什么是科学

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什么是科学？科学是获取知识的过程，而非知识本身，是通过组织一个经严格验证、被认定可信的解决问题的方案来获取信息的过程。

使用科学方法时，我们必须假设几个前提：1.我们观察的事物都是有特征的；2.这些特征是可以被识别的；3.自然界发生的事件可以通过被普遍接受的方式描述出来；4.可以重复的事件可能含有共同的特征；5. 一个人可以感知的，其他人也可以感知；6. 基本自然法则不因时间、空间而改变。

科学方法包含以下重要元素：严谨的观察、构建假说并验证之、对新信息和新点子持开放态度、自愿接受他人经过验证的成果。

观察限于我们的感官（嗅觉、视觉、听觉、味觉和触觉）和感官的延伸（显微镜、录音机、X光、温度计等）。

假说是可以被验证的特定问题的可能的答案。一个好的假说必须逻辑严密，包含现有的所有信息，并对将来可能存在的补充信息开放。如果有多个选项，一定要选择最简单、包含最少假

设的那个假说。假说可以通过收集其他来源的信息加以验证，也可以通过额外的观察进行验证，更多的时候，需要通过设计相应的实验来验证。一个实验中往往有多个变量。变量越多，实验越难以控制。因此，我们需要设计可控的实验。经典的可控实验一般分两组进行，一组称为控制组，另一组称为实验组。此外，科学家往往不接受单个实验的结果作为结论，因为那有可能只是与实验变量无因果关系的随机事件。只有大量的重复实验皆表现出明显的因果关系，这个实验能被认定才可信。

科学法则用于描述自然界中发生的不变的、恒定的自然事实。从不同的特定事件中发现普遍的原则，这种方法称为归纳。而理论就是解释事情为什么发生的基本概念的合理的归纳。

绝大多数情况下，科学研究的结果必须接受其他对此项研究感兴趣的人的监督、审查。一个科学家必须是一个健康的怀疑论者，他必须分得清事实和主张。一件事是否科学取决于它是否被众多严密的证据支持，而非是否听起来响亮。科学家也必须十分关注细节，同时对诚实有强烈的道德认同感。

科学只能解决有客观现实基础的问题。诸如道德、价值判断、社会取向、个人态度这些问题，是无法用科学方法解决的。科学也受到人们从自然现象中探寻本质的能力的限制。由于信息的缺乏或者误解，科学家有时会得出错误的结论。但是，科学本身具有自我纠错的能力，当我们获取了新的知识，就必须改变甚至抛弃原本错误的想法。

我们必须明白，虽然科学是一个强大的工具，但并不能回答所有的问题、解决所有的困难。人类社会面临的绝大多数问题源自我们的行为和欲望。饥荒、药物滥用、环境污染都是人类造成的，同样也必须由人类自己来解决。科学可以为社会构想者、政治家、道德观察者提供许多工具，但科学不会也不能解决人类所面临的所有问题。科学仅仅是我们手中诸多工具中的一个。

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科学是什么？                    张卫民
                 
                   科学本天成，
                   天才偶得之。
                   证伪加实证，
                   疑难促革命。

     诗文解注：
     尼古拉·特斯拉发现，宇宙有个巨大的信息库，需要什么知识，到那里去搜索就可以了。
     当然也可以用当代科学家使用的笨方法——演绎法、归纳法、证实法、证伪法、猜想与反驳法。
    一、科学的定义、内涵和外延是什么？
    科学是暂时可以被知晓的、还没有被推翻掉的、存在于一定的时空中、有一定约束条件和局限性的知识体系。科学的发展史就是科学里面许多的定律被另外一代、或者另外一批、新的一代的科学家或者新的发现所淘汰掉的历史。原来曾经被认为是金科玉律、绝对没有错的科学，就因为一个一个被淘汰掉而成为古典科学。
    “知识体系”是人们对科学的最初认识。作为一种非常实用的知识，科学有很高的条理性和结构。任何一本科学经典著作都多少具有这种特色，古代最著名的著作要数欧洲的《几何原本》了。中国的古典著作中没有任何一本具有知识体系，因此说，中国自古无科学，中国古代不存在一个科学家，古代中国有的是方术家和发明家，任何一个不懂得科学为何物的能工巧匠都可以凭借其聪明才智去搞发明创造，例如嫘祖、黄道婆、张衡、毕昇、蔡伦……
    科学有别于真理，真理就是一定前提条件下的正确的客观规律及其描述，而科学是一定条件下的、可以自圆其说的合理而不自相矛盾的方法论和知识体系；科学不一定是真理，科学时常是错的；真理也不是科学，真理是对的，但是真理并不是知识体系。科学的追求目的是真理。科学的研究内容有二：一是力求揭示宇宙万物的本质特性和规律,二是对万物的原有状态的思维重组,使其成为有某种性能的、能满足人们某种实践需求的东西。因此我说：科学不等于真理。长期以来，人们一直将科学与唯物主义画等号，中国学生在中国学校中被灌输“唯物主义就是对的”之类的科学迷信，事实上唯物主义不一定就是对的。
    科学是把任何被研究的对象进行无限放大和无限缩小，并且在无限放大和缩小的过程中找到接近100%真理的可重复验证、可证伪、自身没有矛盾的完美假说。科学是运用范畴、定理、定律、推论等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系，是社会意识形态之一。科学是人类智慧结晶的分门别类的学问体系。科学是讲求证据的、逻辑严密的人类认知。
    科学主义者相信科学能最终解决所有人类问题，或者发现隐藏在我们感觉经验到的日常世界背后的某些真实世界的隐藏真理。伟大的科学超人尼古拉·特斯拉就是这样的一位科学主义者，而不是一位社会主义者或者共产主义者。
    科学是一种态度、观点、方法。同时，科学的东西本身具有悖论。也就是说，不同的专业学科的东西很容易被混淆和认为是矛盾的。这反映了科学地认识事物的不同的多个复杂方面。科学家们懂得他们的理论一开始就是近似，所以他们虽然指望从其理论导出的结论与真实世界无丝毫误差，但是至今还没有一个科学家能够做到。所有的知识都是人造的，是主观世界的产物，即使存在外星人，也只可能是比地球人更进化而已，外星人也会有错，来到地球的飞碟也有出故障的时候。
    自然界的秘密存在于自然界本身，自然界以其自身的多样特点表现自己，但不会以文字形式借上帝之口明白地表达出来。逼近真理是科学对世界的认识目标。尽可能不包含自相矛盾是科学对完美的追求，因为科学也有个成长的过程。
    普通人犯错误是经常的，伟人也会犯错误，象牛顿、爱因斯坦和马克思这样最受人尊敬的人物也会总结出错误的理论和采取言行不一的行动。罗素的著作中，经常描写伟人的自相矛盾，比如，提倡用节育手段控制人口的马尔萨斯四年内添三个孩子；提倡无为的叔本华对晚来的荣誉欣喜若狂；被称为实验科学的始祖的培根竟然不知道为他治病的哈维发明了血液大循环理论。
    科学的学科体系越大越难以做到没有错误，特别是新学科，需要时间的检验。任何科学都有一个成熟的过程。另外，随着时代的发展，原有的科学仅仅是某种情境下的近似，在无限推广时就可能出现矛盾，而真正的目光犀利而深邃的科学家决不会装聋作哑，必定要去解决这一矛盾，使科学向前迈进。由迈克尔逊实验引起的相对论、由黑体辐射实验引起的量子力学以及理发师悖论引起的数学革命，正是排除了那些自相矛盾的古典理论之后发展起来的。
    一般人在对“科学”这个词的理解，可能理解为人类已经找到的代表现实的真理性的知识内容（具体的科学知识）或关于真理的理论知识（科学理论体系），也可能是如何找到并区别被称为科学知识及科学理论的方法（科学方法和科学精神），即科学哲学。
    科学的存在和发展中一个永恒的问题是标准与创新的矛盾。一方面，科学知识的出现必然形成相关的评判正误的标准，另一方面，科学知识出现的过程就是对原有标准的突破。科学发展的过程中，也必然受到原有标准的限制或压制。这就需要我们更深刻地反思历史上两种科学的悲剧：一种是推行错误的标准所导致的后果；另一种是肆意创新所带来的人道主义灾难。例如：人类推行糖尿病“限制碳水化合物”饮食标准（John rollo标准），到重新执行“高碳水化合物”标准（如北京协和医院标准），这期间无数患者因为错误的糖尿病饮食治疗方法使糖尿病患者进一步丧失了健康。医学界要如何面对这样的情况？这是一个深刻的科学伦理问题。
    斯蒂芬·茨威格在《异端的权利》中写道：“每一个国家，每一个时代，每一个有思想的人，都不得不多次确定自由和权力之间的界标。因为，如果缺乏权力，自由就会退化为放纵，混乱随之发生；另一方面，除非济以自由，权力就会成为暴政。”这段话隐藏着这样的意思：①、应该给所有持异端见解的人证明自己的权利，或者说一切反对异端见解的人必须提供证据；②、所有持异端见解的人都需要证明自己的正确，而无需在此之前抱怨社会的不理解。③、所谓科学发展的意义，正在于改变人类原有的认识。因此，选择错误是一种权利，否则就没有科学探索的挑战与乐趣。

　

    二、科学是无道德、无伦理的纯中性的知识体系；部分科学家是有道德、讲伦理、讲正义的正人君子　



    科学是一个超越了正确和错误本身的社会问题。没有标准可能丧失人道；标准本身隐含的错误也可能并不人道。例如，人类发明原子弹到底是人道还是不人道的争论。
    原子弹和“普格瓦什运动”。1939年，发现原子核裂变原理。同年，爱因斯坦接受西拉德等人的建议，致信美国总统罗斯福建议研制原子弹。1945年，两颗原子弹在日本爆炸，造成数十万无辜平民伤亡，引起爱因斯坦等著名科学家的不安，开始反对使用核武器的国际和平运动。爱因斯坦1950年2月13日发表电视演讲，反对美国制造氢弹。1951年连续发表文章和信件，指出美国的扩军备战政策是世界和平的严重障碍。1954年3月，７5岁生日，通过“争取公民自由非常委员会”，号召美国人民起来同法西斯势力作斗争。被美国参议员麦卡锡公开斥责为“美国的敌人”。 1954年5月发表声明，抗议对奥本海默的政治迫害。1955年，发表罗素——爱因斯坦宣言，再次呼吁“学会用新的方式来思考”，用和平办法解决争端。此后，一些著名科学家和知名人士定期在加拿大普格瓦什村集合，推动裁军和禁止使用核武器的事业，产生了广泛而深远的影响。爱因斯坦曾谆谆教诲科学青年：“在你们埋头于图表和方程时，千万不要忘记”用科学“造福于人类，而不致成为祸害”。这个声音现在已被科学界越来越多的人所理解和接受。

    有社会责任感的科学家不在少数，但有时却会被政客讥笑为幼稚。1945年，诺贝尔物理学奖得主弗兰克曾率领一批芝加哥大学的科学家敦促美国政府不要对日本使用原子弹，而可以在一个荒凉或无人居住的小岛上展示它的威力。量子物理学之父尼尔斯•玻尔在二战之后也曾大力宣扬原子能的和平利用，但却在会议上无人搭理，与在二战期间被营救到美国之后所受礼遇大不相同。美国的原子弹之父奥本•海默因抵制氢弹的研制受到军方的记恨，曾被多次审察。这些科学家的行动都对居里二世夫妇产生影响。

    受爱因斯坦、奥本海默的影响，以及美国核物理学家提供的核试验资料，为了打破美国核垄断，为了世界和平，加上妹妹、妹夫艾芙·居里夫妇（曾获得1965年诺贝尔和平奖）的劝说，1948年，居里二世夫妇伊莱娜和约里奥决定通过自己的得意门生钱三强何泽慧夫妇帮助中国制成核武器。






    1952年，约里奥·居里(前排右第二人)参加华沙和平大会。约里奥不仅是科学工作者，还是著名的社会活动家。约里奥·居里是法国共产党员，在第二次世界大战期间曾参加地下反法西斯斗争。

    中央电视台2010年12月19日CCTV-10《科技人生》节目 2010年 第50期《功勋》——何泽慧  科技人生 20101219解开了我多年关于中国人制造原子弹的疑惑，中国人1960年代能够在一穷二白的基础上制造原子弹，而伊朗、伊拉克、朝鲜在2010年代仍然造不出原子弹的关键原因是居里二世夫妇帮助了中国，居里二世夫妇送给钱三强何泽慧夫妇的几箱机密核试验资料是新中国核事业的起点。
    中国人是站在了科学巨人的肩上加上自力更生和聪明才智，终于在1964年10月16日，中国成功地爆炸了第一颗原子弹。1967年6月14日，又成功地爆炸了第一颗氢弹。

    三、什么是古典科学？



    古典科学是指过去的科学。科学发展史表明，科学是在不断进步的。用相对论的观点来看，一个22世纪的中国的中学生来看我们现在21世纪的科学，那么，“21世纪的伟大科学”全都是在22世纪的观念看来成了过了时的、被淘汰和摒弃的古典科学。一个外星人来看我们当代地球人的科学，可以看到当代科学的漏洞百出。于是，有自知之明的美国前总统吉米.卡特1977年6月16日在《致外星人的声明》中说：“在银河系中的2亿颗星球中，一些（也许是很多的）星球是有生命居住的天体，都是具有星际公正的文明世界。具有星际公正的文明世界……我们正努力延缓时光，以期能与你们的时光共融。我们希望有朝一日在解决了所面临的困难之后，能够置身于银河文明世界的共同体之中。这份信息能把我们的希望、我们的决心、我们的亲善传遍广袤而又令人敬畏的宇宙。”

    1665年到1667年，24岁的牛顿从剑桥大学三一学院休学，回到家乡林肯郡伍尔索普躲避瘟疫。在这两年的时间里，牛顿除了发明微积分，发现二项式定理以外，还深入研究了开普勒的三个定律，特别是第三定律。牛顿从中得到了一个重要关系即：行星维持轨道运行所需要的力与它们到旋转中心的距离成平方反比关系。牛顿于1679年在《论运动》一文中给出了严格的证明。但此时牛顿仍然没有发现万有引力定律。
    直到1685年，牛顿用微积分证明了地球吸引外部物体时，其质量就像集中于球心的质点那样，从而解决了困扰牛顿20年的难题：月地距离是否应当从地心算起。以后牛顿又用了一年半的时间完成了科学史上一部伟大的著作：《自然哲学的数学原理》。在这部书的第一编《物体的运动》的第十二章命题76的推论3和推论4中给出了万有引力定律的文字叙述。在《自然哲学的数学原理》的总释中，牛顿在又一次阐述了这个定律之后讲到：“但我迄今为止还无能为力于从现象中找出引力的这些特性的原因。我也不构造假说；因为，凡不是来源于现象的，都应称其为假说；而假说，不论它是形而上学的或物理学的，不论它是关于隐秘的质的或是关于力学性质的，在实验哲学中都没有地位。”“对于我们来说，能知道引力确实存在着，并按我们所解释的规律起作用，能有效地说明物体和海洋的一切运动，即已足够了。”牛顿说：“我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，偶尔为有幸拾到几颗美丽的贝壳而沾沾自喜，但远处的真理的大海，我却没有发现……”
    牛顿是伟大的、有自知之明的、不狂妄的科学家，在这里他明确地说他不知道产生万有引力的原因，也不构造假说，而是极端明智地将这个困难的问题留给后人来解决。
    到了20世纪初的1905年，26岁的民间业余科学家、伯尔尼专利局三级技术审查员阿尔伯特·爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论，彻底否定牛顿的绝对时空观，引入时空曲率的概念和引力场方程，预言存在引力波。但是近100年来人们从未测出时空的曲率，也找不到引力子存在的根据。这就使得人们不断地提出假说和新的引力理论，重新审视牛顿力学包括万有引力定律和爱因斯坦的引力理论，国际和国内都出现了一大批各种各样的假说和理论，试图说明产生引力的原因，质量的本质以及真空是不是一无所有的虚空……等等，从而引导着科学不断前进，这正是科学发展的历程。



    爱因斯坦说：“我的知识好比一个圆圈，我懂得越多，圆圈越大，我与未知的接触面也就越大。”
    网友蒲鹤年在《“大实若虚”与“大伪似真”——丁肇中的“无知”与中国科学家的“无所不知”》一文中这样写到：“世界著名美籍华裔物理学家丁肇中先生，40岁便获得了诺贝尔物理学奖。了解他的人都知道：在接受采访或提问时，无论是本学科问题还是外学科问题，也无论提问者是业内人士还是业外人士，丁肇中最常给出的回答竟是三个字——“不知道”。国人初识者，无不谓之“怪”。例如，2004年11月7日，丁肇中给南航师生作报告，有学生问：“您觉得人类在太空能找到暗物质和反物质吗？”他回答：“不知道。”又有学生问：“您觉得您从事的科学实验有什么经济价值吗？”他又回答：“不知道。”有学生又问：“您能不能谈谈物理学未来20年的发展方向？”他仍然回答：“不知道。”据当事者观察，丁肇中教授回答“不知道”时，态度诚恳，绝非故弄玄虚或“卖关子”。
    丁肇中这位大科学家曾解释说：“不知道的事情绝对不要去主观推断，而最尖端的科学很难靠判断来确定是怎么回事”。此前，2002年9月 和 2004年2月，丁肇中教授分别在上海交大和山东大学回答对口学科师生们更为专业的提问时，情况也是如此。尽管师生们的问题基本局限在丁肇中教授获诺贝尔奖的粒子物理专业，丁肇中教授竟然说：“拿诺贝尔奖，只是对很小的特殊领域有贡献，一个人不可能因为拿了诺贝尔奖，就把自己当成了什么都懂的‘万能专家’，对任何事情都可以评价，我可没这么大的能耐”。
    无独有偶。2005年6月1日，诺贝尔经济学奖得主约翰·纳什在北京工商大学发表演讲后，一位经济学专业研究生提问：“从博弈的角度，如何看待人与人之间的关系问题，以及这些对社会制度转型和演化的影响？”约翰·纳什听完后思考片刻，坦诚地说：“我没有能力回答这个问题。”以其“博弈论”蜚声世界的约翰·纳什，竟被一名大学生的博弈问题“问倒了”。令人大惑不解。因为上述问题显然具有自由发挥的余地，似乎一般人也能敷衍过去，而大师级权威竟然自称没有能力回答，这岂不是自损形象？但纳什却坦然平静，毫无愧色，更令中国人感到奇怪。
    按我们的观念，世界知名的科学家理应是“万事皆通”的，然而大师们即使面对“本专业”问题，竟然不是“不知道”，就是“没有能力回答”，表现得如此“无知”，简直不可思议。其实，这是我们少见多怪了。凡潜心于科学研究并颇有建树的科学家，无不如此。
    在知识大爆炸的今天，一个人（即使是超天才）穷其毕生精力，能在一个学科的一个分支上有所建树并能提出部分真知灼见已属不易，在同一学科的不同分支仍属外行实为正常现象，更不用说其他学科了。科学态度与科学成就往往互为因果：只有严谨求实的科学态度才能使得科学家取得成功，而取得成功的艰难历程又进一步锤炼了科学家严谨求实的科学态度。由此可见，大师们的“无知”不仅不是什么怪异和丢脸之举，而且恰恰是某种“必然性”的正常体现。也是任何具有真才实学的科技工作者最为明智的选择。
    对此，有人评论道：一个学者不管多么伟大，也不可能无所不知。即使在自己有所建树的本学科，也不可能做到无所不知，而且迟早会完全落伍。这应该成为我们的常识。实事求是的科学态度，不但无损于一位大师的光辉，还从一个侧面揭示了“大师”所以成为“大师”的奥秘。
孔子说：“知之为知之，不知为不知，是知也”。敢于对自己不懂的问题说“不知道”，不仅是一种气量，一种品格，也是一种境界。一个人特别是像丁肇中这样在世界上具有很大影响的科学家，如果在学术上没有严肃的科学态度，对一些问题凭“想当然”表态，会产生什么严重后果是可想而知的。那样，失去的就不仅仅是面子，还有更可贵的品质和人格，还会给人类科学事业带来无可挽回的损失。
    “大智若愚，大实若虚”。认可了上述道理，我们不仅会对科学大师们的“怪”肃然起敬，而且今后会自觉地将这种“怪”作为鉴别真、伪科学大师的试金石。如果中国现实当中有人成了无所不知的“万能大师”，人们就该当心了。”
http://blog.kxsy.net/user1/zengbaojun/archives/2007/6956.html

    四、为什么我说中国式科学是丧失科学精神的教条？



    中国式科学是由应试教育近亲培养出来的教条主义的、格式化的、标准答案化的学问体系，是丧失科学精神的教条知识。中国式科学就如同“狗它拜”（Good-bye）、“爱老虎油”（I  live  you）为代表的中国式英语，因为中国自古无科学，中国古人更不知道科学精神为何物，于是，科学流传到中国，就被实用主义至上的中国人本土化为丧失科学精神的、专门用于应试教育的考试教条。
    何谓科学精神向来众说纷纭。比较被认可的传统说法似乎是：科学精神是一种实事求是的态度，科学精神体现为对真理的追求。当然，实事求是和追求真理都是褒义词，然而，又有哪一门学问不需要实事求是的态度，哪一门学问不是在追求真理？其实，科学是一种游戏精神。《科学的历程》一书显示，在科学大师身上都能够体现出那种纯真的游戏精神。
    伽利略的大名我们都知道，不过多数人不一定知道，伽利略还有一位朋友桑克托留斯，也曾在帕多瓦大学学医并从事医学研究。也许是受伽利略定量实验方法的影响，桑克托留斯试图通过实验来认识人体四种体液的精确平衡。为此，他决定测量进入以及离开自己身体的每一件东西。于是，在30年的大部分时间里，他都坐在自己特殊设计的“称量椅”上，他注意到排出的东西要比摄入的东西少些，就提出了一个理论，叫做“感觉不到的排汗”，认为这就解释了他所观察到的现象。当然，他的理论在今天看来肯定有误，但重要的是，他首创了一种对人体新陈代谢过程进行精确称量的思想，这才是他的实验工作的价值所在。试想，一个人30年的大部分时间里，就那样坐在称量椅上，是何等枯燥的事情，需要何等的耐心！要不是对人体充满好奇之心，并且竭力想弄明白其中的缘由，他怎么能够坐得住？就如同爱迪生坐在鸡蛋上企图孵小鸡那样傻得可爱。
    列文虎克，英文名Antonie van Leeuwenhoek (1632.10.24－1723.08.26 )荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者。由于勤奋及本人特有的天赋，他磨制的透镜远远超过同时代人。他的放大透镜以及简单的显微镜形式很多，透镜的材料有玻璃、宝石、钻石等。其一生磨制了400多个透镜，有一架简单的透镜，其放大率竟达270倍。主要成就：首次发现微生物，最早纪录肌纤维、微血管中的血流。
    17世纪荷兰的显微镜专家列文虎克用自制的显微镜发现了不少微观世界的秘密，如对霉菌、蜜蜂的口部和普通虱子的观测。不过列文虎克仅仅是个业余科学家，列文虎克的职业却是一名布料商。列文虎克制作显微镜，最初也许只是缘于生意的需要（在当时，尽职的布料商常用放大镜来检查亚麻布的质量）。但不知何时，他却把透镜观察的对象从布料换成了其他东西。后来消息传到皇家学会那里，学会主席对此大感兴趣，要求列文虎克提供更多的细节和草图。接下来发生的事情同样是科学史上值得传颂的故事。列文虎克与皇家学会的通信联系长达50年（他于91岁的高龄逝去），全部信件竟达372封之多。列文虎克的信写得就如同拉家常那般平常，因为对他来说，学术研究只不过是他的业余爱好而已；皇家学会也没有要求列文虎克在来信中注意学术规范，而是由学会秘书将其加工成惯常格式，供学会成员阅读。
    这一事实不由得让人联想到如今高校对学生毕业论文的要求。首先，几乎也是惟一注重的标准就是论文规范。当教师对论文的要求只剩下这一项标准时，对教师来说当然省力，因为对照规范几乎不需要学术涵养就能做到，但当学生学会的仅仅是论文的标准格式（几乎一堂课就能学会）之后，由此造成的后果却令人不堪设想。也许有必要强调的是，这种情况的造成，在某种意义上与我们的评估制度有关。因为上级部门的抽查内容就是论文（或试题）的标准规范。
　　20世纪的科学怪才费曼对所有事情都充满好奇，以至他想到有生之年还有一件事情值得研究，那就是记录临死之前的感受。费曼最终是否如愿，不得而知。但在《科学的历程》一书中，却有一位生理学家果真想得与费曼一样，那就是18世纪的哈勒。哈勒一生所做出的杰出发现在此不再赘述，只说他临终之际，他的身边围绕着医生和朋友，他把手指放在手腕上，感到微弱的脉搏渐趋衰弱，于是，他平静地报告说：“脉搏不再跳了。”
    18世纪还有一位生理学家斯帕兰扎尼，想要研究胃液对于食物的消化功能。斯帕兰扎尼的前人就曾做过类似的实验，不过实验对象是鸟类。但斯帕兰扎尼却不满足于这些结果，他走得更远，竟拿自己做实验。尽管担心自己也许会噎死（事实上有一只实验鹰就是这样死的），斯帕兰扎尼还是吞下一个亚麻包，里面装有嚼碎的面包渣，当小包在23小时后从身体里取出时，面包不见了，而小包依然完好无损。斯帕兰扎尼后来又吞下木质小球和装有食物的开口金属管，但这些东西使他呕吐，这时他才意识到自己的科学好奇心走得过头了。



　　类似这样的精彩故事在《科学的旅程》一书中多得不可计数。读者想必注意到，相比于牛顿、达尔文等名字，《科学的旅程》引用的科学家大多属于名不见经传的人物，但这恰是《科学的旅程》的特色之一，这就是说，以大量篇幅介绍众多璀璨明星，而不只是最耀眼的那几颗。同时，《科学的旅程》还以相当篇幅介绍当时误入歧途的某些研究者，他们不乏才华，不乏对自然奥秘的好奇之心，却因种种原因，更多受名利的引诱，最后居然成为行骗高手。也正是在《科学的旅程》的翻译中，译者才知道，artist对应于汉语有三个含义：艺术家、大师、行骗高手。
    仅从上述有限的例子中，我们即可体会到：科学研究的最大动力来自于一种破译自然奥秘的好奇心，一种想要探悉谜底的不竭冲动，这不正是游戏精神的体现或升华？也许有人会说，从事游戏怎能与崇高的追求真理相提并论？但在《科学的旅程》的译者看来，崇高就在游戏之中。首先，游戏超脱于功利，所有世俗意义上的职称、奖金、名声都与真正的游戏无关；其次，游戏注重规则，任何对游戏规则的破坏都会使游戏自动结束；最后，游戏所要追求的目的无非就是胜局，在科学中即体现为破译自然之奥秘，并以此赢得同行的认可和尊敬。以此反思，当下我们的学术界，缺的并不是钱或其他物质性的东西，而是一种游戏精神。

    五、宗教与科学的关系

    当英国著名物理学家霍金遇见教皇保罗二世，霍金很骄傲地向教皇保罗二世宣称：“自我以后，物理学里再也不需要上帝了。”但这之后，上帝依然在基督教信仰中存在。
    基督教徒相信在某个遥远的外太空有一个万能的上帝存在。但是，对于宇宙的未知、对于人类命运的未知、对于自己命运的未知，让我们心存敬畏。 尘归尘，土归土。科学的归科学，上帝的归上帝。

    爱因斯坦说：“上帝是微妙的……缺乏宗教的科学是聋子，缺乏科学的宗教是瞎子。”

爱因斯坦在《宗教与科学的关系》中说：“我认为宇宙宗教感情是科学研究的最强有力、最高尚的动机。只有那些作了巨大努力，尤其是表现出热忱献身——要是没有这种热忱，就不能在理论科学的开辟性工作中取得成就——的人，才会理解这样一种感情的力量，唯有这种力量，才能作出那种确实是远离直接现实生活的工作。
    为了清理出天体力学的原理，开普勒和牛顿花费了多年寂寞的劳动，他们对宇宙合理性——而它只不过是显示在这世界上的理性的一点微弱反映——的信念该是多么真挚，他们要了解它的愿望又该是多么热切，那些主要从实际结果来认识科学研究的人，对于下面这样一些人的精神状态容易得出完全错误的看法：这些人受一个怀疑的世界所包围，但却为分散在全世界和各个世纪的志同道合的人指出了道路。
    只有献身于同样目的的人，才能深切地体会到究竟是什么在鼓舞着这些人，并且给他们以力量，使他们不顾无休止的挫折而坚定不移地忠诚于他们的志向。给人以这种力量的，就是宇宙宗教感情。有一位当代的人说得不错，他说，在我们这个唯物论泛滥的时代，只有严肃的科学工作者才是深信宗教的人。
    你很难在造诣较深的科学家中间找到一个没有自己的宗教感情的人。但是科学家这种宇宙宗教感情同普通人的恐惧宗教感情不一样。在普通人看来，上帝是这样的一种神，人们希望得到它的保佑，而害怕受到它的惩罚；普通人的这种恐惧宗教感情类似于孩子对父亲的那种感情的升华。对于这种普通人们同它建立起多少像是个人之间的那种亲切关系，尽管它被渲染成为可敬畏的东西。
    科学家一心一意相信的是普遍的因果关系。在科学家看来，未来同过去一样，它的每一细节都是必然的和确定的。道德不是什么神圣的东西，它纯粹是人的事情。科学家的宇宙宗教感情所采取的形式是对自然规律的和谐所感到的、狂喜的惊奇，因为这种和谐显示出这样一种高超的理性，同它相比，人类一切有系统的思想和行动都只是它的一种微不足道的反映。只要科学家能够从自私欲望的束缚中摆脱出来，这种宇宙宗教感情就成了他生活和工作的指导原则。科学家这样的宇宙宗教感情同那种使自古以来一切宗教天才着迷的感情无疑是非常相象的。”
    科学的目的是认识世界，狭义的科学仅指自然科学，以认识自然界为目的；广义的科学包括社会科学，即包括以认识社会为目的的人类活动。科学是人类活动的一部分，人类的实践活动不止于认识，而是还要用在科学活动中获得的认识为自己谋取福利，因此科学也必须变成技术、工程，人类才算实现了自己的目的。
    宗教的目的也是要解决人类面临的问题，为人类谋取幸福。人类创造了宗教，决不是要危害自己。宗教首先和主要的要求，是实行，是做。就实行和做这一内容来说，宗教相当于认识之后的人类实践活动诸阶段。但是为了做，特别为了让信徒自觉地、心悦诚服地去做，宗教就必须对这样做而不那样做的理由作出说明，说明，就必须有所认识。因此，宗教也必须解决自己的认识问题。
    科学发展的根本动因，是人类自身的实际需要（包括物质需要和精神文化需要）。人类的需要存在，科学就要发展；任何力量都消灭不了人类的需要，也就阻止不了科学的发展。国家权力和各种社会文化现象，包括宗教，都只能适应这种需要，并且以适应的好坏决定自己的命运。
    科学的目的是认识，人的需要不断发展，认识也就不断发展。由于发展，原来是新的科学发现后来成了常识，而科学自身又需要向着新的领域进军。因此，发展、创新，是科学的生命。宗教教义则要求稳定，不断而迅速变化的教义得不到群众的信仰。因此，人类在科学活动中所获得的认识，无论是正确还是错误，到了宗教那里，都要被固定下来，变成稳定少变的教条。科学认识中所发生的错误不必说，科学认识中正确的部分，也要随时代的前进而成为过时的或错误的，并且可能与新的认识成果发生冲突。
    宗教（不仅基督教，其它人为宗教也一样）也可以容纳科学。而在基督教会迫害新派科学家的时候，他们还给新的科学加上一个用荆棘作的皇冠：“伪科学”。好像他们所维护的不是过时的科学，而是科学本身。
    宗教由于自身的需要，必须去接纳某些科学成果；宗教由于本身的性质，它也必须把科学的结论做成教条，这些教条，或早或迟，不可避免地要和新科学发生冲突。冲突的结果，当时要依双方力量对比的情势而定，长远则必然是以新科学的胜利与古典科学的失败而告终，并且如此往复循环，使科学渐进于真理。
    近代自然科学产生在欧洲，所谓科学与宗教的冲突，也主要发生在欧洲，发生在近代科学与基督教之间。这场冲突，以科学的胜利而告终，更正确地说，是以新科学的胜利和古典科学的失败而告终。
    在新科学产生之前，基督教就给科学保留着一块不大不小的领地，在教会的学校里讲授着亚里士多德的学说。在新科学未出现之前，就有一批教徒，甚至宗教职业者为着宗教的目的，即为着赞美上帝，而从事科学工作。哥白尼就是其中的一位神父。基督教不仅可以容忍他们的工作，而且是必须有他们的工作，或者说，他们的工作是中世纪基督教会工作的必要组成部分。中世纪基督教会所不能容忍的，是他们的工作所得出的新成果。所以太阳中心说遭到排斥，伽利略等遭到迫害。
在新科学不断胜利进军的情况下，基督教仍然保留着他们容纳科学的传统，一些基督教信徒仍然把从事科学看作是赞美上帝的良好手段。他们一面从事着自然科学的研究，一面保持着对宗教的虔诚，甚至把宗教的虔诚用于科学的研究。
    科学经过了血与火的磨难，以自己顽强的奋斗和超常的智慧，使自己成为各种社会文化现象中最重要的现象。科学使人类具有巨大的智慧和力量，这智慧和力量使人类成为这个星球上唯一的、几乎可以为所欲为的生物，使人类极大地改变了地球的面貌，并且还企图向别的星球进军。在一个相当长的时期里，人类对自己从科学中获得的智慧和力量感到无限的兴奋和鼓舞，因而对科学充满了赞美和感谢之情。人类甚至认为，科学，就等于正确。它不仅是全知的，而且是全能的，甚至还是至善、至美的。科学，代替了上帝和宗教。把科学说成宗教是错误的，但人类此时把以前崇拜上帝的感情许多移向了崇拜科学，把以前为上帝献身变为为科学献身，则是历史事实。
    科学不等于正确，科学带给人类的，并不全是幸福。科学带给人类的能力，一大部分成了人类自相残杀、甚至毁灭自己的能力；科学使人类极大地改变了自然，同时也使人类极大地破坏了自然，这种破坏开始威胁人类自身的生存。资源将会枯竭，人类的生存环境将会破坏。人类已经看到由于环境的破坏如何造成了许多物种的灭绝，因此担心，这种命运也将落到人类自己身上。于是，批评科学的声音逐渐多起来了。
    当前对科学的批评主要出现在科学高度发达的国家和地区，一些人认为，科学的发展已经到了尽头，不能再发展了。如果说科学在以前的发展于人类主要是功，带给人类的主要是福，那么今后科学的发展将主要是祸。机器人将毁灭人类，发展应该有个极限等等，是这种声音中的最响亮者。有些批评在于道德、伦理方面，认为科学可以给人提供力量和智慧，但不能给人提供道德。在这样的批评中，宗教似乎又显示出自身特有的价值。不仅宗教自身，甚至宗教以外的人们也有不少人认为，宗教可以给人类提供道德，而道德将给科学指明方向。这就是说，科学只能“拯救”人的肉体，只有宗教才能拯救人的灵魂；科学给人类带来物质文明的同时也带来了恶，只有宗教才能给人以善。
    人们在这里首先是把科学和技术混为一谈，又把技术和工程、工业、和工业中的不负责任的行为说成是科学的罪过。生态环境的破坏，首先是由工业中的不负责任行为造成的，而认识到这种行为危害的，也是科学。科学在未认识到技术和工业的负面效应的时候，它或许应对环境的破坏负一定的责任，在它已经认识到这种负面影响时，人们仍然要不计后果地发展工业，那就不是科学的责任，而是某些利益集团的罪过。而且要消除工业对环境的破坏，归根到底，要依赖科学自身，依赖科学自身对工业与环境关系的认识，依赖科学提供消除有害后果的方法。
    人类道德，从古到今不断发生着变化。在道德的演变中，科学无疑起了重要的作用。由科学而技术、而工业，极大地改变着人们的生存条件，也改变着人与人的关系。在过去认为是不道德的事情，在现在或许认为是道德的；反之亦然。如今自荐为道德之源和道德守护神的宗教的道德，也随着科学的发展而发展变化。在当前的社会里，各个宗教教门对其他宗教教门的排斥态度已经缓和，宗教战争之类的事情可说是不会再重演了。过去被认为是不道德、并被严厉禁止的行为，如今也得到一定程度的容忍。旧的道德原则不断让位给新的原则，并且逐步为宗教所接受。从这个意义上可以说，正是科学，给人类提供着新道德，正如它给人类提供新的生产、生活手段一样。
   并非只有宗教才能为人类提供道德，没有宗教，人类照样有道德，这一点，也是不证自明的。
    如果说自然科学的发展，使宗教可以不必操心人类的物质生活，社会科学的发展，也将使宗教可以不必操心人类的精神生活。科学需要献身精神，但献身精神并非一定要借助宗教；人类需要道德，但道德并非只有宗教才可以提供；人的精神要有个归宿，但不必归宿于宗教。不信宗教者照样可以高尚，甚至可以比信教者更加高尚；他们的精神，也可以有所归宿和安宁。对于我们来说，精神的这种归宿是比信教更好的归宿。罗素在他的《哲学史》中，高度赞扬苏格拉底临刑时的从容和高尚。

    六、科学就是求真，也就是如何获得真的陈述，经典的科学方法有两大类，即实验方法和理性方法，具体的说主要就是归纳法和演绎法。




    归纳法：将特殊陈述上升为一般陈述（或定律定理原理）的方法。经验科学来源于观察和实验，把大量的原始记录归并为很少的定律定理，形成秩序井然的知识体系，这就是经验科学形成的过程。可见怎样的归纳是有效的、可靠的，这是经验科学要研究的最重要的问题。自从严格意义上的科学延生以来，从未停止过这方面的探索和争论。可以看到随着深入的研究，发现这是个非常复杂的问题。远比演绎法复杂。也许正是这个原因，教育不敢注重科学方法的普及，使得大众接受科学知识和接受其它知识似乎一样，以致分不清什么是科学知识，什么是非科学的知识。这里无法严格的讨论归纳方法的完整内容，但为了说明下面的一系列问题，这里简单提些基础的归纳要点。归纳法分完全归纳法和不完全归纳法，其中完全归纳法应用范围很小，因为对绝大多数事物，可观察的现象往往都是无穷的。所以实用的归纳法必然是不完全归纳法。其又分两种即简单枚举法和科学归纳法。简单枚举法是不可靠的，只能得到或然性真理，因此科学归纳法是科学方法讨论的中心。所谓科学归纳法又叫排除式归纳法，这种归纳法不一定要增加原始陈述，而是排除那些可应用于特定事例的可能假说。
    1888年，达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。达尔文的定义指出了科学的内涵，即事实与规律。科学要发现人所未知的事实，并以此为依据，实事求是，而不是脱离现实的纯思维的空想。至于规律，则是指客观事物之间内在的本质的必然联系。因此，科学是建立在实践基础上，经过实践检验和严密逻辑论证的，关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。
    演绎法：应用一般陈述（或公理定律定理原理）导出特殊陈述或从一种陈述导出另一种陈述的方法。“新”不一定指在旧体系之外的陈述，只要是另一种没见过的表述就是新，因为所有的具有现实意义的陈述都可以放在一个科学体系内。
    在西方笛卡尔常被称为哲学之父、科学之父。严格的科学从什么时候开始，不是从哥白尼，不是从培根、也不是从伽俐略，而是从笛卡尔。严格的说，没有数学就没有科学。任何一门科学，没有数学的参与，则很难说有效，更谈不上能成熟。
    数学常不被称为经验科学，甚至有时称为形而上学，因为数学往往是从几个公理出发演绎出的理论体系。如《几何原本》仅由五个公理就演绎出厚厚一本书来，而把其中第五公设变了变，又演绎出《罗氏几何》和《黎曼几何》。数学的公理往往来源于直觉，所以又常常被称为先验科学，其实它与经验科学没有太大的本质区别，只是经验科学中的定律定理相对数学公理不那么直觉罢了。《欧氏几何》是对实际空间的研究，当然很容易直观得到几条公理了，《代数》《数论》等仅是对数和方程进行研究当然也可能建立在几条直观的公理规则的基础上，但《相对论》要把时空物质都联系起来研究，则其定律定理就不是一目了然的了。数学被认为最抽象的，其实正是其抽象才认为基础，越是具体则研究对象涉及的因素越多。
    几何为什么是科学的基础，正是因为所有的事物都占空间，代数之所以是基础，是因为所有的概念必需量化后才能被精确研究,数学连接了人脑抽象的想象和自然具体的事物。抽象有两层意思，一是事物某侧面的描述，二是难以理解难以想象。当然很多情况下这两层意思都有，因为对事物不完整的描述就不具体了，也就难以想象。然而抽象的理论之所以实用正是因为我们对具体事物的描述和处理总喜欢一部分一部分进行。因此抽象的往往是基础的。
    笛卡尔显然认识到了这一点，并进一步提出了科学研究必需遵守的一些原则：①只把那些十分清楚明白地呈现在我的心智之前、使我根本无法怀疑的东西放在我的判断中；②把难题尽可能分解为细小的部分，直到可以圆满解决为止；③按从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点地上升到复杂的对象的认识；④把一切情形尽量完全地列举出来，尽量普遍地加以审视，以保证没有遗漏。这几个原则除了第一点轻视了实验的作用外，是非常精辟的。整个经典科学按照这些原则建立起来。
    现代科学尽管补充了经典科学的方法，但以上经典科学方法仍是科学的最基本方法和主要方法。所谓类比、模拟、实验、分析综合和假说等也都应属于经典科学的方法，由系统论、信息论和控制论提练出的功能模拟法、黑箱法和信息法即使在电脑处理能力极强的当今，也只能算是科学方法的补充。从整体到细节这种颠倒的认识过程无论如何不可能成为主流方法，只在不得已时使用。
从将数学应用于各门科学所出的成果来看，说演绎不能得到新东西有非常明显的问题。比较而言，演绎比归纳有较多的主动和自由，因为演绎可以自由选择初始公理，自由制定演绎规则，这样就能创造出大量的理论体系，这些理论体系一旦发现现实世界某部分适用，则立即显示出它的巨大作用，如《黎曼几何》用于《相对论》，《群论》用于《粒子物理学》等等。
    另外归纳本身常需要演绎，且一个陈述的正确程度需要用数字反映出来，由于数学的加入大大减少了归纳程序，提高了归纳的效率。比如，德布罗意根据光的波粒二象性和详细考查物理学的发展过程，扩展联想到可能所有粒子都具有波粒二象性，这过程几乎属于演绎，但根据这一假说可以定量地预测出电子衍射的结果，通过实验记录现象，由实验现象记录与理论导出陈述的定量比较，从吻合的有效数字中就能大致知道该假说的正确程度。显然有效数字是实验的核心理论，有两位有效数字吻合意味着只有百分之几的错误概率，有8位吻合则只有亿分之一的被证伪概率。所以定量实验实际上是弥补不完全归纳的缺陷。几个精确的实验就可以大致证实或证伪假说了，否则象《广义相对论》这类很难观察的理论就无法得到人们的承认。　　
    数学是科学的皇后。在某些哲学家那里，理性主义与经验主义的区别常用倒金字塔和正金字塔来比方。认为先验的体系一旦某一原则或原理被证伪，则整个体系化为乌有，而经验体系即使有几个原理被否定，但就象金字塔底部抽去几块石头并不会使金字塔倒掉一样（如牛顿力学属于经验科学，它没有因为相对论推翻了其几个定理而崩塌）。这个比方只是警示我们小心地套用人为构造的理论，而理性则是科学的本质，因为演绎不仅用来构造理论、应用理论导出陈述，而且它也溶于归纳过程中。科学离不开逻辑、离不开理性。　　
    科学方法似乎毫无趣味、很难理解，但是与科学上的发现同样重要。国际科普理论学者认为，科学方法是科学素养中最重要的内容，公众理解科学，最重要的就是要理解科学方法并应用这些科学方法解决自己生活和工作中的各种问题，在现实生活中，一些人的盲从行为，也与缺乏科学方法有关。特别是在我们中国这个缺乏理性基础的国度更应该强调学习科学思维方法。
    科学是由人类感知的自然现象，通过观察、抽象、总结形成有因果系统的有实验共性结论的知识体系。科学最基本的特征是可重复性；科学精神的核心是创新精神与游戏精神。科学精神的本质是创新与发展进步，真正的科学绝不是是固步自封的教条。