时东陆:科学的定义

选择字号:   本文共阅读 6817 次 更新时间:2007-05-18 00:43:59

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时东陆 (进入专栏)  

  

  关键词:科学 现代科学 定义

  摘要:近年来中国学术界对于科学的概念发生了许多激烈的讨论。尤其对于科学范畴,科学定义,以及科学与中国传统文化的关系产生了许多根本性的疑问。本文从思想文化的角度,阐述科学的历史发展,近代演变,以及现代定义。基于这些讨论,本文得出结论:“科学” 是“现代科学” 的简称。科学是西方在17世纪之后,由笛卡儿奠基之后才逐步形成的。所以,科学是西方现代文化的重要组成部分。在当代社会里,科学已经有十分清楚的定义。只有那些被世界学术界接受,并且可以在世界学术界认可的杂志上发表的研究工作才属于科学的范畴。

  

  我们首先必须定义“科学”这个名词。事实上“科学”一词应该是“现代科学” (modern science) 的简称, 因为科学的定义是近代和现代才真正产生的。在现代科学产生之前,科学还没有完整的定义,因而很难在没有定义的前提下讨论科学。所以,必须首先从历史的角度讨论科学的形成和定义。

  

  现代科学的鼻祖——笛卡儿

  

  在讨论现代科学的时候,必须认识笛卡儿(R. Descartes) 的思想和他所创立的现代思维体系。可以认为,笛卡儿是现代科学的鼻祖。他是哲学家、数学家、作家,1596年生于法国都兰的安德尔-卢瓦尔省(La Haye en Touraine)[1-3]。父亲是最高法院的法官。1616年,笛卡儿毕业于普瓦捷大学(University of Poitiers),并获得律师证书。但是他从来没有做过律师的工作,毕业之后便出走各国,包括荷兰等地。他在“探求科学真理的指导法则”(Discourse on the Method of Rightly Conducting One's Reason and Seeking the Truth in the Sciences )一文中写道:“我完全放弃了法学研究。在那些法学理论里学不到什么真正的知识。我可以在书本上随意找到论据,甚至我自己就有答案。我年轻的时候喜好周游世界,广交朋友,丰富阅历。我在多彩的生活实践中锻炼自己,寻找真理,实在受益匪浅。”

  在早期经历里,荷兰哲学家皮克曼(I.Beeckman)对笛卡儿起到了启蒙性的引导。与皮克曼的相遇使他对数学和物理发生了极大的兴趣。从此之后,他开始致力于运用数学揭开自然之谜。在一个梦里,他忽然发现了“奇妙科学的基石”。

  笛卡儿从“我思故我在”的概念出发,认为思维是人存在的基础。但人是首先通过感觉才可以思维的。他进一步认为,人的感觉是不可靠的。因为对于同一经历或者事物,每个人的感觉不一样,尽管客观的事件是唯一的。比如对一种化学物质蜡油的感觉,每个人都不一样。既然无论谁的感觉和看法都是可疑的、不可靠的,那么仅仅对事物的感觉或看法决不可以作为知识系统的基础。

  笛卡儿由此提出,只有通过对自然现象的观察、分析,并经过所谓的“逻辑推理”所得出的结论才是可靠的、唯一的、泛普的,才有可能成为知识的一部分。所以,逻辑推理是知识的基础,一旦成为知识,便不可毁灭。但是,他同时指出知识的有限性,进而提出所谓的“质疑说”(Skepticism)。对未知真理的逼近,就是对现有知识的不断质疑和对未知的探索。于是,质疑便成为从已知向未知推进的原动力。

  17世纪的欧洲还是罗马教皇统治的世界。在这之前,所有的“真理”都来自基督教的圣经,即所谓的“圣经真理(Biblical Truth)”。学术研究的论文里必须引用的文献也都来自于圣经。这种文献的传统在西方一直流传至今。今天的博士论文里引用文献的名称,许多正式的方法不是用“References”而是用“Bibliography”。Bibliography的意思就是沿袭古典学术文章中从圣经里引经据典的传统。所以,在当时的世界除了圣经之外,没有其他的真理。

  笛卡儿的伟大就在于他首先挑战了真理的权威——基督教。他认为:“人类的意愿就是上帝的意愿,所以人类完全可以独立于上帝。”从他的哲学理论出发,他认为真理的发现可以有其他的途径,而不通过信仰。世界上有一种方法——即完全可以通过数学——而找到自然的真理,而数学方法的基础就是逻辑推理。对于现代人来说,这已是不争的事实。但在17世纪,这种认识完全是思维的革命、科学的开始。他的这种意识即便在今天的社会仍然可以看到。

  比如,自然科学与其他领域的最大区别就在于寻找真理的途径和方法。对于自然科学,求解或寻找真理的途径,完全依赖于假设、证明、推理和实验。无论探索者来自于何种文化,运用某种语言,信仰什么宗教都与探索的途径和方式无关。比如,探索者仅仅需要运用数学语言和科学的方法而达到求证的目的,而没有必要向对方作任何其他的解释,比如对数学命题的证明。无论任何人都必须接受正确的结论,因为真理是唯一的、可重复的、泛普的。

  但是,在科学之外的“真理”却需要通过辩论、争论、说服甚至对抗才可以定论。比如政治、法律、宗教等等。这些领域会相当程度的受到文化、信仰、种族、地域的影响。比如政治理论若跨越文化和国界后便没有统一的真理,信仰和宗教更是如此。因而,这些领域里的许多基本概念的定义就不是唯一的、普遍的。许多科学之外的“真理”是通过宣传、说服、布道而实现的。如果有人认为自己掌握某种“真理,” 他必需通过与持不同“真理”的人进行辩论和对众人宣讲自己的“真理”,从而说服别人接受他的“真理”。政治家的真理和成功完全在于他的雄辩和说服力,而科学绝对不需要这种“游说”和“辩论”。

  所以,科学与信仰(Believe)无关,科学与感觉(Senses)无关,科学与看法(Perception)无关。因为信仰、感觉、看法是因人而异的,而科学是唯一的、客观的。

  

  现代科学的诞生

  

  大约在笛卡儿去世前一个世纪,波兰人(一说德国人) 哥白尼(1473—1543年) [4-6]于1543年发表了他关于“日心说”的名著《天体运行论》。在这之前十多年,他已经对自己的发现得出了结论。事实上,在1536年,罗马教皇就写信给哥白尼,希望他能够在教会宣讲自己的理论和发现,但他始终对发表自己的理论犹豫不决。很多学者认为是由于他担心受到舆论尤其是教会的批判。

  哥白尼的发现,对人类历史、文化、宗教尤其是科学的诞生发生了极为关键的影响。许多学者把他与达尔文并列,因为他们的理论在当时的社会非常富有争议,而且受到社会尤其是宗教极力的批判和打击。但是他们的探索与发现使人类的进程和对自然的认识发生了历史性的变革。

  当时社会的认识完全接受基督教对自然的解释。世界万物包括人类都可以从圣经得到详细的描述。但是哥白尼理论的出现使得人们开始认为,自然的解释可以从哥白尼理论中得到更为精确的解答,从而大大地冲击了教会的影响和在思维上的统治地位。在哥白尼之前的时代,民间和社会对自然认知的主流方法是所谓的“玄学”(Metaphysics)。这种方法显然不是科学,而是一些人们经验中的感应术和寓言。许多学者认为,哥白尼对宇宙的解释历史性地打击了这些玄学。于是,自哥白尼起科学开始萌芽。

  如果说笛卡儿创立了现代科学的哲学体系,那么伽利略就是物理学之父。伽利略1564年生于意大利的比萨,是与笛卡儿同时代的伟大科学家 [7-9]。他的贡献分三个大部分:天文学、物理学和工程技术。在天文学里,他首先利用自己发明的天文望远镜观察木星,并发现木星的四个最大的卫星,以及它们围绕木星的旋转周期。这些发现更进一步地揭示了地心说 (Geocentric Model)的错误。之后,在1610年,伽利略研究了金星,并且发现金星的所有阴晴周期。他的发现直接支持了哥白尼的日心说 (Heliocentric Model)。正是因为金星围绕太阳旋转,所以永远可以被地球上的观察者看见。而过去的地心说认为金星在太阳和地球之间,而金星围绕地球旋转。如果是这样,金星就会有阴晴圆缺的现象。

  伽利略是欧洲第一个发现太阳黑子、也是第一个观察到月球上山脉和峡谷的科学家。他仔细观察了银河系,并指出那是一个完整的星系,不是过去被学术界认为的仅仅是一些星云。他于1612年首次发现海王星,但他没有注意到这是一个大行星,是后人在他的实验记录里看到的。海王星是一些他观察到的比较灰暗的天体之一。

  对于科学研究而言,伽利略最为伟大的贡献,在于他通过个人的实验过程而建立的一套极为系统、严谨、精确而且现代的科学方法。事实上,伽利略是物理学的奠基人。他有许多物理界十分重大而且经典的发现。比如,他对自由落体已经有了精确的观察和计算。他首先提出加速度的概念,并指出距离和时间的平方成正比。他还研究过钟摆的行为。通过测量得出钟摆的时间与幅度无关。他甚至试图测量光速,并认识了声音频率的概念。他的物理研究结果与笛卡儿、开普勒的科学发现并列,成为古典力学的先驱。

  虽然他在天文学中的贡献最为著名,但事实上,他的物理学发现甚至为牛顿的古典物理和爱因斯坦的相对论奠定了重要的基础。所以爱因斯坦曾经说过:“伽利略是现代物理之父。”对于科学的产生,更为重要的是他系统性地建立了真正的科学实验和科学方法。所以,从科学发展的意义上,伽利略的出现是划时代的。他与笛卡儿相辅相成,起到了科学的奠基作用。正因为此,人们一般认为:科学的产生是17世纪以后的事情。而17世纪以来人类对自然的探索和发现被定义为“现代科学” (Modern Science) 。但是,这里的“现代”一词与19世纪末、20世纪初产生的所谓“现代主义” (Modernism) 中的“现代”又有含义上的区别。

  十分有趣的是,许多当代科学家认为,如果把伽利略的研究工作送交现在的学术杂志,完全可以由当代的科学标准检验而得以发表。这说明,伽利略当时的科学实验和方法已经与今天的科学研究系统极为相似了。这意味着现代科学的诞生。必须指出的是,在伽利略和笛卡儿之前,人类对自然的探索已经开始。比如希腊时期的亚里士多德和笛卡儿之前的哥白尼。虽然他们所进行的探索具有深刻的科学含义,但是完整的科学系统还没有形成。更为具体地讲,许多科学的定义还没有建立。

  举一个例子,“原子” 的概念是公元前460年古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)提出的。他认为物质无限可分,但是最小的单位是“原子”。原子在希腊文中有“不再可分” 的意思。虽然这个概念明显地具有科学的含义,但这种认识还远远不是科学。原子的模型在现代科学里的概念和定义是20世纪初由丹麦物理学家玻尔建立的,并且要到量子力学产生之后在数学上才真正完善的。所以,原子以及所有其他科学概念的定义只能是在现代科学建立之后才有特定的意义。

  在笛卡儿与伽利略之后,现代科学开始形成。1660年英国成立了伦敦皇家学会(Royal Society of London)。不久,法国组建了巴黎科学院 (Paris Academy of Science)。之后,类似的学术团体相继在欧洲各地(比如意大利、德国)建立起来。应该指出的是,今天的学术研究与笛卡儿之前有了本质的区别。更进一步说,现代科学的研究方式与古典时期有明显的不同。在古希腊、中世纪甚至在伽利略时期,对自然的探讨是一种个人的行为。每个人实验的方法、模型的建立以及理论的分析都没有统一的标准和规范。同时,哥白尼、伽利略的实验风格和研究方法都不是社会主流的思维意识。前面提到过,在17世纪之前,社会思维主要由教会控制。对真理的探索仅仅限于基督教和圣经。在社会上流行巫术和寓言。人们,尤其教会和社会(事实上教会就是社会)对于科学的探索方法以及结论抱有极大的怀疑甚至猛烈的抨击。

  但是现代科学的研究方式是以学术机构和学术团体的形式进行的。当今社会的科学家,包括社会科学家必须归属于某一个学术机构,并且以所在学术机构的名义在学术团体的范围内进行学术活动。比如物理学会、化学学会等等。今天的科学研究已经无法像古典时期那样以个体的形式进行了。即便有人可以以个人的形式进行研究,也很难为学术界接受。这是因为,现代科学最为关键的也是最为明显的标志之一是实验方法上的规范和统一。正因为此,科学论文里首当其冲的是“实验方法”。必须对采集数据的方法进行严格的评判之后才有可能建立数据本身的可靠性。(点击此处阅读下一页)

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