張 劼，張學(xué)英，史淑惠

（邯鄲學(xué)院 物理與電氣工程系，河北 邯鄲 056005）

當(dāng)我們談?wù)撈鹂茖W(xué)的時(shí)候，我們是否要問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，究竟什么是科學(xué)？科學(xué)究竟是干什么的？我們?yōu)槭裁匆叛隹茖W(xué)？

澳大利亞科學(xué)哲學(xué)家艾倫·查爾莫斯在他的《科學(xué)究竟是什么》提出了很多人關(guān)心、但許多人又認(rèn)為無(wú)需討論的一個(gè)議題：我們所倡導(dǎo)的科學(xué)究竟是什么？或者說(shuō)，什么是科學(xué)。這個(gè)問(wèn)題在國(guó)際上20世紀(jì)曾出現(xiàn)了在科學(xué)哲學(xué)家中廣泛的討論，并成為許多科學(xué)哲學(xué)家研究的課題。

那么究竟什么是科學(xué)，“科學(xué)”一詞由近代日本學(xué)界初用于對(duì)譯英文中的“science”及其他歐洲語(yǔ)言中的相應(yīng)詞匯，歐洲語(yǔ)言中該詞來(lái)源于拉丁文“scientia”，意為“知識(shí)”、“學(xué)問(wèn)”，在近代側(cè)重關(guān)于自然的學(xué)問(wèn)。科學(xué)一詞在中國(guó)古漢語(yǔ)中意為“科舉之學(xué)”。到了1893年，康有為引進(jìn)并使用“科學(xué)”二字。此后，“科學(xué)”二字便在中國(guó)廣泛運(yùn)用。就目前看，在我國(guó)存在幾種解釋，百度詞條解釋為：發(fā)現(xiàn)、積累并公認(rèn)的普遍真理或普遍定理的運(yùn)用，已系統(tǒng)化和公式化了的知識(shí)；尼采認(rèn)為科學(xué)其實(shí)是一種社會(huì)的、歷史的和文化的人類活動(dòng)，它是在發(fā)明而不是在發(fā)現(xiàn)不變的自然規(guī)律；《辭?！?999年版解釋為“科學(xué)：運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)的規(guī)律的知識(shí)體系；它是人們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶”。

當(dāng)下科學(xué)界解釋可以表述為，科學(xué)理論是人類創(chuàng)造的、令當(dāng)下人比較滿意的一種對(duì)自然現(xiàn)象的解釋，它是建立在假說(shuō)基礎(chǔ)上的一個(gè)理論，而不是人們常說(shuō)的真理。從人類歷史上第一個(gè)知識(shí)的集大成者——亞里斯多德，到現(xiàn)在已有兩千多年的時(shí)間了。科學(xué)從巫術(shù)中誕生，作為神學(xué)理論的一部分而發(fā)展，作為哲學(xué)的一部分而完善，作為人類改造大自然和征服大自然的理論和工具而茁壯成林與人類文明的今天?？梢哉f(shuō)人類對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)和理解曲折而漫長(zhǎng)。

一、科學(xué)的目標(biāo)就在于找出我們認(rèn)為需要解釋之事的令人滿意的解釋

達(dá)爾文曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，科學(xué)解釋要以觀測(cè)、收集到的事實(shí)和測(cè)量的結(jié)果作為基礎(chǔ)。人類探索科學(xué)的目的是什么？是為了神學(xué)？為了宗教？為了社會(huì)的發(fā)展？還是為了人類的好奇？科學(xué)家的好奇？

波普爾認(rèn)為，我們科學(xué)研究的目的，“就是找出我們需要解釋的對(duì)象的令人滿意的解釋，”即解釋我們所發(fā)現(xiàn)和觀察到的大自然的各種現(xiàn)象。科學(xué)家的任務(wù)就是給這些現(xiàn)象做出大家所能接受和比較滿意的解釋。

“自然規(guī)律，或者更一般地說(shuō)，科學(xué)理論不管因果性的還是統(tǒng)計(jì)性的，都是關(guān)于某種存在性的假說(shuō)”。既然是假說(shuō)，那就像波普爾所說(shuō)的那樣，科學(xué)是對(duì)人類想了解的事物的一個(gè)人們認(rèn)為合理性的一種解釋。這種解釋，是人對(duì)大自然的一種說(shuō)法，或者說(shuō)是對(duì)大自然規(guī)律的一種人類的說(shuō)法。既然科學(xué)是人類對(duì)大自然現(xiàn)象的一種解釋，那么任何一種解釋都存在著人類思維的痕跡，或者說(shuō)是人類活動(dòng)的產(chǎn)物。在這種對(duì)科學(xué)理論的解釋中，就不存在永遠(yuǎn)正確的理論或者說(shuō)是真理性的理論了。這種對(duì)科學(xué)本來(lái)面目的認(rèn)識(shí)，亦必然導(dǎo)致一種對(duì)科學(xué)的重新的解釋和理解。科學(xué)只是人類對(duì)大自然規(guī)律的一種盡可能滿意的解釋，而不是神所創(chuàng)造的諫言，更不是一成不變的理論，它隨著人類對(duì)大自然進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，將產(chǎn)生更加深層次的理解和說(shuō)明。

哥白尼理論的誕生，這一近代科學(xué)理論革命，向人們展示了新的理論是為了更為美好的解釋宇宙的存在一個(gè)典型的實(shí)例。哥白尼深受新柏拉圖主義的影響，一個(gè)畢達(dá)哥拉斯完美主義的信徒。他喜歡用數(shù)的神秘諧和或單位空間的幾何學(xué)去解釋宇宙。因此畢達(dá)哥拉斯派與新柏拉圖派總是要在自然界中尋找數(shù)學(xué)關(guān)系，關(guān)系愈單簡(jiǎn)，從數(shù)學(xué)上看來(lái)就愈好，因而從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看也就愈接近于自然。哥白尼認(rèn)為，上帝創(chuàng)造的宇宙應(yīng)該是完美的，簡(jiǎn)潔的。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為圓是最完美的東西，所以宇宙也應(yīng)該是由一系列的圓組成的。在哥白尼看來(lái)，托羅密的地心說(shuō)理論，本輪加均輪達(dá)72個(gè)的宇宙模型，太復(fù)雜了，完全違背了“簡(jiǎn)潔、完美”這一宇宙形成的原則。所以，托羅密的地心說(shuō)理論對(duì)宇宙的解釋?xiě)?yīng)該是錯(cuò)誤的。在哥白尼看來(lái)，尋找一個(gè)以完美的圓組成的宇宙的模型，才能符合造物主的旨意，才是對(duì)宇宙理論的完美解釋。哥白尼經(jīng)過(guò)數(shù)年的思考，和對(duì)天體運(yùn)行的觀察和理解，提出來(lái)有多個(gè)正圓組成的、以太陽(yáng)為中心的宇宙模型。這一理論在哥白尼看來(lái)，要比托羅密的模型優(yōu)美的多。更能體現(xiàn)宇宙之精華。完美的就是真實(shí)的。

當(dāng)19世紀(jì)末。當(dāng)晴朗的物理學(xué)天空出現(xiàn)幾朵烏云的時(shí)候，牛頓的物理學(xué)理論對(duì)一些自然現(xiàn)象的解釋遇到了困難，解釋的滿意度下降，甚至解釋不通。從科學(xué)哲學(xué)界開(kāi)始醞釀新的解釋方法，科學(xué)家們也開(kāi)始探索新的理論對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行重新的解釋。有位年輕的物理學(xué)家愛(ài)因斯坦提出了自己的新觀點(diǎn)——相對(duì)論，提出了光速不變的假說(shuō)和四維時(shí)空觀理論，對(duì)時(shí)空觀做了重新解釋。從而圓滿解釋了金星進(jìn)動(dòng)、金星映日等在牛頓理論中無(wú)法解釋的自然現(xiàn)象，同時(shí)也使人們得到了在宏觀和微觀領(lǐng)域中一個(gè)解釋比較圓滿的理論。使人們?cè)谡麄€(gè)20世紀(jì)和21世紀(jì)的今天，對(duì)微觀世界和宇宙的研究得以順利發(fā)展和成功。

愛(ài)因斯坦的理論更好的解釋了宇宙的形成和行星的運(yùn)行，所以愛(ài)因斯坦的理論替代了牛頓理論，成為被人們認(rèn)可的理論。其成功的關(guān)鍵在于愛(ài)因斯坦的理論對(duì)問(wèn)題的解釋比牛頓理論的解釋更加滿意、更令人信服。

二、科學(xué)理論是人們建立在假說(shuō)這上的一種理論

在我們的日常生活中，我們經(jīng)?？梢月?tīng)到這樣的說(shuō)法，科學(xué)是真理，科學(xué)源于事實(shí)?；蛘咴谖覀冎虚g普遍存在這樣的認(rèn)識(shí)，“科學(xué)源于實(shí)驗(yàn)”。常規(guī)的教育好像告訴人們，科學(xué)知識(shí)來(lái)源于生活實(shí)踐。人們通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)就可以得到我們所需要的科學(xué)知識(shí)和理論。

然而，科學(xué)史和科學(xué)思想史的研究表明：“科學(xué)知識(shí)不可能從事實(shí)推導(dǎo)出來(lái)”。近代科學(xué)起源于建于邏輯思維之上的理性思維，而不是源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。從哥白尼對(duì)天體運(yùn)行的完美的思索從而完成《天體運(yùn)行論》的近代科學(xué)革命的開(kāi)始的學(xué)說(shuō)，到伽利略的思想實(shí)驗(yàn)，完成了從實(shí)際到理想模型的建立，從而理想斜面和慣性定理的建立，到牛頓的《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)問(wèn)題》一書(shū)的出版，無(wú)不體現(xiàn)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦硇运季S和邏輯推理在科學(xué)理論建立過(guò)程中的作用。我們大家最為關(guān)注的哥白尼理論的建立，他的所有天體運(yùn)行的軌跡為正圓的思想，完全是受新柏拉圖主義的影響，畢達(dá)哥拉斯完美理論的產(chǎn)物。他們認(rèn)為正圓的就是美的，完美的就是符合真理的。哥白尼憑借著對(duì)完美主義的崇拜，對(duì)托羅密地心說(shuō)理論行星運(yùn)行軌道不符合完美理念的追求，創(chuàng)立了太陽(yáng)中心說(shuō)的宇宙模型，開(kāi)創(chuàng)了近代科學(xué)的革命。但我們無(wú)論如何說(shuō)，天體運(yùn)行論的太陽(yáng)中心說(shuō)模型也不是建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，無(wú)論在當(dāng)時(shí)，還是在現(xiàn)在看來(lái)，它都是一個(gè)理論的假說(shuō)，一個(gè)對(duì)世界的一種解釋罷了。近代理論的奠基者伽利略的所有實(shí)驗(yàn)，也均為“思想”實(shí)驗(yàn)，或者說(shuō)是理想實(shí)驗(yàn)。作為現(xiàn)代科學(xué)理論基礎(chǔ)的相對(duì)論，愛(ài)因斯坦以光速不變，并且是宇宙界的極限速度為假說(shuō)而創(chuàng)立的，解釋了牛頓理論不能解釋的微觀和宇觀世界的問(wèn)題。我們可以看到，越是接近與現(xiàn)代科學(xué)的理論，越能說(shuō)明，科學(xué)理論不是建立在人們常識(shí)認(rèn)為的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。而是建立在科學(xué)家們所創(chuàng)立的假說(shuō)之上?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)只不過(guò)是對(duì)理論結(jié)果的一個(gè)驗(yàn)證。波普爾曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句話。我們無(wú)論如何也看不出牛頓的理論是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。

檸檬和桔子之爭(zhēng)，是一個(gè)很有趣科學(xué)假說(shuō)的案例。當(dāng)年，牛頓根據(jù)引力理論曾經(jīng)預(yù)言，地球的形狀也許不像古希臘人所相信的那樣是完全球形的。牛頓聲明，由于受不同引力的作用，諸如太陽(yáng)、月亮等星球引力拉力的影響，我們的地球赤道處會(huì)鼓起，而在兩極處會(huì)變得扁平。牛頓的預(yù)言不僅為驗(yàn)證他的引力理論提供了一條途徑，而且看似抽象的觀點(diǎn)，對(duì)人們的探險(xiǎn)和旅游也具有實(shí)際的意義。對(duì)與當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，如果牛頓的理論是對(duì)的，那么當(dāng)時(shí)的地圖就是錯(cuò)的。事實(shí)上，關(guān)于地球的形狀之爭(zhēng)來(lái)之已久，到了17世紀(jì)，“扁球”之爭(zhēng)白熾化，成為英國(guó)和法國(guó)之間長(zhǎng)期爭(zhēng)持的一部分。當(dāng)然，最后多支考察隊(duì)，以各自方式如單擺的擺長(zhǎng)、緯度測(cè)量等不同的方法，證實(shí)了牛頓“扁球說(shuō)”理論的正確。也間接的證明的牛頓引力理論（被人們稱之為無(wú)法解釋的神秘力）的正確。

三、科學(xué)不等于真理。隨著人類的認(rèn)識(shí)能力的增強(qiáng)，科學(xué)理論在不斷地更新、并不時(shí)的發(fā)生科學(xué)革命

縱觀數(shù)千年人類科學(xué)的發(fā)展，經(jīng)歷了古代科學(xué)思想萌芽期、亞里斯多德時(shí)期、牛頓時(shí)期和近代科學(xué)時(shí)期等多個(gè)發(fā)展階段，尤其是近300年來(lái)，科學(xué)在人類面前更加呈現(xiàn)出多姿多彩與絢麗輝煌。

但我們看到一個(gè)我們多不愿意承認(rèn)的東西，那就是，今天人們所談?wù)摰目茖W(xué)知識(shí)和科學(xué)理論，絕不是古人們所談?wù)摽茖W(xué)知識(shí)的一種重復(fù)。今天的科學(xué)知識(shí)也不是一種人類知識(shí)的堆積，而是今天人們創(chuàng)造理論。雖然有些名詞自古代以來(lái)一直在使用著，但今天的含義已完全不同于當(dāng)時(shí)的含義。如我們今天所說(shuō)的“原子”，絕不是古希臘時(shí)期的“原子”；我們今天所講的“進(jìn)化論”也不是達(dá)爾文時(shí)期的“進(jìn)化論”。人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)，也就是說(shuō)天體模型演變史，大概是人們最關(guān)心和最為熟悉的一個(gè)例子了。人們從蓋天說(shuō)、托羅密的地球中心說(shuō)、哥白尼的太陽(yáng)中心說(shuō)、到今天的宇宙大爆炸模型?，F(xiàn)在好像又有了一個(gè)什么宇宙的終結(jié)時(shí)間問(wèn)題，說(shuō)50億年之后，宇宙的時(shí)間將終止。隨著人們對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)程度的加深、對(duì)宇宙的理解和解釋逐漸的變化著，逐漸地把一個(gè)永恒不變的宇宙模型變成了一個(gè)有始有終的宇宙的演變。這些理論從科學(xué)定義的角度來(lái)說(shuō)，他們都是科學(xué)，而且在他們當(dāng)時(shí)的歷史時(shí)期，人們也都認(rèn)為他們是正確的理論，并解決了很多人們生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題。有些淘汰的理論所得出的結(jié)論，我們至今還在使用，如地心說(shuō)所產(chǎn)生的天空星圖，依然在野外考察、航海、歷法等場(chǎng)合使用。

雷·斯潘根貝格在他的《科學(xué)的旅程》中說(shuō)的那樣“到17世紀(jì)末，科學(xué)家已經(jīng)成功的掙脫了對(duì)古代和中世紀(jì)那些權(quán)威的盲從，無(wú)論那些權(quán)威的來(lái)頭有多大?？茖W(xué)家們滿懷新的反叛熱情，徹底顛覆了托勒密在天文學(xué)、蓋倫在生理學(xué)、亞里斯多德在物理學(xué)以及幾乎所有其他領(lǐng)域中的地位。這種反叛最終被稱為‘科學(xué)革命’”。每一次的科學(xué)革命，都給人類帶來(lái)一種新的科學(xué)范式，一種新的科學(xué)理論，使人類對(duì)自然界又有了更深層次的認(rèn)識(shí)和了解。因?yàn)橛辛伺ｎD的引力理論，人們算出了天王星、海王星、冥王星。因?yàn)橛辛嗽永碚?，人們算出了“反物質(zhì)”。因?yàn)橛辛藢?duì)發(fā)光的理論，人們算出了“激光”。因?yàn)橛袗?ài)因斯坦理論，人們算出了我們宇宙的邊界。

我們今天認(rèn)為正確的東西，也許過(guò)了多少年之后，人們會(huì)像我們用牛頓理論替代亞里斯多德理論、用愛(ài)因斯坦理論代替牛頓理論；用哥白尼理論代替托羅密理論、用大爆炸宇宙模型代替哥白尼太陽(yáng)中心模型一樣，將用一個(gè)當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為更好、更完美的理論來(lái)代替我們今天認(rèn)為正確的理論。

今天又有歐洲的科學(xué)家聲稱發(fā)現(xiàn)比光還快的粒子，引來(lái)許多人的思索，愛(ài)因斯坦對(duì)世界的解釋是否要更新了，人們是否又要?jiǎng)?chuàng)立一個(gè)新的理論，來(lái)對(duì)我們所發(fā)現(xiàn)的世界進(jìn)行重新的解釋和描述。這就是科學(xué)，或者說(shuō)是科學(xué)的革命。我們從不惋惜舊理論被推翻，因?yàn)樾碌睦碚摃?huì)給我們帶來(lái)更加滿意的對(duì)我們世界的解釋。