今天，不大可能有人問科學(xué)有什么用了。約四百年前，科學(xué)的作用遠(yuǎn)未像今天這樣彰顯，但英國哲學(xué)家弗蘭西斯·培根提出了“知識就是力量”這樣一句膾炙人口的名言。近代自然科學(xué)已經(jīng)一步步向世人顯示了這句名言的真理性。其實(shí)，這位哲人還有另外一句關(guān)于知識的名言同樣值得引用：“讀史使人明智。”在科學(xué)已經(jīng)無孔不入地滲透在人類生活各個層面的今天，我們不再對身邊的科學(xué)表現(xiàn)出驚奇，甚至已經(jīng)對科學(xué)無動于衷，而恰恰在此時，我們需要回顧科學(xué)的歷史，因?yàn)樽x史使人明智，閱讀科學(xué)的歷史可以使科學(xué)時代的人們變得深思熟慮、深謀遠(yuǎn)慮。

　　科學(xué)是引人入勝的

　　學(xué)習(xí)科學(xué)史可以增加自然科學(xué)教學(xué)的趣味性，科學(xué)史有助于理科教學(xué)。歷史故事總是使課堂教學(xué)變得有趣。我們在兒時誰沒有聽過幾個科學(xué)家的傳奇故事？阿基米德在浴盆里發(fā)現(xiàn)了浮力定律后，大喊大叫著跑上街道，赤身裸體地告訴每一個人他終于發(fā)現(xiàn)了；
伽利略為了證明落體定律，把一個木球和同樣大小的一個鐵球從比薩斜塔上扔下，結(jié)果是同時著地的，于是反駁了亞里士多德派哲學(xué)家認(rèn)為重者先落的理論；
牛頓在一個炎熱的午間躺在一棵蘋果樹下思考行星運(yùn)動的規(guī)律，結(jié)果一個熟透了的蘋果掉下來打中了他，使他茅塞頓開發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律；
瓦特在外祖母家度假，有一天他偶然發(fā)現(xiàn)燒水壺的壺蓋被正在沸騰的開水所掀動，結(jié)果發(fā)明了蒸汽機(jī)……

　　這類科學(xué)傳奇故事確實(shí)誘發(fā)了兒童對神奇的科學(xué)世界的向往。但我們也應(yīng)該看到，能夠誘發(fā)兒童熱愛科學(xué)、向往科學(xué)事業(yè)的傳奇故事，對于正規(guī)的理科課程學(xué)習(xí)并不見得有很大的幫助。倒是相反，某些以訛傳訛的傳奇故事對于深入理解科學(xué)理論還是有害的。傳奇故事往往過于強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的偶然性、機(jī)遇性，使人們?nèi)菀缀雎钥茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的真實(shí)歷史條件和科學(xué)工作的極端艱苦性。

　　除了傳奇之外，科學(xué)史所能告訴人們的科學(xué)思想的邏輯行程和歷史行程，對學(xué)習(xí)科學(xué)理論肯定是有益的。當(dāng)我們開始學(xué)習(xí)物理學(xué)時，常常為那些與常識極為格格不入的觀念而煩惱，這時候，如果了解一下這些物理學(xué)觀念逐步建立的歷史，接受這些觀念就變得容易多了。科學(xué)家們并不是一開始就這樣“古怪”地思考問題，他們建立“古怪的”科學(xué)概念的過程很好理解而且引人入勝。

　　以“運(yùn)動”為例。物體為什么會運(yùn)動呢？希臘大哲亞里士多德說，運(yùn)動有兩種，一是天然運(yùn)動，一是被迫運(yùn)動。輕的東西有“輕性”，如氣、火，它們天然地向上走；
重的東西有“重性”，如水、土，天然地向下跑。這是天然運(yùn)動，是由它們的本性決定的。世間萬物都向往它們各自的天然位置，有各歸其所的傾向，這個說法我們是容易理解的。輕的東西的天然處所在上面，重的東西的天然處所在下面，在“各歸其所”的傾向支配下，它們自動地、出自本性地向上或向下運(yùn)動。一旦物體到達(dá)了自己的天然位置，就不再有運(yùn)動的傾向了，這時候只有外來的力才能迫使物體運(yùn)動，這樣的運(yùn)動是被迫運(yùn)動。地面上物體的運(yùn)動都是受迫運(yùn)動，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)達(dá)到了最低處所。受迫運(yùn)動依賴于外力，外力一旦消失，受迫運(yùn)動也就停止了。

　　亞里士多德關(guān)于運(yùn)動的這些觀念當(dāng)時從常識的角度似乎覺得很自然，很有道理，可是近代物理學(xué)恰恰首先要破除這些觀念�！斑\(yùn)動”觀念上的變革首先是由伽利略做出的。伽利略從一個邏輯推理開始批評亞里士多德的理論。他設(shè)想一個重物（如鐵球）與一個輕物（如紙團(tuán)）同時下落。按亞里士多德的理論，當(dāng)然是鐵球落得快，紙團(tuán)落得慢，因?yàn)檩^重物含有更多的重性。現(xiàn)在，伽利略設(shè)想把重物與輕物綁在一起下落會發(fā)生什么情況。一方面，綁在一起的兩個物體構(gòu)成了一個新的更重的物體，因此，它的速度應(yīng)該比原來的鐵球還快，因?yàn)樗�比鐵球更重；
但另一方面，兩個不同下落速度的物體綁在一起，快的物體必然被慢的物體拖住而不再那么快，同時，慢的物體也被快的物體所帶動比從前更快一些，這樣，綁在一起的兩個物體最終達(dá)到一個平衡速度，這個速度比原來的鐵球速度小，但比原來紙團(tuán)速度大。究竟哪種說法更合理呢？各有各的道理！但它們之間卻不一致。伽利略據(jù)此推測落體速度與其重量有關(guān)系的說法值得懷疑，從邏輯上講，解決這個矛盾的惟一途徑是：下落速度與重量無關(guān)，所有物體的下落速度都相同。

　　科學(xué)的進(jìn)步并不完全是靠邏輯推理取得的，伽利略這位近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)精神的創(chuàng)造者，并未滿足于邏輯推理，而是繼續(xù)做了斜面實(shí)驗(yàn)。他發(fā)現(xiàn)，落體的速度越來越快，是一種勻加速運(yùn)動，而且加速度與重量無關(guān)；
他還發(fā)現(xiàn)，斜面越陡，加速度越大，斜面越平，則加速度越小，在極限情況下，斜面垂直，相當(dāng)于自由下落，不同物體的加速度是一樣的。當(dāng)斜面完全水平時，加速度為零，這時一個運(yùn)動物體就應(yīng)該是沿直線永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。斜面實(shí)驗(yàn)表明，物體運(yùn)動的保持并不需要力，需要力的是物體運(yùn)動的改變。這是一個重大的觀念更新！

　　伽利略沒有能夠直接對落體運(yùn)動進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)楫?dāng)時準(zhǔn)確的計(jì)時裝置還未出現(xiàn)。伽利略發(fā)現(xiàn)擺的等時性時是用自己的脈搏計(jì)時的，足可以說明當(dāng)時科學(xué)儀器的缺乏。斜面可以使物體下落的加速度減小，因而可以對其進(jìn)行觀測，在此基礎(chǔ)上，伽利略最終用“思想實(shí)驗(yàn)”由斜面的情形推到自由落體和水平運(yùn)動的情形。所謂的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)是沒有根據(jù)的，因?yàn)樵谫だ�略本人的著作里并沒有提到這件事情。

　　這個關(guān)于“運(yùn)動問題”的科學(xué)史故事，對讀者深入學(xué)習(xí)牛頓力學(xué)知識是有好處的，因?yàn)樵诨仡欉@個觀念更替的過程中，我們自己的觀念也不知不覺地發(fā)生了改變，這比直接從概念、定律和公式出發(fā)去學(xué)習(xí)牛頓力學(xué)當(dāng)然要生動有趣得多，而且印象也深刻得多。

　　追究科學(xué)史的作用，使我們有必要在“知道”（Knowing）和“理解”（Understanding）之間做出區(qū)別。為了掌握一門科學(xué)知識，我們大多不是從閱讀這門學(xué)科的歷史開始，相反，我門從記住一大堆陌生的符號、公式、定律開始，然后是在教師和課本的示范下，反復(fù)做各種情形下的練習(xí)題，直至能把這些陌生的公式、定律靈活運(yùn)用到處理各種情況為止。但我們真地“理解”這些知識嗎？那可不一定。我知道一位非常年輕的大學(xué)生，他高考的物理成績幾乎是滿分，但是在興高采烈地去大學(xué)報(bào)到的旅途上，他卻一直在苦苦思考一個問題：為什么人從輪船和火車上跳起來時，仍能落回原處，而輪船或火車在他跳離的這段時間中居然并沒有從他腳底下遛走一段距離，他在輪船上試了好幾次，輪船一點(diǎn)兒也沒有遛走的意思。然后他又想起，地球時時刻刻都在轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速極大，也從來沒有發(fā)生過跳起來落不回原地的事情，這是怎么回事呢？后來，直到他讀了一本有關(guān)科學(xué)史的書，懂得了牛頓第一定律的真實(shí)含義，他才恍然大悟，痛罵自己愚昧無知。

　　這個故事可以說明“知道”與“理解”的區(qū)別。這是一個真實(shí)的故事，因?yàn)檫@位年輕大學(xué)生的故事正是我自己早年的經(jīng)歷。有了知識并不等于理解，在深入理解物理定律的本質(zhì)方面，科學(xué)史是有作用的。不幸的是教科書大多不談歷史，如果有也只是歷史知識方面的點(diǎn)綴，諸如牛頓的生卒年月等等，很少史論結(jié)合，以史帶論的。

　　科學(xué)是懷疑和批判的

　　也許是文化傳統(tǒng)的關(guān)系，中國教育界盛行的依然是分?jǐn)?shù)教育、技能型教育，這種教育的一個消極后果是培育了不少科學(xué)神話，樹立了不正確的科學(xué)形象，形成了對科學(xué)不正確的看法。首先是將科學(xué)理論固定化、僵化，使學(xué)生以為科學(xué)理論都是萬古不變的永恒真理；
其次是將科學(xué)理論神圣化、教條化，以為科學(xué)的東西是毋庸置疑的、神圣不可侵犯的；
最后是將科學(xué)技術(shù)化、實(shí)用化、工具化，忽視了科學(xué)的文化功能和精神價(jià)值。破除科學(xué)神話，糾正不正確的科學(xué)形象正是科學(xué)史的重要使命。

　　當(dāng)代科學(xué)的專門化、專業(yè)化帶來了高等教育嚴(yán)重的分科化，學(xué)問先分文理，理科再分成數(shù)理化生，還有更細(xì)致的二級學(xué)科、三級學(xué)科等等。分科教育很顯然是為了造就專門人才，但在中學(xué)和大學(xué)低年級，通才教育是更有實(shí)際意義的。只有少數(shù)人將來會成為科學(xué)家，但即使對于他們，狹窄的專門訓(xùn)練也不利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造潛力。在教科書中紛至沓來的新概念、新術(shù)語、新公式、新定律面前，學(xué)生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學(xué)習(xí)它、記住它。久而久之，歷史性的、進(jìn)化著的科學(xué)理論被神圣化、教條化，人們不知道這個理論從何而來，為什么會是這樣，但我們還要相信它是真的。這種教條的態(tài)度明顯地與科學(xué)精神格格不入，但在科學(xué)教育中產(chǎn)生這樣的態(tài)度又是相當(dāng)普遍的，因?yàn)閷W(xué)生不知道一個理論源于哪些問題，有多少種解決問題的方案，以及為什么人們選擇了其中一種并稱之為科學(xué)理論，學(xué)生也不知道這種理論是可錯的，并非萬古不變的教條。結(jié)果是它不自覺地剝奪了學(xué)生的懷疑和批判精神，而懷疑和批判精神對于科學(xué)發(fā)展恰恰是不可或缺的。

　　在我的印象中，達(dá)爾文的進(jìn)化論一直享受著真理的位置，達(dá)爾文之后生物學(xué)上對進(jìn)化論的發(fā)展在普通教育界一直是模糊的，仿佛它已進(jìn)入了絕對真理的行列。久為傳頌的是達(dá)爾文主義所經(jīng)受的詰難以及對這些詰難所做的成功駁斥。那是在1860年的英國牛津，達(dá)爾文的《物種起源》剛剛在上一年出版并引起廣泛的注意和爭論，學(xué)術(shù)界內(nèi)部亦有分歧，達(dá)爾文主義的著名斗士赫胥黎堅(jiān)定地捍衛(wèi)進(jìn)化論，遭到牛津大主教威爾伯福斯的譏諷。他責(zé)問道：赫胥黎先生，我懇請指教，你聲稱人類是從猴子傳下來的，這究竟是通過您的祖父，還是通過您的祖母呢？面對這樣的惡意中傷，赫胥黎從容不迫地進(jìn)行了成功的駁斥。這段故事一直作為捍衛(wèi)真理的典范來傳頌，然而，如果從進(jìn)化論本身的缺陷以及面臨的發(fā)展角度看，威爾伯福斯主教的責(zé)問有相當(dāng)重要的科學(xué)意義，他實(shí)際上表達(dá)了這樣一個問題：是否“存在一種通過特殊遺傳而積累有利變異的能力，它與競爭規(guī)律以及所出現(xiàn)的有利變異一起在自然界中積極地起作用�！边_(dá)爾文其時，細(xì)胞學(xué)說剛剛建立，遺傳學(xué)尚未開始，這樣的“能力”也就是在進(jìn)化中起作用的遺傳因子尚未出現(xiàn)，主教的譏諷中所包含的有意義的問題實(shí)際上無法回答。今天，進(jìn)化論已經(jīng)過了新達(dá)爾文主義進(jìn)入了綜合進(jìn)化論時期，威爾伯福斯的問題可以回答了，其作為惡意中傷已變得毫無力量，而這恰恰是生物學(xué)的進(jìn)步和進(jìn)化論本身的發(fā)展所帶來的。

　　科學(xué)理論不是一成不變的，它是發(fā)展的、進(jìn)化的。幾乎沒有什么比科學(xué)史更能使人認(rèn)識到這一點(diǎn)了。自然科學(xué)各個分支領(lǐng)域相互聯(lián)系的方面，在按學(xué)科分塊的教科書中肯定得不到體現(xiàn)，而科學(xué)史卻能夠給出一個綜合。我舉熱力學(xué)第一定律為例，說明科學(xué)史何以能夠體現(xiàn)科學(xué)的統(tǒng)一性。這個定律又稱為能量守恒定律，就我自己的經(jīng)驗(yàn)，從教科書中始終未能獲得關(guān)于這個定律的完整理解。從歷史上看，它首先來自運(yùn)動不滅原理，經(jīng)過長時間的爭論和力學(xué)本身的發(fā)展，人們在18世紀(jì)即發(fā)現(xiàn)了機(jī)械能的守恒定律。能量守恒原理的最終確立有賴于許多領(lǐng)域里相關(guān)研究的出現(xiàn)。首先是熱與機(jī)械運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的研究。然后是化學(xué)和生物學(xué)上的研究。第三是電學(xué)和磁學(xué)的研究。各路人馬都在奔向一個偉大的原理，在提出或表述能量守恒原理的科學(xué)家行列中，有美國物理學(xué)家本杰明·湯姆遜，德國化學(xué)家李比希，俄國化學(xué)家赫斯，德國物理學(xué)家楞次和赫爾姆荷茲，英國物理學(xué)家焦耳，法國工程師卡諾，英國律師格羅夫，丹麥工程師柯爾丁；
還有德國醫(yī)生羅伯特·邁爾，他幾乎是從哲學(xué)上明確地導(dǎo)出這個原理的。這么多人大致在同一時間里提出同一科學(xué)原理，真是科學(xué)史上罕見的事情。

　　如果不是科學(xué)史，我們肯定無法理解“能量”這一概念對于人類理解自然現(xiàn)象的意義�！澳芰俊备拍钐嵝盐覀冏匀豢茖W(xué)的統(tǒng)一性，提醒我們不要深陷在各門學(xué)科的技術(shù)細(xì)節(jié)中，忘記了自然科學(xué)的根本任務(wù)是為人類建立一個關(guān)于外在世界的統(tǒng)一的整體圖像。在學(xué)科分化愈演愈烈的今天，人們尤其需要這種統(tǒng)一的圖像。

　　科學(xué)是最富人性的

　　今天，我們對許多科學(xué)的東西耳熟能詳，我們覺得許多科學(xué)道理理所當(dāng)然。但正如黑格爾曾經(jīng)說過的，“熟知”往往并非“真知”。一切理所當(dāng)然的東西都逃避了理性的反思，反而成為一種盲目的東西。這應(yīng)該引起高度警醒�？茖W(xué)史可以幫助理解科學(xué)的社會角色和人文意義。

　　在諸種科學(xué)神話中，關(guān)于科學(xué)家的神話也許是流傳得最廣的。很長時間以來，科學(xué)家被看做在某一方面有驚人的天才，掌握了與自然界進(jìn)行對話的神秘鑰匙，但在日常生活中完全是低能兒，而且表現(xiàn)得離奇古怪。有些故事也許是真的，但不可把這看做科學(xué)家的本質(zhì)特征。由于專注于某件事情而忘了周圍的一切，這種情況并不罕見，并非只有科學(xué)家如此。另一方面，科學(xué)家在結(jié)束他的研究工作時，他與常人一樣，而且在參與社會文化生活和從事藝術(shù)宗教活動方面，(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁)

　　并不比一般人遜色。這一點(diǎn)有必要大大強(qiáng)調(diào)，因?yàn)槲覀円焉钌钕萑肓诉@類科學(xué)家神話中，不僅歪曲了科學(xué)家的形象，而且對培養(yǎng)自己的科學(xué)家相當(dāng)不利——年輕人往往照公認(rèn)的科學(xué)家形象規(guī)范自己。危害倒不在于年輕人將來會在日常生活中表現(xiàn)得無能、生活不能自理，而在于他可能不再關(guān)心社會、關(guān)心他人，不再關(guān)心道德和藝術(shù)，而甘于做一個對世事不聞不問、對人類漠不關(guān)心、缺乏同情、只在某一狹窄領(lǐng)域當(dāng)熟練工匠的人。實(shí)際上，真正的科學(xué)家不僅增長人類的自然知識，而且傳播一種在思想上獨(dú)立思考、有條理的懷疑的科學(xué)精神，傳播一種在人類生活中相當(dāng)寶貴的協(xié)作、友愛和寬容精神，是最富有人性的。真實(shí)的人性的科學(xué)家形象只有在科學(xué)史中才能得到恢復(fù)。

　　說到科學(xué)家的形象，不免會想起科學(xué)的技術(shù)化和科學(xué)的實(shí)用化、工具化問題。無疑，科學(xué)是有實(shí)用意義的，特別在當(dāng)代，這種實(shí)用意義相當(dāng)顯著，但是科學(xué)不只是有實(shí)際用途，它既有物質(zhì)的方面，也有精神的方面，它有改造世界的方面，也有認(rèn)識世界的方面。在古代，科學(xué)的實(shí)際用處還未表現(xiàn)出來，注重實(shí)用的羅馬人就對科學(xué)不加重視，剛剛由希臘人創(chuàng)造出來的科學(xué)馬上斷送在羅馬人手里。今天，科學(xué)正發(fā)揮著從前無論如何也意想不到的作用，科學(xué)召喚出來的力量已經(jīng)大到令人類無法駕馭的程度。原子能的開發(fā)是一個偉大的科學(xué)成就，但造出的原子彈令人擔(dān)憂，當(dāng)今世界各國存有的原子武器足夠把地球炸毀好幾次。此外，科學(xué)帶來了經(jīng)濟(jì)的高速增長，物質(zhì)財(cái)富的極大豐富，但也帶來了環(huán)境污染和能源短缺。大氣污染有可能破壞數(shù)萬年來保護(hù)人類和地球生命的大氣層，陸地和海洋污染破壞了生態(tài)平衡，水污染危及人的生命之源。這一切的根源均在于過分把科學(xué)工具化、實(shí)用化。惟有激活科學(xué)的精神方面，樹立健全的發(fā)展思路，才有可能最終克服這些問題。

　　固然，技術(shù)上的不良后果只有通過更新技術(shù)來解決，但技術(shù)上的解決并不能觸及根本的問題，那就是究竟為什么發(fā)展科學(xué)？要發(fā)展什么樣的科學(xué)？要回答這些問題，我們首先要回溯科學(xué)的本質(zhì)。科學(xué)是一種文化，它既面對自然，以理性的態(tài)度看待自然，它也深入人性，在科學(xué)活動中弘揚(yáng)誠實(shí)、合作，為追求真理而不屈不撓的獻(xiàn)身精神。其次，不能僅將科學(xué)視做一種為達(dá)到他種目的而采取的手段，相反，科學(xué)自身就可以作為目的�！盀榭茖W(xué)而科學(xué)”長期以來受到批判，現(xiàn)在應(yīng)該承認(rèn)它有合理之處。誠然，生產(chǎn)上的需要將促進(jìn)科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，同樣，為了求知，為了解開自然界的奧秘，人類也致力于發(fā)展科學(xué)。亞里士多德提到科學(xué)和哲學(xué)產(chǎn)生的原因時說：“古往今來人們開始哲理探索，都應(yīng)起于對自然萬物的驚異；
······他們探索哲理只是為想脫出愚蠢，顯然，他們?yōu)榍笾�而從事學(xué)術(shù)，并無任何實(shí)用的目的。”

　　受中國傳統(tǒng)文化中實(shí)用理性的支配，中國人不大能接受“為科學(xué)而科學(xué)”的提法，不過，對我們中國人而言，比較缺乏的也許恰恰是“為科學(xué)而科學(xué)”的精神。從科學(xué)的歷史中我們將看到，觀念的探險(xiǎn)如何成為科學(xué)發(fā)展的原動力。為了搞懂這些問題，我們需要求助于科學(xué)的歷史。

　　科學(xué)是有實(shí)用意義的，特別在當(dāng)代，這種實(shí)用意義相當(dāng)顯著，但是科學(xué)不只是有實(shí)際用途，它既有物質(zhì)的方面，也有精神的方面，它有改造世界的方面，也有認(rèn)識世界的方面。

　　真正的科學(xué)家不僅增長人類的自然知識，而且傳播一種在思想上獨(dú)立思考、有條理的懷疑的科學(xué)精神，傳播一種在人類生活中相當(dāng)寶貴的協(xié)作、友愛和寬容精神，是最富有人性的。

　　吳國盛,1964年9月生于湖北省武穴市（廣濟(jì)縣）�，F(xiàn)任北京大學(xué)哲學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師。北京大學(xué)理學(xué)學(xué)士（1983）、哲學(xué)碩士（1986），中國社會科學(xué)院哲學(xué)博士（1998）。曾任職于中國社會科學(xué)院哲學(xué)研究所（1986－1999），1997年被破格晉升為研究員。主要研究方向科學(xué)思想史與科學(xué)技術(shù)哲學(xué)。主要著作有《自由的科學(xué)》（福建教育2002）、《追思自然》（遼海1998）、《現(xiàn)代化之憂思》（三聯(lián)1998）、《時間的觀念》（中國社科1996）、《科學(xué)的歷程》（湖南科技1995）、《希臘空間概念的發(fā)展》（四川教育1994）等。

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