关于科技史的教学思考

杨枫

[关键词]科技史，概念，科学传统

[中图分类号]G63[文獻标识码]B[文章编号]0457—6241（2017）05—0052—07

近代以来的科学技术发展史是高中历史教学的难点，很多老师在教学实践中往往把重点放在属于史实层面的近代以来的科技发展历程上，而没有在史识层面进行拓展和深入。甚至还有老师在课堂上花了很大精力去讲解经典力学和相对论的内容，把历史课上出了物理课的味道，既失去了科技史教学的特点和魅力，也有违课标“进一步提高人文素养”的要求和勇于探索创新的科学精神。虽然早有论者指出，科学史的重点不是“科学”，而是“历史”，科学的萌发、科学的环境、科学的影响才是科学史教学的重点。但笔者囿于自身学识，讲起该内容总是左右为难，不知如何把握。吴国盛教授的新作《什么是科学》令我茅塞顿开，在该书的启发下，我确定了科技史教学的基本思路：在引导学生梳理近代以来科技发展的脉络和架构的基础上，重点讲解和探讨如下几个问题。

一、什么是科学

吴国盛教授认为，今日所谓科学，不单是一种自然知识，从对待自然界的态度、研究自然界的方法，到所形成的各种关于自然界的理论，以及在这些理论之下对自然界的改造，都已形成了一套特定的体系，这个体系主要是在近代欧洲成长起来的，常常称作近代科学。也就是说，要真正理解“科学”，就必须进入西方的语境，因为“科学”本来就来自西方，是西方人所特有的东西。西方语境中的“科学”概念有狭义和广义之分，德语Wissenschaft基本代表了广义的科学，即自希腊以来追求确定性、系统性知识的理性探究传统。英语和法语的Science基本代表了狭义的科学，即现代自然科学。西方理性科学一近代数理实验科学代表了“科学”一词的严格指称，构成了“科学”一词的狭义定义。狭义的科学构成了科学的小传统，广义的科学构成了科学的大传统，这个大传统是西方之所以为西方、西方区别于非西方的关键所在。

西方科学的大传统源于古希腊，在人类历史上，希腊人第一次形成了独具特色的理性自然观，这正是科学精神最基本的因素。首先，希腊人把自然作为一个独立于人的东西加以整体地看待；其次，他们把自然界看成一个有规律的、其规律可以为人们把握的对象；再次，他们创造了一套数学语言，力图把握自然界的规律。在这三个方面，希腊人都开了科学精神之先河。其典型表现是希腊人建立了以追求确定性知识和逻辑演绎体系为主要标志的理性科学。希腊理性科学具有非实用性和内在演绎两大特征，它包括两个层面，基础层面是数学四科（算术、几何、音乐和天文学），高阶层面是哲学。希腊理性科学的精神气质贯穿了西方文明发展的始终，为现代西方科学所继承。与希腊科学相比，现代科学呈现出两个新的特点，第一，现代科学能转化为技术，从而转化为生产力；第二，现代科学大量使用数学，以至于一门科学的成熟程度取决于它使用数学的程度。

由于近现代中国的特殊历史遭遇，中国人眼中的“科学”首先是“现代科学”，而且侧重于现代科学的技术化、效用性方面。其实，科学全方位转化为技术，显示其改造世界的巨大力量是在19世纪。在现代科学发源的16、17世纪，科学并没有表现出这些有用的方面。也就是说，古希腊科学是典型的无用科学，即所谓“求真的科学”，现代科学则是典型的有用科学，即所谓“求力的科学”。

自明末清初西方传教士带来西方的学问以来，中国人一直把来自西方的自然知识翻译成“格致”或“格致学”，但后来这一翻译被“科学”所取代。在现代汉语中广泛使用的“科学”一词，实则是来自日本人对英语science一词的翻译，而日译“科学”一词基本沿袭了英语science自19世纪以来的用法和意思，默认是指“自然科学”。在现代汉语里，“科学”一词有广义和狭义两种用法，广义的科学指高端知识、典范知识，狭义的科学指现代科学（经验科学、实验科学、技术科学）。也就是说，今天中国人的“科学”概念中有两个突出的特点，一是把“科学”作为任何领域里正面价值评判的标准；二是倾向于从实用、应用的角度理解科学，把“科学”混同于“科技”，“科技”混同于“技术”。在理解科学方面，中国人最大的误解是没有真正意识到科学的独特性。

此外，我们还应该告诉学生：不能将“科学”与“正确”等同起来。江晓原教授指出，判断一种学说是不是科学，不是依据它的结论在今天正确与否，而是依据它所用的方法、它所遵循的程序。因为科学是一个不断进步的阶梯，今天“正确的”结论，随时都可能成为“不正确的”，科学中必然包括许多在今天看来已经不正确的内容。西方天文学发展的根本思路是：在已有的实测资料基础上，以数学方法构造模型，再用演绎方法从模型中预言新的天象；如果预言的天象被新的观测所证实，就表明模型成功，否则就修改模型。在托勒密及其以后一千多年的时代里，人们要求天文学家提供任意时刻的日、月和五大行星位置数据，托勒密的天文学体系可以提供这样的位置数据，其数值能够符合当时的天文仪器所能达到的观测精度，它在当时就被认为是“正确”的。后来观测精度提高了，托勒密的数值就不那么“正确”了，取而代之的是第谷提供的计算值，再往后是牛顿的计算值……如此等等，这个过程直到今天仍在继续之中——这就是科学。

二、“李约瑟难题”及其解答

中国古代无科学，曾经是中国学界的公论和共识，20世纪50年代，李约瑟在《中国科学技术史》一书中提出：“中国古代科学技术发展长期领先西方，而现代科学为什么竟出现于西方而不是中国？”这就是所谓“李约瑟难题”。吴国盛教授认为，李约瑟在《中国科学技术史》中并没有说清楚他所谓的科学是指什么，其论述至少有三个让人困惑之处，第一，他经常将科学与技术混为一谈；第二，他用来对“发达的”中国古代“科学”进行整理的框架和范畴，完全是现代西方的科学分类概念，这给人一种印象，中国古代的科学其实就是近代意义上的科学；第三，他似乎认为全人类的科学都有一个统一的发展模式，即由原始型到中古型再到近代型，是典型的欧洲中心主义。其实，问题的关键是对科学这一概念的理解问题。如果李约瑟所谓的科学是指西方历史上出现的主流科学，那么中国古代根本就没有科学，更谈不上“中国古代科学很发达”；正因为如此，吴国盛教授指出，“有无”问题本质上是一个定义问题，而不是历史经验问题；是一个观念问题，而不是事实问题；是一个哲学问题，而不是历史问题。基于不同的科学定义，可以得出不同的结论。

爱因斯坦曾说过：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的：希腊哲学家发明的形式逻辑体系（在欧几里得几何学中），以及（文艺复兴时期）发现通过系统的实验可能找出因果关系。”陈方正指出：“西方科学虽然历经转折、停滞、长期断裂和多次移植，但从方法、理念和内涵看来，它自古希腊以迄17世纪欧洲仍然形成一个前后相接续的大传统，而且现代科学之出现虽然受外部因素（诸如社会、经济、技术等等）影响，但最主要动力仍然是内在的，即来自这个传统本身。换而言之，现代科学基本上是西方大传统的产物，忽视或者否定这一点，就没有可能了解现代科学的本质与由来。”希腊科学是现代科学遥远而强大的源头，几乎为科学史家所公认，中国古代虽有大量的技术发明与成果，也不乏自然哲学以及对自然现象的探究与认识。然而，中国没有发展出西方那样的科学传统，中国古代科技至终没有获得现代突破，也是不争的事实。所以，“李约瑟难题”应当修订为：在过去两千年间，中国与西方科学的发展为何出现如此巨大的差别？造成此差别的基本原因何在？对此，吴国盛教授给出了自己的解释。

古代中国与西方有着不同的文化传统。中国是典型的农耕文明，人民与土地高度绑定，因而是熟人文化、血缘文化和亲情文化。以儒学为代表的中国精英文化以“仁爱”为理想人性，以“礼”为人文教化的手段。仁一礼构成了古代中国人的人文结构，从而形成了中国文化的伦理传统；而希腊是海洋文化、游牧文化和商贸文化的混合体，迁徙是常态，因而是生人文化、契约文化，以“自由”为理想人性，以“科学”为人文教化的手段。自由一科学构成了古希腊人的人文结构，由此形成了西方文明的理智传统。在希腊人眼里，科学是通往自由人性的基本教化方式，没有对科学的追求之心，你就不配做一个自由人。希腊人的科学本质上就是自由的学术，这种自由的学术具有非实用性和内在演绎两个特征。中国古代在演绎科学方面欠发达，不是因为智力欠缺，而是因为缺乏自由的人性理想，因而不可能对无实用价值的科学情有独钟。也就是说，现代中国人所说的“科学”来自西方，科学由古希腊基于自由人性的自由的学术，转变为现代数理科实验学，完全是西方语境下自我演绎、自我进化的一种特定文化现象，与包括中国在内的其他非西方文明并无直接关联。陈方正教授总结道：具有非常特殊性形态和内在逻辑的西方科学，必须有非常特殊的社会、环境、文化氛围和人才的结合才能够发展，中西科学发展模式的巨大分别，最终可能是由地理环境所决定的文明结构差异所产生。

吴国盛教授还特别比较了古代中国和古代希腊的天文学在研究动机、研究的主要问题和研究方法上的区别。

古代希腊人相信天界不生不灭、接近永恒，是理念世界最完美的模本，因而坚信天界唯一的运动就是天球的匀速运动，发现天体有不同的运动形式，设法解释这些运动是希腊天文学的根本目标，这最终使得希腊天文学发展成了一门应用球面几何学，用球面层叠的方式解释行星的运动、预测行星的未来方位，是理性科学处理经验世界的最早的成功尝试，也为现代实验科学提供了示范。中国天文学则认为天是一个有意志和情感的、至高无上的存在者，以某种神秘的方式与地上的人事发生关联，于是了解天象、破解天意成了最高统治者的政治需要，也是所有中国人的礼仪需要，研究天文学表现为对一种贯通天人的政治秩序和伦理秩序的忠实维护。皇帝为垄断来自上天的消息，不仅高度重视天文学，而且垄断天文事业，禁止民间研习。虽然中国天文历法也推算日月行星方位，而且建立了自己独特的推算方法，但在根本上并不以发现天界运行规律为目标，因为不相信存在这样的规律。所以中国天文学有浓郁的政治含义和文化含义，就其研究动机而言，是政治占星术和日常伦理学，一言以蔽之，是礼学。

江晓原教授正是深刻认识到中西天文学的根本区别，始终不使用“中国天文学”一词而称“中国天学”，以免与西方天文学混淆。

三、宗教（基督教）与现代科学的

关系

怀特海在追溯现代科学的起源时说：“在现代科学理论还没有发展以前，人们就相信科学可能成立的信念，是不知不觉地从中世纪神学中导引出来的。”怀特海深刻地认识到，神学（尤其是经院哲学）作为希腊理性科学传统的继承者对于现代科学的重大意义。可以说，没有经院哲学这个环节，就没有理性科学在欧洲的复兴。吴国盛教授认为，现代科学是希腊文明和基督教文明相融合的产物，甚至可以说，没有基督教就没有现代科学。他还指出，中世纪大学和经院哲学分别为现代科学的诞生做了制度和思想上的准备。

圣奥古斯丁和其他早期基督教作家都认为，上帝以两种不同方式向人类显示自己——一是启示人写出《圣经》，二是创造这个世界即“自然之书”。这种深植于正统基督教之中的想法意味着对世界的研究本身就可以是一种宗教行为。也就是说，神学研究与科学研究并不截然分离：研究物理世界意味着研究上帝的创造物，研究上帝则意味着了解世界。追求、发现、阐明自然规律的效果，足以显示上帝造物之奇妙与思虑周详，这一神学动机为整个近代早期的科学研究提供了最大的驱动力。经院哲学认为，人的理性是上帝赋予人类的一种特殊本领，人类没有足够的智慧窥探万物的本质，只有运用理性才能一步步接近真相；理性是人类理解上帝和自然的认识工具，运用理性可以越来越精确地理解上帝的意志。托马斯·阿奎拉在《神学大全》中更是提出了把神学看成是一门科学的观点：“我们必须牢记，科學有两种。其中有些是基于那些因理智的自然之光而了解的原理，比如算术与几何之类。还有一些是基于更高级的科学所得出的法则。所以，神学也是一门科学，因为作为它的基础的原理，来自一门更高级的科学，上帝与圣人们的科学。”这样一来，神学与自然哲学作为科学的不同门类就成了并列的、相互独立的学科。把神学看成科学，加强了神学的权威性，另一方面，自然哲学则被从神学中解放出来，走上了独立发展的道路，推动了自然哲学的迅速发展。正是在此基础上，很多学者甚至认为，神学与科学不仅不是矛盾关系，而且基督教促进了科学进步。（请注意：在古希腊，哲学和自然科学是不分家的，二者并没有严格的界限。哈维、波义耳、牛顿这些被后世尊称为伟大科学家的人当时被称为“自然哲学家”或“哲学家”，从事的是哲学工作，如牛顿那部伟大著作的标题是《自然哲学的数学原理》。从19世纪开始，science一词在英语世界才被广泛采用）。

在中国，由于多年的意识形态宣传，人们大多认为，宗教是科学的死敌，天主教会对现代科学的先驱者哥白尼、伽利略和布鲁诺等进行过残酷的迫害。而实际上，现代科学是在基督教的汪洋大海中生长起来的，现代科学的先驱者们都是基督徒。如果宗教是科学的死敌，科学怎么可能出现并成长壮大？美国学者劳伦斯·普林西比指出，在16、17世纪和中世纪，并没有一个“科学家”阵营在奋力摆脱“宗教人士”的镇压，这些不同阵营根本就不存在。当时每一位思想家都确信人、神与自然界之间存在着密切的关联，并因此确信神学真理与科学真理的内在关联。哥白尼长期担任教堂神父，从未因为他的“日心说”受过教会的迫害。布鲁诺被烧死，不是因为他宣传哥白尼的学说，而是因为他的宗教信仰。伽利略的确因为传播哥白尼的学说被判终身监禁，著作被查禁，但这是一个特别的个案，牵涉到当时的教会、王权以及复杂的人际关系，不能看作天主教会一贯敌视科学的证据。面对科学已经证明的事实，基督教也在不断调整自己的解释，力图将科学发现与基督教信仰的基本要义相调和。在1878年至1903年间担任教皇的利奥十三世提倡托马斯·阿奎拉的神学，强调信仰和理性是相容的，他愿意接受得到证实的新的科学信条。他及其继任者们所持的立场逐渐变为：自然科学不属于教会范围，进化论可以作为一个学说在教会学校讲授，《创世纪》第一章可以用比喻的方法理解，以及在这些前提下相信进化论是个人的私事。

综上，在漫长的历史过程中，宗教与科学的关系、教会对待科学的态度都在改变，我们不能笼统地说宗教是科学的敌人，也不能把科学与宗教根本对立。现代观念中科学与宗教的严重对立，只不过是17世纪以来科学不断发展而出现的新情况。科学与宗教之分道扬镳，上帝之被摒弃于自然哲学以外，是从牛顿的《自然哲学的数学原理》开始的。

四、科学革命与思想解放的关系

“科学史之父”萨顿指出：“科学不仅是改变物质世界最强大的力量，而且是改变精神世界最强大的力量。”因此，科学史“就是人类思想和文明史”。科学革命与思想解放的互动关系是科技史教学中体现“历史味”的重要着力点。例如，文艺复兴和宗教改革运动推动了人们思想的解放，促进了近代科学的诞生与发展，牛顿创立经典力学体系，极大地影响到整个欧洲思想界。由于牛顿证明了地上的力学也能适用于天上的星球，揭示了简单而统一的自然规律，使人们豁然开朗：原来自然界也是按照某种法则运行着。这就动摇了经院哲学中将宇宙秩序归结为上帝安排的说法，神学必须再给科学划分出一大部分地盘。由自然界联想到人类社会：既然自然界有统一的规律，那么人类社会呢？牛顿力学体系从两个方面给人类以伟大的启示：其一，“宇宙万物的发展是有规律的，是由低级向高级不断发展的……这种自然规律是完全可以认识的……人类社会也有支配其发展进步的永恒法则”；其二，“人们在认识自然规律的进程中不需要上帝，只需要理性……人们只要想自然科学那样运用理性主义的方法，同样可以解释人类社会发展进步的规律”。毫无疑问，经典力学为启蒙运动提供了锐利的武器。“科学促使法国启蒙运动洋溢着崇尚理性、确信社会进步的乐观主义精神。杰出的科学成果及其广泛应用，推动着生产技术的进步。这使启蒙思想家们深信：人只要从屈服于神转而面向自然、征服自然，就能从愚昧和迷信中解放出来，获得巨大力量，推动社会前进。科学的本质就是启蒙，启蒙必须依靠科学。科学能……引导人们从黑暗走向光明。”

再如，达尔文的进化论在科学领域之外的影响，远远超过了在生物学等领域内的影响。马克思说：“达尔文的著作，非常有意义。这本书，我可以用来当做历史上的阶级斗争的自然科学根据。”进化论在社会科学和哲学领域引发的争论更加激烈。争论的焦点在于：是否可以把达尔文学说的基本思想用于说明人的本质。社会达尔文主义试图把进化论应用于社会学，用“生存竞争”为资本主义竞争精神辩护，倡导实行彻底的自由竞争，要求国家放开对个人行动自由的限制，只有当最适应者占据经济上的主导地位，不适应者承受竞争的后果，社会才会出现进步。有些工业家根据社会达尔文主义的观点，竭力证明残酷的自由公平竞争是资本主义的合理性，进而证明财产和利润是神圣不可侵犯的。德国纳粹也是社会达尔文主义的拥护者，他们的种族灭绝政策是社会达尔文主义的应用。这样的争论持续了将近一个世纪的时间，影响了很多思想家。

五、科学家给我们的启示

讲述本单元内容时，不能没有关于科学家的小故事，当然，讲述这些小故事不是为了猎奇，而是为了让学生从中得到一些感悟，无论是在科学精神方面还是人生态度方面。故事的选取要有代表性，要能引起共鸣和深思。

故事一：1632年，伽利略因出版《关于托勒密和哥白尼两大宇宙体系的对话》，而被罗马宗教裁判所传讯。次年五月底，伽利略被羁押。在看守所里，伽利略承受了巨大的精神压力，他决定向当局妥协。这意味着，伽利略要放弃他的地动说。宗教法庭宣读伽利略的悔罪书后，血气方刚的伽利略的学生安德雷亚怒不可遏地训斥伽利略：“酒囊饭袋！保住一条狗命了吧？”还歇斯底里地叫道：“没有英雄的国家真不幸！”伽利略平心静气地说：“不，需要英雄的国家真不幸。”伽利略的意思是，如果一个国家需要英雄，说明这个国家正处在某种灾难之中。在被软禁在家期间，伽利略写出了或许是他最重要的著作《两门新科学》。后来安德雷亚问伽利略：“当年您为什么要悔罪呢？”伽利略坦率地说：“因为我害怕皮肉之苦。”面对伽利略的坦诚，安德雷亚深情地说：“怕死是人之常情！人的弱点和科学毫无关系。”显然，这时的安德雷亚早就理解了老师。但伽利略后来经常自责：“有数年之久，我和当局一样强大。但我却把我的知识拱手交给当权者，听任他们为了自己的目的决定用或不用或滥用。我背叛了我的职业。一个人做出我做过的这种事情，是不能見容于科学家行列的。”也就是说，伽利略至死并没有原谅自己的懦弱。

故事二：近代化学之父拉瓦锡1743年出生于法国巴黎一个富裕的家庭，从小对科学表现出浓厚的兴趣。1765年，22岁的拉瓦锡发表了他的第一篇学术论文，引起科学界注意。24岁就被选入法国科学院。大革命开始之初，他的科学研究还没有受影响。但雅各宾派上台后实行恐怖政策，法庭以“可恶的包税人”“在人民的烟草中加水”等罪名判处他死刑。法国科学界呼吁赦免拉瓦锡，法官的回答是“共和国不需要学者。”1794年5月8日，拉瓦锡同其他包税商一起被处死。拉瓦锡被处死的第二天，法国数学家拉格朗日悲愤地说：“他们砍下拉瓦锡的脑袋只需要一瞬间，可法国再过一百年也长不出这样一颗脑袋。”两个月后，雅各宾党被推翻，但拉瓦锡的生命已经无法挽回。

故事三：达尔文1809年出生于英国希罗普郡，幼年时代的达尔文没有表现出什么特别的天分。8岁那年被送进了一家教会学校，但他对圣经故事一点兴趣也没有，倒是喜欢在河边钓鱼、上树摸鸟蛋，还喜欢搜集杂七杂八的物品。中学时成绩很一般，却迷上了打猎和养小动物。老师对他很恼火，认为他“不可救药”，父亲也经常训斥他：“你除了打鸟、玩狗和抓老鼠外什么也不会，这样下去会给我们家庭丢脸的。”进入爱丁堡大学后，他先是学医，因为没有兴趣，改学神学，也没有兴趣，整天跟一些纨绔子弟一起赛马、打猎、酗酒。但他结识了一位植物学教授，并在他的介绍下去听了著名的地质学家塞奇威克的地质学课，后来还跟随塞奇威克一起去进行地质考察。达尔文找到了自己的兴趣所在，学习到了一个科学家的工作方法，他认识到“所谓科学就是综合事实，从而根据事实得出一般的规律和结论”。后来当英国海军“贝克尔号”舰招聘随舰去南美考察的博物学家时，达尔文排除了父亲的阻拦，争取到了这个机会。

故事四：德国著名物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门科学，太可惜了。”1900年4月27日，英国著名物理学家开尔文勋爵作了题为“热和光的动力理论上空的19世纪之乌云”的长篇演讲，指出古典物理学本来十分晴朗的天空出现了两朵乌云。正是这些乌云带来了世纪之交的一场物理学革命，在这场革命中诞生了相对论和量子论。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖金，但奖得来十分不易。当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章，结果评委会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。

故事一告诉我们，一个矛盾的伽利略，一个未经掩饰的伽利略，才是一个真实的伽利略。我们不怕科学家没成就，就怕科学家缺乏说真话的勇气。故事二则说明，动荡的社会环境对科学家个人和整个科学的冲击太大了。故事三通过达尔文的亲身经历，告诉学生找到和明确自己的爱好和兴趣所在是多么的重要。故事四说明，人们对新生事物的认识是一个极其艰难的过程。虽然，人们往往由于认识的局限，对新理论不屑一顾甚至打压，但是，真理最终必将战胜谬误。另外，科学家必须要有尊重事实，不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。

教育部发布的“中国学生核心素养”包括人文底蕴、科學精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新等六大素养，其中人文底蕴和科学精神两大素养在本单元教学中可以得到充分训练和培养。在教学中重视人文精神的培养才是符合社会进步的教育，才是我们对莘莘学子进行科技史教育的宗旨。这样我们才能把科技史上出浓浓的历史味。

【责任编辑：王雅贞】