具有中國特色的科學發展

陳耀華

著名自由電子激光專家

香港中文大學物理系教授

香港科技協進會創會會長

科技就是把科學與技術結合起來，利用科學知識來改進技術的發展，目標是「創新」。

科學是事物世界的了解，是一種客觀被動性的思想系統，其探索的目標是「發現」。技術是事物世界的應用，是一種主觀主動性的行動系統，其運作的目標是「發明」。科技就是把科學與技術結合起來，利用科學知識來改進技術的發展，目標是「創新」。物理學是自然科學的基石，把質的問題轉化成量的問題，增強了「了解」的準確度。

人類社會的任何事物發展，都與社會的自然環境和文化環境息息相關，科學發展也不能例外。

西方的物本科學發展

西方文化是建基于歐洲的游牧文化，以「物本」的宗教文化為主，「人本」的家族文化為次。游牧人逐水草而居，多見樹木，少見人鄰。人與自然界的關系比人與人的關系更為密切和重要。生活的主要問題和興趣是在于物而不在于人。摘食獵魚的簡單生活，各人的功能差別不大，分工制度弱，獨立性強，自由性大，平等性高。歐洲文化強調個體、理想、外向、對抗、自由、權利、信仰和絕對性，重視發揮個人天賦欲念的自由和權利。

自然科學發展是起源于歐洲古希臘時代(650-330 B.C.， 雅典)。自然科學思想的主要基礎:演繹邏輯，數量描述，和物質的基礎成份，都是在這個時代產生，奠定了科學和數學的緊密關系。任何事物的了解要科學化，必須先要把有關事物的質轉化為量，才可以通過數學邏輯來求得準確的了解。

行星運動的了解是最早有系統的主要科學發展。這個發展經歷了歐洲四個不同社會時代的一千九百多年的漫長歲月(330 B.C. – 1600 A.D.)。以幾何數學的等速圓周運動為基礎，用多個不同圓周運動的重迭來解釋所能觀測七個行星的運動。結果是成功的，但卻非常復雜(地心型需要79個圓，日心型也需要34個圓)而缺乏原理性或定律性。

自然科學發展的第一次大突破出現在十七世紀，主要的興趣是了解決定性宏觀世界【物質與力】相互作用的機動力學(Mechanodynamics)。(1)根據布拉黑(Brahe，1546- 1601)的精確觀測數據，開普勒(Kepler，1571-1630)不但發現所有行星運動的軌道并不是圓，而是橢圓，以太陽為共同焦點;而且更發現各行星運動之間的相互關系，后來稱為開普勒定律。(2)伽利略(Galileo，1564- 1642)發現了地球上物體的重力加速度運動和拋物線運動。橢圓和拋物線運動是歐氏幾何不能解釋的現象，因此促成解析幾何學的發展。(3)為了解決重力問題，牛頓(Newton， 1642-1724)認為，天上月球圍繞地球的運動與地上物體的拋物線運動是同一根源，及推出它們之間與地球中心距離的關系。他成功發現三個物體的運動定律:慣性定律，動力定律和反作用定律。更由第二和第三個定律推出物體之間的重力定律。為了解決這個新問題，他創造了一套微積分的新數學工具和兩個重要的物理量:慣性質量和慣性動量。

自然科學發展的第二次大突破出現在十九世紀，主要的興趣是了解決定性宏觀世界【物質與場】相互作用的電動力學(Electrodynamics)。(1)綜合十八世紀對電磁相互作用現象的準確觀測和法拉第(Faraday，1791-1867)「場」的概念，麥克斯韋(Maxwell， 1831-1879)成功地完成一套完整的「電磁場定律」，導致預測電磁波(輻射)的存在。這個定律只含有單電荷而沒有單磁極，說明了磁場只是一種另類電場。同時這個科學定律也促進了偏微分數學的發展。(2)洛蘭茲(Lorentz，1853-1928)更進一步完成電荷在電磁場中運動的「電磁場力定律」。洛蘭茲的力是與速度有關，而牛頓的力是與速度無關。除非在速度為零的情況下，牛頓的動力定律并不適用于比較復雜的洛蘭茲力。(3)到了二十世紀，愛因斯坦(Einstein，1879-1955)利用洛蘭茲變換關系，把牛頓的動力定律從速度為零的情況變換到速度不為零的情況，成功推出動態帶電粒子在電磁場中的動力定律。愛因斯坦后來把這方面的理論改稱為「狹義相對論」。在狹義相對論的基礎上，以微分幾何為工具，愛因斯坦用演繹方法建立他的重力場論，稱為「廣義相對論」。可以說是一種重力場的電磁化。

二十世紀的自然科學新發展開始由決定性的宏觀世界轉入到隨機性的微觀世界:電子，原子，分子，細胞，質子，核子，粒子等等。微觀世界的結構和活動是非常細小，要觀測和了解微觀世界，主要是靠波長極短的輻射或微小的電子。【物質與輻射】相互作用的輻射動力學(Radiodynamics)便成為這個世紀的新發展。理論上的發展由量子論到光子論、量子力學、量子電動力學、規范場等等，對微觀世界現象的了解和解釋雖然很成功，但只是有數學基礎而缺乏物理科學基礎。目前的情況與四百年前對行星運動了解的情況很相似。祈望輻射動力學的大突破會在廿一世紀出現。

無論如何，二十世紀自然科學對微觀世界了解的成果，已大大成功地促進了物理、化學、生物，和其它自然科學領域的發展。這說明了自然世界的一切事物變化，在一定的自然條件下，完全可以根據一些自然定律演繹而發生。自然科學的成功發展，導致演繹科學的應用推廣到與人性有關的領域，例如:經濟學、社會學、倫理學、心理學、教育學、管理學等等，但卻沒有顯著的成效。這說明了人性比物性更為復雜，而非簡單的演繹科學所能應付。人之所以自稱為萬物之靈是因為人具有一些特殊能力，是其它萬物所無。例如:抽象思想、自我控制、自我修養等;產生了不少反自然的行為，創造了自然界所無的人為事物。這種辯證性的人性，已超越了演繹性科學的范疇。

中國的人本科學發展

中國文化是建基于黃河河谷的大農業社會，以「人本」的家族文化為主，「物本」的宗教文化為次。聚河谷而居，多見人鄰，少見樹木。人與人的關系比人與自然界的關系更為密切和重要，社會的主要問題和興趣是在于人而不在于物。家族文化是一個整體文化，個體有義務要支持整體的共同性，而整體亦有義務要照顧個體的特殊性。中國文化是強調整體、務實、內向、兼容、義務、約束、合作和相對性，重視對個人天賦欲念的自我克制和自我修養的人為能力，稱之為《德》。道家所重視以「順其自然」及以「哲理為基礎」人的「客觀性」，「被動性」和「消極性」而儒家則重視以「事在人為」及以「行動為基礎」人的「主觀性」，「主動性」和「積極性」，說明了人性矛盾兩面的辯證特性。如何把矛盾轉化成為和諧共存，實在是一個重要的研究課題。

在人本文化的基礎上，中國社會歷來所關心和興趣了解的是人性(人理)而不是物性(物理)。在農業社會，物的發展，主要是滿足人類生存和發展的需要。因此有應用技術的發明而缺乏原理科學的發現。在西方社會，自然科學的發展是文化上的自然過程。在中國社會，自然科學的發展卻是文化上人為的過程，是在近代西方文化壓力的影響下引進而發展。幾千年來，中國文化是有一個傳統的獨特性，就是「外來文化中國化」。最明顯的范例就是印度佛教傳到中國后被同化成為具有中國特色的佛教和歐洲社會主義傳到中國后被同化成為具有中國特色的社會主義。根據這個傳統，西方自然科學傳到中國后將會轉化成為具有中國特色的自然科學，促進輻射動力學的大突破。

中國科學未來發展的最重要新方向，還是「傳統文化現代化」，亦即是「人本文化科學化」。五千年的歷史，中國人本文化對人性辯證特性的了解(人理學)，積累了不少的寶貴經驗和辯證性智慧。中國傳統醫理也是以辯證特性為基礎。能夠把人本文化發展成為人理科學，比西方物本文化所發展的物理科學有更充分的因素來了解和解決與人性有關的人類活動問題。要發展人理科學，必須先要解決(1)如何把人性量化和(2)如何發展一套能夠處理辯證特性的數學工具(辯證數學)。這可能也是未來世紀中國科學發展的自然路向。物理科學發展的根源是650-330 B.C.西方的古希臘時代，而人理科學發展的根源便是770-221 B.C.中國的春秋戰國時代。綜觀今天西方和中國的不同外交作風，便可以反映了物本演繹和人本辯證的兩種不同的內涵。五四運動以來，在西方列強壓迫之下，中國社會傾向以西方文化為標準，只強調中國文化的不足而忽略或否定它的優勢，實在可惜。

「外來文化中國化」和「傳統文化現代化」的綜合自主創新和發展，使中國社會在未來世紀的科技發展將會更加全面和更為完善。

西方文化在「物性理論」發展，對人類物質生活已作出了重要的貢獻。

中國文化在「人性理論」發展，對人類和諧社會的發展將會有重大的影響。