科學,應該是五個方面的內容:第壹,科學就是知識。第二,科學不是壹般零散的知識,它是理論化、系統化的知識體系。第三,科學是人類和科學家群體、科學***同體對自然、對社會、對人類自身規律性的認識活動。第四,在現代社會,科學還是壹種建制。第五,科學技術是生產力,科學技術是第壹生產力。
貝爾納則把現代科學的主要特征概括為六個方面:壹種建制;壹種方法;壹種積累的知識傳統;壹種維持或發展生產的主要因素;構成我們的各種信仰和對宇宙和人類的各種態度的力量之壹;與社會有種種相互關系。
科學的誕生和人類的歷史壹樣久遠。我們人類在地球上生活了700萬年,據考古發現,大約距今30萬年前,原始人就在制造石器的過程中,開始了認識自然、改造自然的活動。在距今壹兩萬年前,原始人發明了新的勞動工具—弓箭。弓箭的發明人對人類社會的發展和科技的進步有著十分重要的作用。壹方面利用弓箭有組織地狩獵,提高了生產效率,而剩余的獵物則被飼養起來,使人類由狩獵進入畜牧的時代;另壹方面利用弓弦繞鉆桿打孔的方法鉆木取火,又發明了摩擦生熱的制火技術,不僅極大的提高了人類的生活質量,而且增加了生產的手段;用火煉制粘土,發明了制陶技術;用火熔化銅和鐵,制造出金屬農具,使人類結束了壹萬多年的遷徙不定的生活,進入自給自足的農業社會,從而開始了人類五千年的文明史。
通俗地說,科學是壹種態度、觀點、方法!同時,科學的東西本身具有悖論!也就是說,不同的專業學科的東西很容易被混淆和認為是矛盾的!其實,它反映了科學地認識事物的不同的多個復雜方面!
只要是從事科學技術工作的同誌都十分清楚,開始的概念的建立和假說以及假定非常艱難!所以,對於科學本身的原始概念來說,對於世界上任何壹位頂尖的科學家來說,都是很困難的!所以,給出科學的基本定義需要膽量!需要膽識!還需要深深關註人類命運的高度境界!
實際上,在此以前,由於科學壹詞從來就沒有嚴格定義過,所以會引起壹系列的混亂和無謂的爭論。比如:中國古代有沒有科學?中醫是否是科學?科學與偽科學的區別是什麽?科學與宗教的區別是什麽?等等。而這些問題又是非常非常吸引人的問題。所以時代要求我們盡早地給出恰當的定義以解決這些爭議。
該定義中“逼近真理的盡可能不包含自相矛盾的”該定語是自己加進去的,原因是為了明確科學的涵義,即明確科學是壹個怎樣的知識體系(我至今為止不明白為什麽很多書上為什麽不敢明確地加上它)。其中“矛盾”當然是指邏輯矛盾。
“知識體系”是人們對科學的最初認識。作為壹種非常實用的知識,最重要的就是有很高的條理性和結構。這壹點,任何壹本經典著作都多少具有這種特色,古代最著名的要數《幾何原本》了。中國的古典著作中最有條理的,也許是我不學無術,自認為對我影響最大的是《橘中秘》(壹本棋書)。不過科學這種知識體系已不象某些知識體系那樣規模那麽小,討論範圍那麽窄了,而是壹個非常龐大的知識體系,其野心甚至企圖包羅萬象無所不及。這麽大的體系仍要保持很強的條理和結構,這就顯得與眾不同了。但知識體系並不只有科學壹種,所以必需明確科學是怎樣的知識體系。定義中前面部分給出了限定,跳過壹段再討論。
很早有人就認識到了科學是壹項造福人類的社會事業,但其意義是隨時代發展進壹步深化的。而這也是缺少教育的人們不易理解的。知識表現在書本裏怎麽又是壹種社會活動呢?不能被別人理解,不能被別人重復驗證,這本身就不叫知識,為什麽還要強調其社會性呢?這是因為科學對知識的認識要遠遠比其它對其的認識嚴格。不管對巫師、宗教徒、平民還是科學家來說,知識都是指正確的陳述,正確的預見,即知識就是人認為的“真理”。但只有科學家才非常嚴格地審視“真理”。不光要看它的初始語句(常稱為公理)是否來源於直覺、實驗或有充分理由,而且嚴密地審查推導過程中的任何細節,並考查其任壹導出結論是否與實驗或生活經驗相沖突。而這壹系列工作都不是沒有受過科學訓練的人能做的,因此需要教育,需要許多的科學家的***同勞動,也需要廣大民眾的理解和各方面的支持。隨著科學的越來越發達,科學的復雜程度越高,其社會性也就越強。
“逼近真理”是強調科學的特質,與其它相比,科學最強調懷疑和創新,因為科學是以不存在先知先覺為前提的。同時科學也非常強調繼承和借鑒!認為所有知識都是人對客觀世界的認識,雖然科學追求的是主客觀世界的統壹,但畢竟主觀世界與客觀存在並不是壹回事,知識再正確,也只是逼近對世界的描述,而不就是客觀世界。比如說:理想氣體模型它能非常好的描述在常溫常壓下的氧氣、氮氣和二氧化碳等氣體,是因為這些氣體分子的線度遠小於它們之間的距離。而範德瓦爾斯對理想氣體模型的修正也只是近似的描述象水蒸氣那樣的真實氣體。科學家們懂得他們的理論壹開始就是近似,所以他們從未指望從其理論導出的結論與真實世界無絲毫誤差。所有的知識是人造的,是主觀世界的產物,即使存在外星人,也只可能是比地球人更進化而已,他們也會有錯。自然界的秘密存在於自然界本身,自然界以其自身的多樣特點表現自己,但不會以文字形式借上帝之口明白地表達出來。可見用“最逼近真理”這壹詞項既強調科學的嚴密性,又強調了科學對世界的認識意義。
“盡可能不包含自相矛盾”該定語反映了科學對完美的追求,強調了科學也有個成長過程。普通人犯錯誤是經常的,偉人也會犯錯誤,象牛頓、愛因斯坦和馬克思這樣最受人尊敬的人物也有錯誤的理論。羅素的著作中,經常描寫偉人的自相矛盾,比如,提倡用節育手段控制人口的馬爾薩斯四年內添三個孩子;提倡無為的叔本華對晚來的榮譽欣喜若狂;被稱為實驗科學的始祖的培根則不知道為他治病的哈維發明血液大循環理論。偉人尚且如此,那麽集所有偉人智慧的科學內容要想沒有壹點自相矛盾的暇點則十分困難,而且體系越大越難以沒有錯誤,特別是新學科,需要時間的檢驗。任何科學都有個成熟的過程。另外,隨著時代的發展,原有的科學也許是某種情境下的近似,在無限推廣時就可能出現矛盾,而科學決不會裝作沒有看見,必定要去解決這壹矛盾,使科學向前邁進。由邁克爾遜實驗引起的相對論、由黑體輻射實驗引起的量子力學以及理發師悖論引起的數學革命,正是排除了那些自相矛盾後發展起來的。
研究科學的目的
科學來源於社會實踐,服務於社會實踐。它是壹種在歷史上起推動作用的革命力量。在現代,科學技術是第壹生產力。科學的發展和作用受社會條件的制約。現代科學正沿著學科高度分化和高度綜合的方向蓬勃發展。
科學的數學結構是抽象的, 但科學的理念卻是樸素的[註壹]。 當 Einstein 為指南針神秘的方向性感到驚訝時, 他只有四歲, 還沒有來得及讀 Aristotle, 也還看不懂 Kant。 後來人們認為 Einstein 是個天才, 但那時候他還只是壹個晚熟的孩子。 他感到了驚訝, 因為他不知道事情為什麽會這樣; 他後來成為了物理學家, 因為他想知道事情為什麽會這樣。 只有真正樸素的理念才能夠和壹個四歲孩童的朦朧理性產生耦合, 而我深信壹個真正樸素的理念是不需要用幾十萬字才能說得清楚的。
這個世界的演化是有邏輯規律的, 這個宇宙間豐繁多姿的現象背後是有原因的, 這是科學存在的前提, 也是任何智慧存在的前提。 至於這個宇宙為什麽是有邏輯規律的, 這並不屬於科學的範疇。 我們存在於這樣壹個宇宙中, 這是壹個基本的經驗事實[註二]。
就象這世上所有其它的存在壹樣, 科學的存在也是有因果的, 科學存在的具體形式是和它所要達到的目的緊密相聯的。 環顧我們周圍的世界, 從草木竹石到飛禽走獸, 從戈壁草原到冰川湖泊, 小至螻蟻塵埃, 大至日月星辰, 世間的現象是如此的千變萬化, 無窮無盡, 就象滿地的珍珠, 如若沒有絲線相串, 何以盡拾? 科學也是這個道理, 萬物無窮而人力有限, 理解事物的唯壹辦法就是簡化。 把許多現象歸結為壹個道理, 窺壹隅而知全貌就是壹種最有效的簡化。 尋求對自然現象的這種簡化是人類試圖理解、 預言和利用自然現象的最重要途徑, 也是科學樸素而優美的目標。
應當看到, “簡化” 是壹個比較含糊的字眼, 不問內涵地追求簡單性會使人誤入歧途。 最大而又最荒唐的簡單性莫過於把壹切歸因於上帝, 就象聖經所宣稱的, 那比 Newtow 定律, Maxwell 方程式, 或是相對論的基本原理簡單多了。 但那不是科學, 因為聖經只不過是把它所 “解釋” 的東西羅列了壹遍, 上帝第壹天創造什麽, 第二天創造什麽, 如此而已。 除了生添壹個上帝外, 這種所謂的 “解釋” 並不構成任何實質意義上的簡化。 更重要的是, 這種 “簡單性” 缺乏人們對科學的壹個很基本的期盼, 那就是要能夠預言未知的或未來的現象。 僅限於對已知現象的歸納整理這更接近於歷史而不是科學。
那麽對自然現象什麽樣的理解能夠構成實質意義上的簡化, 並且具有科學所必須具有的預言性呢? 是邏輯推理。 把科學的理論框架建立在邏輯推理之上是其力量的重要源泉, 也是科學有別於宗教的壹個極其本質的特征。 在壹個科學理論中從基本原理到對現象的解釋是用邏輯推理的方式來銜接的。 因為邏輯推理的有效性是宇宙間壹個近乎於先驗的最基本事實, 我相信人類遠在意識到 “邏輯” 這個概念之前, 就已經在本能地運用著初等的邏輯推理了。 邏輯推理具有極大的延展性和客觀性。 從壹個科學理論的基本假定出發, 運用邏輯推理可以衍生出近乎於無限的推論, 而且這些推論是以非常確鑿並且獨立於個人意誌的方式存在著的。 壹個科學理論壹旦提出就以壹種完全嚴謹和謙虛的方式存在於學術界。 任何人都有權對它的基本假定和邏輯推論進行檢驗。 任何壹個這樣的檢驗如果得出明確的否定結果, 就意味著理論被推翻, 或者其局限性被發現。 科學理論的這壹特征被科學哲學家 Popper 提升到了壹個核心的地位。 Popper 寫過很多大部頭的書, 其中壹個基本的觀點, 就是認為壹個理論成為科學理論的必要條件是這個理論具有可證偽性。 也就是說壹個理論要成為科學理論, 必須明確地提出在何種情形下它可以被推翻。 這壹點初看起來很出人意表, 因為通常人們在思考科學理論時往往是從證明而不是證偽的角度去考慮的。 但細想壹下其實卻不難理解, 因為壹個科學理論的推論是無窮盡的, 再多的實驗也只能加強它的可信性而無法證明它的正確性。 相反, 由於科學理論明晰的邏輯推理性, 要推翻它卻只要有壹個確鑿的反例就可以了。
人性有弱點, 科學家是人, 因而也不例外。 疏忽、 偏見, 甚至蓄意的偽造都可能帶來謬誤。 科學之所以能夠在探索自然的漫長征途中去蕪存菁, 獲得卓越的發展, 正是得益於科學理論嚴密的邏輯性和科學界這種公正、 謙虛和理性的態度, 這是人類智慧的驕傲[註三]。
綜上所述, 科學的目的可以大致地敘述為: 科學尋求的是對自然現象邏輯上最簡單的描述。