辽宁省机场:现代科学的若干问题（1至10章）

现代科学的若干问题（1至10章）

第1章  科学的目的、作用与定义

曾在无线电通信和移动通信领域，从事科学技术研究，但关于“什么是科学”的问题，仍有必要加以研究与探讨。退休后闲暇，时间充裕，为再次踏入科学知识体系，具备了充分和必要条件。

   “科学”作为一个术语，出现并广泛用于西欧16世纪。

英国的弗兰西斯·培根，作为当时著名的哲学家，首先意识到科学及其方法的意义。他提出科学的目的在于，改善人类在地球上的命运。他试图明确：现代科学方法论；科学发展的方向；科学的动力和精神。

本文将涉及科学定义，科学方法、科学精神与科学的目的和意义。

“科学”至今，没有世人公认的定义。英国“科学学”奠基人贝尔纳认为,无法给予科学以适合的定义，在人类历史的长河里，科学业已改变性质，具有无比丰富的含义。

然而也有不同的观点：无论科学的范畴多么广泛；不管科学的性质如何改变；不论它获得了多么高的地位和声誉；面临多少愈来愈复杂的难题。明确科学的概念和定义，对于科学都十分有益，尽管一些定义，绝非完善和全面，尚有见仁见智的诸多分歧。

事实上，人们一直在思索科学的含义，从简单到复杂，试图给出科学的定义：

（1）科学是人类理性认识所获得的知识体系；

（2）科学是如实反映客观事物固有规律的系统知识；

（3）科学是根据观察到的现象和事实，通过逻辑推理所得出的，

可以验证的结论和理论的知识体系；

（4）科学是人类活动的一个范畴，它的职能是总结关于客观

世界的知识，并使之系统化。‘科学’这个概念本身不仅包括获得新知识的活动，而且还包括这个活动的结果。

根据以上科学的定义，我们不难加以概括：科学是人类观察和研究宇宙大自然的客观事物，经过逻辑推理所获得的理性认识、结论和理论的系统化的知识体系。

既然科学十分复杂，那就必须分门别类，使科学层次化和系统化。按研究对象的不同，可分为自然科学；人文社会科学；认知思维科学；以及总括和贯穿于上述三个领域的哲学和数学。

按照客观对象，科学实践的不同联系，可分为理论科学；技术科学；应用科学等。科学来源于社会实践，又服务于社会实践。

科学从20世纪加速发展以来，科学是推动社会发展的革命力量。

改善这人们“生老病死”的处境，提高着人们“衣食住行”的质量。

不言而喻，科学的发展与作用，也受到社会的反作用，受到人文社会条件的制约。然而，无论如何应当乐观，现代科学正沿着既高度分化，又高度结合和综合的方向发展。

第2章  英国提出一个科学的新定义

英国科学委员会于2009年提出一个科学的新定义：“科学是以日常现象为基础，用系统的方法对知识的追求、对大自然的理解以及对社会的理解。”

为什么要对科学作新的定义呢？该科学委员会的高层迪安娜·卡安哈姆说：“对‘科学’的新定义，有利于人们分清什么是真科学，什么是伪科学。”

那么如何理解这个“科学”的定义呢？英国皇家学院科技史教授戴维·伊格顿说了两点：“其一，这个定义说明了科学是追求，是行动，与创造新知识有关，但不是创造新知识本身。科学是一种研究，但科学的定义还应说到知识的本质，而不应只谈及创造知识的意义。其二，对‘科学’的定义还应包括历史研究和新闻学，因为科学是离不开人文科学的。”

英国哲学家ＡＣ·格雷琳说：“因为‘科学’涵盖的领域很广，所以对它的定义也应很宽泛，需要说到自然科学的研究，也要说到社会科学的研究；需要用到‘系统’和‘现象’这样的词语，我觉得这个定义下得很好。”

应当指出，这个新的科学定义，虽说它看似了无新意，但通过相关人士的说明，我们却比较清醒：这个新的科学定义，提出一个重大问题：即科学应当涵盖它所离不开的诸多人文学。这涉及20世纪50年代以来，科学与人文两种文化争论。该定义能否结束这场争论，

两种文化是继续冷战，还是促使“大科学”的出现。我们只能拭目以待。

第3章  科学精神

自然科学，是关于自然界的知识体系，科学精神，就是蕲（qí）求真知和/或真理。

相对于知识体系而论，科学精神，是本质和核心，是探索者的灵魂。

相对于观察和实验的活动而言，科学精神，是对探索者意志和毅力的考验。人们追求真理，既要有坚持真理的气概，也要有服从真理的勇气。

所以一切学术上的不端，都是对科学精神的背叛！抄袭是人格灵魂的迷离，造假与真理，谬之十万八千里！1916年，中国科学社社长，留美学生任鸿隽，在《科学》月刊发表《科学精神论》，称科学精神为“科学发生之源泉”，“科学精神者何？求真理是已。”

1917年，美国奥柏林大学教授梅加夫，在向中国留学生发表的讲演中提出：“传统主义”维持社会稳定，“科学精神”推动社会发展，两者构成影响社会的张力。他说科学精神，即是“服从真理之精神”，认为中国之急务“莫如科学精神之普及”。

第4章  科学方法

科学方法源远流长：在科学的童年，亚里士多德的《工具论》是古代逻辑方法的大全。欧几里德的几何学，阿基米德的静力学，则是应用亚氏逻辑的典范。

经过中世纪的跋涉和积淀，借助于文艺复兴的腾飞，终于在近代科学诞生之前，科学方法耸立起两座丰碑：经验论者F.培根的《新工具》（Francis Bacon, 1620年）；理性论者R.笛卡儿的《论方法》（René Descartes，1637年）。这两部宏篇巨作的伟大意义，是使科学方法如虎添双翼：使经验归纳法和假设演绎法，奠定了科学方法的模式和格局。

科学方法此后两百多年的发展，大都是对“培笛法”的深化和拓展，其间有休谟的“敏锐质疑”，有哲人们不懈探究与庞大构建，使基于经典科学的科学方法，颇具规模而意义深远，且有史可鉴。

现代科学方法论，始于20世纪初的逻辑经验论。而逻辑经验论的出现，则与它广泛汲取和不断积累有关，有着坚实基础绝非偶然：

批判学派对科学的哲学反思；现代数学和逻辑学的最新进展；诸如相对论和量子论一类的物理学革命硕果和快速发展。在雄厚基础上产生的逻辑经验论，以经验证实或确证为根基，以语言分析为特征，以对科学知识的逻辑重构为旨趣，建立起现代经验科学的逻辑方法，而该方法与科学的结合更为紧密。

逻辑经验论实际上实现了科学方法论从古典到现代的转换，使专门的哲学分支学科随之出现。

科学总是与时俱进的发展，此后逻辑经验论，同样受到诘难、挑战和批判：诸如波普尔的证伪或否证主义，库恩的历史主义，以及拉卡托斯的科学研究纲领方法论，

这些在二十世纪后50年，构成了科学方法发展的主线。一切科学理论的探索，归根结底是科学方法的探索。在科学创造过程中，往往伴随着新科学方法的诞生。我们可以断言，科学方法仍会与时俱进，然而它将沿着怎样的轨迹发展？这需要我们继续地关注和明鉴。

第5章古典经验论始祖弗朗西斯·培根

    弗朗西斯·培根，第一代聖阿尔本子爵（Francis Bacon, 1st Viscount St Alban，1561年1月22日－1626年4月9日），英国散文作家、法學家、哲学家、政治家，是古典经验论的始祖。

培根是第一個意识到科學及其方法论的历史意义以及它在人类生活中作用的人。他試图通过分析和确定科学的一般方法和表明其应用方式，给予新科学运动以发展的动力和方向。

培根是一位哲学家。他一开始就探索实验方法的各种可能性，他说他要做科学上的哥伦布。1605年他出版了第一本书《学术的进展》，这是解释他的见解的最早的一部通俗读物。

1620年，他主要的著作《学术的伟大复兴》出版了一部分，这部书到他死时还没有写完。培根把此书分为六个部分，其中《新工具论》主要是对科学方法的分析，是书中最完整的部分。

他对十七世纪英国和十八世纪法国影响都极大。在这部著作里他提出了以观察和实验为基础的科学认识理论，作为归纳法理论逐渐为人所知。

培根认为对自然的科学理解和技术控制是相辅相成，两者都是运用科学方法的成果。培根对印刷、火药和罗盘的发明非常重视。他以这三种发明为例，证明近代人比古希腊人的知识高明得多。培根说：

“因此促进科学和技术发展的新科学方法，首先要求的就是去寻找新的原理、新的操作程序和新的事实。这类原理和事实可在技术知识中找到，也可在实验科学中找到。当我们理解了这些原理和知识以后，它们就会导致技术上和科学上的新应用。”

培根请求詹姆斯一世颁布命令去搜集各种方面的知识。他认为把大量事实搜集起来是他的方法的首要要求，只要有一部篇幅六倍于老普林尼的《自然史》那样的百科全书，他就可以解释自然界的所有现象。

培根的科学方法观是以实验定性和归纳为主。他对科学方法上使用的数学和演绎法采取不信任态度。培根只是在他提倡的方法上有他的独创之见，但这些独创之见也没有立即得到应用。到十九世纪由于地质学和生物学中进化论的发展，培根的定性－归纳方法才受到人们的重视。

在评价培根的方法论時，马克思曾说：“科学是实验的科学，科学的方法就在于用理性的方法去整理感性材料，归纳、分析、比较、观察和实验是理性方法和重要条件。”

在应用科学方面，培根感兴趣的主要是工匠的技术和工业生产过程，因而他被称作“工业科学的哲学家”。

培根还是一位散文家。他在1624年出版的《论说文集》一书，文笔非常优美，是值得一读的佳作。其中有很多名句：

读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，物理学使人深刻，伦理学使人庄重，逻辑修辞之学使人善辩；凡有所学，皆成性格。

真理是时间之产物，而不是权威之产物。

合理安排时间就是节约时间 。

第6章  现代科学鼻祖笛卡尔

勒内·笛卡儿（René Descartes，1596年3月31日－1650年2月11日），生于法国安德尔-卢瓦尔省的图赖讷（现称笛卡尔，因笛卡儿得名），1650年2月11日逝世于瑞典斯德哥尔摩，是世界著名的法国哲学家、数学家、物理学家。他对现代数学的发展做出了重要的贡献，因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何之父。他还是西方现代哲学思想的奠基人，是近代唯物论的开拓者，提出了“普遍怀疑”的主张。他的哲学思想深深影响了之后的几代欧洲人，开拓了所谓“欧陆理性主义”哲学。

法国科学家笛卡尔，是现代科学的鼻祖。德国哲学家黑格尔称他为，现代哲学之父。笛卡尔涉猎广泛，在科学领域有巨大的贡献。他从“我思则我在”出发，提出思维是人存在的基础。人只有通过感觉才能够思维，但感觉不能作为知识的基础。因为感觉总是因人而异，

所以很不可靠却十分可疑。只有通过自然现象的观察，并经过人们的“逻辑推理”，所获得的理论或知识体系，才有可靠唯一普遍性的意义。显然知识的基础是逻辑推理，但他同时认为知识也有局限性，进而提出对知识体系的“质疑”，即对于已有知识体系，有必要进行不断地质疑。这是从已知到未知的动力，从而使知识的探索，逐步逼近未知的真理。

第7章  天文学否定教会“真理”

这里有个事例非常典型： 对于世界各民族来说，虽有不同地域和文化背景，但数千年来对“天地”的感觉，却是完完全全的相同：

即所谓“太阳围着地球转”，朝日升东海夕阳落西山。直到16世纪神医哥白尼，才发现教会的“地心说”是与事实相悖的假真理。不是“太阳围着地球转”，而是“地球围绕太阳转”。当时“圣经”是真理，而真理却由“教会”专断。哥白尼意识到教会的迫害，才将他《天体运行论》出版，明智的拖延到他临终之前。

后来。布鲁诺和伽利略，进一步发展了天文学，证明了《天体运行论》的正确，从而使天文学成为一门科学。最为不幸的是，布鲁诺惨遭教会的火刑。伽利略的晚年也非常不幸，教会权威人士很快发现，他支持哥白尼的观点，于是一次次将伽利略，押上宗教法庭审判。当时伽利略年近七旬，身患重病体质虚弱，在宗教法庭上，受尽精神和肉体的折磨。1633年6月22日，他被迫跪地发誓：哥白尼的理论，纯粹是胡言乱语，他诅咒、痛恨和放弃，他的过去，……。伽利略刚刚宣布誓言，就大声地叫喊，“不管怎么说，地球毕竟在运动着”。这表明他并没有放弃自己所坚持的科学真理。伽利略被判终身监禁，

监外执行。

    1983年，罗马教会终于为伽利略冤案公开平反。伽利略这位科学巨人，竟然含冤350年，这是一次空前绝后的迟到平反。

这是一个非常典型事例，它雄辩地表明，通过观察与逻辑推理，是获得理论和真知的途径。

第8章  严格意义的科学定义

关于“什么是科学”的问题，不仅至今没有统一的答案，还涉及非科学和伪科学的问题，以及大科学和复杂性科学的难题。若给科学以严谨准确的定义，或正确回答并界定科学的问题，需对现代科学哲学的主要观点，作些必要的介绍、说明及评判。

首先我们欣赏一些“科学定义”：科学是人类理性认识，所获得的知识体系；科学是如实反映，客观事物固有规律知识体系；科学是从观察到的现象和事实，通过人们逻辑推理，所得出的可以验证的结论，或理论的知识体系；

科学是人类活动的领域，其职能是总结客观世界，自然与社会的知识体系，并系统化所获得的知识体系；科学的概念应当包括：人们获得新知识的活动，以及这类活动的结果或成果。

科学按其研究对象的不同，可以进一步细分为：自然科学，人文社会科学和思维科学，而哲学和数学，总括和贯穿上述三个领域；按照实践的不同联系，可分为理论科学与技术科学，以及应用科学。

科学来源于社会实践，又服务于社会实践，科学是一种推动发展得力量，始终在推动社会发展，而科学的作用和发展，又与社会条件，

以及科学环境有关，现代科学正沿着高度分化，又高度结合的方向蓬勃发展。

    第8-1章  逻辑经验主义的科学定义

20世纪初，勃兰特·罗素等提出：以可证实性分析科学理论；

以归纳逻辑来表征科学理论。并以这两个特征，作为科学、非科学，

以及伪科学的唯一界定标准。

例如水有三种存在形态，液态、气态和固态，这与温度有关，不论是司空见惯的日常现象，还是实验室的科学实验，都能得到可重复的检验。

为了评判上述科学定义，为了寻求严格准确的定义，有必要对现代科学哲学，作简要介绍和清晰理解。

第8-2章  批判理性主义的科学定义

批判理性主义，是奥地利科学哲学家，卡尔·波普尔的哲学体系。

他提出科学的可证伪性标准：认为所有理性知识，或是科学理论，

不必接受证实性，或确证性的检验，而必须符合可证伪性，这就是检验科学知识，或理论的证伪性标准。

如何理解证伪理论的标准？这里有一个经典的实例：关于“羊全都是白色的”命题，不论牵来多少只白羊，也不能证明这是正确命题，

而只要牵来一只黑羊，就能证明这是一个错误命题。

另一个事例非常有趣：太阳总是随着鸡叫而升起，按照归纳逻辑的推理，不是太阳升起引发鸡叫，便是鸡叫引发太阳升起，若把鸡脖子扭断来证伪，则两者都不能成立。因而单凭实证性归纳逻辑，不能保证命题不出差错，而可证伪性演绎逻辑，却不会出现诸如此类的问题。

第8-3章  历史主义学派的科学定义

20世纪五十年代，陆续涌现诸多的历史主义学派。它既要求可重复性和可检验性；也要求符合历史的进程，以及科学理论的进步性；

还要求比其先驱理论，具有超量的经验和知识内容；以及对于未来发展，具有可预见性，具有先知先觉的功能。按照上述的科学划界标准，

牛顿力学理论是科学，它既满足可证实和可重复性，又比伽利略和开普勒的理论，具有“超量内容”及先进性。

爱因斯坦相对论是科学，因为它满足可检验性和可证实性，又比牛顿理论广义，并且有先进性。

第8-4章  核心理论或试金石理论的科学定义

20世纪80年代前后，关于科学的可证伪性标准，人们已欣然接受。然而我们必须认清，那是1930年的经典理论。科学哲学自那以后，已有巨大变化且不断演进。

究竟什么是科学？以及进化是什么理论？必须作进一步的阐明。

众所周知科学理论的特征趋向于层次结构。较晚且较少的理论，依赖于较早且较为基本理论。拉卡托斯将这种依赖，看成是一种相互依赖。

他将基本理论描述为“核心理论”或“试金石理论”，它们被辅助理论层所保护。这种稍加修正和辅助的科学理论，所包含的结构模型具有重要意义，

它解释了为什么核心理论，不能轻易被波普尔标准所证伪，如果实验结果与理论预言不符，作为一个科学家，不一定会被迫放弃这个理论。他面临着两种选择：或是放弃理论的核心部分；或是调整保护带的辅助理论。

第9章  非科学知识体系

根据第8章的论述，我们不难发现，科学理论的划界标准，同时也是非科学知识体系，用以界定的标准。也就是说，凡不满足科学界定标准的，就是非科学知识体系及其特征和含义。在这个意义上的非科学知识体系，具有十分广泛的领域：如数学、哲学、逻辑学、语言学，又如人文社会学、宗教和文学艺术。

非科学知识体系绝非没有意义，更不等于伪科学，非科学也是严密的知识体系，并具有特别重要的意义。只是按照严格的科学定义，它们不是科学，而是非科学知识体系。诚然其中确实有也有伪科学，

并将在后面进行探讨分析。

第10章  自然科学与非科学知识体系分野

自然科学与非科学最大区别就在于，寻找真知的途径和方法。

自然科学完全依赖于，假设、证明、推理和实验，无论探索者来自于何种文化，运用哪种语言，信仰什么宗教，都与探索的途径和方法无关。探索者仅需运用数学语言，及科学方法有的放矢地求证，而无须向对方或别人或机构，作任何其它的解释和说明。例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，可重复的和普遍的。 

然而非科学却大不相同，它需要通过说服、辩论或争论，甚至尖锐地对抗，才可以达成某种定论，比如政治、法律、宗教等。这些领域会在相当程度上，受到文化与信仰，以及民族和/或地域的影响。比如政治理论和/或伦理，一旦跨越文化鸿沟和/或国界，便没有统一的认识或“真理”。因而在这些领域里，许多基本概念的定义，既不普遍也不是唯一。许多科学之外的理论或“真理”必须通过宣传、说服或布道，才能达成某些共识，实现思想认识的大体一致。

如果有人认为，自己掌握某种“真理”他必需通过与其真理相关，而持有不同“真理”的人们，进行辩论或争论，或对公众宣讲他自己的“真理”，从而说服别人接受他的理论。

政治家的真理和成功完全在于，他们的雄辩才能和说服力，而科学理论，绝不需要这种辩才和说服力。