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自然科学研究是人类最富有创造力的社会活动,这一探索过程是科学工作者不断发现问题、提出问题和解决问题的过程。从某种意义上讲,自然科学发展史就是一部发现问题和解决问题的历史。科学研究活动作为一种探索和揭示自然界奥秘的过程,大体上可分为五个阶段:第一阶段是发现和提出问题;第二阶段是搜集有关该问题的感性材料或经验事实;第三阶段是对搜集到的经验事实进行分析整理;第四阶段是在整理经验事实的基础上提出有关科学假说,对有关经验事实进行统一解释,即解决原先提出的问题;第五阶段是对科学假说或解释进行严格检验或验证。科学研究过程的这五个阶段密切联系、环环相扣,并相互影响、相互作用,共同组成了自然科学的过程性系统。科学哲学家波普尔坚持认为,科学研究起始于问题,因为有了问题才能引发研究。当确定了所要研究的问题后,科学工作者为了解决问题,就要搜集尽可能多的感性材料或经验事实。众所周知,为了获取解决有关问题的经验事实,通常是运用观察和实验方法。实验方法之所以成为近代科学研究的重要手段,是因为它本质上是科学工作者运用人工方法“创造”自然现象。由于这些自然现象是科学工作者根据一定理论的指导有目的、有意识地“创造”出来的,所以它可以为科学工作者提供系统的、精确的、典型的、纯粹的、定向的、专业的经验事实,从而使他们获得科学研究所需的数量多、质量高的感性材料。事实上,今天科学研究所需的绝大部分感性材料或经验事实都是通过实验方法得到的。科学工作者获得了大量有关经验事实后,就必须运用归纳、演绎、分析、综合、分类、类比、比较等方法对之进行整理加工,然后在此基础上提出有关科学假说,对这些经验事实作统一解释和推演出有关结论(如定律、预言等)。那么,人们如何才能知道科学工作者提出的科学假说究竟是否正确呢?或者说,人们如何检验、判断科学假说的对错呢?不用说,只有通过经验对照加以检验或判断。如前所述,由于实验方法能够为科学工作者提供系统的、精确的、典型的、纯粹的、定向的、专业的经验事实,所以,今天绝大多数科学假说都要通过实验才能得到严格检验。科学史上这样的例子可以说是数不胜数。比如,生物界为什么总是遵循“种瓜得瓜,种豆得豆”的遗传规律,无一例外,这一遗传现象的背后原因究竟是什么?遗传学的先驱和奠基人奥地利科学家孟德尔首先发现并提出了这一人们司空见惯的问题,并着手进行解决。为了搜集解决这一问题所需的感性材料,孟德尔用豌豆做杂交遗传实验,并进行了长时间的观察,得到了系统、丰富的第一手科研材料。在此基础上孟德尔对所获得的这些感性材料进行了科学的比较、分类、分析、综合和归纳,最后,他得出了奠定生物遗传学的两大基本规律:孟德尔分离定律和孟德尔独立分配定律。这两大定律在后来分子生物学的发展中得到了充分验证,从而极大地推动了分子生物学的进步。20世纪美国生物学家摩尔根在他的基础上进行了进一步研究,并最终搞清楚了生物的遗传基因在生物遗传中的决定性作用。很显然,科学研究作为人类探索自然界活动的一种过程性系统,其五个组成部分是紧密联系、不可分割的,它们共同构成了一个有机整体。
二、作为社会文化组成部分的自然科学系统
“科学是一种文化过程。”[3]1因此,“作为一种文化现象,科学同其他文化现象一样,也表现出强烈的民族性”。从实际情况看也是如此。我们今天学习的科学(及其技术)是西方文化基因的产物,带有非常浓厚、明显的西方文化特色,就如同中医学是中国文化基因的产物,带有非常浓厚、明显的中国文化特色一样。中国人有目的、有意识、大规模地学习、引进、移植西方科学仅仅是从开始的,仅仅是基于“师夷长技以制夷”的考虑。既然科学是文化的一部分,那么它作为文化的一个子系统,其本身的各部分之间也是相互联系、相互影响、相互制约的,而且它必然与其相应的文化基因吻合,并且相互匹配、相互协调一致。从总体上看,科学作为一种文化现象,作为文化的一个子系统主要由三个部分组成:其一,价值观决定人们研究的目的和研究什么;其二,思维方式或哲学思想决定人们如何研究或用什么方法进行研究;其三,信仰信念决定人们研究的信心和如何看待其研究成果。之所以不同的科学形态之间存在重大差异或本质差异,正是由于自然科学作为一种文化子系统,其内部的基本文化要素,如人们的价值观、思维方式、信仰信念等方面存在重大差异。首先,价值观决定了人们是否研究、探索自然界奥秘或研究什么问题。以西方科学为例,其价值观因素主要包括两个方面:第一是古希腊人一开始就认为“求知是人类的本性”,因而探索自然界的奥秘、认识自然界,以达到驱除愚昧、满足人类好奇心的目的是最有价值、最有意义的事。正如亚里士多德所说,“他们探索哲理只是为想脱出愚昧,显然,他们为求知而从事学术,并无任何实用目的。”这就是说,古希腊人认为探索自然界本身就是目的,就是人类最值得做的事。第二是古希腊人认为只有认识了事物背后的原因才算认识了该事物,仅仅认识事物的表象,只是感性知识,只是经验,而感性知识或经验是不可靠的。留基伯最先提出了“因果原则———没有什么事情无缘无故而发生,一切事物的发生都有原因和必然性”。亚里士多德更明确地指出:“智慧就是有关某些原理和原因的知识”,因为“明白了原理和原因,其他一切由此可得明白”。正是在这种价值取向的引导下,从古希腊的自然哲学开始,直到文艺复兴后近代科学的诞生及发展,西方科学始终都把探索自然现象背后的原因作为研究的主要指向,因而随之也成了西方科学的本质和最主要特点。其次,思维方式决定了人们如何研究或通过什么方法、途径研究自然界。作为文化子系统的西方科学的思维方式因素主要表现在其形而上学基础和方法论两个主要方面。康德曾明确指出:“一切本义上的自然科学都需要一个纯粹的部分,在它上面可以建立起理性在其中所寻求的无可置疑的确定性。”在康德自己看来,这个作为基础的纯粹部分唯一地是作为形而上学的哲学。没有这些哲学思想作为科学的形而上学基础,科学将成为空中楼阁。方法论对西方科学的要求更为明显和重要。可想而知,进行科学研究如果不运用观察实验方法、数学方法、分析方法、分类方法、归纳方法、演绎方法、比较方法等适当的方法,科学将寸步难行。从科学史看,西方近代科学之所以从自然哲学体系中独立出来,并得到迅猛发展,正是这些科学方法的功绩。不言而喻,科学方法论本身就是哲学的一部分,正如所认为的,有什么样的世界观(哲学),就有什么样的方法论,同时方法论也最能体现出一个民族的人或一种文化模式的思维方法。再次,信仰信念决定了人们进行科学研究的信心。西方科学的信仰信念前提主要基于两类:一类是宗教的,另一类是世俗的。基督教认为,整个宇宙都是上帝创造的,因而是有序的、完美的、简单的、和谐的、有规律的。基督徒研究自然界本身就是对上帝的赞美和认识上帝的伟大。这就是说,“人们必须研究上帝的创造物以便更好地理解上帝本身”。实际上,西方绝大多数科学家集研究者和基督徒身份于一身,牛顿、哥白尼、孟德尔、爱因斯坦等都是如此。爱因斯坦甚至明确指出:“相信世界在本质上是有秩序的和可认识的这一信念,是一切科学工作的基础。这种信念是建筑在宗教感情上的。”西方人在研究探索自然界奥秘的世俗方面的信心来自于毕达哥拉斯学派的思想。毕达哥拉斯学派认为“数”是万物的本原,因为“数”是简单的、有序的、有规律的,所以整个宇宙也是简单的、有序的、有规律的。这种简单性、有序性和规律性可以用“数学”精确地表达、反映出来。毕达哥拉斯学派的这一观点直接影响了整个近代科学的发展过程,像哥白尼、开普勒、麦克斯韦、爱因斯坦等大科学家几乎都是虔诚的毕达哥拉斯主义者。总之,科学作为一种文化现象,作为文化的一个子系统,其内部的几乎一切要素都与文化基因,即人们的思维方式、价值观、信仰信念密切联系、相互吻合、相互协调,从而共同构成了一个有机的整体,使科学呈现出鲜明的文化特色。
三、作为社会活动领域的自然科学系统
作为一种社会活动领域的自然科学系统,主要包括三个组成部分:基础性研究、应用科学知识的实践和教育。这三个组成部分紧密关联、相互作用、相互影响,共同构成了自然科学这一社会性系统,并与其他社会子系统密切联系,相互协调一致,共同构成了整个社会系统。自然科学作为一种社会性系统或社会领域,基础性研究是其核心或基础。这是因为,自然科学系统之所以能够发挥社会生产力功能,能够推动社会物质文明和精神文明的进步,主要是由于它能够通过对自然界的认识成果来指导人们进行技术发明、技术创造,从而使人们更加有效地进行社会实践,而且能够通过揭示自然界的奥秘以达到驱除愚昧,满足人类求知的本性,使思想科学化的目的。从本质上看,科学的基础研究过程相当于科学家在进行着“创造”知识的活动,即“创造”出人类以前不知道或还“没有现实地存在”的知识,如牛顿“创造”出万有引力理论,麦克斯韦“创造”出电磁场理论等等。而技术实质上是“应用”知识。科学是对自然界的认识,技术则是对自然界的有效改造和利用,是社会实践。这就是作为社会活动领域的自然科学系统内科学与技术之间的本质关系。不过,科学家“创造”出来的关于自然界的知识要想得到应用或用来指导社会实践,就必须被大多数人所掌握,否则,科学知识的应用也仍然是一句空话。那么,如何才能做到科学知识被大多数人所掌握呢?不言而喻,必须通过教育,没有教育,自然科学系统既不能正常运行,也不能充分发挥其社会功能。因此,教育作为科学知识传承、应用的必要和唯一途径,必须包括在自然科学系统内。当然,把教育包含在自然科学社会性系统内并不仅仅是基于教育是科学知识传承和应用的必然要求的考虑。从现实情况看,作为自然科学社会性系统一部分的教育的主要功能是为了科学知识的传承和如何把科学家创造的知识应用于社会实践,变为推动经济发展或社会物质文明进步的杠杆,这就是国家普及教育、提高教育水平的主要目的。但教育的另一个重要功能是要培养出能够“创造”知识的科学家来。很显然,如果培养不出“创造”知识的科学家,自然科学系统“创造”不出新知识,那么知识的应用,即技术发明或技术创造就是一句空话,就是空中楼阁。所以说,教育作为自然科学社会性系统的一个组成部分,其重要功能有二:一是培养传承和应用科学知识的人;二是培养“创造”科学知识的人。这充分说明,自然科学与教育的关系十分密切,这正是我们通常都把“科教”作为一个词来使用和理解的重要原因。从以上的分析中我们不难看出,作为社会一个重要活动领域的自然科学社会性系统的三个组成部分,基础性研究(即关于自然界知识的“创造”活动)、应用科学知识的实践(即技术或对自然界的有效改造和利用)和教育(培养创造、传承、应用科学知识的人)是密切相关的,它们共同构成了一个不可分割的有机整体。
四、启示
【英文摘要】As our main way of acquaintance with nature, science hasbeen greatly dev eloped.Is it real that we understand thenature less? This paper tries to confirm the phenomenonthrough a review of the history of natural p hilosophy andnatural science.
【关键词】自然/理解/自然科学
nature/understanding/natural science
【正文】
60多年前,W.海森堡在萨克森科学院的一次公开会议上给人们提出了一种极易被忽略的“奇特”现象:自然科学的每一进展几乎都是通过对先前提出的问题和形成的概念的放弃而取得的,随着科学知识的增长,人们对自然界的理解从某种意义上说越来越少〔1〕实际上, 这种“奇特”现象不仅容易被人忽略,即使指示出来,也很难使人相信。自然科学是如此的严格和富有成果,以至于给我们带来了巨大的变化,并深刻地影响着人类的思想观念, 难道它真的对自然的理解越来越少吗?
海森堡通过到他演讲的那个时候为止的物理学史上的大量事实说明上述现象确实存在,但并没有深入地讨论这种现象。在今天看来,仅仅通过海森堡的那篇讲话,不足以使人相信,尤其是不足以让我们真正地理解这种现象。有必要超出物理学史的范围,从一种更加广阔的视野出发,进一步深入地思考:自然科学,不仅仅是物理学,不仅仅是严格意义上的狭义的自然科学(近现代的严密自然科学),就广义的人类对自然的研究而言,它是如何地越来越减少对自然的理解?它为什么要越来越减少对自然的理解?它通过什么方式越来越减少对自然的理解?是什么力量或因素导致了它对自然的理解越来越少?这种越来越少的理解的存在论根源是什么?我们应该满足于这种越来越少的理解呢,还是应该逆而反之,增加和丰富对自然的理解?如果要增加和丰富对自然的理解,需要通过什么样的途径,是通过科学自身的完善,还是需要另觅它途?这些问题是极其复杂的,本文首先尝试着考察一下,人类对自然的研究如何导致了对自然的理解越来越少。
由于这里的考察并不局限于严密自然科学,“人类对自然的研究如何导致对自然的理解越来越少”这个问题可以包含下述几方面的内容:(1)古典时期的希腊自然哲学作为对自然的有意识的研究, 与古希腊早期思想家那种对自然的源初理解相比,如何降低了对自然的理解力度;(2 )随着文艺复兴而产生的近代自然科学与古希腊和中世纪的自然哲学相比,如何从内容上减少了对自然的理解;(3 )近代科学产生以后,在其发展过程中,对自然的理解如何越来越少;(4 )自近代以来,凡是试图增加对自然的理解的努力,皆因背离近代科学的基本精神而得不到科学界的认可。这4个方面的内容其实也构成一种历史线索, 下面将对它们逐个加以考察。
1 希腊
“自然”一词在古希腊文献中即physis。对physis的思考在古典时期的希腊哲学中占居着重要的位置,在古希腊早期思想中更有着主导性的地位。我们可以把古希腊人对physis的思考称为自然哲学,但如果以后来的眼光来看待这种自然哲学,就会造成根本性的误解。
Physis来源于phyo,后者的意思是产生、成长、本来如此、自身绽出。Physis就是驻立于自身并从自身公开出来,涌现出来。凡是自身呈现的都是physis,人和社会、生活和习惯、伦理和法律、灵魂和神等与日月星辰、山川草木、鸟兽鱼虫一样属于physis。这样的physis也就是“存在”一词的源始含义。在巴门尼德的《论自然》中,自然问题就是以存在问题的方式表现出来的。
对physis的思考就是对存在问题的思考,但万物并不是现成的存在于那里的,而是呈现出来的。对于古希腊早期思想家来说,没有呈现和公开的东西,就是处于遮蔽状态的东西。源始的遮蔽是一种神秘,一种黑夜(尼克斯,nyx),一种apeiron(无定),或者说就是万物的本原。本原就象Oceanus(海洋之神)那样涌动不已, 在涌动中万物呈现出来。呈现出来的万物也不是凝固的,万物属于physis(涌现),它们涌动着显现,也涌动着抽身而去,复归于无分别的涌动本身,也就是说复归于本原。万物的涌现和复归中隐含着必然性的力量,physis就是一种命运。阿那克西曼德说万物都按照命运(chreon)而产生和复归。赫拉克利特把这种命运性的力量称为logos,即聚集着的显现力量。 在巴门尼德那里,这种命运的必然性就是存在本身的永恒性、不变性。
早期思想家从与源始的存在密不可分的思想深处思考physis,思及所有属于自身呈现的事物,思及physis的源头和命运,思及万物的生命力,思及人与万物的源始和谐。他们深入于人与万物的源始的相互应和、协调一致之中,并由此生发出对自然(physis)的领悟和理解。这是一种颇具生命力的非对象性的领悟,是一种类似于中国古代思想的天人合一式的理解。
然而,早期思想家的理解在后来受到误解和指责。阿那克萨戈拉说,希腊人讲“生成”和“消灭”是个错误,实际上只有结合和分解,如果还用“生成”和“消灭”这两个词,那也只是习惯而已。德谟克利特则沿着这种思路提出了影响很大的原子论。在原子论中,physis只是原子和虚空,至多包括原子的形状、大小和位置。千差万别的事物只是同质原子的不同形状和不同排列方式造成的。这样,自然就成了现成的东西,万物不再是呈现出来的,不再与人的生存和思想密切相联。原子论对自然的理解是简化的、分析式的,对于现成的东西不必花费很多精力去体验和领悟。
智者学派的怀疑主义和苏格拉底对自然哲学的否定,在柏拉图那里又导致了physis的含义的另外一种改变。physis即涌现,但涌现应指涌现出来的外貌(eidos),而且这种外貌也有真有假, 有体现事物本质的东西,也有仅仅是表面现象的东西。所以,真正的physis应是事物的真实存在,或者说事物的本性、本质、本体,用idea(理念、相)来表示更为恰当和准确。由此,柏拉图哲学的重点就由physis转向了idea(理念、相)。但是,这种idea是本体而不是现象。我们所感觉到的万事万物都是现象,与理念有着本质的区别。可感的事物只是对理念的摹仿或分有,是不完满的、有缺陷的。理念派生万物需要另外借助于一个造物主。理念是可知但不可见的形式,与数、几何图形密切相关。对理念的把握,除去思辨之外,还需要数学。数学在把握理念上具有必不可少的作用。
德谟克利特和柏拉图对自然的理解力度降低了许多。首先,两人都把作为涌现或存在的physis变成了现成的具体的存在者——原子和理念。原子是万物的构成元素,理念是万物背后的本体。原子和理念似乎就是本原,但在早期思想家那里,本原只是源始的神秘,是没有显现的源初遮蔽,因而不是一个现成的存在者。第二,两人分别把万物的生成和涌现变成了原子的机械组合和造物主摹仿理念的创造。
浑厚强劲的physis的生命力要么成了机械的运动,要么由造物主取代了。另外,在柏拉图那里,关注的核心是理念本身,造物主的创世过程和创造出来的这个可感世界在柏拉图哲学中并不占居突出的地位。第三,早期思想家对physis的理解是非对象性的源始思想,到德谟克利特和柏拉图这里,对physis的理解具有了对象性的特点。这就是除去领悟、思辨之外,还需要寻找数学结构,要么是由原子的不同排列构成的数学结构,要么是不同的数学式理念。在间接的、抽象的数学式认识中,丢失了许多活生生的东西。
亚里士多德不同意柏拉图通过理念理解自然的做法,也不同意德谟克利特把physis归结为物质性的原子。他认为,physis的主要含义是指事物内在的本性、根据、基体,应该用自然物自身的本性、内在根据等说明事物的运动变化。而这些也就是事物的原因。这种原因不能仅仅是物质性的东西,也不能仅仅是形式的东西,而应该是质料和形式的结合。其中,形式既构成事物的本质,又是事物运动变化的动力和目的,形式因、动力因和目的因是一种原因。事物的运动变化也可以通过潜能和现实加以说明。自然物最初处于潜在状态,但它有实现自身的欲望,运动和变化就是事物从潜能到现实的转化过程。
在亚里士多德这里,事物的原因实际上就是事物的本原。由于这种原因和本原是事物自身具有的,所以事物的生长和运动的力量属于事物自身。与德谟克利特和柏拉图比起来,亚里士多德更接近古希腊早期思想家。但是,亚里士多德的本原受到元素论的极大污染,除去事物的源头、始点、本质和生长力量之外,也包括构成事物的元素。作为源始遮蔽的本原在亚里士多德这里成为已经揭蔽的原因,实际上就是事物的“四因”。他把早期思想家那里作为遮蔽的本原误解为作为元素的质料因,把本原自身去蔽而显现的命运和logos转换成形式因、 动力因和目的因,而logos自身则仅仅是一种纯粹数学的比例、 关系或一般原则或理性的力量或范畴或形式逻辑。
亚里士多德自然哲学的内容十分丰富,对自然的理解也胜过柏拉图和德谟克利特。他的理论思辨试图把握physis本身,但沾染了许多对象性思维的特点。在德谟克利特和柏拉图把存在降为存在者以后,他已无法摆脱元素论和理念论的影响,无力从存在者上升到存在本身,并从存在本身的层次把握作为涌现的physis。亚里士多德把早期思想家对自然的思考铺展开来,充实起来,但理解的力度不可避免地下降了。他感到对于早期的著作难以吃透,甚至给它断句也颇为困难〔2〕。另外, 亚里士多德把研究存在本身的学问叫作第一哲学,研究自然物的运动变化的自然哲学则不属于第一哲学。 自然哲学与第一哲学的分离, 缘于physis和存在的源始含义的掩蔽,也清楚地表明了对自然的理解力度的降低。
2 近代科学的起源
柏拉图和亚里士多德的自然哲学作为古典时期成熟的古希腊自然哲学,逐渐汇入基督教哲学之中。柏拉图哲学首先被基督教神学吸收进去。后来亚里士多德主义占居了支配性的地位。到文艺复兴时期,柏拉图主义再度兴起。但这时的柏拉图主义并不是柏拉图哲学的简单翻版,而是对后者作了重要的修改和重新解释。
首先,在柏拉图那里,关注的重点是理念而不是有缺陷的自然界。但在新柏拉图主义这里,自然界成为重要的研究对象,人们希望通过自然界这本大书来认识上帝的伟大。其次,在柏拉图那里,不完善的自然界与完善的数学形式是不可能一致的,数学研究不是为了认识自然界本身,而是为了把握完善的理念。在新柏拉图主义这里,自然事物与数学形式是一致的,“数包括可以比较的一切事物”〔3〕, 人只能通过数学把握有限的事物,至于无限的事物的本质则是我们所不能把握的。第三,在柏拉图那里,尽管对理念的把握必须精通数学,但另外还需要理论思辨。在新柏拉图主义者这里,则存在着一种从重视思辨到越来越忽视甚至厌恶思辨的变化过程,最后仅仅满足于寻找自然界的数学关系。第四,在柏拉图那里,由于理念的种类繁多,摹仿理念的事物也因而具有了质的多样性。在新柏拉图主义这里,自然界的质的多样性则越来越被量的差别所替代,人们关注的不是本质的复杂多样性,而是简单的量的关系。
新柏拉图主义推动并直接参与了近代自然科学的产生。与柏拉图哲学相比,在本质的多样性方面减少了对自然的理解,在数学形式或数学关系方面加强了对自然的规定。但近代自然科学的对立面不是柏拉图哲学,后者以新柏拉图主义的形式成为前者的同盟军。近代自然科学的真正对立面是亚里士多德的自然哲学,二者的区别在程度上远远超过新柏拉图主义与柏拉图哲学的区别。造成近代科学与亚里士多德自然哲学相对立的原因在于,研究自然的“范式”发生了根本性的变化。
亚里士多德自然哲学追问自然物的内在原因,亦即从自然物本身的内在根据和本性解释它的运动变化。但是,近代自然科学并不追问物体的内在原因,而仅仅从外在关系上描述事物的运动。伽利略反对亚里士多德提出的对自然界的因果解释,但他本人并没有提出一套新的因果解释来取代之,因为他本来不打算作出原因上的解释。牛顿在《自然哲学之数学原理》中也反复强调,他不想从实体的形式和隐蔽的质方面,对自然作出“物理根源”(即自然哲学的根源)上的解释。
亚里士多德研究自然的方法是理论思辨,即运用思辨概念来解释各种自然现象,把物理事件纳入人的观念之中,使二者和谐一致。但是,这种“纳入”不是强制性的。亚里士多德的思辨即胜任、擅长,能够注视某物并把某物收入眼帘。理论思辨就是纯粹观照,观看事物的纯粹显现,对自然的思辨也就是对自然的观看。因而亚里士多德对自然的研究实际上就是让思辨概念与自然现象达成一种“视界融合”。只有在这种融合中,才算实现了对自然的理解。近代自然科学对自然的研究则是数学描述,即寻找并建立关于自然界的数学定律,以此描述自然界的数学形式或数学关系。除此之外,不再做任何思辨性的“假设”,因为大自然这本书“是用数学的语言写成的,它的字母就是三角形、圆和其它几何图形〔4〕”。 在这种数学描述中不再有其它的自然现象与人的观念的“视界融合”。人无需从观念上理解自然,只需从数学上推导并计算自然。
在亚里士多德那里,纯数学形式不涉及事物的质料,不关乎事物的本性和根据,因而与“物理学”(自然哲学)无关。亦即,数学在人类理解自然方面并不扮演重要的角色。在近代自然科学这里,数学是认识自然的最重要的手段,“数学证明所提供的真知,这是和神的智慧所认识到的真知是一样的”,尽管神靠的是直觉而不是数学推理〔5〕。
在亚里士多德那里,物质(质料)与数学形式是不可混淆的两种完全不同的东西。近代自然科学则把物质归结为数学形式。所谓物质(质料)就是广延,即几何上的量,因而完全可以用数学上的量来描述。对于不能够用数学加以描述的东西(如味)则被排除在自然科学的研究领域之外,直至能够对它们加以量化。
亚里士多德自然哲学所研究的现象是经验直接给予的,每一个人都可亲身经历的自然事件亦即直观经验构成自然哲学的解释对象。在近代自然科学中,直观经验并没有重要的地位,重要的是实验事实。而实验事实就是在尽可能完满的条件下,按数学假设制造出一个自然环境,让预期的现象在其中出现。这样的实验事实是抽象的、人为的、数学性的。比萨斜塔实验在伽利略看来还不能属于严格的实验,因而不足以否定他的数学假设。
近代自然科学预设了自然界的数学结构,戴着数学的有色眼镜来看自然,自然界因而呈现出一幅与古代截然不同的图景:不是天体绕着地球转,而是地球和其它行星绕着太阳转;天体和地球上的事物没有本质的区别,地球上的各种事物也没有本质的区别,现象的不同都是由量决定的;每个物体都没有按其内在本性所属的特有位置,它们原则上可以处于任何位置;空间不是由自然物的存在所开辟的处所,而是均匀的对任何物体都一样的绝对空间;运动本身没有内在的原因,运动状态的改变是由于外加力引起的;外加力也不是另外一个本质或原因,而仅仅是一种数学上的量;与重力和其它外加力相连的质量不包含事物的任何“质”,而纯粹是一种量;光和颜色没有任何隐喻性的本质和意义,仅仅是一种电磁波,而电磁波又被归结为麦克斯韦方程等等。
这样一幅自然图景是简单化、数学化的,从中我们不能理解自然的丰富含义,不知道各种自然现象都是什么。海森堡在前文提到的那个演讲中谈到牛顿和麦克斯韦的光学时说:“虽然一个天生的盲人也能学会并且弄懂全部光学,但是通过这个学习,他决不会对什么是光获得任何一点知识。”〔6〕事实上,近代科学本来就满足于数学描述, 不再想进一步去理解自然。如果在什么地方还保留着理解的残迹,那也只是暂时的,是科学研究的程度不够造成的。
3 近代科学的发展
近代科学自产生以来,发展异常迅速。人们说,人类对自然界的认识不断地深入和扩展,认识的深度和广度迅速地增加。但是,自然科学的发展实际上只是数学描述向各个方面的挺进,在这个过程中,人类不仅没有增加对自然的理解,反而把更多的事物和更多的领域统一到数学式的认识之中。从某种意义上说,自然科学的发展过程就是一个对自然的理解越来越少的过程。
相对论和量子力学被认为极大地改变了人类对自然界的看法,更新了经典物理学视野中的世界图景,它们是否真的比经典物理学提供出更多的对自然的理解呢?在经典物理学中,①有一个在我们之外的独立的客观世界;②物体的质量、运动、时间、空间等也都是各自独立的。在相对论和量子力学中,①不存在一个与我们无关的客观世界;②物体的质量、运动、时间、空间等都密切联系在一起。但是,无论是客观的自然界,还是与人类不可分割的自然界,都是数学化的自然界,只不过对于后者来说,在确定其数学关系时,测量过程本身影响着微观世界的数学关系。对于第二点区别,也不能说20世纪物理学增加了对自然界的理解。质量与运动速度的关联预示了把质量和能量这两种“量”统一为一种“量”的可能性;时间与空间的联系则标志着时间完全被归结为多维空间的一维;时空与物质密度的关联又进一步把多种“量”归结为一种“量”。另外,量子力学又表明,实验事实或微观客体只是多维位形空间中的波函数,我们无法对它们进行直观的把握,不知道它们究竟是粒子还是波。所以,20世纪物理学更为彻底地把自然界理解为纯数学关系,把更多的概念统一到了数学定律或数学方程式之中。从某种意义上说,物质真的消失了。
然而,20世纪物理学中那不可把握的“量”,与中国古代哲学中的“无”,与古希腊早期的单一“本原”,不是有某种类似性吗?卡普拉不是也详尽地讨论过现代物理学与东方神秘主义之间的相似性吗?是的。不仅如此,早期希腊思想中那种“本原”生成万物,中国古代哲学中老子的“天下万物生于有,有生于无”,与现代物理学之可能把万物解释为一种“量”并让这种“量”形成万物,也有某种相似性。但是,这些相似性只是表面现象。古希腊早期的“本原”生成万物是在physis中涌现、呈现出来的,中国古代的道生万物或万物生于无等也是在作为自己如此、自身这样的“自然”中显现出来的,而现代物理学的“量”与万物的关系是在数学演算中形成的,是计算出来的。在计算中,除去纯粹的数量关系之外,我们不再能够理解和把握其它的一切。
也许有人说,你上面讨论的只是近现代物理学,但近现代科学不只是物理学。是这样。吴国盛在“自然哲学的复兴”一文中指出,人们把牛顿科学视为数理科学的典范,把数理科学视为一切科学的典范,但是在近代科学中还存在着与数理科学传统相对立的另一种科学传统,这就是博物学传统或自然史传统。这种传统典型地存在于生命科学之中……〔7〕。然而,在20世纪的科学发展中, 博物学传统并没有很好地贯彻下去。吴国盛承认,由于受到数理科学的影响,博物学被认为科学性不强。在数理传统强大的攻势下,任何科学要想成为成熟的严密的科学,要想在科学共同体中得到重视,都必须从数学的角度去认识自然。生命科学中保留着的有机论和博物学传统步步后退,数理传统以及与之匹配的机械论、还原论步步进逼。今天,生命科学已变成数理科学,生命体已被描述为在基因基础上的数学关系,生命科学的实验成为测量以及在测量的基础上寻找生命体的数学结构。除此之外的生命科学研究,要么是不严格的,要么是无关紧要的。
生态学在今天成为时髦的名称,人们认为生态学给我们提供了对自然界的崭新的更为合理的理解,使我们认识到人与自然界共同处于一个有机的整体之中。但是,如果我们看看真正的生态学家所做的工作,就会对这种看法持一种谨慎态度。人们对生态学所抱有的希望以及在生态学之外提出的生态哲学是一回事,而生态学作为严格的科学其本身又是另外一回事。生态学在处理自然界的各种关系时,使用的仍是数学手段,它本质上仍然把自然界的各种关系归结为数学关系。在生态学中,一个生物圈内的土壤、植物、动物和人等,他们本身是什么是无关紧要的,重要的是他们各自消耗了多少,他们又产生出多少,这些量的关系是否平衡等等。所以,生态学整体上仍是对自然的数学式理解,是数理传统向生态领域的推进。生态学(不是生态哲学)视野中的自然是一部更大、更复杂的数学化机器。
4 理解的困境
如果不承认20世纪自然科学的新发展所带来的变革,可能会遭到多方面的批评。至少,在科学共同体内部确实有科学家试图更新自然科学的范式,普里高金就是一个典型的例子。在国内学术界,也不断有人为新科学而呐喊。董光璧发现从传统科学中已滋长出一些新的趋势:①由只揭示能重复的知识到重视不可再现的现象和行为;②把科学的社会运用视为科学本身的份内之事;③把价值视为明显的和重要的因素;④要求知识系统的反身性或自反性。他认为这表明“科学的整体范式开始变革”,我们应为这新型的科学(他叫做“第二类科学”)辩护〔8 〕。吴国盛认为,“自然科学已经在自觉地反省由近代科学所铸造的人与自然的关系格局”。系统科学、非线性科学和生态科学等新兴学科突出了与古典科学不同的整体性观念、非还原观念、非决定论观念、复杂性观念、不可逆性观念等,因而表明了新的科学范式。新的科学范式是又一次“真正的革命”〔9〕。
但是,他们都承认新的科学是极其弱小的、不成熟的,在整体上并没有为科学共同体所接受。另一方面,物理学家、生态学家、系统科学家和非线性科学家等在提出对自然的新理解时,除去像普里高金这样的人试图改变科学的范式之外,还有另一种情况,这就是他们不是把新理解视为科学本身的份内之事。当他们作为科学家时,他们从事着对自然的数学描述,但他们不想仅仅有一种身份。当他们让自己扮演哲学家或普通人时,他们就不是从数学上描述自然,而是抛开自然的数学化,当然也不排除以他们的数学公式作为似是而非的“出发点”,提出对自然的非数学的理解,诸如生态哲学的观念、系统观念、整体性观念、有机观念、非决定论观念、不可逆观念等等。我们不可冒然把他们在数学化的科学之外提出的观念与他们从事的数学化科学本身混同起来。对自然的非数学理解与他们的“份内之事”之间没有必然的逻辑桥梁,从量子力学、系统科学、生态学的数学公式本身不能逻辑地推出对自然的非数学式理解。在数理科学的视野中只能存在着数学化的自然。从数学化的自然到非数学化的自然,只能跳跃;从数学化的科学到非数学化的自然观念,只能跳跃。在20世纪的许多科学家中间,实际上发生了一种从数学化的科学本身到非科学的哲学观念的“格式塔转换”。但我们往往认为他们提出的对自然的新理解就是从科学理论本身直接引出来的,或者是包含在科学理论里面的。
可见,在科学共同体内部出现的对自然的新理解要么是不成气候的,要么是与科学本身无关的。数理传统的统治地位依然固不可催,数学化的自然科学将继续勇往直前。自然科学在整体上并没有增加对自然的理解。
自近代以来,自然科学承担着人类研究自然、把握自然的重任,科学共同体是实施这项重任的“无形学院”。但是,在这个“无形学院”之外,仍然有许多人从事着对自然的研究和把握。诗人和艺术家们不是在生动有力地理解着自然吗?德国浪漫派不是也提出了他们的自然哲学吗?谢林的自然哲学不是也很精致的吗?黑格尔的自然哲学不是更为精致且博大精深吗?歌德不是具体地从事了许多“自然科学”研究吗?然而,对自然的这种种理解,不是被科学共同体弃置不顾,就是受到他们的冷嘲热讽。歌德的“科学”实质上也并没有被科学界接受〔10〕。
进入20世纪以来,在科学共同体外部提出的对自然的非数学式理解仍然连绵不断,富有意义的、活生生的自然并没有消失。怀特海早期研究现代形式逻辑和数学,但后来反对把自然界理解为“数”,最终建立了有机哲学,从“现实机缘”出发,把宇宙理解为一个生成转化的过程,并用“吸取”、“摄受”等概念来解释这个过程。莱奥波尔德和罗尔斯顿等人则相继阐释自然界的伦理关系,把人与人之间的伦理道德推广于自然界的一切实体,要求尊重山川草木、鸟兽鱼虫的权利和尊严,主张从自然界的“是”中领会出“应该”,从“事实”中揭示出“价值”。当代西方的各种后现代主义与生态伦理学、生态哲学、有机论自然哲学等相互交织,也纷纷提出对自然的新理解。格里芬甚至致力于建设一种后现代科学,让世界“返魅”,批判“祛魅”的近现代科学。
所有这些思想都显然与数理传统支配着的自然科学不同,增加和丰富了对自然的理解,并使人与自然密切相联、相互切近。但是,它们在人类文化中实际上都处于边缘地位,如同19世纪的有机论自然哲学一样,并没有在人类认识自然的“宫廷”中占居一席之地。怀特海的有机哲学是在分析哲学传统的包围中产生的,不仅对于科学家影响甚微,而且也得不到哲学家的共鸣。生态伦理学和生态哲学则始终受到混淆“是”与“应该”、“事实”与“价值”的指责,其反对人类中心主义的主张一直没有获得牢固的逻辑基础。至于格里芬等人的后现代科学,由于它试图以自然科学的面目出现,就尤其得不到科学共同体的认可,其宗教化、文学化和物活论色彩被指责为愚昧落后的“万物有灵论”。对超感觉和心灵致动等超心理现象的容纳则更无法使科学界接受他们这种后现代科学。
文艺复兴以来的时代是科学的时代,如果对自然的研究和理解不被自然科学所接受,不被整个科学共同体所认可,那就不能算作对自然的认识成果。19世纪和20世纪的哲学家们和科学共同体内外的“科学家”们所做的工作并不标志着人类对自然的理解变得丰富起来。
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〔8〕董光璧·从科学思想的进展看科学哲学的新途径[J]·自然辩证法研究,1997,(2).
关键词:西部地区 小城镇 环境建设环境保护
中图分类号:F207 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2010)09-073-02
小城镇是我国的基层行政及地理区域,是基层社会的政治、经济、文化中心。它的建设发展相对于国家是一个个“细胞”的建设,但它的健康发展却关系到整个国家的发展。我国西部地区由于地域辽阔,自然地理环境复杂多样,经济发展水平落后,环境建设与保护能力弱,由此造成西部地区小城镇的环境建设和保护与全国相比存在较大差距。西部是我国生态最脆弱的地区,西部地区资源环境状况以及小城镇建设对环境的影响,要求我们在西部小城镇建设中,要自觉运用自然观去分析把握现状,并加以合理建设,在自然观的指引下,努力实现西部经济、社会、文化与生态环境的协调发展。
一、自然观视角下的环境建设与保护
自然观认为世界有“人与人”和“人与自然”两种关系,这两种关系是相互制约和不可分割的。“人与人的关系”是在“人与自然的关系”的基础上生长起来的;“人与自然的关系”是以“人与人的关系”为其度量的尺度的。这两种关系在总体一致时才能使人类获得基本的生存和发展空间。马克思、恩格斯在一百多年前就提出了一个重要命题:“人类同自然的和解以及人类本身的和解”。马克思、恩格斯的生态观把实现“人类同自然的和解以及人类本身的和解”确立为人类社会发展过程中正确处理人与自然、社会三者关系的最高价值目标。认为,人在自然界中具有双重属性,即自然属性和社会属性,因此,人在自然界中具有“双重地位”。的创始人一再告诫人们要摆正自己在自然界中的位置,强调“人是自然界的一部分”,“人本身是自然界的产物,是在他们的环境中并且和这个环境一起发展起来的”。恩格斯的辩证自然观阐释了人类社会从自然界生成的必然性。一是自然界自身的运动演化并非非自然力量推动的结果。二是自然界向人类生成是必然的。在物质由低级向高级的运行中,自然界的简单的机械作用走向人类生命的运行,是自然发展不可逆转的必然归宿。由此,较之其他生物物种,作为自然运动的最高形式的生命运动,人类身上确实被赋予了更多的认知和主动干预自然的权利。而且人与自然的进一步发展就是“人的自然化”和“自然的人化”。“人不仅使自然物发生形式变化,同时他还在自然物中实现自己的目的”。这种生态观的重大价值和现实意义就在于向我们提供了一条清晰的认识环境问题和解决环境问题的基本线索。
自然观对于环境建设与保护的实践具有十分重要的指导意义,“人与自然关系”的观点概括起来主要是:(1)自然界是社会历史生成的前提。(2)社会历史的创造者是人及其社会。(3)现实意义的世界乃是人化自然,是人与自然相互作用而诞生的实践世界。实践世界不可等同于人与自然界的简单相加,而是在两者相互关系中生成的整体性和一体化。(4)所谓人与自然的和谐世界是实践意义上的世界。马克思提出:“人以自身的活动来引起、调控和控制人与自然的物质转变过程”。恩格斯也指出:“我们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然界。存在于自然界的,我们对自然界的整个统治,是在于我们比其他一切动物强,能够认识和正确运用自然规律。”“我们应当学会更加正确地理解自然规律,学会认识我们对自然界的惯常行为的干涉所引起的比较近或比较远的影响。”也就是说,人类必须正视自己在改造自然过程中的种种失误,协调与自然的关系,才能保证人类社会的可持续发展,实现“人同自然界的完成了的本质的统一”。
我们党的领导火不断把自然观与我国现代化建设的具体实践相结合进行理论创新。1995年9月,同志在《正确处理社会主义现代化建设中的若干重大关系》一文中指出:“在现代化建设中,必须把实现可持续发展作为一个重大战略。要把控制人口、节约资源、保护环境放在重要位置,使人口增长与社会生产力的发展相适应,使经济建设与资源、环境相协调,实现良性循环”。同志告诫我们“切实保护资源和环境,不仅要安排好当前的发展,还要为子孙后代着想,决不能吃祖宗饭、断子孙路,走浪费资源和先污染、后治理的路子”。总书记在十七大报告中也明确提出“必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置,落实到每个单位、每个家庭”并强调“要建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护环境的产业结构、增长方式、消费模式。”
当前,全党正在实践科学发展观,科学发展观的核心是以人为本,基本要求是全面协调可持续。可以说,科学发展观本身就是对自然观的实践和创新。因此,我们必须在自然观的指引下,努力实现西部小城镇的科学发展。
二、西部地区小城镇环境建设与保护现状及存在的问题
西部地区整体经济、社会发展较为落后,环境建设与保护意识相对薄弱,而其内部的小城镇环境建设与保护水平也差异巨大,极不平衡。总体看,大城市周边的小城镇比中小城市周边的小城镇环境建设好;离市县政府近的小城镇比远的小城镇环境建设好;经济发展好的小城镇比经济发展差的小城镇环境建设好。而且从整个西部地区来看,由于总体处于经济落后地区,环境建设与保护不好的小城镇远比相对较好的小城镇数量多。
西部地区小城镇环境建设与保护存在的问题主要有:第一,缺乏整体规划,或有规划但频繁改变,或规划不具体且执行不力,导致整体布局不合理、不规范,缺乏科学性,房屋、街道建设凌乱无序。第二,脏、乱、差现象突出,缺乏有效管理,车辆乱停乱放,摊位占道经营,垃圾随意乱扔,缺乏必要的公共设施。第三,环保意识差,环保设施缺。没有合理的垃圾处理场,更多的是采取简单的堆积,让“自然”来处理垃圾;没有污水处理设施。污水“随便”排放;工厂废气不经处理随意排放。
从的人在自然界中的双重地位的观点出发,审视西部小城镇环境建设与保护存在的问题,西部小城镇环境建设问题的根源在于没有处理好人与自然的双向互动关系,因而也就无法实现和谐发展。
1.环境建设与保护意识差。改革开放30多年来,我国的总体经济有了很大提高,但是东西部之间、沿海与内地之间经济发展的差异很大,西部地区许多小城镇都以农业为主。经济落后,许多家庭还处于以解决基本的温饱为目标的状态,在这种情况下,人们普遍关心的不是如何去建设或保护优美的环境,而是如何大量向自然索取,实现脱贫致富的目的;加之西部小城镇普遍较为闭塞,交通、通讯不够发达,与外界沟通交流少,环境建设与保护的意识淡薄;西部小城镇的行政管理者们也并未把
环境建设与保护放在重要的位置,而把单纯的人均收入、城镇规模、企业发展等作为其行政“绩效”,由此形成了整体环境建设与保护意识较差的现状。
2.小城镇规模简单扩大,缺乏科学合理的规划。国家实施的“退耕还林工程”、城乡一体化建设、农村城市化建设等一系列政策和措施,是为改变农村不合理的生产方式、优化农村产业结构、加快贫困地区农民脱贫致富、促进农村经济发展,通过这些政策的贯彻实施不仅可以合理利用土地资源、改善生态环境、增加林草植被、维护国家生态安全,而且也可从根本上解决“三农”问题。但是这些政策在执行中,出现“一刀切”的现象,简单粗暴,缺乏对当地的生态环境、文化环境、经济环境的深入研究。缺乏科学的规划或有规划不执行,人为改变规划的现象随处可见,导致小城镇环境建设与保护的乱象。从当前情况来看,农民向小城镇的“汇聚”还停留在简单搬迁的阶段,表现为小城镇规模简单变大,人口骤增。房建凌乱,“街路”不分,商区、住宅混杂,医疗卫生、教育、污水及垃圾处理等公益配套设施建设难以跟上。在旧有平衡被打破的情况下,如何以人为本、科学合理有序地构建新的平衡,实现可持续发展,是需要根据各地实际,深人进行研究和规划的。
3.企业发展的盲目性,破坏了原有的生态环境平衡。由于西部大多数小城镇经济落后,“渴望”快速发展经济,因此,小城镇的管理者们在发展乡镇企业和招商引资时缺乏理性:对项目不进行认真细致论证,只要有项目就上,只考虑经济效益,而不考虑社会效益、环境效益等。由此,一些“高耗能低产出”、低技术含量的乡镇企业发展起来,甚而至于一些污染严重、效率极低的已被经济发达地区淘汰的企业也被当成“珍贵的项目”引入到乡镇,“毫无顾忌”的进行生产,对环境造成严重破坏。由于这种经济发展的盲目性,原有的良田被建成厂房,森林绿地被破坏,水库被填平,以往清澈的河流被非科学的改道或作天然的“排污管”甚至被粗暴的“截断”。以至于污水遍地淌,垃圾到处堆,空气臭烘烘。
三、从的自然观来认识环境建设与保护的重要性,实现西部小城镇的科学发展
1.强化环保责任,增强环保意识。保护生态环境,是全党全国人民必须长期坚持的基本国策。在西部地区小城镇建设中,各级各部门都要进一步增强环保意识,从战略的全局的高度,充分认识西部地区小城镇环境建设与保护的重要性和紧迫性,切实把西部地区小城镇环境建设与保护作为大事来抓。首先从地方各级行政领导开始,通过他们的身体力行去影响地方各级行政部门及其工作人员,将环境建设、环境保护纳入地方各级行政部门的政绩考核体系中,促使各级行政部门在作出决策和审批项目时必须紧密结合环境保护和环境建设来进行,提高环保工作的自觉性和主动性,强化责任落实。同时,通过经常性的、群众喜闻乐见的环保宣传教育活动,去影响和带动广大群众关心环境,增强环保意识。自觉地参与到环境建设与保护中来,营造良好的环保氛围。
2.科学规划,协调发展。西部地区小城镇建设必须统筹城乡、协调发展,做到布局合理、规模适度、富有特色,实现经济、社会、文化与生态环境的协调发展。西部地区在制定小城镇建设规划时必须同时进行环境规划,要邀请相关专家学者对小城镇的周边环境、自然生态、经济发展、资源状况、人口状况、人文环境等因素进行科学客观的分析和论证,把环境规划同城镇建设发展规划、区域体系规划、建设总体规划、土地利用总体规划、交通规划等相互衔接,实现经济建设、城乡建设、环境建设同步规划、同步实施、同步发展。在确定基础设施建设项目时,要充分考虑可能产生的环境影响,进行环境影响评价和必要的环境风险评估,通过科学的评价、预测,提出建设中的环境保护对策措施。西部地区小城镇的政府部门应设立专门的机构、安排专门的人员来开展环境建设与保护工作。通过经济与环境建设的同步,来构建人与自然的和谐,实现西部小城镇的科学发展。
3.加大环境建设与保护的投人,重视环境治理技术的研发与应用。环境建设与保护作为公益性事业是需要大量投入的,而西部大多数小城镇经济落后,缺乏必要的环境治理与保护资金,因此,国家应采取倾斜政策,加大对西部小城镇环境建设与保护的投入,同时强化资金监管机制,保证专款专用,以真正促进西部地区小城镇环境建设与保护上水平。国家也应鼓励经济发达地区的小城镇与西部地区小城镇“结对子”,利用发达地区小城镇经济上、经验上的优势来帮助和带动西部地区小城镇搞好环境建设与保护,以缩小地区间环境建设与保护的差距,从而提高全国整体的环保意识和环境建设水平。西部小城镇最突出的环境问题是居民生活工作区域的环境卫生,如垃圾处理、污水处理等问题。许多西部小城镇的垃圾是靠“堆积”来“自然处理”,污水也是“自然”排放,“自然处理”,谈不上任何处理技术与循环利用。因此,国家应鼓励、支持科研机构加强“三废”处理技术及设施设备的研发,研制出更多实用、有效且符合西部小城镇实际需要的治污技术与设施设备。
一
讲“天人之际”首先必须讲“天”,但“天”究竟是什么?历来有争议。在《易传》中,明显涉及到两个方面的内容,“天”或者是神,或者是自然界。但是从《易传》各篇的论述来看,答案似乎是明确的。
《易传》用乾、坤二卦代表天、地,天、地便代表了自然界。如果天、地相对而言,天泛指地面以上的整个天空,如果再分而言之,大体上又有两层意思。一是指当时人们所能观察到的宇宙空间,似与天文学、宇宙学有关;一是指地球以上的大气层,似与气象学有关。这两方面的内容在《易传》中都有论述,前者如日、月、星、辰,后者如风、雷、雨、露,等等。特别值得注意的是《易传》在谈到“天”之诸象时,都与生命现象有关,如“云行雨施,品物流行”(《乾·彖传》)、“天地变化,草木番”(《坤·文言》)。如果天、地合而言之,则常常以“天”代表天、地,亦即代表整个自然界。在《易传》看来,天地间的万物皆“统”之于天,地与天相辅相成,不可缺一,但地毕竟“顺承天”,因此,天能够代表天地自然界。以天为最高神的思想,在《易传》中已经基本上没有了。
地与天相对而言,指人类和一切生命生存于其上的大地,它是人类赖以存在的家园。没有任何一种生命是能够离开大地的,天空中飞鸟也不例外。天地乾坤如此重要,所以《易传》称之为“易之门”,“易之蕴”,从这个意义上讲,“周易”就是讲天地自然界的,天地自然界即是“易”之所蕴涵,这是一个分析的命题。正如《系辞上》所说:“乾坤毁,则无以见易;易不可见,则乾坤或几乎息矣。”《易传》不仅用天、地代表自然界(亦可称为宇宙自然界),而且看到天地自然界的生命意义,这才是《易传》“自然观”的特点。它是从人的生命存在出发去理解自然界的。乾卦之《彖传》说:“大哉乾元,万物资始,乃统天。”坤卦之《象传》说:“至哉坤元,万物资生,乃顺承天。”万物的生命来源于天,生成于地,正因为如此,《说卦传》将乾、坤二卦视为父母卦。“乾,天也,故称乎父;坤,地也,故称乎母。”这所谓“父母”,是指宇宙自然界这个大父母,不是指人类家庭中的父母,是讲人与自然界的关系,不是讲人类自身的血缘关系。当然,这里的父、母二字是从人类引伸而来的,因此有人说《易传》对自然界的看法是一种“拟人化”、“移情说”,并进而归结为原始神秘主义。
我们说,这种比拟确实具有某种“原始性”,因为它是从人类生命的最原始、最初始的根源而言的,但是如果把这说成是人与自然混而不分的神秘主义,则是有问题的。因为《易传》不仅明确区分了人与天地,提出了著名的“三材”学说(下面还要讨论),而且肯定了人的主体精神。《易传》讲天人关系,常常用比拟的方法,(“拟诸其形容,象其物宜”、“比类”、“拟议”等等),这里有深刻的哲学道理,并非一般的自然哲学语言或认识沦的逻辑语言所能说明。因为它处处都关心生命问题,关心人的问题,讲自然界也是从人与自然界的生命关系立论的,不是将自然界单纯地看作一个“对象”。
在《易传》看来,人与自然界本来是统一的,不能分离。人类离了自然界,还有什么生命?自然界离了人类,还有什么意义?乾、坤二卦是代表天、地的,天地本是以发育生长万物为功能。天之大,具有无限性、永恒性,所谓“天地之道恒久不息”,就是形容其无限永恒之意义的。在现代宇宙学的发展中,有些学者提出宇宙是“有限”的,这种学说如果成立,那也是自然科学的问题,并不妨碍天对人而言具有无限性意义。所谓“万物资始”,是说明万物生命是由天而来的,天就是生命之源。地之厚,能够“生物”,也能够“载物”,是一切生命得以存在的基础。所谓“万物资生”,就是说明万物的生命是由地而生成的。在这个意:上,并且仅仅在这个意义上《易传》将天地比之为父母,并没有其他任何神秘的意义。所谓“称乎父”、“称乎母”,只是说在发育生长万物的意义上,天可“称”之为父,地可“称”之为母,父母只是个“称呼”,并不是说天地是真父母。人们说,“大地是人类的母亲”,这不只是文学语言,也是真正的哲学语言。可见,称天地为父母,是有哲学意义的,人类生命确乎是由天地自然界经予的,人对自然界有一种崇敬之心,这是毫不奇怪的,奇怪的是,人类从自然界获得生命,反而傲视自然?晕约毫瞬黄稹?nbsp;
二
这样看来,人作为天之所“始”,地之所“生”,不过是自然界的一个组成部分,但这一部分,确实与其他万物不同,因为人是有理性的,在自然界有其特殊的地位与作用。这正是《易传》所特别强调的,也是《易传》哲学的特殊意义之所在。《系辞传》与《说卦传》都讲到“三材之道”,将天、地、人并立起来,视为“三材”,并将人放在中心地位,这足以说明人的地位之重要。所谓“材”,不只是材质、材料,而且指才能。天有天之道,地有地之道,人有没有人之道?天之道在“始万物”,地之道在“生万物”,那么,人之道又是什么?所有这些,都是《易传》所要讲座的问题。其结论就是,人不仅有人之道,而且人道的作用就在于“成万物”。
《系辞下》说“易之为书也,广大悉备,有天道焉,有人道焉,有地道焉,兼三材而两之,故六。六者非它也,三材之道也。”这是就卦象卦位而言的。“周易”是由卦组成的,每一卦都有六爻,每两个爻组成一“材”,共有三材,即代表天、地、人。对“易”卦的这种解释,意在说明,“周易”就是讲天、地、人三材之道的,进而言之,是讲人与天地自然界的关系问题的。这反映了《系辞》作者对人在自然界的地位作用之极端重视,三材并列而人居其一,说明人的地位是很高的。
但是《系辞传》虽提出了“三材”,却没有说明“三材之道”是什么,《说卦传》回答了这个问题。(由此或可说明《系辞下》与《说卦传》的先后问题,即先有《系辞下》而后有《说卦传》;当然也不排除相反的可能性,即先有《说卦传》说明“三材之道”,后来的《系辞下》不必再说了。这类问题只是顺便说说,不在本文讨论之列。)《说卦传》说:“昔者圣人之作易也,将以顺性命之理,是以立天之道曰阴与阳,立地之道曰柔与刚,立人之道曰仁与义,兼三材而两之,故易六画而成卦。”《说卦传》指明“三材之道”的实际内容,不仅发挥了《易经》思想,而且概括了《易传》各篇的基本精神。
天、地、人三者各有其道,但又是相互对应、相互联系的,这不仅是一种“同”关系,而且是一种内在的生成关系和实现原则,天地之道是生成原则,人之道则是实现原则,二者缺一不可,在这一点上,天、地、人真正统一起来了。
阴阳作为天之道,是两种普遍的要素或成分,同时又是两种最基本的功能或作用。正是这两种要素及其作用推动了自然界的一切变化,产生了一切生命。《庄子·天下篇》说,“易以道阴阳”,就是对阴阳普遍性意义的认识。在中国哲学中,阴阳可用来解释一切现象,因此有人称之为“阴阳模式”。但阴阳的根本意义是说明生命的,不是说明无生命的自然界的,是生成论的,不是机械论的,因此它和一般所说的正负还不完全一样。柔刚显然是同阴阳对应的,但阴阳是无形的,多以气言之,故为天之道,柔刚则是有形的,多以形言之,故为地之道。大地上的万物多是有形的,可以感觉到,触摸到,故以柔刚概括之,有些则是就其性能而言的,即具有刚柔之性、现代科学与哲学所说的“刚性材料”与之也有相近的意思。石是刚的,土是柔的,火是刚的,水是柔的,但这些东西及其性能与生命并不是毫无关系,在《易传》看来,它们恰恰是生命存在的条件或基础。
仁义则是就人而言的,只有人才有仁义,也只有人才能尽其仁义而“成物”。所谓“顺性命之理”,就是指人而言的,但“性命之理”,就其根源而言,又是与阴阳、刚柔有联系的,这种联系正是从生命的意义上说的。天地能生物,所生之物便有性命,便足以与天地并立而为三,这正是由人的特殊地位所决定的。这里有一种“进化”的无穷过程,这种过程具有道德目的性意义,就是说,自然界的生成变化是向着一个有秩化的目的进行的,人的仁义之性就是在这一过程中产生的。对此《序卦传》进行了系统说明。“有天地,然后万物生焉,盈天地之间者唯万物。”很清楚,自然界的万物是由天地“生”出来的,这种生成是由低向高发展的,《序卦传》还描述了这一过程的顺序,即:“有天地然后有万物,有万物然后有男女,有男女然后有夫妇,有夫妇然后有父子,有父子然后有君臣,有君臣然后有上下,有上下然后礼义有所措。”这可说是万物生成与人类进化的一幅自然历史图画。“万物”是指一切存在物,包括有生命与无生命之物,而以无生命之物为主。“男女”则是指有生命之物,不只是指人类,雌雄、牝牡皆用“男女”代表。“男女”也就是“阴阳”。由此往后,才有夫妇、父子、君臣等家庭、社会关系,由此便有仁义之性,礼义之措。这里重要的是,人的仁义与天地之阴阳、柔刚是一种生命的“进化”关系,而不是简单的横向关系,它说明,人性是不能离开“自然性”的。这所谓“自然性”,不是纯粹生物学上所说的生物性,而是具有生命的目的意义和道德意义,也就是说,对人而言,自然界不仅是人的生命存在的根源,而且是人的生命意义和价值的根源。人之所以能够与天地并立而为三,固然是由于人具有一种特殊地位,但这种特殊地位追根到底是由自然界给予的,而且同时便负有一种使命。
古人显然对当时的“天文”、“地理”和“人文”进行了仔细观察,并从生命活动中体会到人与天地即自然的生命关系,而不是将自然界仅仅作为人之外的对象去观察而已。《系辞下》说:“古者包羲氏之王天下也,仰则观象于天,俯则观法于地,观鸟兽之文与地之宜,近取诸身,远取诸物,于是始作八卦。”八卦究竟是不是伏羲所作,这并不重要,最重要的是,古之“圣人”作八卦,是在“仰观俯察”与“近取诸身,选取诸物”的过程中作成的。这里所说的“近取诸身”,不仅仅是纯观察的观察问题,而与人自身的生命存在及其活动密切相关,不仅是客观的观察,而且是主观的体验,观察和体验是不能分开的,也就是说,在观察中有生命体验,在体验中有客观观察。这样作的结果,当然不只是创造出纯客观的“自然哲学”,而是人与自然合一的生命哲学。
这一点被某些人称之为原始落后性与末开化性,即没有将人从自然界真正分离出来,建立起人的独立意识或人的主体性。但是,如前所说《易传》并没有将人与自然完全混一而是很重视人的地位与作用。那么,问题在哪里呢?问题在于,《易传》己经自觉地意识到,人与自然之间,有一种内在的生命联系,而不只是认识主体与认识对象之间的关系。当《乾·象传》说,“天行健,君子以自强不息”《坤·象传》说,“地势坤,君子以厚德载物”时,就不仅仅是“法天”、“法地”,即效法天地之义,而是变成了人的内在需要,人的生命目的本身。当《乾·彖传》说,“乾道变化,各正性命”,《乾·文言》说,“利贞者,性情也”时,这个意思就更加清楚了,“乾道”即天道,就内在于人而存在,就是人之“性命”,人之“性情”,具体而言,就是仁义。这就是《易传》讲“三材之道”的义蕴所在。
三
那么,“易”的根本精神是什么呢?经过上面的分析就更加清楚了。历来说“易”者,都认为“易”有三义,三个方面的意义合起来,就能代表“易”的全部精神。所谓三义就是,一者“变易”,即认为“易”是讲变化之道的,也就是讲“辩证法”的;这方面的内容确实很丰富,不必多举。二者“简易”,即认为“易”虽然包罗万象,但有一个最简化的公式或“模式”,有人称之为“套子”,一切事物和现象都可以装迸这个套子,都可以用这个“模式”来说明,甚至可以数字化、符号化。这方面确实也有很多例子。三者“不易”,即认为“易”虽讲变化,但这变化之“道”却是永恒不变的,这也可以说是“以不变应万变”。这方面的内容《易传》也讲过。总而言之,这些说法都有一定的道理,也都符合《易传》的精神。但是,除此之外,“易”有没有更重要更根本的精神?这正是今日研究易学者应当进一步追问的。其实,《易传》早已作出了回答,这就是“生”,即它的生命意义。讲“变易”也好,“简易”也好,其核心是“生”即生命问题,这就是“易”的根本精神。也就是说,“周易”不是一般的讲世界的辩证法,也不是一般的讲宇宙“模式”,而是落在生命上,所谓乾坤、阴阳、变化等等,都要落在“万物化生”(《系辞下》)上,最终落在人的“性情”、“性命”上。用《易传》的话说,“生生之渭易”,“天地之大德日生”(《系辞上》),这才是“易”的根本意义之所在。
《系辞下》的“生生之谓易”,是对“易是什么”这一问题的最直接最明确的回答,也是对“易”的根本精神的最透彻的说明,也可以说是对“易”之何以为“易”的一个最明确的定义。“易”就是“生”,这也是一个分析命题。“大化流行”、“生生不息”,在中国哲学史上常被人们所引用的这些话,正是从“周易”而来的,也是最能反映中国哲学精神的。“生生”是连续不断的生成过程,没有一刻停息,它不是有一个“主宰者”创造生命,而是自然界本身不断地生成,不断地创造,天地本身就是这个样子,以“生生”为基本的存在方式。天地之所以为天地,就在于“生”,所谓“变化”之理,“易简”之理,说到底就是“生生”之理。
《易传》进而提出天地以“生”为“德”,这就不只是讲生成问题,而是赋予天地以某种道德意义。冯友兰先生所说“天”之诸义中之一义,就有义理之天、道德之天,《易传》中的“天地之大德曰生”庶乎近之。但是仔细说来,天地虽以“生”为“大德”,但天还是那个自然之天,地还是那个自然之地,天地只是“生生不息”,并没有某种人格化的道德目的道德意识,它既不是如同基督教的上帝那样,以其自身的完美性创造世界,创造人类,也不是如同斯宾诺莎的“上帝”(即自然)或康德的“绝对命令”那样,按照某种“必然性”或“先验法则”创造秩序和人类道德。这些都是实体论的说法,无论“上帝”还是“物自身”,都是绝对实体,而《易传》所说“天”(或“天地”),并不是实体,而是“大化流行”的过程,以其“流行”表明其“存在”,以其“生生”表明其“本体”。
那么,天地以“生”为“德”又有什么意义呢?它说明了自然目的性这一意义,即自然界本身在其变化生成中有一种有序化的秩序,这种有序性包涵着生命的目的性,我们称之为自然目的性。
所说“意义”,当然是对人而言的,离开人,便无“意义”,但这种对人而言的“意义”,却又是自然界所具有的,不是人给它安上去的。何以能知道?由人的生命存在及其体验而知。《易传》论“天人之际”,其奥妙就在这里。这不仅是一个价值推论,而且是自然演化的事实。“意义”虽是由人创造的,“目的”也是人的目的,但是如果进一步追问,人的创造,人的目的,又是从何而来?答案只能有三种:一是由上帝或神给予的(自然神论包括在内),或精神实体给予的,这是宗教神学或理性化的神学所主张的;二是由人自己创造的,这是人类中心论所主张的;三是由自然界给予的,这就是《易传》哲学所主张的。《易传》之所以崇尚自然,谈到“天地”时总有一种崇敬感与使命感,原因就在这里。
自然界的生命意义在于“生生之德”,自然界的目的性在于“善”(《乾·文言》:“元者,善之长也。”),“德”与“善”都是说明生命价值的,也是对人而言的,其实现则在于人。《易传》言天必言人,言人则必言天,其用意也在于此。人之德性与目的,就其最初根源或“初始条件”而言是由天地即自然界给予的,但要真正变成人的“德性”,则只能靠人自己去实现。后来的中国哲学如玄学、佛学与宋明理学,有“本体论”之说,特别是宋明理学,提出一个道理本体与宇宙本体,作为人的生命存在及其价值的最后根源,但这所谓“本体”,同西方哲学所说的本体(即实体)是不同的,这种不同与《易传》哲学是直接有关的(理学家们都以《易传》为其理论来源与基础),而《易传》哲学虽然提出了“形而上者谓之道”以及“太极生两仪”之说,但就其理论意义而言,则是讲生命过程的,是讲人在自然界的生生不已的过程中究竟居于何种地位,应起何种作用。所以,人的问题始终是它所关注的。《系辞上》说:“一阴一阳之谓道,继之者善也,成之者性也。”这是《易传》讲天人之学的真正目的。
四
按照《易传》的天人观,人作为天地之所“生”,只是万物中的一个成员,如果以“类”言之,人只是万物中的“一类”成员。但人毕竟不同于万物,人不仅有特殊地位,而且有特殊作用,其最大的不同,就在于人有“仁义”之性,有“性命”之理,这就决定了,人在天地万物之中,负有一种神圣的使命。
所谓“天人之际”,不是只从“天”一方面来说的,也不是只从“人”一方面来说的,而是从天、人两方面来说的,只有从人与自然两方面着眼,才能说明二者的关系。从“天”方面说,“天地氤氲,万物化醇;男女构精,万物化生”(《系辞下》),这是一个自然的过程,但是这并没有完结,“万物化生”之后,便有人与自然的关系问题。就这一层说,又有两方面。一是天对人而言,是“乾道变化,各正性命”,即自然界使人各有其性命;一是人对天而言,便是“继之者善,成之者性”,即实现自然界赋予人的目的,完成人之所以为人之性。
《易经》乾卦卦辞有“元、亨、利、贞”四字,《文言传》解释说,元、亨、利、贞是天之“四德”,又称之为仁、礼、义、正四德,这就真正变成人的德性了。天之“四德”之中,“元者,善之长也”,是说元是善的真正的生长点,但这还只是一种“向善”的自然过程,真正“继”此而生者便是人,人继此而为善,这才是自然目的的实现。人虽然“继”之而有善,但能不能成为人之“性”,还有待人自身去完成,这却是人自身的事,不是“继”之而为善就算完事了。这说明“善”只是一种目的,并没有完全实现出来,真正实现出来还要“成性”。
事实上〈易传》所说的“元”,就是儒家所说的“仁”,“仁”即是爱,是一种道德情感。《系辞上》说:“安土敦乎仁,故能爱。”有敦厚的仁德,便能爱万物。这应是人性的真正实现,也是仁的目的的实现。《坤·象辞》说:“君子以厚德载物。”这“厚德”也就是“敦仁”,“载物”也就是“爱物”。不爱,能有负载万物的责任与气量吗?
“成性”是人自身的事情,但又不只是人自身的事,它关系到如何对待自然界的万物这样一个问题。对待自然界万物的态度问题能不能解决,又关系到人能不能“成性”的问题。所谓“成性”,便蕴涵着对万物的爱,对万物有一种义务。“成性存存,道义之门。”《系
辞上》)“存存”即存其所存,所存之“存”,就是人的生命存在本身。存其所存,就像出人门户一样,是人人应当实行的,这个“道义”就是道德义务,有没有“道义”,就是能不能尽道德义务。可见《易传》讲“存在”哲学,是有道德意义的,是要追究存在的价值和意义的。这个价值就是普遍的道德情感与道德理性。
《易传》虽讲普遍的道德理性,但也不能归结为泛道德主义。在人与自然的关系的问题上,它既讲仁,同时也讲知,是仁知并重、德业并进的。“知周乎万物,而道济天下,故不过。……乐天知命,故不忧。”(《系辞上》)既要以知“周”天下,又要以道义“济”天下。它还主张“穷神知化”,了解宇宙自然界的神妙变化之道,即生生之道,以此安排人类的生活。人的衣、食、住、行都要依靠自然界,取之于自然界,这是人类共同的需要,《易传》也不例外,它对历史上的技术与工具的发明创造是很尊重的,所谓“进德修业”(《乾·文言》)、“崇德广业”、“盛德大业”(《系辞上》)之学,不仅从道德上树立了人的主体性,以及处理人与自然关系的原则,而且从智性上确立了人的主体性,以及认识自然的必要性,“周易”之所以“广大悉备”,由此亦可以得到说明。
“知周乎万物”之知,无疑具有客观认识的性质,“极深研几”、“当名辨物”(《系辞上》)等等,都有认识论、逻辑学的意义。至于“方以类聚,物以群分”、“同声相应,同气相求”(《乾·文言》),则包涵着古代协同学的原则。观察、推类等认识方法也都受到极大的重视。知对于德、业都很重要,尤其与功业、事业有直接联系,而“业”是以“致用”为目的的。治理天下是业,创造发明也是业,安排经济、生产活动更是业,其中当然包涵着对自然界的认识与研发。这些都是毫无疑问的。
但是,《易传》的“崇德广业”之学,将德性与知性结合起来,统一起来,形成整体互动的联系,而不是只朝着一个方向发展,更不是向知性一面发展。这正是值得我们重视的。“德”不仅是个人的德性,而且要施之于万物,如同自然界的雨露一样,使万物得到它的润泽。只有这样,才能称之为“盛德”,也只有这样,才能实现人与自然界的和谐相处。《易传》的人文主义精神就是表现在这里。
“人文”一词是《易传》首先提出的,泛指人类文明。人类所创造的一切文化成果以及人类所从事的实践活动,都属于“人文”。但是《易传》认为,所有这一切都不能离开自然界,且只能在处理好人与自然关系的过程中去创造,去完成。这就是“人文化成”。《贲·彖
传》说:“刚柔交错,天文也。文明以止,人文也。观乎天文,以察时变。观乎人文,以化成天下。”“天文”(包括“地文”)代表自然界的变化生生之道。按照《系辞》、《说卦》所说,天之道为阴阳,地之道为柔刚,但《贲·彖传》却以刚柔说明天文,可见,刚柔即是阴阳。刚柔交错而生变化,变化而生生不已,如上所说,我们不能将《易传》所说的“变化”简单地理解为机械的物理变化(尽管它是最基本的),也不能仅仅理解为生物学的自然进化,而应当理解为与人类活动密切相连的生命流行,其中便有目的性和道德进化论的意义。这才是“天地之大德曰生”、“生生之渭易”、“元者善之长,……”以及“复其见天地之心”(《复·彖传》)的意义所在。万物变化是在时间中进行的,生命流行是在时间中展开的,所以“时”的观念非常重要。春生、夏长、秋收、冬藏,就是“时变”,这种变化直接关系到人类的活动,因此,要“观天文”而“察时变”,便人类活动与自然界的“时变”相适应、相谐调。只有在人与自然相适应、相谐调的情况下,才能创造出人类文明,推行“人文”以行之天下,从而出现“天下文明”的景象。
这里值得注意的是,“化成”固属于“人文”,却不离“天文”,不仅如此,“化成”本身即包涵着完成自然界的生命过程这一目的,即不仅要行之于“天下”(指社会),而且要行之于“天地”(指自然)。这是人的责任与使命,用《易传》的话说,就是“裁成天地之道,辅相天地之宜”(《泰·象传》)。“裁成”决不是对自然界实行制裁、控制或任意改造,以满足人的欲望,以显示人的成功,而是裁度以成之,按照自然界的生生之道完成自然界的生命过程。“辅相”即是辅佐天地以完成其生长之“宜”。大要生存,当然需要向大自然索取,自然界提供了人类生存所需要的一切;但问题的关键是,人不能只“索取”而不“回报”,只享受其“权利”而不尽其“义务”。正好相反,人在获得自然所提供的一切生存条件的同时,更要“裁成”、“辅佐”自然界完成其生命意义,从而也就完成了人的生命目的。《易传》所说的“裁成”“辅相”与《中庸》所说的“参赞”“化育”具有相同的意义,都是指通过人的活动,实现自然界的生生之道。这既是人的责任和义务,也是人的“德性”所要求的,人类的知性活动应当在这一前提下进行。
五
《易传》的最高理想,是实现“天人合一”境界。这里所说的“天”,具有超越义,但并不是实体,它无非是宇宙自然界的全称,是一种哲学的概括。所谓“天人合一”境界,就是与宇宙自然界的生生之德完全合一的存在状态,也可以说是一种“自由”。《易传》所说的“大人”、“圣人”,就是实现了这种境界的人。“大人”之所以为“大”,“圣人”之所以为“圣”,就在于他们能与“天德”合一,充分实现生命的意义与价值。
《乾·文言》说:“夫大人者,与天地合其德,与日月合其明,与四时合其序,与鬼神合其吉凶,先天而天弗违,后天而奉天时。天且弗违,而况于人乎,况于鬼神乎。”这是对“天人合一”境界的一个全面的描述,它不仅包括“大人”的道德人格,而且包括“大人”的种种功业。“与天地合其德”之“德”,从天的方面说,就是“生生之德”,“元亨利贞”之德;从人的方面说,就是“性命”之德,“仁义礼正”之德。“生”始终是天德之根本义,由“生”而有仁义等等德性。既然如此,所谓“合德”,就是完成生命的意义,实现生命的目的,其中当然包涵着“裁成”“辅相”之功。
《易传》还提出理、性、命三个范畴,成为后儒特别是宋明儒家建立其理学体系的重要来源。周敦颐在其《通书》中,专门设立“理性命”一章,进行了发挥,其他理学家也都视之为重要范畴。后来,理成为理学的最高范畴,性成为理学的核心范畴,命则成为沟通天人的关键范畴。这三个范畴就其关系而言是讲“天人合一”的,其基本思路在《易传》中已经形成了。所谓“穷理尽性以至于命”(《说卦传》)就是这一思想的比较完整的表述。
关键词 分形理论 分维数 综述
中图分类号:TP391.41 文献标识码:A
数学,特别是几何,是有效刻画自然界的一种有力工具,人们从现实生活中抽象出点、线、面等基本的几何概念,并努力用这种很规则的几何概念去描述和理解自然摘 要 分形理论与混沌论、孤子理论(Fractal、Chaos、Soliton)作为现今非线性三大前沿理论,已经成为系统科学研究中一个非常活跃的领域。它所揭示的复杂系统的标度不变性、自相似性,分维数等全新的系统特性和概念,对现代科学和哲学都产生了深刻的影响。由于它能从更高的层次和新的角度把自然界、社会及思维领域中一系列复杂的关系有机地结合起来,因此被迅速地应用于社会科学和自然科学的相关研究中,取得了很有意义的结果。本文重点讨论了分形理论的产生和发展过程。
关键词 分形理论 分维数 综述现象。事实上关于自然现象无论是小到晶体的结构还是大到宇宙星系分布,人类早就了解到它们都是十分复杂和不规则的。可以说复杂的不规则图形才是自然界的本质,规则图形不过是对自然界的理想和简化描述。针对这种复杂性和不规则性,欧几里德几何以及微分几何都显得束手无策,而分形理论的产生,为客观描述和解释真实世界提供了新的方法和思路。它从另一端对传统科学提出了挑战,同时又给传统科学提供了补充和启示,因此迅速发展并在自然科学、社会科学、思维科学等各个领域获得了有效的应用。
1 分形理论发展简介
第一阶段,1875-1925年。在这个阶段研究者已经认识到几类典型的分形集,并且对此类集合与经典集合的差别进行了描述、分类。K.Weierstrass在1872年发展了一种处处连续但处处不可微的函数。同年,Cantor发展了现在cantor三分集。 随后的1890年,Peano构造出了Peano曲线。1904年,H.Vonkoch构造了一种雪花状的科赫曲线,封闭曲线的长度趋于无穷大,但其所围成的面积却是一个定值,其极限曲线虽处处连续,却处处不可导。1913年,Perrin研究了布朗运动的轨迹图,指出布朗运动作为运动曲线不具有导数。为了测量复杂的长度、面积等基本概念的集合,1901年,Minkowski引入了闵可夫斯基容度。1919年,F·Hausdorff开始了奇异集合性质与量的研究,并提出分数维的概念,引入了豪斯道夫测度和豪斯道夫维数,这些实际上指出测量一个几何对象必须依赖测量方式及测量所采取的尺度。
第二阶段,1926-1975年。这个阶段人们在分形集的性质、维数理论等研究方面都取得积极成果。1928年,Bouligand发现了布利干维数。1932年,Pontrjagin与Schnirelman发现了覆盖维数。1934年,Besicovitch深刻揭示了豪斯道夫测度的性质和奇异集的分数维,产生了豪斯道夫一贝塞考维奇维数概念。 1959年,Kolmogorov与V.Tikhomirov引入体维数。此时,在法国以Salem与Kahane为代表的学派从稀薄集的研究切入,对各种类型的康托尔集及稀薄集作了系统的研究,使用了相应的理论方法和技巧,并在调和分析理论中得到了重要应用。尽管此阶段的分形研究成果颇丰,但绝大部分局限于纯数学理论的研究,而没有与其它学科发生联系。在这种情况下,分形理论进入其第三个发展阶段。
第三阶段,1975年至今。此阶段是分形几何在各个领域的应用取得全面发展,并形成独立学科的阶段。20世纪60年代以来,曼德尔布罗特系统、创造性地研究了诸如海岸线的结构等典型几何性质的自然界分形现象,取得了一系列成就。1967年他发表了著名的《英国的海岸线有多长》的论文,在论文中首次阐明了关于分形的思想,并于1973年在法国Academie Francaise讲学时指出客观世界中那些极不规则的构型可以用分形几何处理,并于1975年提出“fractal”的概念,其分形思想渐趋明朗, 随后出版的《分形:形、机遇与维数》、《自然界的分形几何》两本专著中,他系统地阐述了分形几何的内容、思想、意义和方法,他继承了利用测度理论来定义各种几何体的空间维数的思想,并在此基础上将它发展为“分形几何”。这两部著作也成为分形几何作为一个独立的学科正式诞生的标志。如今,分形理论的概念已扩展到了在结构、功能、信息、时间等具有自相似性质的广义分形,远远超越最初所指的形态上具有自相似性质的几何对象的狭义分形,同时分形理论与许多领域相结合,产生了如分形物理学、分形生物学、分形结构地质学、分形经济学、分形人口学、计算机分形学、分形图像处理技术、分形噪音理论、分形函数论、分形艺术等新的理论、方法、技术和学科。
2 分型理论研究的意义
作为现代数学的一个重要分支,分形理论本质上是一种新的世界观和方法论。它承认局部的结构、形态、功能、时间、能量、信息等性质可在一定条件和过程中表现出与整体的相似性,同时该理论认为空间维数的变化既可以离散也可以连续,这极大地拓展了数学研究的视野,当前分形理论的研究主要分三种类型:第一,基础研究。集中在分形维数的性质与估计、分形集的交与积、分形集的局部结构、随机分形理论等方面;第二,实际应用研究。集中于其在生命科学、社会科学、化学、物理学、艺术、地震学等多个方面的应用研究;第三,分形图形的生成方法研究。也正是因为分形理论与自组织理论、混沌理论密切相关,并与混沌理论及孤立子理论被人们称为现代非线性科学的三大前沿。以至于,美国物理学家J·A·Wheeler说“可以相信,明天谁不熟悉分形,谁就不能被认为是科学上的文化人。”虽然“分形”研究已经进入深入攻坚与广泛应用的阶段,但是在分形定义和计算方面任然存在缺陷和分歧,有待深入研究。
综上所述,分形理论作为当代非线性研究三大前沿之一,虽然其应用的工具性和系统系有待增强,但其新颖的世界观和方法论在自然科学和社会科学研究领域发挥了非常重要的作用,取得了非常有意义的结果。随着分形理论各项研究的进一步发展,其必然在科学研究和社会实践过程中发挥更显著的作用。
参考文献
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大家知道,一年的春夏秋冬四个季节,既各有其特点,又是互为联系而不可分割的,充分表现在春生、夏长、秋收、冬藏的连续性方面。春天到来,气候温暖、草木萌发,东风解冻,蛰藏之生物又开始活动起来,整个自然界充满一片新生气象。到了夏季,气候炎热,一切植物长得十分茂盛,各种生物活动更加活跃,整个自然界显现出蓬蓬勃勃景象。秋天来了,气候开始凉爽,果实成熟,草木凋落,生物活动逐渐减少,整个自然界呈现一片清肃收敛景象。冬季一到,气候变得寒冷,植物枯萎,泉水冰冻,许多小生物都蛰藏而停止活动,整个大地好像封藏起来一样。似这春温而生,夏热而长,秋凉而收,冬寒而藏,虽然四季有各自的特点,但实质上却又是不可截然划分的整体。因为有了春温而生,才可能有夏热之长,秋凉之收,冬寒之藏。可见,春夏秋冬四个季节的变化是有连续性的,每个季节总是在前一个季节的基础之上发生发展起来的。没有温热,也就无所谓寒冷,没有生长,也就无所谓收藏。这里我们仅以气候为例说明宇宙是一个普遍联系着的统一整体,万物之间彼此密切相关,相互依存、相互制约、相互转化;万物从天地自然而生,最后又归于自然,反复循环,无有终时。这是宇宙万物的固有规律性。
人处于天地之间,作为自然界的一部分,和自然界具有息息相通的关系。也就是说,人是受天地之间变化规律支配的,自然界中的一切运动变化必然直接或间接地影响人体的生理功能和病理变化。唐代医家王冰称:“不顺四时之和,数犯八风之害,与道相失,则天真之气,未期久远而致灭亡”,“故养生者必谨奉天时也”。这里的谨奉天时,就是指人们必须要顺应四时,顺应四时,不仅养生者宜遵循,即使是对于康复医疗来说,亦是不可忽视的一环。这是因为要达到身体的健康,必然要使人体的内环境与外环境相统一,只有内外环境平衡协调,才能保持生理活动正常。那么,又怎样顺应四时呢?
要适应自然,避免外邪。
所谓适应自然,即是要“春夏养阳,秋冬养阴”,也就是春养生气,夏养长气,秋养收气,冬养藏气。所谓避免外邪,即《黄帝内经》所说的“虚邪贼风,避之有时”。《吕氏春秋・尽数》中说:“毕数之务,在乎去害。……大寒、大热、大燥、大湿、大风、大霖(久雨)、大雾,七者动精,则生害矣。故凡养生,莫若知本,知本则疾无由至。”自然界的四时六气是人类生、长、衰、亡的重要因素之一,人们要经常保养精神,锻炼身体,增强体质,才能适应气候的变化,抵御外邪,保持或恢复健康。古人根据四时六气,对养生康复提出“七防”,即“一年之内,春防风,又防寒;夏防暑热,又防因暑而致感寒;长夏防湿;秋防燥;冬防寒,又防风”。
一、令人堪忧的现状
近些年我国在经济飞速发展的同时也出现了越来越严重的生态环境破坏和资源急速匮乏现象。这些危机已经严重威胁到了人类的生存和发展,成为我们所面临的最严峻的挑战之一。人们为谋求经济增长而严重破坏生态环境的事例屡见不鲜,人类过度发挥着自身的“主观能动性”忽视了生态平衡的重要性,做出了诸多杀鸡取卵、竭泽而渔的行为,此种举动使得很多生物濒临灭绝或已然消失。
二、生态污染问题原因分析
(一)认识方面的原因。(1)人类没有认识到人与自然和谐关系的重要性。马克思在《1844年经济学哲学手稿》这一著作中,就曾经指出人类是自然界的产物,和自然界是一个统一的整体,人类是依靠自然界生存的,因此更加应当与自然和谐相处。然而,在现实生活中,由于一味追求GDP的高增长和农作物的高产量,对土壤任意排污、滥加施肥,殊不知在污染土壤的同时,也送入了自己的身体,这正是人类认识上的浅薄。(2)人类没有认识到可持续发展思想对生产生活的重要性。马克思在《1844年经济学哲学手稿》中曾经提出“再生产整个自然界”这个说法,并提出“保持或发展”这样的构架,也就是说在生产过程中,人类必须遵循两个重要的准则:一是人类本身的要求,二是自然规律,这就是要求人类在改造自然界,进行生产的活动进程当中,在关注人类本身所能获得的利益之外,还要关注到这些行为是否符合自然规律,是否会给自然界造成各种伤害,在享受经济发展带来丰硕成果的同时不忘考虑后代人的利益。
(二)体制机制原因。生态污染问题在许多国家和地区都不同程度存在,一个重要原因是体制机制的不合理。不少国家一味醉心于追求GDP的飞涨,忽视了生态保护。比如刚提到的“镉大米”事件就是个别地方政府片面追求经济指标,为加快地方经济发展而大量引进重污染企业,给予政策扶持和保护,在这样的体制机制下,不科学的决策和做法造成了目前严重的污染现象。
(三)技术方面原因。造成严重污染现状的一个不可忽略的因素就是科学技术的欠发达。首先,由于技术欠发达,致使人类在生产、生活的过程中对生态污染的程度加重。例如,汽车油料燃烧不充分造成大量一氧化碳排出污染空气。其次,由于技术欠发达,在治理污染的过程中未能发挥出最大能效遏制污染加重。
三、唯物史观中蕴含的改善现状的方法
(一)提高思想认识,遵循自然规律。恩格斯也曾指出:“不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都报复了我们。”目前,我国国民的环境保护意识还不强,没有意识到环境问题的严重性,因此,当务之急是培养公众对环境保护问题的忧患意识,认识到环境污染愈演愈烈人类难辞其咎,环境的恶化又会反过来危害人类身心健康,必须引起全社会的关注,保护环境我们责无旁贷,鼓励大家积极参与到环保行动中来,真正在思想认识上将环境保护摆在重要位置。
(二)健全制度措施,改变生产方式。在生产过程中,生产方式与相关制度措施的变革和健全于生态污染的改善有着举足轻重的作用。其具体路径是依靠技术进步不断变革现有生产方式,摒弃污染严重、效能低下的作业方式,尽最大限度减少污染物的排放,减轻自身活动对环境的影响。在具体操作上,可以加大对工业布局、土地使用、能源开采、退耕还林还草、沙漠治理、江河污染治理等的指导和控制力度等等,通过不断健全制度措施最大限度的减少对自然环境的破坏。
(三)依靠科学技术,发挥能动作用。在马克思恩格斯看来,现代科学技术的发展改变了整个自然界,人们已经逐步由过去对自然界那种“幼稚”的改变逐步走上了依靠先进科技水平估计、控制自身行为对环境影响, 使人与自然关系逐渐趋于协调的道路,只有不断提升科技水平,依靠科学技术,开发出清洁能源、降低工业能耗、减少污染物排放,充分有效的利用各种自然资源,才能从技术层面最大限度减少污染。
综上所述,随着我国社会主义现代化建设进程的加快,生态污染问题也日益显露并影响着我们的生活,也制约着人的发展。在构建社会主义和谐社会的过程中,我们要特别注重在唯物史观的宏观指引下,在生态观的具体指导下,将促进人与白然的和谐作为实现整个社会和谐的必要前提和基础。
参考文献
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物理学的美可以从下面几个方面来展现:
一、简约美
简约美是物理学的重要标志,简单性也一直是物理学家们长期追求的一个目标。牛顿曾说过:“自然界喜欢简单而不爱以什么多余的原因以夸耀自己。”爱因斯坦也认为“一切科学的伟大目标,即要从尽可能少的假说或公理出发,通过逻辑的演绎,概括尽可能多的实验事实。”其著名的质能公式E=mc2就非常深刻的体现了理论的简单美,从形式上看这个公式极其简洁,但是它却深刻的揭示了自然界从宏观到微观的全部物质质量和能量之间的变化规律,而其方程中出现的自然界的极限速度――光速,又在简单中勾起人们对自然界的无限遐想。
现代的物理学家们已经把简单性原则作为一个重要的方法论思想,因为理论提的越简单,它所设计的事物就越多,使用的范围也就越广,也就越接近真理,越能给人美的感染力。
二、和谐美
“美是和谐的”是物理学的普遍观点。物理的和谐美主要表现在对称性和不对称性的辨证关系上。
自然界和科学都有很多对称性的例子。蝴蝶如果失去其一边的翅膀将无法生存,再比如人体美也要讲究对称,对称美已经自然而然的融入了人们的生活中,成为一种基本的审美意识。而随着近代物理学的发展,人们发现物理学中的存在着大量的对称现象。物理学中所谓的对称,是指描述客观事物的运动变化的基本规律的对称。比如说成对出现的理论成果就向人们展示了物理学理论的对称美,如作用力和反作用力,正负电荷,正物质和反物质等等。还有能量守恒,动量守恒,电荷守恒,基本粒子世界中的粒子数守恒及宇称守恒等,无一不与对称性有着密切关系。物理规律的任何一种对称性,必然导致一种守恒规律。所谓对称性就是指物理规律在某种变换下的不变性。物理理论的对称美还常常用数学形式表达出来,因为通过实验和观察得到的结论,都必须应用数学进行抽象、概括和描述。很多时候,物理学成果都被表述成那种简单而优美的数学形式让那些不具备深厚物理学修养的人同样也能够欣赏。
正如任何事物都必然具有两重性一样,对称性和不对称性一起表现出了二者在自然界演化过程中的辨证关系,与对称的相比不对称的东西更多。蝴蝶的两只翅膀是对称的但是它却只有一个头和身体,彩虹是美的但是构成它的色彩排列也不呈对称性,假如这世界的一切都是对称的那么这个世界将单调的可怕。
“对称性赋予自然界以同意的共性使整个自然界和谐而有序;而对称破缺则给自然界以差异,使自然界有了活力和变化,打破了对称性造成的平衡、静止、单调和不变的秩序,使自然界变的更加多彩多姿,现实世界的存在和演化正是对称性和对称破缺的辨证统一。”在物理学领域从上个世纪60年代开始物理学家们对于不对称性的重要性就开始有了清醒和深刻的认识。最早是李政道和杨振宁首先提出宇称在弱相互作用中可能是不守恒的,后来的物理学家们不仅证实了这一点,还有了许多新的发现,特别是“自发对称破缺”的发现,在弱-电统一理论中起了很大的作用,促成了规范场理论的成功建立。这样“对称破缺思想”作为一种重要方法,开始显示出它的巨大威力和强烈的美感。事实证明,在我们所居住的宇宙里绝大多数的和谐美都存在于对称破缺效应之中。事实上也正是因为有了对称和不对称的存在,自然界才能够显示出它的丰富、博大、深邃和美丽。
三、有序美
物理现象和规律在排列上由杂乱到整齐,由无序到有序而且按照一定的规律进行,着就是能够给人以美感的有序性。太阳光透过棱镜形成的连续光谱,晶液凝固形式的空间点阵,太阳与行星的轨道排列,原子内电子的壳层的分布,都体现了外型排列的有序性。有序美最光辉的例子非门捷列夫的元素周期表莫属了。门捷列夫把不同数目的质子和中子结合成各种元素,按照起质子数的多少和化学性质的周期性进行有序的排列,成为了一张表格。而表格上的某处的缺陷则启示人们去发现以使其更完美。
人们了解自然以改造自然。反映了自然界秩序的科学理论不仅是美的,它的功能同样也是美好的。随着人们对宇宙秩序的深刻了解,随着一个个科学理论的建立所带来的科学技术上的进步,将不断的改善和美化人类的物质文明和精神生活。
四、统一美
统一性是理论美的一个重要标准。世界物质的统一性既是唯物主义的哲学命题也是物理学的方法论原理之一,无论牛顿是否认识到了这一点,万有引力的发现都在客观上给出了世界物质统一性的一个证明。万有引力定律证明,行星围绕太阳运动所受到的引力,与卫星围绕行星运动所受到的引力以及地球对地球上的物体的吸引力,都是同一种力,这就打破了自亚里士多德以来所严格划定的天与地的界线,从力学的角度论证了自然界的统一性。
爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家,他的狭义相对论和广义相对论所揭示的物理世界的规律的深刻程度至今无人能超越。作为科学巨匠的爱因斯坦从年轻时代起就有着坚定的世界统一性思想,这个强烈的信念始终贯穿着爱因斯坦一生的科学研究过程中,可以说,狭义相对论是爱因斯坦为了克服经典物理学内部的不统一性而创立的,因为当时的物理学界普遍的把以太作为电磁场的载体,这与经典力学中的相对性原理在电磁学中的作用产生了矛盾,而维护牛顿力学和电动力学的统一性是当时物理学界的一个重大课题。但是狭义相对论还是没有解决相对性原理与引力现象之间的尖锐矛盾,因为被严格的限制在一个相互具有恒定速度的参照系中,它不适用于一个做任意运动的参照系,爱因斯坦决心把这个限制取消以使这一理论能够在更为一般的情况下讨论。一天他坐在办公室里脑子里突然闪出一个念头:如果一个人正在自由落体,他绝对不会感到他有重量。就是这个天才的思维,使他找到了“引力场同参照系相当的速度在物理上完全等效”这一著名的等效原理,从普通的实验和常见的事实出发通过严密的思考,其间没有掺杂任何复杂的实验之类的过程,最后竟然能够得出如此令人惊奇的结论,只有爱因斯坦具有这么敏锐的观察力,这也充分体现了他对物理学统一性的强烈追求。晚年的他曾经致力于统一场论的研究。统一场论的思想源于电磁理论个引力理论之间的那些相似之处:它们都有一个源,在源场附近电磁力和引力的衰减方式也相似,人们自然的希望这些相似中蕴涵着某种统一,尽管在爱因斯坦生前,统一电磁场和引力场的尝试没有获得成功,但是统一场论的思想却留给了物理学界,在温伯格、萨拉姆、格拉肖等人的努力下,弱相互作用和电磁相互作用终于成功的统一在一面旗帜之下。
电化教学是“教育要面向现代化”的要求,采用电教手段进行教学改革,为师生打开了一个充满活力的生物世界,增强了教与学的主动性,提高了学生学习生物的兴趣和参与热情,提高了教学效率,有效地促进了教学质量的提高。但是滥用生物电化教学也会产生许多消极作用,大致有以下几个方面。
1)严重削弱了学生的操作能力。电教能够指导学生的实验操作,但是学生的实验能力的形成,只能通过实际训练才能获得。如显微镜的使用方法,植物嫁接技术,临时装片制作,标本制作,解剖方法等基本技能的训练,只有学生亲自动手做才能达到教学大纲要求,必须经过反复操作才能熟练。如果用观看录像的教法取代学生亲自动手的实践过程,无疑是削弱了学生的操作能力的培养。
2)削弱学生的观察力。录像、幻灯和投影,可以在较短的时间内介绍多种动植物的形态、结构、生长、生态等各方面知识,扩大学生的知识面,也可以重复观察。但却不能够全面地培养学生的观察能力。因为录像等材料是经过加工制作出来的,有很多材料具有片面性,如时间的缩短或延长,实物的放大或缩小。如果单独看录像,不看实物,对自然界的观察能力会降低甚至会产生一些误解。只有在看录像的基础上,让学生亲自接触大自然,做一做,摸一摸,量一量,闻一闻,尝一尝,才能得到真实完整的知识。如观察叶的形态时,让学生观察实物就比看录像好得多。如蚯蚓体表的刚毛和粘液,只有亲自动手摸一摸,才体会到粗糙的刚毛和湿润的体表;苔藓植株的大小,要亲手量一量,苔藓植物叶子的形态结构,要用显微镜观察,苔藓植物的生活环境,要到实地看一看,才能得到真正的结论。调查证实,86%的学生认为,单独看录像想象不出苔藓植物是那么细小的。还有一些动植物的特殊气味和味道,需要闻一闻,尝一尝,才能得到答案。另外,动植物的某些特点,在不同的时间和地点,用不同的观察方法,也会有不同的结论。自然界是丰富多彩的,只有让学生亲身处于大自然中,多观察自然界的生物现象,才能领略到自然界的奥秘。
3)削弱了思想教育和科学方法教育。教学录像一般都是专业知识性很强的,很难结合学生的实际情况进行思想教育。例如,介绍我国的动植物资源,环境污染等内容时,不能适时地结合学生的思想实际和当地实际情况进行国情教育和爱国主义教育。关于生理卫生的一些内容,未能联系学生实际进行健康教育;生态系统的物质循环内容亦缺乏辩证唯物主义教育等。由于在看录像过程中,学生主要是看和听,结论是给出来的,不能提出自己的看法和疑问,不能尝试自己的认识过程,这也不利于科学方法的培养。总之,一定要明确电化教学是辅助教学的策略,要在“辅助”上下功夫。只能适时适量地使用电化教学手段。不要滥用电化教学,以免事倍功半。生物教学越接近大自然,越接近生物,就越能说明问题。要使电化教学与传统教法优化组合,发挥各自优势,弥补各自的局限性,力争获得理想的教学效果。