从复杂性科学再认识科学的简单性原则
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*I年 代 以 来’特 别 到 了 JI年 代’以 非 线 性 为 特 征+以 混 沌 为 中 心 的 复 杂 性 科 学 逐 渐 成 熟 和 兴 起 ,科 学 家 认 识 到 ’在 经 典 科 学 认 为 是 ?病 态 C和 ?奇 异 C的 现 象 其 实 具 有 相 当 大 的 普 遍 性’世 界 的 本 质 是 复 杂 的’而 非 线 性 是 这 种 复 杂 性 的 根 源’传 统 对 复 杂 性 的 近 似 和 简 化 原 则 有 很 大 的 局 限 性 ,复 杂 性
还 原 论 不 承 认 世 界 的 复 杂 性 本 质 $按 还 原 论 的 观 点"只 要 有 足 够 的 数 据"随 着 人 的 认 识 能 力 的 提 高"世界的运动规 律 最 终 可 还 原 为 若 干 条 简 单 的 定 律 "真 正 的 复 杂 性 几 乎 是 不 存 在 的 $
%&’科 学 模 型 的 简 单 性 原 则 科学模型是 科 学 方 法 的 核 心"是 应 用 已 有 科 学 知 识 解 决 实 际 问 题 的 关 键 $科 学 模 型 必 须 遵 循 相 似 性 !简 单 性 和 可 校 验 性 的 原 则$()*所 谓 简 单 性"即 模 型在逻辑结构和 主 观 认 识 上 比 原 形 简 单"易 于 进 行 逻 辑 推 理!数 学 运 算 等 理 论 性 操 作 以 及 实 验!测 量 等实践性操 作$模 型 的 简 单 性 主 要 依 赖 于 两 点+首 先 是 现 有 科 学 的 进 步"例 如"微 积 分 的 产 生 简 化 了 高 次 方 程 的 求 解 #其 次 是 对 系 统 的 简 化 $传 统 上 "系 统 的 简 化 分 为 两 步+第 一 是 整 体 简 化 为 部 分"第 二 是对局部模型的 简 化#下 面 将 对 此 作 较 为 详 细 的 论 述$ ,整体简化为部分 长 期 以 来"整 体 简 化 为 部 分 都 沿 用 还 原 法 %即 分 析 法 ’"系 统 科 学 产 生 后 又 出 现 了 系 统 法 $()"-*还 原 法 是 从 ./世 纪 至 本 世 纪 )0年 代 占 统 治 地 位 的 方 法 论 $它 与 机 械 决 定 论 的 还 原 论 的 世 界 观 紧 密 联 系 $基 于 1整 体 等 于 部 分 之 和 2的 观 点 "它 认 为 "对 一 个 系 统 的 认 识"首 先 是 把 整 体 还 原 为 部 分"再 加 以 综 合 "以 求 得 到 对 系 统 整 体 的 认 识 $用 法 国 科 学 家 ! 近 代 演 绎 主 义 始 祖 笛 卡 儿 %34567689:7’的 话+1把 每一个难题尽可 能 分 解 成 细 小 的 部 分"直 到 可 以 适 于 加 以 圆 满 解 决 的 程 度 为 止 $2(;* 系统法是本世纪四十年代发展起来的系统科
O 科学简单性原则的含义
笔者认为’科 学 的 简 单 性 原 则 可 分 为 简 单 性 的 世界观和简单性 的 方 法 论’而 简 单 性 的 方 法 论 又 分 为科学模型的简单性原则和定律选择的简单性原
则, .-7简 单 性 的 世 界 观 所谓简单性 的 世 界 观’就 是 认 为 世 界 是 由 少 量
逻 辑 上 极 为 简 单 的 原 理 支 配 上 的 统 一+和 谐 的 整 体’只 要 找 到 了 这 些 原 理’就 可 以 把 握 事 物 的 发 展 规律,由于科 学 和 哲 学 的 知 识 背 景 不 同’科 学 家 对 简单性的理解也 不 同’其 中 对 他 们 影 响 最 大 的 是 还 原论,
上 CGNH在 我 国 学 术 界’也 出 现 了8复 杂 系 统 是 否 要 放 弃 简 单 性 原 则 C的 争 论 ,
无可置疑’科 学 正 从 简 单 性 科 学 向 复 杂 性 科 学 转 型,我们必须重新认识科学的简单性原则,为了 使 问 题 清 晰 化’首 先 要 明 确 两 个 关 键 点8科 学 简 单 性原则的含义和复杂性科学方法论的内容,
自然辩证法研究
!"#$%&’("$%%’%))*
从复杂性科学再认识Байду номын сангаас学的简单性原则
陆以勤 韦 岗
摘要 本文辩证分析了科学的简单性原则和复杂性 科 学 的 方 法 论’指 出 科 学 的 简 单 性 原 则 分 为 简 单 性 的 世 界 观+科 学 模 型 的 简 单 性 原 则 和 定 律 选 择 的 简 单 性 原 则’而 复 杂 性 科 学 提 供了新的复杂性的世界观’丰富了科学模型的简单性原则’深 化 了 定 律 选 择 的 简 单 性 原 则’因 此 是 对 科 学 简 单 性 原 则 的 扬 弃 ’本 文 讨 论 了 研 究 复 杂 系 统 对 简 单 性 原 则 应 采 取 的 态 度 ,
- 科学转型引起的思索
科 学 史 上’简 单 性 几 乎 是 所 有 科 学 家 的 信 仰’ 而 且 也 是 选 择 一 个 理 论 的 逻 辑 标 准 和 美 学 标 准 ,早 在公元前 *世 纪’古 希 腊 数 学 家 和 哲 学 家 毕 达 哥 拉 斯./01234303567就 认 为8万 物 的 本 原 是 数 而 不 是 物 ’简 单 与 和 谐 是 建 立 自 然 科 学 理 论 的 原 则 ,%9世 纪’英 国 经 院 哲 学 家 和 逻 辑 学 家 奥 卡 姆 .:$;5<= 23>7提 出 了 称 为 ?奥 卡 姆 剃 刀 .;5<23>@A03B"07C 的 公 认 的 思 维 原 则 和 逻 辑 信 条 ,他 指 出 ’没 有 必 要 ’ 就 不 要 增 加 前 提 假 设 的 数 目 ,?奥 卡 姆 剃 刀 C是 简 单 性思想的雏 形,到 了 牛 顿 时 代’牛 顿 的 力 学 定 律 以 简单的形式统 一 了 宏 观 的 运 动 现 象,在 D自 然 哲 学 的数学原理 E中’牛 顿 指 出8?自 然 界 不 作 无 用 之 事’ 只 要 少 作 一 点 就 成 了’多 作 了 却 是 无 用F因 为 自 然 喜 欢 简 单 化’而 不 爱 用 什 么 多 余 的 原 因 以 夸 耀 自 已 C,在 相 对 论 时 代 ’爱 因 斯 坦 提 出 了 检 验 理 论 的 两 个标准8?外 部 的 证 实 C和 ?内 在 的 完 备 C即 ?逻 辑 简 单 性 C,他 认 为 ’从 科 学 理 论 反 映 自 然 界 的 和 谐 与 秩 序的角度看’真的 科 学 理 论 一 定 是 符 合 简 单 性 原 则 的G%H,可以说’长期以来 ’正是科学家对简单性原则 的追求’推动 了 科 学 的 发 展F反 过 来’简 单 性 是 人 类 认 识 世 界 的 基 础 ’也 是 科 学 研 究 的 指 导 原 则 ,
密 !完 整 以 及 可 以 理 解 的 前 提 下"应 该 选 择 含 有 越 少的基本假设以及逻辑形式越简单的理论$
显然"定律选 择 的 简 单 性 原 则 受 简 单 性 的 世 界 观影响$另 外"选 择 简 单 的 定 律"还 有 下 面 的 原 因+ 首 先 "简 单 的 定 律 具 有 更 广 泛 的 适 用 范 围 $第 二 "简 单 的 定 律 具 有 较 强 的 可 靠 性 $这 是 因 为 定 律 的 简 单 性要求定律的基 本 假 设 要 最 少"这 样 由 于 基 本 假 设 不成立导致 错 误 的 机 率 也 较 少$第 三"简 单 的 理 论 具 有 更 高 的 可 检 验 性"例 如"简 单 的 定 律 具 有 较 高 的 可 证 伪 性"这 是 因 为 定 律 含 有 的 独 立 元 素 越 少" 就越容易被 证 伪$第 四"简 单 的 定 律 具 有 较 强 的 可 理解性和可操作性$
从复杂性科学再认识科学的简单性原则
次 的 运 动 规 律 还 原 为 部 分!低 层 次 的 运 动 规 律"则 为机械决定论的 还 原 论#相 反 则 为 统 计 决 定 论 的 还 原论$
还原论认为"整 体 的 规 律 总 是 可 以 通 过 复 杂 的 计算而恢复为部 分 的 规 律"有 些 事 物 被 称 为 复 杂 事 物"仅 仅 是 因 为 组 成 这 些 事 物 的 部 分 数 目 太 多 "我 们没有足够的数 据 和 能 力 处 理"这 时 可 以 用 统 计 方 法求出统计 平 均 的 结 果$可 见"还 原 论 本 质 是 决 定 论$
所 谓 还 原 论’就 是 相 信 世 界 各 部 分+各 层 次 的 运 动 规 律 可 以 解 释 另 一 部 分 或 层 次 的 运 动 规 律 ,根 据还原的两种形 式’还 原 论 可 分 为 机 械 决 定 论 的 还 原 论 和 统 计 决 定 论 的 还 原 论8如 果 是 把 整 体+高 层
学的方法论 $美国哲学家拉兹洛%<4=87>?@’认为系 统 是 1具 有 不 可 还 原 的 性 质 的 整 体 2$()"-*基 于 1整 体 大于部分2的 观 点"系 统 法 强 调 从 整 体 与 部 分!整 体 与环境%即其它 系 统 ’的 关 系 中 全 面 地!综 合 地 考 察 对 象 "以 达 到 最 佳 处 理 问 题 的 方 法 $
&I
科 学 的 兴 起 挑 战 了 传 统 的 简 单 性 原 则 ,耗 散 结 构 理 论 的 创 始 人+诺 贝 尔 奖 获 得 者 普 利 戈 金 .K$/0L= 4"4LM67提 出 了 ?结 束 现 实 世 界 简 单 性 原 则 C的 口 号,G&H他 指 出8?科 学 的 兴 趣 正 从 简 单 性 向 着 复 杂 性 转 变’对 于 微 观 世 界 简 单 性 的 信 念 已 经 被 打 破 了 ’ 这个转变引导我们把重点放到新概念和新方法
系统法要求 立 足 于 整 体"同 时 也 要 求 对 各 个 部 分作深入研 究"因 而 系 统 法 包 括 了 还 原 法$不 过 这 种 还 原"不 是 把 对 象 还 原 为 部 分 的 堆 积"而 是 还 原 为系统的组 织 结 构$例 如"还 原 法 把 建 筑 物 还 原 为 砖!瓦!钢 筋!水 泥#而 系 统 法 则 根 据 建 筑 物 的 组 织 结 构 来 看 这 些 材 料 $所 以 系 统 法 在 某 种 意 义 上 是 对 还原法的补 充"系 统 法 高 于 传 统 的 还 原 法$系 统 法 的 简 化 原 则 可 采 用 逐 步 近 似 法+第 一 级 是 将 1整 体 等于部分之 和 2作 为 1整 体 大 于 部 分 之 和 2的 近 似# 第二级是在第一级的基础上加上子系统之间的某
综 上 所 述"科 学 的 简 单 性 不 仅 是 一 种 世 界 观" 也是一种方 法 论$在 经 典 科 学 发 展 的 三 百 年 中"单 的 还 原 论 一 直 占 统 治 地 位 $系 统 科 学 的 出 现 丰 富 了 简单性的思 想"人 们 开 始 研 究 层 次 间 的 关 系$长 期
种互相作用 AA 依 此 类 推"使 简 化 系 统 逐 级 逼 近 复 杂 系 统 $()"-*
B局部模型的简化 局部模型的简化是针对于单一个体的简化法$ 从认识论的角度"这 是 一 个 把 现 实 世 界 理 想 化 的 过 程$理想化的 方 向 是 与 现 有 的 知 识 靠 拢"所 以 与 科 学理论本身 的 发 展 有 很 大 的 关 系$传 统 上"由 于 线 性理论占主导地 位"人 们 习 惯 于 把 系 统 简 化 为 线 性 系 统 $具 体 地 说 "是 把 不 规 则 简 化 为 规 则 #不 均 匀 简 化为均匀#不光 滑 简 化 为 光 滑#有 限 简 化 为 无 限 %或 反之’#连续简 化 为 不 连 续 %或 反 之 ’#高 维 简 化 为 低 维#各 向 异 性 简 化 为 各 向 同 性#非 孤 立 系 统 简 化 为 孤立系统$这 种 系 统 在 力 学!物 理 学 中 曾 是 行 之 有 效的方法$ %C’定 律 选 择 的 简 单 性 原 则 定律选择的简单性原则指的是在保证逻辑严
还 原 论 不 承 认 世 界 的 复 杂 性 本 质 $按 还 原 论 的 观 点"只 要 有 足 够 的 数 据"随 着 人 的 认 识 能 力 的 提 高"世界的运动规 律 最 终 可 还 原 为 若 干 条 简 单 的 定 律 "真 正 的 复 杂 性 几 乎 是 不 存 在 的 $
%&’科 学 模 型 的 简 单 性 原 则 科学模型是 科 学 方 法 的 核 心"是 应 用 已 有 科 学 知 识 解 决 实 际 问 题 的 关 键 $科 学 模 型 必 须 遵 循 相 似 性 !简 单 性 和 可 校 验 性 的 原 则$()*所 谓 简 单 性"即 模 型在逻辑结构和 主 观 认 识 上 比 原 形 简 单"易 于 进 行 逻 辑 推 理!数 学 运 算 等 理 论 性 操 作 以 及 实 验!测 量 等实践性操 作$模 型 的 简 单 性 主 要 依 赖 于 两 点+首 先 是 现 有 科 学 的 进 步"例 如"微 积 分 的 产 生 简 化 了 高 次 方 程 的 求 解 #其 次 是 对 系 统 的 简 化 $传 统 上 "系 统 的 简 化 分 为 两 步+第 一 是 整 体 简 化 为 部 分"第 二 是对局部模型的 简 化#下 面 将 对 此 作 较 为 详 细 的 论 述$ ,整体简化为部分 长 期 以 来"整 体 简 化 为 部 分 都 沿 用 还 原 法 %即 分 析 法 ’"系 统 科 学 产 生 后 又 出 现 了 系 统 法 $()"-*还 原 法 是 从 ./世 纪 至 本 世 纪 )0年 代 占 统 治 地 位 的 方 法 论 $它 与 机 械 决 定 论 的 还 原 论 的 世 界 观 紧 密 联 系 $基 于 1整 体 等 于 部 分 之 和 2的 观 点 "它 认 为 "对 一 个 系 统 的 认 识"首 先 是 把 整 体 还 原 为 部 分"再 加 以 综 合 "以 求 得 到 对 系 统 整 体 的 认 识 $用 法 国 科 学 家 ! 近 代 演 绎 主 义 始 祖 笛 卡 儿 %34567689:7’的 话+1把 每一个难题尽可 能 分 解 成 细 小 的 部 分"直 到 可 以 适 于 加 以 圆 满 解 决 的 程 度 为 止 $2(;* 系统法是本世纪四十年代发展起来的系统科
O 科学简单性原则的含义
笔者认为’科 学 的 简 单 性 原 则 可 分 为 简 单 性 的 世界观和简单性 的 方 法 论’而 简 单 性 的 方 法 论 又 分 为科学模型的简单性原则和定律选择的简单性原
则, .-7简 单 性 的 世 界 观 所谓简单性 的 世 界 观’就 是 认 为 世 界 是 由 少 量
逻 辑 上 极 为 简 单 的 原 理 支 配 上 的 统 一+和 谐 的 整 体’只 要 找 到 了 这 些 原 理’就 可 以 把 握 事 物 的 发 展 规律,由于科 学 和 哲 学 的 知 识 背 景 不 同’科 学 家 对 简单性的理解也 不 同’其 中 对 他 们 影 响 最 大 的 是 还 原论,
上 CGNH在 我 国 学 术 界’也 出 现 了8复 杂 系 统 是 否 要 放 弃 简 单 性 原 则 C的 争 论 ,
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自然辩证法研究
!"#$%&’("$%%’%))*
从复杂性科学再认识Байду номын сангаас学的简单性原则
陆以勤 韦 岗
摘要 本文辩证分析了科学的简单性原则和复杂性 科 学 的 方 法 论’指 出 科 学 的 简 单 性 原 则 分 为 简 单 性 的 世 界 观+科 学 模 型 的 简 单 性 原 则 和 定 律 选 择 的 简 单 性 原 则’而 复 杂 性 科 学 提 供了新的复杂性的世界观’丰富了科学模型的简单性原则’深 化 了 定 律 选 择 的 简 单 性 原 则’因 此 是 对 科 学 简 单 性 原 则 的 扬 弃 ’本 文 讨 论 了 研 究 复 杂 系 统 对 简 单 性 原 则 应 采 取 的 态 度 ,
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科 学 史 上’简 单 性 几 乎 是 所 有 科 学 家 的 信 仰’ 而 且 也 是 选 择 一 个 理 论 的 逻 辑 标 准 和 美 学 标 准 ,早 在公元前 *世 纪’古 希 腊 数 学 家 和 哲 学 家 毕 达 哥 拉 斯./01234303567就 认 为8万 物 的 本 原 是 数 而 不 是 物 ’简 单 与 和 谐 是 建 立 自 然 科 学 理 论 的 原 则 ,%9世 纪’英 国 经 院 哲 学 家 和 逻 辑 学 家 奥 卡 姆 .:$;5<= 23>7提 出 了 称 为 ?奥 卡 姆 剃 刀 .;5<23>@A03B"07C 的 公 认 的 思 维 原 则 和 逻 辑 信 条 ,他 指 出 ’没 有 必 要 ’ 就 不 要 增 加 前 提 假 设 的 数 目 ,?奥 卡 姆 剃 刀 C是 简 单 性思想的雏 形,到 了 牛 顿 时 代’牛 顿 的 力 学 定 律 以 简单的形式统 一 了 宏 观 的 运 动 现 象,在 D自 然 哲 学 的数学原理 E中’牛 顿 指 出8?自 然 界 不 作 无 用 之 事’ 只 要 少 作 一 点 就 成 了’多 作 了 却 是 无 用F因 为 自 然 喜 欢 简 单 化’而 不 爱 用 什 么 多 余 的 原 因 以 夸 耀 自 已 C,在 相 对 论 时 代 ’爱 因 斯 坦 提 出 了 检 验 理 论 的 两 个标准8?外 部 的 证 实 C和 ?内 在 的 完 备 C即 ?逻 辑 简 单 性 C,他 认 为 ’从 科 学 理 论 反 映 自 然 界 的 和 谐 与 秩 序的角度看’真的 科 学 理 论 一 定 是 符 合 简 单 性 原 则 的G%H,可以说’长期以来 ’正是科学家对简单性原则 的追求’推动 了 科 学 的 发 展F反 过 来’简 单 性 是 人 类 认 识 世 界 的 基 础 ’也 是 科 学 研 究 的 指 导 原 则 ,
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显然"定律选 择 的 简 单 性 原 则 受 简 单 性 的 世 界 观影响$另 外"选 择 简 单 的 定 律"还 有 下 面 的 原 因+ 首 先 "简 单 的 定 律 具 有 更 广 泛 的 适 用 范 围 $第 二 "简 单 的 定 律 具 有 较 强 的 可 靠 性 $这 是 因 为 定 律 的 简 单 性要求定律的基 本 假 设 要 最 少"这 样 由 于 基 本 假 设 不成立导致 错 误 的 机 率 也 较 少$第 三"简 单 的 理 论 具 有 更 高 的 可 检 验 性"例 如"简 单 的 定 律 具 有 较 高 的 可 证 伪 性"这 是 因 为 定 律 含 有 的 独 立 元 素 越 少" 就越容易被 证 伪$第 四"简 单 的 定 律 具 有 较 强 的 可 理解性和可操作性$
从复杂性科学再认识科学的简单性原则
次 的 运 动 规 律 还 原 为 部 分!低 层 次 的 运 动 规 律"则 为机械决定论的 还 原 论#相 反 则 为 统 计 决 定 论 的 还 原论$
还原论认为"整 体 的 规 律 总 是 可 以 通 过 复 杂 的 计算而恢复为部 分 的 规 律"有 些 事 物 被 称 为 复 杂 事 物"仅 仅 是 因 为 组 成 这 些 事 物 的 部 分 数 目 太 多 "我 们没有足够的数 据 和 能 力 处 理"这 时 可 以 用 统 计 方 法求出统计 平 均 的 结 果$可 见"还 原 论 本 质 是 决 定 论$
所 谓 还 原 论’就 是 相 信 世 界 各 部 分+各 层 次 的 运 动 规 律 可 以 解 释 另 一 部 分 或 层 次 的 运 动 规 律 ,根 据还原的两种形 式’还 原 论 可 分 为 机 械 决 定 论 的 还 原 论 和 统 计 决 定 论 的 还 原 论8如 果 是 把 整 体+高 层
学的方法论 $美国哲学家拉兹洛%<4=87>?@’认为系 统 是 1具 有 不 可 还 原 的 性 质 的 整 体 2$()"-*基 于 1整 体 大于部分2的 观 点"系 统 法 强 调 从 整 体 与 部 分!整 体 与环境%即其它 系 统 ’的 关 系 中 全 面 地!综 合 地 考 察 对 象 "以 达 到 最 佳 处 理 问 题 的 方 法 $
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科 学 的 兴 起 挑 战 了 传 统 的 简 单 性 原 则 ,耗 散 结 构 理 论 的 创 始 人+诺 贝 尔 奖 获 得 者 普 利 戈 金 .K$/0L= 4"4LM67提 出 了 ?结 束 现 实 世 界 简 单 性 原 则 C的 口 号,G&H他 指 出8?科 学 的 兴 趣 正 从 简 单 性 向 着 复 杂 性 转 变’对 于 微 观 世 界 简 单 性 的 信 念 已 经 被 打 破 了 ’ 这个转变引导我们把重点放到新概念和新方法
系统法要求 立 足 于 整 体"同 时 也 要 求 对 各 个 部 分作深入研 究"因 而 系 统 法 包 括 了 还 原 法$不 过 这 种 还 原"不 是 把 对 象 还 原 为 部 分 的 堆 积"而 是 还 原 为系统的组 织 结 构$例 如"还 原 法 把 建 筑 物 还 原 为 砖!瓦!钢 筋!水 泥#而 系 统 法 则 根 据 建 筑 物 的 组 织 结 构 来 看 这 些 材 料 $所 以 系 统 法 在 某 种 意 义 上 是 对 还原法的补 充"系 统 法 高 于 传 统 的 还 原 法$系 统 法 的 简 化 原 则 可 采 用 逐 步 近 似 法+第 一 级 是 将 1整 体 等于部分之 和 2作 为 1整 体 大 于 部 分 之 和 2的 近 似# 第二级是在第一级的基础上加上子系统之间的某
综 上 所 述"科 学 的 简 单 性 不 仅 是 一 种 世 界 观" 也是一种方 法 论$在 经 典 科 学 发 展 的 三 百 年 中"单 的 还 原 论 一 直 占 统 治 地 位 $系 统 科 学 的 出 现 丰 富 了 简单性的思 想"人 们 开 始 研 究 层 次 间 的 关 系$长 期
种互相作用 AA 依 此 类 推"使 简 化 系 统 逐 级 逼 近 复 杂 系 统 $()"-*
B局部模型的简化 局部模型的简化是针对于单一个体的简化法$ 从认识论的角度"这 是 一 个 把 现 实 世 界 理 想 化 的 过 程$理想化的 方 向 是 与 现 有 的 知 识 靠 拢"所 以 与 科 学理论本身 的 发 展 有 很 大 的 关 系$传 统 上"由 于 线 性理论占主导地 位"人 们 习 惯 于 把 系 统 简 化 为 线 性 系 统 $具 体 地 说 "是 把 不 规 则 简 化 为 规 则 #不 均 匀 简 化为均匀#不光 滑 简 化 为 光 滑#有 限 简 化 为 无 限 %或 反之’#连续简 化 为 不 连 续 %或 反 之 ’#高 维 简 化 为 低 维#各 向 异 性 简 化 为 各 向 同 性#非 孤 立 系 统 简 化 为 孤立系统$这 种 系 统 在 力 学!物 理 学 中 曾 是 行 之 有 效的方法$ %C’定 律 选 择 的 简 单 性 原 则 定律选择的简单性原则指的是在保证逻辑严