绪论

人们自己创造自己的历史,但是他们并不是随心所欲地创造,并不是在他们自己选定的条件下创造,而是在直接碰到的、既定的、从过去承继下来的条件下创造。一切已死的先辈们的传统,像梦魇一样纠缠着活人的头脑……

——马克思

旧人文主义者同科学家之间只有一座桥梁,那就是科学史,建造这座桥梁是我们这个时代的主要文化需要。

——萨顿

现代科学和技术造就了今天这个世界。作为人类智慧和实践的产物,这两者都代表着人类集体成就的高峰,理所当然会引起我们的极大关注,并促使我们想要追根溯源。事实上,科学和技术的历史是关于科学和技术在过去不同时期所呈现的种种不同传统的一连串革新。那些传统体现了不同的社会、经济和文化形态,也就代表了各个历史时期的特征。因而,进入科学技术史领域,呈现在读者面前的是一幅“全景图”。在这里,科学和技术被放在广阔的历史背景下介绍,读者会发现科学技术史构架了一座沟通科技与人文的桥梁,会发现科学传统的演变与世界历史紧密相连,战争、宗教、制度、经济、哲学、艺术等人文因素鲜活地存在于科学技术变革的每一个环节;会发现科学与技术的联姻历经波折,二者从平行发展到相互碰撞、相互促进,技术的突破和科学的发展在你追我赶中共同促进着人类社会的发展;还会发现全球视野下的科学技术史不但是人类探求真理的历史,还是人类探求正义与和平的历史。英国哲学家弗朗西斯·培根说过“知识就是力量”,还说过“读史使人明智”,学习科学技术的历史将使科技时代的我们变得深思熟虑、深谋远虑。

一、科学、技术与科学技术

历史上,在古代甚至近代早期,科学与技术的关系并不大密切。科学被一些有知识、有学问、有身份的人所掌握,而技术则由一些无名的工匠所传授,科学没有为更新技术做些什么,也很难做些什么。这些情况使得早期的科学成就与技术成就只可能大致按照年代顺序简单地放在一起叙述,也使科学史和技术史在很长的一段时间里处于分离状态。然而,进入20世纪以后,科学和技术、研究和开发,被看作是几乎不可分离的连体孪生姊妹,现有的辞书中,把技术定义为应用科学。甚至报刊上“科学新闻”栏里的报道,多半说的是工程技术,而非科学成就。这种密不可分的关系,也使得当代科学史的研究从纯科学研究拓展为科学技术和社会密切联系的工业科学研究。因此,介绍科学技术史首先要先弄清楚科学的内涵和外延,以及科学与技术之间的关系。

1.什么是科学

今天所说的科学,在人类历史上是非常晚近的东西,“scientist(科学家)”一词直到19世纪才出现,那是在1833年剑桥大学召开的英国科学促进会的一次会议上,著名科学史家和科学哲学家威廉·休厄尔建议仿照“artist(艺术家)”一词创造一个新词“scientist(科学家)”,用来称呼一些像法拉第那样在实验室中探索自然奥秘、增进人类自然知识的人。但要知道,到了1833年,人类历史上出现的大科学家已经不计其数了,他们的名分是什么?原来,他们自称也被称为自然哲学家,他们自认为所从事的是自然哲学研究。对这一点,我们从许多科学著作的书名中亦能看出:牛顿创立牛顿力学体系的原著是《自然哲学的数学原理》(1687);进化论最伟大的先驱拉马克的代表作是《动物哲学》(1809);近代原子论在化学中的复兴者道尔顿的著作是《化学哲学的新系统》(1808);光之波动说的光大者、英国物理学家托马斯·杨出版了《自然哲学讲义》(1807),而且以这个题目作为当时教科书的名字是比较普遍的。这件事说明了什么呢?它表明,独立的科学传统的形成是非常晚的事情,在这之前,科学寄附于哲学家传统和工匠传统。“在近代历史之前,很少有什么不同于哲学家传统,又不同于工匠传统的科学传统可言。但是,科学是源远流长的,可以追溯到人类文明出现以前。不管我们把历史追溯多远,总可以从工匠或学者的知识中发现某些带有科学性的技术、事实和见解。不过,在近代以前,这些知识或服从于哲学传统,或服从于工艺传统要求。”[1]因此,在人类漫长的文明史中,一直存在着两个传统——哲学家传统和工匠传统,它们共同构成了科学的历史渊源。只不过,哲学家传统留下的史料更为丰富。因为,哲学家传统中的科学,或所谓的纯科学、理论科学、基础科学,往往通过著作的方式保存到现在,而工匠传统中的科学,其器物随着时间的推移而泯灭,其发明的过程只通过传说被极不可靠地流传到现在。当然,史料来源的差异也使得纯科学的研究相对来说成熟一些。

然而,科学发展至今,它不但是一种特殊的知识体系,还是一种特殊的社会活动和一种特殊的社会建制,故理解科学的完整概念要从以下三个方面来进行整体把握。

(1)科学首先是一种依一定方法获得的知识体系

科学是依照经验理性的方法,即采取实验的和逻辑的方法,揭示对象世界(自然、社会等)自身的规律而形成的知识体系。这是什么样的知识体系呢?它不是零散的和杂乱的,而是概括性的和系统化的,它以最少的概念和命题解释最广泛、最普遍的经验现象。它以某种概念框架为核心,这种概念框架构成一种范式(paradigm),如大气压力的理论范式,燃烧氧化说的理论范式,牛顿力学的理论范式。它既是一定时期科学家们研究的成果,是一门科学成熟的表现,又是科学家们研究的纲领和教育接班人的纲领,由此而形成科学共同体。

(2)科学是现代生活方式的一个组成部分

科学研究是社会中有一定地位的特定人群,为了追求真理、增长新知识,有组织地进行的社会劳动。他们聚集在大学、研究所等机构里,使用各种仪器、设备和试剂,探索自然、观察自然现象、解释自然事实、建立自然理论。于是他们的行动便具有下述两个特征:①发现、解释和论证的特征。科学依经验理性的方法,分门别类地对自然界进行研究,发现、解释和论证自然现象。②检验和复证的特征。科学家不仅要通过观察与实验对已发现的事实和规律进行严格的检验,而且还要经过许多其他的科学家加以检验、论证、复证,以便使个人获得的知识成为社会的共同财富。这里包括论文发表、复证、同行评议、鉴定等活动过程。

(3)科学是一种特殊的社会建制

当前,科学的研究活动很少是由互不依赖的个人去进行的,而是研究者相互交流、相互作用的结果。我们把遵循一定的科学规范,在其中进行科学活动,保持相互交流的科学工作者群体叫做科学共同体,它是科学建制的基本单元,在这一基础上建立各种科学家团体或学术团体和全体科学家团体,组成有层次结构的科学建制。在这些社会建制中,我们可以首先将它划分为正式的组织形式和非正式的组织形式。所谓正式的组织形式或正式的组织机构,是有形的被公认为科学家的社会组织,如大学的科研机构、研究所,社会上的学会、协会、科学院等。例如,由伽利略等人参与组建的林赛科学院(1603),由波义耳等人发起、以培根为精神领袖的皇家学会(1662),由笛卡尔等人发起的法兰西科学院(1666),由莱布尼茨等人发起的柏林科学院(1700)等科学家组织就是这种正式的学术团体。另一种组织机构,属于非正式的组织,它是无形的,被称为“无形学院”。在这种非正式的学术群体中,科学家志趣相投、频繁交流、互送论文、互相通信,不时举行研讨会和学术沙龙,并由此形成学派。如德国著名的李比希学派、丹麦的哥本哈根学派、美国的摩尔根学派等,麦克斯韦的“十二使徒社”,爱因斯坦的“奥林匹亚科学院”,以及维纳“每月聚餐会”等便属此类。历史上,正式的学术科学建制是由非正式的学术社团发展起来的,由于其对科学发展的作用巨大和社会影响不可忽视,有些科学组织还得到了政府的支持,甚至成为官方机构。

科学作为一种社会建制,除了可以划分为正式组织形式和非正式组织形式之外,还可以划分为学术性和非学术性这两种组织形式或体制模式。一直到20世纪中叶,学术性组织形式始终在科学组织形式中占据着主导地位。非学术性组织形式也称工业科学组织形式,起源于19世纪末工业的发展,它的进一步发展是20世纪中叶以后出现的所谓工业多学科研究与开发实验室(Multidisciplinary Research and Development Laboratories,简称R&D实验室)。也正是在20世纪中叶以后,工业科学组织才取代了学术性科学组织的地位,成为主要的科学组织形式。

纯学术性科学组织的特点是:第一,几乎所有的科学研究工作都在大学中进行,或者大学是科学研究的主力军。第二,大学设立少数教授席位,一般一个大学科一名,获得学位的青年学者必须有研究成果并经正式考核才能谋得讲师职位,讲师又必须经过多年的独立科学研究获得成果经严格考核才能升为教授。于是整个教学生涯同时又是独立研究的生涯。第三,教授在研究方向、研究强度、研究结果等方面,完全由自己决定,无须向学校当局负责,学术自由被看作是至高无上的普遍原则。第四,教授直接掌握实验室,在其指导下,一批助手与研究生进行严格的实验和自由的学术讨论。第五,此类社会组织有四项基本伦理规范:普遍性原则、知识共有原则、无私利原则、理性至上原则。

占主导地位的工业科学组织开始于20世纪30年代,这时由于科学向微观与宏观深入与扩展,实验室的规模空前巨大,耗资巨大,要求多学科和多种人才共同配合,实验室变成了几千人的城市。最典型的例子是高能物理实验室、原子弹和氢弹研制以及阿波罗登月计划的实施。美国费米实验室,仅加速器设备的费用就达4 亿美元,阿波罗登月计划耗资300 亿美元,后来美国星球大战计划耗资2 000亿美元。这时,科学家在严密的社会组织管理和分工下进行工作,科学家变成了科学工人。这个阶段又称为大科学阶段,典型的科学组织形式是工业多学科研究与开发实验室(R&D),它们中一些是设立在大公司下面的,一些是国家办的。这种新时期科学组织形式的特点是科学、技术、生产一体化。这是因为:①科学研究越来越依赖于强大的工业技术,高能物理依靠少数几个国家才有的巨大加速器,地质科学、气象科学依赖于资源卫星和气象卫星等。②工业生产越来越依赖于科学来开辟新的工业、技术领域,如核物理开辟新能源工业,固体物理开辟电子技术新领域等。③从理论上的发现到技术上的发明和生产上的应用周期越来越缩短。“科研生产联合体”、“科学工业区”、“科学城”等这些科学、技术、生产一体化组织就是它们紧密结合的必然结果。科学、技术、生产一体化以及R&D的科学组织使得基础学科与应用学科、科学与技术、科学家与技术家的界限逐渐模糊,乃至消失。因为知识密集型工业雇用了许多经过长期高级训练的科学工作者或者科学家,进行技术工作和基础研究工作,同时典型的科学家又要做大量的管理工作、组织工作和技术工作。正如齐曼所言:“科学作为一种生活方式,在过去的半个世纪中已发生了巨大变化,比起过去来,它不易区别于通常的工业、商业、管理或行政活动。”[2]

以上就是关于科学的完整概念。在这个完整的概念中,我们要将科学共同体与科学的社会组织体系看作是它的基本要素之一。因为科学活动是在其中运作的,科学成果是在其中做出、发表、交流和评价的,科学知识体系是在其中建立、变更和发展的。需要指出的是,理解科学概念时,需要将科学与技术区分开来。

2.技术

所谓技术,是指为了完成人类特定的实用目标而协调运作的工具和规则的体系,主要是人类为生产物质财富而运用的材料、能源、动力、工具以及工艺和控制的整个系统。有关这个系统的知识、方法、技能或技巧叫做技术知识,有时也列入技术的范畴。科学与技术的区别可以归纳为下列五点:

(1)直接的目的不同

科学的目的或其内在的价值不是生产财富,而是弄清自然事实,探索自然规律,获取知识。而技术的目的和价值在于改造自然,获得财富。当然,科学的作用归根到底是改造自然和增加人类的财富,所以科学在生产中的应用便成为技术,于是科学就被视为在文化方面通向经济效用这个目标的手段。但是科学有自己的自主性,或者说作为社会独立的子系统,科学有自己独立的系统目标。这个目标不是增加人类的财富,而是增长人类的知识。为此,科学有时不但不增加社会财富反而要消耗大量社会财富。例如阿波罗登月计划是一项研究月球的科学计划,不但没有生产财富反而要消耗几百亿美元的财富,才有可能把火箭和登月艇送到太空中去,所以不能用狭隘的观点来看待科学的经济效益。天体物理和基本粒子的研究似乎永远不能为我们生产面包和牛奶,但它对于科学来说却是比任何物质利益都要有价值的东西。

(2) 具体对象不同

科学的对象是自然界,是客观自然系统,如物理系统、化学系统、生物系统和社会系统等。它所要研究的是这些系统的结构、功能与规律。而技术的对象是人工自然系统,即被人类改造过的、为人类的目的而制造出来的人工物理系统、人工生物系统等。

(3) 所回答的问题不同

科学回答的问题是“是什么”的问题,即“knowing”的问题;而技术要回答的问题是“怎样做”的问题,即“doing”的问题。例如,某工厂为解决人造皮革问题,请来科学家与技术家。科学家关心的问题是知识,他们将人造皮革问题设定为一个科学问题,即人造皮革的分子结构是什么,对此,科学家会进行这样的论证:天然皮革的三维空间分子结构过于复杂,目前还不能作出精确描述,所以合成皮革是没有希望的。而技术家关心的是怎么做出来的问题,他们这样论证:我们能否制造出一种材料,在用途上起到替代天然皮革的作用。

(4) 评价的根据不同

科学评价依据的是论著,所以科学的生命在于文献,它的原则是publish or perish,即发表论著或者学术生涯的终结。这是因为科学的基体是它的理论结构。科学实践也是科学的,而不是技术的,它从属于科学理论结构,由理论将它设计出来,并为发现与检验理论服务。而技术评价的依据不是论著,而是产品,是人工的物质制造品,技术的知识是为了生产和掌握这些物质制造品而服务的。

(5)与市场的关系不同

科学无市场和市场价格,不能靠出售科学所发现的定律或科学所阐明的理论来获利。科学成果无专利,也无法专利,它一经创造出来便属于科学共同体或整个科学社会所有,保密是不道德的行为。相反,技术却不同,技术有市场和市场价格,它有专利。在技术上保密是道德的行为。所以,侵犯他人的专利权、知识产权都是不道德的,甚至是违法的。

3.科学技术

尽管科学和技术之间有着泾渭分明的区别。然而,它们之间由一系列中间环节将二者联系起来,这就是科学的基础研究、定向基础研究、科学的应用研究、技术的开发研究和生产技术。上面讨论的科学与技术的区别,是截取两头以将它们两极化,即一极是理论科学与基础研究,另一极是生产技术。事实上,科学技术是从基础科学研究到生产技术的整个连续体,它是人类认识自然和改造自然的整个能动性的链条,其中每一个环节都可以叫做一种科学技术,于是就有了“科学技术”这个统一概念。

根据联合国经济合作与发展组织(OECD)1970年公布的《科学与技术的测量》报告,可以将科学技术划分为四个部分。

(1) 理论科学和基础研究(basic research)。

基础研究的目的是探索自然规律,获得新的知识和理论,它不是由实践或应用来定向的。例如,爱因斯坦的相对论研究就属于一种基础研究。基础研究又可分为两类:纯粹基础研究和定向基础研究。纯粹基础研究的课题是由科学家自己自由决定的,而定向基础研究的课题则是由雇用科学家的组织按照特殊领域来决定的。

(2) 应用科学和应用研究(applied research)。

应用研究是为了实用的目的而进行研究和获得知识,它研究第一类研究中得出的科学原理如何应用,如何将其转化为生产技术、工程技术和工艺流程的原理与方法。工科大学、农科大学、医科大学、财经管理科大学各专业的专业基础课程及实验,就是反映这个类型科学研究的结果。

(3) 技术开发研究(technological development research)。

技术开发研究主要是将理论上的成果和实验室的技术通过中间实验改造为可直接用于生产的东西,包括新材料、新设计、新产品、新流程、新系统和新服务等。在发达国家,这项研究主要在企业中进行。例如,目前日、美、德三个国家企业中的开发研究经费就占了该国全部科学技术研究经费的70%左右,其人员占该国全部科学技术研究人员的65%。

(4) 生产技术(Technology)。

生产技术实现了科学的应用,体现为生产中的物质设备与装备以及生产者的技术水平。

上述四类科学技术活动及其相互关系,可以用生物化学及其医学应用的一个例子来加以说明。例如,弄清抗体的生物大分子的氨基酸结构的研究属于基础研究,应用这些知识来区分不同疾病的抗体属于应用研究,合成治疗某种疾病的抗原与抗体的研究属于开发研究,大批量生产治疗某种疾病的抗体的技术属于生产技术。这四种研究分类,20世纪以前在社会组织和人员上是分离开来的;而在20世纪以后,这四类科技研究只是在功能上区分开来,在社会组织上不能区分,如下图所示:

R&D组织模式下四类科学技术研究的关系

综上所述,科学不仅是依照经验理性的方法取得的一种特殊的知识体系,而且是一种社会地组织起来的文化活动和社会建制。20世纪30年代以前,科学的社会建制以纯学术性科学组织为主,科学和技术在研究目的、评价方式、问题预设、社会组织、人员构成方面都有较明显的区分,而20世纪30年代以后,工业性的科学组织占主导地位,科学和技术的界限越来越模糊,二者被“科学技术”这一概念所取代,从基础科学研究到生产技术的整个连续系统中,每一个链条都称为科学技术。

二、科学技术史作为一种广义的科学史

对应于科学的上述不同内涵变化,科学史至少有3种不同的写法:理论科学史、科学社会、科学技术史。其中科学技术史的涵盖面最广,既包括理论科学史,也容纳科学社会史,同时还关注技术史,可以说科学技术史是最为广义的科学史。作为一本通识类读物,本教材选择的题材尽量满足读者全方位了解科学的需要,既有关注科学概念和理论内在逻辑发展线索的理论科学史,也有把科学作为社会活动和社会建制的科学社会学;既包括关于哲学家传统的科学发展史(如物理学、化学、生物学),也包括工匠传统的科学技术发展史。因此,本书在内容上属于最为广义的科学史,即科学技术史。其中,内容的编排依循科学的历史发展和社会建制形式转变而有所侧重,因而在学科归属上仍属于科学史学科。

1.科学史学科的确立

科学史的萌芽大约出现于两千年前,可见于古希腊时代的某些著作中。在科学著作中追溯有关的历史人物、著作或事件,一直是西方许多学者的喜好。在中国古代,也有一些即使今天看来也称得上科学史研究的工作,但严格意义上建制化的科学史则是20世纪初的事情,在科学史专业学科地位的建制化过程中,著名科技史家乔治·萨顿(George Sarton)的贡献被公认为是最重要的。

一般来讲,一个学科建制确立起来需要同时满足3个条件:一是有专业的学术共同体,二是有专业的学术期刊,三是在大学有专业的教授席位以及相关的专业培养体系。科学史学科建制化的确立和完成均与萨顿有关。萨顿于1884年出生于比利时一个富裕家庭,上大学最初学的是哲学,后改学化学和数学,27岁那年(1911年)以题为“牛顿力学原理”的论文获得博士学位。1912年,萨顿创办了一份科学史杂志——ISIS,次年正式出版。该杂志持续出版至今,每年四期,外加一期索引,是国际上最权威的科学史杂志。1915年,萨顿来到美国(ISIS也随之带到美国出版),此后他主要在哈佛大学讲授科学史。1924年,美国历史协会为了支持萨顿在科学史方面的努力,成立了科学史学会,1926年ISIS成为该学会的机关刊物。从1936年起,萨顿又主持出版了ISIS的姊妹刊物——专门刊登长篇研究论文的OSIRIS[3](不定期专刊)。1940年,哈佛大学设立科学史教授席位,萨顿被任命为首位专职科学史教授,成为人类文明史上第一个开设科学史教程的学者。萨顿还制订了完整的科学史专业教学计划和博士学位研究生教学方案。1942年,萨顿亲自指导的第一个科学史专业博士研究生毕业。

萨顿于1956年3月22日去世,终其一生,共完成专著15部、论文及札记300余篇。为了广泛阅读科学史资料,他掌握了14种语言,包括汉语和阿拉伯语。他的著作《科学史引论》,论述从荷马时期到14世纪的科学历史,在1927—1947年间出版。他晚年的宏大计划是写作1900年之前的全部科学史,全书9卷,但是他生前仅来得及完成到14世纪。

在萨顿身后,科学史已经成为一个公认的学科。萨顿则被公认为科学史这一学科的奠基人,也经常被称为“科学史之父”。1955年1月,国际科学史学会以萨顿的名字设立了该学科的最高荣誉奖——“萨顿奖章”,并将第一枚奖章授予萨顿本人。

科学史学科在中国的建制化起步于20世纪50年代,象征性的事件是1957年中国科学院成立“自然科学史研究室”。1975年,该研究室扩建为中国科学院自然科学史研究所,成为科学史这个学科在中国的“国家队”。另外,新中国成立后开拓农史学科的前辈学者自觉着手于农业史(尤其是农业科技史)研究,代表性的机构是农业部所属的四个重点农史研究单位,它们是:1955年成立的中国农业遗产研究室(其前身是1921年创建的金陵大学农史资料组,2001年重组为中华农业文明研究院,由中国农业科学院和南京农业大学双重领导)、西北农业大学1956年成立的古农学研究室、1978年创建的华南农业大学农业历史遗产研究室以及1978年成立的北京农业大学(现中国农业大学)农史研究室。

国内首个科学史系则是1999年在上海交通大学成立的。之后,国内又接连建立了另外三个科学史系。现有的这四个科学史系依次是:上海交通大学的科学史与科学哲学系、中国科技大学的科技史与科技考古系、内蒙古师范大学的科学史与科技管理系、中国科学院研究生院的科技史与科技考古系。

2.科学史的功能

科学史有什么功能呢?至少有三种功能:有助于科学研究和教学、沟通科学与人文学科的桥梁、相关人文学科之基础。

(1) 有助于科学研究和教学

目前,为了掌握一门科学知识,我们大多不是从阅读这门学科的历史开始,而是从记住一大堆陌生的符号、公式、定理开始。然后是在教师和课本的示范下,反复做各种习题,直到能把这些陌生的公式、定理灵活运用于处理各种情况为止,才算掌握了这些知识。但我们真的理解了这些知识吗?那可不一定。知道(knowing)并不等于理解(understanding),会解题并不意味着掌握了科学知识,在深入理解科学知识的本质方面,科学史是有用处的。

一门科学的历史描述是对该题材最透彻的探究,并形成最深刻的洞察。对科学的历史进行研究,通过揭示历史上存在的大量的传统性和偶然性的东西,不仅能使我们加强对现在科学的了解,而且能给我们带来科学发展的新的可能性。

曾被爱因斯坦、普朗克、玻尔誉为相对论和量子力学启蒙者的德国哲学家马赫就曾断言:“(科学的)启发方式只有一种——学习历史!”[4]著名法国数学家彭加勒也说过:“为了预见数学的未来,正确的方法是研究它的历史和现状。”[5]费耶阿本德一言以蔽之:“一门科学的历史成为这门科学本身的一个不可分离的部分——它对于这门科学的进一步发展,以及对于给予这门科学在任何特定的时期包含的各个理论以及内容,都是必不可少的。”[6]伊利英和卡林金列举得更为具体:科学史激励研究工作(提供元素论、进化论等模型、研究纲领);它包含知识动力学的综合的全景,从而加速对科学内部的透视和可能性的知觉(何处、如何、到哪里、为什么和赞同什么);由于积累了到达知识的道路、分析对象的形式和模式的信息,实现了教育的功能。科学史的所有这些方面促进了对所研究对象的恰当的认知重构,该研究使它成为科学的有机组成部分。[7]

西方发达国家已经认识到科学史在教育中的重要性。以美国为例,1989年美国促进科学协会发表题为《普及科学——美国2061计划》的总结报告。该报告建议在教育中加入科学史内容,原因是:其一,“离开了具体事例谈科学发展就会很空泛”;其二,“一些科学进展为人类文化遗产作出过卓越贡献……这些历史篇章为西方文明中各种思潮的发展树立了里程碑”。入选的科学进展包括:伽利略的理论,牛顿定律,达尔文的进化论,赖尔核实了地球的漫长历史,巴斯特证实了微生物引起传染病。

在“2061计划”之后,1994年,美国国家研究委员会通过了《国家科学教育标准》,其中就有“科学的历史与本质”这一部分,将科学史的教育贯穿在从小学到高中的教育过程中。其要点包括:逐步理解科学是一种人类的努力,逐步理解科学的本质和科学史的一些内容。其中,科学史的内容要求有3点值得注意:①许多个人对科学传统作出的贡献。对这些科学家个人的研究增进四方面的认识,即科学的探索、作为一种人类努力的科学、科学的本质、科学与社会的相互作用。②历史上,科学是由不同文化中不同的个人来从事的。③通过追溯科学史可以表明,科学的革新者们要打破当时已被人们广泛接受的观点,并得出我们今天看来是理所当然的结论,曾经是多么困难的事情。[8]

上面所举,在美国基础教育改革中,科学史扮演了一个重要角色。然而,在我国的基础教育体系中尚未引入。因此,当我们的高中毕业生进入大学后,和美国大学生相比,他们可以说缺了科学史这门课。

(2)沟通科学与人文学科的桥梁

萨顿曾明言道:“在旧人文主义者同科学家之间只有一座桥梁,那就是科学史,建造这座桥梁是我们这个时代的主要文化需要。”科学史正是以沟通科学与人文为己任,力图阐明科学的历史也是“人类统一性的历史,是它的崇高目标的历史,是它的逐步实践的历史”。[9]科学分支之间的相互联系,表明科学无限多样性背后具有深刻的统一性。特别是,他可以向学生们说明,他们所学的全部课程都是相互联系的,他们已经学到的一切东西都是结合在一起的;这样的教学对于他们来说是人生最好的必需品,一种释然于怀的信心;对科学统一的感觉将使他们自己的品格更加纯正,是否更加分明?[10]

对于一个当代大学生来说,学习科学史非常重要。1998年10月,联合国教科文组织在巴黎召开的“世界第一次高等教育大会”指出:高等教育的首要任务是培养高素质的毕业生与负责任的公民。科学史中强调科学的人文精神就属于这里所说的高素质和负责任。

具体而言,如果认为理工科大学生只需要学好专业知识,至于科技史、哲学则是可有可无、无关紧要的,那么你就大错特错了。许许多多“有知识没文化”的人正是受此想法影响而产生的。比如,许多工程技术出身的人,一事当前,总是只想到用技术去解决问题,却往往不先思考:这个问题值不值得解决?解决了会不会产生更大的问题?会不会得不偿失?等。科学只能教人怎样做事,人文才能教人怎样做人。一个人来到社会,想要实现他的理想,成就他的事业,那么对他来说,如何做人的学问永远比如何做事的学问更加重要。所以,如果你不满足于当一个匠人,而想成为自己的主人,那你必须要有人文。

这里的人文,首先指的是与科学相关的人文道理。美国科学家斯佩里在1985年获得了诺贝尔奖,他发现人的左脑主管逻辑思维,逻辑思维跟科学技术工程领域的活动有关;右脑主管形象思维,形象思维与人文艺术活动有关,而右脑的记忆力是左脑的100万倍。他的结论就是智力开发主要在右脑。也就是说,人文教育对于开拓人的思维极有好处。一个伟大的科学家的突破性创新常常源于形象思维,爱因斯坦的相对论就是受马赫对牛顿自然哲学的批判的启发而得,他说:“马赫曾经以历史的批判著作,对我们这一代自然科学家起过巨大的影响。”[11]

也许文科大学生会说:“学理工科的同学需要读读科学史确实尤其必要,但我就没什么必要了吧,我学的就是人文,而且我对科学技术根本不感兴趣。”

但是你也错了。如今这个世界,即使你对科学技术不感兴趣,科学技术却全面包围着你、影响着你、诱惑着你、消费着你——只要你是纳税人之一,科学技术就在用着你交纳的钱。所以,不管你对科学技术有没有兴趣,你都需要懂得与科学技术有关的道理,需要不断提升你的科学素养。而这,可以从科学史中获取。

总而言之,科学史学科尝试呈现科学的历史是科学和人文精神相融相利的过程,并在这个过程中启思扬善。

(3)相关人文学科之基础

科学史还是历史学、科学哲学、科学社会学等相关人文学科的知识背景、研究基础。

科学史首先是一门历史学科。它对于历史学的重要性早在1971年库恩的《科学史与历史科学》一文中就被阐明:“一个历史学家,如果要深入考察历史发展的社会经济背景,或者要讨论价值观念、人生态度和思想意识变迁的话,那他就必须涉及科学史。”[12]

其次,科学史与科学哲学的关系问题,拉卡托斯套用康德的著名格言,可谓一语中的:“没有科学史的科学哲学是空洞的,没有科学哲学的科学史是盲目的。”他想用这句话说明,科学史与科学哲学应该怎样相互学习。他的具体回答和做法是:①科学哲学提供规范方法论,历史学家据此重建“内部历史”,并由此对客观知识的增长作出合理的说明;②借助于(经验规范地解释的)历史,可对相互竞争的方法论作出评价;③对历史的任何合理重建都需要经验的(社会—心理学的)“外部历史”加以补充。[13]由此可见,科学史与科学哲学是双向互动的:相互补充、彼此促进、珠联璧合。

关于科学史对科学哲学的作用,库恩发表过中肯的见解:科学史有助于填补科学哲学家与科学本身之间颇为特殊的空缺,可为他们提出问题,提供资料。……历史学家研究过去,关心历史中的发展以及对未来的有效展望,这给予历史以特殊优越性。在哲学家可用来进一步了解科学的几种可能方法之中,历史提供了一种最实际、最有效的方法。

最后,科学社会学的研究对象就是科学,如果不了解科学的历史,也就无法开展科学社会学的研究。因此,科学史作为科学社会学的研究基础一目了然。

3.科学史的研究方法

(1)编年史方法

这种方法在古代史学中早已被使用,也是现代形态的科学史研究中仍在大量使用的方法,在目前国内科学史界则仍是最主要的方法。在中国,这种方法与当年乾嘉诸老的考据之法有一脉相承之处。编年史的方法主要是以年代为线索,对史事进行梳理、考证,力图勾画出历史的准确面貌。国内前辈学者的两部同名的《中国天文学史》就是使用编年史方法完成的。此法的优点首先是无论在什么情况下都不可能不在一定程度上使用它。其弊端则在于有时难免流于琐碎,或是将研究变成“成就年表”的编制,而缺乏深刻的思想。

(2) 思想史学派的概念分析方法

这种方法在科学史研究中的使用,大体到20世纪才出现。这种方法主张研究原始文献——主要不是为了发现其中有多少成就,而是为了研究这些文献的作者当时究竟是怎么想的,重视的是其思想的发展和演化。体现这种方法的科学史著作,较著名的有1939年柯瓦雷(A.Koyre)的《伽利略研究》和1949年巴特菲尔德(H.Butterfield)的《近代科学的起源》等。

(3) 社会学的方法

该方法也是20世纪出现的。1931年,苏联科学史家在第二届国际科学史大会上发表题为“牛顿《原理》的社会经济根源”的论文,标志着马克思主义特有的科学史研究方法的出现。这种方法此后得到一些左翼科学史家的追捧,1939年贝尔纳(J.D.Bernal)的《科学的社会功能》是这方面有代表性的著作。而几乎与此同时,默顿(R.K.Merton)的名著《十七世纪英国的科学、技术与社会》(1938年)也问世了,成为科学社会学方面开创性的著作,这两方面在科学史研究中构成所谓的外史学派。相应地,编年史和思想史被称为内史研究。

以上三种方法,从本质上来说未必有优劣高下之分,成功的科学史研究常常是三种方法的综合。

(4)分析与综合相结合

科学史,包括许多专门科学的历史,如物理学史、化学史、天文学史、数学史、地学史、生物学史、工程学史、农业科学史、医学史、经济学史、管理学史、人类学史等。首先必须分门别类研究专史,然后加以综合,研究科学通史。本书是一门综合的科学史,以时间为经,以各门学科为纬,纵横交错进行论述。因此,本书采取的是分析与综合相结合的方法,力求既保持历史线索的连贯性,又以案例展示的方式深入解剖思想概念在科学发展中的逻辑关联。

延伸阅读

1.萨顿.科学的历史研究.刘兵等编译.上海:上海交通大学出版社,2007.

2.张华夏.现代科学与伦理世界:道德哲学的探索与反思(第2版).北京:中国人民大学出版社,2010.

思考题

1.试述科学史的研究对象、研究方法和学科功能。

2.什么是科学?科学与技术的区别和联系是什么?


[1] 梅森.自然科学史.周煦良等译.北京:商务印书馆,1980.1.

[2] 齐曼.知识的力量——科学的社会范畴.许立达等译.上海:上海科学技术出版社,1985.215.

[3] Isis本身为古埃及神话中的丰饶女神、航海女神,又是女性与忠贞的象征,并被视为法老之母,艳丽异常,魔法无边。Osiris则是其兄兼丈夫,是自然界生产力之神,亦为丰饶之神,又是冥王,乃阴间审判者。

[4] E.Mach.History and Root of the Principle of the Conservation of Energy. Open Court Publishing Company,1991,pp.15-16.转引自李醒民.关于科学史的几个问题.载中国政法大学学报,2011(2):17.

[5] 彭加勒.科学与方法.李醒民译.沈阳:辽宁教育出版社,2000.10.

[6] 费耶阿本德.反对方法.周忠昌译.上海:上海译文出版社,1992.166.

[7] V.Ilyin and A.Kalinkin. The Nature of Science: An Epistemological Analysis:Moscow:Progress Publishers,1988.13.

[8] 江晓原.科学史十五讲.北京:北京大学出版社,2006.6.

[9] 萨顿.科学的历史研究.刘兵等编译.上海:上海交通大学出版社,2007.158.

[10] 钮卫星,江晓原.科学史读本.上海:上海交通大学出版社,2008.31.

[11] 爱因斯坦文集(第一卷).许良英,范岱年译.北京:商务印书馆,1976.84.

[12] Thomas S.Kuhn.The Essential Tension.Chicago:The University of Chicago Press,1977.128.

[13] 拉卡托斯.科学研究纲领方法论.兰征译.上海:上海译文出版社,2005.