1、非線性科學問題探討摘要：在對線性科學和非線性科學關系的辯證分析基礎上，對非線性科學的發(fā)展有可能引起另一種科學第二種科學的觀點提出質(zhì)疑，但對非線性科學對人類思維方式的深遠影響，特別是對推動人類“右腦革命”，以及可持續(xù)發(fā)展的作用給予了高度評價。關鍵詞：非線性科學；第二種科學；右腦革命前言非線性科學是研究非線性問題的共性的一門新的交叉學科。它自20世紀70年代崛起，短短的30年時間為科學發(fā)展開辟出新的廣闊天地，取得了令人矚目的成果，愈益引起人們的廣泛關注。怎樣正確認識非線性科學與線性科學的相互關系，它會不會引出另一種全新的科學第二種科學，非線性科學的研究成果會引起哪些思維方式的變革，這些問題的研究不

2、僅有益于非線性科學的正確發(fā)展，而且能夠促進哲學的進步。一、非線性科學與線性科學“線性”與“非線性”是一對數(shù)學名詞。“線性”是指兩個變量具有正比例的關系，它在笛卡兒坐標平面上表示為一條直線。“非線性”是指兩個變量之間沒有像正比例那樣的“直線”關系。經(jīng)典科學并不是純粹的線性科學，它也含有非線性方程，其實牛頓的萬有引力方程就是非線性的。但經(jīng)典科學從其研究方法講則是線性科學，這是因為經(jīng)典科學面對著非線性現(xiàn)象，總是要設法略去非線性因素或者把非線性問題簡化為線性問題來處理。線性化是經(jīng)典科學廣泛采用的研究方法，所以經(jīng)典科學也被叫做線性科學。應該承認線性科學的線性化方法已經(jīng)取得了巨大的成功，并將繼續(xù)在人類知識

3、擴展和生產(chǎn)、生活實踐中發(fā)揮不可替代的重要作用。而當今很多科學家和哲學家在宣講非線性科學時總要展示線性科學在某些領域的無能，卻很少提及線性科學及線性化方法的巨大成功方面，這不是全面的辯證認識。不可否認，線性科學的線性化方法有其自身的局限。最近幾十年興起的非線性科學研究發(fā)現(xiàn)，非線性系統(tǒng)往往存在間斷點、奇異點，在這些點附近的系統(tǒng)行為完全不允許作線性處理。“非線性因素是系統(tǒng)出現(xiàn)分叉、突變、自組織等非平庸行為的內(nèi)在根據(jù)，用線性化處理所化掉的恰好是這類奇異行為”1。非線性現(xiàn)象的研究價值就在于保留非線性特性，揭示非線性規(guī)律。所以，在生命運動、生態(tài)演化、氣象變化等復雜的非線性問題處理上，線性科學就顯得無能為力

4、，不能代替非線性科學而一霸天下。我們所面對的世界既有清晰事物、線性關系、周期運動、整形等簡單現(xiàn)象，也有模糊事物、非線性關系、混沌、分形等復雜現(xiàn)象。線性科學研究適用于簡單現(xiàn)象，非線性科學研究適用于復雜現(xiàn)象。線性科學在其適用范圍內(nèi)簡便、有效，易于為人們所接受，已成為世界觀、方法論而深入人心。而非線性科學則因其“復雜性”，在短期內(nèi)還只能局限于專家、學者的小圈子里研究，很難為大眾普遍理解、認同，成為全社會的普遍科學觀念與文化意識。所以，非線性科學不可能取代線性科學而一枝獨秀。非線性科學認為，世界的本質(zhì)是非線性的，而線性是非線性的特例。正像牛頓力學是愛因斯坦相對論在宏觀低速運動情況下的特例一樣，我們可以

5、把線性科學看作是非線性科學向線性條件的逼近。也正如牛頓力學的這種近似處理方法足以適用于我們的日常生活而被保留，線性科學同樣也不能簡單地被否定。“整形幾何與分形幾何，精確性科學與模糊性科學，線性科學與非線性科學，簡單性科學與復雜性科學，都是人類認識和改造世界的智力武器，既不能以前者否定后者，也不能以后者否定前者”2。二、非線性科學與“第二種科學”從20世紀70年代開始，一種新的科學方法論在不知不覺中萌生，這就是整體論或稱機體論，或稱“逾層凌域分析方法論”。“逾”者，貫通；“凌”者，侵犯。逾層，求得層次溝通；凌域，鼓勵主動進入其它學科門類。劉華杰先生認為，“與新的科學方法論相對應的新科學，就是我們

6、所說的第二種科學”2，“我們有理由期望幾百年后，非線性科學的發(fā)展引起另一種科學，即第二種科學”2。“第二種科學”按字面理解，無非是不同于“第一種科學”的科學。我們可以抽象地假定“第二種科學”的概念，但其具體內(nèi)容卻頗費思量。我們面對著同一世界，竟還能構想出兩種不同的科學體系?若真有兩種不同的科學體系，我們大概也只能擇其一，因為我們需要一個統(tǒng)一、完整的世界知識。也就是說，我們只能認可一種科學體系，我們應該慶幸生活在一種科學圖景里。非線性科學是從線性科學中自然引申出來的，沿襲了線性科學的幾乎所有規(guī)范，在這種意義上可以說新舊科學是“可通約的”，可還原的。劉華杰先生認為：“強調(diào)新舊科學之間的可通約性、連

7、續(xù)性，并不等于否認科學的革命性”2。我們承認科學的革命性，但科學革命并不意味著第二種科學的成立。科學革命在科學史上并不鮮見，如哥白尼日心說對托勒密地心說的天文學革命，愛因斯坦相對論對牛頓力學的物理學革命，但歷史上的科學革命從未引發(fā)第二種科學，這也是歷史事實。我們也承認非線性科學的意義深遠，可以與相對論、量子力學相媲美，但相對論與量子力學都沒有引出第二種科學，若說非線性科學將引出第二種科學，則有過譽之嫌。即使是非線性科學對線性科學具有根本性的方法變革，但會不會引出第二種科學仍難以斷言，因為科學史上沒有先例。劉華杰先生雖然使用“第二種科學”一詞，但同時承認第二種科學與第一種科學在相當長時期內(nèi)將并存，在并存階段具有相似的科學規(guī)范，第二種科學照樣大量使用還原論方法，只是不限于此。如此看來，“第二種科學”空有其名。我們不贊同“第二種科學”的概念，是因為它有與第一種科學相區(qū)別乃至對立的暗示，也有否定經(jīng)典科學之嫌。非線性科學就是它自身，無須第二種科學來揚名。三、非線性科學與思維方式變革斷言非線性科學將引發(fā)“第二種科學”未必可信，但非線性科學的重大方法論意義卻不容置疑，它也必將推動人類思維方式的變革。(1)科學研究中的簡單性研究方法并不是普遍有效的，對復雜現(xiàn)象用復雜性科學方法來處理，往往能夠簡化問題。簡單性研究方法是經(jīng)典科學的傳統(tǒng)方法，它由來已久。古希臘畢達哥拉斯學派的美