恩格斯自然科学发展规律思想探析

张 新

恩格斯自然科学发展规律思想探析

张 新

唯物辩证法的基本规律也是自然科学发展的基本规律,但自然科学发展的规律有其特殊的表现形式。恩格斯深入揭示了自然科学发展的基本规律,包括自然科学发展的加速律、渗透律和螺旋式上升律,阐述了这些规律在近代自然科学发展过程中的具体体现。

恩格斯;自然科学;规律;唯物辩证法

唯物辩证法的基本规律也是自然科学发展的基本规律,这是恩格斯运用唯物辩证法深入研究自然科学后得出的一个基本结论。他深入揭示了唯物辩证法的基本规律在自然科学发展中的具体表现,即自然科学发展的加速律、渗透律和螺旋式上升律。运用唯物辩证法揭示自然科学的发展规律是恩格斯研究自然辩证法的根本目的之一。研究恩格斯的相关思想,对于我们深入探讨当代自然科学发展的规律,促进我国科学技术的发展,建设创新型国家,具有十分重大的指导意义。

一、自然科学发展的加速律

恩格斯指出,从哥白尼太阳中心说提出从而打破了神学对自然科学的束缚以后,“科学的发展从此便大踏步地前进,而且很有力量,其发展势头可以说同从其出发点起的距离(时间的距离)的平方成正比。仿佛要向世界证明:从此以后,对有机物的最高产物即人的精神起作用的,是一种和无机物的运动规律正好相反的运动规律”[1](P263)。这就是说,自然科学的发展自近代以来一直是按几何级数增长的,表现出一种不断加速的规律性。

按照恩格斯的有关论述,自然科学发展的加速律的主要含义包括两点:首先,自然科学由于生产和科学实验等社会实践的推动,以及自然科学中各种矛盾力量的作用,出现发展速度越来越快的趋势。恩格斯指出:“技术在很大程度上依赖于科学状况,那么科学却在更大得多的程度上依赖于技术的状况和需要。社会一旦有技术上的需要,这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”[2](P731-732)自然科学的加速发展,是不断通过量的积累而达到质的飞跃的。这是唯物辩证法质量互变规律在自然科学发展中的具体表现。其次,自然科学的发展速度虽然越来越快,但这种发展是永远不会终结的。自然科学发展的加速律充分表明了自然科学发展的无限可能性和不可穷尽性。

自然科学发展的加速律主要表现为两种形式,即渐进性发展和革命性发展。恩格斯认为,自然科学的加速发展不仅表现在其量的增长上,而且更重要的是表现在质的飞跃上,即是说,自然科学发展不仅是渐进的、连续的,而且也是间断的、革命的。

从近代自然科学总体的发展来看,它不仅在数量上取得了惊人的增长,而且也由此导致了质的飞跃。恩格斯认为,在近代自然科学发展的第一个阶段,自然科学虽然取得了十分迅速的增长,但从总体上说,这时主要表现为经验知识的量的积累,是一种渐进性的发展。但当这种量的积累达到一定程度时,自然科学就发生了根本性的质变,即从经验知识的积累阶段(或经验材料的收集阶段)发展到整理经验材料的阶段,即理论自然科学的阶段。“经验的自然研究积累了庞大数量的实证的知识材料,因而在每一研究领域中系统地和依据其内在联系来整理这些材料,简直成为不可推卸的工作。同样,在各个知识领域之间确立正确的关系,这也是不可推卸的。于是,自然科学便走上理论领域”[3](P284)。没有第一阶段经验知识材料的大量积累,就不可能有从经验科学到理论科学的质的飞跃。“单是把大量积累的、纯经验的发现加以系统化的必要性,就会迫使理论自然科学发生革命”[4](P351)。同样,如果没有19世纪自然科学的加速发展,没有大量自然科学认识成果的积累,也就不可能发生19世纪末20世纪初的自然科学革命。

从自然科学某一领域的发展来看,同样也表现为从量的积累到质的飞跃的过程。例如生物学的发展就是如此。恩格斯指出,达尔文生物进化论的提出有一个从知识的积累的渐进发展到质的飞跃的过程。“即在1759年,卡·弗·沃尔弗对物种不变进行了第一次攻击,并且宣布了种源说。但是这在他那里不过是天才的预见,到了奥肯、拉马克、贝尔那里才具有了确定的形式,而在整整100年以后,即l859年,才由达尔文胜利地完成了。”[5](P270)达尔文生物进化论产生之后,使生物学的发展速度远远高于以往。

总之,自然科学的加速发展是通过渐进和革命这两种形式的交替进行来实现的,即量的积累(渐进)——质的飞跃(革命) ——新的量的积累(渐进)——新的质的飞跃(革命),这是自然科学发展的一个基本规律。

在新科技革命的推动下,现代自然科学发展仍然遵循着恩格斯揭示的加速律,呈现出加速增长的趋势,其具体表现为:(1)科学研究成果和技术成果总量高速增长;(2)科学知识更新的速度不断加快。根据当代自然科学发展速度不断加快的趋势,有科学家提出了“科学指数增长规律”和“科学逻辑增长曲线”来加以描述,这种规律的直接表现就是所谓的“知识爆炸”、“信息爆炸”等。特别需要指出的是,当代自然科学的这种爆炸式的增长并不仅仅是量的增加,更是质的飞跃,以至于人们只能用“新科学革命”来加以说明。当代自然科学的发展充分表明了其发展的无限可能性和不可穷尽性,印证了恩格斯所揭示的加速律的正确性。

二、自然科学发展的渗透律

根据对自然科学发展史的考察,恩格斯认为,在自然科学的发展过程中各个学科之间存在着极为密切的内在联系,它们不仅相互渗透而且相互转化。这是唯物辩证法对立面相互渗透规律的具体体现,是自然科学的发展所遵循的基本规律之一。

首先,作为自然科学研究对象的各种物质运动形式是相互联系、相互转化的,因此,自然科学的各个学科之间也必然存在着相互转化的内在联系。恩格斯指出:“正如一个运动形式是从另一个运动形式中发展出来一样,这些形式的反映,即各种不同的科学,也必然是一个从另一个中产生出来。”[6](P228)自然科学的发展具有内在的逻辑进程,即从研究最低级的运动形式的力学开始,不断上升发展,最后过渡到研究高级运动形式的生物学。“当我把物理学叫做分子的力学,把化学叫做原子的物理学,并进而把生物学叫做蛋白质的化学的时候,我是想借此表示这些科学中的一门向另一门的过渡,从而既表示出两者的联系和连续性,也表示出它们的差异和非连续性。”[7](P230)

其次,各种运动形式不仅相互联系和相互转化,而且也是相互包含、相互渗透的,因此,自然科学的各个学科之间也必然是相互渗透、相互包含的。这主要表现在:

(1)自然科学各学科间基础理论的相互渗透和相互包含。恩格斯以数学、力学、天文学等学科的发展过程充分地证明了这一点。在这里,常常是某一学科的基础理论(基本概念、原理、方法等)向另一学科的渗透,从而形成另一学科中新的分支学科发展的理论基础。例如天体力学就是上述三门学科基础理论相互渗透的结果。

(2)自然科学各学科认识工具的相互渗透。自然科学是随着生产实践和科学实验的发展而发展的,其主要原因就在于社会实践为自然科学提供了一定的认识工具。而认识工具又是一定历史时期自然科学发展水平的基本标志,是科学认识成果的凝结。因此,随着认识工具的革新,必然推动自然科学的发展。然而,某一学科所需的认识工具往往取决于其他学科的发展水平。如果由于其他学科水平的提高,为这一学科提供了新的、有力的认识工具,就必然会推动这一学科的发展。例如,光学的发展使人们能够制造出望远镜,就大大提高了天文学的水平;显微镜的产生又大大促进了化学、医学等诸多学科的发展。

(3)不同学科的相互渗透促使新的边缘学科和交叉学科产生,这是自然科学不同学科间相互渗透、相互包含最集中的体现,恩格斯以将在电学和化学这两门学科的边缘出现电化学的预言说明了这一点。在恩格斯所处的时代,新兴的边缘性学科为数并不多,但恩格斯却敏锐地认识到,这是自然科学发展的一种极有前途的新形式。他提出:“在分子科学和原子科学的接触点上,双方都宣称与己无关,但是恰恰就在这一点上可望取得最大的成果。”[8](P268)自然科学的发展充分证明了恩格斯这一预见的正确性,后来果然在电学和化学的接触点上建立了新的边缘学科——电化学。

恩格斯所阐述的科学发展的渗透律在当代自然科学中得到了更加鲜明的体现,即体现为各门学科相互影响、相互渗透,日益形成统一的、完整的科学体系。当代科学发展的一个显著的特征就是各门学科之间由于相互交叉、相互渗透,形成了跨专业、跨学科的综合,具体表现为边缘学科、综合学科和横断学科的大量出现。空间科学、海洋科学和生态科学等综合学科充分体现了各学科间基础理论以及认识工具的相互渗透和相互包含;生物化学、天文物理学等边缘科学的出现,不仅填补了各门科学之间的空隙,更促进了当代科学体系结构的整体化趋势;系统论、信息论、控制论等横断学科的出现,不仅为现代科学技术的发展提供了新思路、新方法,同时还沟通了自然科学和社会科学的联系,使整个科学有了共同的概念、语言和方法,体现出整体性、综合性的特点。这些新兴交叉学科的发展,深刻地印证了恩格斯对自然科学发展大趋势的科学预见,说明各学科之间相互渗透和相互促进是自然科学发展的内在动力,当代自然科学的发展仍然遵循着渗透律。

三、自然科学发展的螺旋式上升律

自然科学的发展并不是一种简单的、直线性的发展,而是充满了曲折甚至是反复的过程,因此,自然科学是在曲折中前进的,它呈现为一种螺旋式上升的过程,这是自然科学发展所遵循的一个基本规律。螺旋式上升律是唯物辩证法否定之否定规律在自然科学中的具体表现形式。

自然科学发展的螺旋式上升律的含义是指:自然科学是通过新的理论或观点不断否定旧的理论或观点来发展的,但这种否定并不是形而上学地简单抛弃而是辩证地扬弃,既克服又保留,通过否定之否定过程,自然科学的发展呈现出一种周期性的重复。但这种重复并不是简单地循环,而是在更高阶段上的重复和螺旋式上升。

恩格斯深入地揭示了螺旋式上升律在自然科学发展中的具体体现。

第一,自然科学的发展是通过新理论不断扬弃旧理论来实现的。

恩格斯指出,辩证的否定是“扬弃”,是克服旧事物中消极、衰亡的东西,保留和发扬其中合理的、积极的因素,因而辩证的否定是发展和联系的环节。恩格斯特别强调,在辩证法看来,“否定的方式在这里首先取决于过程的一般性质,其次取决于过程的特殊性质”[9](P484-485)。这就是说,每一种事物都有它特有的否定方式,这是由事物内在的特殊本质所决定的。因此,在自然科学中,新理论、新观点对旧理论、旧观点的否定也具有自己特殊的表现方式,需要进行具体的科学分析。

在自然科学的发展中,新的理论对旧理论的否定主要表现为两种基本形式。

第一种形式是保留旧理论的基本的核心内容,否定其某些局部性的内容。恩格斯以开普勒和牛顿对哥白尼宇宙体系的理论的修正和发展为例,说明了自然科学中的这种否定。哥白尼的宇宙体系学说否定了亚里士多德和托勒密的宇宙体系学说,用“日心说”取代了“地心说”,从而揭开了近代科学革命的序幕。哥白尼学说的核心内容是正确的,但这一学说仍存在一些错误和缺陷,如他把太阳看成是宇宙的中心,把行星绕太阳运行的轨道说成是圆形的,而且他没有揭示行星运行的基本规律,等等。开普勒在第谷所收集的大量的天文学观测资料的基础上,通过自己进一步对行星的观测和严格计算,终于确定了行星运行的轨道是椭圆形的,而不是哥白尼说的圆形。经过长期的艰苦研究,他提出了行星运动的三个规律,弥补了哥白尼学说的缺陷。但是,开普勒的天文学理论只提出了行星绕日运行的规律,并没有说明行星按这三个规律运行的根本原因是什么。牛顿用万有引力定律揭示了这个根本原因,从而深化和发展了其学说,使天文学达到了一个新的高度。恩格斯说:“在太阳系的天文学中,开普勒终于发现了行星运动的规律,而牛顿则从物质的普遍运动规律的角度对这些规律进行了概括。”[10](P263-264)这是自然科学发展中辩证否定的一个典型事例。

第二种形式是否定旧理论中的基本的核心内容,用新的理论取代旧理论,但是也保留旧理论的某些合理的内容。恩格斯以氧化说取代燃素说为例,说明了这种自然科学发展中的辩证否定形式。他指出,虽然拉瓦锡用科学的氧化说推翻了燃素说,“但是燃素说者的实验成果决不因此就被抛弃。正好相反。这些成果依然存在,只不过其表述被颠倒过来,从燃素说的语言翻译成了现今通行的化学语言,因此仍然保持着自己的有效性”[11](P290)。氧化说对燃素说的否定是既克服又有保留。但与第一种否定方式不同,前者是以保留为主,而后者的否定方式是以克服为主。

第二,自然科学的整体发展遵循着螺旋式上升律。

恩格斯在考察自然科学发展史的基础上,遵循逻辑和历史一致性的原则,将整个自然科学史划分为三个基本发展阶段,即以综合为特征的古代自然科学阶段;以分析为特征的近代自然科学阶段;以新的综合为特征的现代自然科学阶段(亦即18世纪下半叶至恩格斯所处的时代)。这就是说,自然科学的发展经历了一个否定之否定的过程,综合——分析——新的综合,这是自然科学发展的一个大的周期,是“由矛盾引起的发展或否定的否定——发展的螺旋形式”[12](P259)的具体表现。恩格斯认为这个否定之否定的发展过程,是自然科学的整体发展遵循螺旋式上升律的典型表现。

第三,自然科学具体学科的发展也遵循着螺旋式上升律。

恩格斯以物理学为例,指出自然科学具体学科的发展充分体现了螺旋式上升律。他以人们对热的认识的发展过程深刻地说明了这个道理。他指出:“在实践上发现机械运动可以转化为热是很古的事情,甚至可以把这种发现看作人类历史的开端。”[13](P91)然而,与此相反的过程,即热向机械运动的转化,则是在人们知道摩擦生热以后过了很久才被人们所认识。“在发现摩擦取火以后,一定经过了好几千年,亚历大里亚的希罗(公元前120年左右)才发明了一种用本身发出的水蒸气使之转动的机械。又过了差不多两千年,才造成了第一部蒸汽机,第一个把热转化为真正有用的机械运动的装置。”[14](P92)这就是说,直到蒸汽机的发明,人们才发现了热向机械运动转化。但是真正科学地揭示热与机械运动相互关系,是在19纪40年代以后,迈尔等人提出能量守恒与转化定律,不仅说明了机械运动可以转化为热运动,热运动向机械运动转化,而且还深刻地揭示出各种运动可以相互转化。恩格斯认为,人们对机械运动和热运动相互转化的认识经历了一个十分漫长而曲折的过程,这同样也是一个螺旋式的上升过程。由此,恩格斯得出一个十分重要的结论:自然科学的历史有自己发展的规律,“不管它的进程归根到底是多么辩证的,辩证法住往还是要等待历史很久”[15](P92)。这就是说,对某一过程的认识的周期往往需要很长的历史时期才得以完成,但自然科学的发展遵循着辩证法的基本规律,这是不以人们的意志为转移的。

总之,在恩格斯看来,不论就自然科学的整体,还是就其某一具体学科的发展来说都遵循着辩证的否定之否定规律,表现为螺旋式上升的运动,这是一个永无止境的过程。

恩格斯揭示的自然科学发展的螺旋式上升律,不仅深刻地揭示了自然科学的发展是通过新的科学理论辩证地否定旧有的理论来实现的,同时也说明自然科学的发展是一个渐进发展和飞跃相互统一的过程,呈现出周期性的特点。当代科学革命的进程就充分体现了上述规律性的特点。科学革命的主要标志和实质是思维方式与科学范式的变革。科学革命发生的一般情况是:观察事实积累到一定程度,特别是由于发现了某一意义重大的、与原有理论严重矛盾和冲突的新事实,从而引起原有理论的危机,于是科学的渐进性发展就让位于飞跃式的发展,新的科学理论扬弃原有的理论,成为占统治地位的科学理论,新的思维方式和科学范式取代原有科学范式。然而,自然科学革命绝不意味着科学进步过程的绝对中断。新理论和旧理论之间总是存在着批判继承关系,而且在这种批判继承关系中,旧理论总是作为新理论的局部情况而包括在新理论之内。如爱因斯坦相对论对牛顿力学的否定就是如此。因此,自然科学的发展进程是一个新理论不断辩证否定旧理论的过程,是一个渐进性发展和革命性飞跃相互交替、相互统一的过程,是螺旋式上升的过程。

恩格斯关于自然科学发展规律的思想得到了近代以来自然科学发展史的确证,对我们深入探索和认识当代自然科学的发展规律仍然具有现实的指导作用和启发意义。当然,我们也应清楚地看到,恩格斯关于自然科学发展规律的思想是对他生活的那个时代自然科学发展状况的科学总结,现代自然科学的发展虽然从总体上仍然遵循着恩格斯所揭示的辩证规律,但也具有许多新的特征和特点,这必然会反映在其发展的辩证规律上,使这些规律的内涵、特点以及表现形式发生新的变化,这就需要我们根据恩格斯概括和揭示自然科学发展规律的方法和思路,进一步去研究和概括,丰富和发展恩格斯的相关思想。

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

[4][9]《马克思恩格斯选集》,2版,第3卷,北京,人民出版社,1995。

[6][7][8][13][14][15]恩格斯:《自然辩证法》,北京,人民出版社,1971。

(责任编辑 林 间)

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

张新:中国人民大学马克思主义学院教授(北京100872)