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规律及其三种主要形式
——科学与人文漫话之十

2010-03-21钱时惕

物理通报 2010年7期
关键词:决定论随机性确定性

钱时惕

(河北大学 河北 保定 071002)

不论自然科学还是人文社会科学,其追求的目标都是通过已知求未知,探求研究对象的本来面貌(或者说客观情况,真实情况)及运动(或活动)变化的规律.为此,我们需要探讨什么是规律?它有哪些主要形式.

1 规律的逻辑内涵及外延

1.1 规律的界定

规律也叫法则.指的是事物内部或事物之间固有的、本质的、必然的联系.这种联系不断重复出现,在一定条件下经常起作用,决定着事物的必然结果、发展、变化或发展、变化的一定趋向.

规律是客观的,既不能创造,也不能消灭;不管人们承认不承认,规律总是以其铁的必然性起着作用.

世界上的事物、现象千差万别,它们都有各自的规律.

1.2 规律和本质

规律和本质是同等程度的概念,都是指事物本身所固有的、深藏于现象背后并决定或支配现象的东西.然而,本质一般是指事物的内部联系,由事物的内部各因素所构成,决定着事物的外部现象;而规律则主要是就事物的过程而言,决定着事物在时间中的发展、变化的结果或趋势.规律是反复起作用的,只要具备必要的条件,合乎规律的现象就必然重复出现.

1.3 规律和理论

规律是客观的,深藏于现象背后,需要人们去发现;理论是主观的,是人们为了反映客观规律而创造的,只有正确反映客观规律的理论才是真理.理论是否反映了客观规律,需要用实践去检验.科学中的各种定律、定理都属于理论范畴.

1.4 规律和规则

规律是客观的,不以人的意志为转移;规则则是主观的,是人们为了规范行为而制定的,因此可以修改、补充或废除.二者不可混为一谈.然而,规律与规则又有着密切联系,一个正确的合理的规则总是根据反映了客观规律的理论制定的,是对客观规律的反映.

1.5 规律和人的实践活动

人们要想在实践活动中获得预期的目的、取得成功,就必须尊重客观规律,按照客观规律办事,否则就会失败并受到客观规律的惩罚.一般来说,对自然规律的认识和利用不受阶级、集团和社会力量利益的影响;而对人文社会规律的认识和利用则可能受到阶级、集团和社会力量利益的影响.

2 规律的三种主要形式

2.1 确定性规律

(1)确定性的界定

确定性指的是准确、无误、稳定、必然、概率为1的一种特性.确定性的规律指的是在一定条件下,事物将有必然的结果、发展或变化.

经典物理中的各种定律、定理(能量转化与守恒定律、熵增原理……)反映的都是确定性的规律.例如,牛顿力学反映的就是一种确定性的规律.对于物体的机械运动,只要它的初始条件确定后,此后物体的运动就完全、必然、唯一地确定了,不会出现任何的意外或偶然.正是根据这种规律,对于大阳系天体的运动,可以“十年”、“百年”准确、无误地早知道.

(2)机械决定论与拉普拉斯决定论

确定性的规律在历史上(17~18世记)称为机械决定论,即认为机械运动是严格遵守因果律的.这种机械决定论后来被拉普拉斯推广到整个自然界,则称为拉普拉斯决定论.按拉普拉斯的说法:“设想有一‘智神’(intelligence),他知道一定时刻支配自然界所有的力,以及自然界的一切组成部分的相对位置,那末,就可以用一个公式概括宇宙中最大的物体的运动和最小的原子运动.对‘智神’来说没有任何东西不能被确切地知道,它对末来的东西如同对于过去的东西一样了如指掌”.正是根据这种思想,拉普拉斯才敢于在他的著作《天体力学》一书中删除了通常著作中都必须提到的“上帝”,当他把该书呈献给拿破仑(Napoleon)皇帝,拿破仑问他,在他的书中为什么没有上帝?拉普拉斯回答说:“陛下,我不需要这种假说!”因为在拉普拉斯看来,宇宙中的一切都由方程式决定了,在这里没有上帝的地位与作用.

2.2 统计性规律

(1)概率

概率是统计规律理论的基本概念,它反映着随机过程的本质特征,表征一个随机事件发生的可能性的大小,即该事件在过程的多次重复中出现的频率.如某随机事件在m次过程中出现n次,则它的概率为n/m.必然事件的概率为1,不可能事件的概率为零,随机事件的概率介于二者之间.

(2)统计规律

1)与统计规律有关的有两类现象

单个客体本身的行为或运动是必然的,但由于外界或环境多种随机因素的作用,其行为表现为偶然的或随机的;但大量客体的运动则表现出必然性或确定性,遵守统计规律.分子热运动就属于这种类型.单个分子的运动遵守牛顿力学,其运动是必然的,服从确定性的规律;但由于分子之间频繁的无规碰撞,单个分子的实际运动表现为偶然的或随机的.这种随机性称为外在随机性.

单个客体本身的行为或运动是偶然的、随机的,但在大量重复或大量综合中表现出一种统计的必然性,即一种稳定的概率分布.微观粒子运动就属于这种类型.微观粒子运动的随机性不是外界或环境因素引起的,而是内在所固有的.这种随机性称为内在随机性.

2)统计规律的界定

单个客体的在相同条件下的大量重复或大量客体一次性的综合行为表现出某种稳定的概率分布,称为统计规律.

(3)统计规律的特性

1)在统计规律范畴,单个或少数客体本身的行为或运动是偶然的、随机的.

2)大量客体重复或大量客体综合的行为或运动表现出一种统计的、稳定的概率分布.

3)多数客体的行为或运动对统计的、稳定的概率分布表现出涨落.

4)统计规律是随机事件的整体性规律,它不是单个随机事件特点的简单叠加,而是客体系统所具有的必然性.

5)统计规律广泛存在于物理、化学、生物、社会……等领域,反映统计规律的理论和方法也就得到普遍应用,形成了统计物理学、统计生物学、统计经济学及统计方法在各方面的应用(人口、教育、社会现象、医疗、经济……)等许多新的学科.

(4)统计决定论

有一段时间(20世记初),随机现象被看成非决定论,认为其不满足因果律.后来发现,随机现象遵守统计规律,这种统计规律称为统计决定论而不是非决定论.仍然满足因果律,只不过是一种统计的因果律(经过统计平均、消除偶然因素,呈现因果关系).

2.3 历史性规律

(1)历史性规律的界定

在历史长河中,事物的变化或发展有某种特定的趋势,称为历史性规律.

(2)历史性规律的特性

1)历史性的规律只有在历史的长河中才能显现出来,历史长河的时间可能在几百年、几千年、几万年、几亿年及以上.

2)历史性的规律反映的只是事物的变化或发展的某种特定的趋势,这种趋势一般不会顺利实现,其中往往包涵曲折、复杂的反复.

3)历史性的规律是不可逆的、也不可重复.

4)不同地区,历史性的规律可能非同步进展.

(3)历史性规律举例

宇宙演化的规律:原始大爆炸、宇宙膨胀并降温、在膨胀中由于引力作用形成星云、星系、恒星、行星、卫星,宇宙降温到108K时氦原子核形成、宇宙降温到103K时化学元素形成、在适当的条件下开始化学进化、生物进化、社会进化……

社会生产力发展的规律:人类文明开始 (火的应用)、原始文明(狩猎时代、石器时代)、农业文明(铜器-铁器时代)、工业文明(机器时代)、信息文明(知识时代)……

社会制度发展的规律:原始社会、奴隶社会、封建社会、资本主义社会、社会主义社会、共产主义社会(大同社会)……

(4)历史决定论

对于社会发展是否存在规律,有两种不同观点:主张社会发展存在规律的,称为历史决定论;否定社会发展存在规律的,称为历史非决定论.我们支持历史决定论.历史决定论的主要观点包括:

1)社会发展存在规律.

2)生产力决定生产关系,经济基层决定上层建筑,生产力是推动社会发展的最终力量.

3)在当代,科学技术已成为第一生产力.因此,科学技术已成为推动社会发展的重要力量.

4)亿万人民群众是决定社会发展的最主要的力量.这是由于,其一,在科学技术发展中,人的因素第一,也就是说,人是推动生产力发展最终力量;其二,亿万人民群众的要求与实践是推动社会(生产力与生产关系,经济基层与上层建筑)变革的基本力量.

3 自然规律与社会规律的异同

3.1 相同之处

相同之处在于都符合规律的界定,即规律指的是事物内部或事物之间固有的、本质的、必然的联系.这种联系不断重复出现,在一定条件下经常起作用,决定着事物的必然结果、发展、变化也可能是发展、变化的一定趋向.

3.2 相异之处

自然规律不受人类意志与活动的影响.社会规律与人类活动的关系则较为复杂.由于人类本身是社会的重要组成部分,因此,人类意志与活动在一定条件下会对社会规律的外在表现产生影响,但改变不了社会规律的本质.例如,社会制度的发展有其特定规律,总的趋势不可改变、更不可逆转;但在一定时期,由于某种原因,社会的发展会走一些曲折、复杂的道路,例如,旧事物的复辟.在历史上,这也是常常发生的事.

4 规律的其他形式:混沌性规律等

世界是多样的、复杂的,除了上述三种主要形式外,还有其它形式,例如,混沌性规律.

20世纪50年代,美国气象学家洛伦茨(E.Loreng)在研究气象预报时,发现了大气环流中的混沌现象——大气环流的天气效应对于初值的敏感性.为了说明这种对于初值的敏感性,洛伦茨创造了一个名词——“蝴蝶效应”:在巴西亚马逊河丛林里的一只蝴蝶扇动几下翅膀,数月后,可能在大洋彼岸引起一阵风暴.这种“蝴蝶效应”与我国成语中的“失之毫厘,谬以千里”、“一失足成千古恨”的意思是一致的.

现代科学已揭示,混沌现象是普遍存在的,一支香烟冒出的烟迹,自来水笼头的水滴,油管中流动的油……等都可能包含着“混沌”.这些“混沌”具有什么特征呢?

1)内在随机性

在混沌现象中,存在着二种因素,确定性和内在随机性.确定性指的是描述对象的方程是确定的,从理论来说,只要方程满足解的存在性与唯一性条件,当初始条件(或初值)能精确给定时,对象的未来状态就能完全决定.但是,由于对初值的敏感依赖性,初值的微小差别,随时间放大,将会破坏未来状态的确定性.这里,初值的微小差别,不是外界造成的,而是对象内部存在的,即所谓内在随机性.由于内在随机性,破坏了对象的确定性,这是混沌现象最重要的特征之一.凡不是由于内在随机性而是由于外在随机性引发的不规则性则不属于混沌范畴.

2)有序中的无序

混沌服从确定性方程,它的解——奇异吸引子外部的轨线要收缩或被吸引到吸引中心,因此,它们在整体上是有序的、稳定的;但是,由于非线性作用,吸引子内部的轨线不断地彼此排斥,反复产生分离、转移、甚至折叠,从而,在局部上它们则是无序的、不稳定的.

3)无序中的有序

上述混沌现象局部的无序性或不稳定性,若作进一步分析,可以发现它们具有无穷的内部(自相似)结构,只要观察手段足够精密,就可以在其中发现周期或准周期运动.所以说,混沌又是无序中的有序.

混沌学的任务就是要从整体的有序中发现内部蕴含着的无序并可能予以消除;同时,又从表观的无序中找出其内部的复杂行为,揭示其所包含的有序性.

参考文献

1 余谋昌.社会规律与自然规律.自然辩证法研究,1991(3)

2 袁明霞.社会规律与自然规律的异中之同.江西教育学院学报,2006(1)

3 黄欣荣,于海.历史决定论:从复杂性的观点看.河北师范大学学报.哲社版,2005(2)

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