科学(Science)是一种系统性的知识体系,它积累和组织并可检验有关于宇宙的解释和预测。

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一般说来,科学涵盖三方面含义:

  • 观察(探索):致力于揭示自然真相,而对自然作用由充分的观察或研究(包括思想实验),通常指可通过必要的方法进行的,或能通过科学方法——一套用以评价经验知识的程序而进行的。
  • 假设(怀疑):通过这样的过程假定组织体系知识的系统性。
  • 检证(理性和实证):借此验证研究目标的信度与效度。

主流观点认为,科学诞生于文艺复兴时期的欧洲,主要源于两个部分的结合:严谨的形式逻辑系统与实证方法。严谨的形式逻辑系统起源于古希腊自然哲学,实证方法则起源于文艺复兴时期的欧洲科学革命,把实证加到严谨的形式逻辑系统或纯粹的哲理思辨上之后就产生了科学。科学界都把1632年伽利略发表《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》这本书作为科学诞生的标志,19世纪开始科学的制度化和职业化成型。

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现代科学可划分为三大分支:形式科学(如逻辑、数学、理论计算机科学),研究抽象概念;自然科学(如生物学、化学、物理学、地理学),在最宽泛的意义上研究自然;以及社会科学(如经济学、心理学、社会学),研究个体与社会。

另外一个角度,科学包括基础科学与应用科学。基础科学仅以通过试验探究自然原理为目的,其成果一般不容易在短期内得到应用,如物理学;运用既有科学知识以达成实用目的的学科,如工程学和医学,则被归为应用科学。

根据美国学者Root-Bernstein的归纳(尚无出处),现在的科学学普遍认为,要判断一个理论是否科学,要符合逻辑的、经验的、社会学的和历史的四套标准,缺一不可。具体地说:

在逻辑上,它必须是:1)符合“奥卡姆剃刀”的原则,即必须是简明而非繁琐的,而不是包含一大堆假设和条件,为以后的失败留好了退路;2)本身是自恰的,不能一会说先造动物再造人,一会又说先造人再造动物;3)可被证伪的,不能在任何条件下都永远正确、不能有任何的修正;4)有清楚界定的应用范畴,只在一定的条件、领域能适用,而不是对世间万事万物,无所不能,无所不包。

在经验上,它必须:1)有可被检验的预测,而不是只是一套美丽的空想;2)在实际上已有了被证实的预测,也就是说,一个科学理论不能只被证伪,而从未被证实,否则这样的理论是无效的;3)结果可被重复,而不是一锤子买卖,或者是只此一家别无分店,只有你一个人作得出那个结果,别的研究者重复不出来,还要怪别人功夫不如你。4)对于辨别数据的真实与否有一定的标准,什么是正常现象,什么是异常现象,什么是系统误差,什么是偶然误差,都要划分得清清楚楚,而不是根据自己的需要对结果随意解释。

在社会学上,它必须:1)能解决已知的问题,如果连这也办不到,这种理论就毫无存在的必要;2)提出科学家们可以进一步研究的新问题和解决这些问题的模型,也就是说,它不光要有解释,还要有预测,否则也没什么用处;3)提供概念的定义,而且必须是切实可行的,不是像“气功场”、“天人感应”之类子虚乌有、对解决问题没有任何帮助的伪概念。

在历史上,它必须:1)解释已被旧理论解释的所有的数据,也就是说,你不能只挑对自己有利的数据作解释,而无视对己不利的数据,否则就还不如旧理论;那些宣扬算命多准、祷告多有效的,其惯用伎俩就是挑出成功的巧合大肆宣染,而隐瞒了无数失败的例子;2)跟其它有效的平行理论相互兼容,而不能无视其它理论的存在。比如,“科学的神创论”如果要取代进化论这种“旧”理论,就不仅要解释已被进化论很好地解释了的所有的数据,而且不能不理睬与进化论相容得非常好的现代生物学的其它学科以及天文学、地质学、物理学、化学等的成果。同样,有人声称“气功科学”是最尖端的科学,那么它不仅要包容现代医学的研究成果,还必须与物理学、化学、生物学等等平行学科不互相抵触。


科学史阅读指南

1937年,科学史学科之父萨顿(George Sarton)在其《科学史和新人文主义》中就阐述了科学史与人类文明史的关系。在他看来,科学较政治、经济、文学、艺术、哲学、宗教等,是最富革命性的力量,它不但极大改变了人类物质生活条件,并开阔了人类的视野、解放了人类的思想、变革了人类的精神世界。科学对物质生活的改变,大多数人能认识、感受到,但对人类精神世界的改造,却往往忽视了。在萨顿看来,不了解科学史,就无法真正理解人类文明史。

1959年5月7日,英国科学家和小说家斯诺(C. P.Snow)在剑桥大学作了一场“两种文化”的演说,不久该演说以《两种文化与科学革命》单独发行。“两种文化”指科学文化与人文文化,斯诺觉察到两种文化互相难以理解和沟通,已经造成了社会群体的隔阂、互相鄙视甚至仇视,甚至影响最终决策。

美国著名科普作家萨根(Carl Sagan)曾指出:“试想一下你非常认真地想要理解量子力学是什么,首先,你必须打下坚实的数学基础。只有当你掌握了数学各个分支的知识后,你才能迈过通往很高层次的知识的门槛。你必须依次学习算术、欧几里德几何学、高中代数、微积分学、常微分方程和偏微分方程、矢量微分、数学物理方法中某些特殊函数、矩阵代数和群论。”这对一般学习物理的学生而言,要占去他们从小学三年级到研究生低年级之间大约15年的时间,但是这还没有窥到量子力学的堂奥,只不过是为了深入学习量子力学而建立的数学知识框架而已。因此,萨根悲观地认为,对公众普及量子力学是徒劳的。

通俗性的科学史读物

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《世界科学技术通史》(Science and Technology in World History),作者:詹姆斯·E.麦克莱伦第三(James E.McClellan III)

侧重于人类历史上科学与技术的关系,本书阐明:科学和技术的关系是一个历史过程,而非总是一成不变地结合在一起的。本书的一大特色是:摒弃了‘‘欧洲中心论”的编史学观点,以全球视角详述了中国、印度、中南美洲和近东帝国等文明的科学研究和技术发明传统。

《科学的旅程》,作者:雷·斯潘根贝格( Ray Spangenburg)

以批判性思维揭开被科学辉煌成就遮蔽了的真实历史。

以下两本亦可参考。

《西方科学史》(A History of Western Science),作者:安东尼·M.阿里奥托(Anthony M.Alioto)

是国外较流行的一部西方科学史入门著作。

《科学史与科学哲学导论》(The Scientific Revolution:An Introduction to the History and Philosophy of Science),作者:约翰·A·舒斯特(John Andrew Schuster)

本书是为非专业的读者和大学生们编写的一本科学史与科学哲学导论性质的著作。面对科学的叙事与理解的二难问题,本书的新意在于采取科学史与科学哲学穿插进行的方式,清晰地解读了欧洲近代科学革命从古希腊亚里士多德哲学一直到牛顿科学体系建立的思想进程,论证了科学革命其实是自然哲学的转变。

另外还有科学史纪录片。

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Michael Mosley主持、BBC拍摄的《科学的故事》(The Story Of Science: Power, Proof And Passion,2010)

英国数学家和科学史学家雅可布·布洛诺夫斯基(Jacob Bronowski)主持、由BBC和Time Life Films共同拍摄的《人之上升》(The Ascent Of Man,1973),有同名图书。

大型多卷本西方科学技术史

  • 剑桥科学史丛书

乔治·巴萨拉和威廉·科尔曼历时近30年精心编辑了《剑桥科学史丛书》,描绘从欧洲中世纪到20世纪西方科学传统的全貌,1971—1975年由约翰·威利父子公司出版了其中的4部,从1977年起改由剑桥大学出版至共11部。2000年2月,由复旦大学出版社引入。

《中世纪的物理科学思想》(格兰特)揭示了欧洲吸收古希腊科学文化的过程以及亚里士多德思想在中世纪后期的影响;
《文艺复兴时期的人与自然》(狄博斯)揭示炼金术和化学对近代科学和医学发展的影响;
《近代科学的建构》(韦斯特福尔)向人们阐明科学革命时期的毕达哥拉斯―――柏拉图传统与机械论哲学共同影响了近代科学的建立;
《科学与启蒙运动》(汉金斯)揭示了18世纪法国启蒙运动对近代科学发展方向的影响;
《19世纪物理学概念的发展》(哈曼)通过分析物理学理论中的能量、力和物质这些核心概念涵义的演变,来揭示现代物理学与经典物理学之间的“在观念上的连续性”;
《19世纪的生物学和人学》(科尔曼)通过分析19世纪解剖学家、组织学家和胚胎学家关注的生命体形态、进化论者关注的转型所存在的缺陷,指出生理学家以实验手段为基础的功能方法是19世纪末生物学发展方向,揭示了生物学从“描述性和历史性”方法向实验性和解释性方法的转变;
《19世纪医学科学史》(拜纳姆)揭示了现代医学是19世纪社会的产物;
《20世纪的生命科学史》(艾伦)向人们展示新一代生物学家对达尔文进化论占统治时期的生物学观念和方法进行的反思和批判,揭示了现代分子生物学的建立过程和及其思想、方法的发展过程;
《技术发展简史》(巴萨拉)通过多样性、需求和技术进化三大主题,并结合技术史上的一些重大进展,揭示了技术发展理论;
《俄罗斯和苏联科学简史》(格雷厄姆)向人们展示了俄罗斯与苏联的科学和科学机构,在社会、经济及政治因素作用下是如何运行的;
《科学与宗教》(布鲁克)指出,无论是认为科学与宗教和谐的著作,还是认为两者相冲突的著作都是按照先入之见建构的,必须超越这种束缚结合具体的科学事件来讨论科学与宗教的关系。

  • 牛津《技术史》

牛津《技术史》是牛津大学出版社历时30年(1954-1984)出版的世界技术与社会发展通史,涵盖自远古至20世纪中叶人类技术的历程,被公认是最权威的西方技术通史。上海科技教育出版社于2004年引入七卷本《技术史》。

第一卷:远古至古代帝国衰落史前至公元前500年左右
第二卷:地中海文明与中世纪
第三卷:文艺复兴至工业革命约巧00年至约1750年
第四卷:工业革命约1750年至约1850年
第五卷:19世纪下半叶约1850年至约1900年
第六卷:20世纪约1900年至约1950年
第七卷:20世纪约1900年至约1950年

  • 剑桥科学史

1993年后,戴维·C.林德博格(David C. Lindberg)和罗纳德·L.南博斯(Ronald L. Numbers)主持重修剑桥大学出版社《剑桥科学史》(The Cambridge History of Science)分为八卷,后由大象出版社引入。前四卷按照从古代到18世纪的年代顺序安排,后四卷按主题编写,涵盖了19世纪和20世纪,包括:

第一卷:《古代科学》(Ancient Science)
第二卷:《中世纪科学》(Medieval Science)
第三卷:《近代早期科学》(Early Modern Science)
第四卷:《18世纪科学》(Eighteenth-Century Science)
第五卷:《近代物理科学与数学科学》(The Modern Physical and Mathematical Sciences)
第六卷:《现代生物科学和地球科学》(The Modern Biological and Earth Sciences)
第七卷:《现代社会科学》(The Modern Social Sciences)
第八卷:《国家和国际与境下的现代科学》(Modern Science in National and International Context)

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