陈定学:究竟什么是科学?

选择字号:   本文共阅读 7495 次 更新时间:2017-03-30 18:23

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​陈定学  


【内容提要】数百年来,科学概念一直没有一个准确、清晰和完善的定义,科学的定义已经成为科学和哲学所面临的一大难题。本文根据科学的本质、内涵以及特殊性,尝试为其拟定了一个新的定义,试图对科学概念做出更为准确、清晰和完善的解释。新定义不仅揭示了科学的本质,而且明确地揭示了科学的特有属性,揭示了科学与其他学问和知识的不同。通过新定义,有可能对科学概念形成准确、清晰和完善的认识,有可能把科学与其他学问和知识严格区别开来,而科学和哲学所面临的定义难题也有望得到解决。


【关键词】科学;概念;定义


现代科学发端于17世纪,经过几个世纪的发展,科学取得了巨大成功和辉煌成就。科学极大地提高了人类的认识水平,它已经成为人类的主流认识方式,成为最令人信服的权威;科学还极大地改变了人类的生活方式,提高了人类的生活水平,推动了社会的发展,成为文明的典范。科学对于人类如此重要,那么,究竟什么是科学?或者说科学这一概念的定义究竟是什么呢?数百年来,虽然科学家和哲学家们进行了诸多研究,但令人遗憾的是,科学这一概念一直没有一个准确、清晰和完善的定义,对于“究竟什么是科学?”这一问题也未能做出令人满意的回答,该问题已经成为科学和哲学所面临的一大难题。为了解决这一难题,本文根据科学的本质、内涵以及特殊性,为其拟定了一个新的定义,试图对科学概念做出更为准确、清晰和完善的解释。


一、科学概念一直缺乏准确、清晰和完善的定义


由于科学的重要性,科学家和哲学家们也曾多次对其进行定义,例如英国著名物理学家、科学学的创始人贝尔纳在《历史上的科学》一书中把科学定义为:“科学可作为(1)一种建制;(2)一种方法;(3)一种积累的知识传统;(4)一种维持或发展生产的主要因素;以及(5)构成我们的诸信仰和对宇宙和人类的诸态度的最强大势力之一。”《辞海》(1999年版)的定义是:“科学:运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质的规律的知识体系。”法国《百科全书》的定义是:“科学首先不同于常识,科学通过分类,以寻求事物之中的条理。此外,科学通过揭示支配事物的规律,以求说明事物。”原苏联《大百科全书》的定义是:“科学是人类活动的一个范畴,它的职能是总结关于客观世界的知识,并使之系统化。‘科学’这个概念本身不仅包括获得新知识的活动,而且还包括这个活动的结果。”德国《百科全书》(1957年版)的定义是:“科学是作为一个整体的知识的总和”。[1]


贝尔纳认为科学是一种建制、一种方法、一种积累的知识传统等,这个定义很全面,但却不够准确,不够清晰,通过这个定义,人们仍然无法确切地知道科学究竟是什么。《辞海》以及各国的《百科全书》也对科学进行了定义,这些定义大都揭示了科学的本质——科学是一种“知识”、“知识体系”或“知识的总和”,这是它们的长处;但是,世界上存在着多种多样的知识,例如宗教知识、哲学知识、社会学知识、历史知识、经济知识、文学知识以及艺术知识等,那么,科学知识与其他知识又有什么不同呢?或者说科学究竟具有什么特殊性呢?十分遗憾的是,这些定义大都未能揭示出科学的特殊性,所以根据这些定义很难把科学知识与其他知识区别开来,这是这些定义的缺陷与不足。正是由于传统定义存在着缺陷与不足,所以长期以来,科学一直没有一个令人满意的、公认的定义。正如北京大学哲学系吴国盛教授所说,虽然“科学”是一个人们耳熟能详、妇孺皆知的词汇,但它的含义却相当模糊。[2] 数百年来,虽然人们经常在谈论科学、应用科学和研究科学,但很多人并不知道究竟什么是科学,科学的定义已经成为科学和哲学所面临的一大难题。


二、科学的新定义


如何解决这一难题呢?作者认为,我们可以根据科学的本质、内涵以及特殊性,重新为科学拟定一个新的定义,以便对其做出更为准确、清晰和完善的解释。参阅大量资料,并经过长期思考与探索,作者不揣浅陋,为科学拟定了一个新的定义:


科学是采用特定方法认识事物的学问,科学是经过严格检验的确实、普遍、严谨而又可靠的知识。


可以看出,新定义与传统定义大不相同,那么,新定义是如何对科学做出解释的呢?它能够揭示出科学的本质、内涵和特殊性吗?能够对科学做出准确、清晰和完善的解释吗?下面我们对新定义进行讨论。


(一)首先,新定义揭示了科学的本质:科学是一种学问和知识。


在解释科学概念的时候,首先必须解释的一个问题是:科学究竟是一种什么东西?或者说科学的本质究竟是什么?新定义对这个问题做出了明确的回答:科学是一种学问和知识,科学的本质就是学问和知识。科学一词源于拉丁文的scio,英文为science,其本意就是“学问”、“知识”,所以新定义的解释与科学一词的本意是契合的。


科学是一种学问,那么,人类为什么要做学问呢?这是因为人类生存于世界之中,为了维持自己的生存,必须与各种各样的事物打交道,必须与各种各样的事物发生联系和相互作用。为了更好地与事物打交道,为了更好地与事物发生联系和相互作用,人类首先必须认识事物,必须获得关于事物的知识,而做学问就是认识事物、获得知识的一种重要方式。那么,什么是“学问”呢?“学问”有两种含义,一是指知识、学识,这时的“学问”是一个名词;二是指做学问的过程,这时的“学问”是一个动词,本文所说的“学问”主要是指后者。那么,什么是做学问的过程呢?中国古代典籍《易·乾》解释说:“君子学以聚之,问以辩之。”《礼记·中庸》的解释更为细致:“博学之,审问之,慎思之,明辨之”;《辞海》的解释是,做学问就是“学习,问难。”[3] 如果从哲学认识论的角度看,做学问其实就是人类认识世界、认识事物的一种方式,而做学问的过程就是人认识世界、认识事物并获得知识的过程。


科学也是人类认识世界、认识事物的一种方式,所以科学在本质上也是一门学问。科学这门学问同样也会产生出知识,这种知识就是科学知识,科学往往以知识的方式存在,所以科学的本质就是学问和知识。科学这一概念不仅包括认识世界、认识事物的活动,而且还包括认识活动的结果——知识。


(二)新定义进一步揭示了科学的特殊性:科学是一门特殊的学问。


科学的本质就是学问和知识,但是,人类做学问的方式是多种多样的,例如有宗教的方式、哲学的方式、历史学的方式、文学的方式以及艺术的方式等等。虽然科学也是一门学问,但科学这门学问却是一种特殊的学问,它与其他学问存在着显著的不同。那么,科学与其他学问究竟有什么不同呢?科学究竟特殊在哪里呢?与其他学问相比较,科学最为特殊之处就是它的方法,科学采用的方法与其他学问所采用的方法大不相同。例如宗教采用的方法主要是想象,哲学采用的方法主要是思辨,而科学所采用的方法既不是想象,也不是思辨,而是一套特殊的方法,这是科学与其他学问的一个最大不同。


那么,科学所采用的究竟是什么方法呢?这种方法究竟特殊在哪里呢?科学所采用的是一整套严格而又规范的方法,为了更简明地说明这种方法,作者把这套方法归结为六个环节,这六个环节是:


(1)观察事实、发现问题;(2)认识问题;(3)提出假说;(4)检验假说;


(5)发表论文,科学共同体对论文进行验证与评价;(6)最后形成科学知识。


科学方法的第一个环节是观察事实、发现问题。达尔文曾经给科学下过一个定义:“科学就是整理事实,从中发现规律,做出结论”;英国著名科学哲学家查尔默斯在《科学究竟是什么?》一书中也曾指出:“科学是从经验事实中推导出来的知识”[4] 通过达尔文和查尔默斯的论述可以看出,科学起源于事实,通过观察事实并从中发现问题,这是科学研究的第一步,也是科学方法的第一个环节。科学方法的第二个环节是认识问题,科学研究者对问题进行分析、综合、归纳或演绎,并通过推理与判断,对问题产生一定的认识。科学方法的第三环节是提出假说,根据认识的结果,科学研究者对问题做出假定性的说明,即提出假说。假说只是一个假设,假设是否符合事实?是否正确?还需要对假说进行严格的检验,所以科学方法的第四个环节就是检验假说。如何检验假说呢?科学最常用的检验方法就是实验,科学研究者利用专门的仪器设备,通过一系列操作对假说进行检验与验证,从而确定假说是否符合事实,是否正确。假说一旦通过了实验检验,科学研究者就可以撰写论文并公开发表。论文发表后,科学共同体中的其他研究者可以对论文进行验证,提出质疑或评价。根据其他研究者的验证、质疑与评价,研究者对论文进行修改与完善,这是科学方法的第五个环节。如果能够通过以上五个环节,那么,假说就有可能上升为科学理论或科学知识,并被纳入到科学知识的体系之中。


通过科学方法的六个环节可以看出,科学方法环环相扣、步步深入,有序而又严密,规范而又严格,规范、有序、严格而又严密,这就是科学方法的特点,也是它与其他学问的最大不同。无论是宗教,无论是哲学,也无论是文学或艺术,大多数学问都缺乏这样一套规范、有序、严格而又严密的方法,所以我们说科学是一门特殊的学问。


(三)新定义揭示了科学的另一个特殊性:科学是一种特殊的知识。


通过做学问可以产生出知识,但学问有多种,所以知识也是多种多样的,除了科学知识之外,还存在着宗教知识、哲学知识、社会学知识、历史知识、经济知识、文学知识以及艺术知识等等。那么,科学这门学问所产生出来的知识与其他知识有什么不同吗?或者说科学知识具有自己的特殊性吗?回答是肯定的,科学知识确实与其他知识不同,科学知识是一种特殊的知识。那么,科学知识究竟特殊在哪里呢?新定义明确揭示了科学知识的特殊性——科学知识是经过严格检验的,确实、普遍、严谨而又可靠的知识。下面我们就对科学知识的特殊性进行讨论。


(1)科学知识是经过严格检验的知识。


我们在探讨科学方法的六个环节时已经指出,在科学知识形成之前,它必须经过两次严格的检验,第一次是实验检验,第二次是科学共同体的检验与验证,所以科学知识是经过严格检验的知识。与科学知识相比较,其他知识例如宗教知识、哲学知识、社会学知识、历史知识、经济知识、文学知识以及艺术知识等等,大都没有经过如此严格的检验,所以科学知识不同于其他知识,它有自己的特殊性。经过了严格的检验,这是科学知识最为显著的一个特征。


例如关于思维的器官问题,数千年来,很多哲学家和医学家都认为思维的器官是心脏,当时绝大多数人都认为这种观点是正确的,它几乎成了“经典”与“权威”。它真的是“经典”与“权威”吗?古罗马医学家盖仑通过实验对这个观点进行了检验,结果发现人的感觉和运动都产生于大脑,而不是心脏,所以思维的器官是脑而不是心。盖仑的实验证明,人们长期尊崇的所谓“经典”与“权威”观点原来是错误的。由于盖仑的结论是通过严格的检验而得出的,所以这个结论是真实的,是符合实际的,这个结论也成了人们公认的科学知识。古代哲学家和医学家们关于心是思维器官的观点,并没有经过严格的检验,无法证明它是符合实际的,也无法证明它的真实性和正确性,所以它不可能成为科学知识。通过这个例子可以看出,科学知识是经过严格检验的知识,它不同于其他知识,它具有自己的特殊性。


(2)科学知识是“确实”的知识。


科学知识为什么要经过严格检验呢?目的就是要得到“确实”的知识,防止虚假、错误或荒谬的知识进入科学的行列。那么,什么是“确实”的知识呢?“确实”就是符合实际,就是如实地反映事物的本来面貌,所谓“确实”的知识就是符合实际的知识,就是如实反映事物本来面貌的知识,就是真实的知识即“真知”。为什么说科学知识是“确实”的知识呢?一个最重要的原因就是它通过了严格的检验,检验的结果证实这些知识确实是符合实际的,是如实地反映了事物本来面貌的。如果一个知识无法通过严格的检验,无法证明它是符合实际的,那它就很难进入科学知识的行列,所以严格的检验能够保证科学知识的确实性,保证科学知识是“真知”。与其他知识相比较,科学知识无疑是最为确实的知识,这不仅是科学知识的一个显著特征,而且也证明科学知识确实是一种特殊的知识。


我们以人体的循环系统为例,人体是一个复杂的整体,在人体中存在着一个输送营养物质和能量的循环系统,否则人就无法维持生命。那么,人体中的这个循环系统究竟是什么呢?中医理论认为这个系统是“经络”,而在经络中运行的是一种叫做“气”的东西,中医的这个理论已经持续了数千年之久,很多人都把它视为“经典”。但是几千年来,人们一直无法发现“经络”和“气”的真实存在,既不知道它们在人体的精确位置,也不知道它们究竟是什么样子。现代医学也认为,人体中确实存在着一个输送营养物质和能量的系统,但与中医不同的是,现代医学认为这个系统是由心脏以及大量的血管所组成的循环系统,在这个循环系统中运行的是血液。现代医学通过人体解剖,在人体中找到了真实的心脏、血管、血液和血液循环系统,并可以让所有的人亲眼目睹它们的样子。事实证明,现代医学关于血液循环系统的知识是符合实际的,是确实的;而与现代医学相比较,中医关于“经络”和“气”的知识则是不符合实际、不确实的,所以中医的这些的知识很难进入科学的行列。当然,许多中医知识产生于古代,由于认识水平和科学发展水平的限制,古人作出一些不符合实际的想象、猜测或假设,也是可以理解的,但是,那些没有经过严格检验的想象、猜测或假设决不可能是科学。中医要发展,要跟上时代的步伐,就必须采用科学的方法,走科学的道路。


(3)科学知识是“普遍”的知识。


科学知识不仅是“确实”的知识,而且是“普遍”的知识。什么是“普遍”的知识?所谓普遍的知识是指科学知识具有普遍性,在一定的条件下,它可以适用于所有的经验对象,对所有的对象都是同一的;或者说科学知识的适用范围是普遍的,是“放之四海而皆准”的。


普遍性也是科学知识的一个重要特征,那么,如何理解科学知识的普遍性呢?我们以宗教知识为例,只有信仰某种宗教的人才会相信、认可这种知识,而不信仰这种宗教的人就不会相信、认可它。例如信仰基督教的人相信、认可关于上帝的知识,而信仰伊斯兰教的人就不相信、不认可关于上帝的知识,无神论者更是不相信、不认可任何宗教知识,宗教知识无法得到人们普遍的公认,它的适用范围是有限的,所以宗教知识不是普遍的知识。哲学知识同样也是如此,例如唯物主义认为世界的本原是物质,精神决定于物质;而唯心主义却认为世界的本原是精神,精神决定物质。由于这些哲学知识不能被人们普遍公认,由于它的适用范围是有限的,所以很多哲学知识也不是普遍的知识。但是科学知识却不同,例如3 + 5 = 8这个数学知识,无论是信仰基督教的人,无论是信仰伊斯兰教的人,无论是唯物主义者,也无论是唯心主义者,世界上绝大多数人都公认这个数学知识是正确的,它对所有的对象都是同一的,它的适用范围也是普遍的,是“放之四海而皆准”的,所以这个知识称得上是一个普遍的知识。


不仅是3 + 5 = 8这个数学知识具有普遍性,所有的科学知识都具有普遍性,普遍性是科学知识的一个显著特征。正如时东陆先生在“科学的定义”一文中所指出的那样:科学与信仰(Believe)无关,科学与感觉(Senses)无关,科学与看法(Perception)无关。因为信仰、感觉、看法是因人而异的,而科学是唯一的、客观的。无论任何人都必须接受正确的结论,因为真理是唯一的、可重复的、泛普的。[5]


(4)科学知识是“严谨”的知识。


科学知识不仅是“普遍”、“确实”的知识,而且还是“严谨”的知识。什么是“严谨”的知识?“严谨”一词的含义是“严密,无疏漏”[6]所谓“严谨”的知识就是准确、清晰、严密、系统而又自洽的知识。与其他知识相比较,科学知识无疑是最为准确、清晰、严密、系统而又自洽的知识,所以严谨性也是科学知识的一个显著特征。


为什么说科学知识是“严谨”的知识呢?作者认为,科学知识的严谨性主要表现在四个方面:(1)科学概念准确、清晰。科学的概念大都具有准确、清晰的定义,而且这些定义具有普遍性、严格性和唯一性;(2)科学知识的表达规范而又严密。科学知识大都是通过清晰的概念、规范的语言、数学公式、定理或定律等方式表达的,这种表达方式规范而又严密。(3)科学知识体系是一个井然有序的系统。经过数百年的发展,科学已经构建了一个宏大的知识体系,这个知识体系不仅内容极其丰富,而且还是一个井然有序的系统,每一个科学知识都有可能在这个系统中找到它的准确位置。(4)科学知识在逻辑上是自洽的。虽然科学知识构成了一个宏大的系统,但这些知识并非是互相矛盾、互相冲突的,它们在逻辑上是自洽的。正是由于科学概念准确、清晰,科学知识表达规范、严密,科学知识体系井然有序,并且逻辑自洽,所以科学知识是“严谨”的知识。与科学知识相比较,其他的知识在严谨性方面都不如科学知识,所以科学知识是一种特殊的知识。


我们以万有引力定律为例,世界上存在着大量物体,物体与物体之间会发生相互作用,会产生一种相互吸引的力,即引力。那么,如何来表达、说明物体之间的这种引力呢?牛顿通过“万有引力定律”对这个问题作出了解释:任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引,该引力大小与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。该定律的数学公式是:

其中F表示两个物体之间的引力,G表示万有引力常量,m1表示物体1的质量,m2表示物体2的质量,r表示两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)。牛顿万有引力定律是科学知识的一个典范,该定律对物体之间的引力作出了准确、清晰、严密、系统而又自洽的解释,通过牛顿万有引力定律就可以清楚地看出,科学知识是一种极其严谨的知识。


(5)科学知识是“可靠”的知识。


科学知识不仅是“普遍”、“确实”、“严谨”的知识,而且还是“可靠”的知识。什么是“可靠”的知识?所谓“可靠”的知识有两种含义:一是说这种知识是真实可信的,可以信赖的,而不是虚假的、不可信赖的;二是说这种知识是可以重复的,屡试不爽的。知识的可靠性十分重要,如果知识不可靠,那人类就无法根据知识去了解、认识事物,也无法根据知识与事物进行合理的相互作用,这样的知识不仅毫无用处,而且还有可能对人类造成危害。


那么,科学知识为什么是可靠的呢?一是因为科学知识是“普遍”、“确实”和“严谨”的知识,而“普遍”、“确实”和“严谨”的知识是可靠的;二是因为科学知识经过了严格的检验,经过严格检验的知识一定是可靠的。例如人身识别是刑侦司法中的一个重要问题,古人常用滴血之法进行人身识别,由于这种方法极不可靠,所以造成了许多冤假错案。生命科学发现,不同的人基因存在着差异,这种差异可以像指纹一样具有“唯一性”,被形象地称为“基因指纹”,基因指纹已经成为一个重要的科学知识。根据这个知识,现代科学技术已经发展到能从一滴血、一根头发、一口唾液或一片皮屑中找到基因指纹。如果一个罪犯在作案现场遗留下血液、头发、唾液或皮屑等,那么,科技人员就能从中找到基因指纹,并进行DNA鉴定。如果一个疑犯身上的基因指纹与现场发现的基因指纹是一致的,那么,就可以100%地确定这个疑犯就是罪犯。通过基因指纹进行人身识别,这个科学知识不仅准确无误,而且屡试不爽、极其可靠。如果把基因指纹识别与古代的滴血之法进行比较,就可以明显地看出滴血之法是极不可靠的,而基因指纹识别这种科学知识是十分可靠的。


不仅基因指纹识别知识是可靠的,而且所有的科学知识都是可靠的,可靠性是科学知识的一大特征。与科学知识相比较,其他知识的可靠性大都不如科学知识,所以科学知识是一种特殊的知识。


三、新定义的特点


上面我们对新定义进行了讨论,通过讨论可以看出,新定义对科学概念做出新的解释,那么,新定义是如何对科学概念做出解释的呢?新定义与传统定义有哪些不同呢?新定义又有哪些特点呢?


首先,新定义揭示了科学的本质:科学是一种学问和知识,科学这一概念不仅包括人类认识世界、认识事物的活动——学问,而且还包括认识活动的结果——知识。但是,世界上有多种学问和知识,科学只是其中的一种,那么,科学与其他学问和知识有什么不同?科学这门学问和知识的特殊性究竟在哪里呢?长期以来,虽然传统定义也正确地指出了科学的本质,但它们对科学与其他学问和知识的不同,对科学的特殊性揭示不够,甚至把科学与其他学问和知识混为一谈,使得人们对科学的认识模糊不清,这是传统定义最大的缺陷与不足。


为了弥补这些缺陷与不足,新定义重点揭示了科学的特有属性或特殊性,揭示了科学与其他学问和知识的不同。新定义明确指出,科学与其他学问和知识的不同,科学的特有属性或特殊性主要表现在两个方面:其一,科学是一门特殊的学问,科学最特殊之处就是它的方法,它采用了一套严格而又规范的方法,这是科学与其他学问的最大不同,也是科学的一个特有属性。其二,科学是一种特殊的知识,科学知识是经过严格检验的,确实、普遍、严谨而又可靠的知识。与科学知识相比较,其他知识大都未经过严格的检验,在确实性、普遍性、严谨性以及可靠性方面均不如科学知识,所以科学知识是一种特殊的知识。


逻辑学指出:“定义就是揭示事物的特有属性(固有属性或本质属性)的逻辑方法”[7] 新定义不仅揭示了科学的本质,而且还揭示了科学的特有属性,明确指出科学与其他学问和知识的不同。这样通过新定义,人们就有可能对科学概念有一个准确、清晰和完善的认识,就有可能把科学与其他学问和知识严格区别开来,就有可能准确地回答“究竟什么是科学?”这一问题,而科学和哲学所面临的那个定义难题也有望得到解决。


2017-3-28于郑州


【注释】

[1] 张长城等主编:《新科学知识手册》,吉林大学出版社1985年版,第341页。

[2] 吴国盛:《现代中国人的“科学”概念及其由来》,《人民论坛》2012年1月(中)总第353期。

[3] 夏征农主编:《辞海》,上海辞书出版社2000年版,第1360页。

[4] [英] A.F.查尔默斯:《科学究竟是什么?》,商务印书馆2007年版,第13页。

[5] 时东陆:《科学的定义》,《科学》(上海)2007年第5期。

[6] 李行健主编:《现代汉语规范词典》, 外语教学与研究出版社、语文出版社2004年版,第1498页。

[7] 金岳霖:《形式逻辑》,人民出版社1979年版,第42页。


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