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武际可:什么是科学

更新时间:2008-07-04 17:47:37
作者: 武际可 (进入专栏)  

  

  1.对科学的一些著名的定义

  

  在我国的许多学者,在讨论问题时,是将科学与技术不加区分的,笼统地称为科技。不过科学与技术之间还是有很大的区别的。对于科学人们有过许多不同的定义。

  我国《辞海》说,科学是关于自然、社会和思维的知识体系。由大百科全书出版社出版,于光远主编的《自然辩证法百科全书》说,科学是反映客观世界(自然界、社会和思维)的本质联系及其运动规律的知识体系。而《大英百科全书》则说,任何涉及自然界及其现象和无偏向的观察与系统实验的知识系统。一般说来,一门科学是牵涉到对所概括的普遍真理知识或对基本规律运作的探求。(Science, any system of knowledge that is concerned with the physical world and its phenomena and that entails unbiased observations and systematic experimentation. In general, a science involves a pursuit of knowledge covering general truths or the operations of fundamental laws.)

  以上这些有一定影响的定义,如果仔细推敲起来,都有毛病。《辞海》把科学定义为知识体系,没有说明在历史发展的过程中,知识体系也是在变化着的,今天被认为是正确的知识体系在明天可能就会变成错误的东西。例如托勒密的地心说,曾经被认为是正确的知识体系一千多年,后来被哥白尼的日心说所取代。

  《自然辩证法百科全书》的定义基本上和《辞海》相同,只不过对知识体系添加了“本质联系及其运动规律”的界定。

  以上这两种说法,都是对探求知识的结果来定义的。在《大英百科全书》的定义中,除了以探求的结果来定义科学,并且对它加了一些界定之外,还增加了一句以探求知识本身来定义科学。不过它所指的科学的内涵,没有像前二者所指的那样广泛,把科学的内涵仅限于自然界和与之相关的方面。

  尽管如此,人们对《大英百科全书》对科学的定义,也不是完全接受的。一是因为它对“知识系统”说的过于笼统,例如,显然技术的知识系统和科学的知识系统是有本质区别的,不能够把技术当作科学,也不可以把科学当作技术。二是对探求知识的方法也说得不够完全。只强调了观察和实验,而没有强调思辨与推理的作用。

  

  2.莫顿给出科学的四条原则

  

  由于已有对于科学的定义的种种缺点,所以有人便不给出它的定义,而给出科学的特征。1973年美国社会学家莫顿(Robert K. Merton.,1910-2003)[1]把科学的特点归纳为四条原则,即非盈利性原则、普遍性原则、公开性原则和可怀疑性原则。

  莫顿的四条原则,给出了区分科学知识与其它知识(例如技术知识、神学知识或哲学知识等)的标准,所以为许多学者认同。美国高等学校多数学生要学习的社会学课程,当论及科学时也是采用的莫顿给出的说法。

  莫顿给出的科学知识的四条原则,可以用来区分技术知识和科学知识,因为技术可以保密、可以盈利,而科学必须公开,也不能够盈利。微积分、量子力学都属于科学,它们都必须公开发表,发表后人人都可以用,也不能够报专利。普遍性原则表示一种科学知识,必须在一定范围内,有相当数量的人认可了,而且所阐述的规律需要有一定的普遍性,例如某人缺了一颗牙,它没有普遍性,就不属于科学知识。它的领域又是任何人都可以进入研究的,不得由某人或某个集团私人占有的;所以科学知识是属于全世界的。希特勒时代,有人把物理分为日耳曼物理和犹太人物理,从而为打击排斥爱因斯坦等科学家制造理论根据,这就不符合普遍性原则,从而是反科学的。最后,神学或某些哲学把自己的知识说得无懈可击,说得是放之四海而皆准,也有说他的办法心诚则灵,这都是无法否证,也即不能够、不准许和无可怀疑的,所以也不属于科学知识。

  莫顿给出的四条原则,虽然对区分科学知识与其它知识给出了一个准则。不过现今说到科学不仅是说科学知识,而且还意味着探求知识的方法。而莫顿的准则没有涉及科学探求的方法。所以我们仍然有必要对科学的定义来加以研究。

  

  3.从方法论的角度讨论科学的定义

  

  从方法论的角度来研究科学的定义,笔者在[2]中曾经这样说:‘美国社会学家默顿(Robert K. Merton,1910-2003)说科学必须遵从的是非赢利性原则、普遍性原则、公开性原则和可怀疑性原则。我国学者顾准说:“所谓科学精神,不过是哲学上的多元主义另一种说法而已。”[3]我们不妨把这些说法引申一下:所谓科学,就是对自然和社会规律认识上的民主。这种民主不是简单地以多数人的意志来决定真理,而是靠摆事实讲道理的方法来判定真理。所谓摆事实就是实验和观测的事实,所谓讲道理就是靠严密的逻辑推演包括数学推理和演算。科学的结论是要在一定专家的范围内有相当多数人认可才能成立的。不过任何个人或团体,只要是经过实验或观察、或经过严格的推理发现多数人认可的结论是错误的,都可以对它提出批评。一部自然科学的发展史,就是不断由少数人掌握了新的理论推翻以往多数人认可的理论,然后为多数人承认的历史。’

  科学方法是由不可分割的两方面组成的,一方面是思辨和推理,另一方面是观察和实验。把前面我说的这段话总结起来:现代科学方法就是思辨推理与观察实验相结合的方法。用这种方法为人类添加符合莫顿四条原则的知识,就是现代科学的全部。

  现今,当我们说到科学的时候,更准确地说,多是指在科学发展中,人们所采用的研究方法,而不只是指研究所得到的知识和结论。因为从历史的长河来看,所谓科学知识一直是发展变化着的。今天认为是无可非议的科学知识,在明天就有可能被证明是错误的。所以我们需要着重从方法的角度来讨论科学的定义。

  思辨和推理发展得比较早。各国在古代都有认识世界的思辨推理的发展,我国在春秋战国时代,有名家、墨家、道家等,通过思辨推理达到新的认识。庄子“一尺之杵,日取其半,万世不竭。”达到朴素的对极限的认识。

  思辨推理,有它自己的规律,即逻辑学和数学,特别是早期几何学的发展。而逻辑学的发展需要有民主的环境。古希腊由于有古代六七百年的贵族民主政治,所以在世界各地区中,逻辑学的发展独占鳌头。因此关于自然科学的思辨推理也得到了空前丰富的结果。物质的元素说、物质最小单位的原子说、数学上的极限理论的萌芽等,莫不是思辨推理的辉煌成果。

  由于思辨推理的发展,便形成对一切问题寻根问底的方法和知识门类,这就是哲学。

  然而,人类的知识毕竟不是单靠思辨推理能够完全积累起来的。单靠思辨推理,有时会把我们引到十分荒诞不经的地步。“腐草化萤、腐肉生蛆”、“天堂”、“地狱”、“生死轮回”等等。

  为此,人们需要把思辨推理所得到的结果与实际发生的情况进行对照,这便是实验。把推理与实验和观察结合起来,这就是近代科学方法的开始。14、15世纪,正是实验作为一种独立的科学认识手段进入认知方法论的领域,这也标志着科学脱离哲学而独立成为认知世界的知识体系。

  最早的实验只是一种名叫“假想的实验”或称为“思想实验”,实际上还是属于思辨的范围。它是把思辨与推理得到的结果与经验相对照。如16世纪荷兰物理学家斯梯芬(Simon Stevin,1548-1620)假想的搁置于光滑楔形体上的链条实验[4],从而奠定了静力学的基础。而伽利略最著名的假想实验是他对亚里斯多德关于重物比轻物下落快的驳斥。他想象一块重的石头和一个轻的球,用绳子绑在一起,然后从塔上扔下来。如果球下落得比石头慢,它必然会阻碍石头的正常下落而使它变慢。但另一方面,球和石头一起比单独的石头为重,因而应当下落得比单独石头自己为快。由此推出,只有它们是以相同的速度下落才可能避免这一矛盾。

  随后伽利略还设计并实际进行过许多重要的实验,如在斜面上物体下落的实验、单摆实验、梁的弯曲强度实验等等[5],从而为动力学和材料力学这两门新学科打下了最重要的基础。

  人们对自然的观察起源也很早,最古代的天文学知识都是由观察天象积累的。但只靠观察而没有严格的推理,只能够形成“天圆地方”和托勒密“地心说”的基于直观得到的自然界的模型。只有凭借严密的思辨推理,包括数学论证和计算,和已有的观察相结合,才会产生哥白尼“日心说”的新理论。“以太”是一种思辨推理的产物,依靠这种概念,推动了光的波动说的发展,也促进了弹性力学和流体力学的发展。人们曾经设计过许多实验,想测量它的物理常数,不过经过综合各种实验的矛盾和严格推理思辨的结果,终于否定了它的存在。

  逻辑学的发展,无论是演绎推理还是归纳推理,都是思辨推理的重要组成部分。数学工具的发展,无论是几何学、数学分析、微分方程、概率论、计算数学等等分门别类的数学分支的发展,虽然也离不开观察与实验,但它们首先都是思辨推理的重要发展。麦克斯韦(James Maxwell,1831-1879)根据法拉第关于电磁学的实验结果,于1864年发表重要著作《电磁场动力学理论》,提出了控制电磁场规律的偏微分方程组,即所谓的麦克斯韦方程组。并且根据这组方程,预言电磁波的存在,又预言光也是一种电磁波,这些随后都得到了实验的证实。

  人类最近三、四百年的历史证明,近代科学的所有进展都莫不是思辨推理和观察实验相结合的产物。我们平常说的科学发展中的假设与求证,无非是不断进行思辨推理和观察实验的某些环节。

  值得提到的,在重视观察与实验的同时,从19世纪开始,在哲学上,出现了一种称为“实证主义”或“实证哲学”的流派。他们虽然非常重视观察和实验,在这一点上,对当时的科学发展是有推动作用的,而且起过非常重要的作用。不过,当把观察实验强调到不适当的程度,从而反对合理的思辨推理,事情就会走向反面。到了20世纪初,尽管原子的大小、质量都可以借助实验和推理间接地准确地得到。可是一些实证学者,就是不承认。著名物理学家、哲学家、心理学家马赫就是其中之一,他说:“你究竟看到了它吗?”。这种只有眼见为实的态度,实际上在一定程度上阻碍了科学的发展。在今天,我们借助于实验,并且依靠推理,我们可以认识寿命只有一亿亿分之一秒的基本粒子的存在。在探求极为遥远的天体、极为微小的世界、极为古老的秘密时,我们还是要用思辨推理和观察实验相紧密结合的方法。缺一不可。把其中之一强调到不适当的程度,也是不行的。

  

  参考文献

  [1] Merton,R.K. ,The Sociology of Science: Theoretical & Empirical Investigations (University of Chicago Press). 1973。

  [2] 武际可,也谈民主与科学,《太原理工大学学报(社会科学版)》2005年第23卷,第1期,p.35-38。

  [3] 顾准,顾准文集,第345页,贵州人民出版社,1994年。

  [4] 罗杰•G•牛顿著,武际可译,何为科学真理,上海科学教育出版社,2001年,p.75-77

  [5] 伽利略著,武际可译,关于两门新科学的对话,北京大学出版社,2006年。


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