当代自然观的发展

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1、第三章当代自然观的发展自然观的新探索生态自然观与可持续发展战略第一节现代科学技术与自然观的发展19世纪末期20世纪初，物理学出现的三大发现和两个问题，彻底地变革了科学的自然图景，推动自然科学进入了现代自然科学发展的新阶段。世纪之交的物理学发现经典物理学的两朵“乌云”经典物理学晴朗天空中的“两朵乌云”物理学发展到19世纪末期，可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。例如，一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释，牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题

2、的有效的工具。对于电磁现象的分析，已形成麦克斯韦电磁场理论，这是电磁场统一理论，这种理论还可用来阐述波动光学的基本问题。至于热现象，也已经有了唯象热力学和统计力学的理论，它们对于物质热运动的宏观规律和分子热运动的微观统计规律，几乎都能够做出合理的说明。总之，以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观！在这种形势下，难怪物理学家会感到陶醉，会感到物理学已大功告成，因而断言往后难有作为了。这种思想当时在物理界不但普遍存在，而且由来已久。经典物理学晴朗

3、天空中的“两朵乌云”19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上，英国著名物理学家W.汤姆生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，”“第一朵乌云出现在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。”W.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力

4、学理论上空的乌云》的文章。他所说的第一朵乌云，主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾；他所说的第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家，是一位颇有影响的物理学权威，他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况，反映了当时物理学界的主要思潮。经典物理学的危机实质上是形而上学思维方式和机械论自然观的危机，表明了旧理论在新发现前的无能为力。

5、20世纪初，正是在解决新实验事实与旧理论之间的矛盾斗争过程中，爱因斯坦与普朗等科学家创立了以相对论和量子力学为支柱的现代物理学理论体系。二、当代科学家的自然观许多科学家，尤其是物理学家从哲学高度将自己的研究成果概括出来，发展成有关自然观的新见解，其中爱因斯坦、哥本哈根学派和混沌学派的自然观影响较大。爱因斯坦的统一场论和相对时空观爱因斯坦对20世纪初的自然科学革命和自然观念转变的贡献是巨大的，在科学史上创造了一个又一个奇迹，归根到底，就是对世界统一性的追求。爱因斯坦关于世界统一性的信念早在1901年就

6、具有了“从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉”。1923年的《相对论的基本思想和问题》报告爱因斯坦特别强调：“今天特别激动人心的问题是引力场和电磁场的统一的本性的问题。追求统一的理论的思想，……已经出现了从数学上建立这种统一场论的企图，在这个理论中引力场和电磁场仅仅被看作是同一种统一场的两个不同分量”。1923年9月22日发表的《仿射场论》，宣告了爱因斯坦几何统一场论的诞生。爱因斯坦从时空特性和物质运动特性的统一上论证了世界的物质统一性。相对论的

7、时空观揭示了各种物质运动形态的统一空间和时间的统一空间、时间和物质的统一物质和运动的统一物质、运动和空间、时间的统一相对论时空观取代了牛顿的绝对时空观。广义相对论的运动理论统一了物质世界的空间、时间、质量和运动等的属性，说明世界是在空间、时间中运动发展着的物质世界。爱因斯坦相对论的生动体现哥本哈根学派的量子解释自然观“全部现代物理为量子力学所支配。这个理论华丽宏伟，却又充斥着混乱。……这个理论经受了所有的检验，没有理由认为其中存在什么缺陷。……我们知道如何在问题中运用它，但是却不得不承认一个事实，没

8、有人能够懂得它”盖尔曼所谓量子力学解释问题，是指量子测量、量子概率和量子关联的解释。这三个解释问题的形上学抽象就是因果性、实在性和整体性问题。“哥本哈根学派”只是一个松散的集体，实际上它指的是以丹麦物理学家玻尔为代表的一种对量子力学的解释，即对量子力学概念体系的“哥本哈根解释”或“正统解释”。物质观就物质状态以及物质运动规律而言出于量子概念，物质体系便显露种种量子化效应微观物质体系的运动不满足严格的因果律，不符合纯粹的决定论原则所遵循的量子统计规律是固有的，由作用量子