自然哲学和自然科学是什么关系？（二）

马海飞

（http://blog.sina.com.cn/gfis 2019年4月17日）

1、什么是自然哲学？

2、自然哲学的特点。

3、自然哲学对自然科学来说为什么重要？

4、自然哲学与自然科学之间的关系。

今天人们普遍认为自然哲学与自然科学是母子关系。现在自然科学“已经长大成人”，自然哲学对自然科学来说就变成了“另外一个人”，没有什么大用处了。我对此看法不同。我认为，自然哲学与自然科学之间并不是母子关系。自然科学实际上是在自然哲学中加入了科学观测和实验而形成的一个新的学术领域。用公式来表达就是：自然科学=自然哲学+科学观测与实验。这才是自然科学与自然哲学之间的正确关系。

这里需要对“科学观测与实验”做一下解释。科学观测与实验并不是简单和随便的观测与实验。它必须要符合科学的基本原则和原理。例如，在从事化学实验的时候，使用的化学试剂必须是符合要求的纯试剂，而不是混有杂质的试剂。物理实验要在符合理想条件的环境下做。而不是在自然环境中做。“科学”这两个字的根本含义一定包含着“纯”和“符合条件”。不纯和不符合条件的观测数据和实验数据都是不具有科学价值的。亚里士多德的落体理论也是根据观测结果得到的。但因为亚里士多德的观测不科学，因此得到的结论是错的。

认清自然哲学与自然科学的关系对科学研究来说非常重要。它告诉我们：自然哲学在今天人们所说的自然科学研究中实际上仍然起着非常重要甚至是决定性的作用。科学家在选择前人观点作为理论基础从事进一步研究的时候，在提出研究计划的时候，在设计实验的时候，在对实验结果进行分析以及做出结论的时候，所有这些时候都离不开自然哲学。例如，一个研究太阳系的人，第一个需要确定的就是选择太阳系的中心是太阳还是地球的观点。确定这个观点的过程是自然哲学的过程。在今天这个时代，物理学家是选择绝对时空的世界观还是选择相对时空的世界观也是一个自然哲学的过程。自然哲学是自然科学整体中的一个组成部分。这是因为从单纯的自然科学上来说，无论是把地球还是太阳确定为中心，研究都可以进行下去。得到的结果也都可能具有实用性。只不过研究的复杂程度和是否有前途不同而已。当年托勒密以地球为中心进行研究得到很令他满意的结果。他照样也可以用他的地心说理论预测某些行星的位置和地球上的季节变化等等。从整体上来说，托勒密的研究并不违背自然科学的基本原则。他的错主要是错在自然哲学上。他是在哲学观点，也就是在世界观上犯了错。错把地球当成了太阳系的中心。

现代物理学在世界观上选择了爱因斯坦相对时空的观点。现代物理学就是在这个观点的指导下发展到今天的。结果如何呢？我觉着现代物理学的发展过程和趋势越来越像托勒密的地心说了。这两个理论都建立在相对性的基础上。托勒密以地球作为绝对不变的参照物。爱因斯坦以光速作为绝对不变的参照物。他们的理论都是一开始非常具有突破性，但没有持续发展性。越研究问题越多，越研究越复杂。总是用更加无法解释的新概念去解释之前那些难以解释的旧概念。整体的发展趋势就是走向神界。因此，在我看来，爱因斯坦的世界观肯定是错的。自然世界里的时空只能是绝对的，不可能是相对的。实际变化的应该是光速，而不是时间和空间。

今天依然还没彻底解决的万有引力问题其实也是一个自然哲学的问题而不是自然科学问题。为什么说它是自然哲学问题而不是自然科学问题呢？这是因为对实验观察数据的分析是自然哲学的，以及学术观点也是哲学的。即使实验观察数据都符合自然科学，但对实验观测数据的分析却是自然哲学的。

例如面对自由落体运动这个物理现象做出的任何观测数据都不能确定万有引力是存在还是不存在。这是因为对自由落体运动过程中的加速度与力的关系所做出的分析结果是来自自然哲学的。牛顿对这种现象做出的分析认为，自由落体运动不是物质的自然属性现象，而是一个力学现象。但我认为，自由落体运动并不是力学现象，而是物质的自然属性现象。这是两个截然不同的世界观。这不是科学问题，而是自然哲学问题。因此，要想确定谁对谁错就必须根据已有的实验和观测数据用哲学方法来进行辩论。

很明显，用力学来解释自由落体运动是解释不通的。因为自由落体运动的产生与力没有关系。这从牛顿引力计算公式中所包含的自由落体加速度计算公式就可以看出：g=GM/r²。既然不需要力就可以计算出自由落体加速度，这就说明自由落体加速度不是由力产生出来的。反过来说，如果自由落体加速度是由引力产生出来的，那引力又是由什么产生出来的呢？根据经典物理学的说法，引力是从引力场产生出来的。引力场是由引力线构成的。引力线是引力形成的。这就出现了循环论证的问题。而且，引力场也不符合现实。如果真有引力场存在的话，引力场中应该充满了引力。引力场中的每一点上的引力大小是固定不变的。这样一来，在引力场中的同一点上，由于质量不同的物体所受到的引力都相同，因此就应该出现质量越大的物体自由落体加速度越小，质量越小的物体自由落体加速度越大的现象。而实际观测数据却是无论物体的质量多大，在引力场中的同一点上的自由落体加速度都相同。这就说明，引力场这个概念是错的。这个场不是引力场，应该是“加速度场”。也就是说，在这个场里充满的并不是引力或引力线，而是自由落体加速度。在任何物体都不存在的情况下，加速度场里的每个点上的自由落体加速度就已经决定好了。这就是为什么任何物体在同一点上的自由落体加速度都相同的原因。可见，象牛顿那样用力学来解释自由落体运动和万有引力现象是根本就行不通的。这种解释在自然哲学上充满了自相矛盾。

前面曾经提到过，在万有引力问题上可以分成“引力中心说”和“加速度中心说”两个完全不同的观点。牛顿的观点是“引力中心说”，我的观点是“加速度中心说”。引力中心说是一个无法说通的观点。但是，如果用加速度中心说来解释万有引力现象的话，一点问题都没有。如果使用加速度中心说的话，只要在适当的地方用“加速度”去取代“引力”就可以了。例如，用“加速度场”取代“引力场”。把“发射卫星的过程中火箭克服引力”改成“火箭克服自由落体加速度”。把“导致万有引力现象产生的原因是万有引力”改成“导致万有引力现象出现的原因是自由落体加速度”。把月球之所以不会飞离地球的原因是万有引力改成导致月球不会飞离地球的原因是月球与地球之间的自由落体加速度。月球围绕地球转的圆周运动能克服地球引力改成，月球围绕地球转的圆周运动能克服地球与月球之间的自由落体加速度。这样就可以很容易地用加速度中心说取代引力中心说。这样的取代不是简单的变换，而是世界观的转变。

可见，只要换一种观点，用自由落体加速度是万有引力问题的中心，自由落体运动是物质自然属性现象的观点就可以消除自然哲学中的自相矛盾。也就是说，自由落体加速度不是来自力学过程，而是物质的一个自然属性。这样，物质的自然属性产生出了自由落体加速度。自由落体加速度形成了加速度场。加速度场在数学上符合牛顿的g=GM/r²这个公式所表达的规律。

遗憾的是牛顿的这个公式无法直接反映出“加速度场”的存在。不过没关系，只要把g=GM/r²稍微变换一下，“场”的轮廓就浮现出来了。在这个式子等号右侧的分子分母上同时乘以“4π”，这个式子就变成了g=4πGM/4πr²。因为π和G都是常数，因此它们的乘积仍然还是常数，所以，我们可以用G_m来表示这个新的常数：G_m=4πG。这样这个公式就变成了g=G_mM/4πr²。4πr²是球的表面积。在这个球里充满了自由落体加速度。因此，这个球所反映出来的就是加速度场的存在。举例来说，在地球周围存在着一个球形场。这已经是公认的了。这个场可以通过4πr²反映出来。地球的质量是M。在这个球形场中充满了自由落体加速度g。在这个场中任意一点上的自由落体加速度的具体数值就是g=G_mM/4πr²。任何一个进入到这个加速度场内的物体都一定按照这个加速度做自由落体运动。与力没有任何关系。因此，自由落体运动是一个物质的自然属性现象，而不是力学现象。这就是说，自由落体运动是一个不受力的运动。由于自由落体加速度来自物质的自然属性，而这个自然属性又是物质与生俱来就带有的性质，因此，它是万有的。这就是为什么人们看到的以自由落体加速度为源头产生出来的所谓的万有引力现象是万有的原因。

对比上述两种不同的哲学观点，很明显，自由落体运动是物质自然属性现象的观点在自然哲学上是正确的。而自由落体运动是力学现象的观点在自然哲学上是说不通的和错误的。根据凡是在自然哲学上是错的，在自然科学上必定也是错的基本原则可以断定，经典物理学对自由落体运动和万有引力现象的解释肯定是错的。引力中心说的观点肯定是错的。而自由落体运动是物质的自然属性现象的观点，也就是加速度中心说的观点至少在自然哲学上是正确的。至于它在自然科学上是否正确，则可以象对待牛顿三大运动定律那样做出进一步的确定。确定的方法就是在今后的相关研究中不断使用这个观点。如果总也没有问题的话，那就可以证明这个观点是正确的。这时就可以作为一个科学结论或定律使用了。

其实牛顿的三大运动定律也经历了这样的过程。牛顿首先用自然哲学的方法提出了这三个定律。然后科学家在从事相关研究的时候就使用这三个定律（的观点）。经过千锤百炼之后都没出现问题，最后它们就成了真正的科学定律。

牛顿的运动定律也好，自由落体运动是物质自然属性现象的结论也好，这些都是无法直接用具体的物理实验来进行验证的。唯一的方法就是依靠自然哲学。只有把自然哲学看作是自然科学中的一部分，才能知道应该怎样去做。

其实，在自然科学研究中产生出所有纷争的根源并不是科学本身的问题，而是自然哲学上的问题。这主要是在世界观的选择上。选择不同的世界观就会导致纷争的产生。不但会在理论基础问题上产生纷争，而且也会在对实验和观测数据的解读上产生纷争。由此可见，所有不同学派之间的纷争并不是来自学术上的，而是来自自然哲学。

当然，除了世界观导致的纷争之外还有纯哲学性的问题。例如，偷换概念，移花接木，张冠李戴和混淆黑白等做法也都是哲学问题，而不是科学问题。这些纯哲学性的问题在现代物理学中十分常见。

5、在自然科学研究的问题上一定要重视自然哲学

我强调自然哲学重要性的一个主要目的就是希望科学家们对自然哲学的重要性引起注意。不要以为所有的科学争议都是来自学术上的问题。实际上它们都是来自哲学问题。

因为它们都是哲学问题，因此，在解决科学争议的过程中并不是只有科学家才能参与。任何一个在哲学上有思想的人都可以参与。目前科学共同体内的所谓专家学者用科学这个门槛把他们自己与世隔绝，不让外人进来参与讨论。一旦出现那种让他们觉着“管闲事”的人，就被他们冠以“民科”的鄙视之名挡在门外。殊不知，这些民科虽然可能没有能力提出正确的科学理论，但他们当中至少有一部分人绝对有能力从自然哲学上看出哪些科学理论是错的。所以，对自然科学理论研究来说，民科是具有重大贡献潜力的一支队伍。他们可以帮助科学共同体首先把所有在哲学上犯有错误的理论都剔除掉，然后让科学共同体集中精力只要针对没有哲学错误的理论进行科学上的研究。这样可以大大提高效率。不会出现当年错误的地心说延续上千年之久的低效率情况。这对科学研究来说无疑是一个非常好的事情。

现在科学理论，尤其是物理学的基础理论鱼龙混杂。这不是一件好事。在物理学基础理论中存在哲学错误的理论比比皆是。例如包括量子力学和爱因斯坦的相对论在内的现代物理学在客观与主观的基本世界观上就是错的。爱因斯坦的相对论完全就是建立在观察者的观察上，而不是建立在客观的自然存在上。如果没有观察者的观察，爱因斯坦的理论根本就无法建立。量子力学也是如此。量子力学权威曾明确表示过：不观察月亮是不存在的。这就是他们从事量子力学研究时所持有的世界观的真实写照。

自然哲学是哲学的一个分支。除了它不借助于超自然的力量和研究的对象局限于自然现象和自然规律之外，在其他方面它与哲学是一样的。哲学与科学的一个区别就是，哲学总是用合理性来做出解释。在哲学中，只要合理自洽的理论就可以算是正确的理论。而自然科学不同。自然科学的理论不但要合理自洽，而且要有物理机制上的解释。物理机制就是产生自然现象或自然规律的原因和过程。如果一个理论没有对物理机制做出非常严谨和完整的描述，那个理论就不能算是一个真正的科学理论。真正的科学理论还要有足够的科学实验观测数据。牛顿并没有对三大运动定律和万有引力定律的物理机制做出严谨和完整的描述，因此，牛顿的工作实际上停止在自然哲学向自然科学过度的过程中。而爱因斯坦的理论整个就是一个哲学理论。甚至连自然哲学理论都不能算是百分之百。再向前迈出一步，就干脆偏离自然哲学，进入到宗教哲学的境地之中了。也就是说，爱因斯坦的理论距离上帝只有一步之遥。而且越来越近。

最后，我还想就中国古代是一个哲学大国，但为什么没有成为科学大国的问题简单说上几句。我认为，中国古人虽然重视哲学，但不重视自然哲学。中国古人对所有的自然现象和自然规律都试着用超自然的方法来做出解释。并且以解释的合理性来获得满足。不追究机制问题。这就是为什么在中国有那么多各式各样鬼神的原因。无论是大自然中的现象也好还是人的生老病死也好。无论是地上的还是天上的。人们都用超自然的力量来做出解释。由于所有的自然现象背后都有超自然的力量存在，因此人也就没有去研究的必要了。中国传统文化对自然的机制不感兴趣。而对思辨非常感兴趣。从这样的文化中诞生出中医是必然的事情。产生不出自然科学也是必然的事情。其实现在很多中国人还是保留着这样的传统文化。甚至一些物理学家也是如此。

我在以前的文章中谈到过。中医与现代物理学非常类似。感兴趣的读者可以自己找出很多细节把它们并排放在一起比较一下就知道了。它们依靠的方法都是哲学，而不是科学观测和实验。最后都是从合理性上做出结论，而不是从机制上得出结论。

总之，自然哲学对科学研究来说实在是太重要了。希望我的这篇文章能引起学界的重视。把自然哲学放在应有的位置上。多听听科学共同体之外的人的声音。这样就可以让自然科学少走弯路。避免象地心说长期占据科学主流的那种事情再次发生。