恩格斯自然科學發展規律思想探析

張 新

恩格斯自然科學發展規律思想探析

張 新

唯物辯證法的基本規律也是自然科學發展的基本規律,但自然科學發展的規律有其特殊的表現形式。恩格斯深入揭示了自然科學發展的基本規律,包括自然科學發展的加速律、滲透律和螺旋式上升律,闡述了這些規律在近代自然科學發展過程中的具體體現。

恩格斯;自然科學;規律;唯物辯證法

唯物辯證法的基本規律也是自然科學發展的基本規律,這是恩格斯運用唯物辯證法深入研究自然科學后得出的一個基本結論。他深入揭示了唯物辯證法的基本規律在自然科學發展中的具體表現,即自然科學發展的加速律、滲透律和螺旋式上升律。運用唯物辯證法揭示自然科學的發展規律是恩格斯研究自然辯證法的根本目的之一。研究恩格斯的相關思想,對于我們深入探討當代自然科學發展的規律,促進我國科學技術的發展,建設創新型國家,具有十分重大的指導意義。

一、自然科學發展的加速律

恩格斯指出,從哥白尼太陽中心說提出從而打破了神學對自然科學的束縛以后,“科學的發展從此便大踏步地前進,而且很有力量,其發展勢頭可以說同從其出發點起的距離(時間的距離)的平方成正比。仿佛要向世界證明:從此以后,對有機物的最高產物即人的精神起作用的,是一種和無機物的運動規律正好相反的運動規律”[1](P263)。這就是說,自然科學的發展自近代以來一直是按幾何級數增長的,表現出一種不斷加速的規律性。

按照恩格斯的有關論述,自然科學發展的加速律的主要含義包括兩點:首先,自然科學由于生產和科學實驗等社會實踐的推動,以及自然科學中各種矛盾力量的作用,出現發展速度越來越快的趨勢。恩格斯指出:“技術在很大程度上依賴于科學狀況,那么科學卻在更大得多的程度上依賴于技術的狀況和需要。社會一旦有技術上的需要,這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進。”[2](P731-732)自然科學的加速發展,是不斷通過量的積累而達到質的飛躍的。這是唯物辯證法質量互變規律在自然科學發展中的具體表現。其次,自然科學的發展速度雖然越來越快,但這種發展是永遠不會終結的。自然科學發展的加速律充分表明了自然科學發展的無限可能性和不可窮盡性。

自然科學發展的加速律主要表現為兩種形式,即漸進性發展和革命性發展。恩格斯認為,自然科學的加速發展不僅表現在其量的增長上,而且更重要的是表現在質的飛躍上,即是說,自然科學發展不僅是漸進的、連續的,而且也是間斷的、革命的。

從近代自然科學總體的發展來看,它不僅在數量上取得了驚人的增長,而且也由此導致了質的飛躍。恩格斯認為,在近代自然科學發展的第一個階段,自然科學雖然取得了十分迅速的增長,但從總體上說,這時主要表現為經驗知識的量的積累,是一種漸進性的發展。但當這種量的積累達到一定程度時,自然科學就發生了根本性的質變,即從經驗知識的積累階段(或經驗材料的收集階段)發展到整理經驗材料的階段,即理論自然科學的階段。“經驗的自然研究積累了龐大數量的實證的知識材料,因而在每一研究領域中系統地和依據其內在聯系來整理這些材料,簡直成為不可推卸的工作。同樣,在各個知識領域之間確立正確的關系,這也是不可推卸的。于是,自然科學便走上理論領域”[3](P284)。沒有第一階段經驗知識材料的大量積累,就不可能有從經驗科學到理論科學的質的飛躍?！皢问前汛罅糠e累的、純經驗的發現加以系統化的必要性,就會迫使理論自然科學發生革命”[4](P351)。同樣,如果沒有19世紀自然科學的加速發展,沒有大量自然科學認識成果的積累,也就不可能發生19世紀末20世紀初的自然科學革命。

從自然科學某一領域的發展來看,同樣也表現為從量的積累到質的飛躍的過程。例如生物學的發展就是如此。恩格斯指出,達爾文生物進化論的提出有一個從知識的積累的漸進發展到質的飛躍的過程?！凹丛?759年,卡·弗·沃爾弗對物種不變進行了第一次攻擊,并且宣布了種源說。但是這在他那里不過是天才的預見,到了奧肯、拉馬克、貝爾那里才具有了確定的形式,而在整整100年以后,即l859年,才由達爾文勝利地完成了。”[5](P270)達爾文生物進化論產生之后,使生物學的發展速度遠遠高于以往。

總之,自然科學的加速發展是通過漸進和革命這兩種形式的交替進行來實現的,即量的積累(漸進)——質的飛躍(革命) ——新的量的積累(漸進)——新的質的飛躍(革命),這是自然科學發展的一個基本規律。

在新科技革命的推動下,現代自然科學發展仍然遵循著恩格斯揭示的加速律,呈現出加速增長的趨勢,其具體表現為:(1)科學研究成果和技術成果總量高速增長;(2)科學知識更新的速度不斷加快。根據當代自然科學發展速度不斷加快的趨勢,有科學家提出了“科學指數增長規律”和“科學邏輯增長曲線”來加以描述,這種規律的直接表現就是所謂的“知識爆炸”、“信息爆炸”等。特別需要指出的是,當代自然科學的這種爆炸式的增長并不僅僅是量的增加,更是質的飛躍,以至于人們只能用“新科學革命”來加以說明。當代自然科學的發展充分表明了其發展的無限可能性和不可窮盡性,印證了恩格斯所揭示的加速律的正確性。

二、自然科學發展的滲透律

根據對自然科學發展史的考察,恩格斯認為,在自然科學的發展過程中各個學科之間存在著極為密切的內在聯系,它們不僅相互滲透而且相互轉化。這是唯物辯證法對立面相互滲透規律的具體體現,是自然科學的發展所遵循的基本規律之一。

首先,作為自然科學研究對象的各種物質運動形式是相互聯系、相互轉化的,因此,自然科學的各個學科之間也必然存在著相互轉化的內在聯系。恩格斯指出:“正如一個運動形式是從另一個運動形式中發展出來一樣,這些形式的反映,即各種不同的科學,也必然是一個從另一個中產生出來?！盵6](P228)自然科學的發展具有內在的邏輯進程,即從研究最低級的運動形式的力學開始,不斷上升發展,最后過渡到研究高級運動形式的生物學。“當我把物理學叫做分子的力學,把化學叫做原子的物理學,并進而把生物學叫做蛋白質的化學的時候,我是想借此表示這些科學中的一門向另一門的過渡,從而既表示出兩者的聯系和連續性,也表示出它們的差異和非連續性?！盵7](P230)

其次,各種運動形式不僅相互聯系和相互轉化,而且也是相互包含、相互滲透的,因此,自然科學的各個學科之間也必然是相互滲透、相互包含的。這主要表現在:

(1)自然科學各學科間基礎理論的相互滲透和相互包含。恩格斯以數學、力學、天文學等學科的發展過程充分地證明了這一點。在這里,常常是某一學科的基礎理論(基本概念、原理、方法等)向另一學科的滲透,從而形成另一學科中新的分支學科發展的理論基礎。例如天體力學就是上述三門學科基礎理論相互滲透的結果。

(2)自然科學各學科認識工具的相互滲透。自然科學是隨著生產實踐和科學實驗的發展而發展的,其主要原因就在于社會實踐為自然科學提供了一定的認識工具。而認識工具又是一定歷史時期自然科學發展水平的基本標志,是科學認識成果的凝結。因此,隨著認識工具的革新,必然推動自然科學的發展。然而,某一學科所需的認識工具往往取決于其他學科的發展水平。如果由于其他學科水平的提高,為這一學科提供了新的、有力的認識工具,就必然會推動這一學科的發展。例如,光學的發展使人們能夠制造出望遠鏡,就大大提高了天文學的水平;顯微鏡的產生又大大促進了化學、醫學等諸多學科的發展。

(3)不同學科的相互滲透促使新的邊緣學科和交叉學科產生,這是自然科學不同學科間相互滲透、相互包含最集中的體現,恩格斯以將在電學和化學這兩門學科的邊緣出現電化學的預言說明了這一點。在恩格斯所處的時代,新興的邊緣性學科為數并不多,但恩格斯卻敏銳地認識到,這是自然科學發展的一種極有前途的新形式。他提出:“在分子科學和原子科學的接觸點上,雙方都宣稱與己無關,但是恰恰就在這一點上可望取得最大的成果。”[8](P268)自然科學的發展充分證明了恩格斯這一預見的正確性,后來果然在電學和化學的接觸點上建立了新的邊緣學科——電化學。

恩格斯所闡述的科學發展的滲透律在當代自然科學中得到了更加鮮明的體現,即體現為各門學科相互影響、相互滲透,日益形成統一的、完整的科學體系。當代科學發展的一個顯著的特征就是各門學科之間由于相互交叉、相互滲透,形成了跨專業、跨學科的綜合,具體表現為邊緣學科、綜合學科和橫斷學科的大量出現?？臻g科學、海洋科學和生態科學等綜合學科充分體現了各學科間基礎理論以及認識工具的相互滲透和相互包含;生物化學、天文物理學等邊緣科學的出現,不僅填補了各門科學之間的空隙,更促進了當代科學體系結構的整體化趨勢;系統論、信息論、控制論等橫斷學科的出現,不僅為現代科學技術的發展提供了新思路、新方法,同時還溝通了自然科學和社會科學的聯系,使整個科學有了共同的概念、語言和方法,體現出整體性、綜合性的特點。這些新興交叉學科的發展,深刻地印證了恩格斯對自然科學發展大趨勢的科學預見,說明各學科之間相互滲透和相互促進是自然科學發展的內在動力,當代自然科學的發展仍然遵循著滲透律。

三、自然科學發展的螺旋式上升律

自然科學的發展并不是一種簡單的、直線性的發展,而是充滿了曲折甚至是反復的過程,因此,自然科學是在曲折中前進的,它呈現為一種螺旋式上升的過程,這是自然科學發展所遵循的一個基本規律。螺旋式上升律是唯物辯證法否定之否定規律在自然科學中的具體表現形式。

自然科學發展的螺旋式上升律的含義是指:自然科學是通過新的理論或觀點不斷否定舊的理論或觀點來發展的,但這種否定并不是形而上學地簡單拋棄而是辯證地揚棄,既克服又保留,通過否定之否定過程,自然科學的發展呈現出一種周期性的重復。但這種重復并不是簡單地循環,而是在更高階段上的重復和螺旋式上升。

恩格斯深入地揭示了螺旋式上升律在自然科學發展中的具體體現。

第一,自然科學的發展是通過新理論不斷揚棄舊理論來實現的。

恩格斯指出,辯證的否定是“揚棄”,是克服舊事物中消極、衰亡的東西,保留和發揚其中合理的、積極的因素,因而辯證的否定是發展和聯系的環節。恩格斯特別強調,在辯證法看來,“否定的方式在這里首先取決于過程的一般性質,其次取決于過程的特殊性質”[9](P484-485)。這就是說,每一種事物都有它特有的否定方式,這是由事物內在的特殊本質所決定的。因此,在自然科學中,新理論、新觀點對舊理論、舊觀點的否定也具有自己特殊的表現方式,需要進行具體的科學分析。

在自然科學的發展中,新的理論對舊理論的否定主要表現為兩種基本形式。

第一種形式是保留舊理論的基本的核心內容,否定其某些局部性的內容。恩格斯以開普勒和牛頓對哥白尼宇宙體系的理論的修正和發展為例,說明了自然科學中的這種否定。哥白尼的宇宙體系學說否定了亞里士多德和托勒密的宇宙體系學說,用“日心說”取代了“地心說”,從而揭開了近代科學革命的序幕。哥白尼學說的核心內容是正確的,但這一學說仍存在一些錯誤和缺陷,如他把太陽看成是宇宙的中心,把行星繞太陽運行的軌道說成是圓形的,而且他沒有揭示行星運行的基本規律,等等。開普勒在第谷所收集的大量的天文學觀測資料的基礎上,通過自己進一步對行星的觀測和嚴格計算,終于確定了行星運行的軌道是橢圓形的,而不是哥白尼說的圓形。經過長期的艱苦研究,他提出了行星運動的三個規律,彌補了哥白尼學說的缺陷。但是,開普勒的天文學理論只提出了行星繞日運行的規律,并沒有說明行星按這三個規律運行的根本原因是什么。牛頓用萬有引力定律揭示了這個根本原因,從而深化和發展了其學說,使天文學達到了一個新的高度。恩格斯說:“在太陽系的天文學中,開普勒終于發現了行星運動的規律,而牛頓則從物質的普遍運動規律的角度對這些規律進行了概括?！盵10](P263-264)這是自然科學發展中辯證否定的一個典型事例。

第二種形式是否定舊理論中的基本的核心內容,用新的理論取代舊理論,但是也保留舊理論的某些合理的內容。恩格斯以氧化說取代燃素說為例,說明了這種自然科學發展中的辯證否定形式。他指出,雖然拉瓦錫用科學的氧化說推翻了燃素說,“但是燃素說者的實驗成果決不因此就被拋棄。正好相反。這些成果依然存在,只不過其表述被顛倒過來,從燃素說的語言翻譯成了現今通行的化學語言,因此仍然保持著自己的有效性”[11](P290)。氧化說對燃素說的否定是既克服又有保留。但與第一種否定方式不同,前者是以保留為主,而后者的否定方式是以克服為主。

第二,自然科學的整體發展遵循著螺旋式上升律。

恩格斯在考察自然科學發展史的基礎上,遵循邏輯和歷史一致性的原則,將整個自然科學史劃分為三個基本發展階段,即以綜合為特征的古代自然科學階段;以分析為特征的近代自然科學階段;以新的綜合為特征的現代自然科學階段(亦即18世紀下半葉至恩格斯所處的時代)。這就是說,自然科學的發展經歷了一個否定之否定的過程,綜合——分析——新的綜合,這是自然科學發展的一個大的周期,是“由矛盾引起的發展或否定的否定——發展的螺旋形式”[12](P259)的具體表現。恩格斯認為這個否定之否定的發展過程,是自然科學的整體發展遵循螺旋式上升律的典型表現。

第三,自然科學具體學科的發展也遵循著螺旋式上升律。

恩格斯以物理學為例,指出自然科學具體學科的發展充分體現了螺旋式上升律。他以人們對熱的認識的發展過程深刻地說明了這個道理。他指出:“在實踐上發現機械運動可以轉化為熱是很古的事情,甚至可以把這種發現看作人類歷史的開端。”[13](P91)然而,與此相反的過程,即熱向機械運動的轉化,則是在人們知道摩擦生熱以后過了很久才被人們所認識?！霸诎l現摩擦取火以后,一定經過了好幾千年,亞歷大里亞的希羅(公元前120年左右)才發明了一種用本身發出的水蒸氣使之轉動的機械。又過了差不多兩千年,才造成了第一部蒸汽機,第一個把熱轉化為真正有用的機械運動的裝置?！盵14](P92)這就是說,直到蒸汽機的發明,人們才發現了熱向機械運動轉化。但是真正科學地揭示熱與機械運動相互關系,是在19紀40年代以后,邁爾等人提出能量守恒與轉化定律,不僅說明了機械運動可以轉化為熱運動,熱運動向機械運動轉化,而且還深刻地揭示出各種運動可以相互轉化。恩格斯認為,人們對機械運動和熱運動相互轉化的認識經歷了一個十分漫長而曲折的過程,這同樣也是一個螺旋式的上升過程。由此,恩格斯得出一個十分重要的結論:自然科學的歷史有自己發展的規律,“不管它的進程歸根到底是多么辯證的,辯證法住往還是要等待歷史很久”[15](P92)。這就是說,對某一過程的認識的周期往往需要很長的歷史時期才得以完成,但自然科學的發展遵循著辯證法的基本規律,這是不以人們的意志為轉移的。

總之,在恩格斯看來,不論就自然科學的整體,還是就其某一具體學科的發展來說都遵循著辯證的否定之否定規律,表現為螺旋式上升的運動,這是一個永無止境的過程。

恩格斯揭示的自然科學發展的螺旋式上升律,不僅深刻地揭示了自然科學的發展是通過新的科學理論辯證地否定舊有的理論來實現的,同時也說明自然科學的發展是一個漸進發展和飛躍相互統一的過程,呈現出周期性的特點。當代科學革命的進程就充分體現了上述規律性的特點?？茖W革命的主要標志和實質是思維方式與科學范式的變革?？茖W革命發生的一般情況是:觀察事實積累到一定程度,特別是由于發現了某一意義重大的、與原有理論嚴重矛盾和沖突的新事實,從而引起原有理論的危機,于是科學的漸進性發展就讓位于飛躍式的發展,新的科學理論揚棄原有的理論,成為占統治地位的科學理論,新的思維方式和科學范式取代原有科學范式。然而,自然科學革命絕不意味著科學進步過程的絕對中斷。新理論和舊理論之間總是存在著批判繼承關系,而且在這種批判繼承關系中,舊理論總是作為新理論的局部情況而包括在新理論之內。如愛因斯坦相對論對牛頓力學的否定就是如此。因此,自然科學的發展進程是一個新理論不斷辯證否定舊理論的過程,是一個漸進性發展和革命性飛躍相互交替、相互統一的過程,是螺旋式上升的過程。

恩格斯關于自然科學發展規律的思想得到了近代以來自然科學發展史的確證,對我們深入探索和認識當代自然科學的發展規律仍然具有現實的指導作用和啟發意義。當然,我們也應清楚地看到,恩格斯關于自然科學發展規律的思想是對他生活的那個時代自然科學發展狀況的科學總結,現代自然科學的發展雖然從總體上仍然遵循著恩格斯所揭示的辯證規律,但也具有許多新的特征和特點,這必然會反映在其發展的辯證規律上,使這些規律的內涵、特點以及表現形式發生新的變化,這就需要我們根據恩格斯概括和揭示自然科學發展規律的方法和思路,進一步去研究和概括,豐富和發展恩格斯的相關思想。

[1][2][3][5][10][11][12]《馬克思恩格斯選集》,2版,第4卷,北京,人民出版社,1995。

[4][9]《馬克思恩格斯選集》,2版,第3卷,北京,人民出版社,1995。

[6][7][8][13][14][15]恩格斯:《自然辯證法》,北京,人民出版社,1971。

(責任編輯 林 間)

On Engels'Thought of the Laws of Natural Science Development

ZHANG Xin
(School of Marxism Studies,Renmin University of China,Beijing 100872)

The basic laws of materialist dialectics are also the basic laws of natural science development,but the laws of natural science development have a special manifestation.Engels further revealed the basic laws of natural science development,including the accelerating law,the infiltrating law,the spirally rising law,and elaborated the concrete manifestation of these laws in the process of modern natural science.

Engels;natural science;law;materialist dialectics

張新:中國人民大學馬克思主義學院教授(北京100872)