《我們對科學有多少誤解?》——清大科學史系主任吳國盛教授演講

本文轉載自《知乎


為什麼科學精神起源於古希臘而不是中國?「科技不分以技代科」的中國文化?科學的理論等於正確的理論嗎?什麼是科學?科學精神的本質是什麼?功利主義的科學觀有哪些局限?

2018年10月30日晚,科學史家清華大學人文學院教授科學史系主任吳國盛在人文清華講壇發表名為《我們對科學有多少誤解?》的主題演講,從科學史的角度,幫助觀眾澄清許多誤解,通過追溯科學的起源,追問科學的本質,思考中國科學的發展方向。他提出,為了中華民族的偉大復興,應該讓科學精神扎根於中國文化的土壤之中,改良我們的文化土壤;應該在強調科學技術是第一生產力的同時,多弘揚自由科學的精神。

吳國盛教授同時兼任國務院學位委員會科技史學科評議組成員、中國自然辯證法研究會科學傳播與科學教育專業委員會主任。曾任第七、八屆中國科學技術史學會副理事長、北京大學科學史與科學哲學研究中心主任。1998年獲第六屆“中國青年科技獎”。代表作《什麼是科學》《科學的歷程》《時間的觀念》《希臘空間概念》《技術哲學講演錄》等。


吳國盛:我來自清華“人文”學院“科學”史系,科學和人文在一般人看來是兩個完全不同的文化類型,怎麼會在清華以這種方式放在一起呢?其實這個制度配置裡隱含著極為深刻的哲學秘密,那就是科學和人文之間本來就有極為深厚的歷史性的關聯。

常見的科學史常識誤解

今天我想講一個很小的現象,就是中國人對科學的種種誤解,這些誤解本身就是一個特殊的人文現象值得我們反思

剛才我們在小視頻裡看到,在校園裡許多人,或許是我們的學生,或許是游客,在很多科學史的常識方面犯了低級錯誤。

第一,很多人搞不清楚布魯諾、哥白尼、伽利略中到底誰是被羅馬教廷燒死的。當然是布魯諾。可是布魯諾為什麼被燒死?過去我們以為是傳播日心說,其實布魯諾是為了捍衛自己的宗教信仰而死的。1600年他被燒死的時候,日心說是合法的學說。

第二,哥白尼是日心說的提出者,但他並沒有被燒死,他壽終正寢。他一輩子在波蘭北部小鎮弗龍堡的大教堂供職,死後就埋在教堂某個地方,但是他生前並不是偉人,因此很長時間我們並不知道哥白尼的墓在哪兒。2005年弗龍堡大教堂裝修,在某個柱子下麵挖出一具男性屍骨,初步檢測是一位70歲的男性,根據顱骨復原初步判斷有可能是哥白尼,拿DNA檢測,哥白尼早年有根頭發在書裡夾著,把頭發的DNA跟骨頭的DNA一配,發現就是他。

還有,誰在比薩斜塔上扔了鐵球?當然是傳說中的伽利略扔的,不過很長時間科學家並不認為他扔了。伽利略想證明的是重東西、輕東西是同時下落的,可是我們知道有空氣阻力,如果真的做實驗,並不能沒有證明這一點,重的肯定先落,因此很長一段時間科學史家認為伽利略沒有做過這個實驗。但是後來發現了伽利略的手稿,表明他的確做了這個實驗,而且實驗結果非常奇怪,他發現重的東西反而落得慢,而輕的東西落得快。這個實驗報告說明他的確做過這個實驗。還有科學史家做了實驗,發現的確可以出現重的落得慢而輕的反而落得快的現象,原因是,兩只手抓不同重量的東西,重的球抓得比較牢,所以先把輕的放下去了,重的晚一點放,導致很奇怪的結果。所以,伽利略有沒有扔球?第一確實是扔了,第二,雖然扔了,但是實驗結果很奇怪,並沒有證明他想證明的東西。

還有,牛頓的蘋果有沒有砸到他?蘋果砸下來,是不是導致了萬有引力定律的發現?萬有引力定律早在開普勒定律出來之後就呼之欲出,當時很多人在思考這個問題,絕對不是因為牛頓他們家蘋果砸了他以後他才想到這個問題的。蘋果砸下來這個說法哪來的?也不是空穴來風,牛頓晚年對粉絲說早年他們家蘋果砸了他一下,所以寫在了他的傳記裡,也不知道他是老糊塗了還是講故事開玩笑。

總之,這些簡單的問題在中國實際有很多以訛傳訛。說哥白尼或者伽利略被教會燒死,不就像說曹雪芹是《三國演義》的作者?這樣的低級錯誤廣泛流傳,說明對科學的誤解在中國社會是非常普遍的現象,當然這些誤解都是知識性的是比較容易消除的

科學是一個歷史發展的過程

有一些誤解是稍微高級一點的。

比如,我們一般認為科學理論是正確的理論,對嗎?也不能說全錯。但是科學是一個歷史發展的過程,一個時期它是正確的,後面又被否證,後面的理論使前面的理論變得局部正確,而不是絕對正確。比如牛頓力學在誕生時是標準的科學理論,但是有了相對論以後,就變成局部正確的理論。再比如過去老宣傳哥白尼的偉大學說——日心說,很容易把哥白尼的反面托勒密地心說醜化,很長時間人們甚至認為托勒密是一個壞人。可是,地心說是古代世界最偉大的科學理論,他把數學模型和天文觀測相結合,使之相互對照、相互改進,是標準的科學理論。不能因為地心說被否認了,日心說被接受了,就說地心說不是科學理論。哥白尼時代認為宇宙是有限的所以有中心,今天我們知道宇宙沒有中心,所以日心說其實也不完全正確,宇宙沒有中心就無所謂地心日心了。

審美也可以引導科學發現

科學理論是由實驗數據歸納出來的嗎?實際科學發展過程中很復雜,科學家面臨很多變量,面臨復雜的歷史條件,跟數據相符合只是其一,還有其他的要求,比如邏輯融貫、比如與已經確立了權威地位的理論相一致。有些科學家認為審美也是導致科學發展非常重要的動機,甚至是更重要動機。比如狄拉克說:“使一個方程具有美感比使它去符合實驗更重要。”這句話如果我來說,科學家會認為我胡說,但是狄拉克這麼說就值得我們深思。海森堡也是大物理學家,量子力學的創始人之一,他說:“當大自然把我們引向一個前所未有的和異常美麗的數學形式時,我們就不得不相信它們是真的。”所以審美在整個科學發展過程中扮演非常重要的作用。

優先權是推動科學進步的重要制度安排

中國社會很崇拜科學家,認為科學家是高尚的人,淡泊名利,真的是這樣嗎?且不論科學家跟常人一樣道德水平有高有低,就是道德水平很高的科學家在關乎自己成果的優先性問題上,也是不肯讓步的,為什麼呢?因為優先權是保障科學發現的制度安排。比如牛頓和胡克一輩子不對付,他們倆互相不喜歡,關於萬有引力的平方反比定律到底是他們誰先提出的爭執不下,牛頓有句名言:“如果我比別人看得更遠,那是因為我站在巨人肩上”,很多人認為這句話是諷刺胡克的,因為胡克是個矮子,這句話意思就是說“我要站也要站在巨人的肩上,不會站在你的肩上,老跟我搶優先權乾什麼”。

牛頓跟萊布尼茨也打得不可開交,牛頓曾經指使他當會長的皇家學會組織一個法庭判決微積分是他發明的。現在科學史上一般認為,牛頓大概是最先有這個念頭的,但是萊布尼茨是獨立發明的,而且萊布尼茨發表得早,他們倆的思路和用的符號不一樣,現在我們用的微積分符號是萊布尼茨的那個版本。

關於海王星的發現也有不少故事。英國的亞當斯和法國的勒維列都用數學的方法計算出天王星後面還有一個星乾擾天王星的軌跡,自古以來人們知道五大行星,天王星發現以後運行軌道跟牛頓定律規定的軌道有偏差,有些年輕人認為後面一定有顆星對它有乾擾,可以反算出來,亞當斯算了,勒維列也算了,最後勒維列的計算成果被實際觀測到,海王星被觀測到以後,英國人發現亞當斯之前也算出來過,也交給天文臺看過,於是就出現了優先權之爭。他們倆倒不怎麼爭論,倆人很低調,但是兩國的粉絲不乾,互相打,法國人堅決要求把這個星命名為勒維列星,那邊堅決要命名為喬治星。最新的研究表明,亞當斯沒有算對,他算錯了,根本看不見,應該還是勒維列的功勞,他們倆沒有爭,但是有人幫他們爭。

所以偉大的科學家也好,小科學家也好,優先權上誰也不願意放手,諾貝爾獎只獎勵第一次發現的人。看看達爾文和華萊士。達爾文品德很高尚,他的自然選擇理論被稱為進化論,其實達爾文沒有發表這個理論的時候收到一封年輕的華萊士寫給他的信,信里完整描述了自然選擇理論,達爾文一看嚇一跳,他一看這個東西好像自己寫的一樣,非常沮喪,他覺得最偉大的成就被年輕人搶走了。但是他很誠實,他說華萊士你就發表吧,後來他的朋友萊爾給他主持公道,把他們倆的成果同時發表。

所以偉大的科學家也好小科學家也好優先權上誰也不願意放手諾貝爾獎只獎勵第一次發現的人

科學家都是狹隘的專家嗎?

這個時代很喜歡專家。其實科學家根本不狹隘,很多科學家非常有情調,非常多才多藝。愛因斯坦就很愛拉小提琴。玻爾,不僅是量子力學重要的創始人,還是著名的足球運動員,1922年當地報紙報道“我國著名足球運動員玻爾獲得本年度的諾貝爾物理獎”。他當時是哥本哈根大學著名的門將,後來到他們國家著名的球隊效勞,不過他的水平不如他弟弟厲害,他弟弟踢進國足,曾獲得世界盃亞軍。

科學家都是苦行僧嗎?

科學家是不是都是苦行僧呢?當然不是,有些科學家也是柔情似水,有些人也是滿腔游俠之氣。薛定諤是量子力學重要創始人,波動力學的方程薛定諤方程就是他想出來的,他怎麼想出來的?這跟他風流成性也有關係。1925年的聖誕節,他與人私奔,在私奔期間想出了薛定諤方程,從1925年的12月開始到1926年上半年,薛定諤天才的創造力猛烈爆發,歷史上一般認為這是因為他的愛情綻放奇特的火花造就了科學的進步。而費曼跟薛定諤完全不一樣,他非常專一。他的太太是他的中學女友,但是患了很嚴重的肺結核,不過費曼不離不棄,一定要和她結婚,結婚三年以後妻子去世了,當時費曼正在參加原子彈計劃,到死也沒有告訴妻子他做的是什麼。費曼是多才多藝的人,會唱歌,據說他會呼麥唱法,他還會打鼓。

觀念性誤解:科技不分、以技代科

以上這些誤解都是小誤解,怪我們科學史家做的工作不夠。還有一類誤解是很大的誤解,是觀念類的誤解,這類誤解跟文化有關。中國人特別常見的觀念上的誤解有兩個:科技不分,以技代科,這是中國人對科學產生的最常見的誤解。比如現代漢語裡,我們一說科學很容易說成科技,一說科技想的就是技術,這表明整個社會的集體無意識,實際就是我們腦子裡有技術沒有科學。

功利主義科學觀

我們總是從功利角度實用角度看待科學。我們特別能夠理解科技是第一生產力,科技是推動經濟發展的巨大杠桿,我們把科技當成是達到某種高尚目的的手段,所以科學的工具化、手段化是我們文化根深蒂固的念頭。那如果科學不是有用的話科學是什麼呢科學從起源開始它的基本精神是為科學而科學科學是自己如此自給自足自主的理論生發方式科學的起源不是滿足於某些實際的應用

科學是舶來品不是土特產

為什麼會有這兩個誤解呢?有兩個原因:第一個原因,科學是一個舶來品,不是中國的土特產。“科學”並非古代漢語固有的名詞,這個詞來自日本,是日本學者西周翻譯的。早年西學進來中國人把Science翻譯成格致學、格物學、西學格致,到了五四時期按照音譯叫做賽先生,後來人們慢慢採用來自日本的譯名,1915年就定下來了,叫做“科學”。英文的Science來自拉丁詞根Scientia,拉丁文的Scientia來自希臘文Episteme。愛因斯坦說過現代科學有兩大來源,一個是《幾何原本》為代表的希臘形式邏輯思想,一個是來自近代的實驗思想。所以科學真正的起源來自希臘。

希臘人怎麼看科學呢?亞里士多德有一句名言,他說:“他們是為了科學而追求科學,並不是以某種實用為目的。”科學的基本目的是純粹為了知識本身而設立的,而這種精神是中華民族所缺乏的。以歐幾里得為例,有一個學生跟他學了幾天幾何就問,老師我們學這個東西有什麼用?脾氣一貫很好的歐幾里得勃然大怒,“你罵誰呢?我怎麼會教你有用的東西,我教你的完全是無用的東西。”越是無用的東西越是純粹越是高貴越是真正的科學”。所以希臘人把無用的、自由的、純粹的科學作為真正的科學。

在儒家思想激勵下,中國近代一百多年來的科學技術產生了豐碩的成果。今天中國科技人力資源超過八千萬人,世界第一。2016年中國論文產出42.6萬份,世界第一。我們的博士學位的發放量每年超過5萬,世界第一。這說明中國已經初步建成了科技大國、科技教育的大國,我們可以自己培養科學家、技術發明家、工程師、科技管理家等,更重要的是我們國家現在的研發投入已經排名世界第二,僅次於美國。

功利主義科學觀的局限性

但是這個是不是夠呢?並不夠。功利主義的科學觀在某個歷史時期有正面意義,但是在新的歷史時期局限性越來越明顯。2016年國家頒布了關於創新戰略的文件,尖銳地指出,我們的核心技術仍然受制於人,我們原始創新嚴重不足。

為什麼?當然原因很多,但是功利主義的科學觀或者極端的功利主義科學觀可能是導致中國原創乏力的重要原因,甚至是根本的原因。因為,那種最深層的創造力不可能通過單純的功利主義來實現。

真正的原始創新來自哪裡第一無功利的探索熱情。中華民族這麼多人,這麼多優秀的頭腦,但是我們的教育並沒有激活無功利的探索熱情,遺憾的是我們目前的教育過份地功利化,我們的學生嚴重缺乏對真理本身的熱情、對宇宙奧秘不可遏制的探索沖動。第二無拘無束的自由探索我們想象力創造力均基於此

為什麼科學精神起源於古希臘而不是中國?

1. 中國文化主體

為什麼科學精神出現在古代希臘而不是中國?馮友蘭先生在20年代寫過一篇文章探討這個問題,他說中國文化沒有產生科學其實主要的原因不是中國人不聰明,而是我們的文化類型本身不需要這個科學,就中國文化的價值觀而言不需要這個東西,因此我們對科學既說不上喜歡也說不上厭惡,總而言之跟我們沒有關係。我們最優秀的頭腦做另外的事情了,比如中國古代最優秀的人都在吟詩作賦,我們在審美角度,在詩性的角度上挖掘,所以沒有走上科學發展的道路。

中國文化總的來講是農耕社會而且是排他的農耕文化,拒絕海洋文化、拒絕商貿文化、拒絕游牧文化。農耕社會的基本標志是定居,定居成了中國文化非常重要的結構性因素,影響了中國文化的基本特點,定居的結果就是不遷徙,不遷徙的結果是什麼?你周邊全是熟人,你一輩子生活在你出生地的方圓十公里以內,所有人跟你都有關係,不是直接認識,就是間接認識,因此中國社會就是熟人社會。熟人社會通過血緣方式來進行文化構建,所以中國社會血緣親情這部分味道很濃。血緣文化的後果是什麼?就生成了特有的仁愛精神,認為人作為人的標志是有情有義有愛,儒家將之概括成“仁”,是人就要有基本的仁愛精神,沒有仁愛之心的人不算人,就是禽獸。中國文化中主導的人文動機用什麼來實現呢?儒家說“禮”才是把人教化成有仁愛之心的根本形式,“禮以成人”,所以以儒家為代表的中國文化本質是“禮”的文化,不管是做皇帝的還是販夫走卒,所有人都要講“禮”,所以禮文化彌漫在中國文化每個環節之中。

中國的天文學與西方科學表面上特別相似的東西可是在中國古代文化語境中根本不是西方意義上的科學的東西而是禮學的一部分。它的目標是奠定皇權統治的合法性,以及為中國普通人民提供生活指導,因為中國人講究所謂天時地利人和。中國天文學的目標是規範每個人日常的禮儀行為,而且也不承認上天有一個不以人意志為轉移的客觀規律,當然了,如果上天有這樣的規律怎麼能對皇帝進行規範呢?中國古代認為,一些奇特的天象是上天警告皇帝的,比如日全食是為了警告皇帝不要亂來,如果日全食完全是不以人們意志為轉移的客觀規律的話,那就起不到對皇帝進行警告的作用。所以,中國的天文學不是西方意義上的科學。

2. 西方文化主體

西方文化以兩希文明為主體希臘文明和希伯來文明一開始就是遷徙頻繁的文化。希臘是海洋民族,重視貿易,因此遷徙成為常態。遷徙文化的特點是生人文化。生人文化怎麼構建社會秩序呢?靠契約精神,通過契約方式構建社會秩序。契約文明要求每個人都是獨立的個體,獨立自主的個體被西方思想家抽象為兩個字——“自由”,所以自由精神是西方文化的核心價值這種核心價值是理解西方文明非常重要的關健詞希臘人認為為了培養一個自由人就要讓他學自由的科學。什麼樣的科學是自由的科學?無功利的,自主自足自我展開的知識類型才是自由的科學。科學一開始就是自由的科學,是超功利的,是自我演繹的、證明的、推理的科學,是無用的科學。

我覺得這個框架可以說明中國文化為什麼沒有孕育出科學,而科學獨獨出現在希臘地區。希臘人對自由人性有獨特的理解,那就是理論性的、知識性的,希臘人認為你有了知識就自由了,相反沒有知識就很糟糕。蘇格拉底說了,“一個人不可能主動犯錯誤,錯誤都是無知造成的”,所以知識成了希臘人的最高追求,所以他的自由也是知識論的自由。科學之所以在希臘文明誕生和這種特有的文化氛圍有關係

3. 為了中華民族的偉大復興

以仁愛的精神對比西方的自由精神以禮學對比科學我認為這是中西文化非常簡要的對比關係。今天我們看到過去一百多年來,中國文化依靠自己的仁愛精神,依靠自己的家國情懷,依靠自己對家族、家庭、國家的責任感,把中華民族從奄奄一息的狀態振興起來。但是我們要注意到繼續發展科學以科學作為我們的立國之本才是中華文明真正的復興之路所以擺在我們面前最大的問題是如何把這種基於自由的科學的精神融入我們中華民族仁愛的土壤中這是我們未來所面臨的艱鉅的任務。某種意義上來說,經過一百多年的努力,中國人民基本解決了挨打問題、挨餓問題,剩下的問題是所謂的挨罵問題。挨罵問題的本義就是文化認同問題,今天怎麼建設一個未來的中國文化?如何讓這個文化既保有中華民族傳統的美德、傳統的仁愛精神作為重要要素,同時融合近代幾百年來行之有效的科學精神?

今天我們要清醒地認識到,如果只是用單純的功利主義態度來做科學我們還是走不到世界的前列我們只能是跟隨別人走。在科技規模和體量方面,中國有很多第一,但是到了每年諾貝爾獎發獎季,中國人都很鬱悶。諾貝爾獎獎勵原創性成果,而原創性成果沒有辦法通過某些功利的方式促成,當然也有人說持續的高強度的支持將來總會出現突破,我承認也許有這種可能性。但是諾貝爾獎根本上是鼓勵原創成就,原創的東西是沒法通過計劃、大兵團作戰攻破的。我想藝術創作也好、偉大的科學發現也好,都是類似的,都必須基於自由探索的精神。

在我們中國人比較熟悉比較認同科技是第一生產力思想的前提下我們要更多地呼籲自由科學的精神

關於 Ethan

我是高英倫,79 年次,桃園人,現居住於台北士林。台大物理系、化工系學士,目前就讀於台大電子工程學研究所,未來希望能朝向關於固態物理、半導體物理的研究前進。自 2008 年開始接高中物理家教工作,現已接過至少 65 位家教學生。教過國高中數學、物理、化學與大學的微積分與普通物理學。目前以教大學普通物理為主。關於物理教學研究,我興趣是物理史及其哲學,以及它們在教育上的應用。
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