科学思想与科学

二、科学思想与科学

“科学是什么？”这是科学史界、科学哲学界经常争论的话题。甚至，困扰学术界的“李约瑟问题是一个真命题，还是一个伪命题”的争论，归根到底也是“科学是什么？”争论的放大版。有的学者认为中国古代并没有科学，只有经验技术，李约瑟问题是一个伪命题。英国人类学家和历史学家杰克·古迪（Jack Goody，1919—）就持“伪命题说”，他认为“科学”本身就是希腊孕育的特殊概念，中国根本就没有，也不应带着西方科学的标本来中国找科学。甚至，我们熟悉的伟大科学家爱因斯坦也是持这种观点的，但他是比较赞赏中国古代成就的：

西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的：希腊哲学家（在欧几里得几何学中）发明了形式逻辑体系，以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验有可能找出因果关系。在我看来，人们不必对中国圣贤没能做出这些进步感到惊讶。这些发现竟然被做出来了才是令人惊讶的。^[28]

当然，李约瑟本人提出“李约瑟问题”，肯定认为中国古代是有科学的。李约瑟对科学的定义和理解是比较清楚的，他在其一本重要著作《大滴定》中，对科学的概念提出了迄今为止界定最普适的说法：

在通常的科学史研究中，所隐含的对科学的定义过于狭窄了。确实，力学是近代科学中的先驱者，所有其他的科学都寻求仿效“机械论的”范式，对于作为其基础的希腊演绎几何学的强调也是有道理的。但这并不等同于说几何式的运动学就是科学的一切。近代科学本身并非总是维持在笛卡儿式的限度之内，因为物理中的场论和生物学中的有机概念已经深刻地修改了更早些时候的力学的世界图景。^[29]

基于其“普适的”科学的概念，用美国科学史家席文（Nathan Sivin，1931—）的说法，李约瑟使用了“水利学的隐喻”：虽然他并不否认希腊人的贡献是近代科学基础的一个本质性的部分，但他想要说的是，“近代精密的自然科学要比欧几里得几何学和托勒密的天文学广大宽泛得多；不只是这两条河流，还有更多的河流汇入其海洋之中”。对于这种普适的科学在中国科学史中的应用，李约瑟写作《中国科学技术史》（这本书西方的名字为《中国的科学与文明》）的合作者之一白馥兰（Francesca Bray，美国）女士就曾说过，就其意义而言，《中国的科学与文明》使中国科学在西方受到尊重。但是，李约瑟是按照那个时期所熟悉的常规科学史来制订其计划的，也就是说，是根据走向普适真理的进步来制订的。而其新颖之处，也正在于其前提，即中国对科学中“普适的”进步有重要的贡献。

无论争论得多么激烈，其实最核心的问题还是科学的定义。

但是，科学到底是什么呢？科学是认识，是获得正确知识和规律性知识的认识活动，以及经过这样的认识活动形成的知识体系。这样理解科学，应当说是全人类长期使用这个概念所达成的共识，也是科学的本质涵义。

纵观科学技术史，我们发现只有17世纪的牛顿物理学革命，才符合这一科学本质涵义的界定，才真正能称得上是一门科学的诞生。因为牛顿从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大综合。

同时从科学建制的角度来看，自14—16世纪以来的文艺复兴，科学家逐渐作为一种职业而诞生，从靠领取贵族年金的食客到获得大学讲席的教授，科学这项事业和科学家这个职业已经获得社会的认同。伽利略（Galileo Galilei，1564—1642，意大利）就是一名职业科学家，他先后受聘于罗马大学、比萨大学、帕多瓦大学。17世纪的科学，作为一项独立的事业，逐渐摆脱宗教神学的束缚。自1660年英国成立皇家学会以来，法、德等欧洲国家相继成立科学学会，至此各国的科学家共同体逐渐形成，甚至全欧的科学家共同体也随之形成。随后，科学出版物机构、科学期刊、科学交流活动也相继出现，至此科学以建制化的形成迅速发展起来。各门各类的学科相继形成，科学越来越细化，科学的话语权越来越强。

从科学的本质涵义和科学建制史来看，科学孕育于近代西方（西方近代和中国近代是两个不同的概念，西方近代的断代为1500年左右新世界的发现；而中国近代的断代，则为鸦片战争的1840年）的文艺复兴时期。我们经常会看到“近代西方科学”、“古代科学”、“东方古代科学”等给科学冠以定语的名词，这些冠以定语的科学名词其实是不严谨的。因为既然断定科学产生于近代西方，那么这一论断在科学产生时间上应当界定为1500年后，在科学产生区域上界定西方。那有的人会问其他区域和其他时期的人类知识到底又是什么呢？英国科学技术史家李约瑟给科学的定义具有普适性，认为只要是涉及科学思想的知识体系都是科学，无论这些科学思想是西方人所有，还是太平洋波西尼亚群岛上的土著人所有。因此，他将科学的界定扩大化，在他的眼里科学思想也是科学。

虽然李约瑟对古代科学思想的整理令人钦佩，但我们还是认为近代以前的一切“科学”，无论是西方的还是东方的，用“科学思想”来概括也许更合适些。不然，会使一些伪科学因冠以“科学”之名而遗祸不浅！科学思想与科学的关系，就像江河湖海的源与流。任何大江、大河，都不是无源之水；而水若没有大江大河之表达，又如何让人震撼于其壮丽？

试想，任何一个科学理论会突然产生吗？当然不是，一定会有其思想的源头。这，就是科学思想。

譬如，“太阳中心说”真的是由哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473—1543，波兰）首创吗？其实不然，早在古希腊时期的天文学家阿利斯塔克（Aristarchus，前310—前230）就天才地提出了太阳中心说，他认识到地球和行星围绕太阳旋转并进行自转。甚至，更早的毕达哥拉斯（Pythagoras，约前580—前500，古希腊）学派的宇宙“中央火”模型已然为太阳中心说夯下了基石。他们认为宇宙是一个包括各种天体的大圆球，中心有一个火球，圆形的太阳和大地绕中心火球运动。这种关于天体整体运行的宇宙和谐性信念，成为后来太阳中心说的思想滥觞。

再如，中国的进化论思想。大多数人认为进化论由达尔文创立。殊不知，法国生物学家布丰（Comtede Buffon，1707—1788）虽然一生都在转变论（包括进化和退化）和不变论之间徘徊，但已明显将转变论带进了生物学；1809年，法国生物学家拉马克（Jean Baptiste Lamarck，1744—1829）出版的《动物哲学》一书中，也详细阐述了他的生物转变论观点，并且始终没有动摇过。

对于许多人而言，知道拉马克有生物进化论的思想已经属于“专业人士”。那么知道中国早在宋代就有生物进化论思想的就更鲜见了：

余尝怪古人之于菊，虽赋咏嗟叹尝见于文词，而未尝说其怪异如吾谱中所记者，疑右（古）之品未若今日之富也。今遂有三十五种。又尝闻于莳花者云，花之开色变易如牡丹之类，岁取其变者以为新。今此菊亦疑所变也。今之所谱，虽谓甚富，然搜访有所未至，与花之变易后出，则有待于好事者焉。（刘蒙《菊谱》）

这段话的意思是：1．古代的菊花品种不如现在的多；2．菊花与牡丹一样有变异，年年保存其变异，就可以形成新品种；3．现在所见的菊花品种大概就是这样形成的；4．以后菊花还会发生变异，并由此形成更新的品种。无疑，刘蒙已明确提出通过变异、遗传和人工选择，可以实现菊花由少数类型向多数类型的演变。这种以变异（选择和积累）为材料能够实现生物由少数类型到多数类型演化的思想，正是生物进化思想。^[30]

为什么，中国早在宋代就已有明确的生物进化思想了呢？这是由中国古代特殊的人文（特别是有机自然观的科学思想传统）、地理（世界上最大、最古老的农作物及家养动植物的起源地之一）环境决定的。如《庄子·寓言》说：

万物皆种也，以不同形相禅，始卒若环，莫得其伦，是谓天均。

万物皆出于机，皆入于机。

庄子所持的，是一种朴素的有机自然观。我们应该将它与古希腊以泰勒斯“万物来源于水，又复归于水”为代表的自然哲学作相似的理解。与泰勒斯的“水”类似，庄子的“机”或“种”也应作万物（生物）统一性的基础（或始基）来理解。既然“万物皆出于机，皆入于机”，即统一于“机”或“种”，故而看上去就是“始卒若环”的。庄子的“机”或“种”类似于古希腊自然哲学中的“始基”概念，所以，庄子提出的是生物进化论。

不过，科学思想并不能等同于科学。科学是可以通过严密的逻辑和数学进行思想上的证明的，也可通过实验进行形而下方面的证明；而科学思想可以是哲学上的猜想，表示为形而上方面的思考。科学思想可为科学提供哲学上的思考，科学思想中甚至还包括被现在认为是错误的理论假说。

西方著名科学哲学家拉卡托斯（Imre Lakatos，1922—1974，匈牙利）的科学研究纲领方法论，就充分肯定了科学思想中的反面法——即科学思想中的反面例子，甚至错误的理论假说——对科学发展的意义。

何谓科学研究纲领方法论？科学研究纲领，是一组具有严密的内在结构的科学理论系统。科学理论系统是一个有机联系的整体，它构成一个连续性的纲领。科学研究纲领由两部分组成：中心是“硬核”，周围是“保护带”。——是否可以联想成一枚鲜活鸡蛋的“蛋黄”和“蛋清”？所谓硬核，就是这个科学研究纲领的核心部分或本质特征，它决定着研究纲领发展的方向。科学研究纲领之间的不同，就在于硬核的不同。硬核是坚韧的、不容反驳和不许改变的。硬核的周围是保护带，它是由各种辅助性假设组成，为研究纲领的可反驳的弹性地带。当反常出现时，科学家就把否定的矛头指向这些辅助性假设。通过修改、更换辅助性假设来保护研究纲领的硬核，使研究纲领免遭反驳或证伪。

此外，研究纲领还有两种方法论上的规定：反面启示法。是一种方法论上反面的禁止性规定，它本质上是一种禁令，禁止科学家把反驳的矛头指向硬核，而是要竭尽全力转向保护带并加以修改、调整，使硬核免遭经验的反驳；正面启示法。是一种积极的鼓励性规则，它提供并鼓励科学家通过增加、精简、修改或完善辅助性假设，以发展整个研究纲领。如果说研究纲领的硬核是基础理论，那么，保护带的辅助性假设则是它的具体理论。科学研究纲领的辅助性假设构成一个完整的理论系统或理论链条，每个后继的具体理论都更充分地表达硬核，更好地保护硬核。反过来，研究纲领又可以促进更复杂、更完善的具体理论的发展。

回顾太阳中心说的发展过程，如果没有托勒密的地心说，就不会产生哥白尼的地动说（有太阳中心说的思想，但并不是严格的太阳中心说，后文将作具体讨论）。托勒密的地心说当然不是科学，但它却是科学思想，因为它作为太阳中心说的反面法出现；还有古罗马医生盖伦（Claudius Galenus，129—199）的三灵气说。当然它没有正确解释人体的循环系统，但它却作为哈维（William Harvey，1578—1657，英国）心血运动论的反面法而存在。从拉卡托斯的正、反面方法论的规定即可知，哪怕是一些2000年前的理论假说，无论正确与否，只要能作为科学理论的正面启示法或反面启示法，都可认为它是科学思想。

古代的科学思想是科学吗？或者说真的能最终演变成科学吗？纵观世界科学技术史，我们来认真分析这两个问题。古代的科学思想，无论它是古希腊的科学思想，还是中国的科学思想，都不可能是或者成为科学。因为科学是建立在近代数学基础上的，运用严密的逻辑和推理，并经过实验加以验证的。科学具有模型化、数学化和实验化的特征规定。

首先，数学的发展就成为阻碍古代科学思想成为科学的瓶颈。公元3世纪，印度人才发明了阿拉伯数字，大约到了公元7世纪的时候，这些数字传到了阿拉伯地区。到13世纪时，意大利数学家斐波那契（Leonardo Fibonacci，1175—1250）写出了《算盘书》。在这本书里，斐波那契对阿拉伯数字做了详细的介绍。此后，欧洲才有阿拉伯数字的计数法，欧洲的数学在此基础上才获得飞速发展。试问，古希腊辉煌的文明早在公元前就已经不复存在了，甚至没有先进的记数工具，又如何演变成科学呢？当然，古希腊的数学思想，特别是在平面几何学方面的逻辑推理表现出伟大的天才创造，但数学不仅仅是只包括平面几何。中国古代数学更是没有阿拉伯数字作为记数工具，所用的工具是算筹，虽然所用的方法是筹算。最要命的是，中国古代缺乏古希腊如几何学那样的公理化的演绎推理方法。尽管在《墨经》和《周髀算经》中有过昙花一现的思想火花。

图1‐17　斐波那契

图1‐18　算筹

图1‐19　算筹计数法

此外，古希腊和中国古代的科学思想中有很多成分是一种哲学思考，是形而上的，并不能用实验获得证明。如古希腊德谟克利特的“原子论”、阿利斯塔克的“太阳中心说”以及中国传统的元气说等等，只是一种假说，都无法用实验来检验。科学自诞生之日起就被称为实验科学，物理学作为近代科学之母，无论是伽利略还是牛顿都是进行实验检验的。与科学思想相比，科学可以说就是“形而下”——可以用实验检验的。如此看来，古代的科学思想不仅不是科学，而且是不可能演变成科学的。

这样，我们就可以区分信念、哲学与科学三者及其关系了。信念，是我们思考和行为的逻辑起点，是信其当然或不证自明，因而是既不能实证也不能推理的；哲学，是虽不能实证但可以从信念出发进行推理的“形而上”之概念演绎体系；而科学，则是既能从哲学出发进行推理同时又能诉诸实证的“形而下”之概念演绎体系。信念、哲学和科学，实在都可以由“思维之自由创造”。不过，三者定义及关系的界定，不是一成不变的，而是动态发展、与时俱进的。随着科学之日渐昌明，原本是信念的前提，有可能化而为哲学甚至科学的命题。如物质是否无限可分、宇宙有限抑或无限之属。

科学思想，为科学的发展提供了正、反面的启示法。这，让人不禁想起牛顿的一句名言：

如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。

同时，我们也会想到中国先哲荀子（名况，约前313—前238）的警世之语：

不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。

从上述牛顿和荀子之言，推及科学思想和科学之关系。可能，科学成就最重要、最关键的一步是由近代西方迈出的，但科学的跬步、小流，却真正是千百年来世界各古老文明踏出和集聚的。

不是吗？科学的思想，也并非是一个民族或一种人种所能完成的。古希腊自然哲学，是直接由两河文明和尼罗河文化所孕育的；欧洲黑暗时代，古希腊、古罗马的文明为东方的拜占庭和阿拉伯继承和发展，其中镌刻着他们对古希腊、古罗马科学思想的解读；欧洲文艺复兴，西欧从阿拉伯、拜占庭手里重新获得他们祖先的文化遗产，以自己全新的方式来复兴古希腊、古罗马的辉煌。对此，我们不禁要问，阿拉伯、拜占庭关于古希腊的文献中难道没有自己思想的注入吗？当然不是。不仅有，或许这其中还包含着来自东方特别是中国和印度科学思想的深刻解读。

由此，我们不得不佩服李约瑟对非西方科学思想的宽容。李约瑟以“科学”名词给予非西方科学思想以极高的评价。从科学起源中，我们可以看到科学思想的重要性。非但如此，许多科学上的发明和技术上的创新，其实就是由古代科学思想启发而完成的。譬如，莱布尼兹（Gottfriend Wilhelmvon Leibniz，1646—1716，德国）二进制的创立，就烙着中国伏羲太极八卦图的奇妙印记；又如，玻尔互补原理的提出，也受到中国阴阳太极互补思想的强烈启发，甚至当他被封为爵士时，就用阴阳太极图作为其徽章的图案，并刻上“互补即对立”的文字。

许多诺贝尔奖级的科学发现，从过去，到今天，再到未来，受到过科学思想多少的恩泽啊。如此，我们何不宽容地善待世界上一切文明、一切文化、一切民族的科学思想呢？