[编者按]由北京‘潜科学’杂志社举办的第四届全国潜科学学术讨论会于1085年5月10日 ~ 15日在长沙召开。全国二十二个省、市、自治区的科学工作者与会。该学会五年来在生物全息律、多体稳定性问题、相似学、时间学、植物茎藤绕向的起因等方面的研究、讨论,引起国内外学术界的注意。现摘发本次讨论会上的三篇论文、以飨读者。

科学决策是一个客观过程,是一个主观反映客观的过程。从问题的提出到作出决策,这个中间是一个过程,有一系列的中间环节。决策行为本质上是在进行信息处理,是运用概念和原则进行判断、决断的过程,重大决策都是创造性的思维劳动。

信息是决策过程中必不可少的依据。信息主要指与问题有关的知识,报道、数据、资料,各种事态的最新动态,发展趋势,成功,失败,各种反映等等。

从提出问题到作出决策,这个过程有几个层次,是怎样进行的?这是决策科学要研究解决的课题。决策过程和认识过程不一样。认识过程是从表及里,由感性到理性;而决策过程则是从概念到具体,从定性到定量,从高级到低级。可以说决策过程是认识论的第二个飞跃过程,反映了认识的能动性。

我们认为决策层次应分为三个才比较合乎人们的思维过程。第一个层次是定性分析阶段。它的功能是:问题经过筛选,归纳,分析,排队形成概念集合。这个概念集合是决策的关键所在,它不能有漏洞。如果它不能概括问题的本质,或不够完备,这就需要做概念开发工作:即收集一切可能得到的信息,以求高度地概括问题的实质,精确地确定该概念的有效范围和与外部环境的关系。

决策的第二个层次,是接受第一层次关于决策方向,目标指令后进行技术性决策,它的功能是综合定量的或战术性决策。这是定量的分析决策阶段。在这阶段,应拟定多种可供选择的方案,同时附有这些方案的价值分析,可行性分析,评估;必要时应建立物理模型或数学模型,效益分析,预测,风险度分析,潜在问题分析反应变对策等。

第二层次的工作特点是深入,具体,定量化,它应能预测该决策实施中所有可能出现的情况,并有应变措施。它应能保证在所有可能预见的情况下,使决策有最佳的结果。这一阶段的工作是艰苦的,需组织一些专家参与这一工作,运用多方面的知识。

第三层次的功能是对可供选择的决策方案做最后选择和审定。这是意义非常重大的一个层次,目的在于减少决策失误。决策审定应具有权威性和法律性,并对决策后果负责。它不仅要审查决策的方向,目标,内涵,数据,而且要审查该决策与指导国家的理论,法律,政策的一致性。

以上概念,可归结为下图所示的决策模式:

15.1

决策审定应有三种结果:(1)生效,(2)中止或否定,(3)不做决定,等待事态进一步发展,再作进一步决定。决策审定的输出是三态的,即三元逻辑。

决策过程中的各层次不仅互相反馈、制约,而且也是相互嵌套的:每一个层次的决策都包含有定性决策,定量决策和审定三部分;战略性决策阶段也含有战术部分,层次中的低级部分,定量部分,都属于战术决策性质。

从上述模式可以看出,决策已不是单凭一个人的智慈或经验就能完成的,它是一个研究,分析过程。决策是一门科学。

经典物理与量子现象属同一哲学渊源

李锦堂 杨建民

近年来,西方科学界中流行着一股‘东方古典哲学热’,许多著名的科学家孜孜不倦地研究着中国与印度的古典哲学,寻找新的启迪,寻找科学的‘哲学构架’。

今天,古典东方哲学仍像一颗明星在人类思想的苍穹中闪烁。现代科学不断揭示出丰富的实践内容。一种正确的哲学,它可以充当这些内容的轴心。正如茫茫苍穹中的北斗星一样,它不动,而拱围它的众星却在动,从而演示出一幅幅丰富多彩的美景。

历史上,物理学随着时间的进展,发展成经典物理和量子物理二部分。量子力学的数学方案在比原子大得多的范围内接近于经典物理的方案,但在较小的范围内,量子理论方程有许多解是在经典物理中根本找不到相似的解的。哲学作为自然科学的总结,一种深刻的哲学它应有能力概括经典物理和量子物理这二部另的数学方案,这正是它的生命力的表现。

我们以老子(公元前571 ~ 461年)关于物质运动共性的论断建立起一个数学模型,通过剖析它,展开它,便可看到这个单一的数学模型确有能力提示经典物理与量子物理这二部分的数学方案;尽管这二种方案截然不同。

哲学家老子对物质运动的共性有着深刻的认识。他认为:“原始要终,终而复始。”

在物理中,具体说来,固体中原子的振动就是这样的一种典型的“终而复始”式的运动。晶体点阵中的原子以平衡位置作中心而无规则地振动,这种运动就代表了固体的温度。这原子有动能,还有位能,所以一共有六度自由。

物质的比热值是否恒定,取决于运动能量可否均分在这六个自由度上。

由于存在这六个自由度,于是在经典分子运动中便能圆满地解释杜龙发现的经验定律:各种不同的物质,每一克原子的物质加热一度所需要的热都是一个值:6卡/度 · 克原子,这是由能量按6 N个自由度的均分来解释。(其中N为阿伏伽德罗常数)。

这个‘均分’的假设是经典物理中的概念:能量可以不断地一分再分;即:可以连续地分割。

杜龙发现的这条规律,在常温、高温下对绝大多数物质适用。在这方面,经典物理学一时达到了成功的顶峰。

但是,到了十九世纪后半叶,韦伯发现:低温时物质的比热远小于6卡/克原子 · 度,当温度接近0°K时,比热更趋近于零。经典物理无法解释这一现象。这一难题就像著名的热窖辐射中的紫外灾难一样,成了量子力学诞生的一个摇篮。

在廿世纪初,爱因斯坦敏锐地看出:如果和量是一份一份的,有着基本的单位;如果经典物理中的概念:‘能量可以连续地分割’在低温下行不通,那么,低温下比热小于6卡/克原子 · 度的现象就能解释。

爱因斯坦注意到:能的量子化破坏了能量均分律。

当温度高时,所有的原子都振动剧烈,每一个原子都有许多hv0的能量,因而可均匀分在各度自由之间。但在低温时,每一原子的能量可以小到一个hv0 ,hv0是不能再分的单位,因而情形就大不同:每个自由度上能接受的能量如非一整个hv0就是零。

这时能量均分定律就不再成立,因而固体的比热也不再是6卡。

古典哲学亦能推导出以上的二种概念

美国物理学家F · 卡普拉在‘物理学之道’一书中指出:现代物理学与古典东方哲学的概念存在着优美的平行关系。我们对老子的论断进行研究,发现,确实存在着这种平行关系。以这个概念建立起拓扑学模型,剖析它,展开它,能在大的范围中得到与经典物理相似的结果(连续的解),在小的范围内得到的却是与量子物理相似的结果(不连续的解)。

老子指出物质运动的规律是:不断地走向反面。我们据此建立一个拓扑模型是:M ?bius环。在这环上一个蚂蚁能不断地从白面爬到黑面,又从黑面爬到白面。

沿着这环的中线一次次地切割,考察每次分割后,原环中线二边的二部分n1、n2之间的联系,及n1、n2的线性宽度,所得的结果与物理概念有着优美的平行关系:

15.2

以上这种惊人的相似,证实了一个由来已久的看法:海森堡指出过:东方古典哲学与量子力学的哲学本质之间有着某种确定的联系。

几何概念是科学由‘潜’到的工具

徐本顺

任何科学思想和科学理论都有一个由‘潜’发展到‘显’的过程,在这个过程中,科学家是怎样思考的?思维有些什么特点?有些什么规律性?这是潜科学研究的一个重要内容。在科学研究中,无数事实表明,几何直观对理论的形成起着非常重要的作用。在科学创造的过程中,既有形象思维,也有抽象思维,另外还有介于这二者之间的中间环节。借助于几何直观进行思维就是属于这样一个中间环节。它既有形象思维,又有抽象思维,这是一种重要的思维形式。

考察许多科学家创造的实践过程,我们便可以清楚:在科学研究中往往需要几何直观的帮助。

著名的法国数学家哈达玛就这个问题对数学家作过研究,他的结论是:大多数老一辈的数学家是借助于模糊的图像进行思考的。

几何直观对一个猜想的具体证明能够另辟蹊径,它也可以拨开迷雾,为新的学科开拓航线。物理学家狄拉克谈到他的创作过程时说:“在我的研究工作中,我一直运用投影几何的观念。如果你要想发现一个特定的量在洛仑兹变换下是怎样变换的,那么,处理这个问题经常用的好办法是从投影几何的观点出发。”把设想化为图形,以便把思想具体化,在脑海中构成几何直观,从而发展了想象力。

有时某些科学思想处于模糊的胚芽状态,人们难以看清它的面貌,这时,几何直观往往可以为人们擦亮眼睛,看清科学新的生长点,使人们积极为之培育,于是新的胚芽破土而出,发育生长,最后成为参天大树。这方面在科学史中有二个典型的例子:虚数观点的引入和非欧几何的建立。

我们来看一下非欧几何的建立过程:数学家二千多年来一直企图证明欧几里得第五公设,直到十九世纪初才由高斯,罗巴切夫斯基在前人失败的经验教训中,总结出:平行公理是不可证明的。从平行公理问题的反面出发,几乎同时建立了非欧几何。由于这种几何学没有欧氏几何那种直观性,于是不能为人们所理解。1826年罗巴切夫斯基发表了非欧几何的理论后,得到的评论是:这是一种‘笑话’。但是,1868年意大利数学家贝尔脱拉米在近似高音喇叭其高斯曲率为负常数的特殊曲面(伪球面)上证明了:伪球面的内蕴几何与罗氏几何是一致的。一个伪球面可以解释成罗氏几何中一个平面的一部分,而伪球面是看得见,摸得着的东西,这就为罗氏几何提供了直观背景。由于罗氏几何有了这种几何形象,人们才不感觉它神秘莫测了。这样,为非欧几何的应用与研究提供了基础,开辟了应用领域。

函数图像法常常被科学家用来分析科学实验中所得的数据。这也是一种几何直观。通过这些数据给出函数图像,从图像中可以很形象地分析出变量的变化情况及其趋势和变量之间的相互关系,并建立起经验公式,以便对所研究的事物进行理论分析,从而对事物的本质获得认识。

在量子场论中,一切粒子的相互作用都能用时空图描述,每一个图都对应着一种数学表示,人们依次来计算相应过程发生的几率。

思维活动是大脑作用于客体的一个极其复杂的运动形式,作为创造思维领域中的形象思维和抽象思维的对立也不是绝对分明的,它们在对立中互相融合,互相渗透并以中间环节而互相联系,几何直观思维就是其中一个中间环节。

确立思维过程的中介概念,探讨创造思维各个阶段的规律性,应是潜科学深入研究的一个重要内容。