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[转载]1.还原论

已有 94 次阅读 2024-8-11 10:20 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

1.还原论

还原:把特殊形式的运动归之于机械运动.(相信自然界的规则是由少数有限规则构成).例如:能量守恒,各种形式的能量都可转化为机械能.机械运动:两种基本模型,质点的运动,连续介质的运动(波动).

化学----原子论-----机械运动,热学-----分子运动论-----机械运动,声学------机械运动,光学------牛顿的微粒说/惠更斯的波动说------机械运动,电磁学------波动-------以太学说--------机械运动,生命------?------机械运动.

描述机械运动的理论就是牛顿的经典力学,即把各种形式的运动还原为牛顿力学可以描述的机械运动.玻耳兹曼1886年5月29日在皇家科学院的讲演中断然宣称:“如果你要问我,我们的世纪是钢铁世纪、蒸汽世纪,还是电气世纪,那么我会毫不犹豫地回答,我们的世纪是机械自然观的世纪……”美国华裔物理史学家和哲学家曹天元教授在《量子物理史话—上帝掷骰子吗》一书中说,“以往人们喜欢先用经典手段确定理论的大框架,然后再从细节上做量子论的修正,这可以称为“自大而小”的方法.……现在人们开始认识到,也许“自小而大”才是根本的解释宇宙的方法.”基本规律知道了,具体规律是不是就一定能够推出来?这个问题一直是有争议的.19世纪有一种极端的意见,就是所谓实证论的观点,奥地利科学家、哲学家马赫认为物理学家只须追求宏观物体之间的规律,去搞清微观的规律似乎没有用处;而且微观是否存在,分子、原子是否存在,他一概采用否定的态度,显然这类观点过于极端.应该看到,实际上物质结构存在不同的层次,层次与层次之间是有关联的,有耦合的.因此,我们需要理解更深层次的一些规律,例如遗传问题——这当然不是纯粹物理学问题了,可以从生物现象上求规律.早在19世纪11德尔就总结了豌豆的遗传规律,这是个非常重要的基本规律,但为什么造成这个规律呢?显然跟遗传物质的结构有关.最关键的一步在于是1952年生物学家华森和晶体学家克里克在英国卡文迪什实验室把DNA分子辨认了出来(在某种意义上是猜出来的).这使我们晓得,遗传规律与DNA分子结构中某些单元的排列顺序有关,也就是说在分子中有个密码存在,这个密码规定了遗传情况,如果密码改变,遗传情况也就改变了.由此可看到,分子结构与遗传物质这两个不同层次之间存在耦合,理解了分子层次的结构,就把遗传规律基本上搞清了.再如,固体的导电问题,牵涉到电子在固体中的行为问题,如果我们把电子在固体中的行为搞清楚了,那么对固体为什么导电、为什么有的是半导体、有的是超导体等问题就可以给出一个解释来.这就有利于推动我们去研究导电现象,以及利用这些现象做出晶体管、集成电路以及超导的约瑟夫森,来为人类服务.总而言之,层次与层次之间存在耦合现象.我们还应看到另一方面,层次与层次之间也存在脱耦现象,所谓脱耦现象,就是下一个层次与上一个层次未必有重要关系.举一个例子来讲,近年来粒子物理有一个重要的发现,就是三、四年前发现了顶夸克,这在粒子物理是件大事,因为理论设想的凡种夸克除顶夸克外均已发现,现在顶夸克也发现了,但是顶夸克的发现对凝聚态物理有没有可以观察到的影响呢?没有,到现在为止,似乎一点影响也没有.这表明,层次跟层次之间,在某些情况下,存在脱耦,我们说粒子物理的进一步发展,对本身,对理解粒子的性质具有极大的重要性,但是,它的发展,对理解相隔了好几个层次的物质就丧失了重要性.再如,原子核的结构对遗传有没有影响呢?一般说来看不出大大的影响,这就是层次之间既存在耦合,又存在脱耦,而且大量粒子构成的体系往往有新的规律.

仰望星空的人追求的是对整个自然界的理解,这从牛顿的书名“自然哲学的数学原理”中就可以看出来,所以物理早期的代名词就是自然哲学,即今天的自然科学,所以广义来说物理的研究对象是自然界存在的一切客观物体.然而研究自然界的万物几乎是不可能的事情,所以物理学家根据实践经验采取了“还原论”的思想,即把万物拆解成基本粒子,并假设可以通过相互作用再组装出整个宇宙,所以通常说的物理,即狭义物理,就是研究基本结构和基本相互作用的科学.物理学家将整个宇宙拆解成星系、天体、分子、原子、原子核、核子、夸克、轻子等一系列基本组分,这些研究对象构成了物理学研究的主线,从物理学发展史中可以清楚地看到这条主线,近代物理发展过程中尤其清晰,当然最终的目标是找到最基本的粒子,也许超弦是最终的基本结构.为了认识整个宇宙,物理学家还要将这些基本组分组装回去,然而离开组分间的相互作用是没有办法组装的,所以必然的,各种组分之间的基本相互作用也成了物理学的重要研究内容.之所以采取“还原论”的思想,是因为物理学家受到了类似于力学质点模型成功案例的鼓励,至少拆解后研究对象可能会变得更简单,而对简单对象的研究可能会非常的深刻,而一旦对简单对象有了认知,这种认知有可能就会拓展到复杂对象上.当然严格来讲,没有办法能保证这条道路一定能帮物理学家们找到对整个自然界的理解.实际上还有一种“演生论”的说法,认为多就是不一样,即组装的时候可能会出现新的规律.

绝对还原论主张一切科学之所有规律皆由基础科学唯一决定.相对还原论基于两个原理:一是基础科学为上层科学提供基础,但不能唯一决定上层科学的所有规律;二是上层科学具有特殊规律,但不得违反基础科学普适的基本规律.



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