也说科学与人文 “ 热力学诗人 ” 普里戈金的启示

1. 北京市高校学科带头人培训班，2008.07.04，紫玉饭店北京市高校学科带头人培训班，2008.07.04，紫玉饭店 也说科学与人文“热力学诗人”普里戈金的启示 曾国屏 清华大学科学技术与社会研究中心 中国科协-清华大学科技传播与普及研究中心 Tel:62773013（O）; Fax:62787568（O） Email: sts001@tsinghua.edu.cn Web:http://rwxy.tsinghua.edu.cn/xi-suo/kjs/StsinTsinghua.htm

2. 引言（1）：科学与人文之争 • 科玄论战 • 1923.2.14，北大张君劢应清华吴文藻之邀作“人生观”演讲，清华大学丁文江随之以“科学与人生观”回应。 • 两种文化 • 1959，剑桥大学斯诺的演讲：文化分裂，一方对热力学第二定律不屑一顾，一方对莎士比亚一无所知。 • 科学大战（science war） • 1990年代，美欧，由索卡尔事件(祚文)引发。至今仍在继续。在我国也有反响。

3. 为什么？ 达芬奇 • 科学与人文： • 是否相容？ • 可否协调？ • 怎样才能实现？ • …… • 从历史走来： • 文艺复兴推动近代科学诞生 • 科学的发展，从而科学观—自然观的演化 • 科学技术社会化的新呼唤 • 一位哲人科学家（人文科学家），进行一种新探索，尝试一种新解答。 哥百尼 维萨里

4. Ilya Prigogine（普里戈金，普利高金） • 1917.1.25-2003.5.28 • 比利时物理化学家 • 1977 Noble Prize in Chemistry • 1984 法兰西文学艺术骑士 • 思想文化著作： • 《从存在到演化》（From Being to Becoming)， • 《从混沌到有序》（Order out of Chaos》， • 《确定性的终结》（The End of Certainty》 • 《未来是定数吗》（Is Future given）

5. Ilya Prigogine（1） • 我国人民熟悉的比利时科学家、哲学家和思想家 • 1977年，因为“在非平衡热力学特别是他的耗散结构理论方面的工作”获得了诺贝尔化学奖； • 1981年，由于《新的联盟》（法文版，英文版改名《从混沌到有序》）而戴上法兰西言语高级理事会的奖章，1984年再被授予法兰西文学艺术骑士荣誉称号。 • 高产的科学家，有多本的科学思想和科学哲学著作；众多国际科学组织成员，也是国际科学哲学学会的成员、国际科学史学会的荣誉成员。

6. Ilya Prigogine(2) • 普里戈金的耗散结构理论及其科学、哲学思想，他本人，迎着 “科学的春天” 来到华夏大地。 • 系统 “开放和非平衡才有发展”，发展是“通过的涨落的有序”，是 “充斥着分岔、和选择的不确定过程”……这些科学思想，早已融合在我们走向并不断地深化“改革开放”的时代潮流之中，融合在开拓新时代的社会文化之中了。

7. 托夫勒评《从混沌到有序》 • 把生物学和物理学重新装到一起，把必然性和偶然性重新装到一起，把自然科学和人文科学重新装到一起。 • 我相信他们自己的思想是最近一次科学革命的中心，而且我无法不看到这些思想与机器时代的灭亡和我所说的“第三次浪潮”文明的诞生之间的联系。 … 难道我们不可以同样地看待从牛顿学说到普里戈金学说的飞跃吗？

8. 1、冲突之源 • “‘两种文化’的对立在很大程度上就是起源与经典科学的没有时间的观点与在大多数社会科学和人文科学中普遍存在的时间定向的观点之间的冲突。”——I. Progoine • 僵死的自然vs. 自由意志的人。 • 可是： • “时间究竟是什么？没有人问我，我倒清楚，有人问我，我想说明，便茫然不解了。”——奥古斯丁（Agrelius Augutinus，354－430）

9. 两类时间、两种箭头 • 两类时间 • 牛顿：绝对时空，F=m（d2s/dt2）中，t换为-t相同的结果，参数、反演对称、可逆时间。 • 热力学第二定律指向熵增，进化论指向复杂性增加，不可逆时间。 • 可逆时间给出静止的存在的轨道世界图景，不可逆时间传递了动态的演化的现实世界图景。 • 我们的世界、从而文化也被一分为二： • 无过程无历史无激情的科学文化vs.有经历有历史有情感的人文文化。 • 两种箭头： • （热力学）克劳修斯箭头指向自发退化走向无序， • （进化论）达尔文箭头指向从低级向高级、由简单到复杂、直至产生出人——万物之灵，指向有序和不断进化。 • 更加扑朔迷离。

10. 矛盾仍然存在 • 量子力学中，仍然是可逆时间。 • 相对论 “四维时空连续体”中，t换为-t也具有相同的结果，在此意义上，秉承可逆时间范畴。 • …… 达尔文：生命世界在不断进化 现代宇宙论：我们置身于演化宇宙之中 时间之矢，一往直前

11. 2、诱人的迷惑、苦苦的求索 • 青少年，着迷于柏格森时间。 • 大学，“热力学第二定律把我的注意力全部吸引过去了”。 • 现实世界：过去、现在和将来有区别；应该在物理学中得到反映。 • 反复质疑爱因斯坦的“幻觉”。 时间的延续就意味着发明，就意味着新形式的创造，就意味着一切新鲜事物的连续不断地产生。 ——柏格森《创造进化论》 1927诺贝尔文学奖:“他那丰富的且充滿生命力的思想，以及所表現出來的光辉灿烂的技巧”. 就我们这些受人们信任的物理学家而言，过去、现在和将来之间的区别只是一种幻觉，然而，这种区别仍然持续着。 ——于逝世前一个月

12. 3、解决之道—科学新发现 • 自组织—耗散结构理论 • 远离平衡的开放系统（无论何种系统），通过与环境的交换即通过物质、能量和信息的耗散，就可能自发组织起来，实现从无序到有序的转变，形成具有一定组织和秩序的动态结构。 • 只要从环境引入的负熵(deS)大于系统的自发的熵增(diS>0)，系统整体上就可以实现熵的减少：（dS=deS+diS<0）。 • 重新发现时间：不违背热力学第二定律（有内在的时间箭头），新高度上把克劳修斯退化论与达尔文进化论统一起来 开放耗散系统 贝纳德花纹

13. 深刻的含义 • 近代科学，站在自然之外的观察者，以超然于自然的态度来拷问自然。因此，近代科学是没有人的科学，是人尊严地站在科学之外的科学。 • 现在，我们不仅面对的是一个概率性的世界，而且“认识与生命特征相联系”、“人在自然之中：既是参与者又是观测者”。 • 人的尊严，在自然科学中重新得到了承认。人的创造力，有了其自然科学基础的依托。。 • 《新的联盟》 “表示‘两种文化’走到一起来了。” （英文版《从混沌到有序》副标题“人与自然的新对话”。）

14. 改变 “提问”的方式，“解铃还需系铃人” • 从自然科学的基础，考察分裂之缘故，探索新统一前景。包括：追问科学的人文主义方面，科学对于人与自然、科学与人文关系的基础性作用。反过来，引起科学究竟是什么的新思考。 • “献给伊利亚·普里戈金”的《自组织的宇宙观》：力图以 “自组织进化范式” “阐明了包罗万象的进化现象。” “从这种人类世界与普遍进化的相互联系中，一种关于意义的新见解跃然而出。因而，本书的最终目标是要阐述一种深刻的人文主义。” • 不是从起因之外来讨论后果，而是从起因之处和起因之中来探讨解决问题。这种理路，对于我们重新理解人和自然，科学文化与人文文化具有重要的启示。

15. 3-1、“时间（time)与存在(Being)” • 牛顿：绝对时空观； F=m（d2s/dt2）中，t换为-t相同的结果，参数、反演对称、可逆时间。 • 量子力学，尽管是概率论的，但仍然是可逆的时间。 • 相对论 “四维时空连续体”中，t换为-t也具有相同的结果，在此意义上，秉承可逆时间范畴。

16. 时间观念，往往反映着自然观念和科学追求 • 爱因斯坦:“机械观”是“所有的现象都可以用引力或斥力来解释，而这些力只与距离有关，并且作用于不变的粒子之间。”因此，批判机械观就意味着形成统一的场的实在图景。为建立统一场论而苦苦奋斗30年，可歌可泣。 • 普里戈金： “机械观”“宇宙是单一的、无限的、不动的……它不产生自身……它是不可毁灭的……它是不可改变的……” 。而“我们的宇宙不仅仅是一个完整的系统，……而且，我们的宇宙是一个进化着的系统，它是一个进化的结果。”提出“内部时间”概念。

17. 摘自丹皮尔《科学史》 • 牛顿的权威丝毫不差地成为一种宇宙观的后盾。这种宇宙观认为人是一个庞大的数学体系的不相干的渺小旁观者（象一个关闭在暗室中的人那样），而这个体系的符合机械原理的有规则的运动，便构成了这个自然界。但丁与弥尔顿的富于光辉的浪漫主义情趣的宇宙，在人类想象力翱翔于时空之上时，对人类的想象力不曾有任何限制，现在却一扫而空了。空间与几何学领域变成了一个东西了，时间则与数的连续变成了一个东西了。从前人们认为他们所居住的世界，是一个富有色、声、香，充满了喜乐、爱、美，到处表现出有目的的和谐与创造性的理想的世界，现在这个世界却被逼到生物大脑的小小角落里去了。而真正重要的外部世界则是一个冷、硬、五色、无声的沉死世界，一个量的世界，一个服从机械规律性、可用数学计算的运动的世界。具有人类直接感知的各种特性的世界，变成仅仅是外面那个无限的机器所造成的奇特而不重要的效果。在牛顿身上，解释得很含混、没有理由再要求人们从哲学上给予严重考虑的笛卡尔的形而上学，终于达到了亚里斯多德主义，变成了现代最重要的世界观。（249）

18. 20世纪科学中的赫拉克利特 • 当代科学的发展，“更加接近西方本体论的中心问题：存在和演化之间的关系”。 • 巴门尼德：“存在是不生不灭的；存在是完整的、单一的、不动的、没有终结的。”（学生芝诺的四个著名悖论） • 赫拉克利特：“这个有秩序的宇宙，对万物都是相同的，它既不是神也不是人所创造的，它过去、现在和将来永远是一团永恒的活火，按一定的尺度燃烧，一定尺度熄灭。” • “存在和演化并非是彼此对立的，它们表达出现实的两个有关方面。”

19. 3-2、“通过涨落的有序” • 这是耗散结构理论的一个基本性结论：系统自组织的机制就是通过涨落的有序。 • 涨落也被称作起伏，是对系统的稳定的平均的状态的偏离；是系统同一发展演化过程之中的差异。 • 普遍存在，只要是由大量子系统或要素组成的宏观系统，其中就必定存在着一定的涨落。 • 在传统的思维中，涨落仅仅被看作某种不利于系统稳定存在的干扰和破坏性因素。 • 新发现：涨落可以是系统的创新之源，系统发展的建设性因素。一定条件下，当一定的涨落得到系统整体的响应，小的涨落就被放大成为引起系统整体进入新的有序态的巨涨落。

20. 3-3、“上帝不掷骰子”？ • 存在的轨道世界，前提条件给定，事物命定，沿某条轨道运行下去、折身返回。拉普拉斯决定论。 • 爱因斯坦：“上帝不掷骰子”的名言；与玻尔持续论战30年的一个重要方面。 • 相对论，拥有宇宙学公式的数学家，不需要掷骰子，可以完备地描述自然；在四维时空连续体中为所有“事件”严格定位，过去、现在和将来都囊括于其中。 • 自组织、耗散结构:复杂系统的从存在到生成、从混沌之中涌现有序，是不可逆的充斥着分叉、选择和涌现的不确定性发展过程，确定性与不确定性难分难解。未来决非命定的。

21. 确定与偶然、混沌和有序共存 • 埃里克·詹奇以《庄子·秋水》来概括《自组织的宇宙观》的基本思想： • “故曰，尽师是而无非，师治而无乱乎？是未明天地之理，万物之情也。” • 自组织演化的世界，是一个无序和有序共存、转化的世界。对立面的和谐，无序和有序的相互作用和转化，“太阳每天都是新的”，这才是“流变”中的“逻各斯”。

22. 3-4、西方文化与东方文化 • 一再强调：“我相信，我们正是站在一个新的综合、新的自然观念的起点上。也许我们最终有可能把强调定量描述的西方传统和着眼于自发组织世界描述的中国传统结合起来。” • “正如李约瑟在他论述中国科学和文明的基本著作中经常强调的，经典的西方科学和中国的自然观长期以来是格格不入的。西方科学向来是强调实体（如原子、分子、基本粒子、生物分子等），而中国的自然观则是以‘关系’为基础，因而是以关于物理世界的更为‘有组织的’观点为基础。”

23. “愈益接近两种文化传统的交汇点” • 中国的思想对于那些想扩大西方科学的范围和意义的哲学家和科学家，始终是个启迪的源泉。 “特别感兴趣”两个例子。 • “当作为胚胎学家的李约瑟由于在西方科学的机械论理想（以服从普适定律的惯性物质的思想为中心）中无法找到适合于认识胚胎发育的概念而感到失望时，他先是转向唯物辩证法，然后也转向了中国思想。从那以后，李约瑟便倾其毕生精力去研究中国的科学和文明。他的著作是我们了解中国的独一无二的资料，并且是反映我们自己科学传统的文化特色与不足之处的宝贵资料。 • 尼尔斯·玻尔，他对他的互补性概念和中国的阴阳概念间的接近深有体会，以致他把阴阳作为他的标记。这个接近也是有其深刻根源的。和胚胎学一样，量子力学也使我们直接面对‘自然规律’的含义问题。” • 《确定性的终结》：“本书所阐述的结果把现代科学拉近中国哲学。自组织的宇宙也是‘自发’的世界，它表达一种与西方科学的经典还原论不同的整体自然观。我们愈益接近两种文化传统的交汇点。我们必须保留已证明相当成功的西方科学的分析观点，同时必须重新表述把自然的自发性和创造性囊括在内的自然法则。”

24. 结语：“我们需要一个更加辩证的自然观” • 1924年，恩格斯《自然辩证法》手稿经过爱因斯坦审阅而出版，但给予了很低的或否定的评价。 • 半个世纪后，普里戈金却有高度赞赏的评价。 • “更加辩证的自然观”： • 本体论意义上的存在和生成关系的再反思； • 演化世界的发展机制的科学和哲理性探索； • 人和自然、科学文化和人文文化关系的再追问； • 西方文化传统和东方文化传统的再综合。 • 因此，更深刻的科学与人文的交融与和谐。 • 把自然看成是能够产生人类和人类社会的自然，一种客观世界与主观世界、天然自然与社会自然具有统一性的自然观。

25. 20世纪科学技术发展的一些基本特征 • 从关注和追求统一性，到同样关注差异性和多样性；例如生态科学特别注意物种和环境的多样性； • 从追求简单性到注意探索复杂性，并从关于自然界的复杂性推进到关于社会的复杂性、整体性。 • 从关注存在的世界到关注演化的世界；不仅事物的存在、结构，而且事物的演化、生长和形态； • 从主要指向无机界，到更注意研究生命、智能；科学“生物学化”、“生命科学化”； • 从面对自然界、关注科学认识本身，到联系着伦理、道德、法律问题； • 从事物本身，到更关注事物的相互关系、相互作用；不仅是什么，而且为什么以及如何做； • 从兴趣驱动的小科学范式开始转变为把兴趣驱动包含在内的以战略目标驱动为主的大科学；从业余的科学、学院的科学转变为社会建制的科学、后学院的科学； • 从纯粹探索自然的科学转变为注意学后效（生产力、经济效益）的后学院科学、应用科学和知识经济的科学； • 从无价值负荷，到注意内生价值和社会价值；科研内部存在社会建构因素，科学和技术发展负荷着社会责任与价值。 • 从个体脑力与纸笔劳动、直接的观测劳动，到信息化、计算化劳动。科学家工程师面对技术－人－自然形成的更复杂的多重关系。（与第三世界的差距更加拉大） • 总之，更迅速，更全面，更注重整体；就更需要辩证法，科学、技术、自然、经济和社会相互联系更加紧密，需要加以更深刻的认识、概括和总结。

26. 从HPS到STS的兴起 • 19世纪,休厄尔《归纳科学的历史》,《归纳科学的哲学》。 • 19世纪,马恩关注和论述了自然辩证法、科学技术与社会。 • 1931年英国,国际第二届科学史大会,革森论文促进了科学史由内史转向外史,也促进了科学学、科学社会学的萌生。 • 1923年伦敦大学学院的科学史与科学方法系 • 1950年代,哈佛大学 “科学史系”;1960年代,美国等STS学位计划。1970年代,剑桥大学建立“科学史和科学哲学系”。宾西法尼亚大学1971年建立科学史和科学社会学系;霍普金斯大学1992年将科学史系和医学史研究所合并,成立科学、医学和技术史系。 • 1990年代，RPI，Cornell, UCL等，建立STS系； • 2008，第13届国际逻辑学、方法论和科学哲学大会STS是四个议题之一。 • 从关于科学技术的历史、哲学的研究，发展起来关于科学技术的社会、传播、政策和创新的研究，Studies——从人文社会科学的多角度对于科学技术的思考和研究。 • 北京市率先设立STS作为交叉学科的重点学科。（Science, Technology and Society; Science and Technology Studies）