我们为什么缺少科学精神

张双南

我今天想给大家分享的主题就是科学，因为科学知识大部分是从书本上来的。有一本和科学有关的书，对于我来讲具有特别的意义，就是诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格所写的《最初三分钟》。我是在20世纪80年代末读到这本书的，那时候我已经是研究生了，那本书给了我非常大的震撼，为什么呢？仰望星空，看到有非常非常多的星星，那么这些物质是从哪里来的？宇宙的起源是什么？这也是哲学家问了2000多年的问题。在这本书里面，他讲到物理学家和科学家提出的一个理论叫“大爆炸理论”，得到了实验和观测的验证。这个理论认为，在宇宙大爆炸之后，仅仅3分钟的时间里，就形成了后来形成恒星的这些物质。哲学家们问了2000多年但一直没有得到答案的一个问题，即宇宙的起源是什么，就这么被物理学家和科学家们简单地回答了。这让我受到震撼——科学的威力竟这么大，它可以帮人类找到很多问题的答案。

我1984年从清华大学毕业时，觉得自己读的书不够多，那怎么办？我便去中国科学院读了两年的研究生。但我之后觉得自己读的书还是不够多，知道的东西还是很少，便出国留学，到英国去读书。我到英国后发现，自己读的书真的是不够多。为什么呢？在我和同事们一起讨论我们的研究课题时，他们经常问一个问题：“这里面有什么科学原理？”我每次听到这个问题，都一脸茫然，我知道什么是天文、什么是物理、什么是化学、什么是生物，但我就是不知道什么是科学。我读了这么多年的书，竟然从来没有人教过我什么是科学，我学的都是科学知识，但从来没有人告诉过我科学精神是什么、科学方法是什么。

我给大家讲两个故事。一个是跟孔子有关的，叫《两小儿辩日》。两个小孩儿在那儿吵架，孔子发现了，好奇心很强，便去看看这两个小孩在说什么。他们说：“孔先生，您是位圣人，什么事情都知道，我们两个现在在吵架，吵不出结果来，您给判一判。”一个小孩接着说：“肯定是早晨的时候太阳离我们近啊，因为太阳在早晨时看起来很大。”另外一个小孩说：“早晨的时候天气特别凉，中午的时候很热，太阳显然离我们更近嘛，只不过看起来小一些。”孔子说：“我不知道这个问题的答案是什么。”那这个故事到这儿是怎么结束的呢？这两个小孩就嘲笑孔子：“原来你并不比我们知道得多。”为什么早晨天气凉，但太阳看起来大呢？为什么中午太阳看起来小，但是天气很热呢？这里面有大气科学问题、测量学的问题和传热学的问题。但是2000多年来，我们没有去刨根问底，追问背后的道理到底是什么。这就是典型的以诡辩代替刨根问底、以赢得辩论代替追求真理。

第二个故事其实更加脍炙人口，就是《杞人忧天》。杞国有一个人，他成天担心，这个气会不会塌下来把他砸死;天上的星星啊、太阳啊、月亮啊，会不会掉下来把他砸死;脚下的这个地，是不是不结实，会不会让他掉下去。他天天担心这些问题，寝食难安。有一位朋友开导他：“你这个人真是没事找事，这个天就是气嘛，你天天在里面呼吸自如、行走自如，它显然不会塌下来。”“那天上的星星为啥不掉下来呢？”他这位朋友又开导他：“星星啊，其实就是光。光怎么会掉下来呢？即便光掉下来砸着你也没事啊！”他又说：“那地要是万一陷下去了怎么办？”朋友说：“你看，你跺一跺脚，这个地面结实得不得了，你不可能掉下去。”事实上为什么天不塌下来？为什么星星在天上不会掉下来？西方人追问这些问题，所以有了牛顿力学;我们不追问这些问题，认为这些问题是无稽之谈。其实这些问题都是严肃的天文学问题、力学问题、大气科学问题、地球科学问题。2000多年来，我们都还用“杞人忧天”这个成语来嘲笑异想天开、不切实际的人。这个故事到底告诉了我们什么？以自圆其说代替刨根问底，以实用主义代替追求真理。既然地塌不下去，那为什么要担心它会塌下去呢？大家想一想，在我们的日常生活中，是不是经常有这样的事情？

为什么会出现这种问题？这和科学史上非常有名的一个问题是有关系的，这个问题叫作“李约瑟难题”。李约瑟是英国的一位历史学家，他研究中国的科技史提出了一个问题：中国古代的文化和技术都比西方先进很多，但是为什么科学不是在中国产生的？

我们经常讲，中国古代有辉煌的科技成就，例如古代的四大发明，中国古代的这些辉煌成就都是技术，但我们没有刨根问底，追问这些技术背后的科学道理是什么。如果要追问的话，指南针背后的科学道理是什么？电磁学。造纸术背后的科学道理是什么？化学。活字印刷术背后的科学道理是什么？自动化科学。火药背后的科学道理是什么？化学。如果我们追问这些科学道理，把它们搞清楚，我们的科学发展早就领先了。这也是我们对科学和技术无法区分的一个例子，我们认为好的东西，就是科学的东西，但我们并不知道科学到底是什么。

当普京还是俄罗斯总理的时候，俄罗斯跟德国合作研制一颗天文卫星，这个项目的科学目标就是想了解暗能量是什么。普京听了这个汇报之后说：“我想请教各位科学家，第一，暗能量有没有用？第二，暗能量有没有危险？”俄罗斯科学家不知道怎么回答，德国科学家说：“总理先生，如果100年前我们问爱因斯坦相对论有没有用，相对论危险不危险，爱因斯坦的回答一定也是3个字——不知道！为什么回答不知道呢？因为科学研究关注的是科学规律，爱因斯坦也不知道，100年之后相对论有没有用，危险不危险。”100年之后怎么样，没有人知道，可能很有用，也可能很危险，这就是科学。科学所关注的是研究科学规律、发现科学规律。

到底什么是科学？简单地来讲，科学就是“刨根问底”4个字。科学本身还有3个性质，我把它們叫作“科学的3个要素”。第一个要素，科学的目的——发现规律。它可以是自然界的规律，也可以是人的行为的规律;可以是社会活动的规律，也可以是经济学的规律，只要是以发现规律为目的的，那就可能是科学。科学的第二个要素是科学的精神。科学的精神有3点：质疑、独立、唯一。质疑指的是什么？有了“地心说”，大家一再质疑：这个理论和观测结果能不能对应啊？有了“日心说”，开普勒还在质疑：你这个圆轨道对不对啊？你到底和天文观测能不能结合呢？有了开普勒定律，牛顿仍不满足：为什么有开普勒定律啊？不断地质疑。独立的意思是说，不管谁做科学研究，只要做对了，结果都是一样的。“唯一”的精神是说，最后你追求的科学规律是唯一的。即使牛顿不发现牛顿万有引力定律，如果我们等的时间足够长，也可能小撒（撒贝宁）会发现，叫作“小撒万有引力定律”，但是内容是一样的，无非是时间早晚和发现者不同而已，这就是它的唯一性。科学的第三个要素是科学的方法：逻辑化、定量化和实证化。逻辑化就是你可以根据一些公理或假设，按照你的逻辑往下推理，这就叫“逻辑化”。定量化就是你要能够做计算，这要使用的是数学工具。实证化指的是，你需要做观测、做实验才可以发展科学。

我们国家是航天科技大国，现在我们国家逐渐认识到了科学的作用。所以，在今后一段时间内，我相信我们在使用我们先进的航天技术做科学的探索——在探索宇宙、认识宇宙科学规律方面，应该会做得越来越多。这实际上也是我本人十几年前回国的一个原因。我觉得中国的未来，肯定会给我们提供越来越多的机会。我的演讲就到这里，谢谢大家！