第四部分 中医继续发展的科学技术背景
作者：
中国医药信息学会北京分会后现代理论医学专业委员会主任委员杨鸿智
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一 科学技术发展的三个阶段
一个正确理论的产生有三个阶段。第一是感性阶段，第二是分析还原阶段，第三是理论研究阶段。我们一般所说的正确认识就是指理性认识。这个三段论式的认识过程随时发生在我们的工作和日常生活中。现在要问：全人类对整个物质世界认识的宏观过程处于什么阶段？全人类对整个物质世界的认识这个宏观过程也应该是上面所说的三个阶段。人类历史表明这个认识过程已经走过了两个阶段，或者说走过了一个阶段，现在正处在第二个阶段。人类的文明史大概有四、五千年，在原始社会、奴隶社会、封建社会，人类的认识基本是感性认识。人类进入资本主义社会以后，认识水平就进入分析还原的第二个阶段。在感性认识阶段，人类对物质的具体认识和对世界的哲学认识是分不开的，现在我们把这种认识称为：“自然哲学”。主要有中国和希腊的古代哲学。欧洲进入资本主义后，人类的认识也进入第二个阶段。这个阶段认识的名称是：“机械论”。机械论是人类以数学为工具对机械运动的认识。机械运动是人们周围最常见的运动形式，也是大多数运动形式中都具有的组成成分，因此也就必然成为人们进行分析研究时首先遇到的运动形式。从然爱因斯坦相对论开始，人类进入理性认识的第三个阶段。然爱因斯坦相对论和同时产生的量子力学只是非机械论物理学的开始。20世纪中期，系统论的出现，使第三阶段理性认识的形式和内容都表现出来了。经过半个世纪的发展，在21世纪系统论的后现代科学将取代机械论的现代科学成为科学的主流思想。
二 感性认识阶段——古代自然哲学——朴素辩证法
古代的生产水平和科学技术的水平低下，人们没有条件和手段把研究对象打开，以对其各个部分和细节进行研究。只能从整体着眼、着手，从整体水平进行观察和研究。就整体研究整体，形成整体论思维方式。在那时，无论是哲学、自然科学还是医学都是这样。（以医学为例），整体论思维方式的基本特征是强调人的整体性。把注意的中心，放在人的整体水平。考察和调节在人的整体水平呈现的健康与疾病的过程。总结和掌握整体性的规律。整体性是人的一种根本特性。整体论思维方式符合人的这种特性，因而在本质上是合理的，其临床意义已经得到充分证明。
（一）整体论的特点：
第一，整体性。它把人理解为一个整体，把疾病理解为整体的人发生的过程。强调的是“人病”、“治人”，直接从人的整体水平着眼，研究人的健康与疾病的整体性内容和表现。掌握影响健康和调理疾病的整体性机制和规律。能够反映人的整体性本质。
第二，模糊性。由于没条件和手段对人体进行变革性研究，摆在人们面前的人还是一个没有被打开的“黑箱”。不但对人体内部的结构与功能缺乏深入的了解，而且对人的整体性变化的过程和机制也缺乏细节方面的了解。医学所认识和理解的人还是一个混沌的整体。对人的整体的把握不能不带有笼统，模糊的特点。
第三，思辨性。在研究中虽然能够掌握相当多的事实，但事实往往很不充分。不能满足揭示本质、总结规律、建立理论的需要。为了弥补这种不足，不得不采用古代通行的思辨方法，从哲学观点通过演绎推理来说明具体现象。从已知现象通过取象比类，来说明未知现象。用猜测来填补事实的不足。用想象的联系来描述事物或变化的关系。这样做，在许多情况下能够首尾一致，自圆其说。能够提出一些天才的见解，能够预见未来的一些重要发现，但也带着许多漏洞，往往包含着一些谬误。
（二）整体论的局限
第一，没有打开认识整体内部机制和规律的道路。虽然强调了人的整体性，但整体论面前的人体还是一个“黑箱”，还没有把人的整体打开，没有打通了解各部分细节的道路。对人体的各部分缺乏必要的了解，对部分与整体的相互关系更缺乏具体了解，不能认识和揭示整体性的内部机制和规律，因而许多现象往往“知其然而不知其所以然。”
第二，研究所及，限于直观范围。当时没有必要的技术手段来延长人的感觉器官，对人的健康与疾病的考察只能靠人的感觉器官的直接感知。这种直观研究受着人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的生理阈值的限制，认识的广度、深度都十分有限。医学上必须掌握的许多重要内容，如人体内部的结构和功能，各种病变的微观机制和过程等，都落在研究的视野之外。
第三，不能科学地阐明人的整体性的根源。人的整体的属性、功能、行为不同于部分，也不能以其部分之和得到说明。但它不是凭空产生的。有其基础和根源。由于整体论思维对人的整体性的研究和认识没有充分地展开和深化，在肯定和掌握人的整体性的时候，并不能科学地说明这种整体性的基础和根源。为了作出必要的说明或解释，不得不借助思辨，或用演绎推理来说明。古希腊人则设想出一种超物质的“隐得莱希”来说明。后来发展为“活力论”，认为生命和人的整体性不能用物理、化学规律来说明，只能用“活力”来说明，陷入了唯心主义。
（三）朴素辩证法不是辩证法
我们说整体论具有思辨性的特征。我们常常把整体论的思辨性称为朴素辩证法。在朴素辩证法这个概念中包含两个意义。一个是说“像”辩证法；另一个是说比辩证法“朴素”。这个“朴素”是指时间的古老和内容方面的“不到位”。用否定之否定和螺旋式上升的认识论思想了认识“朴素辩证法”和“辩证法”的关系，就可以知道，“朴素辩证法”和“辩证法”是处于认识的螺旋线中同一个认识螺旋的两端。如果是在同一个水平中的圆圈，那么这两个端点应该是重合的。也就是说“朴素辩证法就是辩证法”。在正如黑格尔所说的，否定之否定是一个圆圈式的发展。但是，马克思的否定之否定是一个螺旋式上升的过程。同样用辩证法命名的两点，并没有在同一个平面重合。这个由螺旋式上升所形成两点之间的距离，说明朴素辩证法和辩证法之间有时间的不同，更有本质的不同。这两个概念处在两个完全不同的发展层次。
三 分析还原阶段——现代科学————机械论
（一）文艺复兴、现代科学兴起——从整体时代走向分析时代
从15世纪开始，欧洲发生了文艺复兴运动。继之而来的是资产阶级革命、科学技术革命和医学革命。思维方式也完成了革命性转变——以复兴原子论为基础，走上了对整体进行分解，还原的研究道路。思维方式从整体论转变为还原论。这是一次划时代的历史性转折，即从整体时代转向了分析时代。在近400年历史上，它作为占统治地位的思维方式贯穿在哲学、自然科学和医学的研究活动中，对于推进认识世界和改造世界发挥了革命性作用。取得了历史性的巨大成功。虽然局限性已经开始暴露，它在自然科学和医学中的主导性地位至今还没有被取代。
（二）机械论自然观
现代自然科学，为我们提供了一整套以机械运动为基础的科学技术，并以这些技术为依托发展出机械化大生产的生产方式，创造了发达的资本主义商品生产的社会生活方式，与此同时，机械论的自然科学，也留给我们一个机械论的自然观、一种机械论的思维方式，当我们将要结束机械论的科学阶段进入下一个新的系统理论的科学阶段时，机械论的自然观就成为我们思想中的包袱，成为我们继续前进的阻力，为了克服这个阻力，首先应该认识，知道它有什么特点，为此，下面将机构论自然观的有关问题作一介绍：
1 机械论自然观的兴起
从中世纪末期始，在逐渐加快发展的手工业和农业中越来越多地应用各种机械技术，为早期的机械论自然观提供了大量丰富的感性材料。文艺复兴以来日益发展的工场手工业，尤其是钟表业，更促进了机械技术的发展。并激发学者们借鉴机械技术的成功，用机械论的思想去理解大自然的运行。许多学者在认识自然规律时都认为自然界的运行与钟表等机械相类似。应该说，当时的生产实践和生产力发展水平为机械论自然观奠定了认识论和方法论的基础。在他看来，自然界的一切都是服从机械因果律的。
2 对机械论的早期哲学概括
法国哲学家、数学家、笛卡儿是早期机械论哲学的代表人物。他的哲学是一种理性主义的二元论。他把世界分为两部分——形体世界与精神世界，对灵魂与肉体，内心感应与外部世界进行了严格的区分。笛卡儿认为，物质是形体世界里唯一的客观实体，一切形体都是做机械运动的物质。他对物质运动、大体运动以及人体的运行机构都作了机械论的解释。笛卡儿以量的特征定义物质，认为物质的唯一特性是广延。在这样一个实体中，只有物物相触才能产生运动。他提出了著名的“动量守恒定律”，认为物质的唯一运动形式是空间位移。在笛卡儿物理学中，宇宙是一个巨大的机械系统，在上帝提供给它“最初起因”之后，就按照严格的机械运动规律运行下去。笛卡儿将机械论引入生物界，他将动物看作具有各种生理功能的自然机器。他甚至提出人体本身也是一种“尘世间的机器”。在他看来，人的活动也严格遵循着物理定律，人作为机器与动物机器的区别，就是人要受到存在于他自身的“理性灵魂”的控制。他认为，人除了思想之外，机体的所有功能都象钟表一样是纯机械性的。他赞赏哈维的血液循环理论，认为哈维的理论正好说明了生命就在于血液的机械运动。
3 牛顿力学的影响与机械论哲学的成熟
牛顿经典力学建立并获得巨大成功后，牛顿力学的思想和方法迅速向其他学科和领域扩展，带来了科学的全面发展和兴盛。牛顿力学的思想方法成为近代科学固定的思维模式。在整个18世纪乃至19世纪，几乎所有的自然科学家都按这种模式去研究自然。甚至在20世纪初，卢瑟福还把原子看成与太阳类似的系统，用牛顿的思维方式构造模型。
牛顿经典力学的建立和巨大成功又启发哲学将其概念范围和思想方法运用到哲学中，使机械论哲学很快发展成熟。与牛顿几乎同时，英国唯物主义哲学家霍布斯和洛克把机械论从自然科学扩展到哲学领域，使机械观发展成为成熟的经典形态。他建立了第一个比较完整的机械唯物论哲学体系，将力学范畴引入哲学，确立了物体、偶性、运动因果性等基本范畴。他把物体定义为不依赖于我们思想的东西，与空间的某个部分相合或具有同样的广袤。认为机械位移是物体的唯一的运动形式。世界的一切事物都受机械运动原理的支配，都可以用机械运动原理解释。他把一切运动都归结为物质在空间位置上的变动，提出人和自然没有本质区别，“心脏不过是发条，神经不过是游丝，关节不过是一些齿轮。”甚至人类的推理活动也不过是机械的计算。洛克吸收并发展了牛顿，波义耳用微粒说概括物质性质的观点，认为微粒说“最能明了地解释物体的各种性质。”他把组成物质的观点，认为微粒说“最能明了地解释物体的各种性质。”他把组成物体的物质微粒的空间结构和数量组合看成物体的“实在本质”，当做决定一切物体特征的内在根据。他认为，自然事物的一切特殊性都由物质微粒的量的机械组合而决定。用物质微粒的这些机构的量的特征可以说明自然界的一切现象。霍布斯和洛克使科学中的机械论自然观上升为机械唯物论哲学，使机械观的要领范畴得到进一步的概括和提炼，发展为经典形态的机械观，即成熟的机械观。其基本思想是：整个宇宙由物质组成；物质的性质取决于组成它的不可再分的最小微粒的空间结构和数量组合。物质具有不变的质量和固有的惯性，它们之间存在着万有引力。一切物质运动都是物质在绝对，均匀的时空框架中的位移，都遵循机械运动定律，保持严格的因果关系。物质运动的原因在物质的外部。
牛顿经典力学和英国机械论哲学传到法国后，对18世纪法国思想界的启蒙运动起了决定性影响。启蒙运动中的唯物主义哲学家吸收了牛顿力学的成果和英国机械论哲学的主要内容，将公开的战斗的无神论思想引入机械论，使经典的机械论进一步发展为极端化的机械唯物论。百科全书派拉美特利和霍尔巴赫的哲学鲜明地体现了法国机械唯物论的特点。拉美特利的哲学体系表现出彻底的无神论精神。他指出物质是唯一的实体，是存在和认识的唯一根据，在整个宇宙只存在着一个实体，只是它的形式各有变化。在《人是机器》一书中，他不仅批判了宗教唯心主义的不死灵魂说，贝克莱的主观唯心主义和莱布尼兹客观唯心主义的“单子论”，也否定了笛卡儿的二元论，直言不讳地宣称，自然界和物质无所依赖地在宇宙中独占首要地位，没有给造物主留下丝毫空隙。拉美特利对机体和心灵活动的形式作了机械论的解释，认为人与动物并无太大的差别，人只不过比动物“多几个齿轮”，“多几个发条”它们之间只是位置的不同和力量程度的不同，而决没有性质上的不同。他说：“人体是一架会自己发动自己的机器；一架永动机的活生生的模型。体温推动它，食物支持它。”拉美特利关于“人是机器”的思想打破了自然哲学中唯心主义的最后壁垒，但是其错误也是显见的。他的哲学是极端形态的机械论哲学的代表。
（三）机械论的特点
1 决定论
牛顿力学体系，以它的严密逻辑性和精美定量性，反映了它的正确和完善。对天体和地球上物质的力学运动给出了完整一致的解释，为建立统一的物质运动的宇宙观作出了伟大的贡献。但是，西方科学的伟大奠基者们都强调自然定律的普适性和永恒性。他们寻求包罗万象的图式，普适的统一框架。在这些框架中，所有存在的事物都可以被表明是系统地，即逻辑地或因果地相联系着的。他们寻求广泛的结构，这些结构中不应为“自然发生”或“自动发展”留下空隙。在那里所发生的一切，都应至少在原则上完全可以用不变的普遍定律来解释。牛顿科学的雄心就是提供一幅自然图景，该图景是普适的，决定论的，并且是客观的、完备的，似乎已经达到了应有尽有无所不知的地步了。近代经典科学以为已经发现了自然界变化的核心处的永恒规律。
决定论是同非决定论对立的理论。它承认因果关系的客观性、必然性、普遍性，是不依人们的意志为转移的规律性。牛顿力学体系把这种唯物主义决定伦机械化绝对化、凝固化，只承认因果必然性，否认任何例外偶然性。按照机械决定论者的观点，给定一个微分议程，给定一个初始条件，就能决定过去或今后发生的一切。排除了任何偶然性、特殊性、复杂性的可能。这显然是片面的、错误的。
法国著名数学家、物理学家、天文学家拉普拉斯学派，19世纪初把牛顿的纲领，即把一切物理化学现象归结为力的作用，变成了自己的正式纲领。拉普拉斯把机械决定伦推向了极端：他能在任意给定的瞬间观察组成宇宙各部分的每一物体的位置和速度，并能推断出该物体的所有变化，无论是向着过去的，还是向着未来的变化。拉普拉斯认为世界的面貌是由它一开始就决定了的，现在的物质状态是由过去的机械状态所决定，以后的状态又是由现在的状态所决定。自然界的全部发展过程是一条决定性的因果链。用形象化的语言表示那就是：自然界没有飞跃，没有偏向，没有波折，永远按同一轨道平铺来去。
2 还原论
在自然科学研究中，有一种方法叫还原方法。就是将高层次的事物系统分解为较低层次的组成要素，通过对它们的研究，揭示较高层次事物系统的特性和规律。但是，由此，再跨出一小步就变成了谬误。还原论不同于还原的方法。它把高级运动形式及其规律完全归结为低级运动形式及其规律。否定高级运动和低级运动的特殊本质和相互区别。这样必然会矛盾百出了。牛顿在其代表作《原理》第一版中，多次表示，认为机械运动是自然现象的终点，一切自然现象都可以还原，归结为机械运动。并希望用力学原理推导出自然界的许多期现象，还把它夸大为合乎真理的哲学方法。而且，随着牛顿力学在解释天体运动和地面物体运动方面获得不断成功，如地球上潮夕现象的成因，在望远镜中找到了预言中的海王星等，而影响截止来越大。到18世纪末和19世纪初，几乎所有的自然科学家都相信，全部物理学，甚至全部自然科学都可以还原力学。把自然界的一切都归结为机械运动。可以说，这是牛顿力学鼎盛时期全部自然科学的共同特征。正因为如此，在这一阶段，不管是否有“力”的作用，把一切事物变化的原因，都用“力”字来解释。如化学亲和力，光的反射力、生物的生命力等。甚至有人提出人是机器，显然这种把一切都归结为机械力学的还源论是荒谬的。
（1）还原论思维方式的特点
还原论思维方式包含两个基本观点。一个是“原子”，“组合”观点，它以原子论为思想基础，认为世界的物质本原是不可再分的原子，把世界和事物理解为由原子，或其化身——更为简单或更为基本的物质颗粒构成的组合物或集合体。二是“分解”、“还原”方法。认为事物是组合物，具有可分解性，可进行分解研究，其本原是原子，只要把事物分解到最低层次，即还到其本原，就可找到终极的根源，得到终极的说明。还原论原理以世界和事物的组合性、可分解性、可还原性，以及其本原的微观性、粒子性为前提，这种思维方式的特点主要是：
第一，对整体进行分解，把整体分解为部分，再把部分分解为更小的部分。直到认为适宜的程度。这是还原研究的首要步骤。
第二，对层次进行还原，把高层次还原到低层次，把高级内容还原为低级内容，一层层地降解，直到最低的层次和最终的物质要素。
第三，从微观揭示本质，坚信事物的本质不在宏观而在微观。在于构成宏观现象的微观物质基元，只有整体分解为部分，把部分还原到“原子”（或其化身），才能找到终极根源。做出终极说明。
（2）还原论的价值
还原论思维的形成和发展，在历史上是一种巨大的进步，它是古代整体论思维的一种辩证否定。把科学研究的思维方式沿着螺旋式发展轨迹推进到一个新的时代高度。其历史性贡献在于，把整体打开了，开辟了研究部分，掌握细节的道路。把复杂性现象分解开了。开辟了深入到低层次，了解微观机制的道路。这就克服了整体论的直观、模糊、思辨等局限和缺陷，使科学认识第一次达到了精确、严格的程度。还原论思维揭示了世界的“组合”特性和规律，认识了许多具体物或层次的具体的组合机制。也认识和掌握了世界和事物的可分解性、可还原性。把“组合一分解”原理转化为还原方法，成功地实现了在物理学、化学和生物学领域的还原研究。成为近代400年自然科学取得巨大进展的基本条件。可以说，哪里有组合机械哪里有可分解性和可还原性，还原研究就能在哪里生根、开花、结果。只要有组合机构存在，只要有可分解性、可还原性存在，就有进行还原研究的必要。从这个意义上来说，还原作为一种研究方法，具有“万岁”的性质。
还原论在医学研究和人的研究中，具有特定的意义。因为人是世界上最高级、最复杂的物质系统，它是在宇宙演化、地球演化、物生进化的过程中，由物质的低级运动形式一步步上升到高级运动形式的。它以低级运动为基础，在高级运动中包含着低级运动，因此，要全面发深入地研究、理解人，就必须逐级地、逐层次地把人的生命运动所包含的各种运动形式和物质形态揭示清楚。这就需要还原研究。
所以，还原研究在关于人的研究中，是不可缺少的，也是不可取代的。还原论思维方式在西方近代医学发展中起了革命性的作用。16世纪以来西方医学的成就几乎都是在还原论思维的指引下取得的。它克服了古代医学整体论思维的直观性、模糊性、思辨性等局限，把人的整体分解开来，运用解剖、实验等方法，对部分和微观细节进行了研究，揭示了健康与疾病的一系列具体机构和规律，把生理、病理和药理的各种内容用物理学、化学、生物学的知识和语言来阐明，提出一系列可实证的、定量的理化指标，使认识更加具体、明确。临床诊断、治疗及疗效判断更加精确、严格，具有更强的可操作性。可以说，没有还原论思维方式，就没有现代的整个西方医学。直到今天，我们仍然在享用着这种思维方式为医学带来的巨大效益，在医学的未来发展中它仍将发挥其特定的作用。
我们此处讲解了还原思维方法的来源，形成过程和主要内容，表现形式等等。这些都属于“正面报道”。还原论思想在现代科学的构建和后来的发展中都起了关键的、主要的、重要的作用，可以说没有还原论思想就没有现代科学。因此，在现代科学阶段，是不能认识到还原论思想有什么错误的。但后来，20世纪后半期，系统论思想出现了，人类从对简单物质研究进入到对复杂物质的研究阶段，这时回过头来认识到，还原论在认识简单运动时是有用的，同时也为揭示复杂运动规律作了准备。但在真正研究复杂运动时，必须用系统论方法，而还原论方法变得是错误的了。以系统论角度对还原论的批判认识，这部分内容放在介绍了系统理论之后，此处只作这些提示和说明。
3 绝对时空
在牛顿力学中，在现代机械论科学范畴内，时间是绝对的概念。时间是永恒的、无尽的，而且是没有方向的。因此机械论的科学定律一个特点就是与时间无关。不论在何时何地，运动都以同样的规律进行。所有这些运动都是可以重复的，因为它的上一次运动与下一次运动不会因为时间的不同而有所不同。特别是这一点竞成为现代自然科学评价一个研究成果是否科学的硬指标。即“可重复性”。如果你的实施能在别人的实验中得出相同的结果，那么，这就证明你的实验是正确的，相反，如果你的实验不能被别人重复，那么就证明你的实验是错误的。
（四）数学在现代机械论科学中的地位和作用，
数学是事物量的抽象，数学是研究数字之间关系的学问，而数字之间的关系就是事物之间关系的抽象。因此，可以说数学所表现的正是事物之间的关系，数学是事物间关系的抽象。人类认识物质世界，研究物质世界是从直接观察、记录、总结物质之间相互作用的规律开始的。这种直接从物质本身着手的科学，就被称作经验科学。但是，世界上的事物很复杂，有些能够直接去经验，有些不能直接接触，取得经验。那么我们如何去研究那些看不见、摸不着的事物呢？为了解决这一个难题，人类想了一个好办法。首先在可经验的事物中抽象出数字和数学规律，在承认这些规律具有普遍意义的基础上，用数学的方法首先预算出未知事物的某些规律，再用这些规律指导我们对这些事物的研究。至于人类与这些不能通过人体和感官直接感觉的物质间关系的进一步确认，需要一些科学工具的帮助。这些工具可以作为人类感觉器官的延伸。如显微镜，望远镜等。实际情况，往往是数学的逻辑的预算、预测在先，而后来发明的工具帮助人类证实这些预测的正确性。在基督教统治欧洲的黑暗时期，各种科学研究都无法进行，而数学的研究却未受到特别的禁止。也许它太抽象，与现实世界的利益无关。但也正是这抽象的数学，使远古希腊关于物质运动的科学认识得以保存。而且也正是数学，成为文艺复兴后科学得以复兴的工具。从这种意义上讲，数学有点象生命系统中的遗传基因。文艺复兴，在科学上首先是数学的复兴。而哥白尼正是以这个复兴的数学为工具，创立了新的天文学。所以，从科学的角度而言，日心说首先是一个数学演算的结果。而它反宗教的意义只是派生的。从这里可以理解，哥白尼为什么有那么大勇气和魄力，向欧洲黑暗的封建社会打响造反的第一枪。其实，哥白尼想的并不是这些。他想的只是如何演算他的数学，就像小学生在计算1+1=2这首题一样，当他写答案“2”的时候，用不着有什么反社会的革命勇气。许多研究哥白尼的人，往往把研究的重点放在社会革命的意义上，并为不能理解哥白尼革命精神的来源而感到神秘。其实，对哥白尼来讲，只是科学，而革命是别人的感觉而已。
在哥白尼之前，数学基本上处于对现有经验的数学抽象，规律的整理阶段。哥白尼的工作是人类第一次用数学去推算经验以外的事物。所以，从这个意义上讲，所谓现代科学的本质，就是用数来推算出经验之外的结果。当然，这之后必然有一个创造工作，延长人类的感观，把数学推算再次转化为人类感官经验的过程。所以，现代科学必然要分解成假说和证明两个阶段。假说就是用过去经验事实中抽象出来的规律推算、预测无法感官经验的未知事物。证明的实质，就是发展新工具或改造现有外界环境条件，把不能感官经验的事物，变成能够感官经验的事物——你如果能够经验这个事物时，你会知道它与我们所预测的正好相符。
说到此，还应该继续发挥一点，人类对事物的理性抽象不单是数学一门知识，另外还有一个更高级、更本质的抽象，就是哲学。所谓哲学，就是事物相互作用的最本质关系的抽象，而且，因此，哲学抽象高于数学抽象，特别是在研究复杂事物时，哲学抽象比数学抽象更真实可靠。这样，使我们知道，进行科学研究的基本方法就是用数学或哲学理论指导，形成假说，然后再寻找机会，创造条件证明。为什么要补充这一点呢？一个是为了论述问题的全面，同时也是为不懂数学的人寻找一条出路。现在，人们熟知一条格言，不懂数学就不懂科学，或者说你这门学问如果不能应用数学，那么你这门学问就还算不上是一门科学。那么，现在我们可以说，不懂数学时，如果懂哲学也可以研究科学，特别是在研究复杂事物时，懂哲学可能比只懂数学更重要。数学研究的是量变，哲学研究的是质变。所以数学只适用于研究以量变为主的简单物质的简单运动，而复杂物质的复杂运动只能用哲学来指导研究。
（五）判断是否科学的标准
1 实证科学
伽利略提出了主观和客观的区分。伽利略在世界上的两种东西之间进行了明确的区分：一种东西是绝对的、客观的、不变的和数学的；另一种东西是相对的、主观的、起伏不定和感觉得到的。前者是神和人的知识的王国；后者是意见和假象的王国。物质的真实特性，又被称作第一性，是数、图、形、量、位置和运动。我们不能靠行使我们的能力使这些第一性质与物质相分离，但它们是能够完全在数学上得到表示的特性。宇宙的实在性是几何的；自然的唯一根本特性是使某一数学知识成为可能的特征。所有其他对感官来说往往更为显著的特性都是第一性质的次要的、附属的结果。至关重要的是伽利略的这个进一步的断言：这些第二性质是主观的。第二性质被声称是由对自然中本身是真实的第一性质的感觉产生的。这些骗人的第二性质则起源于这一事实：我们对对象的知识是以感觉为中介的。伽利略特有的这种形式的第一性质和第二性质的学说因为它在近代思想中的影响具有无法估量的重要性。正是把人从伟大的自然界中流放出来，把它处理为自然演化之产物的这一根本进步，成为近代科学哲学的一个相当坚定的特点，成为一种大大简化科学领域，但是把近代哲学的重大形而上学问题尤其是认识论问题引入正轨的方法。直到伽利略的时代为止，人们还总是理所当然地认为，人和自然是一个更大的整体的不可分离的部分，在这个更大的整体中，人的地位更为根本。不管在存在物和非存在物，在基本东西和次要东西之间可以做出什么区分，根本上都认为人与绝对的、基本的东西具有密切的联系。现在，在把第一和第二的这一区分翻译成为适合于对自然做出新的数学解释的术语时，我们达到了把人解释为真实的、基本的王国之外的东西的第一阶段。
2 可重复性原理
在牛顿力学中，在现代机械论科学范畴内，时间是绝对的概念。时间是永恒的、无尽的，而且是没有方向的。因此机械论的科学定律一个特点就是与时间无关。不论在何时何地，运动都以同样的规律进行。所有这些运动都是可以重复的，因为它的上一次运动与下一次运动不会因为时间的不同而有所不同。特别是这一点竞成为现代自然科学评价一个研究成果是否科学的硬指标。即“可重复性”。如果你的实施能在别人的实验中得出相同的结果，那么，这就证明你的实验是正确的，相反，如果你的实验不能被别人重复，那么就证明你的实验是错误的。
四 理性认识阶段——系统科学——非机械论科学
（一）非机械论物理学的开端 — 相对论和量子力学
20世纪刚开始，爱因斯坦就以其相对论打破了牛顿机械论的一统天下。开创了非机械论自然科学的新时代。牛顿力学有一个不变的参照物，就是地球，或地球上观察物体运动的人。而任何没有地球或人直接参与的其他物质之间的运动，必须转换成标准参照物的运动，这样才能被我们人类理解。爱因斯坦的相对论取消了牛顿力学中这个永恒不变的参照物。不论任何物质之间的相对运动，都可彼此之间互为参照，直接进行计算。同时爱因斯坦还提出了光速不变和光的波粒两重性原理。粒子运动是间断的，波，物质运动是连续的，在牛顿经典力学中这两种运动属于完全对立的两种形式，是不可能有同一个物质中存在的。而爱因斯坦发现了光的波粒两重性，即光子运动既有粒子性，又有波动性，不能确定光子只有哪一种运动特性。在这之后，是量子力学的发展。量子力学是研究微观粒子的高速运动的。他们在研究中发现牛顿经典力学完全不适用于微观粒子的高速运动。他们发明了统计理论和概率论。因为在微观领域中的高速运动，无法确定物质粒子的确定位置。只能有一个统计的概率。并将这个发现总结成一个叫做“测不准原理”的理论。即对于微观高速运动的基本粒子，当你准确测量其速度时，空间位置即不能确定。而当你准确测量其空间位置时，其速度又不能确定。（电子云）以上两项发现的重大意义在于彻底否定了近代自然科学的决定论。动摇了人们对经典力学的迷信和崇拜，为自然科学在20世纪的发展和现代化开辟了广阔的前景。
因为相对论和量子力学是从实证科学的出发点开始研究的，所以，应该称它们为实证科学。可是，因为它们又否定了实证科学，开创了非确定性的系统科学，所以，又可以称它们是系统科学。其实，相对论和量子力学既不是实证科学，也不是系统科学。它们是介于实证科学和系统科学之间的过渡性科学。正因为如此，有人把爱因斯坦称为“经典力学的最后一人，也是后现代科学的第一人”。爱因斯坦打开了物质世界一扇新的大门，发现物质世界有两种不同性质的物质。可是，作为机械论教育出来的研究者，他不能接受这个事实。因此，他用自己的后半生研究如何将二者统一的“统一场论”。当然，这是不能成功的，因为这两种物质是根本不同的。现在，我们中国的实证论者仍然希望用机械论来处理包括复杂系统在内的所有物质。可想而知，他们也不会成功的。但是，爱因斯坦的失败具有神秘和悲壮的色彩，而我们的机械论者却不会得到爱因斯坦那样的光环了。虽然是同样的事情，但是其间相距了整整100年。100年的时间都不能让我们觉醒吗？这样的麻木是应该受到惩罚的。特别是这其间已经有贝塔朗菲的系统论问世。
1905年是值得纪念的，因为从爱因斯坦开始产生了非机械论的自然科学。但是，非机械论的自然科学的产生与机械论自然科学结束应该是两件事情。两种自然科学还有一个交替过程。20世纪的100年就是这样一个交替过程。在这100年里，虽然非机械论自然科学在生长，而机械论自然科学也没有停止，也在继续发展。特别是在我们所在的生物医学领域，机械还原论更是取得了非常巨大的成果，基因理论的发展使生物医药成为世界经济发展的支柱产业。在世界科学界许多学科已经开始进行机械还原论批判的背景下，生物医学领域机械还原论的发展显得特别突出。因此有人提出这样的评论，说生物医学领域可能是机械还原论最后的一个堡垒。现在。20世纪已经结束，21世纪已经开始。人们预测，21世纪可能是非机械论自然科学大发展并最后战胜机械论自然科学的世纪。当然，要做到这一点，还需要许多科学家做许多工作。因为头脑清醒的人都知道，虽然非机械论自然科学有了许多发展，但是，现在仍旧是机械论自然科学占主导地位的时代。而这也正是说明我们现在宣传非机械论自然科学的重要性。
习惯是客观存在不能忽视的。习惯是既往真理的继续，不能说是不正确的。但是，新生事物的出现也总是不可能阻挡的，这也是一个客观存在，也是不能忽视的。不能够要求人们在新生事物一出现的时候就出来支持新生事物，但是，在新生事物与习惯的斗争中开始占优势的时候，人们都会“急不可待”地“迫切”地“热烈”地表态支持新生事物。这是人类历史的常见现象。
（二）非机械论物理学的完成——系统理论
虽然爱因斯坦相对论指出机械论不适用于宏观宇宙,量子力学指出机械论不适用于微观高速运动。但是,这些研究并没有建立真正新的理论,因此也没有在生产实践中起重要作用.直到20世纪40年代奥地利生物学家贝塔朗菲提出的系统论才使问题得到突破性进展。原来,世界上的物质分成两大类,一类是简单物质,另一类是复杂物质。机械论只研究了简单物质的简单运动,而不不适用于复杂物质的复杂运动。复杂物质的复杂运动必须用系统论来研究。系统论的出现使人类对物质的认识进入一个新的领域。一切新生事物都有一个在旧事物中产生,发展的过程。20世纪的一百年就是后现代科学在现代科学中产生和发展的一百年.但是,直到现在大部分人还不知道这件事,他们只是把系统科学看作现代科学的最新成果而已。这些概念目前在我国科学界和学术界还是比较陌生的，我们现在的一个重要任务，就是要使我们的研究人员尽快明确认识到自然科学已经发生的这些变化，并尽快投入到系统论科学的研究开发之中去。问题是十分明显的，既然现在自然科学已经有两种体系，一种是落后的机械论科学，另一种是先进的系统论科学，我们怎么能仍旧麻木地继续呆在机械论科学之中而不去追求系统论科学呢？
系统科学的主要内容有下面一些:
1 系统论
世界上的物质分为两大类，一类是简单物质，另一类是复杂物质。复杂物质是由简单物质按等级层次原理有机组合的物质，复杂物质称为“系统”，复杂物质的组成部分称为“子系统”。机械论只适用于简单物质的简单运动，不适于复杂物质的复杂运动。系统的整体功能状态是由子系统之间的相互作用决定的。子系统之间的相互作用常呈正反馈性质，有破坏系统整体稳定趋势。系统为保持整体稳定有中枢调节控制系统，中枢调节控制一般属负反馈性质。系统整体功能大于子系统功能之合，任一子系统的运动状态不能说明更不能替代系统整体的功能状态。系统论的出现说明牛顿机械论不适用于对复杂物质的研究。
2 信息论
物质的相互作用产生信息，物质相互作用的内容即为信息的内容。物质之间的相互作用必有物质的传递，因此，信息具有物质性，可以度量。信息量的多少表示系统的有序度、组织结构、复杂性、特异性或进化发展程度。信息量多，说明这些程度高，相反，结构简单，运动无序的低级系统，信息量的产生就会减少。封闭系统，自身原有信息会逐步减少，开放系统因为不断从环境获取新的信息而使信息得以保存。物质相互作用给接受方造成的改变称为作用方对接受方的控制，即信息发出方对信息接受方的控制。物质相互作用同时存在反作用。接受信息方对发出信息方的反作用称为信息反馈。信息反馈是下一次控制的基础。
3 控制论
控制论的内容包括两部分，一部分是“信息”，另一部分是“反馈”。信息发出方对信息接受方的影响称为控制。信息接受方对信息发出方的反作用称为“反馈”，“反馈”概念即是由维纳提出的，控制论研究的内容主要就是如何收集和加强信息反馈，以达到更好保持受控系统运动的目的性。反馈分两种形式，一种是“负反馈”，另一种是“正反馈”。控制信息与受控系统运动方向相反的，称为负反馈，负反馈具有可逆性。控制信息与受控系统运动方向相同的，称为正反馈，正反馈具有不可逆性。
以上所述系统论、信息论、控制论，在科学界称为“老三论”。这是系统理论发展的第一个阶段，这个阶段系统理论的作用是描述系统的结构、组成，以及各组成部分之间的关系状态，基本是表态的描述。或者说给我们描述了一个静态的系统。
4 混沌论
“混沌”是指系统整体稳定，局部随机运动的状态。初始条件的敏感性：对于混沌系统，初始条件的微小改变，会产生巨大的状态改变，洛伦兹将这个现象称为“蝴蝶效应”：“在巴西的蝴蝶拍打翅膀会引发得克萨斯洲的一场龙卷风”。后人把这个现象形象化，称为“级联反应”，“瀑布反应”等。周期三之后进入混沌：将初始条件敏感性定量化，子系统相互作用三个周期之后，系统状态就明显偏离常态而进入混沌。费根包姆常数4.669：将初始条件敏感性进一步定量化，系统每次周期倍增后与上一周期的比值为4.669。混沌问题的复杂怀就在于无法确定任意时刻系统的状态。现在，根据初始条件和费根包姆常数，就可以计算出某一时刻系统的状态。自相似性，系统局部随机运动在量的方面是随机的，不相同的，在质的方面却是自相似的。这个自相似性，不仅表现在同一层次的不同子系统的相互作用中，而且还表现在不同层次之间的相互关系中（进化的相容性）。普适性：系统中不同子系统及不同层次间的自相似性，同时表现为普适性，即在某一层次所表现的规律性，也适用于系统中的其他层次，当然，要结合每一层次的特殊性，特殊性是在一般性、相似性基础上的特殊性，没有相似性、特殊性也不能存在。自相似性的普适性使我们可以将对系统中某一局部的认识扩大到其他层次 全息性。稳定性：混沌态是由系统内多个子系统相互作用的关系决定的，外界作用不能直接改变混沌态，只有通过子系统相互作用改变之后，才能达到改变系统混沌态，（与临床治疗的关系，药物能直接改变机体状态吗？）。自适应：8 混沌的无限随机性为系统应环境变化打下基础，因为环境总是在改变的，所以没有混沌系统内部的随机性，系统就无法适用环境变化而死亡。这又表现为系统的“自适应”。
5 协同学
系统论指出子系统的相互作用决定系统整体的功能状态。哈肯用“协同”代替“相互作用”。相互作用在牛顿经典力学中是大小相同、方向相反的，在控制论中主要强调为保持系统整体功能状态的负反馈调节，而负反馈是以压抑、限制子系统为目的的，哈肯指出，相互作用除大小相等，方向相反和压抑，限制之外，还有合作共同促进的一种，哈肯将这种相互作用称为协同作用，其实协同作用就是维纳在控制论中已经提出的正反馈。但维纳在创立控制论时主要目的是如何实现系统的稳定、平衡。如何维持现状，因此，主要研究如何发挥利用负反馈控制的问题，而对正反馈问题未予重点研究。啥肯在研究了这些正反馈之后指出，这些协同作用在系统处于平常正常稳定状态时不表现出来，只有在系统发生相变、质变、飞跃时才表现出来，而且正是这些正反馈协同作用促使了系统发生质变。因为这些协同关系在平常时不存在，故科学界称这正反馈协同作用为“影子系统”、“第三只手”（我们中国的“非政府组织”）。序参量：即决定系统有序程度的参量，也即决定事物状态的主要矛盾或矛盾的主要方面。哈肯发现在影响系统状态的众多参量中有快变量和慢变量两种，而慢变量决定系统演化的过程，决定演化结果出现的结构和功能，因此称慢变量为序参量。毛泽东同志在矛盾论中提出了主要矛盾和矛盾转化的理论，但毛泽东没有得出确定主要矛盾的客观指标，因此，限制了辩证法在科研和生产实践中的应用，而哈肯用慢变量的方法解决了确定主要矛盾的客观指标，这也就为辩证法在自然科学中的普及落实开辟了可行性。支配原理：以上条为基础得出结论：在系统中快变量服从于慢变量、快变量受慢变量支配。“支配”现象也是社会生活中和科研、生产实践中大量存在的普遍现象，而这个现象一直没有客观指标进行研究和控制，协同学为此提供了客观工具。正反馈在相变中起主要作用的理论，为复杂系统的自组织理论打下基础。
6 耗散结构理论
系统的分类：
孤立系统：与环境既没有物质交换也没有能量交换
封闭系统：与环境有能量交换，但没有物质交换
开放系统：与环境既有能量交换，也有物质交换
因为自然界中，真正的孤立系统实际上是不存在的，所以在实际工作中，人们常将孤立系统与封闭系统两个概念混用。热力学第二定律：任何孤立系统都会因为热量的散失，而与环境达到热平衡而失去做功能的能力。物理学将散失的热量称为“熵”，这样，热力学第二定律又可表述为：一个孤立系统最终都将达到一个最大熵的热平衡状态。（宇宙热死）。研究发现对于复杂系统物质来讲，虽然也存在热的散失，但系统并未走向与环境达到热平衡的状态，相反，复杂系统可以处在远离热平衡的状态不变。研究发现：之所以出现上述现象，是因为复杂系统是一个“开放系统”。它除了向环境排出物质及耗散能量之外，还能不断地从外环境得到物质和能量的补充。负熵：物理学将从环境得到的物质和能量称为“负熵”。因此，物理学给生命下的定义是：生命以负熵为生。这样得出耗散结构理论的第一条内容：开放系统：系统要想保持自身的结构和功能状态，必须是一个开放系统，必须不断从环境获取物质和能量的补充。以第一条内容为基础，得出第二条内容：远离平衡态：复杂系统的结构和功能只有在远离平衡态时才能维持当系统接近平衡态时，功能状态逐渐降低，达到平衡态时系统彻底死亡。耗散结构理论的第三条内容：耗散结构中有正反馈存在。耗散结构的系统，要想维持自身结构和功能的存在，必须允许系统内子系统之间有正反馈相互作用存在。正是这些正反馈的存在，才引起系统内各种非线性的相互作用，并通过涨落形成稳定的结构。耗散结构为系统发生质变、飞跃，即一系统向另一系统转化，新系统、新结构的产生打下基础：子系统不断接收外来的物质和能量后，不断加强的正反馈运动，最终会突破系统调节中枢的负反馈控制，这时，这些子系统会在新的条件下达到新的平衡，这时原系统也就转化成新的系统，新结构也就诞生了。
以上三种理论，混沌论，协同学和耗散结构理论，这是系统理论发展的第二个阶段。这个阶段的理论主要是对系统作动态描述。即研究系统是如何维持存在的系统内部各子系统之间是如何相互作用的，这些研究为人类认识系统功能，并最终介入系统运动，控制系统为人类利益服务打下基础。
7 复杂理论
复杂理论主要研究系统相变、飞跃、质变的问题，即一个系统如何向更高一层次系统转化的问题。耗散结构理论为质变问题提供了物质基础；只要给系统中某个子系统不断供给充足的物质和能量，使子系统正反馈运动逐渐加强，最终超过了系统平衡控制能力时，子系统的量变就会超出系统的组织框架，在一个新的水平上建立一个新的结构。这就是我们常说的量变引起质变的过程。混沌论为质变提供了动作模式：研究证实，子系统的简单的量变就可以引发系统的神秘而复杂的质变。这就把质变通俗化、数量化，把神秘的结果与可操作的实际结合起来，这是直接在混沌论研究的基础解决的。混沌论发现系统的“现状”是由子系统间简单的相互作用来维持的。现在，将这一条再继续向前推进一步，发现系统的质变，一个旧系统向新系统的转变，也是由这些子系统的简单的相互作用完成的。只不过这两个阶段中的子系统间相互作用的强度大小在数量上有不同而已。质变之所以发生，是因为作用的强度明显加大，超过了系统平衡控制的数值而引起的。协同学为质变提供了运作机制：在质变过程中，当一个子系统作为量变的主体发生正反馈时，其他周围相关子系统不是静止不变的，而是相应发生各自的正反馈。以协同或制约那个首先发生正反馈量变的了系统。并最终使系统在新的基础上达到新的平衡。这就表明，量变由一个了系统正反馈开始，但并不总是这一个子系统在变化，而是很快系统中所有相关子系统都以自己特殊的方式参加到变化中来。使系统形成“一片混乱”的局面。然而，正是这一片混乱，正是多个子系统也发生了变化，才使系统得以在新的水平上达到新的平衡。并因此使系统继续保持存在。否则，如果系统中只有一个子系统在变化，其他子系统无变化，那么这个系统就将失去平衡，趋于死亡。系统平衡控制减弱：实验发现在质变发生前，会出现一个短的时间，在这段时间里，系统的负反馈平衡控制明显减弱，子系统因而获得了充分的自由去建立自己的新结构。因此人们认为，中枢控制的减弱是有利于质变的，有利于新结构的产生。实际情况是，在系统质变时出现的这种中枢控制的减弱是子系统正反馈与中枢负反馈矛盾斗争的结果，这种结果的出现是被动的。但是人们正是从这里找到了介入系统质变的控制手段：人为抑制中枢负反馈控制，可促进子系统正反馈导致系统质变。混沌的边缘：研究者们认为，在冲破了原系统的控制，又没有建立新的控制之前的这个中间阶段，正是新结构诞生的地方。他们将这种具有“自组织”、“自适应”、的复杂结构都模拟为生命结构。这样，研究者就认为，这个阶段正是生命诞生的地方。因为这个阶段正处在原结构（一种旧的混沌状态）已经失控，新结构（一种新的混沌状态）尚未产生。所以，研究者们将这个阶段称为“混沌的边缘”。（新、旧两个混沌的边缘）。这些知识，主要是美国圣达菲研究所为首的一批科学家研究的。研究人员将这些理论总称为“复杂”。这样，复杂科学也就成为诞生于秩序（新结构、新混沌）与混沌（旧结构、旧混沌）边缘的科学。
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