淺析世界觀與大學生科學教育的結合

摘" 要：世界觀作為一項思想政治教育內容，與大學生科學教育相結合，能幫助大學生建立對自然、社會、人生和精神的科學和系統的認識。文章分析了科學發展、人類歷史和世界觀之間的相互促進關系，闡述了第一、第二和第三人的世界觀及其時代特征，提出讓世界觀作為思想政治元素進大學課堂、進科研院所，幫助大學生打破落后世界觀對科學精神的束縛，自覺地與科學探索精神產生共鳴。利用中國大學生科學教育受益人數眾多的優勢，挖掘世界觀與科技、人文相匹配的巨大潛能，在新時代的科技革命和產業發展中把握先機，實現中華民族偉大復興的中國夢。

關鍵詞：世界觀；大學生科學教育；現代科學；人文歷史；課程思政

中圖分類號：G640" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2024）04-0106-05

世界觀是人對世界的總體看法和根本觀點，會影響人看待和分析事物的視角和方法，也會影響人對事物的判斷和反應。個人的世界觀一般是自發形成的，源自人對生活實踐中事物的總結和反思，是一個不斷更新不斷突破的過程。如今，哲學上通常把世界觀劃分為兩個對立的類型——唯心主義世界觀和唯物主義世界觀，兩者不可調和之處是如何回答意識和物質、思維和存在之間的關系。

關于世界，一種來自說文解字，“世”為時間，“界”為空間，形成了承認世界萬事萬物都有其特別的“內容、時間、空間”的世界觀。另一種來自對現代科學語言及范式的全新定義，認為世界由“物質、能量、信息”等三大要素組成。1905年，愛因斯坦在相對論中成功解釋了物質和能量之間的等值關系，也解釋了時間與空間的相對性［1］。1948年，香農在信息論中認為，信息是客觀事物狀態和運動特征的一種普遍形式，客觀世界大量存在、產生和傳遞著信息，且信息還具有確定性增加的屬性［2］。信息論向世界觀輸入了形式化假說、不確定性和非決定論等觀點，一舉打破了拉普拉斯決定論世界觀的統治地位。傳統的決定論世界觀認為世上一切事物運動都嚴格遵從一定的機械規律，只承認必然性，否認了偶然性。1948年，維納在控制論中指出，要使系統完成某種目的性運動，離不開獲取、加工與使用信息，并做出反饋和前饋等調節活動，如此，動物和機器被賦予了目的和以此為導向的學習能力/適應能力［3］。系統論的思想源遠流長，但作為一門科學，是1932到1968年期間由貝塔朗菲在系列文章中逐漸確立的，系統論賦予世界觀“整體不可分”的“機體論”和“整體論”等理念，批判了經典科學世界觀中的機械論和還原論，將科研視角從孤立的部分轉向復雜系統整體及其整體性規律的研究，強調部分之間不可分割的相互作用以及部分與整體之間的層次差別［4］。信息論、控制論、系統論被并稱為現代科學的“老三論”和理論奠基，自此引發了現代科學體系的徹底革命、蓬勃發展和對社會進步的深遠影響。1988年，鄧小平同志作出了“科學技術是第一生產力”的重要論斷。

對于大學生而言，科學教育的使命不局限于對科學知識的傳輸，更要幫助他們對自然、社會、人生和精神等建立科學的、系統的認識，自覺地與科學探索精神產生共鳴。進入21世紀，新一輪科技與產業革命已然興起，科技創新已成為社會經濟發展的主要特征和趨勢。我國適時作出創新驅動發展的戰略部署，明確了科技創新在未來綜合國力提升中的先導作用。我國大學生科學教育要一改過去滿足于技術跟蹤的被動意識，了解科學技術發展的歷史規律和時局使命，從全球視野出發，學習和總結出科學世界觀中具有突破創新意識特征的元素，深化改革為大學生科學教育的主要內容，幫助學生構建不斷挑戰科學難題的思想意識和有效方法，為我國的現代科學研究事業開辟新的道路。

文章從世界觀與現代科學發展和人文歷史變革的相互關系入手，從中辨析世界觀對科學革命和社會進步的催生作用，結合我國大學生科學教育的歷史使命，倡議世界觀思政元素進大學課堂、進科研院所，充分發揮我國大學生科學教育收益人數眾多的優勢，“少年強則國強”，相信我國必能成為未來科學的世界引領者。

一、現代科學理論與現代世界觀的相互支撐

二十世紀六七十年代，在不足20年的時間里，普里戈金、赫爾曼· 哈肯、艾根、雷內托姆等科學家先后提出了耗散結構理論、協同學、超循環和突變論等自組織理論分支，快速推動了對復雜系統問題的科學研究和工程應用。現代科學發展與世界觀更新之間的相互支撐關系如圖1所示。

耗散結構理論擺脫了局限在平衡態和近平衡態附近進行科學研究的世界觀，大膽地關注遠離平衡態的非線性開放系統，發現通過不斷地與外界交換物質和能量，當系統內部某個參量的變化達到一定閾值時，通過漲落，系統可能發生突變即非平衡相變，在遠離平衡的非線性區形成新的穩定的有序結構。它在開放系統的定義中，傳承了現代世界觀中物質、能量、信息等關鍵要素。普里戈金提出了一個大膽的、顛覆性的觀念“時間先于存在”，在世界觀上的突破催生了該理論的創建和發展，所提出的“生命和物質在這個世界里沿著時間的方向不斷演化”是“確定性的終結”，也是科學與文化之法則上又一全新的表述。

協同學進一步認為不僅處于非平衡態的開放系統，還包括處于平衡態的開放系統，在一定條件下，都可呈現出新的宏觀的有序結構，其關鍵在于組成系統的各子系統之間的協同作用。哈肯在所著《協同學：大自然構成的奧妙》中強調，與一般的仿生學不同，協同學不是簡單模擬生物系統協同競爭的生存規則，而是從更一般的角度，探討有序結構形成的奧秘。這一認知得益于哈肯對協同學的探索起源于對激光這一奇妙現象的研究，可以說協同學發軔于無生命世界，濫觴于生命世界。協同學用序參量作為系統宏觀有序程度的度量，用支配原理規定了臨界點上系統的簡化原則，一旦一個或幾個序參量占優，將出現“對稱破缺”，快速衰減組態被迫以“雪崩”之勢跟隨增長的組態。如今，協同學不僅在物理學、工程學等解釋和破解了諸多難題，而且在經濟學、社會學、腦科學等領域也展示了巨大的應用價值。在世界觀上，哈肯批判了西方科學長期流行的“拆零”再“構成”的“原子論”落后理念，就好像人們面對一堆拆散的汽車零件，根本無法弄清汽車為什么會奔跑。

超循環理論源自艾根對生物信息起源之謎的探究，艾根深受耗散結構理論、協同學、信息論和博弈論等系統科學的影響和啟發，提出超循環是一個自然的自組織過程，有序結構不僅出現在宏觀尺度上，而且在生物大分子這樣的微觀系統中也存在。艾根用超循環理論解釋了核酸與蛋白質的相互作用和起源問題，兩者相當于因果循環的一個復雜的等級組織，從反應循環、到催化循環、再到超循環，構成一個從低級到高級的循環組織。在世界觀上，艾根發表了他在選擇和進化問題上的看法，先是分子水平的“擬種”在某個超循環組織起作用前有所積累，因功能上的相似性，當其自動落入包括某一循環高度關聯的組織中，遵循“一旦-永存”選擇機制，面對大量劣勢競爭者迅速放大自己，再經過因果核酸與蛋白質之間多重循環、復制和選擇，不斷地完善功能，積累信息，并最終進化成為高度有序的宏觀組織或生物。也就是說，在時間線上，既有微觀擬種之間彼此競爭和接受選擇的一面，也有宏觀超循環保證信息穩定整合的一面。

鑒于傳統數學方法的連續漸變函數無法描述自然和人類社會進化的突變現象，在微分拓撲對奇點性質研究成果的基礎上，托姆從物質形態發生以及與之伴隨的空間運動突變過程入手，開啟了不連續變量數學的研究。他認為突變與漸變的區別，不在于變化速度的快慢，而在于中間過程是否具有結構穩定性。與之相對應，進化的概念是系統從原有的穩定態演變到一種新的穩定態，系統結構發生變化，意味著系統性質改變，即質變。在不同條件下，系統進化本身可通過漸變、也可通過突變等不同的演化方式來實現。其中，整體控制形是維持生物/事物整體穩定性的一種構形，它是由一些初等子系統組成的穩定而緊湊的空間生物/化學/物理/社會構形，其功能對內部的初等子系統形態發生起到“組織中心”的作用，對外部則可用于新陳代謝生物的識別與區分。在世界觀上，托姆在突變論中指出那些穩定與不穩定、間斷與連續、突變與漸變等現象和問題，會在同一個“形態發生場”的不同階段和方面表現出來。因處處結構穩定的系統不會再發生突變，而處處結構不穩定的系統將不復存在，只有同時存在結構穩定區域和結構不穩定區域的系統才可能出現突變。面對自然界諸多未解之謎的“黑箱”，托姆的科學意識同樣值得稱道，他摒棄了粗魯打開“黑箱”的分析還原法，提倡用詮釋法，先是根據“黑箱”的輸入和輸出了解它同外部世界的聯系（記錄事實），在“思想實驗”中構造函數概念即等同一種特別的“黑箱”，其輸入能完全又唯一的確定一個輸出值（預測和假說），剩下的只需找出可用函數概念作為簡化“黑箱”的轉換機構（綜合和創造）。這種觀點和方法更加尊重事實，對事物的真實信息破壞最小，適合于研究復雜大系統等對象。

現代世界觀像一道光，不僅照亮了現代科學的發展道路，在傳統工程技術理論上，同樣發揮著相當積極的作用。在《控制理論 是控制論還是模型論》一文中，韓京清把現代控制理論時期總結為“模型論”時期，該階段注重分析和建立系統模型并依靠模型尋求控制律，其理論性能大多優于PID控制等經典方法，但在工程實際中卻遇到了很大挑戰［5］。面對復雜大系統如機器人控制等，它們常常會出現“模型維數災難”。韓先生清醒地意識到，無論線性和非線性系統控制，其目的都是對一個“過程”的某種優化，并不是“全局”控制。在大家熟知的線性控制系統中，用絕對變量描述的模型和用誤差變量描述的模型一致，即全局性質和局部性質之間無須區分清楚，造成了大家對“過程”和“全局”認知的混淆。對于非線性對象而言，這會出現一堆問題。韓先生創新性地提出一種自抗擾技術，把復雜系統視為簡單系統在結構上的聯結，在PID框架中引入“安排過渡過程”和合理“提取微分信號”手法，采用誤差信號的“適當組合方式”，有效改善了應對系統內部參數變化擾動和外部噪聲干擾的能力。

筆者在科研中也曾受益于不墨守成規和尋求突破。在電力諧波在線檢測應用中，傳統濾波器因相位延時和頻率篩選缺陷而無法實用，瞬時無功理論通過對基波的轉換、檢測和剔除來獲取高次諧波，實時性好，二十世紀末便用于APF。事實上，APF多與單調諧無源濾波器同時使用，無須補償所有高次諧波，或說打造高品質、低成本濾波系統，只需檢測和補償指定若干階次的諧波，而瞬時無功理論無法滿足這些要求；另外，瞬時無功的計算誤差還會在APF補償指令中帶來工頻成分的功率輸出偏差。筆者基于自適應噪聲對消思想和ANN在線學習理論，實現了對多個高次諧波和基波無功電流的并行實時檢測［6］。所述自適應噪聲對消思想先解讀含諧波的電流，它是由基波和高次諧波的正余弦信號疊加而成，對于工程中關注的3、5、7次諧波等高次諧波，構造神經網絡如圖2，在線修正網絡權值使估計誤差（定義為期望響應與濾波器實際輸出之差）的均方值最小化，則給定階次支路能夠完成對相應階次諧波的析出。該系統設計思想既保持了傳統神經網絡基于聯結主義思想逼近系統整體信息的傳統優勢，又增加了構造函數詮釋“黑箱”的便捷性。

二、三個人稱世界觀及其對人文歷史的影響

在建立世界觀的過程中，人們可以你、我、他三個人稱視角看待世界。文章從三個人稱不同視角的世界觀與科學研究之間的關系出發，引申到對人文歷史的理解。

以第三人稱視角建立世界觀時，人們被設定于世界之外，科學研究就是要探索客觀世界（包括自然和社會的）的規律。牛頓時期，常常給研究對象設定較理想的限制條件，此時的世界觀也只能局限于機械的、決定的、可還原的層面。到了控制論提出之后，維納意識到來自世界的各種可能，并稱這些不確定性為“奧古斯丁的惡魔”，它會在信息上產生干擾卻有一定的概率或規律可循，不同于“摩尼教的惡魔”——為達目的不擇手段，恣意、沒有客觀性可言。以第二人稱建立世界觀時，世界與觀察者是你我關系，這時觀察者效應無法回避且不容忽視，借用生成主義認知觀的周遭世界概念，第二人稱世界觀將分別面對感應世界和效應世界。愛因斯坦在相對論的鐘慢效應中，表達了觀察者視角對認知結果的影響。胚胎學家沃丁頓所提出了“育徑/chreodes”概念，它既是支配周遭世界（包括觀察者在內）形態結構相對穩定的獨立空間區域，也是一個存在著分解和突變可能的時間過程。名著《百年孤獨》則從人文角度詮釋了人和周遭世界的相互影響。最后是第一人稱世界觀，如文藝復興、美國夢、中華民族偉大復興的中國夢等，它們都有顯著的主體所屬特性，在時間軸上與第三人稱的客觀世界有一定的錯位。此外，還有一個有趣現象，第一人稱世界和第三人稱世界有時還會有一個被稱為“曼德拉效應”的偏差，可見，第一人稱世界觀并不只局限于個人，也可以是一個群體、民族、種族甚至全人類的。

上述三個人稱世界觀的主導地位，會隨著人文社會歷史發展而變遷。例如，本研究認為商朝應該是以第二人稱世界觀為主導意識，也就是周遭世界（含感應世界和效應世界）和商朝決策者間存在顯著的相互作用與影響。歷史上商朝頻繁遷都，不少史學者將其歸因于生態環境變化，如受制于無法求證的河流和氣候變遷，遷都是商朝決策者被迫對感應世界作出的響應。本研究認為其中效應世界的影響也不容忽視，從商朝遺址規模、遷都路線和頻次來看，這與商朝人對生活必需品如陶土資源的開采、使用、直到枯竭和再次探尋的規律更加擬合。另甲骨卜辭記載，從婦好起，通過對周邊地區發起的一系列防衛和擴張戰爭，商朝與不同部族、方國之間的周遭世界日趨交疊，沖突和征伐逐漸成了效應世界的關注熱點。

到了周朝，周遭世界交錯融合構成了一個大的統一世界，個體人相對于世界是渺小的，于是普遍接受第三人稱世界觀。統治階層始有天子之稱，并把沖突和災難（包括自然災害）歸咎于“天”，歸咎于人無法控制的客觀世界，這是消弭當時社會矛盾的一個好辦法。第三人稱世界觀也催生了我國古代自然科學的第一次快速發展，呈現出百家爭鳴的局面，比如墨家對小孔成像的光學現象的發現。東周末期，周天子實際控制力弱化，主流世界觀重回第二人稱，以對周遭世界資源開發和掠奪為主要特征德沖突和征伐，再次呈現在天下人所認知的感知世界和效應世界。之后商鞅變法，秦一統六國，書同文、車同軌，再到大漢帝國，第三人稱世界觀逐漸上升到國家意志層面。但到東漢末年諸侯群起，三國鼎立，復又經歷了第三人稱世界觀和第二人稱世界觀的輪回轉換。

隋唐時期，開啟了科舉制度。普天下士子心中的世界藍圖，有機會以文策等信息形式在社會上進行交匯、傳播和實踐，這是第一人稱世界觀中國歷史上首次登臺展示，造就了盛唐時期科技、文化、經濟的全面繁榮局面。與之類似，西方社會的文藝復興帶來的繁榮也來自第一人稱世界觀的主導與實踐。但也須警惕，“左”傾是一種陷入空想、盲動和冒險的傾向［7］，是一種有損社會進步的第一人稱世界觀，它在政治思想上超越客觀，脫離了社會現實條件。

文章所述的三個人稱世界觀都具有一定的時代性，在不同的社會條件下，它們的主導地位會更迭和輪回，釋放各自在社會發展的作用和影響。人們把世界觀思政元素與大學生科學教育結合起來，就是要打破主觀偏見和習慣勢力的束縛，胸懷時代賦予的使命感，解放思想，結合新情況，解決新問題，創造性地改造客觀世界。

三、結語

世界觀與科技、人文之間存在緊密的相互支撐作用，文章所述的三個人稱世界觀在不同時代和區域各起主導作用。將世界觀作為思政元素與大學生科學教育結合起來，有助于幫助大學生破除落后世界觀對科學精神的束縛，改變單純被動跟蹤他國前沿技術的落后局面。遵循我國為中國人民謀幸福、為中華民族謀復興，倡導和平發展、共同發展的人類命運共同體，立德樹人為國育人的初心和理念，結合道路自信、理論自信、制度自信、文化自信，挖掘和傳播符合時代發展的、科學的、現代的世界觀，進大學課堂、進科研院所，利用我國大學生人數眾多的優勢，發揮世界觀與科技人文相匹配的巨大潛能，進而實現中華民族偉大復興的中國夢。

參考文獻：

［1］ 阿爾伯特·愛因斯坦，哈諾克·古特弗洛因德，于爾根·雷恩. 相對論：狹義與廣義理論［M］. 北京：人民郵電出版社，2020.

［2］ Shannon C E. A mathematical theory of communication［J］. Bell Syst Tech J，1948（27）：379-423.

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［4］ Bertalanffy L V. General system theory：foundations，development，application［M］. G. Braziller，1969.

［5］ 韓京清. 控制理論——模型論還是控制論［J］. 系統科學與數學，1989（04）：328-335.

［6］ 李志勇，危韌勇. 高次諧波及基波無功電流動態檢測的一種新方法［J］. 長沙鐵道學院學報，1999（03）：54-58.

［7］ 陳學紅. 王明“左”傾思想與共產國際的關系［J］. 黨史研究與教學，2015（03）：96-103.

（責任編輯：胡甜甜）