的“客體”(可以絕對(duì)隔絕外界作用而界定被觀察系統(tǒng)的孤立狀態(tài))概念都只是經(jīng)典物理學(xué)所作的理想化,而這兩種理想化既是相互補(bǔ)充又是相互排斥的。〔11〕這就是玻爾著名的“我們既是觀眾(觀察者),又是演員(被觀察者)”辯證論斷的真實(shí)含義。
實(shí)際上,從當(dāng)代自然哲學(xué)的眼光看,這是很自然的:人(觀察者)本來(lái)就是自然(被觀察者)不可分割的一部分,我們只能用一種內(nèi)在化的眼光來(lái)看待自然,而不可能象上帝那樣用完全超脫的外在化眼光看自然,這就是問(wèn)題的癥結(jié)所在。
正如羅森菲爾德所指出,所謂“觀察者介入原子事件進(jìn)程”的局勢(shì),容易產(chǎn)生科學(xué)事實(shí)的客觀性被敗壞的假象,因此我們必須與機(jī)械論和不可救藥的唯心主義劃清界線。羅森菲爾德本人正是以辯證法為武器在與機(jī)械論和唯心主義劃界的過(guò)程中闡明了觀察者與物理事件的辯證關(guān)系的客觀性質(zhì)。(〔12〕,第140頁(yè))海森伯說(shuō)得很分明:“量子論并不包含真正的主觀特征,它并不引進(jìn)物理學(xué)家的精神作為原子事件的一部分”。(〔3〕,第22頁(yè))可見(jiàn),“客體行為與觀測(cè)有關(guān)”原則并不意味著我們可以拋棄客觀實(shí)在而接受主觀主義。
4.系統(tǒng)整體實(shí)在觀問(wèn)題。在闡述以上各個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中,我們實(shí)際上已經(jīng)闡明了整體實(shí)在觀的基本觀點(diǎn):“整體不同于各部分機(jī)械相加的總和”。自然本體是依賴于系統(tǒng)場(chǎng)境的存在、處在相對(duì)相關(guān)中的存在,是整體全息相關(guān)的實(shí)在。正如D.玻姆所指出的,按照量子概念,世界是作為統(tǒng)一的不可分割的整體而存在的,其中即使是每個(gè)部分內(nèi)在的性質(zhì)(波或粒子)也在一定程度上依賴于場(chǎng)境。其實(shí),人本身就是自然的產(chǎn)物,自然不可分割的一部分,人只能作為參與者并在相互作用過(guò)程中用內(nèi)在化的觀點(diǎn)來(lái)理解自然本體。只是在系統(tǒng)及其諸要素之間的相互作用可以忽視的情況下,還原主義才是近似地有效的。
5.自然本體目的性的(自組織解釋)問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō),當(dāng)代自然哲學(xué)的目的論觀是亞里士多德內(nèi)在目的論的復(fù)活和發(fā)展,是現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)目的論觀的升華。宇宙象是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體,自然系統(tǒng)(包括生命系統(tǒng)和非生命自組織系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)、功能和演化過(guò)程的合目的性可以通過(guò)自然本身的自組織機(jī)制的作用得到合理解釋?!?〕
例如,自然選擇的實(shí)質(zhì)問(wèn)題是由生物哲學(xué)所提出的一個(gè)重要問(wèn)題。按照生物控制論的初步解答,關(guān)于生物進(jìn)化的自然選擇機(jī)制實(shí)質(zhì)上就是一種以偶然的突變?yōu)樗夭?,通過(guò)反饋調(diào)節(jié)的最優(yōu)化控制機(jī)制。艾根的超循環(huán)理論則進(jìn)一步明確,在大分子的自組織階段,在生化反應(yīng)的超循環(huán)中選擇價(jià)值高的突變不斷通過(guò)過(guò)濾和正反饋放大,形成功能性的組織,強(qiáng)化、優(yōu)化并向更高水平進(jìn)化。這里,一方面自然選擇表現(xiàn)為自然本身的純物質(zhì)性的有規(guī)則的相互作用過(guò)程,但它不同于牛頓的機(jī)械因果性模式,因?yàn)槠渲型蛔兣c選擇機(jī)制、機(jī)遇與因果是辯證地聯(lián)合起作用的;另一方面,盡管它排除了自然神力的干預(yù),卻仍然是合目的性的過(guò)程,因?yàn)樗凶砸龑?dǎo)的、自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能(使物種或分子擬種適應(yīng)環(huán)境)。這樣,按系統(tǒng)辯證法重新解釋過(guò)的合理的目的論又能與神學(xué)劃清界線。
三
正如我們已經(jīng)看到的,20世紀(jì)早期的相對(duì)論量子論革命向統(tǒng)治思想界長(zhǎng)達(dá)二三百年之久的機(jī)械論自然哲學(xué),提出了全面的詰難和挑戰(zhàn),并給予毀滅性的打擊。當(dāng)代自然哲學(xué)正是在克服舊自然哲學(xué)的危機(jī),在回答新興自然科學(xué)所提出的詰難和挑戰(zhàn)的過(guò)程中逐步建立起來(lái)的。20世紀(jì)中葉以來(lái)以系統(tǒng)科學(xué)群為代表的新興科學(xué)的迅速發(fā)展,豐富了當(dāng)代自然哲學(xué)的內(nèi)涵,加速了人類自然圖景革新的步伐。
總起來(lái)說(shuō),當(dāng)代自然哲學(xué)的核心觀點(diǎn),可以簡(jiǎn)要地重新概括如下:
1.自然本體是依賴于系統(tǒng)場(chǎng)境的、在關(guān)系中生成的、流動(dòng)的實(shí)在,作為孤立實(shí)體的終極實(shí)在根本不存在,“潛在”是物理實(shí)在的一種新形式;2.自然系統(tǒng)遵循非完全決定論(即決定論與非決定論的中間物),它是由因果與機(jī)遇聯(lián)合統(tǒng)治的,此兩者互斥又互補(bǔ)。偶然性的本體論地位是:它是自然本體本質(zhì)中的一個(gè)規(guī)定、一個(gè)方面和一個(gè)要素。偶然性存在精細(xì)的非線性作用機(jī)制(由混沌革命所發(fā)現(xiàn)?。?。3.物理事件與觀測(cè)有關(guān),人作為自然系統(tǒng)的一分子只能用參與者的身分和內(nèi)在化的觀點(diǎn)來(lái)觀察自然,絕對(duì)的主客二分只是不切實(shí)際的幻想;4.系統(tǒng)整體觀在總體上比還原主義更為合理,不過(guò)為了進(jìn)行精細(xì)的研究,有節(jié)制的還原主義仍是必不可少的和有啟發(fā)力的,兩者其實(shí)是互斥又互補(bǔ)的。5.自然系統(tǒng)的合目的性可以按自組織觀點(diǎn)得到最合理的解釋,目的論與機(jī)械論也是互斥又互補(bǔ)的。
最后,我們所要強(qiáng)調(diào)的是偶然性的恰當(dāng)?shù)谋倔w論地位問(wèn)題。迄今仍有不少讀者受過(guò)時(shí)的哲學(xué)教科書(shū)的影響,把偶然性當(dāng)作一種外在的、主觀的、局部的、非本質(zhì)的和不穩(wěn)定的或暫時(shí)的東西。其實(shí)這種看法有違辯證法的本意,可以毫不客氣地說(shuō)它屬于機(jī)械論的范疇。通過(guò)對(duì)量子辯證法與系統(tǒng)辯證法的研究,我們可以十分有把握地說(shuō):機(jī)遇或偶然性在本體論中恰恰是一種內(nèi)在的、固有的、普遍的、本質(zhì)的和永久性的成分。借用列寧論“假象”的話來(lái)說(shuō),偶然性是“本質(zhì)的一個(gè)規(guī)定、一個(gè)方面和一個(gè)環(huán)節(jié)”,是“本質(zhì)自身在自身中的表現(xiàn)”。機(jī)遇與偶然性是客觀的并且具有自己的非常獨(dú)特的規(guī)律。在新自然哲學(xué)中,我們不能再滿足于把偶然性看作必然性的“補(bǔ)充形式”的外在化理解,而要比以往任何時(shí)候都更加清醒地認(rèn)識(shí)到,機(jī)遇與因果相互聯(lián)結(jié)、相互滲透,辯證地融為一體。在非完全決定論中,偶然性恢復(fù)了它本來(lái)應(yīng)有的本體論地位,機(jī)遇與因果,偶然性與必然性以幾率或統(tǒng)計(jì)性乃至“混沌吸引子”為中介辯證地聯(lián)結(jié)在一起。在相空間中混沌吸引子的精巧的無(wú)窮嵌套的自相似結(jié)構(gòu),精確而形象地展示出系統(tǒng)演化過(guò)程中機(jī)遇與因果如何聯(lián)合起作用的深層非線性機(jī)制,進(jìn)一步豐富了對(duì)自然本體辯證內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)。
應(yīng)當(dāng)說(shuō),這是量子辯證法與系統(tǒng)辯證法對(duì)矛盾辯證法的一項(xiàng)貢獻(xiàn),它們本應(yīng)是相得益彰的。
參考文獻(xiàn)
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注釋:
[1]正是在這一意義上,梁實(shí)秋在《遠(yuǎn)東英漢大辭典》中,將控制論(cybernetics)譯作神經(jīng)機(jī)械學(xué)。