科学史有何用

科学史有何用处？第1讲坦坦荡荡说“无用”有一次，上海交通大学科学史系的江晓原教援应邀到第二军医大学演讲讲关于“如何确定武王伐纣的年代及日程问题”。讲完请同学提问，有一位女生起立敬礼——大约是军队院校的规矩——问曰：江教授，请允许我提一个也许是不太礼貌的问题：你和你的课题组劳神费力，确定了武王伐纣决战获胜是在公元前1044年1月9日清晨，这究竟有什么用呢？江晓原教援说：考证武王伐纣在哪一天，对于我们今天的生活来说，确实毫无用处，管他是哪一天呢？你该干什么照样干什么。这只不过是文化——对于一个人也好，一个家庭也好，一个城市也好，一个国家也好，困于衣食时顾不上讲文化，等到经济上富裕了，就必然要讲求文化。对于一个家庭来说，讲求文化就会买画挂在墙上欣赏，或是收藏艺术品、买钢琴给女儿弹等等；对于一个国家来说，讲求文化当然包括赞助学术研究、举行奥运会等。现在你们看到国家已经能够组织、资助我们这些学者来研究像武王伐纣这样“无用”的课题，说明我们的国家已经开始走上富裕繁荣之路，你们应该为此感到高兴才是。对于江晓原教援的回答，同学们用热烈的掌声回应。遥想当年，古希腊人的几何学有什么用!后来的非欧几何、相对论，刚问世时谁能看到它们有么用!宇宙大爆炸理论又有什么用!类似的例子可以举出一长串。但是，人家那里有容忍、欣赏无用之物的传统，研究无用的学说和理论，照样有机会得到资助和鼓励。到后来如何!希腊人的几何学哺育了后世的哲学、天文学、数学、物理学，相对论帮助人类打开了核能的大门，无穷大用，源源而来，全人类至今受其厚赐。1.科学是什么?“科学”通常有如下三种定义：定义A：科学是指导人类与自然界打交道的理论知识，尤其指比较系统的自然知识。

定义B：科学是植根于希腊理性传统的西方人特有的对待存在的理论态度，其中尤其指在这种理性眼光之下生成的自然知识体系。

定义C：科学是在近代欧洲诞生的一种看待自然、处理自然的知识形式和社会建制，其理论层面以牛顿力学为典范。

早在维多利亚时代的麦考利曾对科学的功能是普遍造福于人类中写到：“（科学）延长了寿命，减少了痛苦，消灭了疾病，增加了土壤的肥力，为航海家提供了新的安全条件，向战士提供了新武器，在大小河流上架设了我们祖先所不知道的新型桥梁，把雷电从天空安全地导入地面，使黑夜光明如同白昼，扩大了人类的视野，使人类的体力倍增，加速了运行速度，消灭了距离，便利了交往、通信，使人便于执行朋友的一切职责和处理一切事务，使人可以坐着不用马牵引的火车风驰电掣般地横跨陆地，可以乘着逆风行驶每小时时速10海里的轮船越过大洋。这些只不过是它的部分成果，而且只是它的部分初步成果。因为它是一门永不停顿的哲学，永远不会满足。永远不会达到完美的地步。它的规律就是进步。昨天还看不到的一点就是它在今天的目标，而且还将成为它在明天的起点。”

文艺复兴以来，科学变革一直在取得进展，科学与技术已经使地球的面貌改观了．大量而经常的科学思想上的成就和技术领域内的成果，在我们这一代取得了过去从未有过的明显结果．人们登上了月球，在天空实验室里生活了几个月，研究了宇宙的深处，并向太阳系以外探索有智慧生物的存在．“绿色革命”使得原来仰仗粮食进口的一些国家变得基本上能满足自己的需求．医学的进步扑灭了许多曾肆虐人类的疾病，降低了婴儿死亡率，并使人类的平均寿命延长了许多年．新的通讯方法使地球变成了一个村落．合成纤维使衣著增添了品种、舒适感和色彩．核物理领域内的研究工作开辟了在核燃料，使煤、石油和天然气的来源枯竭后向人们提供能量的可能性．

科学以令人震惊的气势改变着人类的生活面貌，使我们不再以狩猎维生，从野蛮的山顶洞人突然变成了现代文明人．我们不再问科学是什么，我们的生活己离不开科学．我们用电来照明；我们用车来代替徒步；我们用化石能来取暖；我们用电视来消磨我们的业余时间；我们用因特网来传递E-mail；我们对此己习以为常．我何科学己“熟知”，并正在贪婪地享受着科学给我们带来的现代生活．今天，科学渗透到人们日常生活的每一角落，为人们所“熟知”，但“熟知”往往并非“真知”．

农业时代以前，人类所依靠的能源多属于动植物．均属于地球上的可再生性能源，到工业时代就不同了，虽然整个人类的工业时期大约仅占全部人类历史的0.2％．但这一时期拥有的生活过的人口约占有全部人类历史中总人口的80％，然而所消耗的能源却占全部人类历史中所消耗的总能量的99.9％以上．人类以与日俱增的速度褴伐林木，绿色能源日渐消耗，而工业的发展依靠的石油、煤炭、天然气等，这些都是不可再生性能源．这些能源实际上是地球在过去几十亿年的长时期内对于所吸收太阳能的积累．地球的储存是有限的，而人类消耗能量的速度已超过了能源再生的速度；科学研究预计，煤2030年将开采完结，石油在2050年也被耗尽．这些化石能源都是地球几十亿年的原古贮藏，这种既不可多得又不可再生的珍贵化石人类却把它付之一炬；同时也给人类带来了无法消除的环境污染的忧患．

(1)能源问题

人类对于原子弹的研究，是人类困惑的另一例证．1939年德国科学家哈恩发现铀核裂变；1940年以后，美、英等国的物理学家研究铀核裂变释放能量的可能性，并着手进行“曼哈顿工程计划”．在当时看来，科学家们所从事的科学活动是反法西斯战争的需要；因此是合乎道义的，是善和美的行为．可是，当原子弹投在日本的广岛和长崎，原子爆炸以其巨大的破坏力显示出对人类的现实危害性，使包括爱因斯坦在内的一大批科学家受到良心上的自责．因此，他们积极倡导销毁核武器，要求制止核科学研究．在这样的道德背景之下，原子核的研究就将充满着道德困惑．从此以后，人类就在这个惶惶不可终日、不能自救且凤雨飘摇的星球上又度过了半个多世纪．

(2)原子能时代难道这是真的吗？（3）原子弹的出现意味着什么？

对于原子弹，最重要的事是我们现在面临着一个新的世界和我们今后的生活要遇到的新的可能性．迄今为止，包括二战在内的大规模战争毫无例外地都依靠参战民族的一致和持久的意志；现在新的大规模破坏的战争己经从举国协力的势不可挡的主张转变为一小撮人的意志．原子弹制造中卓越的技术工作是无可置疑的，但它对于科学和对于公众对待科学家的态度产生了极其巨大的逆转，公众已经不把科学家看成是和他们一样的有血有肉的平常人，原子弹使科学家神化了；也使科学家成了技术精湛和道德困惑的象征；原子弹告诉世人：现代科学己成为科学家们的自豪与道德之间冲突的原因所在．

“克隆”技术是九十年代人类在生物学领域取得的重大突破，“克隆”可以对任何动物进行多次“拷贝”，其中包括人．从科学研究的“真”的角度来讲，“克隆人”技术的独立研究应该是正当的．但是这类研究明显地有悖于社会伦理，不符合人类对“善”的追求．近来欧洲科学家正在进行“克隆”人试验，同时美国总统布什宣布对“禁止‘克隆人’试验”法律化．(4)“克隆”技术(5)宇宙飞船的生态系统

有一个维持宇航员长期生活和设计的宇宙飞船．这种自给自足的宇宙飞船在理论上是可能的，而其原理则是相当简单的．装有小型藻类的大玻璃罐放置在宇宙飞船的舷窗旁，当藻类受到了光线照射时，它们就进行光合作用．在光合作用过程中，藻类吸收二氧化碳和水，并利用光能把这两种原料制成高能葡萄糖，接着，藻类利用葡萄糖和加进玻璃罐内溶液中的养分继续进行生长和细胞分裂．在光合作用过程中藻类也产生氧，氧气进入宇航员的呼吸罐．当宇航员呼吸时消耗氧气并放出二氧化碳，而二氧化碳则恰恰是藻类进行光合作用所需的气味．当宇航员饿和口渴时，他们只要从罐内取出一碗藻汤就可以了．到一次进餐前，藻类就会繁殖至足以补充宇航员而吃掉的藻量．宇航员的粪便在经过一定时期的分解后，放回玻璃罐内以补充藻类的所需要的水分和养分．从理论上说，这个系统可以无限地继续下去，宇航员利用藻类的产物来维持生活，而藻类又利用宇航员产物来维持生活．只有光，即绿色植物进行光合作用所必需的能源，必须由外界供给．月球上看地球(6)地球的生态系统

或许把人体内的废物再循环回到人的食物中去的想法似乎会令人作呕，但不管令人作呕与否，全世界就是这样才得以生存和发展．在月球上拍摄的地球照片显示出，地球是一个悬在空间的物体——一只巨大的，除了从外界接收太阳辐射以外，不从外界接受任何东西的自给自足宇宙飞船．

一个预期寿命80岁的普通美国人，在目前的生活水平上，一生消耗约两亿升水，两千万升汽油，一千吨钢材和一千棵树的木材．早在几十年前印度总统甘地就对印度在独立后是否能达到殖民地大国的生活水平的问题作出了明智的回答：“英国为达到它那种富裕程度曾消耗掉地球上一半的资源；像印度这样的一个大国需要多少地球?”未来学家欧文·拉斯洛警告说：“如果60亿人全都毫无顾忌地消耗自然的财富，那么地球“在一代人的时间里就会流尽最后一滴血.”(7)资源的滥用

德国人喜欢吃桔子汁，为此，海外所需桔子种植面积相当于德国水果全部面积的三倍；美国人坐飞机度一个周末所排放的二氧化碳相当于发展中国家一个居民一年所排放的数量．加拿大温哥华大学教授比尔·里斯得出结论是：“如果所有的人都这样生活和生产，那么我们为了得到原料和排放废物需要20个地球．”占世界人口约四分之一的享乐主义者成了全人类的负担．这就是他们的贪婪不能推广到全人类的重要原因．(8)我们这个时代的尴尬

我们居住的房屋越来越宽敞，家庭却越来越小型化；可以享受的生活便利日益增多，属于自己的时间却日趋减少；我们获得了一张又一张的学位证书，却愈加频繁地陷入对常识的茫然中；我们广泛地涉猎各类知识，却越来越缺乏对于外界事物的准确把握和判断；专家越来越多，问题却也日渐增加；药物越吃越多，健康却每况愈下．我们花钱太疯，笑容太少，开车太快，发怒太多，熬夜太晚；文章读得太少，电视看得太勤，祈祷做得太少．我们不断聚敛物质财富，却逐渐丢失了自我价值；我们话语太多，真爱太少，谎言泛滥；我们掌握了谋生手段，却不懂得生活的真谛；我们让年华付诸流水，却不曾将生命倾注其中．我们的住房越来越好，脾气却越来越糟；我们行驶的道路越来越宽阔，眼光却越来越狭隘；我们付出很多，可获得很少；我们购买了很多，可从中得到的乐趣却很少．

我们能够往返于地球与月球之间，却不乐于穿过马路向新邻居问好；我们可以征服外部空间，却慑于走进内心世界；我们可以去击破原子，却不能突破思想偏见；我们写的很多，可学到的很少；计划很多，可完成的很少．我们学会了追赶时间，却没学会耐心等待；我们拥有的财富越来越多，道德品质却日益沦丧．我们生产更多的电脑用于存储更多的信息和制造更多的拷贝，而相互的交流与沟通却越来越少．我们拥有的是数量，缺乏的是质量．这是一个快餐食品和消化迟缓相伴的时代，一个体格高大和性格病态并存的时代，一个追名逐利和人情冷漠相生的时代．我们的休闲多了，乐趣却少了；食品种类多了，营养却少了；双薪家庭增多了，离婚率也激升了；居室的装修华丽了，家庭却残缺破损了……．我们进入了科学时代，却忘却了如何享受生活，失缺了人文关怀。(8)我们这个时代的尴尬

2.何为科学家

德国著名哲学家海德格尔，在讲授亚里士多德哲学时，用三句话评述了亚里士多德的生平：“亚里士多德出生，思考，而后死去.”在海德格尔心中，这是一位思想家最典型的生平，他的思想就是他的生平．

（注：科学家生活的目的是思考.）

第一则：海德格尔写亚里士多德的生平

据说有一次，毕达哥拉斯与费琉斯的统治者雷翁谈话，雷翁称赞他的天才和雄辨，并询问他的技艺是什么?毕达戈拉斯答道，他根本就不是什么技艺大师，只是个哲学家（爱智慧的人）．雷翁听到“爱智慧”这个词感到非常陌生不解．这时候，毕达哥拉斯就举了一个有名的比喻，以解其义．他说：生活就像奥林匹克的赛会，到赛会这里来的人们，可以分为三种：第一种是参加赛会的，以夺取荣誉的桂冠为目的；第二种是做买卖的，以赚钱为目的；第三种是单纯的观看者，以获得好的心情为目的．在生活中也是这样，有些人生活的目的是为了名；有些人生活的目的是为了利；还有些人做了最好的选择，他们把自己的时间用来思考自然，做爱智慧的人，这种人就是哲学家．

（注：这就是最早对哲学家概念的理解）

第二则：毕达哥拉斯和雷翁谈爱智慧的人有一年秋天的一个晚上，古希腊哲学家泰勒斯见星空睛朗，便在草地上观察星星．他仰头边看着天空边慢慢地走着，不料前面有深坑，积满了雨水，泰勒斯只顾看星星而忘了脚下，一脚踩空，人便像石决一般地掉了下去．待他明白过来时，身子己经泡在水里了，并离略面却有二、三米，出不来上不去，只得高呼救人．当路人救他出了水坑，泰勒斯抚着摔痛了的身体对那人说：“明天会下雨!”那人笑着接摇头了，将泰勒斯的预言当作笑话讲给别人听．第二天，果真下了雨．人们对泰勒斯在气象学方面的知沿如此丰富而惊叹；有的人却不以为然，他们说：“泰勒斯知道天上的事情，却看不见脚下的东西．”泰勒斯对这种嘲笑只付之一笑，没有说什么．两千多年后，德国的哲学家黑格尔听到泰勒斯的故事．他想了想说了句名言：“只有那些永远躺在坑里从不仰望高空的人，才不会掉进坑里!”

（注：此故事说明：其一，人类初期知识的获得是观察．其二，哲学家的行为和智慧当时不被世俗观念所理解．）第三则：泰勒斯掉到井里的故事

亚里土多德在《政治篇》中记载：泰勒斯初期很穷，周围很受人看不起他，有人说，哲学家只是嘴上说的好听，实际上什么本事都没有，自己的孩子将来绝不能学泰勒斯．泰勒斯听了后不以为然，这年大旱，希腊米利都周围的橄榄产量兑减，周围炼橄榄油的油坊频临倒闭．泰勒斯根据自己多年来积累的气象学知识预测明年橄榄肯定是丰收年，他就用很低的仿格买断了周围橄榄坊明年一年的使用权．果真次年橄榄取得大丰收，他又将橄榄坊以较高的价格租赁出去，一个季度就成了富豪．然后他告诉人们：哲学家想致富很容易，不过他们的志向和抱负不在如此．

（注：如果这一故事是真的话，那活泰勒斯就是垄断经济的始祖．）

第四则：泰勒斯与橄榄的故事

一个村里的理发师声称他给村里所有不给自己刮胡子的人刮胡子，那么他跟自己刮胡子吗?根据理发师定下的标准，如果他不给自己刮，那么他应该给自己刮．如果他给自己刮，那么他又不应该给自己刮．因为理发师本人也是村里人．

（注：罗素悖论造成了第三次数学危机.）第五则：著名的理发师悖论，即罗素悖论第六则：鳄鱼与小孩的故事

一条鳄鱼从一位母亲手中抢走了一个小孩，鳄鱼想吃掉小孩，又要名正言顺。于是说：“我不会吃掉你的孩子的，只要你答对了我提出的问题就行。我问你，我会不会吃掉你的孩子呢？”母亲迟疑了一阵答道：“你是要吃掉我的孩子的。”鳄鱼想；“我要是把小孩吃掉，她的话岂不是答对了？那么我就该放了她的孩子。如果算她没有答对，那就是说我不会吃掉她的孩子，也该放走她的孩子。”也就是说，鳄鱼无论怎么做，都无法违背自己的诺言，只有放走小孩才行。机智的母亲成功地保护了孩子。

(注：说慌者悖论)

爱因斯坦有两个儿子，长子叫汉斯，次子叫爱德华；汉斯成为和他父亲名声相称的美国伯克利学院桥梁动力学教授，次子爱德华由于早年生病未能成材．有一次爱德华问爱因斯坦说：“爸爸!你为什么这么出名，似乎全世界每个人都知道你．”爱因斯坦沉思了片刻，然后告诉爱德华说：“我们人类就家在一个兰球上爬行的一群蚂蚁，这群蚂蚁没有一个发现自已行走的路径是一条曲线，而我发现了．”到现在为止，我们对自然的了解是极其可怜的，正如牛顿在临终很谦虚地留下的名言：“我不知道世人怎样看我，但我自以为我不过像一个在海边玩耍的孩童，不时为找到比常见的更光滑的石子或更美丽的贝壳而欣喜，而展现在我面前的是全然未被发现的浩翰的真理海洋．”

（注：人类至今对自然的了解知之甚少．）第七则：爱因斯坦与儿子的故事拉曼S.C.V.Raman(1888--1970)1930年诺贝尔物理学奖获得者

1921年，印度科学家拉曼在欧洲求学时，有一次船在地中海上，一个小男孩向他的母亲发问：大海力什公是蓝色的?母亲回答不出来，这时刚好被拉曼听见了，便主动向这个小男孩解释说：“海水呈蓝色是由于它反映天空的结果．”这是历史上的传统看法；可是，在这位小男孩所提出问题的激发下，拉曼事后一直在思考自己的回答是否正确，后来正是在这一问题的指导下，他开始把海水为什么是蓝色的作为自己的研究课题，并进行了认真的探讨．经长期的反复实验拉曼终于发现海水之所以呈蓝色，是因为海水分子在接受光的照射后发生散射效应，即著名的拉曼效应．这种效应使海水呈篮色，从而科学地解释那位小男孩所提出的问题．后来拉曼就是由于这一重大的科学发现，而成为亚洲第一个获得诺贝尔物理学奖这一殊荣的人．（注：科学很可能起源于一个不起眼的小问题，拉曼效应在激光、电磁辐射、化学浓度测定等有许多重要应用．）第八则：拉曼的故事

在茫茫的大海上漂序着一叶孤舟，船上有一位物理学家、一位神甫和一位哲学家，他们是刚从一艘失事的轮船上下来的，他们盼望着尽快获得救援．可是，四顾茫茫，既不见陆地，又没有过往的船只，连唯一的一台发报机也在慌乱中掉进海里，怎么办呢?神甫祭起了看家法宝，双手划十字喃喃然而语，祈求上帝开恩，创造奇迹，把他们救出困境．物理学家对之不屑一顾，他根据自己的知识推算出陆地就在南方某处，建议三人合力把船划向那个方向，尽管他们的力气未必能坚持到底，但越接近岸边生的可能性越大．第九则：科学、宗教与哲学的区别

哲学家觉得，神甫的盲从也许是可笑的，但怀抱希望还是可喜的，而物理学家的计划虽有根据，合乎理性，可盲目用力说不定会功亏一篑．因此，既要坚持希望，又要找出可行的办法去实践之，他于是提议大家把衣服脱下来，和桨一起作成风帆，恰如风向正朝着南方，不知是神甫虔诚的回报，还是物理学家的知识发挥的效能，或者哲学家智慧派上了用场，他们总算得救了．这个例子当然不是说哲学就比别人聪明，而是想说明他善于运用人类的经验，知识和智慧去解决人生难题，这种智慧当然不是教你去发射致富、投机取巧的学问，而是指导你理解人类知识的由来，认识世界的可能结构，为你的为人处世，安身立命奠定智慧和信念的基础．

（注：所以我们不妨说，科学给又以知识，宗教给人以信仰，而哲学则给人以智慧.）

法国文学家哲学家萨特，曾于1964年荣获诺贝尔文学奖．50万美元的大奖以其世界性的美誉，在他看来远不如乡下的清风明月；这位从小就失去父亲，10岁起就高度近视的哲人，拒绝领奖并一如既往地居住在乡下的一座阳光能直接照射到的小木屋里，握笔写作．德国哲学家尼采，26岁便获得瑞士巴塞尔大学正教授职位，受到无数学生的拥戴，年薪可观；而他却无时无刻不在重复着：“我是