科学研究方法的特征 |
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科学研究方法的特征
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199922222 科学研究方法自然科学方法论实质上是哲学上的方法论原理在各门具体的自然科学中的应用。作为科学，它本身又构成了一门软科学，它是为各门具体自然科学提供方法、原则、手段、途径的最一般的科学。自然科学作为一种高级复杂的知识形态和认识形式，是在人类已有知识的基础上，利用正确的思维方法、研究手段和一定的实践活动而获得的，它是人类智慧和创造性劳动的结晶。因此，在科学研究、科学发明和发现的过程中，是否拥有正确的科学研究方法，是能否对科学事业作出贡献的关键。正确的科学方法可以使研究者根据科学发展的客观规律，确定正确的研究方向；可以为研究者提供研究的具体方法；可以为科学的新发现、新发明提供启示和借鉴。因此现代科学研究中尤其需要注重科学方法论的研究和利用，这也就是我们要强调指出的一个问题。一、科学实验法科学实验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动。实践不仅是理论的源泉，而且也是检验理论正确与否的惟一标准，科学实验就是自然科学理论的源泉和检验标准。特别是现代自然科学研究中，任何新的发现、新的发明、新的理论的提出都必须以能够重现的实验结果为依据，否则就不能被他人所接受，甚至连发表学术论文的可能性都会被取缔。即便是一个纯粹的理论研究者，他也必须对他所关注的实验结果，甚至实验过程有相当深入的了解才行。因此，可以说，科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。(一)科学实验的种类科学实验有两种含义：一是指探索性实验，即探索自然规律与创造发明或发现新东西的实验，这类实验往往是前人或他人从未做过或还未完成的研究工作所进行的实验；二是指人们为了学习、掌握或教授他人已有科学技术知识所进行的实验，如学校中安排的实验课中的实验等。实际上两类实验是没有严格界限的，因为有时重复他人的实验，也可能会发现新问题，从而通过解决新问题而实现科技创新。但是探索性实验的创新目的明确，因此科技创新主要由这类实验获得。从另一个角度，又可把科学实验分为以下类型。定性实验：判定研究对象是否具有某种成分、性质或性能；结构是否存在；它的功效、技术经济水平是否达到一定等级的实验。一般说来，定性实验要判定的是“有” 或“没有”、“是”或“不是”的，从实验中给出研究对象的一般性质及其他事物之间的联系等初步知识。定性实验多用于某项探索性实验的初期阶段，把注意力主要集中在了解事物本质特性的方面，它是定量实验的基础和前奏。定量实验：研究事物的数量关系的实验。这种实验侧重于研究事物的数值，并求出某些因素之间的数量关系，甚至要给出相应的计算公式。这种实验主要是采用物理测量方法进行的，因此可以说，测量是定量实验的重要环节。定量实验一般为定性实验的后续，是为了对事物性质进行深入研究所应该采取的手段。事物的变化总是遵循由量变到质变，定量实验也往往用于寻找由量变到质变关节点，即寻找度的问题。验证性实验：为掌握或检验前人或他人的已有成果而重复相应的实验或验证某种理论假说所进行的实验。这种实验也是把研究的具体问题向更深层次或更广泛的方面发展的重要探索环节。结构及成分分析实验：它是测定物质的化学组分或化合物的原子或原子团的空间结构的一种实验。实际上成分分析实验在医学上也经常采用，如血、尿、大便的常规化验分析和特种化验分析等。而结构分析则常用于有机物的同分异构现象的分析。对照比较实验：指把所要研究的对象分成两个或两个以上的相似组群。其中一个组群是已经确定其结果的事物，作为对照比较的标准，称为“对照组”，让其自然发展。另一组群是未知其奥秘的事物，作为实验研究对象，称为实验组，通过一定的实验步骤，判定研究对象是否具有某种性质。这类实验在生物学和医学研究中是经常采用的，如实验某种新的医疗方案或药物及营养晶的作用等。相对比较实验：为了寻求两种或两种以上研究对象之间的异同、特性等而设计的实验。即把两种或两种以上的实验单元同时进行，并作相对比较。这种方法在农作物杂交育种过程中经常采用，通过对比，选择出优良品种。析因实验：是指为了由已知的结果去寻求其产生结果的原因而设计和进行的实验。这种实验的目的是由果索因，若果可能是多因的，一般用排除法处理，一个一个因素去排除或确定。若果可能是双因的，则可以用比较实验去确定。这就与谋杀案的侦破类似，把怀疑对象一个一个地排除后，逐渐缩小怀疑对象的范围，最终找到谋杀者或主犯，即产生结果的真正原因或主要原因。判决性实验：指为验证科学假设、科学理论和设计方案等是否正确而设计的一种实验，其目的在于作出最后判决。如真空中的自由落体实验就是对亚里士多德错误的落体原理(重物体比轻物体下落得快)的判决性实验。此外，科学实验的分类中还包括中间实验、生产实验、工艺实验、模型实验等类型，这些主要与工业生产相关。(二)科学实验的意义和作用1．科学实验在自然科学中的一般性作用人类对自然界认识的不断深化过程，实际是由人类科技创新(或称为知识创新)的长河构成的。科学实验是获取新的、第一手科研资料的重要和有力的手段。大量的、新的、精确的和系统的科技信息资料，往往是通过科学试验而获得的。例如，“发明大王”爱迪生，在研制电灯的过程中，他连续13个月进行了两千多次实验，试用了1600多种材料，才发现了白金比较合适。但因白金昂贵，不宜普及，于是他又实验了6 000多种材料，最后才发现炭化了的竹丝做灯丝效果最好。这说明，科学实验是探索自然界奥秘和创造发明的必由之路。科学实验还是检验科学理论和科学假说正确与否的惟一标准。例如，科学已发现宇宙间存在四种相互作用力，它们之间有没有内在联系呢?爱因斯坦提出“统一场论”，并且从 1925年开始研究到1955年去世为止，一直没有得到结果，因此许多专家怀疑“统一场”的存在。但美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆由规范场理论给出了弱相互作用和电磁相互作用的统一场，并得到了实验证明而被公认。这表明理论正确的标准是实验结果的验证，而不是权威。科学实验是自然科学技术的生命，是推动自然科学技术发展的强有力手段，自然界的奥秘是由科学实验不断揭示的，这一过程将永远不会完结。2．科学实验在自然科学中的特殊作用自然界的事物和自然现象千姿百态，变化万千，既千差万别，又千丝万缕的相互联系着，这就构成错综复杂的自然界。因此在探索自然规律时，往往会因为各种因素纠缠在一起而难以分辨。科学实验特殊作用之一是：它可以人为地控制研究对象，使研究对象达到简化和纯化的作用。例如，在真空中所做的自由落体实验，羽毛与铁块同时落下，其中就排除了空气阻力的干扰，从而使研究对象大大的简化丁。科学实验可以凭借人类已经掌握的各种技术手段，创造出地球自然条件下不存在的各种极端条件进行实验，如超高温、超高压、超低温、强磁场、超真空等条件下的实验。从这些实验中可以探索物质变化的特殊规律或制备特殊材料，也可以发生特殊的化学反应。科学实验具有灵活性，可以选取典型材料进行实验和研究，如选取超纯材料、超微粒(纳米)材料进行实验。生物学中用果蝇的染色体研究遗传问题同样体现了科学实验的灵活性。科学实验还具有模拟研究对象的作用，如用小白鼠进行的病理研究等。科学实验可以为生产实践提供新理论、新技术、新方法、新材料、新工艺等。一般新的工业产品在批量生产前都是在实验室中通过科学实验制成的，晶体管的生产就是如此。科学实验就是自然科学研究中的实践活动，尊重科学实验事实，就是坚持唯物主义观点，无视实验事实，或在实验结果中弄虚作假，都是唯心主义的作法，最终必然碰壁。任何自然科学理论都必须以丰富的实验结果中的真实信息为基础，经过分析、归纳，从而抽象出理论和假说来。一个科学工作者必须脚踏实地，这个实地就是科学实验及其结果，因此，唯物主义思想是每一个自然科学工作者都应该具备的基本素质之一。二、数学方法数学方法有两个不同的概念，在方法论全书中的数学方法指研究和发展数学时的思想方法，而这里所要阐述的数学方法则是在自然科学研究中经常采用的一种思想方法，其内涵是；它是科学抽象的一种思维方法，其根本特点在于撇开研究对象的其他一切特性，只抽取出各种量、量的变化及各量之间的关系，也就是在符合客观的前提下，使科学概念或原理符号化、公式化，利用数学语言（即数学工具）对符合进行逻辑推导、运算、演算和量的分析，以形成对研究对象的数学解释和预测，从而从量的方面揭示研究对象的规律性。这种特殊的抽象方法，称为数学方法。(二)运用数学方法的基本过程在科学研究中，经常需要进行科学抽象，并通过科学抽象，运用数学方法去定量揭示研究对象的规律性，其基本过程是：(1)先将研究的原型抽象成理想化的物理模型，也就是转化为科学概念； (2)在此基础上，对理想化的物理模型进行数学科学抽象(科学抽象的一种形式)，使研究对象的有关科学概念采用符号形式的量化，达到初步建立起数学模型，即形成理想化了的数学方程式或具体的计算公式；(3)对数学模型进行验证，即将其略加修正后运用到原型中去，对其进行数学解释，看其近似的程度如何：近似程度高，说明这是一个较好的数学模型，反之，则是一个较差的数学模型，需要重新提炼数学模型。这一基本过程可用简图表示如下：数学方法又称数学建模法，之所以其第一步要抽象为物理模型，这是因为数学方法是一种定量分析方法，而自然科学中的量绝大多数都是物理量，因此数学模型实质表达的是各物理量之间的相互关系，而且这种关系需要表达成数学方程式或计算公式。而验证过程则通常为研究对象中各种物理量的测定(通过实验)过程。因此，数学建模过程的第一步又常称为物理建模，换言之，就是说没有物理建模就难以进行数学建模；但是，若只有物理建模，就难以形成理论性的方程式或计算公式，就难以达到定量分析研究的目的。(二)数学方法的特点l.高度的抽象性：各门自然科学乃至社会科学虽然都是抽象的科学，都具有抽象性，可是数学的抽象程度更高，因为在数学中已经没有了事物的其它特征，仅存在数和符号，它只表明符号之间的数量关系和运算关系等。也只有这样才能定量地揭示出研究对象的规律性。2.高度的精确性：这是因为可以通过数学模型进行精确的计算，而且只有精确(即近似程度高)的数学模型才是人们最终所需要的数学模型。3．严密的逻辑性：这是因数学本身就是一门逻辑严谨的科学，同时运用数学方法解决和研究自然规律时，一般总是在已掌握大量的、充分和必要的数据(即实验信息) 的基础上，并首先运用逻辑推理方法建立物理模型之后才去建立数学模型的，因此数学模型中必然会包含更加严密的逻辑性。4．充满辩证特征：因为在数学模型中的量往往是一个符号，如F＝ma就代表了牛顿第二定律，这其中的三个量的大小既是可以变化的，又是相互关联的。因此数学模型本来就体现了辩证关系的两大主要特征：变化特征和联系特征。5．具有应用的广泛性：华罗庚教授曾指出：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学”。这是因为世上万物的变化无不由运动而产生，无不遵从由量变到质变的规律性，因此只有通过定量研究才能更深刻揭示自然规律，才能更准确的把握住量变到质变的关键——度的问题。6．随机性：随机性是指偶然性中有必然性，实验信息是偶然的，通过数学建模，从多个偶然数据(分立的)中往往可以给出必然的结果(量之间连续变化的关系)，即规律性的结论。(三)数学方法的种类1．自然事物和现象的分类数学方法及数学建模的应用依赖于自然事物和现象的性质，而自然事物和现象的种类繁多，数量是无限的。在大干世界中，无法找到两个完全一样的东西，这是指再相仿的东西之间也必然会有差别。因此定量研究事物规律性时，数学模型不可能是针对某一个别事物而建立的，而总是针对同一类事物和现象所具有的共同规律性而建立的。这就要求：根据数学建模的需要，按一定的因素把事物进行分类，以便更方便地运用数学方法。概括起来，自然界中多种多样的事物和现象一般可分为四大类：第一类是有确定因果关系的，称为必然性的自然事物和自然现象；第二类是没有确定因果关系的，称为随机的自然事物和现象；第三类是界限不明白，称为模糊的自然事物和自然现象；第四类是突变的自然事物和自然现象。必然事物和现象就如同种豆得豆、种瓜得瓜一样，因果关系完全确定。而随机事物和现象就如同气体分子的相互碰撞一样，其中某两个分子是否很快会发生碰撞，没有必然性，但气体分子间确实经常发生碰撞，所以可以说分子间发生碰撞是必然的，但某两个分子的碰撞却是随机的。对模糊的事物和自然现象的理解，也可以用一个实例说明。许多国界都是以河流的主河道中线划分的，中线究竟在哪里，只能是一个模糊的界限，无法严格划分。因为河水有多的时候，也有少的时候，洞水在流动，波浪在不断地拍打着河岸，因此不可能进行绝对精确的测量，所以其界限是模糊的。地震的突然发生、桥梁的突然断裂折坠等则属于突然性事物和现象。2．数学方法的分类按照自然事物和现象的类型，根据理论计算和解决实际问题的需要，人们创立了许多种数学方法，概括起来主要有以下几种：常量数学方法：古今初等数学所运用的方法，便是常量数学方法，主要有算术法、代数法、几何法和三角函数法。常量数学方法被用于定量揭示和描述客观事物在发展过程中处于相对静止状态时的数量关系和空间形式(或结构)的规律性。变量数学方法：它是定量揭示和描述客观事物运动、变化、发展过程中的各量变化与量变之间的关系的一种数学方法。其中最基本的是解析几何法和微积分法。解析几何法由数学家迪卡尔创立，是用代数方法研究几何图形特征的一种方法。微积分(通常称为高等数学)方法是牛顿和莱布尼茨创立的。这种方法主要应用于求某种变化率 (如物体运行速率、化学反应速率等)；求曲线(曲面)切线(切平面)；求函数极值；求解振动方程和场方程等问题。必然性数学方法：这种方法应用于必然性自然事物和现象。描述必然性自然事物和现象的数学工具，一般是方程式或方程组。其中主要有：代数方程、函数方程、常微分方程、偏微分方程和差分方程等。利用方程可以从已知数据，在遵循推理规律和规则的条件下，推算出未知数据，如这种方法可以根据热力学方程计算出炼钢炉各部分的温度分布。因而可通过理论计算，确定和选取炼钢炉的最佳设计方案。随机性数学方法：指定量研究、揭示和描述随机事物和随机现象领域的规律性的一种数学方法。它主要含概率论方法和数理统计方法。突变的数学方法：指定量研究只揭示和描述突变事物和突变现象规律性的一种数学方法。它是20世纪70年代由法国数学家托姆创立的。托姆用严密的逻辑和数学推导，证明在不超过四个控制因素的条件下，存在着七种不连续过程的突变类型，它们分别是：折转型，尖角型，燕尾型，蝴蝶型，双曲脐点型，椭圆脐点型，抛物脐点型。这些突变数学方法和突变理论，对于解决地质学研究领域中的复杂生突变事件(如地震预测)和现象十分有用。有专家预言：突变的数学方法，可能成为解决地质学领域复杂问题的一种强有力的数学工具。模糊性数学方法：指用定量方法去研究、揭示和描述模糊事物和模糊现象和规律性的一种数学方法。自然界存在着大量模糊事物、模糊现象和模糊信息，无法用精确数学方法处理。模糊数学方法的创立，才使人类找到了处理该类问题的有效方法，人们称这种方法的效果是“模糊中见光明”。“模糊数学”并非数学的模糊，这种数学本身仍是逻辑严密的精确数学，只是因用于处理模糊事物而得名。公理化方法：指从初始科学概念和一些不证自明的数学公理出发遵循逻辑思维规律和推理规则，运用正确逻辑推理形式，对一些相关问题进行处理，从而建立起数学模型的一种特殊方法。公理化方法由古希腊数学家欧几里得首创，并构成了欧氏几何学理论体系，公理化方法的核心是研究如何把一种科学理论公理化，进而建成一个公理化理论体系。这种体系中首先建立公理，即把某学科中一些初始科学概念公理化，然后由公理推演出定理及其他，从而构成一个公理化理论体系。(四)提炼数学模型的一般步骤所谓提炼数学模型，就是运用科学抽象法，把复杂的研究对象转化为数学问题，经合理简化后，建立起揭示研究对象定量的规律性的数学关系式(或方程式)。这既是数学方法中最关键的一步，也是最困难的一步。提炼数学模型，一般采用以下六个步骤完成：第一步：根据研究对象的特点，确定研究对象属哪类自然事物或自然现象，从而确定使用何种数学方法与建立何种数学模型。即首先确定对象与应该使用的数学模型的类别归属问题，是属于“必然”类，还是“随机”类；是“突变”类，还是“模糊”类。第二步：确定几个基本量和基本的科学概念，用以反映研究对象的状态。这需要根据已有的科学理论或假说及实验信息资料的分析确定。例如在力学系统的研究中，首先确定的摹本物理量是质主(m)、速度(v)、加速度(α)、时间(t)、位矢(r)等。必须注意确定的基本量不能过多，否则未知数过多，难以简化成可能数学模型，因此必须诜择出实质性、关键性物理量才行。第三步：抓住主要矛盾进行科学抽象。现实研究对象是复杂的，多种因素混在一起，因此，必须变复杂的研究对象为简单和理想化的研究对象，做到这一点相当困难，关键是分清主次。如何分清主次只能具体问题具体分析，但也有两条基本原则：一是所建数学模型一定是可能的，至少可给出近似解；二是近似解的误差不能超过实际问题所允许的误差范围。第四步：对简化后的基本量进行标定，给出它们的科学内涵。即标明哪些是常量，哪些是已知量，哪些是待求量，哪些是矢量，哪些是标量，这些量的物理含义是什么?第五步：按数学模型求出结果。第六步：验证数学模型。验证时可根据情况对模型进行修正，使其符合程度更高，当然这以求原模型与实际情况基本相符为原则。(五)数学方法在科学中的作用1．数学方法是现代科研中的主要研究方法之一数学方法是各门自然科学都需要的一种定量研究方法，尤其在当今世界科学技术飞速发展的时代，计算机已得到广泛应用，即使一个极其复杂的偏微分方程的求解问题也同样可以通过离散化手段进行数字求解。如航磁法、地震法探矿的数据处理问题就异常复杂，其数学模型就是一个偏微分波动(场)方程。当然此类问题都需要在超大型专门计算机构进行的。正因为如此，许多过去无法进行定量研究的问题，现在一般都可以通过数学建模进行定量研究。当然，研究中的关键就是如何建模的问题了。同时，只有通过定量研究才能更深刻、更准确地揭示自然事物和自然现象内在的规律性。否则，一切科学理论的建立和理论研究的精确化就难以实现。马克思曾指出：“一种科学只有当它达到了能够运用数学时，才算真正发展了”。这正如我国数千年的传统中药，因其药效及有效成分没能达到定量研究的程度，因而其发展迟缓。当今世界各主要国家都在对中国的中药进行定量分析研究，某些中药已被它国制成精品并拥有专利权向我国倾销，这充分体现了定量研究的重要意义。2．数学方法为多门科研提供了简明精确的定量分析和理论计算方法数学语言(方程式或计算公式)是最简明和最精确的形式化语言，只有这种语言才能给出定量分析的理论和计算方法，通过理论计算给出的信息，可以给人们提供某种预测、某种预言。这种预示性的信息，既可能带来某种发现、发明和创造，也可能导致极大的经济和社会效益，从而使人们格外地感受到它的分量。3．数学方法为多门科学研究提供逻辑推理、辩证思维和抽象思维的方法数学作为自然科学研究的可靠工具，是因为它的理论体系是经过严密逻辑推证得到的，因此它也为科学研究提供了众多逻辑推理方法；同时数学也是一种辩证思维和抽象思维的语言，因此也同样为科学研究提供了辩证思维和抽象思维的方法。三、系统科学方法系统科学是关于系统及其演化规律的科学。尽管这门学科自20世纪上半叶才产生，但由于其具有广泛的应用价值，发展十分迅速，现已成为一个包括众多分支的科学领域。它包括有：一般系统论、控制论、信息论、系统工程、大系统理论、系统动力学、运筹学、博弈论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、一般生命系统论、社会系统论、泛系分析、灰色系统理论等分支。这些分支，各自研究不同的系统。自然界本身就是一个无限大、无限复杂的系统，在自然界中包括着许许多多不同的系统，系统是一种普遍存在。一切事物和过程都可以看作组织性程度不同的系统，从而使系统科学的原理具有一般性和较高的普遍性。利用系统科学的原理，研究各种系统的结构、功能及其进化的规律，称为系统科学方法，它已得到各研究领域的广泛应用，目前尤其在生物学领域(生态系统)和经济领域(经济管理系统)中的应用最为引人注目。系统科学研究有两个基本特点：其一是它与工程技术、经济建设、企业管理、环境科学等联系密切，具有很强的应用性；其二是它的理论基础不仅是系统论，而且还依赖于各有关的专门学科，与现代一些数学分支学科有密切关系。正因为如此，人们认为系统科学方法一般指研究系统的数学模型及系统的结构和设计方法。因此，我们下面将仅就上述意义上系统科学方法作简要论述。(一)系统科学方法的特点和原则所谓系统科学方法，是指用系统科学的理论和观点，把研究对象放在系统的形式中，从整体和全局出发，从系统与要素、要素与要素、结构与功能以及系统与环境的对立统一关素中，对研究对象进行考察、分析和研究，以得到最优化的处理与解决问题的一种科学研究方法。系统科学方法 2009-12-26 | 添加评论 | 打赏 ◆◆评论读取中.... ◆◆
修改失败，请稍后尝试 0liminxianip 基督徒是发展现代科学的中坚力量 按照《圣经》的教导，上帝是宇宙万物的创造者、护持者，人是神按自己的形像造的。基督徒相信，因神赋予的理性，人有能力接受神的启示去认识宇宙，进而认识神、荣耀神；同时，神要人治理环境、管理各种鱼类、飞禽、走兽（见〈创世记〉第一章）。只有对所要管理的对象有深入的了解，才能当好神的管家。为了认识、荣耀神，为了不负神的重托，一大批虔诚的基督徒以极大的热忱献身于自然科学，取得举世瞩目的成就，成为各现代学科的奠基人。现代科学发展初期，英国社会的基督徒约占总人口的百分之二十，而在英国早期皇家学会中，基督徒的比例却高达百分之九十！ 牛顿是这一大批基督徒科学家的杰出代表。这位英国科学家二十七岁即出任剑桥大学教授，发明微积分法，确定运动三定律，发现万有引力定律，在光学和天文学也有颇多建树。后被推为皇家学会会长，并被加封为爵士。他是举世闻名的科学家，又是虔诚的基督徒。牛顿的父母是虔诚的清教徒。但他出生前三个月，父亲病逝。面对这个濒于死亡的早产儿，他母亲向上帝祷告：“万军之耶和华啊，你若垂听婢女的苦情，眷念不忘婢女，赐我一个儿子，我必使他终身归于耶和华”(撒上一11)。所以牛顿从小敬畏神。牛顿成长过程中留下的最早记录，就是他在课堂笔记的空白处记下的祷告。牛顿常常到花园祷告与默想；苹果掉在地上，使他想到了万有引力。纽约大学历史系教授曼纽(Manuel)说：“近代科学源自牛顿对上帝的默想”6。牛顿身为杰出的科学家，又常常公开表示自己的信仰，加上不擅交际，故遭到许多无端攻击。“当时宗教分子攻击他有一流的科学，却有三流的神学；科学分子攻击他有一流的神学，却有三流的科学；政治分子攻击他的科学、神学、人际关系都属三流；有人看他孝顺母亲又终身未婚，就中伤他心理不健全，现今还有人说牛顿有恋母情结；有人看他对学生好，就说他有同性恋”。这些攻击使牛顿几乎发疯，也造成了他漫长的信仰动摇期(169 8-1707)。直到英王任命他为英国皇家协会会长，攻击才消失。牛顿于一七二七年谢世，他晚年写道：“不管任何环境，要守住耶稣基督救赎的真理和最大的诫命──爱人如己”。 波兰天文学家兼数学家哥白尼经二十几年研究，发表《天体运行》（DeRevolutionibus Orbium Coelestium）巨著，首先提出日心学，奠定了现代天文学的基础。哥白尼不仅是伟大的科学家，而且早年学习神学和医学，一生悬壶行医，后又担任牧职传道。支持证实哥白尼的日心说的天文学家伽利略和凯普勒也都虔信神。伽利略虽遭到天主教教廷的迫害，他本人仍相信《圣经》，相信〈日心说〉与《圣经》并不矛盾。凯普勒是基督徒，曾在神学院进修两年。当凯普勒经过长期努力、终于发现了行星运行三大定律后，他将荣耀归给神：“我感谢你，造物主和上帝，因为你已在你的创造中给了我这份喜乐，我在你手作成的工中喜乐。现在，我已完成我蒙召应作的工作。在其中我已尽用了你赋予我心智的一切才能。以我狭窄的心智对你无限丰盛的理解，我将向那些将要读到我的话语的人彰显你的工作的伟大” 。 电解原理发明人法拉第虔信《圣经》，并是伦敦一教堂的兼职传道人，每周讲道多次，遗留至今的讲章有一百五十篇之多。他临终时，别人问他在想什么，他说：“我心灵很平静。”并引用《圣经》说：“因为知道我所信的是谁，也深信他能保全我所交付他的，直到那日”（提后一12）。对热力学第二定律的发现作出重要贡献的科学家卡尔文（William Thomas Kelvin），也是虔诚的基督徒。一次，有个学生问他一生中最大的发现是什么，他没有说是第二定律，却说：“在我生平的发现中，最有价值的，是认识了主耶稣基督”。 化学家波义耳（Robert Boyle）在他的科学论文中再三强调，科学研究的整体目标，是要显示《圣经》和自然规律的合理性及和谐性。他本人研读原文《圣经》，对基督教护教学甚有研究。在美国发行的第一本印地安语《圣经》是由他资助出版的。波义耳二十八岁后前往牛津，他与有“清教徒之父”之称的巴克斯特(Richard Baxter)建立了深厚友谊。针对当时有人以为对神虔诚就必须反对科学的谬误，他们宣称：“人得救的条件不是要反对什么，而是接受上帝白白的恩典。只要你肯，仍然可以在科学里爱上帝、敬拜上帝。”在波义耳的牛津科学阵营里逐渐聚集了一批杰出的基督徒科学家，并由此形成了“英国皇家科学会” 11。 瑞典博物学家林奈氏（Karl Von Linnaeus）对现代植物学的发展有极大贡献，尤以植物分类法闻名。他将自然界分为动物、植物、矿物三大类，再细分为纲、目、科、属、种，成为现代自然分类法的基础。林奈氏一生敬畏上帝。据说某日他外出散步，偶见一艳丽夺目的花朵，深感上帝创造的奇妙、伟大，便立即跪下，感谢造物主的恩典。 法国化学家巴斯德（Louis Pasteur）是世界公认的微生物学的创始者。他发明消毒法，对人类医疗卫生贡献极大。又在防治瘟蚕病、促进法国蚕丝业的发展立下丰功。他对上帝和福音都有坚强的信心。他说过，“如果承认上帝的存在，这一个信心实比一切宗教的神迹更为超奇，不可思议。如果我们有了这种信心，这种悟性，那便不能不对上帝下跪，肃然敬拜了。”他常在实验室里，一面工作，一面祷告。在巴斯德的时代，有人认为生命可以由物质产生，即“自然发生论”。出于他对神的信仰，他不相信物质可以产生生命，相信只有神才是生命法则的作者。经潜心研究，他发明了消毒法，证明了物质不能产生生命。年老时，他回母校讲演时说，他一生面对极大反对、却能节节胜利的两个原因是：“信心，相信神的启示……信心是一条绳子，维系你周围所发生的事情，与你内心的呼召，成为一个和谐的关系。热心(enthusiasm)，这是最好的字，由En及Theo合成：En是里面，Theo是神。真正持久的热心是因为上帝住在我的心里” 12。 法国另一位著名的科学家巴斯噶（Blaise Pascal）英年早逝，离世时仅三十九岁。他十六岁时就完成了有关投影几何的名著，并先后发明计算器、晴雨表和水压机等，为旷世天才。然而，科学上的重大成就却无法满足他灵性的需求，他甚感痛苦，遂研读《圣经》。一天晚上正读到〈约翰福音〉第十七章时，神忽然向他显现，当年领以色列出埃及的伟大先知摩西所见的荆棘中的火焰，充满整个房间，同时上闻主声：“亚伯拉罕的上帝，以撒的上帝，雅各的上帝，非哲人之上帝，非学者之上帝。”使之顿时开悟，单靠科学、哲学，不能通神。面对真神后，他大获平安、喜乐。他将神的启示笔录、缮正，缝于襟内，终其一生，未告诉任何人。直到他去世时才被发现，现珍藏于巴黎国立图书馆。巴斯噶悟道之后，尽弃骄淫之气，谦卑自律，判若两人。后著《沉思集》（Ponsees），为主证道，脍炙人口。他在《沉思集》中写道：「有两种人会认识上帝，一种是身处尊贵或卑微，内中常存谦卑的心；第二种是，只要真理，不管反对的人。 到目前为止，在人类历史上，能先用数学推导物理现象的存在、尔后由后人证明其正确性的，只有四位：牛顿、哈弥尔顿(William Rowan Hamilton，曾推导出“光在双轴晶体的折射会呈现圆锥状”)、马克斯威尔和爱因斯坦。前三位是虔诚基督徒，第四位相信有上帝 。 当科学再度向纵深发展时，复杂、浩瀚、精妙的宇宙，使不少人不得不再一次去思考、面对宇宙背后的设计者。这在天文物理学界尤为突出。加拿大天文学家Hugh Ross说：“我和很多研究宇宙特征的人谈过话，也读过许多有关的书籍和论文。其中，没有一人否认宇宙不多不少是为适合生命而斧凿出来的。天文学家很自然地倾向独立和抨击一切信仰。只要有机会否定，他们就会把握。但宇宙的精雕和细琢，证据确凿，到如今我还未听过任何异议。 ”他列举了许多天文学家有关的谈话。 因发现宇宙背景辐射而获诺贝尔奖的物理学家彭西亚(Arno Penzias)说：“天文学带领我们看到一件独特的事件，那就是：一个从无有中被造出来的宇宙；这宇宙有精密的平衡，供应著容许生命存在的条件；同时，这宇宙背后是有一个根本计划，也可以说是一个超然的计划。” 宇宙学家罗夫曼(Tony Rothman)在一部著作的结论中写道：“当中世纪的神学家，用亚里士多德的观点定睛仰望夜空时，他们看见是天使使宇宙和谐运作。今天，现代宇宙学家则象爱因斯坦一样，他们凝视著同样的天空，却看见上帝的作为透过大自然的常规表露出来，而非透过天使……当我们面对宇宙的规律和美丽，以及自然奇妙的巧合时，我们很容易有一种冲动，要用信心跨过科学进到宗教去。我肯定很多物理学家曾这样想过，我只希望他们会坦白承认。” 英国天文学家戴维斯(Paul Davies)逐渐从无神论转而承认：“物理学定律本身似乎已是非常高明设计的产品”；“对我来说，强有力的证据说明背后必有玄机……好像有人把大自然的数字精调来创造宇宙……这设计给人的印象实在是震撼性的。” 原宣称“宇宙就是一切”、毫不犹豫地反对基督教的英国天文物理学家荷尔(Fred Hoyle) 现也无奈地说：“一位超智慧者在玩弄著物理、化学及生物学。”天文物理学家基福(Robert Griffiths)则风趣地说：“如果我们要找无神论者辩论，会到哲学系去，物理系派不上用场”。 天文学家凯普勒说：“我们天文学家们是至高无上之神在大自然方面的代理人。大自然提供我们研究的机会，并非让我们自命不凡，而是为了荣耀神”25。 热力学家凯尔文说： “人类承认自己所知的有限，是科学最关键的原理”。 因用油滴实验证明电子的存在，和其所携带的电荷，而获诺贝尔物理奖的米立根（Millikan）说得更加清晰，“人的宗教性是与生俱来无法逃避的。因为宇宙超过科学知识的范畴，非人类智慧所能窥测。这人类智慧不能窥测的范畴便是宗教的领域了。……人类智慧有限，不能完全明白宇宙终极的奥秘。……真正的现代科学，应当服从上帝、学习谦卑”27。 霍顿博士形象地把科学与信仰（《大自然》与《圣经》）喻为人的双眼，“当我们将神的两种启示，揉合一起来看事物，好像用两只眼睛看见的立体感，新的深度和真实就出现了，新的属灵境界也显而易见了”28。科学能使人们从敬拜受造之物的迷信中醒悟过来，转而敬拜创造天地万物的造物之主。 有人说，科学的终点就是信仰的起点。此话富于哲理。美国国家航空及宇宙航行局（NASA）、太空研究院的创始人泽斯爵博士（Robert Jastrow），在《神与天文学家》(God and the Astronomers)一书中说过一段令人铭心刻骨的话：“对于一个靠理性的力量而生活的科学家而言，这个故事的结局像是个恶梦。他一直在攀登无知之山，并且快要到达巅峰。当他攀上最后一块石头时，他竟受到一群神学家的欢迎，他们已经在那里恭候无数个世纪了”。 科学的局限性 科学不是包治百病的灵丹妙药。科学(尤其是实验科学)的局限性有如下几个方面。首先，科学研究的对象必须是可以重演的（reproducibility）、被动的（manageability）和可以量度的（observability）。我们得到的实验结果必须可以不断地重复。如果我们公布一个新发现，而他人无法在相同的条件下得到相同的结果，这个新发现是不会得到公认的。但是，历史上发生过的事件（如辛亥革命），个人一生中只发生过一次的经历（如初恋）和业已完成的事情（如生命的起源），都无法重演，因此不能用科学加以研究。 所谓被动性是说，当研究者改变一个实验条件，被研究的对象一定要作出相关的反应。这样，人们才能发现各事物之间的联系。如果，无论我们如何改变条件，被研究对象或无动于衷或乱变一通，研究工作就无法进行。神不在我们的控制之中，而且远远高于人，所以我们不能用科学方法去研究神。 另外，被研究的对象一定可以量度，如长度、大小、重量、强度等等。一次和一位朋友谈到此点时，我说：“爱是无法用科学方法研究的，因为爱无法量度。”他立即反驳说：“ 爱是可以用科学方法研究的！据说科学家已经发现，当人表现爱时，会发出一种波。”我说：“至今为止，我尚不知道爱可以用波来测量。即便真是如此，这恰好证明了我的论点：只有可量度的东西，科学才能研究。”对方听后先是一楞，尔后哑然失笑。研究对象的限制，使科学研究不仅是有范围的，而且范围是狭窄的。科学研究得到的知识只是人类知识的一部分。 其次，科学研究的成果是中性的。科学成果，如化学物质、细菌培养、原子能等，既可造福于人类，又可成为人类互相残杀的武器。而且科学发展使生态破坏、环境污染、能源枯竭等问题日趋严重。 第三，科学研究对灵性世界鞭长莫及。在第一章里已谈到，和物质世界一样，灵性世界是一个客观实体。灵界中有神，有灵界的受造物天使和部分天使堕落后变成的魔鬼撒但等邪灵。灵界存有的智慧远远高于人类的智慧。科学中有一条“铁律”：证明、研究者，一定要大于或等于被证明、研究的对象。相对于灵界，人类既无量度标准可用，其智慧又远所不及，科学只有望洋兴叹。“神是个灵，所以拜他的必须用心灵和诚实拜他”（约四24）。心灵和诚实是认识神的唯一途径。 第四，科学无论如何发展，也无法解决人心和道德问题。纵观人类历史，科学事业一直在向前发展，近二、三百年尤为显著。但是人的道德水准并没有随科学发展而相应地提高。相反，科学愈发达，人心愈诡诈，道德愈沉沦。 当今的美国就是例子。难怪在美国太空事业取得辉煌成功时，当时的美国总统尼克森在就职典礼和国情咨文中多次大声疾呼：“我们固然在征服外太空方面需要更大的抱负，同样地，我们也需要征服我们的内太空--人类的内在心灵。”尼克森是受人尊敬的、富有远见的政治家。不幸的是，他因水门事件下台，在内太空征服战中败阵下来。然而，征服内太空的必要性是随时可见的。 第五，科学研究的结论并非总是客观、可靠的，因它们必然为科学家的道德水准和信仰体系所左右。由于各种私利的影响，科学界作假的事屡屡发生。虽然被揭露的仅是少数，但这类丑闻仍常常曝光，中外科学家皆不例外。更重要的是，从假设、实验方法到对数据的取舍、得出结论，无不受到科学家信仰、世界观的影响，甚至扭曲，没有人能够超脱。达尔文提出进化论和爱因斯坦的宇宙常数，是著名的例子（详见第六章）。 理性与灵性 人不仅有感性、理性，更有灵性。人是有灵的活物。神是个灵，我们要用心灵和诚实去拜他。神是要用灵性去悟的。很可惜，人们常常不是用灵性提升理性，反而用理性压抑灵性。有时，有人的心灵已悟到圣灵的启示，要相信耶稣，但理性马上泼冷水：“别头脑发热！想清楚了再说！”基督教信仰并不排斥理性，是包含理性、超越理性的。有人坚持说，要弄清楚了才信，看见了才信。殊不知，在信仰问题上，逻辑恰恰相反：信了才能明白，信了才能看见！因为，“属血气的人不领会神圣灵的事，反倒以为愚拙；并且不能知道，因为这些事惟有属灵的人才能看透”(林前二14)。 “圣灵参透万事，就是神深奥的事也参透了。……除了神的灵，也没有人知道神的事”(林前二10-11)。不信耶稣时，我们都是属血气的。“你们既听见真理的道，就是那叫你们得救的福音，也信了基督，既然信他，就受了所应许的圣灵为印记”(弗一13)。每个相信耶稣的人都因得到圣灵进住，成为属灵的人。许多基督徒都见证说，信耶稣后，过去很多无法弄清楚的问题都烟消云散了。一位理论物理学博士走过了超越理性的信仰路程后，他在一本书里谈到一个生动的例子。外太空有一种奇特的现象。人们在太空船里回头望，可以看到耀眼的太阳；如果转头向前看，不是片灿烂阳光，而是异常的黑暗。因为外太空没有粒子，不能将阳光折射或漫射到人们眼里。但是，如果你相信外太空的黑暗里充满了阳光，马上就能看见：只须把手伸出船舷，手就闪闪发光。如果你什么也不做，非看见才相信黑暗中有光，那就永远看不见。 “如何解释很多一流的科学家一直信奉宗教？”我们要知道，科学研究是由科学家从事的，但科学家的一举一动并不等于科学。科学家也有自己的非科学的个人生活，科学家也是人，也有着人所具有的丰富情感和需求，也有弱点，也会脆弱，也不是仅凭自己的专业知识就可以解决生活、情感和思维中遇到的所有问题.值得注意的是，一流科学家绝大部分都不信奉宗教。在美国这样一个基督教传统深厚的国家，以美国科学院院士为代表的一流的科学家，竟只有大约百分之七的人信神（Nature 394, 313 (1998)）。 为什么不可以？ 当然可以. 什么是科学?科学就是上帝所造的人观察试验发现上帝所造的物质世界的规律.这实际上正是上帝的最初打算.所以上帝不但允许而且肯定是很乐意让我们搞的. 2010-01-26 | 添加评论 | 打赏 ◆◆评论读取中.... ◆◆
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