科学到底是什么？

科学到底是什么？

不需要定义的科学

“从小爱科学”是一个喊了几代人的口号，现在大家都知道，科学是好的，应该爱科学，这已经成了一个常识。不过，我们爱科学，总该知道科学是什么吧。但偏偏这个问题很难回答，因为真正的科学家并不执着于“什么是科学”这样的问题，他们在经过长期而综合的思想训练之后，对一些事情有了明确而坚定的信念，在具体研究的过程中，反而不受定义的限制，可以因地制宜。所以哲学家库恩对科学有个奇妙的定义：科学就是科学家们在 做的事情。

其实，科学确实不需要一个明确的定义。因为科学是面向未来的，而谁也不知道未来会怎么样，所以科学家们需要自由的思想和创造的勇气，任何画地为牢的定义，本质上都不利于科学的发展。不过，科学虽然没有明确的定义，但是有规范和功能，另外也有一个包含的范围。

所谓规范，就是不能因为科学定义不明确，就可以把任何事情都说成是科学。科学有其研究方法，就是重视实验，用事实说话，用数据说话。很多民间的理论没有实验支持，也没有数据支持，就是看大家相信不相信，那就不是科学。科学非常讲究怀疑和批判，如果没有证据，我为什么非要相信别人说的呢？

科学的功能是很明确的，那就是预测和解释。科学是面向未来的，它可以做出其他任何理论都无法做出的精确预测。爱因斯坦提出相对论的时候，首先就是预测了1919年日全食的时候可以观察到一个前所未知的天文现象，从此声名鹊起。另外，科学必须对观测到的结果有一个完整而合理的解释，如果无法自圆其说，也不是科学。好比说20世纪，有学者提出大陆漂移学说，但是解释不出大陆为什么会漂移，怎么能漂移，于是并不被认为是科学，直到后来发现海底火山，能解释大陆漂移的成因和动力了，这才成为科学的理论。

广义的科学

现代科学主要是数理实验科学，就是用实验和数字来说话。它的起源是古希腊的理性科学，后来受了基督教的一些影响，成了今天的样子。广义的科学里还包括了应用技术和对大自然的客观记录。

有一种说法，认为一切人类文明都有自己的科学，这个话其实是有问题的，因为逻辑太模糊了。应该说，一切文明都有应用技术和对自然的客观记录。

所有的人类古代文明，包括埃及文明、希腊文明、印度文明、中国文明，乃至美洲的玛雅和印加文明等，都有很高的智力水平和先进的技术。以中国为例，汉代的玉雕，唐代的镶嵌，水平之高，工艺之巧，令人叹为观止，以今天科技之昌明，也无法完全复制出来。其他的古代文明也是各有擅长，好比说印加文明的羊驼毛纺织技术就是独步世界，技术失传之后，到现在也做不出来。

但是，这些“技术”不能等同于科学。中国人总喜欢说科技这个词，原因之一是我们分不太清科学和技术的区别。技术在一定程度上可以被看作科学的一部分，但技术毕竟只是技术，并非意识形态上的“科学”。

另一个人类文明共有的现象，是喜欢做博物性的归纳总结，就是对自然界各个物种，甚至天文地理现象，进行归类和记录。古书上经常会记载各种天文地理知识，还有农产品的分类甚至矿物的分类。这种学科以前叫作博物学，意思是博览世上万物，这个学科确实也是科学的一部分，但和技术一样，博物学和科学最本质的概念还是有距离的。

要了解科学的核心本质，最直接的方法是了解科学的前因后果，了解了人类为什么会发展出科学，你也就明白科学究竟是什么了。

科学并非中国的传统文化

关于科学的本质，我们必须从文化的角度去看，才能真正地理解。

从根本上说，科学的思想来自欧洲，它并不是中国传统文化的一部分。中国古代没有和“科学”相对应的词，古时候的“科

学”指的是“科举之学”，就是考试的学问，是一个基本上没人用的词汇。把英文的Science翻译成科学，

是日本人的发明，在19世纪中后期，自然科学高度分化，变成了物理、化学、天文、生物等诸多学科，所以日本人以“科学”作为统称，可以突出其“学科众多”的含义。

中国古代没有科学理念，只有“格物致知”的观念，意思就是研究事物，从而获得知识，但是在传统教育体系里，这个观念不太重要。中国古代教育的目标是让人有良好的道德品格，从而可以达到“修身、齐家、治国、平天下”的目的。所以长期以来，中国都以人品道德作为知识和教育的核心。虽说鼓励人们“德才兼备”，但德总是比才更重要。

中国近代对于科学的理解，一开始就是技术。在19世纪中期，魏源等有识之士，看到中国和欧洲的工业科技相差甚远，提出了“师夷长技以制夷”的概念，就是学习西方先进技术，从而避免国家衰亡的悲剧发生。从1861年开始，中国兴起了洋务运动，用西方的技术来修建工厂，制造武器。但当时人们并不理解什么是科学，不知道随着科学的发展，技术会不断提高，他们的观点还停留在古代，认为技术学到就可以了，并不追求更新和发展。

到了1895年，甲午战争失败，中国的知识分子意识到，光有技术不行，开始正视更深层的科学问题。1897年，康有为在《日本书目志》里提到了《科学入门》和《科学之原理》两本书，这是中国人第一次接触科学的概念，之后科学的传播在中国步步深入，成了人们普遍最认可的观念。但是由于科学并非中国传统思想，大家理解起来有困难，所以长期以来，中国人都会把科学和技术混为一谈。

古代中国和古代希腊的差异

真正的科学思想，发源于古代欧洲，具体而言是古代希腊。为什么科学的发源地是希腊而不是中国呢？是因为双方完全不同的地理环境导致了文化上的巨大差异。

古代希腊文明和古代中国文明，都发源于距今三四千年前。从考古上看，希腊古老的克里特—迈锡尼文明和中国最早的二里头—殷墟文明时间差的不多。真正相差巨大的，是双方的地理环境。

中国文明起于河南，二里头文明（也就是传说中的夏文明）兴起的地点，在今天河南偃师。在最古老的夏商西周三朝，文明全在内陆，对大海只有个模糊的认识。古中国的经济基础是农业，吃饱饭最重要，所以土地是最重要的财富，商业反而并不重要。中国人以前觉得商人不会种地，等于没有生产力，是社会的负担，于是在政策上重农抑商，这个传统沿袭了三千多年。

但是希腊不同，它的文明诞生于爱琴海上，有一个半岛和众多小岛，海运四通八达。希腊土地贫瘠，粮食产量不高，多的只有橄榄油和葡萄酒，为了获得粮食，他们只好和外部开展贸易，方法就是到处航海经商。所以希腊文明一开始就是海洋商业文明。

农业文明不喜欢远行，古人说“父母在，不远游”，而且风险也大，出去一趟能不能活着回来都不一定。由于长期定居，不远游，周围打交道的都是熟人，所以中国人的文化是“熟人文化”，七大姑八大姨的都认识，干什么事喜欢讲人情，而不是法理。但希腊不同，希腊人做生意，经常出海去很远的地方，和完全不认识的人打交道，是彻底的“生人文化”，没有什么人情可言。在这种情况下，法理就很重要了，只有双发都遵守教义的契约准则，生意才能做得下去。所以希腊人和后来的欧洲文化，特别重视契约精神。

为了自由而诞生的科学

在欧洲的文化里，契约是人们交往的准则和基础，那契约最需要的是什么呢？答案是自由。因为每个人都必须是独立自主的人，这样才能对自己的行为负责。

西方人在几千年中，形成了“自由至上”的观念。美国有自由女神像，法国最出名的画作是“自由引导人民”，匈牙利诗人裴多菲更有一首名诗：生命诚可贵，爱情价更高，若为自由故，二

者皆可抛。可见“自由”二字在西方的地位是无上尊崇的。

与此相对，中国古代几乎没有“自由”这个概念，这个词和科学一样，都是日本人翻译的。中国传统文化认为人是社会的一部分，集体远远比个体重要，太重视自己是自私，而自私是个不好的事情。这就是文化上的巨大差异。

古希腊人认为自由是最重要的，所以最具侮辱性的词汇是“奴隶”，因为奴隶没有自由。那人该如何获得自由呢？古希腊人认为，除了法律上的人身自由，还需要在精神上获得自由。

古希腊人尽皆知的一个名言是“认识你自己”，这句话是“神谕”。为什么是神谕呢？因为它太重要了，所以只能说是神的指令，无可置疑。所谓“认识你自己”，就是必须要对自己进行反思，获得属于自己的知识，这样才能获得精神上的自由。

古希腊人认为，知识是属于自己的，坚持追求知识，是自由的象征。而且这个知识和我们理解的不同，我们现在认为“知识就是力量”，中国古人认为“书中自有黄金屋”，都讲究学以致用，知识必须要运用才行，但是古希腊的哲学家反复强调，纯粹的科学唯一的目的就是求知本身，不能为了其他任何目的存在。曾经有一个人，找古希腊大数学家欧几里得学习几何，上来就问学几何有什么用，结果被赶了出去。欧几里得愤怒地说：谁不知道我的学问是完全无用的！

科学的最初目的是为了塑造自由的人格

古希腊和古中国有一点是一样的，就是强调教育对人性的塑造。中国的三字经里说：人之初，性本善，苟不教，性乃迁。希腊人也是这样认为的。

古希腊学者认为，只有自由的知识，才能塑造自由的人格。所以知识必须是非实用性的，因为如果知识成了工具和手段，那知识本身就不自由了，不是纯粹为了自己而存在了。所以希腊人树立的科学传统，是为了知识而知识，为了学术而学术，不是为了实用，甚至不是为了发展技术，这一点和中国学以致用的思想是完全不同的。

古希腊人对于科学实用性的排斥，是有些过度了，但其精神依然值得学习。中国长期以来缺乏“独立的思想、自由的精神”，骨子里就是因为学以致用的思维传统太过强大，所有的教育都在强调知识有什么用，这在长远来看是有害的，因为科学的发展需要那种“为了求知而求知”的精神。历史上那些重要科学理论的发现，并不是为了获得财富或者有什么实用价值，就是因为学者喜欢思考而已，但之后改变了世界。

这样的例子比比皆是：牛顿创立牛顿力学，不是为了制造机械，却让世界进入工业时代。爱因斯坦创立相对论，也不是为了让GPS卫星定位，但是今天的一切航天工业都要依赖于相对论。如果用一句话形容，那就是“无心插柳柳成荫”。

古希腊的科学，不讲究实验，纯粹就是思考，但是取得了相当出色的成果。好比说原子论、进化论、日心说等理论，都来自于古希腊的哲学家，因为这些理论是可以由纯粹的思考来发现的。像进化论，古希腊人怎么知道人是进化而来的呢？因为人的婴儿太弱小了，无法保护自己，甚至无法觅食，总之就是无法靠自己生存下去。那么无限倒推上去，世界上的第一个婴儿也无法靠自己生存，所以人类的祖先必须是一种能自己生存的动物，我们是从那种动物演化而来的。

大学的诞生

从古希腊到古罗马，哲学家们用自己的智慧尽可能地演绎了科学，尤其在数学和天文等学科上，取得了惊人的成就。到了两千年前的罗马时代，希腊哲学演变成了“自由七艺”，就是自由之人应该学习的七门基础课程，其中包括语文三艺：语法、修辞、逻辑，还有数学四艺：算数、几何、天文、音乐。

公元四世纪，罗马帝国接受了基督教，不久之后罗马帝国分裂并崩溃，但基督教作为罗马帝国的国教，在欧洲一直延续了下来。

基督教信奉一个全能的上帝，和希腊科学是完全不同的思想派系。但是基督教在成长过程中，经历了罗马政府长达数百年的压迫，所以它很了解如何跟不同的信仰体系打交道，甚至把其他派系的思想吸纳到自己里面来。而且基督教的领导者也是希腊人和罗马人的后裔，所以他们理所当然地把古希腊哲学和基督教融合在了一起。

基督教统治下的欧洲，是现代科学得以孵化的地方。在13世纪的法国和意大利，出现了世界上最早的大学。当时的本科学院只有一个，就是“艺学院”，学习的对象是“自由七艺”。在本科毕业之后，可以去法学、神学、医学等专科学院深造。大学的观点，是学生必须塑造好自由而有知识的人格，才能学习专业知识。

直到今天，欧美名校的本科依然是沿袭了中世纪的优良传统，好比说世界最好的哈佛大学的法学院、医学院、管理学院等是没有本科生的，他们的生源都来自文理学院的毕业生，而这个文理学院就是中世纪大学教授自由七艺的地方。教学的方式主要是答辩，就是通过提问和辩论，让学生获得知识。

当欧洲的大学概念传入中国的时候，著名学者蔡元培，也就是北大的第一任校长，力图将北大建设成一个本科学校，希望学生完成了对知识系统的学习之后，再去专科进行深造。但可惜的是，后来没有人继承蔡先生的工作，中国大学的本科里逐渐出现了法学、医学、管理学等专科学生，甚至连教学方式也由提问答辩转成了课本教学。相信通过理顺科学教育的发展史，将来中国的大学也会不断改进。

走向现代科学

古希腊的科学和现代科学是有区别的。古希腊的科学，是纯粹为了追求知识，他们认为有了自己的知识，才是真正的自由人。古希腊人也希望能认识大自然的本质，但大自然本身是神圣不可侵犯的，因为自然是诸神的领域，好比说海里有海神，山上有雷神，太阳上有太阳神，诸如此类。这是远古时代萨满文化的遗留，在文化上叫“多神论”。由于有这种观念的存在，古希腊人认为，对大自然可以观察，可以模仿，但是人造的东西永远比不上大自然的东西。大自然是神圣的，不能随意探索，至于拷问和改造大自然，更是不能想象的事情。

但我们看今天的科学概念，会发现一个很重要的原则，就是利用自然，改造自然。想要利用自然和改造自然，需要很多相关的知识，你要用水利来发电，就要知道水的运行方式，那这些知识从哪里来呢？答案就是拷问自然，科学家们会把自然界里的东西，好比说一块石头，放进实验室，像对待犯人一样，把不同的温度、湿度、压力......等等，一一施加在石头上面，看看石头遇到高温会怎么样，遇到强酸会怎么样，施加各种刺激，看看石头的反应。这其实就是用无数的方法，逼着大自然吐露自己的秘密。

为什么会有如此巨大的思想转变呢？原因就在于基督教的影响。希腊人对大自然奉若神明，因为大自然就是神域，但是基督教极大地改变了人和自然之间的关系。基督教虽然主张有一个万能的神创造了一切，但在所有的创造物中，人的地位是最高的。人类始祖命名了万物，人是神在世上的代理人，而大自然反而没有了神性，或者说，大自然是被神创造出来为人类服务的。在这个观念的影响下，无论对大自然做些什么，似乎都成了合理的。现代科学虽然不相信有这么一个神的存在，但是也不能否认基督教在历史上的影响。

培根和唯名论对科学观念的改造

在基督教的思想影响下，大自然丧失了神性，但这并不等于人们就会对大自然开刀。真正完成这个思想转变的，是英国的大哲学家佛朗西斯·培根（1561-1626）和基督教的思想派系“唯名论”。

培根有一句名言，叫“知识就是力量”。这句话针对的，就是古希腊的科学。

在培根看来，希腊人的科学虽然取得了巨大的成就，却完全不拿来为人类造福，简直就是暴殄天物。希腊人认识自然，目的就是认识本身，而培根认为，只有改造自然才是目的，认识只是手段。所以，现代科学和古希腊的科学一开始就有区别，现代科学为了给人某福利，可以随意改造自然。改造自然需要技术，所以现代科学和技术一直就是联系在一起的。科学家研究出科学理论，然后会有无数发明家和技术人员拿着科学理论去实践，制造出先进精密的仪器。这就是为什么中国人了解科学，首先是从技术入手的。

另一个塑造了现代科学的理念，是基督教的唯名论。在古希腊人的眼里，大自然是稳定的，天地的运行有着稳定而完美的逻辑，你只要认真思考，用理性就可以了解世上万物万事的真谛。基督教一开始也接受了这个观点，但后来有一派哲学家发现了希腊人和基督教的矛盾之处。基督教相信世界上有一个万能的神，就是上帝，这个神既然是万能的，那就什么事情都可以干，只要上帝愿意，他可以让太阳从西边升起来，也可以让人返老还童。换言之，人类无法凭理性了解上帝会对世界做些什么。唯名论对古希腊科学的抨击，催生了著名的经验学派。他们认为，要了解世界上的一切，不能单靠想象，而必须从经验入手，那怎么获得经验呢，就是靠实验，在实验室里做各种实验，看看世界究竟是什么样子。用一句老话说，就是实践是检验真理的一切标准。

改变世界的科学

总之，培根的知识实用主义，还有经验主义主张的“通过实践来了解世界的真相”，极大地改变了古希腊科学传统的面貌。传承两千多年的思辨求知传统，还有深厚的数学积淀，和大量的物理实验互相促进，让人类对世界的认知一下子上了好几个台阶。从17世纪之后，以牛顿为首的一大批科学家喷涌而出，还有卡特等一批发明家拿着最先进的科学理论去制作精密机器，于是世界的面貌从此被改变了。一些本来没有现代科学的国家，包括中国在内，都被迫要进入新的科学时代，而这个过程可能是很痛苦的，就像中国悲惨的近代史那样，很多古老的帝国，像印度，甚至彻底成了殖民地。

世界的近代史，外表看来是欧洲的扩张史，究其根本而言，其实也是一部科技普及史。这个过程给世界带来了不少灾难和悲剧，但是从长远看来，科学给这个世界带来的东西还是正面的。如果欧洲没有出现科学，也许我们还过着男耕女织自给自足的生活，晚上没有电灯电视，出门没有汽车飞机，冬天没有暖气，夏天没有空调，人均寿命只有三十多岁，一辈子听不到几次音乐，能吃饱饭就是上上大吉了，至于手机就更不用想了，一般人恐怕连字都不识。

科学是面向未来的学问。了解了它的过去，就可以明白科学的本质，但我们也要记住，就像唯名论认为的那样，人类其实无法真正预知未来，就连明天太阳从哪里升起来，在太阳实际升起来之前，我们也无法绝对断言。所以唯一科学的方法，就是认真总结经验，然后抱着怀疑的态度，仔细观察这个世界。

科学家根据经验总结科学规律，再根据科学规律预测未来，然而一旦现实不符合预测，那就要对科学规律进行修改。科学规律归根结底是人总结出来的，只能向真正的自然规律靠拢，但其本身并非真理。所以科学是不断更新和进展的，科学家们的重要工作，就是发现科学中的错误，不断地纠正，然后让人类能更加完善地改进自己的生活。与科学相反，那些号称自己是真理，从不修正的理论，反而不能给人类带来美好的生活，因为人类的思想，根本就没有一个是真理，但只有科学在努力地向真正的真理靠拢。

现在，科学对自然的改进，有时候反而会不利于人类自身。好比说大规模的工业生产会造成雾霾，威胁了人们的身体健康。但这些事情的解决，最终还是依靠科技的进步。欧美日本等国，在现代化的路上，都曾经遇到过严重的工业污染，但是随着科技的进步，这些问题一一得到了解决，昔年著名的污染城市，英国的雾都伦敦，现在已经重现蓝天白云了。我们相信，给一些时间，中国的科学家也可以让中国的天空好起来。