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【张双南张天蓉论科学】科学是什么;什么是科学精神,东西方有何不同?

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发表于 2017-9-29 10:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 zhangms 于 2018-6-1 20:45 编辑

2017-09-26  张双南  中科院高能所

网友提问
什么是科学精神,起源何处,东西方有何不同?
简单地说,科学精神就是刨根问底。具体来说,科学有三个要素,包括科学的目的、精神和方法。

科学的第一个要素是科学的目的,就是发现各种规律,而且并不限于自然科学研究的自然规律,也包括其他各种规律,比如心理学、行为学、精神学、社会学、经济学等学科所研究的各种规律。自然科学和社会科学所研究的对象不同,所发现的规律当然也不同,但是它们的目的都是掲示“规律”,而且它们也都符合科学的另外两个要素。但是,并不是所有掲示规律的学术研究都是科学研究,因为很多学术研究都不完全符合科学的另外两个要素。

科学的第二个要素是科学的精神,包括三个内容:质疑、独立、唯一。

“质疑”其实是最基本的科学精神,也就是对于以前的结果、结论、甚至广泛得到证实和接受的理论体系都需要以怀疑的眼光进行审视。但是“质疑”并不完全等同于“怀疑”,更不是全面否定。“质疑”实际上是批评地学习和接受,其目的是掲示以前工作的漏洞、缺陷、不完善、没有经过检验、或者不能完全适用的地方。比如爱因斯坦对牛顿力学和牛顿引力理论质疑的结果是发现了牛顿力学和牛顿引力理论只有在低速(相对于光速)和弱引力场(空间扭曲可以忽略)的情况下才是正确的,否则就需要使用狭义相对论和广义相对论。

关于“质疑”的科学精神的起源,现在很难追踪了,至少从公元前大约600年米利都人泰勒斯、阿那克西曼德和阿那克西美尼师徒孙三代对“本原”问题的研究就开始了,学生阿那克西曼德质疑并进而否定老师泰勒斯的理论并且提出了新的理论,学生阿那克西美尼质疑老师阿那克西曼德和师爷泰勒斯的理论并且也提出了新的理论,这个过程是”质疑“的精彩表现。但是“质疑”的科学精神最系统的阐述应该是在笛卡尔于1637年在《科学中正确运用理性和追求真理的方法论》中完成的。

“独立”有两层含义,一方面指的是科学研究所发现的规律“独立”于研究者以及研究手段和研究方法。另外一方面指的是科学研究者必须具有独立的思想,科学研究工作也是独立进行的。只有独立做出的科学研究成果才有科学价值,当然这并不排斥学术交流和学术合作,因为交流与合作往往是激发研究者个人创造力的有力途径,创造力是最终产生髙度原创性独立研究成果的根本原因。最早认识到存在独立于人的科学规律应该是亚里士多德提出的,他极力主张人应该观察自然,发现规律。但是他反对改变自然条件做实验,认为人为的实验得不到自然规律,他的这个思想对科学发展产生了很大的阻碍,直到伽利略时代才被彻底突破。

“唯一”指的是科学规律的唯一性,无论谁做这个研究,无论什么时候在上面地方做这个研究,发现的科学规律都是一样的。公元前约600年的米利都人开始探讨世界的本原问题应该是建立在对科学规律的“唯一”性的基础上的。

因为科学精神的独立性和唯一性,所以科学就是科学,没有所谓的东方科学或者西方科学。

科学的第三个要素是科学的研究方法,也包括三个内容:逻辑化、定量化和实证化。

科学研究显然起源于哲学,而哲学研究所建立的逻辑化正是科学方法的一个关键内容。通过学术研究获得的博士学位前面往往加上“哲学”而被称为“哲学博士”,就是这个原因。

在使用哲学的逻辑化开展科学研究的过程中,定量化是必不可少的。没有定量化,就无法通过归纳建立模型,也无法对模型进行演绎来做出预言,并被进一步的观测或者实验检验。数学的研究所建立的各种计算方法和工具使得科学研究和现在一般意义上的哲学研究开始分道扬镳。而科学研究的定量化又使得科学研究的成果能够得到实际应用。定量化正是科学和哲学彻底分离的最显著标志。

实证化则是最需要被强调的科学研究方法。从天文学的研究带来的人类认识宇宙的几次大飞跃中都可以看到,每一次重要的进展都是当旧的模型预言和新的观测结果矛盾,或者旧的模型完全没有预言到的观测结果无法用旧的模型进行解释。旧的模型可以被新的观测或者实验所推翻或者修改,但是这些旧的模型也都是科学理论,是追求“唯一”正确的科学理论的历程中所必须经过的阶段。

最后顺便说一下,我在讲《科学方法和美学》这门课的时候,有一个学生问了这个问题:“我认为古希腊与中国一个很重要的区别就是,古希腊人倾向于推翻老师的结论,在老师的工作上进一步发展,而中国人(尤其是儒家学说)强调前人的工作,相对少与老师相违背,这可能是东西方科学差异的原因之一,但是又是什么造成了这种差异呢?”我自己回答不了,于是到朋友圈求救,华中师范大学俞文伟教授回答说:“可能是因为我们这个民族崇尚祖先,越古老的祖先越权威。儒学其实也是在不断推翻修改前人的说法的,只是每次修改都说是孔子的意思,通过注释孔子来表达自己的观点,也许孔子本人也有这种倾向,说是要恢复周礼。在现代来说,也是如此,不管提出什么新说法,总要说成是马克思老人家的意思。”

张双南问答他是最受媒体欢迎的科学家,也是会写诗的天文学家,尽管工作任务极为繁重,仍坚持以极大的热情投身科学传播,他就是张双南研究员。

我们特别收集整理了“悟空问答”上张双南研究员对部分提问的回答, 与您共享科学。本文为张双南问答系列第十八则。
如果您有问题,可以在“悟空问答”提问。或者留言提问,小编代为转发。由于科研任务繁重,张双南研究员会在方便的时候挑选一些问题回答。

640.jpg 张双南
— 研究员 —
张双南,中国科学院高能物理研究所研究员,中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。研究领域为黑洞、中子星、宇宙学和空间天文。天宫二号“天极”伽玛射线暴偏振测量项目、“硬X射线调制望远镜”卫星项目以及若干大型国际合作空间天文项目首席科学家。

入选国家杰青、长江教授、“千人计划”。获“赵九章优秀中青年科学奖”、意大利Ferrara大学“哥白尼科学家奖”。






发表于 2017-10-12 13:21 | 显示全部楼层
育儿之路上总有鸡汤文章说要培养孩子的科学精神,科学素养。我一直很困惑,到底何谓科学精神。今天在这得到解答:刨根问底
发表于 2017-10-12 16:48 | 显示全部楼层
難得一見的好文章!東亞文化普遍缺乏科學精神、科學思想,東亞國家的很多人對科學的認識至今依然停留在「西方堅船利砲」的層面上,這個話題上我不能太深入地探討,一深入搞不好會被刪帖……
发表于 2017-11-15 11:09 | 显示全部楼层
对于张双南大师的研究领域很感兴趣,能否请教一下黑洞 的理论?

点评

你联系他,高能所有他的邮箱。  详情 回复 发表于 2017-11-15 12:04
 楼主| 发表于 2017-11-15 12:04 | 显示全部楼层
lichxiang 发表于 2017-11-15 11:09
对于张双南大师的研究领域很感兴趣,能否请教一下黑洞 的理论?

你联系他,高能所有他的邮箱。
发表于 2017-11-23 03:23 | 显示全部楼层
现阶段可以实证的是科学,现阶段无法实证的是神学么?
 楼主| 发表于 2018-5-12 21:01 | 显示全部楼层
质疑是科学的基本精神之一                                    
                                                                                  [url=]科学网  [/url][url=]张天蓉的博文  [/url]                                                              2018-05-07                                       
作者 张天蓉
                                    
科学是什么-1-质疑


什么是科学?每个受过一定程度教育的人好像都能回答这个问题,他们可以列举一系列学科的名称给你,也可能有人概括成一句话:“数理化生啊,这些都是科学”。

不过,这是针对学校里教授的几门基础课程而言的,如今,人类的知识领域呈指数增长,到了几乎要爆炸的地步,并且,每门学科细分又细分,学科之间联合交叉,五花八门,种类繁多。

如今的“科学”,除了研究自然现象之外,还有研究人文的、社会的、历史的等等,除此之外,还有各个民族的传统文化中的一些东西,也指望借助于当今的科学成果,再一次地发扬光大起来,都纷纷地自我宣称是科学。

看起来,科学是个好东西,人人都想冠之以名。另外还有数不清的、独立的、业余的、民间科学家,毋庸置疑,当然也认为自己搞的是“科学”。还有“伪科学”,那应该不算科学,不过,没有人会承认自己是伪科学。

如何才能判定一个知识范畴是不是“科学”呢?最好是要能够回答反过来的问题:科学是什么?但这个问题答起来不那么简单,因为很难给科学下一个确切的定义。

最近看到中科院高能物理所张双南研究员的一篇文章【1】,谈及科学和宗教、伪科学的区别,文中虽然没有给出科学的精确定义,但他总结了科学有三个要素,包括目的、精神和方法,并分别给以说明,阅后有所启发,也在此写下对这一问题的探索和理解。

科学的英语单词是Science,来源于拉丁文的scio,后来又演变为scientin,现在的写法出现于14世纪中期,其本意是“知识”、“学问”。中文的“科学”一词是借鉴于日本著名科学启蒙大师福泽谕吉对英文Science的翻译。

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福泽谕吉

在中文的语义中,科学一词既可用作名词,表示反映客观世界规律的学说理论,又能作为形容词,表示为探索客观规律为目的的手段方法。

在科学之要素中,如果除去与其它知识体系的共同部分不谈,唯“现代自然科学”所独有的,笔者认为有四个不可或缺的主要特征:

可质疑性(Questionable)、量化(quantitative)、可被证伪(falsifiable)、普遍性(universal)。

可质疑性


历史地看,科学发展的源头要追溯到古希腊时代,当时的人类对周围环境的认识还十分有限,并不需要分清楚所谓“科学、宗教、哲学”三者之间的明显界限。

但因为哲学概念之艰涩不实用以及科学领域观测证据之不足,当时的三者中宗教的势力最为强大。

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伯特兰·罗素

正如之后19世纪的著名英国哲学家伯特兰·罗素(Bertrand Russell,1872年-1970年)所评述的:科学诉之于理性,神学诉之于权威,哲学则介于两者之间。罗素对哲学评价的意思是说:哲学如科学般地强调理性,但又如神学那样反映了人类对不确切事物的思考。

宗教,比如基督教,将上帝和《圣经》作为最高权威,它不允许质疑,只能无条件接受。这与科学研究的方法是不相容的。当今社会的宗教和科学还算可以和平共处互不干涉,但在几千年的历史长河中,两者时不时地总要互相碰撞产生冲突,因为宗教总是企图扮演自然的解释者的角色,而它的解释不是依靠质疑和实验探索而得到,而是从上到下靠权威来维系。

正因为在科学发展的早期三者界限不清楚,许多科学家同时也是哲学家和虔诚的教徒,他们除了孜孜不倦地进行科学探索之外,在思想和精神方面则往往游走徘徊于三者之间。这方面不乏先例,最为典型的是几位天文学家、物理学家:哥白尼(1473-1543)、布鲁诺(1548-1600)、伽俐略(1564-1642)、开普勒(1571-1630)等。

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哥白尼

哥白尼的日心说将宇宙的中心从地球移到了太阳,虽然如今看来,太阳也并非宇宙之中心,宇宙无中心。但这点小小的移动却动摇了当时宗教神学的理论基础。哥白尼深知其严重性,只能在病床上才发表了他的著作。

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布鲁诺

之后,一位极富质疑反叛精神的意大利人布鲁诺,将哥白尼的学说进一步推展,出版了与《圣经》解读严重冲突的“无限宇宙论”,因而在1600年被判火刑,在罗马被当众烧死。尽管历史学家们对布鲁诺被判火刑的真实原因仍然有所争论,但此案例仍被认为是一个科学质疑与宗教权威冲突的标志性历史事件。

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开普勒

发现行星运动三大定律的开普勒,则是一位非常虔诚的基督徒。虽然他在信仰上也曾经遭受逼迫,造成生活中的许多困境,但他始终对上帝坚信不疑,将宗教的论点写进他的科学作品中,企图以致力于科学活动来支持和诠释他的神学信仰。

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伽俐略

伽俐略虽然也是教徒,但有意思的是,他继承了他父亲对权威的怀疑态度,可以说从骨子里就是一个质疑派。从小就喜欢打破沙锅问到底的伽俐略,25岁便被比萨大学聘为教授,他推崇实验观测和数学推理,在运动学和天文学方面杰出的贡献,促使了现代物理学的诞生,也进一步推动了科学从哲学与宗教中分离出来,这是人类思想的一大进步。由于伽俐略对哥白尼学说的宣扬,于1632年被教会拘捕,之后被判处终生软禁。

时间流驶、大浪淘沙,科学无论如何是需要质疑的,否则就不可能有科学的进步。高举质疑大旗的代表人物是比刚才几位科学家稍后的法国著名哲学家勒内·笛卡尔(法语:René Descartes,1596年-1650年)。

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笛卡尔

笛卡尔研究数学和物理,发明解析几何,被广泛认为是西方现代哲学的奠基人。他认为一切感官获取的知识都是可以怀疑的,唯有怀疑本身不可怀疑。或者可以解释为:人的理性思维无可怀疑,是不同于感性经验的唯一确定的存在,由此而留下了一句哲学名言“我思故我在”。

笛卡尔本人声称他是虔诚的天主教徒,但他曾被指控宣扬秘密的自然神论和无神论信仰,与其同时代的科学家布莱兹·帕斯卡也指责笛卡尔“总想撇开上帝!”。

不过,笛卡尔怀疑一切,难道就没有怀疑过上帝的存在吗?应该是有所怀疑的,否则怎么会在其《第一哲学沉思集》【2】中给出大量篇幅来证明上帝的存在呢。

笛卡尔证明的思路可简述如下:上帝是完满的;完满性包括存在性,否则就不完满了;因此,完满的上帝一定存在;证毕。笔者不懂这种哲学思辨式的形式证明,难以判定正确与否,但从笛卡尔的整体哲学思想,可以感觉到笛卡尔的上帝已经不是原来神学意义上存在的上帝,而是存在于我们思维中的一个完满的观念,即:是一个理性主义的上帝。

那么我们可以再推论下去,既然这个上帝只存在于我们的思维中,那么是否可以说,对其相信与否只是某种个人的信仰?因此,笛卡尔证明了存在的那个上帝,与科学研究活动是无关的。

笛卡尔的“怀疑论”,从理论上肯定了“质疑”是科学研究中的基本精神。之后,随着科学的迅速发展壮大,神学的地盘逐渐缩小,科学和宗教开始分道扬镳,而哲学呢,仍然徘徊于两者之间,有时候左碰右撞出一点火花,大多数时候与两边都相安无事,成为两者间的桥梁。

所谓“质疑”,不是全盘否定,但也不是初学者尚未明白就里时想澄清的几点“疑问”。它应该是质疑者经过一定思考后,指出的他认为理论中可能存在的某种错误。因为质疑者开始时仅从他自己的角度出发,固然不一定正确。

质疑科学中前人的结果和结论,说的是要以怀疑的眼光看待任何实验事实和理论,不可先入为主地相信书本和权威。“科学”并不等于“正确”,而是意味着可以质疑,这正是科学的精髓所在。正如中国著名学者胡适先生告诫我们的:“做学问要在不疑处有疑,待人要在有疑处不疑”、 “大胆假设,小心求证”。胡适这两句名言的精辟之处就是鼓励质疑。

对任何科研成果都应该允许质疑,并且还应该鼓励质疑,这样才能促使科学家纠正错误,吸取教训,促进科学的进一步发展。但是,要提倡用科学的态度来质疑科学成果。如果自己就是一名科学工作者的话,便应该尽可能以科学规范的方式,即发表研究论文及参加研讨会等来表达观点。

质疑某一个科学理论,应该是对事不对人的,千万不能把科学质疑当成搞政治一样地拉帮结派。即使对学术问题有相互不同的观点,但仍然可以是朋友,“学”道不同仍可“相为谋”。

正因为质疑是科学的基本精神之一,许多学科都存在“主流派”和其它一些非主流的观点,一般而言,主流派的观点比较统一,但非主流派大多数各有一套,它们都是该科学理论的组成部分。

既不可认为主流观点就一定正确,也不可以为非主流的才有质疑精神,而主流科学家们都是固步自封墨守成规的保守派。

实际上,只要是采用符合正常学术规范的方式,各方的观点均应被认为是科学的,各派的理论在不断的切磋磨砺及实验事实的检验中成长,摒弃错误改进模型,方能促进科学之不断发展。

质疑科学理论,本质上也就是不断地在脑海中首先向自己提问题和解决问题。质疑的精髓并非随意向别人提问,而首先是表现为独立思考的能力和不断自我解决疑问的执着精神。

因此,质疑他人科学成果的同时,也要质疑自己。怀疑一切,也包括“怀疑”自己原来所下的结论。要善于改正错误,接受反对者的观点,这才是科学的态度。

真理需要艰苦的学术研究来证实,不需要以四处发文发邮件扩大影响来争个“输赢”。我们每个人都要准备好根据科学探测中的新发现来修正更新自己的观点和立场,这不叫见风转舵,也不是人云亦云,而是反映了一个人的科学素养。

一般民众可不可以质疑科学成果呢?当然可以。但现在科学分类太细,“闻道有先后,术业有专攻”,不要说非专业人士,即使是某个领域的专家也不可能对那个领域的所有知识全懂。

况且,如今的科学技术与希腊时代或牛顿时代,都不可同日而语,理论需要高深的数学,实验需要精密的仪器。因此,外行质疑内行是不容易的,首先需要了解学习一些基本概念吧,才能做出中肯的判断,有份量的质疑。

质疑没错,但是科学界主流认可某个理论,一定有他们的道理,质疑之人首先不要抱着排斥的心理,要先理解,再怀疑。

真正要质疑,仅仅靠读点科普读物是不够的。比如说,通过完全没有数学描述的科普书(例如霍金的时间简史之类)学来的东西,不可能使你达到足以质疑广义相对论和宇宙学的程度。

如今研究理论物理缺少不了数学,质疑者也需略知一二。但现在犯此类错误的质疑者却不少,了解一点皮毛就想着造反,或者是没有严格的论证,仅仅凭直觉和他们认定的逻辑就下一句空洞的结论。不过话说回来,这种自己随便下的“结论”,并不能算是质疑。

参考资料

【1】张双南,科学和宗教、伪科学的区别,科技日报,2017-06-26
http://www.xinhuanet.com/science/2017-06/26/c_136395496.htm

【2】笛卡尔. 第一哲学沉思集[M].庞景仁(译),北京:商务印书馆,2014年.




 楼主| 发表于 2018-5-12 21:11 | 显示全部楼层
质疑是科学的基本精神之一            
                       

科学网   张天蓉 的博文  2018-05-07
作者 张天蓉

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 楼主| 发表于 2018-5-30 08:55 | 显示全部楼层
科学是什么-2-量化

科学网  张天蓉的博文
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=677221&do=blog&id=1114022


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 楼主| 发表于 2018-5-30 08:58 | 显示全部楼层
科学是什么-3-证伪

科学网  张天蓉的博文
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=677221&do=blog&id=1115302

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 楼主| 发表于 2018-6-7 11:00 | 显示全部楼层
科学是什么-4-普适

科学网  张天蓉的博文
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