谈谈科学精神

(本文作者为方祖捷)


不久前读了一本书《人类简史》，有所收获，与大家交流。

该书将人类历史分为三大阶段：从7万年前到公元前12000年为认知革命阶段。此后到约公元1400~1500年为农业革命阶段。以文艺复兴为起点至今的500余年为科学革命阶段。科学革命是工业革命和资本主义革命的基础。

科学革命起始于一个理念，即承认人有不知道的东西。在此之前，人们认为一切都是已知的、清楚的，都是上帝、真主设计安排好的。个人不知道的东西，只要问神父、问上帝就行了。圣经里面没有讲到的东西，就是不重要的、不需要知道的事情。

虽然古希腊哲学家，柏拉图、亚里士多德等开创了影响深远的思维模式，他们在科学技术上也有许多发明创造。但是大多数人的思想受到宗教、尤其是单神教的精神束缚，处于中世纪的黑暗之中。

现代科学与以往知识体系之间有三大不同：

1、愿意承认自己的无知，承认过去所相信的可能是错的。“真正让科学革命起步的伟大发现，就是发现人类对于最重要的问题其实毫无所知”。

2、以观察和数学为中心。获得新知的方法是，通过收集各种观察到的事实，用数学工具整理连接，形成全面的理论。

数学是科学的基础，不仅因为数学是工具，而且因为数学代表着客观和理性。牛顿划时代的著作就是《自然哲学的数学原理》。当然，在他之前，有哥白尼、伽利略、开普勒、阿基米德等打下的基础。这些科学家，以牛顿和爱因斯坦为代表，相信这个世界是简单的，它的运行规则是可以用数学来表示的。

3、运用理论取得新的能力，发展新的技术。从知识转化为生产力。

科学研究依赖于政治经济需求的推动。历史上向来如此。统计学、概率论的起始，是在1744年苏格兰长老会要为神职人员开办寿险。要根据神父及其家族的寿命和工作时间长短，确定寿险应当收多少钱。数学教授麦克劳林为他们解决了这一难题，就此发展了概率论。

推动科学革命的另一个轮子，是求知欲和好奇心。哥伦布、麦哲伦都是具有这种精神的人。虽然哥伦布必须得到财政支持才能启动他的发现新大陆之旅，但他首先有要验证地球是圆的这样的冲动。虽然在西方的那段历史上，有许多杀人越货的海盗，但也有许多探险家为此牺牲了性命。

比较我国的郑和下西洋，理念上的不同导致结果的巨大差别。500年前欧洲的经济发展水平、生活水平还落后于亚洲、中国，为什么是欧洲首先实现科学革命，实现现代化？主要就是求知欲。为什么哥伦布、麦哲伦要远航？他要知道大洋对岸有什么，要验证地球究竟是不是圆的。为什么新西兰、澳大利亚以及东南亚许多国家成为英国的殖民地，使大不列颠成为日不落帝国？这是因为由Cook船长率领的船队首先发现了澳大利亚、新西兰等地。当然也谈不上发现，对于原住民，这本来就是他们的家乡。但是为什么派出这个船队呢？是因为要测量太阳到地球之间的距离。1769年是金星凌日的年份，通过测量全球不同地方的金星凌日时间长短，可以推算太阳到地球的距离。除了到北美观察之外，英国皇家学会（The Royal Society of London for Improvement of Nature Knowledge, 自然知识促进会）要求到西南太平洋设置观察点。在组建该船队时，求知欲希望在远航同时到各地探险、调研。Cook因而邀请了8位学者同行。由此带回了大量天文、地理、动植物、气象资料。

求知欲与征服者的心态有关。Cook船队所到之处，就插上了大英帝国领地的标签，打下了后来的日不落帝国的基础。每到一处，搜刮财物，征服土著。土著不知道有何用处的黄金，成为征服者骗取和掠夺的首选。同时，各地的人文地理种种信息也是征服者掌握和占据的对象，因为他们已经有了“知识就是力量”（培根）的理念。拿破仑攻打埃及的时候，随军带了165位学者，其研究成果形成了“埃及学”。1831年英国皇家海军派船赴南美测量；刚从剑桥毕业、年仅22岁的达尔文应邀同行，考察的成果就是他的进化论。无论是植物学家，地理学家，还是殖民军官，都有一个共同的心态，就是承认无知。他们知道，新知识可以帮助他们成为世界的主人。既要征服，又要探索，两者合一，是他们的心态。撇开占领、掠夺的野心，探索就是征服自然，征服未知。

西方殖民主义的罪恶不容否认。该书对此做了客观的描述。诸如对原住民的屠杀，土著人口的锐减，对当地文化的摧残，书中提供了许多具体的数据和实例。但是，殖民者对当地的自然、地理、历史进行了广泛深入的调查研究，掌握了科学的信息。虽然殖民者将这些知识作为统治原住民的武器，但对于人类知识的积累起了正面的作用。

在波斯，一位军官在执行公务的余暇，考察了当地山上的崖刻，将远古留下的无人知晓的文字仔细描绘抄录下来，又化了多年的时间逐步破译。成为波斯古代历史的重要内容，并为进一步研究和发展提供了有力的工具和基础。在印度，殖民者通过了解了当地各个民族的不同语言，研究了它们之间的关系，以及与域外语言的联系，成为语言学的内容。这些信息又成为十几万的英国军官士兵和商人（包括家族），能够统治3亿人口的印度百姓的工具。

在中国历史上，也不乏这样的例子。我们敦煌石窟的大量经书、历史文献就是被西方探险家骗走。日本人在侵略战争打响之前许多年，就已派情报人员大量收集中国社会的方方面面，地理人文。我大哥告诉我，他小时候（1930年代）许多地方墙上刷了巨大的日本药品“仁丹”的广告。其实是包含着可以用于日本侵略军打巷战时的地理标记。而当时中国社会一盘散沙，皇帝、官家满足于安稳地统治百姓，以自我为中心，满足于自得其乐。没有探求未知的欲望，也对外国入侵者毫无警觉。

从中西方历史的对照可见，正是承认自己无知，有勇气说我不知道，急于想了解空白的背后有什么，成为科学革命的动力，成为人类社会飞跃的起点。

无理数、对数的发现，就是人们知道2的平方是4之后，会去问一下，什么数的平方是2；而2 的非整数次方又是多少？Gamma函数的发明，就是知道了整数的阶乘后，人们又问非整数的“阶乘”等于什么？基因的发现正是由于那位牧师想知道，所收获的两种颜色扁豆的数量为什么总是1:3的比例。

现在，我们在实验中，或是在应用中会遇到种种原先不知道的问题，看到一些难以解释的现象。背后都可能存在着具有科学意义的机理。不去注意，不问一个为什么，就不可能有发展、有创新。我们现在发表的论文，绝大多数还是在文献的启发下做一点补遗的工作。很少有自创性地提出前人没有涉及过的课题，发展前人提出过的理论、没有想到过的方法和技术。我们既要掌握坚实的基础知识和理论，又要解放思想，发散性地思考问题，两者不可或缺。什么时候有独创的奇思妙想，能质疑现有的知识，我们的工作就能上一个台阶。