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何谓“科学”?

时间:2013-04-19 14:34:15  来源:  作者:

最近网上很流行这样一句话——“这不科学”,经常用于形容自己感到匪夷所思或者难以接受的事情。但是究竟什么样算是真正意义上“科学的”?可能这样一个问题很难回答:究竟要怎样做才能全面地理解科学?这或许更不是一两句话能说清楚的。本文希望通过简短的论述,粗略地阐述我自己对于“如何全面理解科学”这个问题的认识。

“科学”这个词的起源并不属于中国,一般认为其源于古希腊,并且欧洲大陆是科学的发祥地;当然科学的中心几次发生变迁,科学刊物的主流语言也从法语、德语到英语发生了几次更替。在各种字典或者网页上都可以查到各种对于“科学”这个我们并不陌生词汇的定义或描述,不需要赘述。想“科学地”给科学下一个定义,估计不是一件很容易的事情,或许使用描述的定义方式更合适。

在英语中科学(Science)与技术(Technology)是有本质区分的,科学一般指的是自然科学以及社会科学,一般以理论研究为主。自然科学中主要包括“数理化天地生”。也有人把数学、物理归为“上游科学”,化学被归于“中游科学”,生物学、医学则为“下游科学”,顾名思义越往下游的学科是由其上游学科衍生出来的。如果用欧几里得几何的形成过程来比喻上述的划分或许比较贴切,数学可以算是最源头的“公理”;物理学则是通过公理简单推演得到的“定理”;化学、生物学、天文学等等则是由这些“公理”、“定理”经过或简单或复杂的推演得到的自然界“普遍规律”。很多人认为当一门学科还没有明确的数学公式描述的时候,就不能算是一门完善、成熟的科学分支。著名的理论物理学家狄拉克认为人类已经找到了绝大部分物理学和全部化学领域所需要的数学工具,但是很多过于复杂而无法用含有几个摩尔数量级的偏微分方程组得到精确解;物理化学家奥斯特瓦尔特也发表过类似的言论,认为随着物理化学的快速发展,总一天实验化学会被取代,一切化学反应将不再需要在试管和烧瓶中进行,人们需要做的仅仅是计算和模拟这些反应。但是事实证明,一百年后的今年,这些观点似乎并不正确,我们发现了太多无法用已有定理定律解释的现象,我们当然不可以把这些目前还没有明确解释的现象称为是伪科学。

为了区分什么是科学而不是伪科学,很多这哲学家提出了各式各样的判别方式。比较有名的比如“奥卡姆剃刀原理”,这个原理简单地概括就是“如无必要,勿增实体”,如果某个科学假设是建立在一种冗余的、可有可无的假设之上时,那么很可能这种观点就是“不科学的”,例如据说爱因斯坦就曾成功地使用这个原理判断“以太”是不存在的,并且用“奥卡姆的剃刀”将其剔除出了科学界。也正是因此,很多人认为中医的很多观点是“不科学”的,因为根据这个原理,有关“经络”、“穴位”、“阴阳”等概念是可有可无、冗余的并应该被剔除。又例如,有人把“可重复性”看着是判断是否科学的一种标准,如果一件事情通过详细的实验记录或者是流程可以被很好地重复,这就是一种科学;也有人通过这种方法判断很多手工艺不是科学的,因为很多濒临失传的手工艺仅仅掌握在少数技艺高超的手工师傅手中,很多他们精心教授的弟子却不能领略其中的要领无法做出一样的工作。另外一种很出名的判别的方式就是“可证伪性”,科学被认为是可以证伪但是无法证实的,并且可以完整地解释已有现象并且可以成功预测一些新的现象;例如爱因斯坦的广义相对论,我们是难以证实其是否绝对正确(甚至至今广义相对论和量子力学的不相容性也没有得到非常满意的解释),但是仍没有足够的证据怎么其错误性,而广义相对论圆满地解释了困扰人们几个世纪的水星进动问题,并成功地预测了著名的“星光实验”,这个实验也被著名天文学家爱丁顿证实,因此到目前为止我们仍认为广义相对论是人类科学最伟大的科学理论之一。

或许仅仅用几条硬性的判别方式是难以全面理解科学的,其实科学是一种认识自然世界的方式,目的是把复杂的现象简单化,最终归纳为若干条我们可以共同接受的“显而易见”的事实,这就像是剥洋葱,一层层剥到可以接受的程度,也就是科学的目的。还是用欧几里得几何体系举例,这些“显而易见的事实”既是我们所说的“公理”。但是为什么所有的体系都一定要遵从同一个套公理呢?这似乎是事倍功半的。例如对于一个复杂有机化学反应的预测,如果将所有的反应物信息都化为波函数进行计算,估计需要几个摩尔数量级的偏微分方程,不仅难以操作而且在很多条件近似之后得到的结果未必一定准确,但是如果我们把一些已有的规律进行归纳总结作为我们的非公式化“公理”,这就是我们常说的“反应机理”和“基元反应”,但是在很多数学家和物理学家眼里这是经验性的甚至是“不科学的”,这就如同很多国外科学家眼中的中医理论一样。又如医学中的一些“公理”,更不可能是繁复的方程和公式,通过已有病例的积累和对于一些病症的归纳总结,医生可以完成对于病人的诊断,这些没有明确量化的经验型“公理”并不能被认为是不科学的。

或许我们应该用更广阔的眼光来全面地理解科学,而不是仅仅限制于源于古希腊的Science这个词。以中医为例,为何不能抛开我们对于人体解剖学的理解,而把“阴阳五行”、“经络”、“穴位”作为一套新的公理,利用这些公理推演出一套描述人体的中国式科学呢?几千年的时间考验向我们证明中医是威力强大的,也不应该被扣以“伪科学”之称。很多人试图用现代解剖学的概念强行统一中医,认为“经脉”上存在干细胞等等,这或许都是没必要的,中国人自古有一套自己的逻辑和对于自然的认识。我们发明了九宫八卦,被认为是最早的二进制体系;我们发明了算盘,被认为是最早的电脑;我们最早提出了勾股定理,但是由于仅仅语言描述没有公式化而被西方人认为是毕达哥拉斯学派首先提出;我们提出了很多几何图形的周长、面积算法,但是都是用现实应用的方式给出(如农田的面积等等),而没有将这些算法统一化,致使没有完整的几何体系给出;我们进行了大量的天文观测,却没有提出任何星体运动定律,也没有试图用任何公式进行计算,仅仅是记录了很多周期性的现象并且能够将之引用于农业生产。现在很多中国人看不起自己的文化,妄自菲薄地认为中国的古老文化是“不科学”的,我认为这种想法是没有全面认识科学的表现之一。中国古老的文化被证明是世界上最实用的知识,这怎么能称为是不科学的?现代的科学源于西方,但是绝不代表这是唯一判别科学与否的方式。西方人比起我们更擅长于从实际问题中抽提出一些普遍规律并用符号、数字表述,而东方人更倾向于使用现成的现象作为规律而推演未知的规律和解释更为复杂的现象。这也就是为什么勾股定理在中国以“勾三股四弦必五”的形式提出而不是“a2+b2=c2”,但是这两者不能有优劣之分,因为所谓科学,其目的就是为人类的文明和生产生活做出服务的自然规律。

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