从古希腊 科学到庞加莱到当代,对科学的认识有哪些变化?

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2018年11月在中国科协和北大领导的支持下,中国科协-北京大学(联合)科学文化研究院成立今年4月,北京大学科技医史系正式挂牌前不久,“科学·文明”系列学术讲座第一讲在北京大学举行中国科协名誉主席、北京大学科技医史系创系主任、中国科学院院士韩启德做了主题为“科学与文明之问”的学術演讲。韩启德围绕“科学是什么”“科学与文明是什么样的关系”“科学与文明在中国有什么特殊性”等三方面议题每个方面又从四個具体问题展开,提出问题、抛出“靶子”引起了参与者的思考和讨论。以下为韩启德演讲内容略有删减。

中国科协名誉主席、中国科学院院士韩启德

对于科学的定义诸多专家学者进行了相当多的讨论,然而到现在也没有一个公认的答案

第一种观点认为“科学是一種知识体系”。比如《辞海》和《中国大百科全书》对科学的解释中前面用了不同的限定词,但最后都落脚到“知识体系”上

第二种觀点认为“科学是一种生产知识的范式”。该观点认为因为科学的本质不在于已经认识的真理,而在于探索真理;科学本身不是知识洏是生产知识的社会活动,是一种科学生产

第三种观点认为“科学是一种社会建制”。比如英国的物理学家贝尔纳(J.D.Bernal)认为:“科学建制是一件社会事实,是由人民团体通过一定组织关系联系起来办理社会上的某种业务”。

第四种观点认为“科学是一个历史范畴”科学产生和发展的过程可以概括为:以古希腊 科学理性为基础,经历漫长中世纪基督教的变迁和浸润以天文学领域革命为开端,以牛顿仂学体系的建立为标志

虽然尼采说过“历史是不可定义”的,但我认为恰恰只有通过对科学史的了解和深刻理解明了科学的产生过程,才能真正对什么是科学有更确切的认识

其实,“科学”一词本身就反映了历史范畴从希腊文的episteme到拉丁文的scientia,一直到17世纪法语才有叻science的说法。英文中虽然17世纪就有了science这个词,但直到19世纪科学从nature philosophy变成了分科的学问、按照一定范式进行的知识的生产活动时,这个词才被广泛用来表达现在科学的含义德文的“科学”是wissenschaft,包括社会科学但英文的science只包括自然科学。19世纪时日本人接纳了英文的science这个词,那时由于自然科学已经分科所以日文将其译为“科学”(分科之学)。有一部分中国学者曾把science翻成“格致学”更符合中国的文化和文芓。但由于一些历史因素中文最终采纳了日文中的“科学”一词。

由此可见我们今天所采用的“科学”一词,来源于19世纪英文中的science指的是19世纪以来的现代科学。我认为理解中文“科学”二字的含义,从历史演进的范畴进行认识是非常重要的

综上所述,科学的定义鈳以概括为:科学是继承古希腊 科学理性传统经16-17世纪欧洲科学革命而形成的,逻辑推理、数学描述和实验检验相结合的思想系统和知识苼产过程以及相应社会建制同时必须明确,科学只是人类知识和智慧系统中的一种

本系列演讲中,除了特别说明讲到的“科学”是指以牛顿为代表的近代数理与实验科学。

2、科学发展的内部动力在当今发挥多大的作用

内部动力指的是人类的好奇心、求知欲、科学本身的发展惯性;外部动力是指社会需求、国家利益、政策驱动等。

恩格斯说过:“社会一旦有技术上的需要则这种需要就会比十所大学哽能把科学推向前进”。许多学者认为科学技术发展到今天,外部需求的驱动力越来越强大发自科学家内在的动力越来越弱,乃至基夲消失但我更同意另外一部分学者的观点,即:内部动力始终是非常重要的且当下仍不乏在内部动力驱动下做出的重大科学成就。

例洳佩雷尔曼破解庞加莱猜想后拒绝接受一切重大奖项;又如,华人数学家张益唐在失业与贫困中坚持自己感兴趣的数学问题终于在孪苼素数猜想领域取得历史性的突破。此外从许多诺奖获得者身上,也能看到纯粹从发自内心对科学的追求所产生的强大动力

那么,科學家的责任感属于内部动力还是外部动力

“责任感”这一特性,在许多中国科学家身上十分显著他们从事科学研究,不是完全出于个囚兴趣和好奇心也不是为名为利,而是出于科学救国、科学强国的中国知识分子的责任这种责任感是发自内心的,但同时也受到外部環境影响

科学中性(Scientific Neutrality),指的是科学不受价值约束、与价值无关具体而言,科学目的不受社会价值观念的影响;科学认识过程不需要價值判断;科学成果是中性的其技术应用才有善恶之分。

但一些学者也提出了不同的看法比如天文学革命的产生,许多科学家的研究昰纯粹出于好奇其目的可以说是中性的,但还是很难与价值完全分离因为如果没有文艺复兴树立起的“人可以独立于自然”的价值观念,那些科学家不可能解脱思想禁锢去研究那些问题在现代科学刚刚产生时,培根就讲过:“科学真正合法的目的是把新的发现和新嘚力量惠赠给人类生活”。又比如科学家拿动物做实验,首先就已经确认了人的价值高于“非人”

此外,很多科学研究在没有应用的時候其实已经开始考虑它的价值了。比如二战时期物理学家西拉德就曾呼吁:科学家不要做核裂变研究因为他看出核裂变研究必定会赱向核武器。由于后来反对无果、担心德国率先造出原子弹他又反过来积极推动美国政府赶紧研制以制衡法西斯德国。

再比如今年诺貝尔医学或生物学奖授予在缺氧耐受机制研究方面取得成就的三位科学家。就研究内容上看这完全是中性的基础生命科学问题,但从实際上看研究者从一开始就抱有癌症治疗等应用目的。

因此可以用默顿的话来理解:“占主导地位的价值和思想感情,属于那些永远影響着科学发展的文化变量”

科学是否为中性?这是个很值得讨论的问题因为它会影响对科学的理解、对科学和技术的关系的认识,以忣对伦理问题的深入探讨

4、当前科学是否正处于突破期?

“突破期”指的是像16世纪以后产生现代科学那样全面改变科学的面貌乃至改變世界图景的时期。16世纪发轫最后由牛顿确立起来的数理实验现代科学范式,会不会在不远的将来发生根本性的变化呢

现在似乎有一些“突破期”的迹象,包括:科学、技术和工程的融合发展;大科学的兴起;量子科学与技术的发展;暗物质、暗能量的证实;人工智能嘚发展;基因编辑技术的逐渐成熟;脑科学和认知研究的进展等等

这些科学进展使得现代科学确认的基本范式受到了挑战。现代科学追求确定性而量子轨迹被认为有不确定性;现代科学的还原论范式,无法解决复杂系统的问题;起源于希腊时期的演绎法被认为是科学嘚主要方法,而现在像大数据等又开始采用归纳方法此外,还发现越来越多无法采用实验方法来证实的问题

科学会在什么时候发生根夲性的突破?这是很难预测的唯一能做的是认真考察科学的演化(evolution),弄清楚科学从哪里来、又是怎样一步一步走到今天的从而对“科学将到哪里去”获得一些有益的猜测。只有科学使得整个世界发生了图景的变化、人对世界的认识产生根本性改变这样才算科学发生叻突破。

关于“科学是什么”我提出以上四个问题,这些问题争议较多都很有趣,并且与现实紧密相连

二、科学与文明是什么样的關系?

“厕所革命”击败基因组计划、消灭传染病等成果被评为“过去一百年里对人类文明、尤其是人类健康影响最大的事件”。它对囚类健康带来的效益是最大的也是代表过去一百年人类文明的最大进步。以此为例我个人认为,文明就是人类文化中的积极成果标誌着社会的进步和开化状态,表现为良好的生活方式与风尚

文明发展的特点是多元的、不均衡的,并可分为不同的历史阶段因此,出現了以不同地域地区和不同历史时期来划分的各种不同文明例如古代四大文明、轴心文明、亨廷顿提出的当今七大文明、西方文明与东方文明、各种宗教文明等。文明的多元使得这个世界更加丰富多彩;由于发展不平衡,产生不同文明之间的冲突也是可以理解的

6、追隨科学是否一定追随西方文明?

科学源于西方大大促进了西方文明的发展,无疑是西方文明的主要源泉与特征可以说,“科学贴有西方文明的标签”文明发展到如今已经离不开科学,以西方文明为特色的现代化是不可阻挡的世界潮流因此,几乎所有国家和地区的文奣都留有西方文明的印迹

但是,科学与西方文明不应该划等号因为西方文明的进步不仅仅取决于科学,非西方文明进程更不完全取决於科学科学在文明进步中发挥了极其重要的作用,但同时也脱离不了很多其它因素那些因素在不同国家、不同时期都有所不同。

此外近代科学是众多不同文明中科学知识的总汇,包含着不同的文明的元素李约瑟说:“不同文明的古老的科学细流,正像江河一样奔向現代科学的汪洋大海近代科学实际上包纳了旧世界所有民族的成就,各民族的贡献源源不断地注入或者来自古希腊 科学、罗马,或者來自阿拉伯世界或者来自中国和印度。”可以说现代科学中已经包含了世界各主要文明的元素。(下面内容接此不分段)但是,对於这一观点尚存在很大的争议,也很值得讨论我认为,结论取决于从更加悠远的历史和更间接的关系还是从更近更直接的关系来看。由于科学的产生和发展使得近代以来西方文明居于领先地位,值得其它国家和地区学习但西方文明也不应傲居于其它文明之上。各種文明相互包容在碰撞中融合,才能使人类文明更快进步、更加美好我赞赏费孝通先生的名言,“各美其美美人之美,美美与共卋界大同”。

在关注科学与文明的关系时由于问题的复杂性,一定要追求更加充分的考据开展更加深入的讨论与交流。

7、科学是否只囿通过技术才能影响文明

现代科学的发展促成了三次重大技术革命,推动人类社会相继进入“蒸汽时代”、“电气时代”和“信息时代”科学进步确实需要通过促成技术创新才能转化为生产力,生产力的发展又推动生产关系的改变进而影响政治、文化和社会等有关文奣的方方面面。

但是这是不是科学影响文明的唯一途径呢?显然不是因为科学还对世界观、价值观以及思维方式产生根本性影响,科學还具有超出功用的智慧和超出技艺的价值现代科学的产生推动了人本主义与现代哲学的产生,人类对自身在自然中的地位有了全新的認识价值观发生了根本性的改变。

科学传入中国对中国近代文明产生的巨大影响不仅仅体现在生产力的进步上,也使中国人的世界观從根本上产生了变化新文化运动与五四运动以来,“赛先生”与“德先生”在中国大地日渐深入人心进而推动中国社会发生了两千年來未有之大变革。此外由于科学的产生与发展,也使全世界教育的核心从单纯的人文变成同时重视科学

8、人类社会能够控制科学发展嘚方向吗?

有人形容现代科学一旦产生,就像打开了潘多拉魔盒它的走向是不以人的意志为转移的。

以基因研究为例DNA双螺旋结构的發现阐明了基因的物质基础,促进了分子生物学的蓬勃发展到20世纪70年代,人类已经能够改变、重组DNA那时许多政治家、科学家提出反对,认为重组DNA的研究最终会改变人类自己但反对的声音并没能阻止研究的进行,科学家不但绘制出了人类基因组图谱到今天已经可以进荇基因编辑了。

所以某一领域的科学研究一旦发展很难受控制。而科学失控会否导致人类文明倒退,乃至加快人类消亡在人工智能與互联网、大数据结合起来的今天,更要考虑这个问题

由此引发了另一个疑问:科学能否解决自身带来的问题?比如当下信息技术越發展,信息安全面临越大的挑战有人认为,存在这些问题是因为科学还不够发达没有更为强大的能力来控制住科学,总会找到解决办法的;但也有人认为科学不可能找到所有办法解决自身带来的问题。

如果科学不能解决自身的问题那么人文对科学的控制和驾驭就显嘚尤其重要。科学与人文的关系也由此越来越受到关注与重视。

三、科学与文明在中国有什么特殊性

9、中国古代究竟有无科学?

对于“中国古代有无科学”的争论由来已久1915年,在西方接受教育回国的先驱任鸿隽在《科学》杂志创刊号发表文章“说中国无科学之原因”;1922年中国哲学家冯友兰发表英文文章“Why China Has No Science””,把中国无科学的原因归结为中国哲学起什么作用的问题;1945年竺可桢发表文章“为什么中國古代没有产生自然科学”。

但李约瑟与他们有不同的认识他认为中国古代是有科学的,并在《中国科学技术史》《文明的滴定》等著莋中明确表达了这一观点李约瑟不懂中文,但自从对中国科学史产生兴趣以后他投入大量精力搜集了大量中国古代科学相关的文献、典故,总结出中国古代科学技术体系及相关理论

对这一问题的讨论,支持中国古代有科学的学者有这些理由:西方科学不是唯一的科学;中国拥有自己独特的科学体系;中国古算就是一门自成体系的成熟学科;中国古代的天文学是科学范畴;中国古代的冶金、陶瓷已经包含实验元素等

反对者则一一回应:中国古代的求知方式靠归纳,缺乏演绎;中国的知识体系不追求确定性缺少逻辑与数理传统;古算昰算例志,不是数理科学;中国古代的天文学更多属于“礼”学范畴由官方组织,服务于政治目的不能算科学;冶金和陶瓷中的零星荿就,不能代表科学传统

我们从一开始就已经把科学定义为以牛顿为代表的数理实验科学,也就是西方现代科学因此,“中国古代有沒有科学”这个问题其实并不存在纠缠于这个问题也没有什么意义,重要的是讨论“为什么中国古代没有产生科学”

由此引出下一个問题:为什么从中国的传统文化中没有产生出近代科学。

10、中国传统文化不利于科学的发生与发展吗

中国没有在近代产生科学的原因有佷多,我建议集中深入讨论“中国传统文化在其中起着什么样的作用”

这个问题相当复杂,多年来已经有不少这方面的研究但意见分歧较大。

多数意见认为中国传统文化对产生科学是不利的。首先中国天人感应的世界观中,没有一个独立的自然界不会主动去追问、探索自然。其次传统的思维方式不利于产生精确和严密逻辑的方法论。中国的传统思维是总结归纳这对产生现代科学来讲是不利的,但对产生其它智慧是有利的比如中国传统医学。第三非世袭的文官制度和科举制度不利于吸引人才从事科学。第四身份认同方面嚴密的等级制度不利于产生自由平等的学术氛围。不仅是行政级别社会不同层级之间,师生之间乃至宗族内部长幼之间僵化的等级制度嚴重影响学术的自由争鸣

但中国传统文化对科学的发展仅有不利影响吗?并非如此尤其是在当前形势下,也存在一些有利的影响——

苐一中国传统的“有机唯物观”,而非“机械唯物观”对未来的科学发展或许是有利的;

第二,在科学与技术结合越来越紧密的趋势丅强大的政府调控功能)对于开展“大科学”研究是有利的;

第三,最为重要的一点是中国知识分子的家国情怀这是有别于其它国家科学家的最显著的特点,在我国科学技术发展的历史进程中发挥着非常显著的作用

中国每一代科学家承担的任务不同、特点不同,但都彰显着中国科学家特殊的精神内涵正如《关于进一步弘扬科学家精神、加强作风和学风建设的意见》中,对中国科学家精神的概括:胸懷祖国、服务人民的爱国精神勇攀高峰、敢为人先的创新精神,追求真理、严谨治学的求实精神淡泊名利、潜心研究的奉献精神,集智攻关、团结协作的协同精神甘为人梯、奖掖后学的育人精神。

这不仅是中国科学家的精神也包含了代表人类先进文明的科学精神和科学家精神。中国的科学家在六个方面都有自己的特点但最突出的还是“家国情怀”。他们自觉把国家和个人的命运紧密地联合在一起自然地融合在科学家的精神中、流淌在血液里。恰恰是这样的家国情怀在各个历史时期,表现出中国科学家的风骨和境界

11、当前中國科技在世界上处于什么样的水平和地位?

长期以来人们习惯认为中国科技就是在“追赶”西方。但随着中国科技事业的快速发展当湔中国科技在世界上处于什么样的水平和地位居然成了一个值得讨论的问题。

对于中国科技的评价经常出现两种不同的声音:一个是“厲害了我的国”,另一个是“还远远落后”我认为,这两种观点都不够客观

改革开放初期,我们采取拿来主义积极开放引进技术,哃时鼓励大批科技人员出国学习随着经济社会的快速增长,科技投入随之增长科技自主能力和整体实力迅速增强,总体上呈现从跟跑姠并跑和少数领域领跑过渡的态势当然,这种情况在各个科技领域发展是不平衡的;即使是在所谓的“卡脖子”环节有的必须努力攻克难关,有的本来就是全球产业链分工所致且“卡不了脖子”。总之要具体情况具体分析。

第二关于“后发优势”的问题。技术是囿后发优势的别人创造的技术,如果我们没有这属于“已知的未知”,只要集中力量努力攻关是可以追赶甚至超越的;但科学基本沒有后发优势。科学上落后于人只能把基础打实,寻找制约因素老老实实地追赶。

第三关于某某领域“落后发达国家多少年”的说法,是很缺乏依据的如果说是根据当前中国的水平相当于发达国家多少年以前的水平,那么因为已经有了目标、追赶并不需要那么多年;如果说是估计需要多少年才能赶上那么影响因素实在太多而复杂,这种拍脑袋做出的估计是靠不住的当然,如果仅仅以此来激励我們自己努力追赶世界前沿还是可以的。

第四对“软实力”的评价,这是确实应该进行研究的文化、制度、法制、环境等等,这些“軟”的方面是我们更为欠缺的地方是非常值得研究和探讨的。

由“当前中国科技在世界上处于什么水平和地位”引发的一系列问题不論我们怎么争论,有一点是有普遍共识的那就是:迫切需要开展战略研究,收集方方面面的实际情况进行科学的定量分析,据此制定楿应的规划落实具体措施。

12、当前推动中国科学发展最关键的环节在哪里

是增加经费投入吗?2018年中国的科技经费投入约2万亿元,总量位居世界第二我们目前的科技投入增长迅速,但效率是当前更急需解决的问题投入还需要增加,尤其是基础研究的经费但若不提高效率,则会造成更大的浪费甚至会助长不正的学术风气。

是政策出了问题吗党的十八大已经明确提出,科技创新必须摆在国家发展铨局的核心位置实施“创新驱动发展战略”。国家不断出台政策也不断有相关制度推出,推动了科技事业的发展但文件的落实情况還有待改进。

我认为比前面两个问题更为重要的是推动科学文化建设。从历史、文化等方面原因看我国现代科学的培养土壤并不肥沃。如果不推进科学文化建设弘扬科学精神,提高国民科学素养难以出现更多科技原始创新和突破性成果。

目前许多人已认识到这个问題的重要性但解决的抓手在哪里?想解决这个问题很困难但并不是不可为的。只要去做哪怕不能完全解决,比目前做得好是可以的

这,也是我卸任后全身心投入到中国科学文化建设中的初心希望中国科学文化的土壤能逐渐肥沃起来。 (本文略有删减)

《东营市科学素养和科学方法》題库 -----感谢胜利医院提供 一、多选题157道189 1.可行性研究报告表现出的主要特点是(BCD)其作用是对研究对象是否合理进行科学论证,为领导机关莋出决策提供重要依据(多选)? A稳定性B报告性C预测性D综合性 2.科研不正之风的特征(ABCD)。(多选) A以追逐名利为目的 B独立性与裙带性并存 C具有极大嘚潜伏性、隐蔽性 D具有顽固性和反复性 3.科研报告可分为(ACD)(多选) A专题研究报告 B综合研究报告 C可行性研究报告 D科学实验报告 4.根据工作深度囷要求不同,撰写可行性论证报告一般分(ABCD)阶段(多选) A机会可行性论证 B初步可行性论证 C工程可行性研究 D计划可行性研究 5.结论应该以正文Φ的实验或考察中得到的现象、数据和阐述分析作为依据,由此完整、准确、简洁地指出:(ABCD)(多选) A由对研究对象进行考察或实验得到嘚结果所揭示的原理及其普遍性 B研究中有无发现例外或本论文尚难以解释和解决的问题 C本论文在理论上与实用上的意义与价值 D对进一步深叺研究本课题的建议 6.语言要准确,需要做到(ABC)(多选) A思路清晰B认真推敲C造句要符合语法规则D推理要符合逻辑v 7.撰写科技报告,必须经过()步骤(多选) A计划 B起草 C修改 D成稿 8.如果论文篇幅较长,内容较复杂摘要一般应用一段话写清如下内容:(AB)。(多选) ?? A研究目的、研究步骤 B研究对象和主要研究方法 C主要发现、重要数据、公式 D存在的问题 9. (C)对技术、经济数据进行认真、精确、全面的计算、分析并对社会因素進行分析,为编制设计任务书提供必要的资料 (单选 ) A机会可行性论证 B初步可行性论证 C工程可行性研究 D计划可行性研究 10、科技实验报告按试驗的方法可分为()。 (多选 ) A析因实验 B对照试验 C现场试验 D模拟实验 11.撰写科技成果总结报告要求明确写出()。(多选) A成果名称 B成果内容 C技术關键 D经济效益和社会效益 12.在选择最佳方法时方法方面的考虑,需要()(多选) A认清每种方法的利弊 B力求选择能使主客体实现最佳结合的方法 C注意方法的综合运用和移植、改造、创新 D应以唯物辩证法的基本方法为指导 13.科技报告的作用()。(多选) A便于检查资金的使用效果 B传播信息的作用 C快速反映及确认科研成果的作用 D保留资料的作用 14.正文应充分阐明论文的()等(多选) A调查对象、实验和观察方法 B仪器设备、材料原料 C实验和观察结果 D加工整理的图表、形成的论点 15.科技实验报告具有()的特征。(多选) A钝化和简化自然现象 B深化和再现自然现象 C延缓或加速自然现象 D是用全新的实验方法验证已有的结论 16.科学发现要具有首创性必须在专业学术刊物或正式学术会议上公开发表;作为奖励,社会承认该研究者做出了这项工作主要分为(ACD)类型。(多选) A建制承认B颁证承认 C职业承认D荣誉性承认 17.一般来讲只要做到(ABC)中的任何一項,就可以认为具有一定的新颖性具有一定的学术价值。(多选) A利用已有的理论解决了某一理论或实际问题进行了一定的理论分析研究,得出了新的结果 B利用其他学科领域的方法解决了本学科的问题,具有理论或实际意义 C发掘或整理了新资料并利用这些资料充实或修囸了本学科的某些内容 D从大处着眼,小处着手 18.现代交通运输技术包括(AB)(多选) A汽车、火车、轮船、飞机等交通运输工具 B公路、铁路、港ロ和机场等交通运输基础设施C星际探测器 D航天飞机 19.(BCD)是科研人员提高道德修养的基础。(多选) A科研创新实践B社会生产实践C阶级斗争实践D其怹社会实践 科研创新实践是科研人员提高道德修养的根本途径,社会生产实践和阶级斗争实践及其他社会实践是提高道德修养的基础 20.研讨会淛度的建立需要注意(ABCD)(多选) A要做好研讨会的组织与成果评选工作 B动员教职工、科研人员参与 C做好论文的评选工作 D做好获奖成果的奖励與推介工作 21.根据文献载体的形式分,文献信息源主要有(ABCD)类型(多选) A印刷型文献B缩微型文献C机读型文献D视听型文献 22.改进性建议报告主要特点是叙述某一科技工作现状,针对存在的问题提出改进意见。这类建议报告包括(ABC)内容(多选) A情况与问题 B原因分析 C措施与建议 D项目內容和主要技术指标(??) 23.科研道德的功能包括(ABCD)。(多选) A高尚的道德是科研工作者的精神力量 B高尚的科研道德有助于促进科研成果转囮 C

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