什么是科学

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什么是科学

转帖,来自网络 原作:张双南

什么是科学

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大家好,我是中国科学院高能物理研究所张双南。首先要祝贺小淳教授,报告讲得非常的精彩,这是我从来听到过的,对阴阳五行的最全面、最精彩最正面的解读,我刚才都有点不想上场了。因为小淳是我非常好的朋友,但是“吾爱朋友,吾更爱真理”,所以我还是要讲。

我的题目是什么是科学。事先准备这个活动的时候,我跟主持人讲,我不会为今天的活动特别准备什么材料,因为我知道小淳教授会把阴阳五行讲得非常精彩,所以我的报告里面不会提到阴阳五行,我会在最后的时候总结一下我的观点。

我首先要说君子合而不同。为什么这么说,那么看看我们今天为什么会有这个活动。这是4月22号我看到科技部(当然还有好多个部委)联合发布《中国公民科学素质基准》之后,我在朋友圈里面写的一段话。这段话就是说,我非常反对把阴阳五行放到《中国公民科学素养基准》里面。

然后小淳教授很快就在网上发表了一篇文章,当然是支持把阴阳五行放到《基准》里面。这不是糟得很,而是好的很。所以我在朋友圈里面说,我和小淳是好朋友,也一起做过非常好的事情,但是对科学、科学史和科学传播的理解分歧很大,所以我在这个地方说“志不同道不合仍可为友”。当然其实我是说得有点过了,我们志同道合,只是理解不一样而已。

我还在我的朋友圈里面发过一些内容,是批评我们今天的主持人吴国盛教授的。当然我相信吴国盛教授今天会非常的中立,不会因为我的批评导致他的不中立。

原因就在于,因为我跟吴教授也是好朋友嘛,所以我把吴教授那本书,非常好的一本书,我仔细的研读了,这本书叫《什么是科学》,也是我今天报告的题目。大家注意到没有,题目是一样的,但是里面有一段我不太同意,就是关于博物学的一段。我本来想先买了这本书,然后吴教授就给我寄来了他这本书,亲自签名的,我非常开心,我说我本来就想批评一下子的,结果吴教授把书送上来了,我不批评肯定是不行,所以我后来就真的写了一篇文章批评。

所以,为了庆祝我们三位君子,今天观点虽然不同而在一起,我邀请吴老师跟孙老师上来,在我下面真的批评之前,我们一块合个影。

我现在开批。并不是真的开批,我主要是想介绍一下我理解的科学,应该说和吴国盛教授那本书里面写的基本观点是一致的。

我开头从中国古代的文化和技术远远比西方发达,但是为什么没有产生现代科学,这个所谓“李约瑟难题”开始。这个问题告诉我们大家的一个共识:就是中国没有产生现代科学。

我在这里放上我自己接受《Science》杂志采访我的一个回答,当时这个记者问我,说你在国外做教授做得好好的,怎么回国了?

我说,我在国外是教授,教天文学的课程,但是我的教材里面所有的名字全是外国人的名字。我们中国有5000年的文明史,我们非常骄傲,但在我们的科学教科书里面,包括天文的、包括其他所有的科学教科书里面,基本上找不到中国人的名字。这也就是说,我们中国人对现代科学是没有贡献的。所以我当时说,我希望对这件事情有所改变,这是我回国的动机。

要想解释清楚什么是科学这件事情,我们需要回到古希腊,这也是吴国盛教授很习惯做的,吴教授是言必谈希腊。所以,如果我要讲科学,不会从阴阳五行讲起,我一定从古希腊讲起。古希腊的科学虽然原来也有错的,但是产生了今天正确的科学。所以,如果我们要想理解科学,要想理解科学史,我们就得回到古希腊,看看科学到底是怎么产生的。

当然,古希腊人的宇宙观是地心说,我们知道是毕达哥拉斯和亚里士多德提出来的,至于为什么他们提出来了这个地心说,当然主要原因是基于当时的天文观测所建立的模型,我们觉得这样是非常自然的。

我们在地球上看太阳升起来,月亮升起来,行星也是升起来又落下——很显然,它们是围绕着地球在转动的。但是,新的天文观测却和这样朴素的宇宙观产生了矛盾,就是所谓行星的逆行的观测。

有人发现,如果所有这些(天体)都绕着地球转的话,有时候怎么又会绕回去,就是行星有时候怎么会逆行呢?这个很显然和原来亚里士多德的地心说是矛盾的。那怎么办?已有的理论模型和新的观测结果对不上,那就要修改你的模型,不管你是基于多么崇高的目标提出来的这个模型,你都要修改。

托勒密就提出了他的本轮说。他说,我仍然坚持地心说,但是我给每个天体加一个轮子,它在绕着地球运动的时候,同时绕着自己的一个轮子在转动。这样的话,行星的逆行是一个真实的运动,我们在地球上看起来大多数时候是顺行的,偶尔也会倒回来。他这个理论是可以较好地描述观测的。

但是有人觉得,这样做的话有点画蛇添足,有点不够美,所以哥白尼基于它的美学的观念(并不是宗教的观念),提出日心说。他说,如果我倒一倒,我把地球不放在宇宙的中心,而太阳放在中心,包括地球和其他行星在内的太阳系天体都绕着太阳做轨道运动,这样行星的逆行就是相对运动产生的适运动。

因为地球和行星它们绕着太阳运动的角速度不一样,就是周期不一样,所以它大部分时候看起来顺行,偶尔会逆行回来。用这个模型也可以描述观测,但是精度并不高,实际上从精度的角度来讲,还不如托勒密的本轮说精度够高。但是哥白尼认为他这个学说更加合理。

开普勒后来改进了哥白尼的日心说,他做的事情并不是特别复杂。当然一开始,他相信刚才小淳教授讲的神造的宇宙多么美丽、多么美丽。但是开普勒三定律描述了行星的运动,而且描述得非常精确,他把哥白尼的日心说里面的圆轨道改成了椭圆轨道,然后就发现,它完全可以解释当时的全部观测资料。

牛顿把当时所有的观测结果,就是开普勒定律以及伽利略所提出来的相对论、相对性原理、惯性原理,再加上他原创的牛顿第三定律,以及万有引力定律,结合起来,这样他就能够圆满地解释当时所有的观测现象。

所以,牛顿可以从他的更基本的规律里面把开普勒定律推出来。开普勒第一定律表明行星和太阳之间必须有引力作用,这就是他(牛顿)的万有引力。开普勒第二定律在牛顿的理论里面,就是牛顿第三定律,相当于动量守恒。最后,你把牛顿第二定律和万有引力定律结合起来,就立刻得到了开普勒第三定律。

所以牛顿的这个理论立马得到了大家的认可,但这还不是全部。最重要的是,它不仅仅解释了已有的数据,理解了已有的经验规律(开普勒定律是个经验规律,并不是一个科学规律)。更重要的是,牛顿的理论可以准确地预言新的现象,这就是预言了海王星的发现,但不是牛顿本人做出来,是后面的人用牛顿定律预言出来的。预言之后3年,海王星就精确地在那个位置上被观测到了,所以这是牛顿理论的伟大胜利。

在这个时候,我们才产生了人类历史上第一个完整的、系统的科学理论,所以要想理解我们现代科学怎么产生的,必须回到希腊,从希腊过来我们就可以理解这个科学是怎么发生的。

通过刚才我讲的这个简单的历史过程,我们建立了现代科学研究的方法。所以,在什么是科学里面,其实很重要的一部分是“科学方法是什么”。

科学方法是什么刚才已经看到了,我们通过观测加上我们的经验,我们可以积累资料,我们可以得到经验规律。这里面包括地心说,包括托勒密的本轮说,包括哥白尼的日心说,也包括开普勒三定律。

但你一旦有了这样的规律,你就可以进行演绎,就可以进行计算,可以进行推理,然后你就等于有了一个模型,你就可以做出预言,这样牛顿的理论里面就做出了预言“海王星应该存在”,然后这个预言可以被新的观测、新的实验证实。

当然事实上也是这样,我们每一个科学定律的建立都是基于这么一个规范来建立的。但是每一个科学规律都不是终极的规律,所以还需要不断的经过实验的验证,然后这个验证的结果,可以把这个规律推翻掉,也可以对它进行修改。

在牛顿之后,我们又有了爱因斯坦的广义相对论,我们今天仍然在检验广义相对论,希望在这个基础上能够有更好的理论,所以这是我们科学研究的一般的方法。这些讲完了,我就要说,到底什么是科学?简单地讲,科学就是刨根问底。

我们一直问,太阳系里面行星的运动规律是什么,到底怎么描述它的运动,刨根问底最后导致我们产生了牛顿的理论。爱因斯坦发现牛顿的理论不完善,刨根问底产生了广义相对论,这就是科学的方法。

所以,我在最近也写了一篇文章叫做《科学的目的、精神和方法是什么》,关于科学是什么我在这里面说了,科学有三个要素,第一个要素是科学的目的,发现各种规律,我们可以有自然科学规律,也可以有人文的规律,社会科学规律都是可以的;科学精神是什么,是质疑、独立、唯一,不管谁做这个研究,做出来都是一样的,只要你质疑前人的结果,这个规律也必须独立于研究者本人;科学方法是什么,逻辑化、定量化、实证化,尤其是实证化在近代科学的发展当中变得非常重要。

所以我们要想理解什么是科学,必须要看科学的三个要素,要想说什么是不是科学,我们要检验它是否满足科学的三个要素,所以这是非常重要的。

那么中国的传统文化是什么,和科学有什么关系?我给大家举两个非常简单的例子。一个是两小儿辩日,大家都知道是辩论,是早晨的时候太阳离我们近,还是中午的时候太阳离我们近。

当然两个小孩各有各的道理,最后请教孔子,孔子说我也不知道。小孩很高兴,说原来你知道的并不比我们知道的多,这个故事到此就结束了。没有回答到底是早晨近还是中午近。

这个故事在中国流传了2000多年,说明了什么问题?我认为是这样。本来到底是早晨近还是中午近,为什么早晨觉得凉看起来大,中午觉得热看起来反而小,这是很严肃的大气科学、光学测量等科学问题,但是在中国2000多年来,没有作为科学问题进行研究,只是作为孔子的笑料。这说明了一个什么问题?以诡辩代替刨根问底,以赢得辩论代替追求真理!这是什么,这是中国传统哲学的精髓之一!

讲到这里,大家就都有领悟,我们经常这么做。那么我再给大家讲第二个故事,杞人忧天这个故事更加深入人心,我们几乎天天都在用。

齐国有个人非常担心天地崩坠,自己没办法生活,废寝忘食。最后达到了什么程度,“蓝瘦香菇”。然后他的一个朋友就过来劝他,一个心理咨询师说:唉呀,你不要担心,你看这个天没有塌下来,那个地也没有陷下来,因此天不会塌地不会陷,担心什么?他一听,说:啊,没事了,就很高兴。

这个故事又告诉了我们什么?天塌地陷都是严肃的科学问题,地球科学、天文学、力学、地球科学大气物理等等一系列问题,但是在中国2000多年来,只作为笑料嘲笑不切实际的人,没有作为科学问题进行研究。这又反映了一件什么事?以自圆其说代替刨根问底,因为不塌所以不塌,因为不陷所以不陷。以实用主义代替追求真理,这是什么事情?这是中国传统文化的精髓之一!

所以我讲,中国传统哲学的精髓和中国传统文化的精髓在这两个故事里面都反映出来了。我再说一下,我们常常讲的我们中国古代有辉煌的科技,到底是什么?四大发明。四大发明是什么?四大发明不是科学是技术!

为什么不是科学?因为我们的祖先没有研究这些技术背后的规律,如果要研究的话,这背后是有科学的,是有化学、电磁学、地球物理、自动化科学……我们没有研究,所以当时非常先进的技术逐渐被西方超越。

我们今天这个演讲室里面,这个报告厅里面,有没有一件东西不是来自于西方的?一件都没有,所以我们被西方全面超越了。当时先进后来被超越,为什么?没有研究背后的规律。

中国古代的天文观测,小淳教授是这方面的国际顶尖专家,很清楚比西方发达得多,但是我总结了我们天文学史上总的进步,归结为7次飞跃,人类认识宇宙7次飞跃,在这7次飞跃中,中国的贡献几乎是零,或者说完全是零,找不到中国人的名字,没有贡献。

那么我们中国古代先进的天文观测到哪里去了?理论方面成了占星术,就是天人合一,但是没有发展成为天文学;技术方面到哪里去了,服务于农业,我们有历法,我们有24节气服务于农业,但是没有产生现代科学,既没有产生农业科学也没有产生天文学。

阴阳五行是什么?最后我做一下总结,这是我的看法。今天看来是传统、是文化、是哲学,刚才小淳讲得非常清楚,大家可以看到,这里面有非常好的元素,所以历史地看,是伟大的思想,值得骄傲,值得宣传,在这方面我跟小淳的认识是完全一致的。

这就是为什么我今天前面丝毫不提阴阳五行的原因,因为我在这方面和孙小淳教授的认识没有不同。但是它不是科学,没有产生科学,也不会产生科学!这是一个事实,我们没有办法否认,因为中国的传统文化和思想里面没有科学的元素。

我刚才已经讲了中国传统哲学的精髓、中国传统文化的精髓是什么,其实我们都是清楚的,我只是用两个简单的故事给大家进行了一下说明,因此我的结论是阴阳五行不应该放到《中国公民科学素养基准》里面。你要放可以,有个地方放,应该放到《中国公民传统文化素养基准》里面,放到那个地方是非常合适的。

我们应该学习中国的传统文化,我们应该在这个传统文化的基础上进步,我们需要理解我们祖宗的文化,但是它不是科学,和科学没有什么关系。要想理解科学回到希腊去,从希腊那个地方我们能够学到科学是怎么来的,那是科学的历史。好的,我的报告就到这里,谢谢大家。

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