作为一种文化的科学

三、作为一种文化的科学

科学作为一种文化，或从文化的角度揭示科学的本质，是20世纪中叶以来关于科学本质认识的一个重要进展。广义上的文化，一般包括器物、制度、规范和观念。科学作为一种文化，也可以分析为这样四个层面。这里，我们仅就观念的层面分析科学的文化意义。从观念形态上说，科学由科学知识、科学思想、科学方法和科学精神构成。

我们通常所说的科学知识，主要指有实证内容的科学事实、科学定律和科学定理，它不同于空谈、虚构，也区别于常识。科学思想，通常是指科学知识蕴涵的基本观念，主要表现为科学的基本理论和学说，尤其是那些构成我们对宇宙和人类诸态度，引起人们哲学世界观、道德观念、宗教信仰变革的重大科学理论和学说。科学思想以实证的科学知识为基础，相同的科学事实、科学定律可以用不同的科学思想去诠释。科学方法，主要指人们通过正确的途径和程序、运用科学手段进行探索，合理确定实验和调查方案，收集分析数据，进行比较鉴别。对不同的社会主体，科学精神的内涵重点和具体要求虽然不尽相同，但科学精神的本质特点是相同和相通的。概括地说，科学精神就是要实事求是、探索求知、崇尚真理和勇于创新。科学精神是崇尚真实的思想境界，是对实践价值和理性价值的认知，是追求和坚持真理的态度和品格。

科学知识、科学思想、科学方法和科学精神既相互区别，又相互联系，共同构成了观念意义上的科学整体。科学思想以科学知识为基础并蕴涵在科学知识之中，而科学知识是科学思想在特定领域、特定事物上的具体表现。科学思想有别于科学知识，它更具有一般性，如“进化思想”、“过程思想”、“和谐思想”、“统一性思想”等科学思想，是构成我们人类关于宇宙基本图景的基础。科学方法是发现科学知识、形成科学思想的途径和手段，但科学方法并不是外在于科学知识和科学思想的，历史上任何一个重大科学理论的建立，往往也伴随着一种新的科学方法出现。科学精神在整个科学体系结构中居于核心地位，弘扬科学精神要求人们做事有基本的科学知识，能运用科学方法，但科学精神既不是具体的科学知识和这些知识蕴涵的科学思想，又有别于人们看待和对待事物采取的态度与方法，科学精神是更带根本性和基础性的信念和品格。以下我们仅就科学方法和科学精神两个方面讨论科学的文化意义。

科学是一种社会性的认识活动。科学认识有别于其他知识系统的显著特征，主要包括：

实证性。科学认识是具体的、确定的，其结论能够通过观察、实验加以检验和确认。实证性也称可检验性，科学认识必须是可以证实或证伪的，它区别于哲理性的认识。哲学中的命题，如“世界的统一性在于它的物质性”、“世界是意志的表象”，是难以通过有限的具体的实践进行实证性的检验的，而必须通过人类社会实践的总体来检验。

解释性。科学认识在本质上是一种对客观现象和客观事实的解释性的活动，科学认识的解释性的特征是区分科学与常识的标志。常识只是“知其然”，科学则不仅要“知其然”，更要“知其所以然”。另外，需要指出的是，科学解释也不同于哲学解释。哲学在一定意义上可称作为一门“解释性的学科”，英国哲学家怀特海（Alfred North Whitehead）说过，“整个西方哲学即是柏拉图哲学的注释”。哲学作为解释学是对“意义”的解释，如宇宙的意义、生命的意义；而科学则是对“事实”的解释。科学解释不是停留在事物的表面现象上，而是力求揭示现象背后的本质，阐明其内部机理。

预见性。科学认识可以超越最初解释的经验事实并预见未知的现象，从而获得新的认识。科学理论的功能不仅表现为能够解释已知现象，更重要的是表现为能够预见尚未观察到的现象。一个理论所揭示的规律越深刻、越普遍，它的预见性便越强；预见到的现象越多，它的实践和理论意义也越大。例如，质能关系式E=mc²是狭义相对论的一个推论，它不仅解释了原子核质量亏损现象，而且预见了人类利用原子能的可能性。

创造性。科学认识是一个创造性的过程，其本质是主体在实践的基础上对客体的能动反映。培根认为，人对事物的认识应该像蜜蜂酿蜜一样，既要“采集”又要“加工”，即用理性方法去整理感性材料。爱因斯坦十分强调科学认识的创造性，认为从经验上升到理论，是没有逻辑通道的，概念、原理和理论都是人的思维自由创造的结果^[32]。科学认识的创造性，不仅体现在对实践中获得的感性材料进行科学抽象，进而创建科学理论，而且还表现在用科学理论指导实践，创造出自然中未曾有过的人工客体。

科学认识系统由主体、客体以及联系主客体的中介组成。科学认识的主体是科学家和科学家群体。科学家群体作为一种社会共同体有其自身的特殊的规定性，一般而言，科学家首先有着强烈的好奇心和探索精神，在研究方法和操作技能上训练有素，具备扎实的专业知识和丰富的实践经验，遵循共同的行为规范和价值准则。科学认识的客体是客观世界中一个特殊部分，是进入主体认识和实践范围以内的客观事物。客体具有对象性、历史性和社会性的特征。客体的对象性指客体是主体在认识活动中所指向的对象，外界的事物和现象只有进入主体实践活动范围内，同人发生对象性关系，才转变为客体。客体的历史性指客体领域的扩大及客体属性显露的历史过程性。客体的历史性是由主体对象化活动的历史性决定的。由于主体的对象化活动在广度和深度上是无止境的历史过程，造成了对象性世界的不断拓展，使新客体不断出现，使客体的领域在广度和深度上不断地扩大。客体的社会性指科学认识的客体是社会地建构起来的，科学家在研究活动中所使用的概念、语言、符号都具有社会公共性，否则他们的研究成果就难以纳入知识总体。科学认识的中介或手段是指科学研究中所用的设备、仪器、工具、方法、符号和语言等。设备、仪器、工具这些物质形态的中介可称为科学认识手段中的“硬件”，方法、符号、语言这些精神形态的中介可称为科学认识手段中的“软件”，科学认识活动既需要“硬件”的支持，更需要“软件”的支持，两者缺一不可。科学家只有通过一定的中介或手段才能认识事物，揭示事物的本质和运动规律。因此，科学认识的本质，就是主体在科学实践中，运用科学认识手段与客体相互作用，从而反映客体的过程。

从认识论的角度来理解，所谓科学方法，就是人们在科学认识活动中所遵循的途径和运用各种方式和手段的总和。科学方法是科学区别于其他知识系统的一个极为重要的方面，甚至可以说科学与非科学的划界标准也主要在科学方法方面。科学之所以可以作为一种不同于哲学、宗教、艺术和道德等社会意识的文化形态，也在于它有自身独特的研究方法。近代科学从哲学的母体中分化独立出来，从宗教神学的束缚中解放出来，在很大程度应归于培根、笛卡尔、伽利略、牛顿等科学家创立的科学方法。

近代自然科学是实验科学，创始人以伽利略为代表，而从哲学思想和科学方法论上加以总结和概括的，则是培根（Francis Bacon）。培根是“新时代的吹鼓手”，马克思称他是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖”。培根是英国的一个大法官，是欧洲近代哲学的奠基者之一，“经验论”的代表人物。他原来打算写一部百科全书式的巨著《科学的伟大复兴》，雄心勃勃地要做科学上的哥伦布，但是他未能完成这部著作，只是写了其中两个部分：《论科学的价值和进展》（1605年）、《新工具》（1620年）。前者确定了科学研究的对象并对科学进行了分类，后者论述了以归纳为主的科学方法。

培根的科学方法论名著是《新工具》。为什么叫新工具呢？这是培根用来表示和亚里士多德的《工具篇》相对立，表明他的方法是与亚里士多德的方法全然不同的。亚里士多德曾把推论事物的方法分为三种：从个别推论到个别的类推法；从个别推论到普遍的归纳法；从普遍推论到个别的演绎法。亚里士多德只注重思辨的演绎，而培根则强调实验和归纳。培根认为：“我们主要从希腊人那里得来的那种智慧，只不过像知识的童年，具有儿童的性质：它能够谈论，但是不能生育；因为它充满争论，却没有实效。”^[33]培根说：“寻求和发现真理的道路只有两条，也只能有两条。一条从感觉和特殊事物飞到最普遍的公理，把这些原理看成固定和不变的真理，然后从这些原理出发，来进行判断和发现中间的公理。这条道路是现在流行的。另一条道路是从感觉与特殊事物把公理引申出来，然后不断地逐渐上升，最后才达到最普遍的公理。这是真正的道路，但是还没有试过。”^[34]培根在这里所说的前一条道路，就是指亚里士多德的方法，它得到的知识培根称之为“自然的预测”，说它是“一种轻率而不成熟的东西”。后一条道路是一个阶段、一个阶段地逐步上升的方法，培根称之为“新归纳法”，它得到的知识培根称之为“自然的解释”。培根对他的《新工具》这个书名的说明，就是“解释自然和人的王国的箴言”。

在《新工具》中，培根提出了“实验—归纳法”，即在获得知识的方法上，主要靠观察和实验；在整理经验材料、发展知识的方法上，主要靠归纳。培根认为，自然的奥秘在实验中比其自然发生时容易暴露出来，因而更容易发现。他科学实验称作“带来光明的实验”，还把生产实践也称为实验，叫做“带来成果的实验”。他认为在科学研究中，“带来光明的实验”更优越，因为它的目的只是为了查明原因和澄清问题，并不是为了追求产生特殊的结果。培根在《新工具》中，比较详细地研究了归纳法。现在逻辑学中关于判明因果联系的契合法（求同法）、差异法（求异法）和共变法这三种具体的归纳方法，就是培根最先提出来并加以详细论述的。在近代科学产生以前，亚里士多德的思辨演绎方法一直占统治地位；近代科学产生以后，培根的实验归纳法顺乎时代的要求，越来越被大多数科学家所接受。后来，培根的归纳法逐渐占据了统治地位，发展为归纳主义的科学观，到19世纪甚至出现了归纳万能论。

近代科学诞生初期，另一个科学方法论大师是笛卡尔（Rene Descartes）。作为近代欧洲哲学的奠基人，笛卡尔提出了著名命题：“我思故我在”。在笛卡尔看来，任何东西都值得怀疑的，惟独我正在思考，我正在怀疑，是不容怀疑的。因此，由“思”推出了“在”，进而建立了他的整个哲学体系。这一思维的进路是典型的演绎方法。笛卡尔极力倡导数学和演绎方法，认为科学知识是依靠逻辑和数学手段而建立的知识体系。1637年，他出版了名著《方法论》，书的全名是《科学中正确地运用理性和追求真理的方法论》。这部著作包括三个附录：《几何学》、《折射光学》和《陨石学》。

在《方法论》中，笛卡尔提出了四条基本原则：（1）决不把任何我没有明确地认识其为真的东西当作真的东西加以接受，也就是说，小心避免仓促的判断和偏见，只把那些十分清楚明白地呈现在我的心智之前，使我根本无法怀疑的东西放进我的判断之中。（2）把我考察的每一个难题，都尽可能地分成细小的部分，直到可以而且适于加以圆满解决的程度为止。（3）按照次序引导我的思想，以便从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点逐步上升到对复杂的对象的认识，即便是那些彼此之间并没有自然的先后次序的对象，我也给它们设定一个次序。（4）把一切情形尽量完全地列举出来，尽量普遍地加以审视，使我确信毫无遗漏。这些原则是他从研究数学的实践中提炼出来的方法要点，他希望用这些要点去解决哲学、物理学、解剖学、天文学、数学和其他领域中的问题。他在《方法论》中所写的三个附录，就是用来证明他的方法是有效的。

如果把培根和笛卡尔这两位哲学巨人对比一下，也是很有意思的。培根的方法是实验—归纳法，笛卡尔的方法是数学—演绎法。培根用经验反对经院哲学，他是经验论的奠基者；而笛卡尔是用理性对抗经院哲学，他是唯理论的创始人。笛卡尔读过培根的著作，对其目标表示同情和尊敬，但是认为培根的方法不对头，把本末倒置了。培根主张从感觉经验事实出发，而笛卡尔却认为感觉只能使我们得到关于事物的模糊观念，会使我们追求真理时迷失方向，误入歧途。笛卡尔认为，真理是由理性和直觉获得的。他主张先找到完全清晰而明确的自明真理，然后用演绎法从这个真理上演绎出整个的系统来。惠更斯说过，培根不了解科学方法中的数学的作用；而笛卡尔则忽视了实验的作用。他们的方法是各有特点，应该相互补充，但他们都未能把这两种方法结合起来。

近代科学的诞生以后之所以大步地向前迈进，既不是单纯运用培根的“实验—归纳法”的结果，也不是单纯运用笛卡尔的“数学—演绎法”的结果，而是实验与数学结合、归纳与演绎结合的结果。近代科学方法的实质是“实验—数学法”，而这一方法的创立者是伽利略（Galileo Galilei）。作为近代实验科学的奠基者，伽利略十分重视实验在科学研究中的作用，他所做的著名的斜面实验堪称实验方法的典范；同时，伽利略强调实验要与数学方法结合。他认为，自然界是用数学的语言写出来的。他提倡用数学作为科学的语言，因为数学推理比用一般语言的推理来得严格和可靠。这里的数学不仅是处理长度、面积、体积等量的关系，而且扩大到一般的物质和运动的量的关系，同速度、加速度等概念联系起来了。在实验中，数学作为推理的方法，已能起到逻辑地弄清实验结果的作用。所以，伽利略创立的科学方法，准确地说，是“实验—数学法”。英国科学史家李约瑟具体分析了伽利略的研究方法，指出其特点是：（1）从所讨论的现象中，选择出几个可用数量表示的特征量来；（2）提出一个包括所观察各量之间的数学关系式在内的假说（模型）；（3）从这个假说推出某些能够实际检验的结论；（4）观察，然后改变条件，再观察——即进行反复实验，尽可能把测量结果用数值表示出来；（5）接受或否定第二步所作的假说；（6）用已接受的假说作新的假说的起点，并让新的假说接受考验。

源于西方的近代自然科学研究方法的重要特点是：经验方法（实验）与理性方法（数学）的结合。爱因斯坦在讲到西方科学产生的原因时说：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（欧几里得几何学中），以及（在文艺复兴时期）通过系统的实验可能找出因果关系。”^[35]与西方文化不同，中国传统文化以归纳法求“理”（规律），通过抽象化来求“内外一理”。传统中国文化怎样进行归纳呢？那就是——思考。比如我们知道，有名的王阳明“格”竹子：坐在那儿，看着竹子，脑子里头转来转去，希望能够了解到这个竹子的“理”是什么。这跟西方的近代科学精神不一样。不错，后者也要有思考，可是还要实验。因此，中国传统文化跟近代科学从精神（方法）上最主要的分别就在于：中国传统文化的中心思想，是以思考来归纳天人之一切为理。这个传统里头，缺少了推演，缺少了实验，缺少了西方所发展出来的所谓Natural Philosophy（自然哲学）^[36]。

科学精神是近代以来的科学活动所蕴涵的文化精神的集中体现。科学精神是一个内涵相当丰富的范畴，目前学术界还没有统一的界定。一般认为，它是科学在长期发展过程中积淀形成的独特的意识、理念、气质、品格、规范和传统。科学精神主要包括：

求真精神。科学是“求真之学”，追求真理是科学精神的核心内涵。“为求真理而认识”的科学精神不同于“为求实果而认识”的技术精神。科学探索不以“实用”为目的，而在于“求真”；科学是以“好奇取向”而非“实用取向”，即科学家进行科学研究纯粹是好奇心的驱动，并无功利性。对真理的渴求、执著和热爱，永远是科学探索、科学创新中的本源性的推动力量。据传，古希腊的著名医生希波克拉底曾应召为患重病的国王诊治，国王说：“你如果治好了我的病，我将给你很大的权力和财富。”希波克拉底回答说：“我将尽力为你治好病，但我是学者，追求的是知识，而不是权力和财富。”科学就其本原来说是求真，追求真理、探索未知是科学得以不断创生的源泉。求知欲是人类内在的精神力量，贫穷、饥饿、迫害都不能阻挡人们对真理的追求。美国哲学家劳丹（Larry Laudan）谈道：“人类对认识周围世界和本身的好奇心之需要，丝毫不亚于对衣服和食物的需要。……对世界以及人在其中的地位的了解，深深根植于人类心灵之中。……放弃对理论科学的探索无异于否定人性中最大的特点。”我们生活于其中的宇宙伟大而又神秘，窥视宇宙的奥秘，是人类精神生活的最大愿望。爱因斯坦说，“科学力图用系统的思维把这个世界中可感知的现象尽可能彻底地联系起来。说得大胆一点，它是这样一种企图：要通过构思过程，后验地来重现存在。”^[37]他对“存在”的合理性深挚地敬畏着，这一方面是为“自然造化的伟大和神秘”而感到惊异；另一方面，“宇宙秩序”又是人类理性精神可触及的，它同样使人惊异，这种惊奇是从科学反观人本身而产生的：自然的造化创造出一个条理化的宇宙，又造化了能够洞悉宇宙内在神秘的人。他认为，促使人们致力于科学的精神状态是同信仰宗教的人或谈恋爱的人的精神状态类似的；他们每天的努力并非来自深思熟虑的意向或计划，而是来自激情。爱因斯坦把这种激情称为“宇宙宗教感情”，惟有这种感情的力量，才能做出那种确实是远离直接现实生活的工作。正是在这个意义上，普朗克才说：“科学就在于提高生命的价值，因为它促进了对真理的爱以及崇敬——对真理的爱表现在一种持续不断的努力之中，即努力要达到对我们周围的心与物的世界的更确切的认识；至于促进了敬重之情，乃是因为认识的每一点进展，都使我们面对了我们自己存在之神秘。”由此可见，科学的“真”所寻求的是人类的尺度和外部世界尺度的高度一致。今天的人类之谓文明人类，其精神生活的本性和方式之一，就是有“求真求知”的理性需要和能力。

实证精神。科学是崇实的，是“事实之学”、“实验之学”。实证原则是科学的一个重要原则，几乎可以作为科学与非科学的划界标准。它要求一切科学认识必须建立在充分可靠的、可检验的科学事实基础上。它还要求，一切科学认识能够而且必须经得起科学实验的检验。一项成果的真伪只能由实验来裁定，成果重要不重要只能由同行专家来评议，而不是靠媒体的宣传和炒作。

怀疑和批判精神。怀疑意识是科学精神的起点，有了怀疑意识，人们才能独立地判断和思考，排除轻信和盲从；没有怀疑就会成为认同权威的理论侏儒。哲学家波普尔认为，“科学研究开始于问题”，爱因斯坦也指出“提出问题比解决问题更重要”。这些观点都表明怀疑和批判精神是科学家进行科学探索活动的精神和思维品质。科学研究如果从怀疑的意识出发而没有批判的理性，那就没有收获，就会成为怀疑论哲学的奴仆。科学精神中的批判的理性，本质上是一种超越，而不是简单或彻底的否定。科学的进步总是要求超越现有的理论，而批判的理性正是科学发展的灵魂。失去了批判的理性，科学就失去了创新的生命力。

追求独创性精神。科学研究开始于怀疑和批判，但怀疑和批判本身不是目的，而是为了超越和创新。科学是“喜新厌旧”的，每一时代的科学家都力图超越前一代，并且又为后一代所超越。科学研究“首先要超越别人，然后是超越自己”。爱因斯坦从狭义相对论再到广义相对论的创立过程，很好地体现了科学研究活动中的超越和创新精神。科学活动自身的最高价值取向就是提出独创性的思想，科学共同体以“占有发现的优先权”荣誉激励科学家努力作出原创性的科学成果。追求独创性的科学精神，是科学得以不断进步的创生基础。

宽容精神。科学是弘扬宽容精神的，它允许“出错”，倡导“失败是成功之母”，通过“宽容错误”以“激励进取”。因为科学作为人类探索自然界未解之谜的活动，不能排除错误和失误的可能性，科学家经常是在试错的情况下，向正确的方向推进的。科学共同体不以一时一事的失败论定一个人。科学创新往往是从错误中挣扎发展起来的，所以科学既要明辨是非，又要宽容待人。20世纪70年代末，我国先后有两位科学家提出用随时间变化的脉冲激光冷却原子的设想，但都被一心要“证伪”的论证推翻了，而差不多就在同时，国外提出了一种利用激光空间变化进行原子冷却的机制，旋即在实验上实现，成为今日激光冷却原子的重要方法之一。“揭短”只起消极作用，重要的是从错误中发现有价值的东西。宽容精神也是一种民主精神和自由精神。科学容许相互对立的假说同时并存，允许科学家自由地发表自己的观点，充分尊重不同见解的发表和坚持的权利。科学所特有的这种思想兼容、百家争鸣的开明精神保证了各种假说互相撞击，有利于形成科学的理论。

社会关怀精神。科学家并非是在游离于社会之外的“象牙塔”中从事研究活动的，关注现实、关怀社会是科学家应具备的基本品格之一，服务社会是科学的重要职能。科学在本质上是至善的，科学家应自觉地对科学发展及其应用有可能导致的各种后果承担道义上的社会责任，自愿地接受社会对科学活动的评价和选择。在科学技术已成为第一生产力的今天，科学精神应当而且必须包括这样一种富有人文情愫的理智精神：即对人的价值的至高信仰，对人类处境的无限关怀，使科学的发展和应用更合乎人类自身发展的利益。二战期间，爱因斯坦曾建议罗斯福总统尽快研制原子弹，以抢在德国纳粹之前造出来。1945年美国在日本投放原子弹之后，又是爱因斯坦最先站出来反对原子弹的制造，号召人民制止核战争的爆发。这体现了科学家应有的社会良心。