科技热门概念辨析之一（科学篇）

张聚恩

中图分类号：N04；G3 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2017.06.012

引 言

经常有朋友就科学技术领域的热点概念同我探讨和交流，有的朋友建议我对这些概念做一些梳理和阐释。大家比较关注的有以下这些概念：科学、技术、工程、研究与开发、基础研究、应用研究、实验研究、预先研究、前沿技术和颠覆性技术等。

我尝试着对这些概念逐项做些诠释。这些诠释，来自我多年从事科技工作的实践与认知，也来自对有关信息和知识的学习与领悟，其中有一些是新的思考。

需要说明的是，这些概念的界定只具有相对意义，它们都处于进化和变化中，新的门类与概念还在产生。不少问题，见仁见智。我力求不背书，不涉及太多的理论，而平实明晰地写出自己的见解。

因涉及概念较多，我把它分成三部分，即三篇，每篇侧重于一个方面：“之一”侧重“科学”，“之二”侧重“技术”，“之三”侧重“研发”。

此为《科技热门概念辨析之一（科学篇）》。我先列出观点，而后展开论述。本篇涉及科学、自然科学、社会科学、形式科学、自然哲学、基础科学、应用科学、基础学科、交叉/边缘学科、基础研究等诸多概念，对这些概念的不同见解甚多，欢迎批评和指正。

基本观点

科学的本义含自然科学、社会科学、形式科学。

科学及其方法的发展导致其内涵的狭义化，现在所说的科学多指自然科学。

自然科学包括基础科学与应用科学。

基础科学包括传统学科及交叉、边缘学科。

对基础科学和属于形式科学的数学的研究，称为基础研究。

基础研究是原始创新的沃土。

关心创新的人们一定要关注科学，尤要关注基础研究。

一 什么是科学（science）

依望文生义，科学就是分科而学。指将各种知识通过细化分类的研究而形成的知识体系；也可指人类按照学科分类，开展研究，以获取知识和创造知识的活动。苏联《哲学百科全书》认为科学是“精神文化的高级形式，是不断发展的各种知识体系”，《简明不列颠百科全书》主张，科学是“由人类的想象力构造出来的广阔领域的系统性概念化结构” 。就其本质，科学乃是一种体系化、结构化的知识。

科学按其固有含义，包括自然科学（natural science）、社会科学（social science）和形式科学（formal science）三类。自然科学研究物质世界。社会科学研究人与社会。形式科学研究逻辑与数学等，通过提供用于描述世界的结构的信息以及可能对其进行推论的方式，来帮助自然科学和社会科学。

二 科学的狭义化

从古代直到19世纪，作为一种知识的科学同哲学有着密切的联系。在西方世界，“自然哲学（natural philosophy）”曾经包含了与今日科学有关的众多研究领域，如天文学、物理学等。古代中国人、印度人和希腊人以及一批伊斯兰先哲，分别在不同时段提出过对宇宙、自然和物质世界的哲学认知，如水火木金土的分类，对空气和地球的认识等。

在漫长的发展进程中，逐步兴起用实验观察方法来认识世界，以可测试的解释和预测的形式构建与组织知识体系。从中国老子（约前570—前471）的朴素辩证法、古希腊亚里士多德（前384—前322）的形式逻辑三段论、思辨的传统自然观，逐渐发展到“普遍的真理可以通过推理和归纳而得知”、强调“实验和不同程度的量化”，直到达成科学研究的一般性原则，以实证法为核心的方法论被广泛接受，使自然科学研究的面貌为之大变。培根（英，1561—1626）、伽利略（意，1564—1642）、笛卡儿（法，1596—1650）、牛顿（英，1643—1727）等为近代科学及其方法的创建做出了重要贡献。

“科学”这个词越来越多地与科学方法本身相联系，“科学”的内涵在悄然缩小范围，成为研究自然与物质世界的专指，并促使相关的学科达到现代形态。而形式科学，作为一种既作用于自然科学、又作用于社会科学的普适工具，因其不依赖于经验观察，反而独立于近现代科学之外。社会科学也因同样原因，特别是因常常缺乏普遍的真理性，以及难以公式化，也同近现代科學渐行渐远。19世纪后出现的“科学家”和“科学界”这些概念，以及相应科学机构的建立，也都只适用于狭义的科学概念，成为自然科学的专属“领地”。当今，提及“科学”，多为狭义，特指自然科学。而狭义科学的主要特点是，利用科学方法，即预先设立的方法来进行合理性证实（或证伪）。

三 自然科学的细分

“自然科学”指人类研究物质世界的全部理论与方法。其任务是研究和解释自然现象，寻找事物间的关系。《中国大百科全书》将其定义为：研究无机自然界和包括人的生物属性在内的有机自然界的各门科学的总称。

自然科学由基础科学（basic science）和应用科学（applied sciences）两大类组成。基础科学也被视为纯科学，主要包括物理学、化学、生物学、天文学、地球科学等基础学科，以及由基础学科发展出的交叉、边缘学科。把基础理论转化为实际运用的科学，被称为应用科学，其研究的方向性强，目的性明确，与实践活动的关系密切，直接体现人的需求，但仍保留科学的属性，不与特定的应用相捆绑。应用科学的主要是工程科学（包括力学、运动学、电磁学、工程物理学、设计学、制造学、材料学等）和医学科学（如医学微生物学、临床病毒学、生物医学等）及其他门类。

四 绕不开的“钱体系”

我国科学家、航天与导弹之父钱学森的伟大贡献彪炳史册。他关于“科学”的研究也很独到，并有广泛影响。他生前就此有不少谈话和著文。众多文章与专著转引和阐释他的论述与观点，很多学者专门研究他的思想，并称：他所创立的是一个大大超越西方学者的现代科学技术体系，称之为“钱体系”。在这篇小文里，我以不唯上、不唯权威、只唯实的态度，来做一简要评介。

首先，钱学森将“科学”定义为“认识客观世界的学问”，将“技术”定义为“改造客观世界的学问”。进而，钱学森提出，科学技术是一个庞大的体系，应该包含多个门类。1979年，他最早提出6大门类；后经过4次添加，到上世纪90年代增至11个。

由此，“钱体系”成形。在上述定义的基础上，科学技术体系纵向分成11个大门类：自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、地理科学、军事科学、建筑科学、行为科学和文学艺术。除文学艺术外，每一个门类在横向上都分为三个层次：基础科学、技术科学和工程技术。他认为，马克思主义哲学是现代科学技术体系的最高层次；从每一个门类到马克思主义哲学，都有一座桥梁，即：该学科的哲学概括，如自然辩证法、系统论、认识论、美学等。

我认为，钱学森关于科学与技术的定义言简意赅，准确揭示了“科学”和“技术”各自的本质特征。关于每一门类的科学又可划分为基础科学、技术科学和工程技术，也大体合理；但把“工程技术”放在“科学”之下似有不妥，“科学”和“技术”混为一谈了。而把科学技术体系描述得如此之大，众多门类平行罗列，无所不包，甚至囊括“文学艺术”，就很值得商榷了。

五 基础科学与基础研究

基础科学是以自然现象和物质运动形式为研究对象，探索自然界发展规律的科学；包括基础学科及分支学科、边缘学科。其研究成果是整个科学技术的理论基础，对应用科学和技术的研究起指导作用。

基础科学与其他科学相比，抽象性、概括性最强，是由概念、定理、定律组成的严密的理论体系。基础科学的研究具有长期性、艰苦性和连续性，其研究成果具有非保密性，一经公开发表即可为全人类共享同用。

近年来，随着科技创新日益受到重视，“基础研究”也成了一个使用频度很高的词语，许多有识之士强调基础研究对于原始创新的重要性。

所谓基础研究，就是对基础科学的研究。

这里有两个问题需要注意。

第一，基础科学中既包括基础学科，也包括分支学科和边缘学科。后者的不断出现，造就基础研究日益活跃，成为培育和促进创新的丰厚土壤。如作为物理学分支与边缘的粒子物理学、凝聚态物理学、光学、广义相对论、场论、量子力学等；化学中的分析化学、物理化学、结构化学、高分子化学等；生物学里的细胞生物学、生物化学、分子生物学、生态学、遗传学等；天文学中的宇宙学、宇宙起源学、天星学、射电天文学、太阳系学等；地球科学中的大气物理学、大地测量学、水文学、海洋学、土地学、空间科学等。

第二，现代科学不把以数学和逻辑学为主要内容的形式科学作为题中之义，丝毫不说明数学不重要。恰恰相反，数学也是一门基础学科，且十分重要。在我们经常提及的“基础研究”中，可以突破狭义科学的定义，而将数学以及数学的分支和边缘学科，视为基础研究的内容。

由美国兴起，现风靡全球，中国中小学也在推行的STEM教育将科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）和数学（mathematics）四者相融合而开展。后又扩展为STEAM，增加了艺术（arts）。其中，将数学作为科学、技术与工程的基础工具，甚至艺术也需要数学。这足见数学的重要性，也可从另一角度说明它非依赖于自然科学和社会科学的独立性。

六 自然哲学回归科学

让人兴奋、又时有迷茫的一个现象是，人类在现代科学的发展进程中，获得的科学知识在井喷式增长，但同时不可知的、提出前所未有挑战的难题也比任何历史时期都全面而尖锐。当然，过去这些问题也都在事实上存在，但人类从没有像今天这样强烈地察觉到，并急切地想要破解。于是，自然哲学再次引起人们的关注。

人類区别于动物的最本质特征之一，就是善于思考。人类对世界的思考所产生的思想与观点，即为哲学。世界包括自然世界、人类社会和人的本身，相应地，哲学思考和哲学思想也包括自然哲学和社会哲学。自然哲学包括自然界和人的关系、人造自然和原生自然的关系、自然界的最基本规律等。

在人们把科学狭义化之后，现代科学研究遭遇实证方法论的“天花板”。现代物理的许多前沿理论，宇宙起源和大爆炸理论，人类的起源和生物进化等重大科学难题，无法用实证法获得新知，而是一再由自然哲学引领研究。常常是自然哲学的思辨在前，各种模型的建立和有关的理论计算在后。一旦能够对自然现象做出令人信服的解释，或得到了观测实证，则可视为自然科学的新突破了。

丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Orsted，1777—1851）曾说过：“当回归自然界规律的经验主义者，与进步中的形而上学者相遇时，科学将臻于完美。（When the empiricist in his regression towards general laws of nature meets the metaphysician in progression， science will reach its perfection.）”这话似乎预见了自然哲学与自然科学再次联袂的景象。

七 科学、非科学与伪科学

区分科学、非科学与伪科学，其实质是寻找“科学之为科学的标准”，解决理论与观察之间的一致性问题。但这件事非常难，甚至不可能做到。在科学史上，科学与非科学的界线从来是模糊不清的。有时，这件事显得很必要，但更多时候不必要，甚至会堕落为窒息科学精神的判词。科学史上，出于政治和宗教等原因，或以威权者个人的认知和好恶，轻易判定科学的是非与真伪，造成惨重的损失，甚至逼迫科学先贤以生命殉道，此类教训比比皆是。

科学精神在本质上是怀疑和批判之精神，自由与创造之精神。不能用实用主义来对待从事基础研究的科学家和科学工作者，不能动辄对尚无法理解的基础研究斥为“伪科学”。面对我们当前基础研究薄弱、原始创新乏力的现状，需要从深入思考科学的本性、科学的本源、科学的特质出发，使我们的政策制定和管理活动符合科学自身的内在规律。

但同时，科学具有精确性和逻辑连贯性，拥有实证特征，建立在作为常识的真理和规范的基础上。科学的使命，科学的追求，科学的形象，科学的方法，清晰而明确。与此对立，确有打着科学旗号的“伪科学”欺世盗名、哄骗得利。只有当全民的科学素养不断提高，科学精神与民主自由融为一体，尊重科学和科学家蔚然成风之时，才能正确认识科学的价值，识别科学成果的真伪。

鉴于在中国文明发展史上，未曾形成对近现代科学的自发培育，建立在归纳推理和实验实证这两根支柱上的科学方法论是舶来品，至今我们对科学方法的理解和掌握尚未真正融入文化，高举“五四运动”倡导的“赛”先生（科学精神）大旗，对现代科学发展做出我们应有的民族贡献，依然是我们急切的历史使命，且任重道远。