中国的科技,从李约瑟难题说起

在对科学问题的整体把握上,我们中国科学家丝毫不逊于西方科学家。

一、“李约瑟难题”的提出

众所周知,中国光辉灿烂的5 000年文明造就了辉煌的成就。中国古代的四大发明,在人类科学文化史上留下了灿烂的一页,它推动了技术的进步,并且是欧洲产生近代科学的动力。欧洲文艺复兴时代的巨人、近代科学发展的奠基人弗兰西斯·培根(Francis Bacon,1561—1626)特别赞叹中国伟大的四大发明,在论及中国的指南针、印刷术、火药三大发明所产生的“力量、效果和影响”时,曾深刻地指出:“纵观现今社会,许多发明的作用和影响是显而易见的,尤其是印刷术、火药和磁铁。这些都是近代的发明,但其来源不祥(注:当时培根不知道这些发明来自中国,而说这是‘发生在近代而来源不明的三个发现’)。这三件发明,改变了全世界的整个面貌和事物的情况,头一件在文字上、第二件在军事上、第三件在航海上(印刷术使文学改观,火药使战争改观,磁铁使航海改观)。可以说,几乎没有一个帝国、没有一个教派、没有一个显赫的人物,对于人类事务曾经比这些变化在加强人类事务上以更大的力量和影响。”

公元16世纪之前,中国发展了许多卓越的技术,在世界上处于领先地位。那时,中国是技术出口大国。英国科普史家李约瑟博士的巨著《中国科学技术史》,它有7卷20册,叙述了中国古代在数学、物理学、天文学、地球科学、化学、生物学领域的成就。我曾翻阅了《中国科学技术史》的一本简写本,它是英国作家罗伯特·坦普尔写的,书名叫《中国——发现和发明的国度》,叙述了中国古代250项发明和发现。中国不仅贡献了四大发明,而且在农业、建筑、地理、陶瓷、冶金、医学等一系列领域有重大的发明和贡献。我实在惊异我们的祖先有许许多多的创造发明,其中包括公元11世纪苏颂擒纵器(机械钟表的核心)的发明以及公元14世纪我国有火箭的实践;春秋战国时期普遍运用的筹算完全建立在十进位制基础上,是当时世界上最为先进的记数法;中国的冶炼术和丝织技术达到了相当高的水平。由此可见,中国的发明是西方科学复兴的手段,它和中国的文化不仅为西方的近代文明提供了物质基础,而且是西方现代科学技术的源头和动力。古代中国的科技和文化是遥遥领先的,使我们每个现代中国人想起我们的祖先,既自豪,又惭愧。

中国古代曾出现过灿烂辉煌的文化、科学和技术。从公元3世纪至16世纪的1 000多年漫长岁月里,中国人在应用自然知识于满足人的需要方面,曾经胜过欧洲人;中国的科学技术远远走在西方世界的前列,有许多发明在欧洲产生过巨大影响。从近代科学在欧洲产生起,中国的科学技术出现长期的停滞,并由于科学技术的迟滞,导致中国近代以来的落后。

从1943年到1946年,李约瑟先后在中国做了11次长途考察,路程长达3万里。他的考察和研究的结果是,16世纪之前的中国是世界上科技最先进的国家,有一系列的发明创造和技术,同时他产生了疑惑:“为何中国在科技发展上长期领先西方而现代科学竟出现于西方而不是中国?在最近的数百年里,中国的科技如何会停滞不前,以至于成了一个备受欺侮凌辱的衰老帝国?”于是形成了李约瑟的问题:“中国作为四大发明的故乡,中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献,但为什么科学没有在近代的中国发生?也就是说,曾经领先世界各国几百年上千年的中国科技,中国文明在近代为什么落后于西方?”这是一个值得我们反思的问题。该问题至今无人能给出满意的答案,遂被称为“李约瑟难题”。

二、中西方科学技术创造和发展的不同方式

作为“李约瑟难题”的答案各种各样,莫衷一是。我想从理性思维的角度谈谈由于科学文化的差异导致中国的科学技术迟滞的原因,看看能否从中汲取些什么启示。让我们先看一下大科学家爱因斯坦于1953年给J.E.Switzer的信:

西方科学的发展是以两个伟大成就为基础的,即希腊哲学家发明的形式逻辑体系(在欧几里得几何学中),以及通过系统的实验有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)。在我看来,中国的贤哲没有走上这两步,那是用不着惊奇的,令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全都做出来了。^[2]

这段话说明了:西方科学的两大基础是形式逻辑体系和系统的实验找因果关系;古代中西文化有不同的基础和很大的差异,而中国的科学有自己的不同于西方的基础,在自己的基础上,中国的贤哲也做出了伟大发现。思维方式的不同并不表明中国不能为近代科学的发展做贡献。

我们先来看东西方文化的源头。公元前800—200年是人类历史上一段极为特殊的时期,被称为人类文化史的“轴心时代”,在这个时代,在几个当时完全隔离的地区,几乎同时出现了异常杰出的思想家群体,产生了所有我们今天依然在思考的基本范畴,他们创建的哲学和方法论至今仍是人类文化的基础。中国(正值春秋时期)出了老子(约前604—前531)和孔子(约前551—前478);印度出了释迦牟尼(约前565—前486);希腊出了柏拉图(约前427—前347)。与柏拉图同时代的还有亚里士多德、欧几里得和阿基米德。古希腊从赫拉克利特、德谟克里特到亚里士多德一直存在着“公理化”知识传统。希腊的古科学是近代科学的先驱,几乎在每一领域、每一问题上,希腊人都留下了思考,他们是近代科学的老师。亚里士多德,几乎在每一个知识领域都发表了卓越的见解,是一位不折不扣的百科全书式的学者。欧几里得著的《几何原本》只用了5个公理、5个公设和23个定义证明了467个命题,是最早的完整的公理化体系。1687年牛顿发表的《自然哲学的数学原理》,就是完全采用以《几何原本》为样本的公理化体系。阿基米德是数理科学第一流的天才,在工程技术上也有很多成就。著名的浮力定律是以他命名的。

希腊哲学主要关注的是自然界的问题,研究的是自然哲学。首先,希腊人把自然作为一个独立于人的东西加以整体的看待;其次,他们把自然界看成一个有规律的,而且其规律可以为人们把握的对象;再次,他们创造了一套数学语言力图把握自然界的规律。在这三个方面,希腊人都开了科学发现之先河。

再看我们中国,在春秋战国时期,出现了孔丘、墨翟、老聃、庄周、惠施、孙武、荀卿、孟轲、韩非等一大批思想巨子,以其不拘一格、独抒己见的原创性思想,共同酿造了中国的文化精神。那时的思想家,头脑中没有固定的模式,也没有独尊的权威,思想解放,“百家争鸣”。著名的思想家、教育家孔子的思想核心是“仁”即“爱人”,“正名”。反映他的思想的《论语》对中国的政治、教育和文化起了重大的影响。老子的思想核心是“无为”,把“无为”看作是“道”的性质,以及最高的德行。老子的《道德经》是一部奇特的哲学著作,以其深邃玄妙的哲理内涵,给人以多方面的启迪。无论孔子或是老子,中国哲学主要关注的是社会与为人处世的问题,研究的是人文哲学,哲学的中心是伦理,是人与人,人与社会的关系。中国古代哲学重人伦道德、重个人修养、重实用理性的文化价值原则。表现在科学和技术上,重对认识对象的直觉体悟和整体把握。表现在为人处世上,孔子之学使人成为明哲献身的人,是“入世”的哲学;老子之学使人成为明哲保身的人,是“出世”的哲学。孔老之学构成了中国人的人生哲学。

形成古代中国哲学、科学文化是有其地理、经济背景的。冯友兰先生在《中国哲学简史》的第二章有详尽的分析[2]。从地理、经济条件上说,中国是大陆国家,古代希腊和近代工业革命的英国都是海洋国家。中国(大陆国家)靠农业立国,农业是生产的主要形式,土地是财富的根本基础。社会、经济的思想和政策的中心总是围绕着土地的利用和分配。古代希腊和近代工业革命的英国(海洋国家)是靠商业维持其繁荣的,靠战争和掠夺殖民地发展自己的国家的。

农业国家的社会、经济的理论、政策都是企图“重本轻末”,即“重农轻商”,商人受到轻视。理由是,农业关系到生产,而商业只关系到交换。在能有交换之前,必须先有生产。古代中国的哲学家断言,在经济上农业比商业重要。海洋国家社会、经济的理论、政策是发展商业、重视商业。海洋国家的商人有较多的机会见到不同民族的人,他们风俗不同,语言也不同;商人惯于变化,不怕新奇。

古代中国的哲学家认为,农很朴实,所以容易使唤;他们孩子似的天真,所以不自私;他们的财物很复杂,很难搬动,所以一旦国家有难,他们也不弃家而逃。商的心肠坏,所以不听话;他们诡计多,所以很自私;他们的财产很简单,容易转运,所以一旦国家有难,他们总是逃往国外。实际上,商人很精细、很聪明。商人必须变化以适应交换(市场)的需要,为了畅销其货物,他们必须鼓励制造货物的工艺创新。而农的生活方式是顺乎自然的,他们的世界很狭小,“两亩土地一头牛,老婆孩子热炕头”。古代中国的哲学家断言,在生活方式上农也比商高尚,“重利轻义”为中国的道德所不齿。

关于中西哲学的方法论,冯友兰先生引用并同意诺思罗普(Northrop)教授的观点。诺思罗普认为,古代中国重视用直觉得到的概念。古代希腊和近代工业革命的英国重视用假设得到的概念。他解释说:“用直觉得到的概念,是这样一种概念,它表示某种直接领悟的东西,它的全部意义是某种直接领悟的东西给予的。‘蓝’,作为感觉到的颜色,就是一个用直觉得到的概念。”“用假设得到的概念,是这样一种概念,它出现在某个演绎理论中,它的全部意义是由这个演绎理论的各个假设所指定的。……‘蓝’,在电磁理论中波长数目的意义上,就是一个用假设得到的概念。”

农所要对付的,例如田地和庄稼,一切都是他们直接领悟的。他们纯朴而天真,珍视他们如此直接领悟的东西。农的生活方式是顺乎自然的。他们赞美自然,谴责人为,于其纯朴天真之中,很容易满足。他们不想变化,也无从想象变化。和农一样,古代中国哲学家以对于事物的直接领悟作为他们哲学的出发点,中国古代的科技发明家也一样。

自孔子和老子的学说发展的几千年来的中华文明,我们可以看到这样的现象:我们的文明很早就深深地根植于现世生活中,不会由于理念的改变而使人们放弃生活本身。我们的文明不会为了脱离生命的信念而放弃生活。我们的文明具有以自己为中心、排异性强、同化力强的特点。我们太热爱生活了,凡是与日常生活有关的事情,我们早就做得很好,甚至最好。但是,由于我们的文化过于注重经验和实用,而忽视超验和非功利的理论,以致长期没有建立起严谨的西方式的理性思维体系。

中西古代哲学和文化反映到科技教育领域的影响自然是不同的。我们可以看出:

中国古代科学的特点是技术型和经验型,从整体把握复杂体系的规律。中国传统文化中缺乏希腊式的数理自然现,因此虽有许多重大发明和发现,却未把它们上升为系统的理论;我们的先人止步于技术的发明,而没有发展形而上的自然哲学;我们有机械的发明,而从未能建立抽象的动力学原则;我们的光学,有凹凸镜影之观察而未有物理光学类似光波之概念;我们的数学有应用性的代数而无逻辑演绎的几何学;我们知道“勾三、股四、弦五”,却没有去寻求证明它的“公理化”逻辑体系。我们有磁石的应用而从未达到定量的磁作用定律。中国古代科技的突出特点就是极强的实用性,一旦现实不提出直接的要求,它就没有了发展的动力。我们对“天象”做过人类历史上最悠长、最详尽的记述,却没有从中整理出“金、木、水、火、土”诸星的运行规律。我国的科学与发明,多系技术性、观察性、记录性、个别性,弱于抽象的、逻辑的、分析的、演绎的科学系统;偏重实用而大多不追究公理,缺乏希腊哲学的“公理化”知识传统。当然,这与其说是缺陷,不如说是中西科学文化的差异。但我国传统文化中“重术轻学”“实用至上”的偏颇是显而易见的。

中国的科学文化过于注重经验和实用,而忽视超验和非功利的理论,文化传统优于求“善”,缺乏求“真”。读书明理,但此理多半是伦理之理,情理之理。古代中国人大多习惯于沉醉在切近的事物的现实里,而不是抽象的理念。中国的教育讲求扎实的训练,强调规范、静思和谦逊,循序渐进;但重继承轻批判,最不愿冒犯先人。过于注重经验和实用与急功近利的影响至今仍然存在。

西方科学是从古希腊的哲学和科学继承下来的,它的特点是注重通过实验认识自然,用逻辑推理理解自然,把复杂体系分成基本单元,注重实验和认识自然。希腊人不讲实用,为理论而理论,重公理(公理济远),这就为科学的发展开辟了无限的空间。希腊人的数学和自然哲学时隔一千多年后仍然能推动欧洲科学的发展,充分显示出理论的力量,而实用科学眼光不够远大,为自己设定的发展空间是很小的。

当然,近代科学的出现并不是一件容易的事。关于近代科学的诞生。曾经有人问过爱因斯坦:为什么中国没有发展近代科学?爱因斯坦说,近代科学的发生需要许多条件同时成立,一是要有传统(特别是希腊文明的传统),另一是要有特殊人物或伟大人物(如伽利略、牛顿等),他们能够见人之未见。尽管在人类历史上,有许多相当发达的文明,但在这些文明中,实证精神与逻辑推理能力还相当薄弱,更不用谈到两者的结合了。

近代科学继承希腊哲学传统似乎是合理的,一方面是因为欧几里得几何学的发明或发现,以及活跃、严肃而又合乎逻辑的讨论。重要的是,还有亚里士多德关于逻辑的观念,他建立了一连串的假设,然后推导出结论的想法,是永垂不朽的。

关于中国古代有无科学的问题,可以说是李约瑟难题的延伸。中国科学院在2000年8月曾举行大规模的讨论会。正反双方展开了交锋。正方说,中国古代有演绎推理(据刘徽《九章算术注》),有农学,有归纳逻辑(说有易,说无难),有医学(黄帝内经),总之,有自己的科学体系。反方的立场是先从定义着手,解决什么是科学,再讨论中国古代是否有科学。反方说,中国古代天文学与古希腊天文学的目的和功能截然不同。正反双方都承认,中国古代是否有科学,取决于科学定义的宽窄,宽则有,窄则无。如果取窄的定义,中西方古代都没有科学,仅仅古希腊有。

实际,我们现在讲科学这一词语,最初的含义即SCINESE(科学),它在西方语境中的意义是:源自古希腊的关于物质世界的遵循因果律的定量化的知识体系。在近代,人们把科学定义为“近代科学”,即在近代欧洲诞生的那样一种看待自然、处理自然的知识形式和社会建制。它实际“正是希腊的科学传统和中国的技术传统在阿拉伯会合渐次传往欧洲,才诞生了我们今天所理解的现代科学”,即“逻辑推理、数学描述和实验检验相结合的自然科学,形成于17世纪的欧洲”。

中国古代有无科学的问题,实际并不是历史学的问题,而是一个哲学问题。我想,还是让自然科学史家去争论吧。但我的观点是同意田松先生的意见(他的意见既不同于反方,也不同于正方),即:“你们家那个“牛”(称为Science)的东西我们虽然没有,但是我们家有另外一种东西,跟你那个东西一样“牛”(另一种Science,跟你同样Science)”。[3]

研究科技史的西方专家认为,中国人是极端聪明智慧的技术专家。爱因斯坦曾经说过,中国的技术曾如此令人吃惊,但竟然没有几何学。希腊人的伟大成就是因为有几何学。但实际并非如此,古代中国学者有自己的一套思维方式。刘徽是公元3世纪的数学家,他为两大数学经典之一写下注解。他的关于圆周率的近似值、圆周长及圆面积的比值以及角锥体的体积,这可不是一般的平面方式可以得知的。中国早在古代,有天元术,它相当于解方程,也就是说有解方程的数学。这说明中国古代代数学是相当发达的。研究中国科技史的专家认为,在漫长的中国科学传统中,并不缺乏实验传统,也不缺乏数学传统。但是,正如李约瑟指出,由于中国关于技术的发明主要起于实用,往往知其然而不深究其所以然,缺少了西方科学史上的“形而上”精神,即长期而系统地通过数学化来探求宇宙的奥秘。所以中国史上虽有不少合乎科学原理的技术发明,但并未发展出一套体用兼备的系统科学。我们不得不承认,中国的古代科学,注重实用和征服自然,属于技术型和经验型,从整体把握复杂体系的规律,重实用(实用济近)。中国传统的技术大都是经验的技术,中国传统知识的主流并没有汇入到近代科学中去,特别是明代以后。

中国在自己的发展过程中,在人类文明的进程中,有自身的科学成就、科学方法、科学思想和科学精神。中国的文明(包括科学)本来就有自己独特的传统和独立的发展道路,如果不受外界有力的影响,按照它自身的逻辑,它是没有理由非走向近代西方文明,建立类似的西方近代科学不可的。或者说,中国的文明(包括科学)有可能从另一个方向,另一条途径走向近代文明(但它一定是汲取了古希腊的“公理化”逻辑体系和欧几里得的几何学)。但是,东西方的交流改变了这一切。先是传教士东来,西学东渐,后是坚船利炮打开了中国闭关自守的大门,于是不自觉地和自觉地开始了向西方的学习,开始了西方近代文明(首先是西方近代科学文化)在中国的传播。在这个过程中有激烈的冲撞,有艰难的移植,也有别具匠心的创造,最后导向中国的近代化以至今天现代化的历程。

三、结束语

我国的科技与教育有自己的特点和优秀的传统,我们也不要妄自菲薄。我国古代传统文化有许多是人类文明宝库的重要遗产。如古代教育的原则:“传道、授业、解惑”,在教育中一以贯之强调仁爱精神和社会伦理责任,对于现代学人的人格塑造也有借鉴作用。同样,在“四书”的《大学》中,也有接近科学的成分,如“格物致知”教导“对事物的原理加以穷究,对事物认识得非常彻底”。“参天化育”倡导把仁爱之心推及自然界,肯定人与自然的统一。特别是在《中庸》第20章中提出的“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之”;“有弗学,学之弗能,弗措也;有弗问,问之弗知,弗措也;有弗思,思之弗得,弗措也;有弗辨,辨之弗明,弗措也;有弗行,行之弗笃,弗措也”;“人一能之,己百之;人十能之,己千之。果能此道矣,虽愚必明,虽柔必强”;乃是古代治学方法的系统论述,可以说是中国传统文化的精华。它教导我们,一是做学问的基本步骤和方法,实际,这也是我们今天进行科学研究的途径。二是要严谨治学,学—问—思—辨—行,这五步,每一步都马虎不得,都要严肃认真地进行。三是做学问的关键在于一个“勤”字。这些教导直到今天还是有重要指导意义的。

应该指出,我国古代科学家在科学研究中,在对认识对象的直觉体悟和整体把握上,是远远超越于同时代的西方科学家的。爱因斯坦曾说过:“我相信直觉和灵感。”他依据自己亲身的科学创造实践一再强调,在科学发明创造过程中,从科学观察和实验到一种新颖见解的脱出之间,没有“逻辑”的桥梁,必须诉诸直觉和灵感。牛顿被认为是具有杰出直觉能力的物理学家,“他意识到的和感觉到的东西多于他能证明的东西,而证明往往也是后来补上的”。直到今天,我国科学家的长处是:“能通观全局地看问题,一下子就看到结果。”在对科学问题的整体把握上,我们的科学家丝毫不逊于西方科学家。

总之,中国的现代科技与教育需要中国的优秀文化作为自己发展的基础,也需要世界优秀文化的底蕴。祖国优秀的科学和文化传统是值得我们科技工作者去继承和发扬光大的。让我们汲取先进的哲学思想和理性思维,借鉴各国的先进经验,迎接未来更大的挑战。

参考文献

[1]朱清时.中西方文化的差异及其对科学发展的影响[R].“中国科学教育问题”第一次研讨会报告.2000.

[2]冯友兰.《中国哲学简史》(第二章)[M].北京:北京大学出版社,1996: 14-26.

[3]田松.科学话语权的争夺及策略[J].读书.2001(9):31-39.

【注释】

[1]本文为在中国近现代科学技术回顾与展望国际讨论会上的发言。原载《自然辩证法研究》,2002,18(8):12-15。这次收入文集时作了修改与补充。

[2]爱因斯坦于1953年给J.E.Switzer信为:Dear Sir,development of Western Science is based on two great achievements,the invention of the formal logical system(in Euclidean geometry)by the Greek philosophers,and the discovery of the possibility to find out causal relationships by systematic experiment(Renaissance).In my opinion one has not be astonished that the Chinese sages have not made these steps.The astonishing things is that these discoveries were made at all.
这里取朱清时引的译文。见《中西方文化的差异及其对科学发展的影响》[1]。此译文最后一句:“令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全都做出来了”,与董光璧在《科学与中国传统文化关系的四大难题》一文(见《科学前沿与现代化》第35页)所引的译文:“若是这些发现全部做出来倒是令人惊奇”有较大的差异,该译文引自许良英等编《爱因斯坦文集》第一卷,第574页,商务印书馆1983年版。