2010-4科技觀《科學的含義、特征》(新)

1科學技術觀北京大學醫(yī)學部

醫(yī)學人文學系

劉奇

mgct@163.com

科學的含義、性質和特征—科技觀第1講

2

科學是什么？

科學？真理？是否可錯？科學知識體系？科學研究活動？科研院所？科學文化？生產力？科學共同體？31．科學的含義

真理一定是科學？科學一定是真理？科學知識是否可錯？是否可被證偽？科學知識是否面對相反證據？

4有關科學素養(yǎng)的調查

中國科協于2003年按照國際通用方法，對全國（除臺灣、香港和澳門地區(qū)外）18歲-69歲成年公民科學素養(yǎng)進行了第5次中國公眾科學素養(yǎng)調查。這是到目前為止最新一次調查。其結果不僅能夠說明我國公眾科學素養(yǎng)的狀況，同時也能夠在國際上進行交流和比較。（05年進行的第６次數據尚未完全公布）5《全民科學素養(yǎng)行動計劃綱要》

（2006－2010－2020年）“一個有科學素養(yǎng)的人知道科學、數學和技術是相互聯系的人類智慧的創(chuàng)造物，偉大但仍有局限；明白科學中的一些關鍵性概念和原理；對世界和自然了解，并認識到世界的多樣性和統一性；在個人和社會生活中，能運用科學知識和科學的思考方式。”6美國學者Miller提出“三維模型”“三維模型”是世界上大多數國家開展公眾科學素養(yǎng)調查的理論依據：⒈對科學知識、科學術語和科學基本觀點的了解程度；（“分子”、“納米”、“INTERNET”、“輻射”、“DNA”和“科學研究”）⒉對科學方法、科學探究過程的了解程度；⒊對于科學技術對社會和個人所產生影響的了解程度。7調查顯示：我國公眾具備基本科學素養(yǎng)水平的比例達到1.98%（每千人中有19.8人具備基本公眾科學素養(yǎng)）比2001年的1.4%增長了近0.6個百分點。

8調查內容之一：對科學本質的理解問卷設計了三組問題：（1）報刊上經常會出現“科學研究”（scientificinquiry）這個詞，你對這個詞的含義是完全了解呢，還是只有一個大概了解，或者了解很少？如果是完全了解和大概了解，請用你自己的話對它進行一下解釋。9（2）假設有兩個科學家都想通過實驗方法了解一種治療高血壓的藥的療效。第一個科學家采取讓1000位患了高血壓的病人服用這種藥，觀察其中有多少人降低了血壓的方法；第二個科學家采取讓500位患高血壓的病人服用這種藥，另外500位不服藥，然后比較兩組中各有多少人降低了血壓的方法。你認為，這兩種方法哪個較好？

10（3）如果一個醫(yī)生告訴一對夫婦，他們生育一個孩子，這個孩子得遺傳病的機會為1/4，這是否意味著如果他們的頭三個孩子健康，第四個將得遺傳??？是否意味著如果第一個孩子得遺傳病，他們的下面三個孩子將不會得??？是否意味著這對夫婦的每一個孩子得病的機會均等？是否意味著如果他們只生三個孩子，則三個孩子都會是健康的？11三個題目的設計是獨具匠心的

第一題可以看作是對科學本質了解情況的直接問詢和測量；第二、第三題則是間接測量。第二題測對科學方法的了解，第三題考對概率概念的理解，因為概率概念在科學研究中具有特殊重要的地位。12你是否了解科學的本質？

３個題目中，一個人要想被認為是了解科學本質的，必須能正確回答第三題的所有問題，同時，要么能夠回答“提出理論進行檢驗”

這一對科學研究的理解，要么能夠正確回答第二題，即解釋為什么第二個科學家采用的對照組的方法更好。（正確答出2個題目）13調查顯示公眾迷信相信程度仍然嚴重高達20.4%的公眾相信（包括很相信和有些相信）“求簽”；26.6%的人相信“相面”；14.75%的人相信“星座預測”；22.3%的人相信“周公解夢”；14任重而道遠1985年美國公眾達到基本科學素養(yǎng)水平的比例為5％；1990年時，已經達到6．9％。在對18個國家公眾對科學知識了解程度的調查顯示，我國名列最后,瑞典第一，高達7.0%。

15美國人的“2061計劃”，在美國正在實施的“2061計劃”

(1985年由美國科學家提出建議)目標是在76年時間內徹底改革美國科學技術教育，使所有美國人在2061年時具備科學素養(yǎng)。

16聯合國教科文組織1995年發(fā)表的《世界科技報告》指出：“發(fā)展中國家的差距，從根本上說是知識的差距，人才和勞動者素質的差距”。

17科學到底是什么？

我們應該如何理解和描述科學？

18冥王星降級過程——冥王星被逐出行星家族19201609年，伽利略將望遠鏡指向天空，開啟了現代天文學的時代

1781年3月13日，英國天文學家赫歇爾注意到了雙子座中的一個天體——天王星1846年9月23日，德國天文學家伽勒發(fā)現海王星。冥王星的發(fā)現過程1930年2月18日美國天文學家湯博終于發(fā)現了冥王星

21“九大行星”←22與其他8顆行星相比，冥王星顯得過于特別，它的直徑只有2300公里1.過小的體積和質量232.冥王星還有著與眾不同的公轉軌道

其他行星的軌道平面都與黃道平面(地球軌道平面)基本一致，冥王星的軌道平面卻與黃道平面呈很大夾角。

24253.柯伊伯帶天體的發(fā)現3.1荷蘭裔的美籍天文學家柯伊伯在1951年首次提出了“柯伊伯帶”假說，即在海王星軌道之外的太陽系邊緣，可能還有類似彗星的天體存在。3.2美國夏威夷大學天文學家于1992年利用2.2米的天文望遠鏡，首次觀測到這一區(qū)域有天體存在。262003年曾發(fā)現一個的天體以直徑1700公里的尺寸直逼冥王星，稱“塞德娜”←273.3齊娜“2003UB313”天體的發(fā)現美國加州理工學院布朗教授2005年7月，將昵稱齊娜的“2003UB313”天體介紹給公眾，它是70多年來首次在太陽系內發(fā)現的比冥王星更大的天體。它的發(fā)現促進了冥王星降級會議的召開。28冥王星降級會議2006年8月24日第26屆國際天文學聯合會（IAU）在捷克首都布拉格

2930會議通過決議：

太陽系的行星和其他天體按照下列方式劃分為3個明確的類別：

31(1)一顆行星是一個天體，它滿足：(a)圍繞太陽運轉；(b)有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡的(近于圓球)形狀；(c)清空了所在軌道上的其他天體。32(2)一顆矮行星是一個天體，它滿足(a)圍繞太陽運轉；(b)有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡的(近于圓球)形狀，(c)沒有清空所在軌道上的其他天體；(d)不是一顆衛(wèi)星。33(3)其他圍繞太陽運轉的天體，衛(wèi)星除外，統稱為“太陽系小天體”。34353637《抗議冥王星降級請愿書》8月26日，美國宇航局“新地平線號”負責人阿蘭?斯登、美國行星科學學院的馬克?塞克斯等12名天文學家聯名在英國《自然》雜志網絡版公開發(fā)表。投票天文學家只占全球天文學家5％，有專家稱“這是個草率的決議”按照新的行星定義的第三條來要求，地球可能也會被開除.38科學到底是什么？

我們應該如何理解和描述科學？39科學的含義“科學”一詞的拉丁文是指“知識”的意思。18世紀，哲學家康德提出了科學是一種知識系統的見解。黑格爾認為科學是系統化的知識，指出：“一堆知識的集聚，并不能構成科學。”40科學作為知識體系，屬于認識范疇，是科學認識活動的最終成果；4119世紀，馬克思站在唯物主義的立場上，對科學進行了宏觀的、動態(tài)的哲學分析，對科學的本質有過一系列的論述：42其一，科學是人對自然界的理論關系

從人和自然的關系出發(fā)指出:科學和工業(yè)是人對自然的能動的認識和改造關系。

馬克思、恩格斯在《神圣家族》一書中，把自然科學看作“人對自然界的理論關系”，把工業(yè)看作是“人對自然界的實踐關系”

。43人類正是在改造自然的過程中獲得了對自然界的認識，并且隨著實踐的發(fā)展，這種認識不斷地從初級的經驗形態(tài)發(fā)展到高級的理論形態(tài)，出現了作為科學認識活動最終成果的科學；與此同時，科學又成為進一步認識和改造自然的銳利武器。44其二，科學是一種社會的、精神生產領域的勞動科學應該被理解為是形成、產生和應用科學知識的實踐活動?？茖W勞動的特點是它部分地以今人的協作為條件，部分地又以對前人勞動繼承為條件，而科學屬于一般勞動，屬于“精神生產領域?！瘪R克思這一思想揭示出科學這種社會實踐活動的本質特征。45其三，科學是生產力

馬克思在考察了勞動生產力的發(fā)展狀況后認為：大工業(yè)把自然科學并入生產過程，大大提高勞動生產率，因而指出：“社會的勞動生產力，首先是科學的力量?！彼钤缣岢隽恕吧a力里面也包括科學在內”的觀點。這一論斷是馬克思對歷史唯物主義的重大貢獻。46其四，科學既是觀念的財富又是實際的財富

科學的社會作用表現在物質生產和精神生產兩個方面。一方面，人類的科學知識是整個人類知識體系最為重要的一個組成部分，成為社會的精神財富；另一方面，科學作為生產力的要素被資本用作致富的手段，因而本身也成為那些發(fā)展科學的人的致富手段。47恩格斯曾高度評價馬克思的科學觀---關于科學的基本思想，認為這是馬克思的與唯物史觀、剩余價值理論一樣重要的貢獻。48隨著科學的發(fā)展,許多學者從不同角度、不同層面對科學的本質作了探索和概括，主要有以下幾種觀點:49我們可以給出“科學”這樣一個整體的理解：其一，科學作為一種活動，屬于社會實踐范疇，是形成和產生科學知識、運用科學知識的實踐活動；其二，科學作為知識體系，屬于認識范疇，是科學認識活動的最終成果；50其三，科學這種知識體系可以物化為社會生產力，標志了人類改造自然、控制自然、駕馭自然的能力；其四，科學作為一種社會建制，它指出科學活動具有自身的職業(yè)化的組織和研究機構，是一項重要的社會事業(yè)；51

這是從科學社會學的視角，指出科學作為一種特殊的社會現象，已經發(fā)展成為社會構成中的一個相對獨立的社會部門和職業(yè)門類，可以由此將科學活動與其他社會活動區(qū)別開來的。52科學是指與社會政治、經濟、文化處于互動之中的社會建制(socialconstitute)

53其五，科學作為一種方法，表征了科學認識活動所遵循的途徑和運用的各種方式與手段；

這是從認識的角度考察科學認識的形成的方法。認為科學是證明知識可靠性的一種獨特的方法，強調科學方法在科學認識過程中的作用。54其六，科學作為一種文化，是指科學在社會實踐過程中所創(chuàng)造的精神財富和物質財富。在人類科學技術實踐中產生的科學文化，如認為世界是可知的、提倡在真理面前人人平等、鼓勵質疑、尊重實踐、崇尚創(chuàng)新等，對人類文化產生了革命性影響?？茖W正是上述一切表現的統一體。55現代科學已經成為由多種基本要素組成的復雜整體，我們只有把有關科學的各種涵義當作一個具有內在聯系的系統來把握，揭示各種涵義之間的聯系，才能全面地、綜合地認識科學的本質。56這里應強調指出的是，科學無論是作為知識體系和社會實踐活動，還是作為生產力、社會的建制、科學文化和科學方法，都體現了科學是人對自然的能動的認識和改造關系。57科學的含義小結：我們可以給出“科學”這樣一個整體的理解：★科學作為一種活動，屬于社會實踐范疇，是形成和產生科學知識、運用科學知識的實踐活動（強調實踐過程）；★科學作為知識體系，屬于認識范疇，是科學認識活動的最終成果（強調成果的形式）；★科學這種知識體系可以物化為社會生產力，標志了人類改造自然、控制自然、駕馭自然的能力（強調生產力功能）；★科學作為一種社會建制，是指科學活動具有自身的職業(yè)化的組織和研究機構，是一項重要的社會事業(yè)（強調社會子系統）；★科學作為一種方法，表征了科學認識活動所遵循的途徑和運用的各種方式與手段（強調認識論）；★科學作為一種文化，是指科學在社會實踐過程中所創(chuàng)造的精神財富和物質財富（強調創(chuàng)造功能）；科學正是上述一切表現的統一體。⒉科學的性質（科學作為知識體系）

⑴科學是特殊的生產力

第一，科學在未與生產過程結合之前，是以知識形態(tài)存在的一般生產力；第二，只有當它并入生產過程，才能轉化為直接生產力。61

(2)科學是特殊的意識形式

第一，科學不是上層建筑。

(不依賴于特定的經濟基礎的)

第二,科學本身沒有階級性。

（世代繼承性）

62⒊科學的特征我們無法給出一個關于科學的簡潔定義?？茖W不像科學內容那樣容易定義（比如三角），因為科學本身就是一種經年累月發(fā)展起來的現象，經歷了從宗教、哲學、迷信以及其他人類認識和信仰之中脫離出來的過程。但并不妨礙我們僅憑經驗就能從哲學、神學信條中區(qū)別出科學。這就說明科學有著區(qū)別于其他學科的一些本質特征。（1）客觀真理性

科學具有客觀真理性，具有不以人的意志為轉移的客觀內容。①在實踐的基礎上產生科學知識是在觀察和實驗的基礎上形成的對客觀世界的正確反映。它的內容與客觀存在的過程或現象相聯系。64科學是關于真實的感知世界的經驗性行業(yè)。但不是說科學僅指可觀察的實體，成熟的科學可以包含不可觀察的因素，如電子、場。根本上講它是指向我們周圍的世界，試圖理解這個經驗的世界。

科學包含了對秩序的追求科學的一個默認前提是世間萬物并非隨便發(fā)生，它們遵循一定之道，科學就是盡力捕捉這一事實。（承認自然界的規(guī)律是客觀存在的）科學理解世界的方式是尋求完整的、隱蔽的自然的規(guī)律性，所以我們經常感到科學就是定律的結合。

67這一特征，使得科學區(qū)別于哲學和宗教：在哲學中不存在對經驗定律的訴求；而宗教信仰往往允許超出、甚至刻意制造規(guī)律或違反定律的事件。②用物質世界自身來解釋物質世界所有的科學知識都堅持用物質世界自身來解釋物質世界，不承認任何超自然的、神秘的力量。68《圣經》中“五餅二魚”的故事天將晚的時候，門徒進前來說，這是野地，時候已經過了。請叫眾人散開，他們好往村子里去，自己買吃的。耶穌說，不用他們去，你們給他們吃吧。門徒說，我們這里只有五個餅，兩條魚啊。耶穌說，拿過來給我?！妒ソ洝分小拔屣灦~”的故事于是吩咐眾人坐在草地上。就拿著這五個餅，兩條魚，望著天，祝福，擘開餅，遞給門徒。門徒又遞給眾人。他們都吃，并且吃飽了。把剩下的零碎收拾起來，裝滿了十二個籃子。吃的人，除了婦女孩子，約有五千?！榜R太福音”第十四段70③經受實踐的反復檢驗，并隨實踐的發(fā)展不斷深化

客觀真理性≠客觀真理科學就是不斷地試錯、不斷地面對相反的證據、不斷接受新事實的挑戰(zhàn)討論題：如何對待科學發(fā)展中的錯誤？71如何對待科學發(fā)展中的錯誤？①允許科學知識面對相反的證據，符合認識規(guī)律?？茖W就是這樣發(fā)展的。②揚棄，即辯證的否定。72“燃素說”（ThePhlogistonTheory）形成于17世紀末、18世紀初，是一個解釋燃燒現象甚至整個化學的學說，認為燃素是一種氣態(tài)的物質，存在于一切可燃物質中，是物質能夠燃燒的原因。燃素說可以很好地解釋許多現象：例如，為什么物體可以燃燒；為什么有的物質易于燃燒，有的物質不易燃燒；物體為什么必須在空氣中才能燃燒？燃素說還可以解釋許多化學變化，比如為什么酒精燃燒后剩下水，是因為酒精是水和燃素的結合物；而金屬溶于酸，則是燃素被酸奪去的過程。反常識的情況出現：

金屬煅燒失去燃素，重量卻反而增加？——燃素和“靈氣”一樣具有“負重量”，金屬失去燃素，好比活著的人失去了靈魂，因此就象死體比活著的時候要重那樣，“死”的灰渣自然比活的金屬重。18世紀70年代，氧氣被發(fā)現之后，燃燒的本質真相大白，燃素說才退出了歷史舞臺。

（3）可檢驗性一般是指用理論導出的數字與實驗中測定的數據相比較，這就是所謂的實驗檢驗，就是科學的可檢驗性?？蓹z驗性是個雙向的過程。研究者尋求積極的證據，以進行確證。同時，理論也必須接受可能的反駁，如果事實與理論相悖，那么該理論必須修正或拋棄。75科學命題的結論不是籠統的、有歧義的一般性論述，而是個別確定、具體的命題；它們在可控條件下可以重復接受科學實踐（科學觀察和實驗）的檢驗，具有可檢驗性。76可檢驗性例如，如果某行星被發(fā)現以正方形運轉，那么開普勒定律就被證明是錯的；但目前沒有經驗證據可以反駁?！笆ゲ褪セ竺姘途凭蜁兂苫降娜夂脱贝嗣}不接受實驗的檢驗。。77對科學而言，任何正確的思想，都必定有檢驗它的方式。如果一種“科學知識”不但無法在技術上接受實驗的檢驗，而且在原則上也不可能被檢驗，它就沒有資格稱“科學”78可檢驗性要求：

科學知識具備解釋和預言功能

科學的一個主要任務就是對所涉及的內容進行解釋。試圖回答：“為什么事實是這樣？”“它是如何受定律影響或遵循定律的？”并推出可以檢驗的論斷。解釋的另一方面就是預言，表明什么事情將要發(fā)生，即今后可能得出的實驗事實。解釋和預言：科學就是創(chuàng)新

討論題：如何對待超越人類常識的科學觀念?遺傳學界的三大科學家遲到了35年的諾貝爾獎項麥克林托克（McClintock）美國著名女遺傳學家，幾乎關于玉米染色體遺傳變異的所有重大發(fā)現都與她有關。50年代因提出基因在染色體上能夠移動位置的觀念，即轉座基因觀念，被人們認為發(fā)了瘋。8360年代，一個極端相似的研究——法國科學家雅各布和莫諾的乳糖操縱子模型，得到科學界接受，并獲得1965年的諾貝爾獎，但麥克林托克的研究仍被認為天方夜譚。60年代后，科學家相繼發(fā)現眾多與轉座基因相同或相似的現象，重新審視麥克林托克的研究，才承認她的這一超越時代的科學發(fā)現。1983年，81歲高齡的麥克林托克獲得諾貝爾生理學和醫(yī)學獎，這一獎項遲到了35年。狄拉克和他的反物質概念狄拉克的獲獎感言保羅·狄拉克(1902年～1984年），英國理論物理學家，量子力學的奠基者之一，因狄拉克方程獲得1933年諾貝爾獎。

“如果我們相信正負電荷具有完全對稱性，那么就可以想像還有星球是由帶負電的質子和帶正電的電子構成的原子組成的。它們與地球上的物質完全相反，是完全由反物質組成的。這樣的星球與由正物質組成的星球很可能正好是各一半。”8586

今天幾乎所有的粒子都找到了它的反粒子，阿爾法磁譜儀升空的一個重要任務就是探測太空里的反物質。丁肇中：“非常天才的科學家，他們跟瘋子的距離，可能是很小的”倫琴：“如果我走失了，你們不要在大道上找我”

美國貝爾實驗室的座右銘：“離開大路走進森林，你會有更多的新的發(fā)現”海森堡：“科學家要有航海家哥倫布那樣的精神，哥倫布以瘋狂的精神，離開人類能居住的地方，走向大海，去探索一個新的大陸”——（3）系統性科學