发布时间：2024-01-29 17:51:16
绪论：一篇引人入胜的现代科学的起源，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
从我个人已接受的观念和对人们日常言谈的直观感受而言，我感到人们一向认科学为真理的代表，一句话有科学根据，一个东西是科学产品，人们一般都认为是真理，是真实的，由此便是可信任，可信用的。似乎在一般受过科学知识教育的人们心目中，求真理、求真实是科学的专业、专利，除此而外似乎没有别的求真事业。然而，从我已读的中国古书来看，我又了解到在一般历史常识所称的诸子百家中，继《老子》道家而起的《庄子》一书中明确提出了“真人”的观念，而在其后继老庄道家思想而起的道教中，则把得道成仙的修真实践作为其全部学术思想的中心，由此我知道除了科学的求真事业以外尚有道教的求真事业。为从根本上弄清科学之求真与道教之求真的异同，本文拟就自己已有的科学与道家的知识与力所能及的思考对二者的求真异同作一简略的探讨，以此抛砖引玉而求教于方家。
一、科学之求真内涵
科学在普通人的心目中往往是指各门自然科学知识，因此在他们心目中自然而然形成的科学概念便是：所谓科学就是对自然界的物质对象进行分门别类的研究并由此形成特定的理论知识。由此而所谓科学真理便与科学知识成为同义语，而科学求真之内涵便被习惯性地想成是对自然界物质对象的本质与规律的揭示，这样一来科学之真便与自然奥秘等同。其实仔细想来，问题并没有这么简单。我个人觉的要揭示科学求真的内涵，着眼于世俗常识的反面或更切合一些。对中国人而言，科学之名与科学之实皆非中国固有的土特产，而是地地道道的欧洲进口货。并且科学在欧洲也非天外来物，而自有其发生发展的来龙去脉。因此，要弄明科学求真内涵的真谛，最好还是回到科学的欧洲起源，从古希腊的哲学说起。
古希腊哲学作为欧洲近现代科学的起源在现代人看来似乎已成为不争的事实。尽管在科学一统天下的今日哲学已失去往日的尊严而几近衰灭，但是敏锐的思想家仍能从科学的现存事实中发现科学起源于哲学的形而上学胎记。海德格尔在谈到哲学之思与科学的关系时写道：“思早已成了文献，而正是文献决定了西方科学的命运。西方科学经由中世纪的教义而成为现代科学。在这种形式下，所有的科学以一分为二的方式从哲学的怀抱中鱼贯而出。科学从哲学中产生出来，与此同时它不得不遗弃哲学。科学从哲学中鱼贯而出后，它已不再能从自身重新跳跃回自己的本源。如今，科学已把自己托付给一个本质之域，在那里，唯有思才能发现它们，前提是，思本身能自行其事。”［1］海德格尔的这段话对我有很大的启发。
1859年，伴随着达尔文《物种起源》一书的问世，生物科学发生了前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光，这就是化学起源论。化学起源论是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在原始地球的条件下，在极其漫长的时间内，由无机物转变为有机物，再由有机物发展为生物大分子和多分子体系，一步步演变出原始的生命体。但这只是理论的推测，还缺乏令人信服的实验证据。1953年，美国芝加哥大学研究生米勒在其导师尤利指导下，完成了模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物(特别是氨基酸)、以论证生命起源的化学进化过程实验，即著名的米勒模拟实验，这是生命起源研究的一次重大突破。后来，科学家们仿效米勒的模拟实验，合成出大量与生命有关的有机分子。
但米勒的实验也有很多的疑点，例如米勒实验提供持续的电能――在原始时代的地球不一定有相类似的电能；其次，各种不同的气体和物质的配合，虽然能够产生氨基酸、醣类等物质，但仍不能证明这就是生命的起源；氨基酸很可能是宇宙流星和彗星在撞击地球的时候带来的，因为当时这种现象十分普遍；再者，类似实验所假设的大气层不能证明就是原始的大气层，因而所得的结果也是不确定的；更重要的是，米勒实验中有机多分子体系演变为原始生命这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段，然而，人们目前还不能在实验室里验证这一过程。米勒本人也承认他的实验与自然界的生命起源过程相距较远，并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，因此，米勒曾提出的大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立。
海洋起源论
在化学起源论的基础上，20世纪70年代一些学者提出了热泉生态系统论，也就是所谓的海洋起源论。它是现在最新的、最流行的，也可以说是迄今为止最科学的有关生命起源的假说。由于现阶段所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似――热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、甲烷、氢和二氧化碳等，与地球形成时的早期环境相似。有些学者认为热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此，热泉生态系统是孕育生命的理想场所。也有一些学者认为，生命可能是从地球表面产生的，随后就蔓延到深海热泉喷口周围，而后来的撞击毁灭了地球表面生命。只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代――热泉生态系统是现存所有生物的共同祖先。
1967年，美国学者布莱克在黄石公园的热泉中发现了大量嗜热生物。1977年，科学家克里斯在太平洋底的热泉中，同样也发现了大量的嗜热微生物。科学研究表明，热泉中含有大量的一氧化碳、硫化氢和硫化金属矿物，一方面有作为新陈代谢重要催化剂的黄铁矿物和硫的出现；另一方面，有遗传物质如核糖核酸的出现。由此看来，地球上的生命也许就诞生在距今38亿年到40亿年问这些充满硫磺味的热水池或者软泥之中。宇宙生命论
然而，热泉中的这些物质又是如何而来的呢?早在19世纪初，人们已在陨石上找到了有机分子，它们是有机合成物诞生的重要因素。20世纪40年代以来，人类利用天体物理的手段，在月球表面或者火星的火山口等地方，探测到了近百种有机分子。1969年9月28日，科学家发现坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。
上述种种证据促使了宇宙生命论的产生，即所谓的生命起源于宇宙大爆炸。这一假说提倡“一切生命来自星际空间”的观点，认为地球上最初的生命来自宇宙问的其他星体――“地上生命，天外飞来”。该假说认为，承载着“生命种子”的陨石或星际分子坠落在地球表面或通过其他途径，形成地球最初的生命。
本文进一步指出，信息/熵是比质点、物质、力、引力更重要的物理实在，通过信息/熵可以了解力、引力、量子等。换句话说，信息/熵是本质，力是表象，力起源于信息/熵。从某种程度上说，信息/熵即量子引力作用，量子即信息。因此本文立足于更本质的广义信息，以一种全新的视角看我们的世界，给出了描述我们这个世界的一种新框架，可以贯通物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等分支，实现客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命等的统一。本文最后给出该新框架在复杂生态系统中的应用案例。
2 一个唯信息论的理论模型
2.1 近现代物理学的理论模型
近现代物理学以小球（质点或场）为对象，坚持先有物质、后有联系的原则，在简单动力学因果（力学的、可还原的、对称的、单调的）下，定义质点、惯性系、运动、力（场）、时空，得到了牛顿力学方程或哈密顿力学方程。
形成了从牛顿力学、电磁场理论、平衡统计力学、相对论到量子力学的近现代物理学的理论框架，论述了物质、时空、运动、力等大千世界的可逆的、确定的物理运动现象。这种基于简单动力学因果的法则导致了力、运动、物质（或能量）的还原性和客观性，也即式（1）有如下特征：牛顿力学方程必须基于惯性系；能量或哈密顿函数H是可积的；刘维算符L 具有正则性和厄米性。于是世界便是物质（或能量）在力的作用下运动或转化，因此便有了“世界除了运动的物质或物质运动以外，什么都没有”的图像。这种图像看似很合理，但似乎还有不少东西（如主观、精神、心智、不可逆、有机性、活力、生命等）没法包含进来，因此也会有上帝第一推动的困惑。
确实，由于简单的物理运动还属于比较低等的运动现象，大千世界还有许多更高级、更复杂的运动现象，因此，在物理学的前沿领域，则进一步兴起了系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等，它们主要以式（1）所示的微观动力学为基础，引入粗粒化、新概率因果或其它假设，形成以经典熵/信息为核心的统计力学，实现从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程的推演，从而研究生命、秩序、心智、文明、进化等更高级、更复杂的世间万象。显然，这种思路仍是基于物理学的还原逻辑，具体说来就是，以近现代物理学的可逆动力学为基础，要么是像非线性科学那样在可逆的动力学基础上加入非线性作用，要么是像自组织理论和统计力学那样人为地引入了粗粒化和新概率因果假设，要么像系统科学和复杂性科学那样人为地假设组元间的复杂作用规则，从而实现对生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象的形成机理的分析。不可否认，这种思路取得的成就是巨大的，目前也是科学界的研究主流。但显然，近现代物理学中所谓的质点、物质、惯性系、运动、力（场）、时空都是一种简化，是一种实用主义的唯物观，描述了一个客观的、简单的、可逆的、确定的机械唯物的世界，以其揭示宇宙的简单物质性方面是足够的，但进一步以其为出发点研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象方面有先天的固疾。其实在力的起源上牛顿必须求助于上帝的第一推动时已揭示了这种固疾确实是先天存在，今天现代科学在许多前沿问题如四种力统一、宇宙奇点、客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、G?del 不完备性等一系列根本问题上的大量困惑只是具体表现，它们只是让这种科学根基的先天固疾昭然若揭而已。所以总体来说近现代科学的唯物论正遭遇到重大挑战，必须从根源入手探讨修正方法。
2.2 一个唯信息论的理论模型
我们把自然实在看成生成性网络（整体），大自然是个整体，对大自然来说，是先有联系（信息），后有物质，生成性网络的联系、信息创生万物。换句话说，对自然来说，信息是比物质和力更根本的本体，可以用一种以信息为本体的唯信息论去取代以物质和力为本体的近现代科学的唯物论。
当然以信息为基础建立物理学并不是一个陌生的概念[5]。300 多年前，莱布尼兹就有了从信息出发建立力学的思想。自上世纪50 年代以来，学术界已在热力学的基础上发展起了信息熵的概念。近年来，量子信息的出现，信息概念开始融入量子力学研究，为理解量子物理学的基础问题提供了一个新的途径，量子信息和量子计算对整个社会的信息格局有巨大的冲击。最近，不少著名物理学家如John A Wheeler 和Lee Smolin 等意识到，对整体网络这样的研究对象，应坚持先有整体网络结点的物理过程之间的信息交换、后有场和时空的观点[4]。现有不少研究也暗示，很可能是先有表征正如现代科学自身逻辑揭示出的黑洞视界熵、确定性混沌、彭加勒共振、量子测量坍塌之类的整体论的信息、或全息原理，后有力/量子引力[2]。一句话，我们需要直接从整体网络中提炼信息概念，重新诠释力、时空和动力学等概念。如目前Frieden 利用Fisher 信息重构了物理学，也有人从量子信息角度理解重力[2]。这些研究确实是试图从反映整体网络的信息/熵角度修正牛顿力（能量函数、哈密顿函数或作用量函数）、时空观和动力学，提出新的物理学方程，从而尝试重建物理学[6-7]。
不过，总体上，这些信息概念起源于经典熵，仍基于物理学的还原逻辑，对本原的整体性和有机性理解是不充分的；这种信息熵概念是狭义的，不具有本体论的意义，仍是附属于物质上的派生品而已，没有从根本上替代力和物质实体，也仅限于用在通讯等技术和数据统计领域而已。遗憾的是，目前几乎所有的信息熵概念都是以其为基础的。因此，不难理解，以其为基础来重建物理学是不可能成功的。
广义信息熵及其最大化原理会导致涌现出有序结构，实际上是产生沿λk>0 模式的最小流动阻力或最大流量的流动（即形成特定构形或流动）。直观看来，由于组元xi 的不断时空演化，对应的网络前峰就不断在以最小阻力的形式流动并持续变形，就像一团流体，从而导致复杂系统结构的演化。因此，一个复杂开放系统结构的演化实际上就是生成性网络或一团流体（或气）在时空上以最小流动阻力或最大流方式的蔓延，条件允许，其往往会形成发展层次分形结构。这是一幅生动的宇宙图像：物质、时空、生命、活力、社会、组织、秩序等，该图像可给出牛顿式的物质世界图像（最简单的、最低层次的图像），也可给出引力理论和量子理论给出的图像，也是系统科学、非线性科学、自组织理论、复杂性科学、统计力学给出的图像。它可以看做是这个有机自然的图像。
显然，通过定义ρJ 及MFP 这种方式就产生和构造了力和时空，即在图2 的网络上由不断的信息操作（多样化的、复杂的、内置的、非对称或更高级对称的联系）这种全新的因果关系而产生流动的、进化的、稳定的、公用的序结构，这种结构的出现不仅就是我们感受到的物质、时空、运动、力等物理现象的起源，也是生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的起源。而MFP 揭示了信息熵最大原理正是产生流动的、进化的和稳定的结构，从而产生物质、时空、运动、力、生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的调控法则。上述体系相当于找到现代物理学的深层次基础。相对论力学认为，没有万有引力，只有时空弯曲。现在则可以这样表达，没有万有引力，只有最大化的广义流或信息传递，万有引力是最大化的广义流或信息传递的结果。时空、物质、力、量子、生命、意识、社会、进化等也是最大化的广义流或信息传递的结果。
信息、认知是产生一切的终级理由，这就是终级解释，所以进一步地追问终结原因是不必要的。其实作为一种哲学和科学的根本信念， 或者说一种假设，是无法基于逻辑推理加以论证的。
如上所述，在现有的现代科学逻辑中实现从物质到生命这样大跨度的贯通，必须基于以牛顿力学为基础、以经典熵/信息为核心的统计力学，从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程，令人困惑的粗粒化和新概率因果假设不可少。本文则改变力和物质的思维方式，引入新本原，这不仅可描述物理学现象，也可与生命、意识现象等贯通起来。与现有系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等的研究思路有根本的不同。
3 唯信息论新模型在生态系统中的应用
生态系统作为由大量组元组成的典型复杂开放系统，其演化动力学是当前学术界的研究热点和难点。生态系统不同于以力和原子概念为主导的经典力学体系，而是一个以熵和信息概念为主导的非平衡热力学和统计力学系统，因此，上述的唯信息论的新模型可以在研究生态系统的演化中得到良好的应用。
以位于“日光城”拉萨市的拉鲁湿地为例，该湿地是目前青藏高原上受人类活动影响，生态环境和结构发生重大变化较为典型的生态系统之一。60 年代以前，该湿地面积曾有数十万平方公里，生态环境良好，生物多样性丰富。然而，70 年代后期以来，频繁的人类活动导致了拉鲁湿地生态系统的退化，严重地破坏了当地的生态环境。因此必须从湿地形成的机理上寻找原因，分析湿地结构形成的影响因素，从机理抓起，从而来治理高原湿地。 分析其原因，主要是人类活动的影响。自20 世纪80 年代中期在湿地东北面娘热沟、夺底沟山角下相继建立的一些采矿场和1990 年修建的“一江两河”农业灌溉引水渠对湿地积水状况影响最为显著。同时，1990 年后修建的一条长7.3km，宽3-5m，自东向西横穿湿地而过的拉萨中干渠，因渠底低于湿地地面高程1-2m，湿地中60％的积水和地下水通过该渠排走，因而湿地地势相对较高的东面就逐步成为了季节性积水或无积水的地带。虽然夏季雨季开始后，上涨的河水可冲越抬升的河床增大湿地积水覆盖面积，但湍急的河水所挟带的大量泥沙已致使北面河水入口处约有6.7-13hm 的湿地被沙化。同时，随着城市建设的加快发展，又有一些单位和个人进驻湿地，开展旅游项目和进行无规则放牧，对该湿地和拉萨市的生态环境造成严重威胁，进一步加速了湿地退化的进程。
从广义信息熵最大的角度来说，各种条件自始至终都影响着湿地生态系统中组元的变化，从而影响湿地生态系统中结构的形成，或者说，生态系统中的组元会通过信息的传递，极力去争取最大广义信息熵，协调发展形成新的食物链网络从而适应新的环境要求。在外部条件的影响下，湿地生态系统会突然失稳、结构发生突变，这就可能造成湿地生态系统向退化的方向发展。延伸阅读：农业田间信息技术的应用
2000 年湿地生态结构模式和1990 年的湿地生态结构模式比较接近，说明自1990 年后湿地的生态结构模式又逐渐的稳定下来，湿地生态结构没有发生太大的变化，湿地的衰退现象得到了一定的抑制，究其原因，是人们为了留住拉鲁湿地这片独特的高原内陆湿地生态系统，做了很多有效的保护工作。通过这些保护工作，鸟类，鱼类的数量减少趋势得到了控制，湿地芦苇、藏青苔草的生物量开始逐渐的增加。此期间的湿地生态系统中，人类的对外部环境的干预增强了关键物种从外界获取环境流的能力，物种通过竞争和协作，物种之间形成某种联系，从而组成新的自然生态网络；这种有序结构的形成增强了物种抵御外界干扰的能力，保持了系统的稳定性，有利于湿地生态的发展。
4 结语
本文的理论内核是信息生成万物，自然界多样化的现象可以看成是网络上信息的动态演绎过程（动力学原理就是MFP）。从无到有、从无序到有序、从简单到复杂、从无生命到有生命、从低等到高等、从物质到意识等，都可以看成是这团网络流体的流变形态的进化而已。过去，以物质为核心的近现代科学，在揭示宇宙的简单物质性方面是相当成功的，但在研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂的、高级的世间万象方面遭遇到了客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、Gdel 不完备性等一系列根本问题的挑战。本文提倡用信息本体取代近现代科学中的物质和力（或场）的本体，用信息论来解释现有的物理定律，重新看所谓的客观世界，许多挑战性疑难都可得到一定程度的解决。
另外，从实用方面看，本文的基于信息论的新物理学模型得到了对称破缺的力学方程，可以应用到物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等不同学科，描述结构、组织、生命、社会等复杂系统展示的现象。以拉鲁湿地复杂生态系统为例，本文的方法清晰地给出了生态系统结构的演化规律，论述了一个具有严格理论基础的完整分析复杂系统的模型，说明新的理论模型可以很好地应用到实际研究当中。
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