什么是科学？

科学

什么是科学？我们可以很方便地从新华字典里找到解释：

（1）关于自然界、社会和思维发展规律的知识体系。是在人们社会实践的基础上产生和发展的，是实践经验的总结。分自然科学和社会科学两大类，哲学是二者的概括和总结。（2）合乎科学的。（商务版新华字典，2001修订版，pp555）

丹皮尔在其名著《科学史》中说，科学是：

“关于自然现象的有条理的知识，可以说是对于表达自然现象的各种概念之间的关系的理性研究。”

但仅凭以上定义，我们还是很难理解什么是科学。比如什么是“现象”，什么是“知识”，什么是“概念”，什么是“理性”，这些词语看起来甚至比“科学”还要陌生。

既然简单的定义无助于我们理解什么是科学，另一种方法是索性把我们认为是科学的领域都一一罗列出来。比如物理学一般被认为是科学的典范，天文学、化学、生物学我们也认为是科学。并且我们会发现这里明显有个层次关系，生物学是以化学为基础的，化学是以物理学为基础的，天文学也是以物理学为基础的。

那么数学算不算呢？这个有争议，有些人认为数学算，有些人认为数学不算，理由是它并不依赖于经验和实验。那么经济学、语言学、哲学、历史学算不算呢？这就争议更大了，在这些领域内工作的学者大多认为这些领域是科学，或至少认为他们在追求某种科学性。我们一般不认为艺术是科学，艺术家们一般也不追求科学。

小结一下，我们一般把物理学、天文学、化学、生物学等称为自然科学，它们的共同特征是（1）定量研究，强调精确性，以可操控可定量测量的实验为基础。关于此费曼曾以“狄拉克数”举例说：

“狄拉克数的实验值是1.00115965221, 而理论值为1.00115965246. ……打个比方：如果你在测量洛杉矶到纽约的距离时精确到了这个程度，那你就是精确到了人的一根头发那么细。”

（2）原则上都可还原为物理学规律，我们常常说现代科学的基础是“量子力学”和“相对论”就是这个意思。

这可称为关于科学的狭隘的划分，英语中的Science更多地指的就是自然科学。物理学家大多是这种狭隘划分的支持者。比如：费曼认为只有物理学这样的有系统的理论而且定量的学问才能算科学。而卢瑟福更是明言：“所有的科学除了物理学就是集邮。”当然卢瑟福说出这样决断的话是有其历史背景的，在卢瑟福的时代仅物理学形成了严密的体系和理论架构，而其他科学如生物学很大程度上还停留在分类和猜测的阶段。

卢瑟福关于科学还说了很多名言，比如：“社会科学能够得到仅是：一些可以，另一些不可以。”即认为社会科学是描述性的，是分类性的。

“不要让我看到任何人在我们（物理）系里谈论宇宙。”这句话反映了卢瑟福反对玄学，强调实际的工作态度，但具有讽刺意味的是正是卢瑟福开创的量子物理开启了谈论宇宙的大门，在今天的物理系里，宇宙论是标准的话题而非离经叛道。

这样简单罗列式的定义对从事自然科学研究的科学家来说是方便而具体的。但对大众而言则显得有些武断，但我们也必须承认，由于近代以来自然科学家特别是物理学家拥有对科学最大的话语权，所以这种划分获得了某种程度上的权威性。为了讨论的方便，在不做特别声明的情况下，我们在提到科学时，指的也就是自然科学。

现在我们也会发现，传统上的社会科学，如经济学，也越来越呈现定量研究的特征，比如针对股票市场的研究等，以致现在出现了经济物理学的新领域。类似地我们还可以举出很多例子，比如心理学，语言学等也越来越多地采用定量的研究方法。至于说经济学、心理学和语言学等可否还原为物理学规律，甚至还原为“量子力学”和“相对论”这两门基本学问。这很大程度上是个信念问题，固然很难证实一定可以，但也同样困难证明就一定不可以。物理学家根深蒂固的信念是“只有一个物理学”，不可能在原子的领域服从量子力学，而到了股票市场里就服从另一个物理了。还有一种说法是在不同层次上存在不同的有效理论，这些有效理论之间未必存在谁推导出谁的关系，但高层次（比如生命）的理论不应当与低层次（比如夸克）的理论相矛盾。

这样看来，科学的研究领域实则在不断扩大之中，物理学乃最具扩张性和渗透性的学科。如果我们看看科学史的话，我们可以找到很多这样的例子。比如早期的生物学家普遍相信“活力说”，即假想一个只适用于生命的特殊实体来解释生物。但科学家们发现并没有一个只适用于生命的特殊的实体，生命现象满足基本的物理和化学规律。而这个信念的最终确立是以DNA双螺旋结构的发现为标志的，在这个过程中物理学理论（量子力学）和实验技术（X射线衍射）发挥了关键作用，至此生物学再也不是卢瑟福所说的集邮了。

如此看来，科学的研究领域自古以来就处在不断演进之中。这提示我们用演化的观点来看科学。一般认为科学诞生于近代西方，以牛顿力学的建立为标志。其思想和方法的根源可追溯至古希腊的哲学。在古希腊与Science对应的词是episteme，意思是知识或认识（knowledge）；episteme源自epistasthai，意思是知道（to know），epistasthai这个词是由前缀epi-（over, near）+histasthai（to stand，站立）组成。这意味着要达到认识，必须要找到一个可以站立的立足点，然后从此出发达到可靠的知识。这里就涉及两个问题：（1）我们如何找到能够站立的立足点？（2）如何由可靠的立足点出发，达到同样可靠的知识。

对于问题（1），笛卡尔（1596-1650）认为命题的“自明性”是确定立足点的判据，就此笛卡尔进一步解释说除了“我思，故我是”外：“只要我觉得它清楚可靠的程度比不上几何学家以往的证明，就决不把它当作真的接受”。对于问题（2），笛卡尔强调了数学-几何学的方法，数学演绎的严格性保证了我们从可靠的立足点可以达到可靠的知识，通过一长串十分简单的推理完成最艰难的证明。笛卡尔提出的方法是：

• 普遍怀疑：除了清楚分明地呈现在心里，无法再怀疑的东西外，抛弃其他一切先入之见。

• 直面问题：把每一个难题按照可能和必要的程度分成若干部分。

• 分析问题：从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点逐步解决，直到认识最复杂的对象。

• 全面考察：做到确信毫无遗漏。

笛卡尔认为凭着这些方法可发现一种实践的哲学（即近代自然科学），把火、水、空气、星辰、天宇以及周围一切物体的力量和作用认识得一清二楚，然后因势利导，充分利用这些力量，就可成为支配自然界的主人翁了。笛卡尔还正确地预言了这种科学是一项集体的事业。因为即便我们有了通向这种实践哲学的正确方法，但由于我们（1）生命短暂；（2）经验缺乏。所以要排除这两重障碍，最好的办法就是每人把自己发现的东西都毫无保留地、原原本本地公之于众，请求有志之士继续努力，这样把多数人的生命和发现都汇聚在一起，就可大有作为，远非个人单干所能比[1]。

笛卡尔不仅是欧洲近代哲学的开创人，也是欧洲近代科学的开创者。他的解析几何，运动量的守恒（动量守恒）都在科学史上有重要意义。当然如果我们以牛顿力学的建立为标志的话，除笛卡尔外还有很多人的名字不得不提，如：哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒和虎克等，牛顿说他是站在巨人的肩膀上的，这还真不是谦虚或斗气的话。讲述科学的诞生和演化，并追踪在此过程中思想和社会的演化是有趣和发人深省的。有助于我们理解什么是科学，特别是对那些不从事具体科学研究但由对科学抱有兴趣的普通人来说，尤其如此。实际上由于近代科学的威力，我们已经能够实现（或部分实现）笛卡尔所预言的成为支配自然界的主人翁了。科学自古希腊以来一直是西方的显学，而现在更成为全世界的显学，研究科学发生演化的历史对我们理解西方文明和中国的现代化有重要意义。

关于科学，我们还可从平时如何使用科学这一词汇来研究今天人们心里的科学概念。比如：

• 课本里说：科学的人生观。

• 新闻里说：科学的发展观。

• 论坛里说：中医是科学吗？

• 健康讲座：大蒜防癌科学吗？

总结一下，在这几个例子中，科学指的是：可以信赖的意思。如果作一个替换的话就是：

• 要相信科学，反对伪科学。

• 要相信组织， 反对个人主义。

• 要相信上帝，反对异端。

……

由以上例子可见，中文语境下，(1)科学概念有特定政治意味，成为反对或打压某种观点的武器；(2)科学体现出强烈的功利和实用的色彩，正确性和有效性成为科学的重要特征。

值得注意的是，在中文语境下科学往往与民主一起被提及，所谓“德先生”与“赛先生”。科学与民主都是由西方外来的概念，1840年鸦片战争以来，中国一直在寻求自强和现代化，以适应这一变化了的世界。民主与科学概念的引入及其用法是这一过程中最值得探讨的话题，当然作为引入概念的第一步是翻译，science在中文中被翻译为科学。关于概念研究，或观念考察的重要性，汪晖是这样阐述的：

“首先需要做的工作是寻找描述中国社会和文化的基本语言和范畴，这种基本语言和范畴是在特定语言共同体的交往实践中约定的。第二步则是把这种语言植入它的形成过程并观察其功能，而不是把这种语言当作透明的、不变的本质。”[2]

中国近代的思想界们最早是使用“格物”或“格致”来翻译science的，“格物致知”这个说法最早源自《礼记·大学篇》，后来又被朱熹等理学家们反复阐释，成为宋明理学中的核心概念。对“格物致知”的简单理解如下[3]：

“物”是与“我”相对的物或事，“格”即相遇、靠近，“格物”就是日常生活中的待人接物，扫地担水。当然在今天我们也可以说是进行某项具体的科学研究，比如说我是研究碳纳米管的还是研究H1N1的。“致”就是到，得到，得到什么呢，是“知”。“知”通“智”，就是我获得了知识，达到了对自身“性理”和“天理”的认识。

可见“格物致知”在中国传统思想中还是偏重伦理实践的，是指向“修身养性齐家治国平天下”和“天人合一”的。虽然也暗含着观察研究自然现象，以获得自然规律的意思，但主要还是讲通过读书和道德实践以把握道德的一般规律的，这个意思在“science”中是没有的。

最早将science翻译为科学的人是日本人西周（1829-1897），他于1874年在《明六杂志》上首次将science译为科学。科学是新造的词，在用法上不会与格致相混，并且与science的拉丁词源scientia相合。Scientia的意思是知识（knowledge），它的动词词根是scire，意思是知（to know），又可追溯到前印欧语(The Proto-Indo-European, PIE)的skei-, 意思是切开，分开，区分（cut, separate, or discern）。即科学就是百科学，就是可以分门别类研究的学问。(参考英文维基百科)

现在，我们再就中文“科学”两个字做一番望文生义式的讨论：

“科”的意思是：（1）品级、类别；（2）法律条文；（3）科举制取士的名目。（4）量词，棵。我们发现除（4）外，全部与我们对科学的理解有关。（1）类别提示我们科学是按学科划分不同领域进行研究的，这一点正是亚里士多德曾强调过的，即科学是分领域的，并且在不同领域内有各自的基本原理。如此看来对研究领域的合理划分就非常重要了，过于宽泛野心过大的研究往往是不易取得进展的。品级则暗示科学是分等级的，物理学是最基础的学科，其他学科不可能与物理学相冲突，或说其他学科原则上可还原为物理学。（2）法律条文意味着必须遵守的更高的规定性、逻辑的自恰性和需要一个立法者和解释者。（3）科举举士意味着实用性和显要。

“学”的意思是：（1）学问；（2）学习；（3）学校；即：科学应当是可以传授的，可以习得的知识。因此它就具有某种普遍性，不是某个人私有的能力或洞见，而是能够被大家公认的，都能通过学习（交往）获得的公共性知识。

应当说用“科学”一词来翻译“science”还是相当到位的，体现了科学的原初特征和历史发展。

我们自然会有一个疑问，古代中国是否存在科学？如果我们认为古代中国没有科学的话，我们可以接着问自己第二个问题：古代中国仅凭自身发展，是否可从其内部产生科学？

不可否认，古代中国曾经拥有先进的技术，如我们熟知的四大发明(造纸术、印刷术、指南针、火药)，丝绸，陶瓷，中医等等。但如果我们仔细考察中国古代的技术，它们都是建立在经验基础上的，缺乏系统的理论和严密的概念体系，因此并不满足我们关于科学的定义。建立在经验基础上的知识常常依赖于个人，对知识的传播、迁移和发展是不利的。科学的发展则较少依赖于个人，科学的理论和方法是可以通过系统地学习掌握的，急需解决的问题也被科学家社群一致认可和共同追求，因此科学可以获得稳定和迅速的发展。

这个问题就是科学史中著名的李约瑟问题，即：古代中国技术很发达，但发达的技术并未导致科学的出现，其原因是什么？

要回答李约瑟问题，我们首先需要考察科学是如何在西方产生的，并分析产生科学必须的思想资源和历史条件是哪些。

我们知道近代科学是在古希腊哲学的基础上逐渐发展而来的。其过程可大致描述为：

古希腊（理性）$\to$ 中世纪（基督教）$\to$ 文艺复兴以后（经验主义）

在这个简化的框架下，理性、基督教信仰和经验主义就是科学产生过程中三个重要因素。更综合的叙述其实就是回答“现代化何以可能”？关于此，可参考亨廷顿的《文明的冲突与世界秩序的重建》pp60，那里他总结了8条：

• 古典遗产；
• 天主教和新教；
• 欧洲语言；
• 精神权威和世俗权威的分离；
• 法制；
• 社会多元主义；
• 代议机构；
• 个人主义。

不可否认技术也是发展科学的重要基础，但我们这里更偏重讨论科学诞生所依赖的思想资源。而李约瑟对中国古代技术成就的赞叹亦有夸张成分，今天我们去纽约参观大都会博物馆，同样会赞叹埃及、巴比伦、希腊、波斯等古代文明的技术成就，可以说但凡有人类活动的地方就会有相应的技术成就，但技术所追求的目的与科学所追求的目的是不同的。

技术是功利的，目的在于解决问题，而科学最本质的特征则与功利无关，它的目的是追求真理（可靠的知识），和追求对自然现象（乃至整个世界）的理解。从这个角度德语Wissenschaft式的科学定义很有吸引人的地方。