張聚恩

中圖分類(lèi)號(hào)：N04；G3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2017.06.012

引 言

經(jīng)常有朋友就科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)概念同我探討和交流，有的朋友建議我對(duì)這些概念做一些梳理和闡釋。大家比較關(guān)注的有以下這些概念：科學(xué)、技術(shù)、工程、研究與開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、實(shí)驗(yàn)研究、預(yù)先研究、前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)等。

我嘗試著對(duì)這些概念逐項(xiàng)做些詮釋。這些詮釋?zhuān)瑏?lái)自我多年從事科技工作的實(shí)踐與認(rèn)知，也來(lái)自對(duì)有關(guān)信息和知識(shí)的學(xué)習(xí)與領(lǐng)悟，其中有一些是新的思考。

需要說(shuō)明的是，這些概念的界定只具有相對(duì)意義，它們都處于進(jìn)化和變化中，新的門(mén)類(lèi)與概念還在產(chǎn)生。不少問(wèn)題，見(jiàn)仁見(jiàn)智。我力求不背書(shū)，不涉及太多的理論，而平實(shí)明晰地寫(xiě)出自己的見(jiàn)解。

因涉及概念較多，我把它分成三部分，即三篇，每篇側(cè)重于一個(gè)方面：“之一”側(cè)重“科學(xué)”，“之二”側(cè)重“技術(shù)”，“之三”側(cè)重“研發(fā)”。

此為《科技熱門(mén)概念辨析之一（科學(xué)篇）》。我先列出觀點(diǎn)，而后展開(kāi)論述。本篇涉及科學(xué)、自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、形式科學(xué)、自然哲學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)、基礎(chǔ)學(xué)科、交叉/邊緣學(xué)科、基礎(chǔ)研究等諸多概念，對(duì)這些概念的不同見(jiàn)解甚多，歡迎批評(píng)和指正。

基本觀點(diǎn)

科學(xué)的本義含自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、形式科學(xué)。

科學(xué)及其方法的發(fā)展導(dǎo)致其內(nèi)涵的狹義化，現(xiàn)在所說(shuō)的科學(xué)多指自然科學(xué)。

自然科學(xué)包括基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)。

基礎(chǔ)科學(xué)包括傳統(tǒng)學(xué)科及交叉、邊緣學(xué)科。

對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)和屬于形式科學(xué)的數(shù)學(xué)的研究，稱為基礎(chǔ)研究。

基礎(chǔ)研究是原始創(chuàng)新的沃土。

關(guān)心創(chuàng)新的人們一定要關(guān)注科學(xué)，尤要關(guān)注基礎(chǔ)研究。

一 什么是科學(xué)（science）

依望文生義，科學(xué)就是分科而學(xué)。指將各種知識(shí)通過(guò)細(xì)化分類(lèi)的研究而形成的知識(shí)體系；也可指人類(lèi)按照學(xué)科分類(lèi)，開(kāi)展研究，以獲取知識(shí)和創(chuàng)造知識(shí)的活動(dòng)。蘇聯(lián)《哲學(xué)百科全書(shū)》認(rèn)為科學(xué)是“精神文化的高級(jí)形式，是不斷發(fā)展的各種知識(shí)體系”，《簡(jiǎn)明不列顛百科全書(shū)》主張，科學(xué)是“由人類(lèi)的想象力構(gòu)造出來(lái)的廣闊領(lǐng)域的系統(tǒng)性概念化結(jié)構(gòu)” 。就其本質(zhì)，科學(xué)乃是一種體系化、結(jié)構(gòu)化的知識(shí)。

科學(xué)按其固有含義，包括自然科學(xué)（natural science）、社會(huì)科學(xué)（social science）和形式科學(xué)（formal science）三類(lèi)。自然科學(xué)研究物質(zhì)世界。社會(huì)科學(xué)研究人與社會(huì)。形式科學(xué)研究邏輯與數(shù)學(xué)等，通過(guò)提供用于描述世界的結(jié)構(gòu)的信息以及可能對(duì)其進(jìn)行推論的方式，來(lái)幫助自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)。

二 科學(xué)的狹義化

從古代直到19世紀(jì)，作為一種知識(shí)的科學(xué)同哲學(xué)有著密切的聯(lián)系。在西方世界，“自然哲學(xué)（natural philosophy）”曾經(jīng)包含了與今日科學(xué)有關(guān)的眾多研究領(lǐng)域，如天文學(xué)、物理學(xué)等。古代中國(guó)人、印度人和希臘人以及一批伊斯蘭先哲，分別在不同時(shí)段提出過(guò)對(duì)宇宙、自然和物質(zhì)世界的哲學(xué)認(rèn)知，如水火木金土的分類(lèi)，對(duì)空氣和地球的認(rèn)識(shí)等。

在漫長(zhǎng)的發(fā)展進(jìn)程中，逐步興起用實(shí)驗(yàn)觀察方法來(lái)認(rèn)識(shí)世界，以可測(cè)試的解釋和預(yù)測(cè)的形式構(gòu)建與組織知識(shí)體系。從中國(guó)老子（約前570—前471）的樸素辯證法、古希臘亞里士多德（前384—前322）的形式邏輯三段論、思辨的傳統(tǒng)自然觀，逐漸發(fā)展到“普遍的真理可以通過(guò)推理和歸納而得知”、強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)和不同程度的量化”，直到達(dá)成科學(xué)研究的一般性原則，以實(shí)證法為核心的方法論被廣泛接受，使自然科學(xué)研究的面貌為之大變。培根（英，1561—1626）、伽利略（意，1564—1642）、笛卡兒（法，1596—1650）、牛頓（英，1643—1727）等為近代科學(xué)及其方法的創(chuàng)建做出了重要貢獻(xiàn)。

“科學(xué)”這個(gè)詞越來(lái)越多地與科學(xué)方法本身相聯(lián)系，“科學(xué)”的內(nèi)涵在悄然縮小范圍，成為研究自然與物質(zhì)世界的專(zhuān)指，并促使相關(guān)的學(xué)科達(dá)到現(xiàn)代形態(tài)。而形式科學(xué)，作為一種既作用于自然科學(xué)、又作用于社會(huì)科學(xué)的普適工具，因其不依賴于經(jīng)驗(yàn)觀察，反而獨(dú)立于近現(xiàn)代科學(xué)之外。社會(huì)科學(xué)也因同樣原因，特別是因常常缺乏普遍的真理性，以及難以公式化，也同近現(xiàn)代科學(xué)漸行漸遠(yuǎn)。19世紀(jì)后出現(xiàn)的“科學(xué)家”和“科學(xué)界”這些概念，以及相應(yīng)科學(xué)機(jī)構(gòu)的建立，也都只適用于狹義的科學(xué)概念，成為自然科學(xué)的專(zhuān)屬“領(lǐng)地”。當(dāng)今，提及“科學(xué)”，多為狹義，特指自然科學(xué)。而狹義科學(xué)的主要特點(diǎn)是，利用科學(xué)方法，即預(yù)先設(shè)立的方法來(lái)進(jìn)行合理性證實(shí)（或證偽）。

三 自然科學(xué)的細(xì)分

“自然科學(xué)”指人類(lèi)研究物質(zhì)世界的全部理論與方法。其任務(wù)是研究和解釋自然現(xiàn)象，尋找事物間的關(guān)系?！吨袊?guó)大百科全書(shū)》將其定義為：研究無(wú)機(jī)自然界和包括人的生物屬性在內(nèi)的有機(jī)自然界的各門(mén)科學(xué)的總稱。

自然科學(xué)由基礎(chǔ)科學(xué)（basic science）和應(yīng)用科學(xué)（applied sciences）兩大類(lèi)組成?；A(chǔ)科學(xué)也被視為純科學(xué)，主要包括物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，以及由基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展出的交叉、邊緣學(xué)科。把基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用的科學(xué)，被稱為應(yīng)用科學(xué)，其研究的方向性強(qiáng)，目的性明確，與實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)系密切，直接體現(xiàn)人的需求，但仍保留科學(xué)的屬性，不與特定的應(yīng)用相捆綁。應(yīng)用科學(xué)的主要是工程科學(xué)（包括力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、電磁學(xué)、工程物理學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、制造學(xué)、材料學(xué)等）和醫(yī)學(xué)科學(xué)（如醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、臨床病毒學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等）及其他門(mén)類(lèi)。

四 繞不開(kāi)的“錢(qián)體系”

我國(guó)科學(xué)家、航天與導(dǎo)彈之父錢(qián)學(xué)森的偉大貢獻(xiàn)彪炳史冊(cè)。他關(guān)于“科學(xué)”的研究也很獨(dú)到，并有廣泛影響。他生前就此有不少談話和著文。眾多文章與專(zhuān)著轉(zhuǎn)引和闡釋他的論述與觀點(diǎn)，很多學(xué)者專(zhuān)門(mén)研究他的思想，并稱：他所創(chuàng)立的是一個(gè)大大超越西方學(xué)者的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系，稱之為“錢(qián)體系”。在這篇小文里，我以不唯上、不唯權(quán)威、只唯實(shí)的態(tài)度，來(lái)做一簡(jiǎn)要評(píng)介。

首先，錢(qián)學(xué)森將“科學(xué)”定義為“認(rèn)識(shí)客觀世界的學(xué)問(wèn)”，將“技術(shù)”定義為“改造客觀世界的學(xué)問(wèn)”。進(jìn)而，錢(qián)學(xué)森提出，科學(xué)技術(shù)是一個(gè)龐大的體系，應(yīng)該包含多個(gè)門(mén)類(lèi)。1979年，他最早提出6大門(mén)類(lèi)；后經(jīng)過(guò)4次添加，到上世紀(jì)90年代增至11個(gè)。

由此，“錢(qián)體系”成形。在上述定義的基礎(chǔ)上，科學(xué)技術(shù)體系縱向分成11個(gè)大門(mén)類(lèi)：自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、思維科學(xué)、人體科學(xué)、地理科學(xué)、軍事科學(xué)、建筑科學(xué)、行為科學(xué)和文學(xué)藝術(shù)。除文學(xué)藝術(shù)外，每一個(gè)門(mén)類(lèi)在橫向上都分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程技術(shù)。他認(rèn)為，馬克思主義哲學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系的最高層次；從每一個(gè)門(mén)類(lèi)到馬克思主義哲學(xué)，都有一座橋梁，即：該學(xué)科的哲學(xué)概括，如自然辯證法、系統(tǒng)論、認(rèn)識(shí)論、美學(xué)等。

我認(rèn)為，錢(qián)學(xué)森關(guān)于科學(xué)與技術(shù)的定義言簡(jiǎn)意賅，準(zhǔn)確揭示了“科學(xué)”和“技術(shù)”各自的本質(zhì)特征。關(guān)于每一門(mén)類(lèi)的科學(xué)又可劃分為基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程技術(shù)，也大體合理；但把“工程技術(shù)”放在“科學(xué)”之下似有不妥，“科學(xué)”和“技術(shù)”混為一談了。而把科學(xué)技術(shù)體系描述得如此之大，眾多門(mén)類(lèi)平行羅列，無(wú)所不包，甚至囊括“文學(xué)藝術(shù)”，就很值得商榷了。

五 基礎(chǔ)科學(xué)與基礎(chǔ)研究

基礎(chǔ)科學(xué)是以自然現(xiàn)象和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式為研究對(duì)象，探索自然界發(fā)展規(guī)律的科學(xué)；包括基礎(chǔ)學(xué)科及分支學(xué)科、邊緣學(xué)科。其研究成果是整個(gè)科學(xué)技術(shù)的理論基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)的研究起指導(dǎo)作用。

基礎(chǔ)科學(xué)與其他科學(xué)相比，抽象性、概括性最強(qiáng)，是由概念、定理、定律組成的嚴(yán)密的理論體系?；A(chǔ)科學(xué)的研究具有長(zhǎng)期性、艱苦性和連續(xù)性，其研究成果具有非保密性，一經(jīng)公開(kāi)發(fā)表即可為全人類(lèi)共享同用。

近年來(lái)，隨著科技創(chuàng)新日益受到重視，“基礎(chǔ)研究”也成了一個(gè)使用頻度很高的詞語(yǔ)，許多有識(shí)之士強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究對(duì)于原始創(chuàng)新的重要性。

所謂基礎(chǔ)研究，就是對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的研究。

這里有兩個(gè)問(wèn)題需要注意。

第一，基礎(chǔ)科學(xué)中既包括基礎(chǔ)學(xué)科，也包括分支學(xué)科和邊緣學(xué)科。后者的不斷出現(xiàn)，造就基礎(chǔ)研究日益活躍，成為培育和促進(jìn)創(chuàng)新的豐厚土壤。如作為物理學(xué)分支與邊緣的粒子物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、光學(xué)、廣義相對(duì)論、場(chǎng)論、量子力學(xué)等；化學(xué)中的分析化學(xué)、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、高分子化學(xué)等；生物學(xué)里的細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)等；天文學(xué)中的宇宙學(xué)、宇宙起源學(xué)、天星學(xué)、射電天文學(xué)、太陽(yáng)系學(xué)等；地球科學(xué)中的大氣物理學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、水文學(xué)、海洋學(xué)、土地學(xué)、空間科學(xué)等。

第二，現(xiàn)代科學(xué)不把以數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)為主要內(nèi)容的形式科學(xué)作為題中之義，絲毫不說(shuō)明數(shù)學(xué)不重要。恰恰相反，數(shù)學(xué)也是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，且十分重要。在我們經(jīng)常提及的“基礎(chǔ)研究”中，可以突破狹義科學(xué)的定義，而將數(shù)學(xué)以及數(shù)學(xué)的分支和邊緣學(xué)科，視為基礎(chǔ)研究的內(nèi)容。

由美國(guó)興起，現(xiàn)風(fēng)靡全球，中國(guó)中小學(xué)也在推行的STEM教育將科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）和數(shù)學(xué)（mathematics）四者相融合而開(kāi)展。后又?jǐn)U展為STEAM，增加了藝術(shù)（arts）。其中，將數(shù)學(xué)作為科學(xué)、技術(shù)與工程的基礎(chǔ)工具，甚至藝術(shù)也需要數(shù)學(xué)。這足見(jiàn)數(shù)學(xué)的重要性，也可從另一角度說(shuō)明它非依賴于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的獨(dú)立性。

六 自然哲學(xué)回歸科學(xué)

讓人興奮、又時(shí)有迷茫的一個(gè)現(xiàn)象是，人類(lèi)在現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中，獲得的科學(xué)知識(shí)在井噴式增長(zhǎng)，但同時(shí)不可知的、提出前所未有挑戰(zhàn)的難題也比任何歷史時(shí)期都全面而尖銳。當(dāng)然，過(guò)去這些問(wèn)題也都在事實(shí)上存在，但人類(lèi)從沒(méi)有像今天這樣強(qiáng)烈地察覺(jué)到，并急切地想要破解。于是，自然哲學(xué)再次引起人們的關(guān)注。

人類(lèi)區(qū)別于動(dòng)物的最本質(zhì)特征之一，就是善于思考。人類(lèi)對(duì)世界的思考所產(chǎn)生的思想與觀點(diǎn)，即為哲學(xué)。世界包括自然世界、人類(lèi)社會(huì)和人的本身，相應(yīng)地，哲學(xué)思考和哲學(xué)思想也包括自然哲學(xué)和社會(huì)哲學(xué)。自然哲學(xué)包括自然界和人的關(guān)系、人造自然和原生自然的關(guān)系、自然界的最基本規(guī)律等。

在人們把科學(xué)狹義化之后，現(xiàn)代科學(xué)研究遭遇實(shí)證方法論的“天花板”?，F(xiàn)代物理的許多前沿理論，宇宙起源和大爆炸理論，人類(lèi)的起源和生物進(jìn)化等重大科學(xué)難題，無(wú)法用實(shí)證法獲得新知，而是一再由自然哲學(xué)引領(lǐng)研究。常常是自然哲學(xué)的思辨在前，各種模型的建立和有關(guān)的理論計(jì)算在后。一旦能夠?qū)ψ匀滑F(xiàn)象做出令人信服的解釋?zhuān)虻玫搅擞^測(cè)實(shí)證，則可視為自然科學(xué)的新突破了。

丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特（Hans Christian Orsted，1777—1851）曾說(shuō)過(guò)：“當(dāng)回歸自然界規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)主義者，與進(jìn)步中的形而上學(xué)者相遇時(shí)，科學(xué)將臻于完美。（When the empiricist in his regression towards general laws of nature meets the metaphysician in progression， science will reach its perfection.）”這話似乎預(yù)見(jiàn)了自然哲學(xué)與自然科學(xué)再次聯(lián)袂的景象。

七 科學(xué)、非科學(xué)與偽科學(xué)

區(qū)分科學(xué)、非科學(xué)與偽科學(xué)，其實(shí)質(zhì)是尋找“科學(xué)之為科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)”，解決理論與觀察之間的一致性問(wèn)題。但這件事非常難，甚至不可能做到。在科學(xué)史上，科學(xué)與非科學(xué)的界線從來(lái)是模糊不清的。有時(shí)，這件事顯得很必要，但更多時(shí)候不必要，甚至?xí)櫬錇橹舷⒖茖W(xué)精神的判詞?？茖W(xué)史上，出于政治和宗教等原因，或以威權(quán)者個(gè)人的認(rèn)知和好惡，輕易判定科學(xué)的是非與真?zhèn)?，造成慘重的損失，甚至逼迫科學(xué)先賢以生命殉道，此類(lèi)教訓(xùn)比比皆是。

科學(xué)精神在本質(zhì)上是懷疑和批判之精神，自由與創(chuàng)造之精神。不能用實(shí)用主義來(lái)對(duì)待從事基礎(chǔ)研究的科學(xué)家和科學(xué)工作者，不能動(dòng)輒對(duì)尚無(wú)法理解的基礎(chǔ)研究斥為“偽科學(xué)”。面對(duì)我們當(dāng)前基礎(chǔ)研究薄弱、原始創(chuàng)新乏力的現(xiàn)狀，需要從深入思考科學(xué)的本性、科學(xué)的本源、科學(xué)的特質(zhì)出發(fā)，使我們的政策制定和管理活動(dòng)符合科學(xué)自身的內(nèi)在規(guī)律。

但同時(shí)，科學(xué)具有精確性和邏輯連貫性，擁有實(shí)證特征，建立在作為常識(shí)的真理和規(guī)范的基礎(chǔ)上。科學(xué)的使命，科學(xué)的追求，科學(xué)的形象，科學(xué)的方法，清晰而明確。與此對(duì)立，確有打著科學(xué)旗號(hào)的“偽科學(xué)”欺世盜名、哄騙得利。只有當(dāng)全民的科學(xué)素養(yǎng)不斷提高，科學(xué)精神與民主自由融為一體，尊重科學(xué)和科學(xué)家蔚然成風(fēng)之時(shí)，才能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的價(jià)值，識(shí)別科學(xué)成果的真?zhèn)巍?/p>

鑒于在中國(guó)文明發(fā)展史上，未曾形成對(duì)近現(xiàn)代科學(xué)的自發(fā)培育，建立在歸納推理和實(shí)驗(yàn)實(shí)證這兩根支柱上的科學(xué)方法論是舶來(lái)品，至今我們對(duì)科學(xué)方法的理解和掌握尚未真正融入文化，高舉“五四運(yùn)動(dòng)”倡導(dǎo)的“賽”先生（科學(xué)精神）大旗，對(duì)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展做出我們應(yīng)有的民族貢獻(xiàn)，依然是我們急切的歷史使命，且任重道遠(yuǎn)。