浅析世界观与大学生科学教育的结合

摘" 要：世界观作为一项思想政治教育内容，与大学生科学教育相结合，能帮助大学生建立对自然、社会、人生和精神的科学和系统的认识。文章分析了科学发展、人类历史和世界观之间的相互促进关系，阐述了第一、第二和第三人的世界观及其时代特征，提出让世界观作为思想政治元素进大学课堂、进科研院所，帮助大学生打破落后世界观对科学精神的束缚，自觉地与科学探索精神产生共鸣。利用中国大学生科学教育受益人数众多的优势，挖掘世界观与科技、人文相匹配的巨大潜能，在新时代的科技革命和产业发展中把握先机，实现中华民族伟大复兴的中国梦。

关键词：世界观；大学生科学教育；现代科学；人文历史；课程思政

中图分类号：G640" " 文献标识码：A" " 文章编号：1673-7164（2024）04-0106-05

世界观是人对世界的总体看法和根本观点，会影响人看待和分析事物的视角和方法，也会影响人对事物的判断和反应。个人的世界观一般是自发形成的，源自人对生活实践中事物的总结和反思，是一个不断更新不断突破的过程。如今，哲学上通常把世界观划分为两个对立的类型——唯心主义世界观和唯物主义世界观，两者不可调和之处是如何回答意识和物质、思维和存在之间的关系。

关于世界，一种来自说文解字，“世”为时间，“界”为空间，形成了承认世界万事万物都有其特别的“内容、时间、空间”的世界观。另一种来自对现代科学语言及范式的全新定义，认为世界由“物质、能量、信息”等三大要素组成。1905年，爱因斯坦在相对论中成功解释了物质和能量之间的等值关系，也解释了时间与空间的相对性［1］。1948年，香农在信息论中认为，信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，客观世界大量存在、产生和传递着信息，且信息还具有确定性增加的属性［2］。信息论向世界观输入了形式化假说、不确定性和非决定论等观点，一举打破了拉普拉斯决定论世界观的统治地位。传统的决定论世界观认为世上一切事物运动都严格遵从一定的机械规律，只承认必然性，否认了偶然性。1948年，维纳在控制论中指出，要使系统完成某种目的性运动，离不开获取、加工与使用信息，并做出反馈和前馈等调节活动，如此，动物和机器被赋予了目的和以此为导向的学习能力/适应能力［3］。系统论的思想源远流长，但作为一门科学，是1932到1968年期间由贝塔朗菲在系列文章中逐渐确立的，系统论赋予世界观“整体不可分”的“机体论”和“整体论”等理念，批判了经典科学世界观中的机械论和还原论，将科研视角从孤立的部分转向复杂系统整体及其整体性规律的研究，强调部分之间不可分割的相互作用以及部分与整体之间的层次差别［4］。信息论、控制论、系统论被并称为现代科学的“老三论”和理论奠基，自此引发了现代科学体系的彻底革命、蓬勃发展和对社会进步的深远影响。1988年，邓小平同志作出了“科学技术是第一生产力”的重要论断。

对于大学生而言，科学教育的使命不局限于对科学知识的传输，更要帮助他们对自然、社会、人生和精神等建立科学的、系统的认识，自觉地与科学探索精神产生共鸣。进入21世纪，新一轮科技与产业革命已然兴起，科技创新已成为社会经济发展的主要特征和趋势。我国适时作出创新驱动发展的战略部署，明确了科技创新在未来综合国力提升中的先导作用。我国大学生科学教育要一改过去满足于技术跟踪的被动意识，了解科学技术发展的历史规律和时局使命，从全球视野出发，学习和总结出科学世界观中具有突破创新意识特征的元素，深化改革为大学生科学教育的主要内容，帮助学生构建不断挑战科学难题的思想意识和有效方法，为我国的现代科学研究事业开辟新的道路。

文章从世界观与现代科学发展和人文历史变革的相互关系入手，从中辨析世界观对科学革命和社会进步的催生作用，结合我国大学生科学教育的历史使命，倡议世界观思政元素进大学课堂、进科研院所，充分发挥我国大学生科学教育收益人数众多的优势，“少年强则国强”，相信我国必能成为未来科学的世界引领者。

一、现代科学理论与现代世界观的相互支撑

二十世纪六七十年代，在不足20年的时间里，普里戈金、赫尔曼· 哈肯、艾根、雷内托姆等科学家先后提出了耗散结构理论、协同学、超循环和突变论等自组织理论分支，快速推动了对复杂系统问题的科学研究和工程应用。现代科学发展与世界观更新之间的相互支撑关系如图1所示。

耗散结构理论摆脱了局限在平衡态和近平衡态附近进行科学研究的世界观，大胆地关注远离平衡态的非线性开放系统，发现通过不断地与外界交换物质和能量，当系统内部某个参量的变化达到一定阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，在远离平衡的非线性区形成新的稳定的有序结构。它在开放系统的定义中，传承了现代世界观中物质、能量、信息等关键要素。普里戈金提出了一个大胆的、颠覆性的观念“时间先于存在”，在世界观上的突破催生了该理论的创建和发展，所提出的“生命和物质在这个世界里沿着时间的方向不断演化”是“确定性的终结”，也是科学与文化之法则上又一全新的表述。

协同学进一步认为不仅处于非平衡态的开放系统，还包括处于平衡态的开放系统，在一定条件下，都可呈现出新的宏观的有序结构，其关键在于组成系统的各子系统之间的协同作用。哈肯在所著《协同学：大自然构成的奥妙》中强调，与一般的仿生学不同，协同学不是简单模拟生物系统协同竞争的生存规则，而是从更一般的角度，探讨有序结构形成的奥秘。这一认知得益于哈肯对协同学的探索起源于对激光这一奇妙现象的研究，可以说协同学发轫于无生命世界，滥觞于生命世界。协同学用序参量作为系统宏观有序程度的度量，用支配原理规定了临界点上系统的简化原则，一旦一个或几个序参量占优，将出现“对称破缺”，快速衰减组态被迫以“雪崩”之势跟随增长的组态。如今，协同学不仅在物理学、工程学等解释和破解了诸多难题，而且在经济学、社会学、脑科学等领域也展示了巨大的应用价值。在世界观上，哈肯批判了西方科学长期流行的“拆零”再“构成”的“原子论”落后理念，就好像人们面对一堆拆散的汽车零件，根本无法弄清汽车为什么会奔跑。

超循环理论源自艾根对生物信息起源之谜的探究，艾根深受耗散结构理论、协同学、信息论和博弈论等系统科学的影响和启发，提出超循环是一个自然的自组织过程，有序结构不仅出现在宏观尺度上，而且在生物大分子这样的微观系统中也存在。艾根用超循环理论解释了核酸与蛋白质的相互作用和起源问题，两者相当于因果循环的一个复杂的等级组织，从反应循环、到催化循环、再到超循环，构成一个从低级到高级的循环组织。在世界观上，艾根发表了他在选择和进化问题上的看法，先是分子水平的“拟种”在某个超循环组织起作用前有所积累，因功能上的相似性，当其自动落入包括某一循环高度关联的组织中，遵循“一旦-永存”选择机制，面对大量劣势竞争者迅速放大自己，再经过因果核酸与蛋白质之间多重循环、复制和选择，不断地完善功能，积累信息，并最终进化成为高度有序的宏观组织或生物。也就是说，在时间线上，既有微观拟种之间彼此竞争和接受选择的一面，也有宏观超循环保证信息稳定整合的一面。

鉴于传统数学方法的连续渐变函数无法描述自然和人类社会进化的突变现象，在微分拓扑对奇点性质研究成果的基础上，托姆从物质形态发生以及与之伴随的空间运动突变过程入手，开启了不连续变量数学的研究。他认为突变与渐变的区别，不在于变化速度的快慢，而在于中间过程是否具有结构稳定性。与之相对应，进化的概念是系统从原有的稳定态演变到一种新的稳定态，系统结构发生变化，意味着系统性质改变，即质变。在不同条件下，系统进化本身可通过渐变、也可通过突变等不同的演化方式来实现。其中，整体控制形是维持生物/事物整体稳定性的一种构形，它是由一些初等子系统组成的稳定而紧凑的空间生物/化学/物理/社会构形，其功能对内部的初等子系统形态发生起到“组织中心”的作用，对外部则可用于新陈代谢生物的识别与区分。在世界观上，托姆在突变论中指出那些稳定与不稳定、间断与连续、突变与渐变等现象和问题，会在同一个“形态发生场”的不同阶段和方面表现出来。因处处结构稳定的系统不会再发生突变，而处处结构不稳定的系统将不复存在，只有同时存在结构稳定区域和结构不稳定区域的系统才可能出现突变。面对自然界诸多未解之谜的“黑箱”，托姆的科学意识同样值得称道，他摒弃了粗鲁打开“黑箱”的分析还原法，提倡用诠释法，先是根据“黑箱”的输入和输出了解它同外部世界的联系（记录事实），在“思想实验”中构造函数概念即等同一种特别的“黑箱”，其输入能完全又唯一的确定一个输出值（预测和假说），剩下的只需找出可用函数概念作为简化“黑箱”的转换机构（综合和创造）。这种观点和方法更加尊重事实，对事物的真实信息破坏最小，适合于研究复杂大系统等对象。

现代世界观像一道光，不仅照亮了现代科学的发展道路，在传统工程技术理论上，同样发挥着相当积极的作用。在《控制理论 是控制论还是模型论》一文中，韩京清把现代控制理论时期总结为“模型论”时期，该阶段注重分析和建立系统模型并依靠模型寻求控制律，其理论性能大多优于PID控制等经典方法，但在工程实际中却遇到了很大挑战［5］。面对复杂大系统如机器人控制等，它们常常会出现“模型维数灾难”。韩先生清醒地意识到，无论线性和非线性系统控制，其目的都是对一个“过程”的某种优化，并不是“全局”控制。在大家熟知的线性控制系统中，用绝对变量描述的模型和用误差变量描述的模型一致，即全局性质和局部性质之间无须区分清楚，造成了大家对“过程”和“全局”认知的混淆。对于非线性对象而言，这会出现一堆问题。韩先生创新性地提出一种自抗扰技术，把复杂系统视为简单系统在结构上的联结，在PID框架中引入“安排过渡过程”和合理“提取微分信号”手法，采用误差信号的“适当组合方式”，有效改善了应对系统内部参数变化扰动和外部噪声干扰的能力。

笔者在科研中也曾受益于不墨守成规和寻求突破。在电力谐波在线检测应用中，传统滤波器因相位延时和频率筛选缺陷而无法实用，瞬时无功理论通过对基波的转换、检测和剔除来获取高次谐波，实时性好，二十世纪末便用于APF。事实上，APF多与单调谐无源滤波器同时使用，无须补偿所有高次谐波，或说打造高品质、低成本滤波系统，只需检测和补偿指定若干阶次的谐波，而瞬时无功理论无法满足这些要求；另外，瞬时无功的计算误差还会在APF补偿指令中带来工频成分的功率输出偏差。笔者基于自适应噪声对消思想和ANN在线学习理论，实现了对多个高次谐波和基波无功电流的并行实时检测［6］。所述自适应噪声对消思想先解读含谐波的电流，它是由基波和高次谐波的正余弦信号叠加而成，对于工程中关注的3、5、7次谐波等高次谐波，构造神经网络如图2，在线修正网络权值使估计误差（定义为期望响应与滤波器实际输出之差）的均方值最小化，则给定阶次支路能够完成对相应阶次谐波的析出。该系统设计思想既保持了传统神经网络基于联结主义思想逼近系统整体信息的传统优势，又增加了构造函数诠释“黑箱”的便捷性。

二、三个人称世界观及其对人文历史的影响

在建立世界观的过程中，人们可以你、我、他三个人称视角看待世界。文章从三个人称不同视角的世界观与科学研究之间的关系出发，引申到对人文历史的理解。

以第三人称视角建立世界观时，人们被设定于世界之外，科学研究就是要探索客观世界（包括自然和社会的）的规律。牛顿时期，常常给研究对象设定较理想的限制条件，此时的世界观也只能局限于机械的、决定的、可还原的层面。到了控制论提出之后，维纳意识到来自世界的各种可能，并称这些不确定性为“奥古斯丁的恶魔”，它会在信息上产生干扰却有一定的概率或规律可循，不同于“摩尼教的恶魔”——为达目的不择手段，恣意、没有客观性可言。以第二人称建立世界观时，世界与观察者是你我关系，这时观察者效应无法回避且不容忽视，借用生成主义认知观的周遭世界概念，第二人称世界观将分别面对感应世界和效应世界。爱因斯坦在相对论的钟慢效应中，表达了观察者视角对认知结果的影响。胚胎学家沃丁顿所提出了“育径/chreodes”概念，它既是支配周遭世界（包括观察者在内）形态结构相对稳定的独立空间区域，也是一个存在着分解和突变可能的时间过程。名著《百年孤独》则从人文角度诠释了人和周遭世界的相互影响。最后是第一人称世界观，如文艺复兴、美国梦、中华民族伟大复兴的中国梦等，它们都有显著的主体所属特性，在时间轴上与第三人称的客观世界有一定的错位。此外，还有一个有趣现象，第一人称世界和第三人称世界有时还会有一个被称为“曼德拉效应”的偏差，可见，第一人称世界观并不只局限于个人，也可以是一个群体、民族、种族甚至全人类的。

上述三个人称世界观的主导地位，会随着人文社会历史发展而变迁。例如，本研究认为商朝应该是以第二人称世界观为主导意识，也就是周遭世界（含感应世界和效应世界）和商朝决策者间存在显著的相互作用与影响。历史上商朝频繁迁都，不少史学者将其归因于生态环境变化，如受制于无法求证的河流和气候变迁，迁都是商朝决策者被迫对感应世界作出的响应。本研究认为其中效应世界的影响也不容忽视，从商朝遗址规模、迁都路线和频次来看，这与商朝人对生活必需品如陶土资源的开采、使用、直到枯竭和再次探寻的规律更加拟合。另甲骨卜辞记载，从妇好起，通过对周边地区发起的一系列防卫和扩张战争，商朝与不同部族、方国之间的周遭世界日趋交叠，冲突和征伐逐渐成了效应世界的关注热点。

到了周朝，周遭世界交错融合构成了一个大的统一世界，个体人相对于世界是渺小的，于是普遍接受第三人称世界观。统治阶层始有天子之称，并把冲突和灾难（包括自然灾害）归咎于“天”，归咎于人无法控制的客观世界，这是消弭当时社会矛盾的一个好办法。第三人称世界观也催生了我国古代自然科学的第一次快速发展，呈现出百家争鸣的局面，比如墨家对小孔成像的光学现象的发现。东周末期，周天子实际控制力弱化，主流世界观重回第二人称，以对周遭世界资源开发和掠夺为主要特征德冲突和征伐，再次呈现在天下人所认知的感知世界和效应世界。之后商鞅变法，秦一统六国，书同文、车同轨，再到大汉帝国，第三人称世界观逐渐上升到国家意志层面。但到东汉末年诸侯群起，三国鼎立，复又经历了第三人称世界观和第二人称世界观的轮回转换。

隋唐时期，开启了科举制度。普天下士子心中的世界蓝图，有机会以文策等信息形式在社会上进行交汇、传播和实践，这是第一人称世界观中国历史上首次登台展示，造就了盛唐时期科技、文化、经济的全面繁荣局面。与之类似，西方社会的文艺复兴带来的繁荣也来自第一人称世界观的主导与实践。但也须警惕，“左”倾是一种陷入空想、盲动和冒险的倾向［7］，是一种有损社会进步的第一人称世界观，它在政治思想上超越客观，脱离了社会现实条件。

文章所述的三个人称世界观都具有一定的时代性，在不同的社会条件下，它们的主导地位会更迭和轮回，释放各自在社会发展的作用和影响。人们把世界观思政元素与大学生科学教育结合起来，就是要打破主观偏见和习惯势力的束缚，胸怀时代赋予的使命感，解放思想，结合新情况，解决新问题，创造性地改造客观世界。

三、结语

世界观与科技、人文之间存在紧密的相互支撑作用，文章所述的三个人称世界观在不同时代和区域各起主导作用。将世界观作为思政元素与大学生科学教育结合起来，有助于帮助大学生破除落后世界观对科学精神的束缚，改变单纯被动跟踪他国前沿技术的落后局面。遵循我国为中国人民谋幸福、为中华民族谋复兴，倡导和平发展、共同发展的人类命运共同体，立德树人为国育人的初心和理念，结合道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，挖掘和传播符合时代发展的、科学的、现代的世界观，进大学课堂、进科研院所，利用我国大学生人数众多的优势，发挥世界观与科技人文相匹配的巨大潜能，进而实现中华民族伟大复兴的中国梦。

参考文献：

［1］ 阿尔伯特·爱因斯坦，哈诺克·古特弗洛因德，于尔根·雷恩. 相对论：狭义与广义理论［M］. 北京：人民邮电出版社，2020.

［2］ Shannon C E. A mathematical theory of communication［J］. Bell Syst Tech J，1948（27）：379-423.

［3］ 维纳. 控制论：关于在动物和机器中控制和通信的科学［M］. 北京：北京大学出版社，2007.

［4］ Bertalanffy L V. General system theory：foundations，development，application［M］. G. Braziller，1969.

［5］ 韩京清. 控制理论——模型论还是控制论［J］. 系统科学与数学，1989（04）：328-335.

［6］ 李志勇，危韧勇. 高次谐波及基波无功电流动态检测的一种新方法［J］. 长沙铁道学院学报，1999（03）：54-58.

［7］ 陈学红. 王明“左”倾思想与共产国际的关系［J］. 党史研究与教学，2015（03）：96-103.

（责任编辑：胡甜甜）