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3.辨別科學

基于目前我們對科學的認知,還有很多不明朗的問題值得討論。技術是否屬于科學?科學是否旨在為我們提供一個最接近自然本身面貌的真實故事,就像現實主義所提倡的那樣?或者科學是否旨在解釋可觀察到的現象,而不是告訴我們一個真實的故事,正如一些反現實主義者所主張的那樣?科學和宗教是完全對立的嗎?我們將在這一章討論如何辨別科學。

技術的不同

科學研究需要先進的技術裝備的支撐,尤其是當利用科學來造福人類時,我們會對技術有更加廣泛的需求。而新技術裝備的使用也反過來推動了科學的進步。例如,伽利略利用望遠鏡的觀察,如圖2.13所示,發現了托勒密地心說的不合理性,為哥白尼提出日心說奠定了基礎。

從1609年伽利略制作第一臺天文望遠鏡開始,望遠鏡技術穩步發展,從光學波段到全波段,從地面到空間,隨著望遠鏡觀測能力不斷增強,可捕捉的天體信息越來越多。時至今日,望遠鏡的發明與使用已經關聯了電磁波段、中微子、引力波、宇宙射線等多個研究領域。望遠鏡技術的發展也對以光學為代表的科學提出了更高的要求,推動了科學的發展。

圖2.13 伽利略發明的望遠鏡

如上所述,科學的進步需要依賴技術的提升,而技術的發展又反作用于科學。因此,我們有必要對科學與技術加以區分。

在過去的200年中,“技術”一詞的使用發生了巨大變化。在20世紀之前,該詞在英語中并不常見,一般指代對“有用的藝術”的描述及研究,或是現代技術教育。直至20世紀初,第二次工業革命使“技術”一詞興起,該詞的含義開始發生變化。當時美國社會學家托斯丹·凡勃倫開始將德語中的“technik”概念轉化為“technology”(技術)。到20世紀30年代,“技術”不僅指代對工藝的研究,也指代工藝本身。[25]1937年,美國社會學家雷德·貝恩寫道:“技術包括所有工具、機器、器具、武器、儀器、房屋、衣物、通信和運輸設備以及我們生產和使用它們的技能?!?span id="iaqo665" class="super">[26]現如今的多數學者,特別是社會學家常用貝恩的定義來理解技術,而科學家和工程師通常更喜歡將技術定義為應用科學。[27]

如今,學者們開始把技術的含義擴展為各種形式的工具理性(instrumental reason),例如米歇爾·??碌闹鳌蹲晕壹夹g》。圖2.14顯示了技術概念的變化。

技術的起源是人類開始將自然界的材料(例如石塊等)制作成簡單的工具。人類與許多動物的一個重要區別是人類制造并使用工具的能力更加突出。古時人類制作斧頭、使用火種、發明輪子……再到如今,印刷機、電報、電腦、手機、互聯網等發明無一不推動了人類社會的發展進程。不過,技術并不單純用于改善生活,無論是最原始的棍棒還是具備極強殺傷力的核武器,無論是單純為了獲取食物和生存空間,還是為了侵略和反抗,最終的目的都是擊敗對手。圖2.15是人類技術進化圖。

圖2.14 技術概念的變化

圖2.15人類技術進化圖

科學、技術與工程

科學、技術與工程的區別并不明確。一般而言,廣義的“科學”可指基礎科學、應用科學等??茖W較注重對自然的觀察和理論研究,工程則多聚焦于實際舉措,而技術介于兩者之間。

狹義的“科學”是指基礎科學(自然科學),是研究和解釋自然現象的科學,著重尋找事物間的關系,通常利用科學方法來進行理論研究。工程學主要是利用科學原理來設計結構、機器、設備、系統和過程,以解決問題或實現特定的目標。這通常會利用科學的研究成果或方法,但并不總是如此。技術并不只是科學發展的產物,因為技術發展亦講求效用、實用性和安全性。除此之外,為解決問題,技術發展還會應用數學、語言學、歷史等多個領域的知識,力求取得實質性結果。

人類的技術發展歷程其實早在基礎科學和工程發展之前就已經開始,現今技術發展大多需要后兩者作為基礎。例如,科學家研究電子在導體內的流動,工程師利用這些新知識制造出新工具或設備,由此獲得如半導體、電腦及其他類型的先進技術成果。在這種情況下,可以說科學與工程都為技術發展做出了貢獻。因此,科學、工程和技術三個領域的研究對象時常被認為是密不可分的。

20世紀后期的科學家、歷史學家和政治家,對于科學和技術之間的準確關系有著不同的看法。在第二次世界大戰時,人們普遍認為技術就是單純的“應用科學”,而支持基礎科學的研究只是為了及時收獲技術成果。范內瓦·布什在論文《科學:無盡的前沿》[28]中提到戰后的技術政策:“新的產品、新的產業、更多的就業職位,這些都需要持續地探索自然定律來維持……我們只能透過科學來從事這種探索。”[29]但到了20世紀60年代后期,這種觀點受到了各方的攻擊。這個議題至今仍然備受爭議,但一般情況下人們已不再認為技術就是科學研究的成果。[30]

釋義2.6:工程

美國工程師專業發展委員會將工程定義為:有創意地應用科學定律來設計或發展結構、機器、裝置、制造程序;利用這些定律生產作品;在完整了解項目設計條件下建構或設計上述物品;在特定運作條件下預測項目行為,所有舉措都是為了保證項目預期的機能、運作的經濟性或人員及財產的安全。

完成一個有技術含量的項目通常被稱為一個工程,例如都江堰工程、載人深潛工程、載人航天工程等。大型復雜工程項目是科學與技術最好的應用場景,也對新理論、新方法、新思想、新技術提出了很大的挑戰。一個重大工程項目的實施,往往能夠有力地推動科學與技術的發展,如圖2.16所示。

圖2.16 大型復雜工程項目對科學與技術的推動作用

技術價值

技術的早期運用主要是為了提高人類的工作效率,或讓動物分擔人類的部分工作。隨著技術的發展,人們開始設計、制造機器來替代或輔助人類進行各種勞動。因為技術的巨大作用,人們把技術稱為第一生產力。

在漫長的人類發展進程中,溫飽問題一直是重中之重??v覽中西歷史,饑荒不勝枚舉。但在現代社會,人類生產出來的糧食富足有余。其實天還是那個天,地還是那個地,所有環境沒有變化,為什么現在人類變富裕了?這就是科學技術的進步帶來的幸福。

隨著人工智能技術的發展,人類的很多工作都可以被機器人取代,自動駕駛汽車、建筑和餐飲機器人、智能翻譯機,可以將人們從繁重的勞動中解放出來。

當今世界,新科技革命和全球產業變革正在興起,新技術突破加速帶動產業變革,對世界經濟結構和競爭格局產生了重大影響??傮w而言,現在世界科技發展有幾個趨勢,如圖2.17所示。

面對世界科技發展的新趨勢,世界主要國家爭相加快發展新興產業,加速推進數字技術同制造業相結合,推進“再工業化”,力圖搶占未來科技和產業發展制高點;部分發展中國家也正在加大科技投入,加速發展具有比較優勢的技術和產業,謀求跨越式發展。

有人認為,當下的技術變革是“第四次工業革命”。如果通過互聯網平臺匯集社會資源、集合社會力量、推動合作創新,形成人機共融的制造模式,那么全球技術要素和市場要素配置方式將發生深刻變化,產業形態、產業結構、產業組織方式也將受到深刻影響。例如,隨著3D打印技術規模產業化,傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合都將面臨深度調整。大家雖然對“第四次工業革命”的具體內涵有不同看法,但積極探討世界科技創新發展趨勢,以求搶占先機的心態是十分明顯的。元宇宙也是在這種發展趨勢下出現的一個新思維范式。

圖2.17 世界科技發展趨勢

注:以人眼瞳孔放射狀的瞳間線模擬世界科技爆炸式發展,其中許多藍色圓點分別表示不同的領域、學科。此處介紹的發展趨勢主要為4點,由中心4個空心白點表示,藍色、紫色、綠色、深綠色文字以及連線分別表示“產業變革和創新”“技術創新更加密集”“新興產業蓬勃興起”“生命科學、生物技術產業”以及它們的分支領域。

真理的認知

“什么是真理”是一個非常棘手的問題。在科學發展之前,人們認知世界主要依賴于神話和傳說:女性被認為是由男性的肋骨創造的,雷電被視為神明的力量,瘟疫被認為是上帝的懲罰,人們相信宇宙以地球為中心,世界的形狀是天圓地方,彗星被視為不祥之兆。這些觀點曾經長期影響人們的世界觀。然而,隨著科學的進步,許多神話和傳說被科學事實推翻。生物學揭示了性別是由染色體決定的,物理學解釋了雷電是由云層中的電位差產生的,瘟疫是由細菌侵入免疫系統引起的;地理學和天文學則證明了地球是一個兩極稍扁、赤道略鼓的不規則球狀體,而且地球并非宇宙的中心,彗星的運動有規律可循。因此,這些曾被視為“真理”的觀念在科學的檢驗下被證明是錯誤的。

打破真理與謬誤一墻之隔的,是科學的實踐。數千年來,人類在漫漫長夜中摸索前行。如果說真理是燈,科學就是火種??茖W將未知變為已知,使真理變得觸手可及。自從有了現代科學,人類代替神成為自我的主宰,自然萬物向人類展露其真容,人類社會乘上了文明的快車。

科學確實觸及了我們稱之為真理的東西。例如,科學幫助我們了解重力是如何運作的,雖然我們不知道重力是什么,重力的概念會隨著時間的推移而改變??茖W真理是通過事實證據獲得的共識,而其他大多數真理是基于信念的共識。

何謂真理

什么是真理?真理是指放之四海而皆準的道理,它通常被定義為與事實或實際相一致。科學的一個目的是探求真理,但科學方法本身無法證明真理。因此,迄今為止,并沒有任何一個真理被學者普遍接受。許多真理以及檢驗真理的標準一直被廣泛爭論。我國在1978年曾經開展過關于真理標準問題的大討論,提出“實踐是檢驗真理的唯一標準”的觀點,這次大討論起到了很重要的解放思想的作用。

真理在深處。

——德謨克里特

釋義2.7:真理

(1)與事實一致;

(2)客觀自然在思維中的映射;

(3)認知集合范圍內超越集合理論邏輯的科學對自然的信仰。

真理很難被準確定義。首先,“真相”本身很難定義,甚至難以辨認。我們無法確定目前的認知就是自然的真相。另外,在一個群體中,具有給定道德價值觀的文化可能被認為是正確的,但它在另一個群體中可能并不正確。這樣的例子很容易找到,如死刑、墮胎權、動物權利、環保主義、擁有武器的道德規范等。

其次,在科學領域,科學理論也很難被信任??茖W的目標是在不依賴于任何信仰或道德體系的情況下得出結論。科學旨在實現價值中立??茖W的目標是盡可能準確地描述自然,發現我們可以稱之為“絕對真理”的東西。運用這種方法的人是啟蒙運動概念的典型繼承者,即將人類的復雜性排除在外,并擁有絕對客觀的世界觀。然而,這是一項艱巨的任務。

人們很容易相信科學是通向真理的最佳途徑,因為在很大程度上,科學確實在許多層面上取得了勝利。例如,人們今天能夠駕駛汽車(是因為力學和熱力學定律在起作用),美國航天局的科學家和工程師設法讓“機智”號[31]獨自在火星表面起飛。

在這種狹隘的意義上,科學說的確實是真話。它可能不是關于自然的絕對真理,但它肯定是一種真正被應用的實用的真理,是科學界基于對假設和結果的共同測試而達成的共識。

以重力為例。我們知道自由落體中的物體會撞到地面,我們可以使用伽利略自由落體定律(在沒有摩擦的情況下)計算它什么時候會撞到地面。這是運用科學定律的一個例子。如果您從同一高度扔掉1 000 000塊巖石,那么相同的定律適用于每塊巖石,這證實了科學定律的普適性,即所有物體無論質量大小,都以相同的速度落到地面(在沒有摩擦的情況下)。

但是如果我們問:“什么是重力?”這便是一個關于“重力是什么”而不是“它是做什么的”的本體論問題。這里的事情變得更加棘手了。對伽利略來說,這是產生向下的加速度;對牛頓來說,兩個或多個大質量物體之間的力與它們之間距離的平方成反比;對愛因斯坦來說,由于質量或能量的存在,時空會有曲率。愛因斯坦有最終決定權嗎?當然沒有。

科學知識的本質是,它是不完整的,這取決于我們用儀器測量自然的準確度和深度。科學家測量所獲得的準確度越高、深度越大,它們就越能填補我們當前理論中的裂縫。

宗教與信仰

到了21世紀,科學與宗教的沖突更為激烈。人們往往以為科學是沖突中最常勝利的那個,實則不然?!兑曇埃嚎茖W之全球史》中寫道:“現代科學是歐洲發明的神話,不但是錯誤的,而且破壞性很大。”[32]俄羅斯等國近幾年出現的宗教教派也已經配備了科學所提供的新的傳教工具??茖W與宗教的沖突愈發撲朔迷離。

盡管現在處于一個科學占統治地位[33]、很多政府倡導宗教信仰自由的時代,但似乎絕大多數人認為宗教與科學是兩碼事?!白诮淌亲诮蹋茖W是科學”,甚至在部分人眼中兩者處于對立地位,其隱含的意義是宗教都是無法通過科學標準檢驗的。

諾貝爾獎得主也有宗教信仰。對于科學與宗教的關系,大眾往往認為宗教是迷信的。這樣的評判太過簡單。因為宗教作為一種文化現象能夠長期存在,必然有它的價值。而且宗教有很多派別,不能一棍子打死。我根據2002年出版的《1901—2000年諾貝爾獎獲得者大全》,繪制圖2.18。在總數為467人的物理學、化學和生理學或醫學獎得主中,有明確宗教信仰者320人,占比68.5%;而沒有宗教信仰的獲獎者所占比例非常低,只有10.3%,共48人??梢娮诮绦叛霾]有影響他們取得科學研究成就。

圖2.18 1901—2000年部分諾貝爾獎獲得者的宗教信仰分析

1901—2000年諾貝爾物理學獎獲得者共計161人,我們從圖2.18中可以看出,其中有明確宗教信仰者116人,占72.05%;極可能或可能有宗教信仰者20人,占12.42%;本人信仰不明,但承認有宗教背景者8人,占4.97%;無神論或無宗教信仰者12人,占7.45%;無資料記錄者5人,占3.11%。1901—2000年諾貝爾化學獎得主共計134人,其中有明確宗教信仰者75人,占55.97%;極可能或可能有宗教信仰者34人,占25.37%;本人信仰不明,但承認有宗教背景者4人,占2.99%;無神論或無宗教信仰者17人,占12.69%;無資料記錄者4人,占2.99%。1901—2000年諾貝爾生理學或醫學獎得主共計172人,其中有明確宗教信仰者129人,占75.00%;極可能或可能有宗教信仰者10人,占5.81%;本人宗教信仰不明,但承認有宗教背景者9人,占5.23%;無神論或無宗教信仰者19人,占11.05%;無資料記錄者5人,占2.91%。

我們應該平等對待為人類文明做出過貢獻的各種理論。如果我們換一種思維,把它們都平等地當作某種理論,按照確定的標準來檢驗它們是否科學,這樣可能最為公平?;仡櫲祟愇拿鬟M化歷史,曾有一段時期,人類文明達到了一次高峰,現在我們稱其為軸心時代(公元前800至公元前200年)。那時,人們對于宇宙、人生現象的解釋只有一個理論,沒有哲學與宗教的區分。后來亞里士多德把研究宇宙的理論稱為哲學,把關于人類幸福的理論稱為宗教,這時西方的宗教才誕生;直到牛頓時代,科學從哲學中分化出來。而東方“天人合一”的理論,是一起探索宇宙與人生的奧秘。

科學在很多領域已經能夠提供更具體、更系統的解釋和答案,哲學對于某些問題的討論逐漸減少,這并不意味著哲學失去了其重要性。探索發現是人類追求幸福的一部分,因此宗教家也要回答很多關于宇宙的問題,哲學界也把宗教中的世界觀、價值觀、倫理道德標準甚至認識世界的方法論都納入了自己的研究范圍。這樣,哲學、科學、宗教三者之間的重合越來越多。哲學與科學之間的界限相對來說比較容易劃分,凡是可以用邏輯和實驗證明的是科學,凡是不可以證明的就是哲學。而所有的宗教,除了相應的哲學和科學的理論,還特別對信徒強調了學習和實踐的方法。

釋義2.8:宗教

科學、哲學與宗教,三者一直是古今學者熱衷研究的熱門課題??茖W家對他們所觀察現象的描述其實沒有我們想象的那么客觀,所有的觀察描述都帶有科學家個人的主觀意志。當然,如果用科學的標準檢驗某些宗教,我們也會發現宗教中存在很多符合科學標準的知識。從牛頓力學開始,科學研究的對象一般都是確定具有質量的物體,其認為質量是物質的基本屬性。

圖2.19展示了宗教、哲學和科學三者之間的關系。凡是可以通過觀察驗證的都被稱為科學,凡是不可以通過觀察驗證的都被稱為哲學,宗教是關于人類幸福的理論,包括相應的哲學、科學和實踐方法。如果一個宗教的理論僵化,不與時俱進,則這個宗教必然會失去信徒的信任,最后走向消亡。如果某個宗教能夠與時俱進,不斷吸收哲學與科學的最新研究成果,并且為哲學和科學的發展做出貢獻,則它最終會走向愛因斯坦所期望的宇宙科學或宇宙宗教,在這個層面上,宗教與科學完全一致。把東方的儒道佛統一歸類為宗教,這是一種錯誤的分類方法,它們應該對應于現在的復雜系統理論。

圖2.19 宗教、哲學和科學三者之間的關系

愛因斯坦對此有自己的觀點。他在晚年花了10多年時間研究世界上的哲學與宗教,他說:“沒有宗教的科學是跛子,沒有科學的宗教是瞎子?!?span id="eeptwrw" class="super">[34]在談到科學時代需要什么樣的宗教時,他說:“未來的宗教將是一種宇宙宗教,它將是一種超越人格化的、遠離一切教條和神學的宗教。這種宗教包括自然和精神兩個方面,作為一個有意義的統一體,必定是建立在由對事物的——無論是精神的還是自然的——實踐與體驗而產生的宗教觀念之上的。佛教符合這種特征。”[35]

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[9] 偶然真理是根據充足理由律,憑借經驗方法形成的真理,如對某個事實的判斷和自然科學的真理。

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