我们需要培养怎样的科学精神
2017-05-09 14:47:00  来源:新华日报

  坛主小传

  张双南 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室主任,中国科学院国家天文台空间科学部首席科学家。

  核心提示

  ● 两千多年来,我们都在用杞人忧天这个成语来嘲笑异想天开的人,以自圆其说代替刨根问底,以实用主义代替追求真理。

  ● 科学的精神包括三条:质疑、独立、唯一。科学还有方法:逻辑化、定量化和实证化。

  ● 中国古代四大发明全部是技术,并不是科学,因为我们没有刨根问底,追问这些技术背后的道理是什么。

  今天我想跟大家谈谈科学。

  有一本书对我有特别意义,那就是诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格所写的《最初三分钟》。

  这本书讲到了大爆炸理论,在宇宙大爆炸之后,仅仅三分钟的时间里面,就形成了后来形成恒星的这些物质。所以哲学家们问了两千多年,但是没有答案的问题,物理学家和科学家回答了。这就是科学的威力,可以回答人类一直在寻找的答案。

  春秋故事带来的科学反思

  后来我到英国留学,和同事们一起讨论问题时他们经常问:“What’s the science ofit(这里面有什么科学原理)?”每次听到这个问题,我都一脸茫然,我知道什么是天文,我知道什么是物理,我也知道什么是化学、生物,我就是不知道科学是什么。这让我意识到读了这么多年的书,竟然从来没有人教过我什么是科学,我学了很多科学知识,但科学精神、科学方法又是什么呢?

  我给大家讲两个故事,一个是跟孔子有关的,叫作两小儿辩日。这两个小孩儿在那吵架,找孔子评理。一个小孩儿说,早晨的太阳离我们近,因为早晨太阳看起来比中午大,近大远小嘛;另外一个小孩儿说,胡扯八道,早晨凉中午热,显然离得热更近。孔子实事求是回答:我不知道答案是什么。两个小孩儿就嘲笑孔子说,哈哈哈,原来你并不比我们知道得多。

  太阳到底是早晨离我们近,还是中午离我们近,必定只有一个答案。当然我们今天知道一样近,为什么早晨凉但看起来大,中午看起来小但是很热呢?这里面有大气科学问题,有测量学的问题,有传热学的问题,各种各样一系列的问题。但是两千多年来,我们没有去刨根问底,追问背后的道理到底是什么。这是典型的以诡辩代替刨根问底,以赢得辩论代替追求真理。

  第二个故事更加脍炙人口,就是杞人忧天。杞国有个人整天担心天上的星星啊、太阳啊、月亮啊,会不会掉下来把他砸死,脚下大地会不会塌陷,自己掉下去,搞得寝食不安。有个朋友开导他说,你这个人真是没事找事,星星就是光,掉下来也伤不到人,大地就是一大块东西,结实得不得了,所以天不塌,地不陷,不要担心。这人一听放心了,故事到此也结束了。

  事实上为什么星星在天上不掉下来?西方人追问这个问题,产生出来了牛顿力学,我们呢,认为这是无稽之谈。其实这些都是严肃的天文学问题、力学问题、大气科学问题、地球科学问题。两千多年来,我们都在用杞人忧天这个成语来嘲笑异想天开、不切实际的人,以自圆其说代替刨根问底,以实用主义代替追求真理。

  李约瑟难题与普京之问

  科学史上有个非常有名的问题叫作李约瑟难题。李约瑟是英国的一个学者,历史学家,他研究中国的科技史得到了一个结论,中国古代的文化和技术都比西方要先进,而且先进得很多,但是科学不是在中国产生的,他问为什么?

  我们中国古代有辉煌的科技成就,最著名的是四大发明,但这四件中国古代的辉煌成就全部都是技术,并不是科学,因为我们没有刨根问底,追问这些技术背后的道理是什么。指南针背后是电磁学,造纸术和火药的背后是化学,活字印刷术背后是自动化科学,如果我们追问这背后的道理,把它搞清楚,我们中国的科学早就领先了,落后的技术给我们中国带来的是什么,我想我们大家都是知道的。这也是我们对科学和技术不能够区分的一个例子,我们认为好的东西,就是科学的东西,但我们并没有真的知道,科学到底是什么。

  几年前普京还是俄罗斯总理,俄罗斯跟德国合作一个天文卫星,目的是研究暗能量。普京听了汇报后问了两个问题,第一,暗能量有没有用?第二,暗能量是不是危险?俄罗斯科学家一脸懵,不知道怎么回答,德国科学家说,总理先生,如果一百年前我们问爱因斯坦相对论有没有用,危险不危险,爱因斯坦的回答只会是三个字——不知道!因为科学研究关注的是科学规律,100年后我们看到了,核电站的运行,医院里X光和CT的检查,还有我们经常用的加速器,都基于狭义相对论的原理。相对论不但很有用,而且危险得一塌糊涂,原子弹、氢弹的原理,就是相对论。暗能量,我们今天绝对不知道它有没有用,危险不危险,也许要100年后才能回答,这就是科学。科学关注的是发现科学规律。

  科学就是“刨根问底”四个字

  到底什么是科学?简单地来讲,就是刨根问底四个字。科学本身还有三个性质,我把它叫作科学的三个要素,第一个要素,科学的目的是发现规律,可以是自然界的规律,也可以是人的行为的规律,可以是社会活动的规律,可以是经济学的规律。

  第二个要素是科学的精神,包括三条:质疑、独立、唯一。质疑指的是事情本身。例如地心说遭到质疑,和观测结果能不能对得上啊?有了日心说,开普勒还在质疑,你这个圆轨道对不对呀;有了开普勒定律,牛顿还不满足,不断地质疑。科学精神的第二条是独立,一个研究不管美国人做,英国人做,中国人做,只要做对了,结果都是一样的。而唯一是说,科学规律是唯一的,即使牛顿不发现牛顿万有引力定律,我们等的时间足够长,也会有另一个人发现,无非是早晚,但结果都是一样的。

  科学还有方法:逻辑化、定量化和实证化。逻辑化就是你可以根据一些公理假设,按照你的逻辑往下走,就叫逻辑化。定量化就是你要能够做计算,这个使用的是数学工具。第三条是实证化,你需要做观测、做实验才可以发展科学。所以科学有三个要素,有科学的目的,科学的精神,科学的方法。

  中国是航天科技大国,去年发射次数跟美国持平,但是我们的科学研究卫星占的比例非常小。好的方面是现在我们国家逐渐地认识到了科学的作用。习总书记提出来,空间技术、空间应用和空间科学要同步发展。所以在今后的一段时间里面,我相信在使用先进的航天技术探索宇宙、认识宇宙这个领域里,会做得越来越多,这实际上也是我本人十几年前回国的一个原因。我觉得中国的未来,肯定会给我们提供越来越多的机会。我的演讲就到这里,谢谢大家。

  (本文编辑整理自张双南2017年4月22日在央视《开讲啦》的演讲,内容未经本人审阅)

来源:新华日报   编辑:张理

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