科學是什麼 (電子書)

作者简介
前言　科学之科学——百年千年赛先生
第一章　科学之起源
1　第一位科学家
2　中国古代的科学
3　科学和逻辑
4　从毕达哥拉斯到微积分
5　古中国的算学
6　古希腊人的宇宙观和天文学
7　古中国天文学和宇宙观
8　古代教育
9　亚里士多德的宇宙
10　托勒密的天空
第二章　科学之诞生
1　希腊数学家的传承
2　阿拉伯世界的光亮
3　天文学打头阵
4　牛顿之光
5　爱因斯坦的革命
6　赛先生到中国
第三章　科学之要素
1　何谓科学？
2　疑之而究之——质疑性
3　科学需要量化
4　可被证实和证伪
5　放之四海、推而广之——普适性
第四章　科学之思想
1　科学美与艺术美
2　西方和东方、写实和写意
3　科学的简洁美
4　科学之数学美
5　爱因斯坦和哥德尔
第五章　科学之精神
1　科学中的实验美
2　科学家的献身精神
3　现代科学实验之壮观
4　将实验室搬到太空
第六章　科学之方法
1　盲人摸象
2　知其然
3　知其所以然
4　他山之石可以攻玉
5　计算机互联网与科学
尾声　科学与文明社会
致谢
参考文献
附录
附录A　科学史上人物谱
附录B　图片来源
彩插

前言　科学之科学——百年千年赛先生
回顾历史，“民主”和“科学”是1919年在中国爆发的“五四”运动所高举的两面大旗。当年，无数激情澎湃的青年学生和知识分子，走上街头，喊出了“只有德先生（民主）和赛先生（科学）才能救中国”的口号。这个颇具划时代意义的历史事件，将本书的主角赛先生请进了中国。

赛先生即科学（science）。科学这个名词，在当今文明社会是一个广为人知的热门词汇。越来越多的学科和领域被冠以“科学”，甚至包括许多人文学科在内。不过，就当年请进中国的“赛先生”而言，主要指的是现代自然科学。所以，本书中我们沿用这个概念：主要从现代自然科学来叙述科学的起源、诞生和发展，来探讨“科学”一词的含义，以及所谓科学的若干属性。

然而，书中涉及的内容，并不仅限于现代自然科学。特别是：科学之思想、精神及方法，是可以推广应用于任何领域的。笔者的观点是，就学科而言，不应该给科学和非科学强制设定任何明确的界限。与其花费口舌去争论“哪门学科（某个理论）是否属于科学”，还不如尽量使其接受科学思想，应用科学方法，走上“科学化”之路！

那么，下面的问题是：（现代）科学到底是什么？怎样才是具备真正的科学精神？科学思想是如何产生的？在人类文明发展的历史长河中，科学诞生于何时何地？是哪些因素促成了科学的发生和成长？科学与数学是什么关系？科学与技术、科学与教育的关系又如何？

本书旨在解答你对“科学”的这些疑惑，或许可以将本书的内容称为“科学之科学”。

科学的原名是science，赛先生来到中国仅100年，现代自然科学的诞生却是在近千年前。而科学思想的萌芽、科学方法的使用，甚至可以追溯至两千多年前的古希腊。因此也可以说，本书叙述的是“百年千年赛先生”。

实际上，以上提出的有关科学之问题，也困惑笔者多年。作为一名接受过东西方教育的科学工作者，特别注意到东西方文化之差异影响到公众对科学的接受程度，甚至影响到国民科学素质的进一步提高。对于学习和考试而言，中国学生毫不逊色于美国学生，但在研究工作中，创造力则有所不足。世界上的各个民族中，中国人总体的智商水平是名列前茅的，但这并不等同于中国民众具有一流的科学水平。而且，尽管国民的科学素养近年来已有大幅提升，但与发达国家民众相比，仍然有相当的差距。

国民的科学素养是一个国家竞争力的重要基础。根据中国公民科学素养的调查报告，2018年具备基本科学素养的公民比例为8.47%，也就是说，超过90%的中国公民不具备基本科学素养。而美国人的科学素养在2006年时已达到28%，其他发达国家基本在20%以上。换言之，美国人中有1/4以上的国民已经达到了基本科学素养的标准。

另外，科学产生和发展的历史过程也令人不解。华夏文明的历史悠久、源远流长，中国人颇能吃苦耐劳，在历史上似乎也不乏著名的思想家和能工巧匠，但为什么现代科学没有诞生于中国而是诞生于西方呢？

这个问题在20世纪初就被中国学者提出，之后成为著名的“李约瑟难题”，曾经引起各界的关注和热烈讨论，可谓至今不衰。李约瑟是一个英国学者，原来是剑桥大学的著名生化学家和教授，在30年代时与一位在剑桥大学读博士学位的中国姑娘鲁桂珍发生了婚外恋，也许是因为爱屋及乌，李约瑟从那时起就开始潜心研究中国科技史，他认为中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献，甚至认为古中国的科技水平超前西方数百年。由此他提出了“为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生？”“中国近代科学为什么落后？”之类的“李约瑟难题”。

笔者认为他提出的问题很值得探究和思考。此外，在谈及人类思想发展的问题上，必须将科学和技术分别看待，因为两者产生和发展的驱动力是完全不同的。技术可以诞生于人的功利之心，科学却更反映了人类对大自然运行规律纯粹的追求和好奇。

如今，“五四”运动过去100年了，表面上看，大众对赛先生早就已经不陌生。特别是近几年，快捷而方便的手机等通信工具，已经是“妇孺皆用”。通过这种种的高科技产品，每个人都能深切地体会到科学技术对当今社会的重要性，每个人都尽情享受着“高科技”带来的百般福利和快乐！学科学、爱科学、用科学、了解科学，似乎已经成为一种社会时尚，也在很大程度上反映了现代教育的理念、父母一代的期望以及众多青少年的抱负和理想。

然而，表象之下存在误区，大多数人了解和热衷的“科技”其实指的是“技术”，特别指的是技术带来的便利成果，以及带科幻色彩的想象。固然，科学和技术密切相关、不可分割，科幻作品也不可或缺。但是，如果要提高全民的科学素养，还得加强基础科学知识的普及。

中国的崛起离不开科学技术的崛起，因此，对科学知识的广泛普及迫在眉睫。

此外，探索李约瑟难题，不仅仅要研究科学史，传播科学知识，也需要对科学涉及的方方面面有所了解：科学概念是如何形成的？囊括哪些内容？有哪些具体的科学研究方法？科学思想之精髓何在？科学与哲学、宗教、人类思维，以及与数学、技术、工程等其他领域的关系如何？广大民众对这些知识都有了解的愿望和需求。

如果就专业术语而言，上段中所提及的课题涉及科学史、数学史、技术史、思想史、人类文明史、科学哲学、科学与宗教、科学与教育等多个范畴，可以分别用数本专业科普书一一加以介绍。然而，大多数读者仅仅需要对某些方面有大致的了解，澄清脑海中的一些疑问，并没有必要进行大量的阅读和研究来解决这些问题。

因此，本书便是针对上述范围内的读者，沿着自然科学史和科学哲学的发展途径，简要地介绍这棵如今看起来已经根深叶茂、庇护着全人类的参天“科学”大树。它根源于哪些地域？主干立于何方？枝叶有多茂盛？整体又是何种景象？

本书在追溯科学史的过程中，也跟踪中国古代科学技术发展的轨迹，简单探究科学没有诞生、发展于中国的原因，中国人的思维特点中存在哪些不利于科学的因素；我们应该如何克服自身的不足，才能尽快全面赶超世界科技的最先进水平。

作者希望通过本书，带领读者经历一个有意义的阅读之旅，为想了解科学的民众去疑解惑，也期望本书能在科学教育中弥补其他专业科普书难以发挥的某种独特功能。

本书从科学家的视角论科学，具体事例多于抽象的概念描述。又因作者是理论物理专业出身，所以大多数例子属于物理学和天文学范畴，对生物、化学、地理等其他科学领域着墨不多。此外，本书涉及的大多是有关科学哲学及科学史，算是人文学科。对某些问题的看法，也许在学界颇有争议，可谓见仁见智，难有定论，作者基本根据较主流观点及自己的判断来做选择，仅供读者参考。