科学：如何带领人类走出蒙昧

策划/新作文 执行/寒云

人类对世界的认识经历了一个漫长的过程，近代科学诞生以前，人类对世界停留在朴素的认知上，神话就是这种朴素认知的体现，人们可以观察到各种自然现象，却难以解释这些现象发生的原因。人类可以观测到彗星，观测到日食月食，却认为是君王失德，天狗吃月亮，正是在这种朴素的认知下，封建迷信大行其道，愚昧也就自然而然笼罩着世界。漫长的中世纪，欧洲被宗教把控，布鲁诺因为坚持日心说被烧死，哥白尼则到死前才敢发表日心说，伽利略也被抓进宗教裁判所……当世界的年轮走到17世纪，当牛顿在1666年发现万有引力，人类终于得以了解造物的秘密，得以明白世界运行的法则，哥白尼、伽利略、达尔文、牛顿，到后来的爱因斯坦，正是一批批科学家的不断研究传承，使得世界终于揭去蒙昧的面纱。

△蒙昧时代

从人类走出非洲，到遍布各个大洲，几万年的时间里，人类一直停留在一个非常低的生产水平上，对世界的认知，也基本是朴素的想象和经验的积累。一直到轴心时代，也就是欧洲的古希腊时期、中国的先秦诸子百家时期、印度的释迦牟尼时期，这是古典哲学大爆发的时期。在这一时期，先哲们用自己的哲学思想去解释了这个世界。在希腊，人们开始了发现世界和认识自然的抽象思索。科学，又称为自然哲学，由此滥觞。比如亚里士多德认为构成世界的物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的以太，而中国则用周易五行来解释世界。这一时期，墨子是中国最接近科学的思想家，他在宇宙论、数学、物理学上都很有建树，那时他就解释了小孔成像原理。

△中世纪

欧洲在东罗马帝国灭亡后，开始进入漫长黑暗的中世纪，知识和《圣经》被教廷垄断，人们无知无识，接受着教廷残酷的剥削。

在中国，没有像欧洲教廷那样的知识垄断，在漫长的王朝更替中，中国的科技在不断发展，李约瑟的《中国科技史》详细记录了这一过程，如一行和尚对子午线的测量，郭守敬对天文的观测，沈括写就《梦溪笔谈》等。而在这一千多年的时间里，中国成为技术输出的中心，向欧亚大陆输送了众多发明，如雕版印刷术、活字印刷术、造纸术、火药、磁罗盘等等。

所谓物极必反，中世纪的“黑暗”促成了欧洲的一系列技术创新，包括农业技术、军事技术及风力水力技术，最终一跃转化为一种生机勃勃的具有侵略性的高度文明。

△牛顿的奇迹年

（牛顿）

人类社会不断向前发展，对于自然界的认识也在不断加深，但是，人们认识自然界的速度绝非一成不变，往往是在一段时间的停滞之后，又发生某种飞跃。在思想开放的社会，当一切条件具备，就有可能爆发对自然界认知的革命。在这样的革命过程中，一两个天才往往又会起到决定性的作用。在17世纪爆发的以英国为中心的科学革命中，牛顿就是那个天才，在1666年这一年里，他不仅发明了微积分，更在光学和力学领域都做出革命性的贡献，万有引力定律也在这一年被发现。紧接着在1687年，牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》出版，成为那个科学革命时代的象征。在那个辉煌且动荡的时代，人们的理性终于睁开了眼睛，开始望向无穷的宇宙。

这场科学革命是如此伟大，现代科学得以从此前两千多年历史的自然哲学中诞生出来。也是直到那个时候，人们的思想才终于摆脱了古希腊时代，也涤荡了中世纪厚重的尘埃。人们在生活经验之外，开始依赖越来越精确的观测，天文望远镜等各种仪器让天文学终于发展成为一门相对准确的学科。在其他一些领域，人类对自然的认识也取得革命性进展。当时的宗教气氛虽然浓郁，但人类已逐渐摆脱神力的干预，对自身的认识开始觉醒。随着牛顿《自然哲学的数学原理》的出版，人类第一次走出了神学的襁褓，开始理解整个宇宙运行的规律，能够通过几条简单的定理来描述日月星辰的运转，这给了人类极大的自信。人类第一次，或许也是唯一一次，认为自己已经理解了宇宙中的万事万物。英国诗人亚历山大·蒲柏赞美道：自然和自然的法则隐藏在黑暗之中/上帝说：让牛顿出世吧/于是一切豁然开朗。借助牛顿定律正确算出彗星回归的天文学家埃德蒙·哈雷在牛顿的《自然哲学的数学原理》前言里用诗句赞道：“在理性光芒的照耀下，愚昧无知的乌云，终将被科学驱散。”

物理学发展到19世纪末期，可以说是达到了相当完美、相当成熟的程度。一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观！

数学家怀特海在《科学与现代世界》中写道，三大运动定律与万有引力定律的构成，这一思想的全部发展过程，刚好经历两代人物。起于伽利略，终于牛顿的《自然哲学的数学原理》，牛顿出生的年代，伽利略正好逝世。笛卡尔与惠更斯有生之年正好在前后这二人之间。这四人通力合作所获得的成就，可以理直气壮地视为人类知识史上史无前例的贡献。

从1648年起，欧洲人崇尚的社会气氛逐渐从超自然主义变成了现世主义，从神学变成了科学。

从柏拉图到亚里士多德，从欧几里得到托勒密，从哥白尼到布鲁诺，从伽利略到牛顿，从麦克斯韦到爱因斯坦……科学的大厦一步步建立起来，人类开始能用科学解释这个世界几乎一切运行的法则。

1900年4月27日，英国著名物理学家威廉·汤姆森（即开尔文男爵）在英国皇家学会做了题为“在热和光动力理论上空的十九世纪的乌云”的演讲。

他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”而最后，正是这两朵乌云摧毁了经典物理学大厦，物理学由此进入华丽的量子时代。

△人类科学之光：第五届索尔维会议，物理界的全明星阵容

1927年，第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开，会议结束后，与会代表拍合照留念，拍下了我们看到的这张“全明星”阵容。这是一张足以影响全人类社会发展进程的照片，因为照片里的每一个人所取得的科学成就都足以对人类的文明进化史产生深远的影响。

我们现代的物理学基础知识，基本上有一半是这些人创造的，可以说这些人在一定程度上能够决定整个人类文明的发展走向。这些天才而努力的科学家们所碰撞出来的思想火花，足以让我们每一个人为之感动。他们的理论为我们指出了宇宙的本质，计算了物质的奥秘，洞悉了生命的意义。

这张照片里29人，有17人获得过诺贝尔奖。自此之后，整个世界上就再也没有举行过如此高质量的物理学巅峰盛会了。

20世纪的物理学革命中，爱因斯坦几乎取代了牛顿的地位，另一个物理学的奇迹年诞生了。1905年，爱因斯坦接连发表了五篇论文，提出了光量子理论，解释布朗运动，并且发表了狭义相对论。这些成为20世纪科学革命的真正发端，也是20世纪科学革命的丰硕果实。其伟大意义，在整个科学史上，只有牛顿创立万有引力理论可以与之相比。1915年，他又发表广义相对论。可以说，爱因斯坦让人类对世界的认知又向前跨了一大步。

20世纪以后，科学与技术的联合使社会出现革命性进步，技术创新永无休止且越来越密集，重塑了人类的生活方式，创造了一种快捷而高效的文化。人脑借助电脑发现和思考，互联网将地球裹入囊中，机器人进入生产流水线，人工智能深度学习能力超过人类，新材料纳米管已经上路，3D打印出航空发动机，生命遗传密码破解，宇宙和物质奥秘渐次揭开，基因技术要改造生命和物种，人类快速穿越信息时代、移动互联网时代、智能制造时代……而认知世界的科学，也越来越深远。

△当前的科学

我们现在知道了宇宙运行的初级规律，知道了基因以及量子微观世界的某些规律。但人类进入了知识的海洋，才发现越来越多的未知世界，如暗物质、暗能量、量子诡异行为，宇宙起源和未来等等。所以迄今为止，人类对宇宙的认识还仅仅是个起步，如果拿我们现在常说的一句话来形容，就是人类文明还处于初级阶段。

宇宙理论到底有多少，我们无法洞悉，但可以给出一个总的估计，就是没有穷尽。

科学家有一个三级文明理论，三级文明的能力标准是：一级文明就可以全部操控地球，人类就不惧怕任何来自地球的灾害了；二级文明可以操控太阳系，人类就不惧怕来自太阳系的任何灾害了；三级文明可以操控银河系，可以在星系之间穿梭，人类就几乎可以与宇宙共存亡了。如果一定要定量分析一下现在人类掌握了多少宇宙理论的话，科学界有一个估计，叫0.73级文明。

今天的我们，已经再也没有了牛顿时代的自信，敢于说出“理解了宇宙中的万事万物”这种话了。在宇宙面前，我们确实非常渺小。

▲结语：

人类社会发展到今天，是因为科学不断进步，才有了如此天翻地覆的变化。今天的科学已经向宇宙最深处去探寻了，非普通人所能认知的，而在地球这个我们所生存的地方，几乎没有什么是科学所不能解释的了。然而今天在很多地方依然会有迷信以及愚昧的土壤和信徒，凸显科普的重要。未来科学依然有漫长的路要走。

| 延伸 |

科学≠技术：科学认识世界，技术改造世界

科学源于对自然奥秘的兴趣和精神追求，而技术是一种经验的累积，很多时候人们知道这样做会导致一个结果，却不知其所以然。比如那时候人们发现炼丹的时候有可能会发生爆炸，“以硫磺、雄黄合硝石，并蜜烧之，会发生‘焰起’”，这就是火药的配方，却不知道为什么。科学其实是一种解决问题的方法和思路，类似于哲学和思考的关系；技术，是解决具体问题的具体操作。一种是思想的路径，一种是实践的路径。

青铜器时代末期，科学滥觞于希腊。其后三千余年的时间里，即使经历了16-18世纪的科学革命和工业革命，技术与科学仍隔行如隔山。科学活动沿袭亚里士多德传统，追求智识和精神上的满足，不考虑理论应用。技术行家们也未汲取科学的营养，知其然不一定要知其所以然。科学与技术各行其道。科学往往离人类生活较远，偏向于纯理论的研究，而实际应用较少，技术却与人类生活息息相关。

人类发展经历了漫长时期。最重要的进化，是学会使用工具，有了“技术”。没有工具，人类十分脆弱，没有任何人种可以手无寸铁面对自然。技术的获得使人类从动物中分离出来。技术伴随人类成长，从野蛮走向文明。人类历史其实更多地是依赖技术，更多的是一部技术史。

十万多年前，开始旧石器时代。人类学会了磨制石器，发展出“石刀技术”，从石核上制出薄片，采割食物，捕猎或宰杀动物，剥制兽皮。后来又有了以兽骨、兽角或燧石为尖端的长矛和绳索、投石器、投矛器、弩、弓箭。之后，学会了取火。

约12000年前，以制陶器技术为标志，新石器时代开始。制陶技术属于“火化技术”，后来发展出冶金技术，用天然粗铜冷加工制作了很多有用的工具。新石器时代房屋建造已经使用灰泥和砂浆，利用土料土坯和石块建造房屋。到了新石器时代晚期，有了专职的陶匠、编织匠、泥水匠、工具制作匠。

人们观察天空，判断方向、季节和收割时间。依仗技术的转型，人类从食物采集转至食物生产，开始农耕和游牧，发展出农牧技术。谷物必须收集、脱粒、研磨。从捕猎到圈养、放牧，驯化和繁殖能生产更多的牛羊蛋奶。编织技术出现，剪羊毛，种植亚麻和棉花，纺线，织布。人类开始过着定居的生活，开始了较完备的生产和生活方式。

约6000年前，以青铜器（铜锡合金）的出现为标志，人类进入“青铜器时代”，直至公元初年。较之石器，金属工具有更大的优点。金属制造涉及采矿、冶炼、锻造和铸造等复杂技术，需要熔炉风箱。金银加工、面包酿酒技术也随后出现。

航海也属于技术，不属于科学。炮兵、铸造匠、铁匠、造船工程师和航海家在进行发明创造的时候，靠的是代代相传的经验、技术。以造船为例，船帆和索具不好用，就改进；炮舷窗不灵活，就尝试安装灵活机动的炮车。技术是逐步改进完善的，经验是实践积累的。技术和工业仍同古罗马时代一样，与科学没有联系，既没向科学贡献什么，也没从科学那里得到什么。

欧洲人明白自然界有取之不尽的资源，应该研究、开发，使之造福人类。这为科学创造了外部条件，继而独创了一种研究学问的机构——大学，成为科学和知识走向组织规范化的一个转折点。

19世纪，科学渐趋成熟，形成了物理和化学的基础定律。电动力带来了第二次工业革命。与历史不同的是，此次革命是物理学定律和物质科学用于工业实践。科学不再是纯理论。科学和技术开始携手，相互促进。

20世纪以后，科学与技术的联合使社会出现革命性进步，技术创新越来越密集，重塑了人们的生活方式，创造了一种快捷而高效的文化。到现在，大学成为科学研究的前沿，同时，把科学研究转化为可应用于人类实际生活的技术，也开始变得越来越频繁。

但科学和技术仍属不同的源流，会各按自己的规律独立发展。很多科学家仍会沿袭希腊先哲的纯理论传统，很多技术也仍会在实践中先于科学，开辟新天地。