科學是什麼1|科學的目的、精神、方法、侷限

“科學”一詞是近代日本學界對英文“Science”的翻譯,“Science”來源於拉丁文“

Scientia”,意為“知識”、“學問”。在日本幕府末期到明治時期,“科學”是專門的“個別學問”,以“分科的學問”的意義被使用著,在近代側重關於自然的學問。

所以,從字面意義上,我們很難直接回答科學是什麼這個問題,科學側重獲取知識的方法、過程,而非知識本身。我們需要從科學的目的、精神、方法、歷史、與哲學、神學、宗教的關係去了解科學的內涵與外延。

科學起源於古希臘自然哲學,在文藝復興時期產生,在近現代得到發展。

科學是使用經驗實證的方法,對現象進行歸因的學科。

1 科學的目的

發現自然、社會、思維的規律,不只是追求眼前的實用,而是刨根問底探尋背後的原理。

追求主觀的認識與客觀的實際達到一致。發現事物的因果關係、自然的規律(廣義來說,也包括社會、思維規律)。

科學不以追求短期的實用為目的,更多的是一種更高層面的對於好奇心的滿足,但站在長遠的眼光來看,其帶來的應用是自然而然的,相對較大的。

哲學也是一種較高的精神層面的追求,科學與之不同的是,追求量化、邏輯推理、實證。哲學往往容易形成一家之言,而科學卻是累進的、往前看的,後人總是站在前人的基礎上,通過發現問題、質疑,推理、實證,進一步增進理論的適用範圍。而哲學往往還會往前看,相對於古代的哲學家,現代的哲學只能說各有千秋。

科學要探究事實背後的規律,上升的理論的高度,但不是虛無飄渺的理論,是有邏輯推理和實踐驗證的,是經得起檢驗的,是有明確適用範圍和邊界的,不是想當然的,也不是偶然發生的。

成為中國主導傳統的儒學缺少對世界提供整體解釋的理論興趣。安排世界的秩序是中國思想的主流,至於怎樣去解釋世界反而不是儒學的精彩所在。

2 科學精神

求真務實、改善創新的精神,質疑、理性、實證的精神,大膽假設、小心求證的精神。

科學精神要體現一種理性質疑、邏輯推理、實踐驗證的態度,一種求真務實,不斷追求改善創新的精神。

中國人會為歷史之真、為人之真,會為形形色色的忠孝節義殺身成仁,對於宇宙論的真卻不太關心。

3 科學的方法

科學要用數據說話,用邏輯推理,用實踐檢驗。

包括定量分析、邏輯推理、實踐驗證的方法。

如確保觀察嚴謹的方法、確保假說邏輯嚴密的方法、大樣本隨機雙盲對照實驗的方法。

定量分析離不開數學、離不開觀察和實驗(包括邏輯思維和思想實驗)。

從具體到一般、從一般到具體的抽象、歸納、演繹方法是邏輯自恰的。

人類有史以來就開始探索外部世界,但一直到近代(16、17世紀?)才開始有了實質性的突破。在這之前,人們一直在進行著頭腦中較純粹的思辨,而沒有與自然世界進行必要的互動。亞里士多德等人的觀點從公元前開始影響了人類兩千年。這其中也有自古以來宗教的力量。直到16、17世紀開始,人們終於開始懷疑宗教的權威,開始學會質疑,也開始使用證據進行推理(reasoning)。與此同時,人們意識到,既然宗教權威都可以被質疑,那麼人類一直以來關於這個世界的看法,當然也可以得到質疑!與此同時,人們終於開始走出純粹的頭腦中的思辨,開始對自然界進行觀察和記錄,而且使用數學(數字,幾何形狀)等進行記錄觀察的結果(這便是測量的開始)。通過觀察和記錄,人們便得到了關於這個世界的一些信息,並且人們認為這些信息是“客觀的”(objective),也就是說不同於以前純粹的頭腦中的思辨,不同人有不同觀點並且誰也說服不也誰,不同的人進行同一個“客觀的”觀察所得到的結果是相同的,所以這樣的觀察和結果是可以依靠的——這便是“客觀”的含義,不因觀察主體人的改變而改變。為了觀察,人們按照經驗製造更好用的工具(儀器),從而得到更好更有用的觀察結果。而製造更好用的工具,就是“技術”。當然,這裡面還少不了金錢、權利、地位、名聲等因素的影響和推動。從現在開始,我們可以把觀察得到的結果,稱為“數據”,因為數學很自然地可以用來描述觀察的結果(結合自己之前對數學和現實世界的理解,很好解釋),也就是說,多數時候,可以把觀察結果數字化、數學化。從這些數據出發,結合邏輯推理(構成人類思維的基本工具),人們可以嘗試進行歸納、猜想、假設等思維活動,對外部世界發生的現象做出合理的描述和解釋。

一個典型的例子,行星的運動軌道,在很長時間內教會都說是完美的圓,人們也都無法反駁。但通過第谷(Tycho)等人觀測到的數據,經過計算發現,無論如何也無法將數據與圓吻合,而是與橢圓吻合得最好。通過觀測得到的客觀數據,加上邏輯推理,形成證據,證明行星軌道不是圓而是橢圓。(當然,這裡意思是說“軌道就是橢圓”嗎?當然不是。意思是,數據與理論上的橢圓契合度非常高,誤差很小,比圓小得多得多得多,差了很多數量級,並且通過數據我們也對理論和實際的誤差有了一些經驗上的瞭解。另外,橢圓也只是一個簡化且足夠準確的模型,當需要更高準確度的場合,可以再次通過數據,發展出更復雜而準確的模型,比如橢圓的基礎上加一些修正之類的。)

後來,人們不僅開始觀察,還開始針對不同的目標,人為地設計不同的場景,在這些人為場景中有目的地進行觀測。這便是“實驗” (experiment)。

我們以行星軌道為例子,再次明確地闡述一下,什麼是“科學方法”(scientific method):

I 提出一個問題 (行星的軌道是什麼樣的?)

II (設計實驗場景),觀察(觀測),並瞭解結果(定性的趨勢、定量的數據)

III 通過歸納、猜想等,提出理論假說(定量情況下是數學模型),然後用數據進行驗證,看契合度和誤差是否滿意(滿足描述要求,滿足應用要求等),調整修改模型,直到得出滿意的、大多數人接受的方案(模型),形成暫時的理論。(暫時的理論就是,太陽系的行星,圍繞太陽按橢圓軌道運動,並且迄今為止觀測到的數據提供了大體上的誤差信息,大多數場景中,按橢圓軌道得出的進一步信息,其誤差可以滿足需要。)

IV 後續的時間中,出於不同的目的,不同的時間、地點、人物進行相同的觀測,得到數據,不斷對理論進行檢驗。只要發現一例數據與理論不吻合的(當然前提是要可靠,具體什麼是可靠,貌似也只能具體問題具體分析了),理論就被判失效,將回到step 3重新發展新的理論。這便是科學理論的“可證偽性”——也正是這種可證偽性,使得科學理論能夠不斷地自我修正,不斷地發展,越來越準確、深入和有用。

近代原子論是屬於實證科學,是通過實驗和計算建立起來的。古典希臘時期的原子論完全是思辨的產物。
在科學研究方法上,近現代西方科學家大多采用觀察和實驗的方法,以及數理邏輯推導的方法。伽利略被後人稱為“現代自然科學之父”,不僅在於其在科學上的發明和發現,而且更重要的在於他在科學研究方法上的貢獻。因為從那以後,現代自然科學研究方法及其步驟,基本上都是沿著他所開創的道路前進的。與此同時,中國科學研究仍然主要採用傳統的整理典籍和總結經驗的方法。

4 科學的一般特點

科學有不同於其它人文學科的特點:

I 邏輯自恰性;

II 簡單性;

III 適應範圍明確有限;

IV 實踐性,不能與任何適用範圍內的任何事實產生矛盾,並且可以做出預測,預測能被檢驗;

V 普適性,沒有文化、種族、信仰、時空的界限;

5 科學可以討論的事物(領域)

科學不是普適的,有其特定的領域:

I 需要概念明確;

II 標準、客觀、可量化;

III 可證偽性;

IV 有很強的錯誤可糾正性;

6 陰陽五行學說

陰陽五行學說是一種變通的哲學觀念,可以幫助人建立一個認知世界的簡單模式,因為人的文化差異、知識多寡、閱歷是否廣博、價值觀的不同可能會產生截然不同的認知,甚至相反的概念。陰陽五行學說具有以下特點:

I 概念模糊,因人而異;

II 不可量化,不可靠或說不靠譜,沒有客觀定量的標準,緒論千差萬別;

III 不可證偽性;

7 中醫中藥

中醫有其一定的歷史、養生、文化價值,能食用就有其營養價值所在,食療也是一種治療方法。

I 一些中藥其中有西藥成分;

II 沒有明確的毒副作用說明;

III 藥效不能排除安慰劑效應;

IV 藥效不能排除自愈功能,不能錯把先後關係當成了因果關係;

V 可能存在一些有效成分,但都沒有經過雙盲對照隨機大樣本實驗;

VI 喜歡拿個案說事;

VI 望聞問切是原始的方法,大可以使用現代的儀器;

中醫探究病因和中藥的藥效只有模糊的經驗參考意義,沒有科學的指導意義。科學除了經驗,還必須講邏輯和實證,是經驗直覺和邏輯實證的區別。

8 科學不等於正確

科學規律是有其明確的適應範圍和邊界條件的。我們說“這是科學的科學的,這是不科學的”,強調的不是結論的正確與否,而是強調科學目的、精神和方法。

9 科學的侷限性

科學有其侷限性,科學也受到人們從自然現象中探尋本質的能力的限制。人會犯錯,同時,由於信息的缺乏或者誤解,人們有時候也會得出錯誤的結論。科學本身是具有自我糾錯能力的,當我們獲取了新的知識、技術、方法(如望遠鏡、顯微鏡、微積分),即必須改變或者拋棄原本錯誤的想法。科學只有起點,沒有終點。

科學不是萬能的,科學並不能解決世間所有領域的問題,特別是精神層面的問題顯得很無力,諸如道德、價值判斷、社會取向、個人態度這些問題是無法用科學方法加以解決的。但科學的精神、方法卻是我們需要提倡的。

科學求“真”、求“力”,科學可以深入微觀的粒子世界、仰望宏觀的星空,但往往對於自己、他人的內心世界卻很陌生。原子裂變或聚變可以帶來驚人的能源或力量,但我們不要低估信仰的力量、愛的力量、精神的力量。

人類追求“真、善、美”,追尋生命、生死的意義。科學求“真”,是冰冷的事實規律,是理性的,與意義無關,與感性無關。我們只能說,科學的歸科學,哲學的歸哲學、宗教的歸宗教、文學的歸文學、藝術的歸藝術。

附:科學作為分科一詞的科學領域(自然、社會、人、生命、健康、心理):

科學是什麼1|科學的目的、精神、方法、侷限

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