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对中国古代的四大发明的思考
《科学方法论》读书报告
科学方法论和对中国古代的“四大发明”的思考
学习吴冲龙教授《科学方法论》的心得体会
姓名:
吴昕
学号:
提交老师:
吴冲龙
报告日期:
科学方法论和对中国古代的“四大发明”的思考
学习吴冲龙教授《科学方法论》的心得体会
一、前言
生活在科学之光普照人类的时代,我们享受着科学带来的种种便利,同时也更加努力地探索科学之路。
什么是科学、该如何开展科学研究?
这一直是我和其他所有从小接受科学教育,并致力于从事科学研究的人非常感兴趣、也时常感到困惑的问题。
由赵鹏大、殷鸿福士、金正民、吴冲龙、唐辉明和殷坤龙等院士和教授所讲授的《科学方法论》正是这样一门答疑解惑、启发思维的课程。
这些老一辈科学家将他们毕生在各自专业领域从事科学研究的科学思维和科学方法毫无保留地传授给我们,让我们的思路豁然开朗,也让我们这些正在科学道路上努力学习和艰辛探索的青年科学工作者获得了开启科学之门的钥匙。
二、科学和科学方法
什么是科学?
什么是科学方法?
该如何开展科学研究?
这是我们在从事科学研究时必须首先面对的课题。
科学的概念
科学,这个词汇具有丰富的内涵。
吴冲龙教授在课堂上为我们解释了它的来源和含义。
科学,英文为,源于拉丁文,后来又演变为,最后成了今天的写法,其本意是“知识”、“学问”。
现今我们所使用的“科学”二字是“”的日文意译(福泽瑜吉)。
年,康有为引进并使用“科学”二字(格物致知),使中国人正式认识了我们现在所研究的现代科学。
严复在翻译《天演论》等科学著作时,也采用了“科学”二字。
此后,经过“五四”运动的倡导和推广“科学”二字便在中国广泛运用。
世纪初,在宇宙论者威廉首次明确提出了“科学是知识”的思想后,人们开始认同科学为一种知识体系。
这种理解是对于科学的一种静态理解。
保加利亚学者伏尔科夫(Faircov)从动态的观点解释了科学的本质,他认为“科学的本质,不在于已经认识的真理,而在于探索真理”,“科学本身不是只是,而是生产知识的社会活动,是一种科学生产”。
【1】
吴冲龙教授在课堂上提到《苏联大百科全书》中比较全面的定义:
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,即当时所得到的,综合构成世界的科学图景的科学知识的综合。
”这个概念正是对前文提到对“科学”静态和动态观点的总结。
英国科学家贝尔纳(,)在其巨著《历史上的科学》中指出,完整意义上的科学包含个层次的含义,“科学”是()是一种建制;()一种方法;()一种积累的知识传统;()一种维持或发展生产的主要因素;()构成我们的各种信仰和对宇宙和人类的各种态度的力量之一;()与社会有种种相互关系。
【2】
尽管科学家和科学哲学的研究者们对于什么是科学有着不同的定义,但并不妨碍我们逐渐建立起一个关于“什么是科学”的总体概念,即包含了具体的科学知识、科学理论体系、科学方法和科学精神等多个层面概念的总和。
科学的分类
随着时代的发展,科学研究在世纪之后开始逐渐社会化,对科学本身的研究(“科学学”的主要内容之一)也在不断的发展着。
不同于、世纪的含义,当代科学研究不仅包含了自然科学,也包含了社会科学和人文科学【3】。
吴冲龙教授在课程中提到,为了便于科学考察和研究,学者对科学进行了分类。
吴教授将科学的分类总结为四个方面:
()功利分类:
实用科学,基础科学。
()对象分类:
自然科学、社会科学。
()属性分类:
物质科学、能量科学和信息科学。
()实践分类:
理论科学、技术科学、应用科学等。
陈克晶在其著作中指出,科学分类问题研究的是科学之间的关系,考察各门科学之间的区别和联系,确定每门学科在科学总联系中的地位,揭示整个科学的内部结构,建立相应的分类体系【4】。
科学方法
科学的分支学科之间的区别和联系,不仅决定于研究对象,同时还决定于科学认识中所采用的方法手段,以及把关于物质运动的基本规律的认识用于不同的实践目的的研究。
因此,必须进一步考虑认识的方法手段和直接的实践目的,考虑科学认识的能动作用。
在现代科学的发展中,方法手段的作用越来越明显,已经成为直接影响学科产生和分化的重要因素。
【4】
经典的科学方法有两大类,即实验方法和理性方法,具体的说主要就是归纳法和演绎法。
()归纳法:
将特殊陈述上升为一般陈述(或定律定理原理)的方法。
经验科学来源于观察和实验,把大量的原始记录归并为很少的定律定理,形成秩序井然的知识体系,这就是经验科学形成的过程。
经验科学要研究的最重要的一个问题就是怎样的归纳是有效的、可靠的?
自从严格意义上的科学延生以来,从未停止过这方面的探索和争论。
归纳法分完全归纳法和不完全归纳法,其中完全归纳法应用范围很小,因为对绝大多数事物,可观察的现象往往都是无穷的。
所以实用的归纳法必然是不完全归纳法。
其又分两种即简单枚举法和科学归纳法。
简单枚举法是不可靠的,只能得到或然性真理,因此科学归纳法是科学方法讨论的中心。
()演绎法:
应用一般陈述(或公理定律定理原理)导出特殊陈述或从一种陈述导出另一种陈述的方法。
亚里士多德在其巨著《前分析篇》中阐述了三段论推理,并用三段论法详细讨论了演绎的过程【5】。
从字面看来,演绎似乎不能得到新的东西,所以亚里斯多德的“三段论”遭到了以培根为代表一些学者的尖锐的批评。
但如果改变观念,认真思考一下什么是新,则就为发现演绎法的重要性。
从牛顿把天上的星体运动与地上的苹果落地相联系到如今的大统一理论,可见物质现象的背后的确很可能有统一的本质,这样就完全可能用很少的陈述推导出对大千世界的各种现象的正确陈述。
从这意义上说,新不一定指在旧体系之外的陈述,只要是另一种没见过的表述就是新,因为所有的具有现实意义的陈述都可以放在一个科学体系内。
笛卡尔注意到了这一点,所以他不赞同培根的观点,他看到了数学的演绎力量,并通过努力最终建立起真正实用的理性大厦,把古希腊注重理性思维提高到前所未有的高峰。
在经典的科学方法的基础上,当代学者对科学方法有了更细致的划分的研究。
李建珊在其著作《科学方法纵横谈》中总结道,“科学方法”不能简单地等同于“科学研究中所使用的方法”。
【1】他指出科学研究中所使用的方法种类繁多,按照普遍性程度和内涵的高低不同可以划分为三个层次:
第一层次是各门学科的研究方法,例如:
地质学中通过古生物化石确定地层相对年代的方法。
第二层次是各门学科研究的一般方法,如观察实验法、科学抽象法、逻辑方法、数学方法、技术预测和评估方法等。
第三层次就是指前文所提到的具有普遍意义的哲学认识方法,如归纳法、演绎法、矛盾分析法等,它普遍适用于自然科学、社会科学和思维科学等。
这三层次的方法并非孤立存在而是相互联系的,其中第二层次方法来源于第一层次的方法,是经过许多科学家经历无数次科学实践,从自然科学研究中概括和提炼得出的。
而第三层次的方法则是对前两个层次方法的抽象概括,并冲哲学认识的角度对前两者进行宏观把握,并指导其运用。
【1】
三、从科学方法角度对中国古代的“四大发明”的再思考
自李约瑟的传世巨著《中国科学技术史》问世以来,有关于为什么具有最能够与西方中世纪科学成就相媲美的中国古代科学成就未能孕育出近代科学,成为一个引发学界关注和争论的焦点。
总所周知,在我国的古代有着灿烂的科技文明。
我们的祖先在长期的生产活动和社会实践中发明了以火药、造纸、印刷、指南针等四大发明。
四大发明极大地推动了人类社会的进步,成为中华民族的骄傲。
然而,四大发明从其本质来看,都是属于技术实践的范畴,而非理论理解的性质和范畴。
首先来看指南针,它的发明是古代中国人在长期的实践中对物体磁性认识的结果。
人们首先发现了磁石引铁的性质,后来又发现了磁石的指向性。
指南针的始祖大约出现在战国时期,古人称它为司南。
它是用天然磁石制成的。
样子象一把汤勺,圆底,可以放在平滑的地盘上并保持平衡,且可以自由旋转。
当它静止的时候,勺柄就会指向南方。
当时的著作《韩非子》中就有:
先王立司南以端朝夕。
《鬼谷子》中也记载了司南的应用,郑国人采玉时就带了司南以确保不迷失方向。
第二,火药。
火药是由中国汉族人发明于隋唐时期,距今已有一千多年。
火药的研究开始于古代道家炼丹术,古人为求长生不老而炼制丹药,炼丹术的目的和动机虽然荒谬可笑,但它的实验方法却有可取之处,最后导致了火药的发明。
发明火药的炼丹家虽然掌握了一定的化学方法,但是他们的方向是求长生不老之药,因此火药的发明具有一定的偶然性。
第三,造纸术。
东汉和帝元兴元年(公元年),蔡伦在总结前人制造丝织晶的经验的基础上,用树皮、破渔网、破布、麻头等作为原料,经过切断,沤煮、漂洗、舂捣、帘抄、干燥等步骤制成的纤维薄片,最后制造成了适合书写的植物纤维纸,改进了造纸术,使纸成为人们普遍使用的书写材料,因而被称为蔡侯纸。
蔡侯纸对世界造纸业的发展及人类文化的传播具有深远影响,其基本工艺一直沿用至今。
最后,我们来看印刷术。
它开始于隋朝的雕版印刷,北宋刻字工人毕升在公元年至年间用细质且带有粘性的胶泥,做成一个个四方形的长柱体,在上面刻上反写的单字,一个字一个印,放在土窑里用火烧硬,形成活字。
然后按文章内容,将活字依顺序排好,放在铁框上做成印版,再在火上加热压平,就可以印刷了。
印刷结束后把活字取下,下次还可再用。
这种改进之后的印刷术叫做活板印刷术,它由蒙古人传至了欧洲,所以后人称毕升为印刷术的始祖。
这种印刷方法虽然原理简单,却与现代铅字排印原理相同,使印刷技术进入了一个新时代,为知识的广泛传播、交流创造了条件。
尽管我们的祖先对指南针、火药、造纸术和印刷术等技术的运用已经非常娴熟,但古代中国人并不知道其原理,也没有尝试找出其中的原理规律,并形成系统的理论。
科学的核心是关于世界处于什么样的状态,以及世界如何运作的系统理论知识。
科学是相对于技艺()的认知(),它具有思辨性,并总是猜想新实体、新过程和新机制的存在,直至对可能存在的新世界的探索。
【6】无论是中国古代的四大发明,还是郭守敬的天文观测仪器,张衡的地动仪,诸葛亮的木牛流马和孔明灯,都只能称为技术,而不能算是科学。
它们的本质就是“手段、技巧,是主观思维和操作能力相互结合,形成一个技术系统。
”,而不是具有系统化、规范化,对事物的本质的认识的理论体系。
因此,今天大多数中外学者都认为,在中国古代领先于西方只是在技术应用的领域,而科学研究则远落后于西方,甚至在某种意义上,中国古代并不存在科学。
这一结论常常刺伤对古代灿烂文明深感自豪的中国人。
然后,也同时另得我们反思中国的技术从公元世纪到世纪中叶一直领先于西方,那么为什么领先的技术没有催生出近代科学,反而在世纪后开始停滞不前?
【6】美国学者托比·胡弗在论著中提的这个问题,并从中国的社会组织、语言文字、思维方式、法律制度和教育考试体系等多方面讨论了导致中国科学发展受到严重阻碍的原因。
美国学者德克·布迪()认为,中国古代的行政官僚体系,科举考试制度、法律制度、以及儒家及新儒家意识形态的绝对统治等等,都阻碍了适于研究自然现象的方法论的创立,科学研究被放逐于中国社会的边缘,并使中国近现代在社会和科技方面一直处于落后的状态。
【6】
四、青年科学工作应具备的素质
新中国成立以后,尤其是改革开放以后,中国的领导人以全新的视角,高瞻远瞩,对科学技术在当代生产力的作用做出了及时、明确的理论概括。
年月,在北京召开的全国科学大会的开幕式上,邓小平发表了重要讲话,他提出:
科学技术是生产力,这是马克思主义历来的观点。
年,邓小平肯定了科学技术在当代生产力和社会经济发展中第一位的作用。
年初,他在视察南方并发表重要谈话时,再次强调:
科学技术是第一生产力。
他提出:
“要提倡科学,靠科学才有希望。
高科技领域,中国也要在世界占有一席之地。
搞科技,越高越好,越新越好。
”
中国的科学研究自此迎来了一个充满希望的春天,科学研究者也获得了前所未有的尊重和资助。
在这样的时代背景下,我们年轻的科学工作者应怎样展开科学研究,并将其与富国强帮的梦想联系起来,使中国真正成为科技大国,成为新时代的中国科研工作者肩负的重担。
在学习和研究了多位专家学者的研究成果和著作后,本人认为我们年轻的科学研究者必须具有以下方面的素质和能力:
(1)具有科学精神
科学精神是贯穿于科学活动过程中的内驱力和灵魂力,是人们在进行科学活动中所具备意识和态度,是科学工作者所应有的信念、意志、气质、品质、责任感和使命感的总和【1】。
罗伯特·默顿认为:
“科学的精神是指约束科学家的带有情感色彩的价值观和规范的综合体……那些由箴言和先例传达出来的且被赏罚所强化的规范,被科学家不同程度地内化了,由此塑造了科学家的科学良心……也可称之为科学家的‘超我’。
”【6】
我们所熟知的伽利略和布鲁诺,他们为了捍卫哥白尼的日心说,一位遭到罗马教廷的监禁,而另一位则被烧死在罗马鲜花广场。
正是由于具备了科学精神,科学家才会为了找寻真理贡献毕生的精力,甚至为了捍卫科学真理奉献自由和生命。
我们年轻的科学工作者在新的时代里,应继承和发扬科学精神,不畏惧一切艰难险阻,在科学的道路上奋勇探索科学的真理。
(2)掌握科学方法
科学方法对于科学活动研究而言,其地位和意义至关重要。
法国伟大的科学家和哲学家彭加勒()认为,科学创造“首先需要创造方法”。
【8】科学方法的重要性表现在三个方面:
(1)科学方法的发现作用;
(2)科学方法的论证作用;(3)科学方法的纠错作用。
伟大的俄国化学家门捷列夫在元素周期律的发现过程中,坚信寻找元素的性质极其相似性与它们的原子量之间的关系是最简洁和自然的方法。
正是这种思想方法导致了元素周期律的发现,更为可贵的是,门捷列夫在把元素按原子量递增顺序排列时,在元素化学性质渐变的自然进程发生中断之处,把元素的行列断开以留出空位。
这样不仅给尚未发现的元素留下了位置,还预测了几种待发现元素的化学性质和物理性质。
无疑,门捷列夫的成功得益于正确的研究方法。
【7】而美国天文学家克拉克借助望远镜技术的发展,通过科学观察的方法,在1862年发现了法国天文学家贝塞尔提出的天狼星的伴星——天狼B星,使贝塞尔的科学假说得以证实。
法国微生物学家巴斯德的“生源说”战胜谢普的“自然发生说则是科学方法纠错作用的生动例证。
【1】
(3)总结成科学理论
正如前文提到过,科学的核心是关于世界处于什么状态以及世界如何运作的系统理论知识。
许多科学史研究者认为中国古代不存在科学,正是基于缺乏系统的科学理论这一角度的观察。
《中国科学技术史》的作者李约瑟也断定“中国人在此(物理学)领域几乎没有系统化的思想”。
我们能找到“中国的物理思想”,“但很难谈得上它是一门发达的物理学”。
同样,在其他科学领域,譬如天文学和数学等,学者们也持有同样的见解。
由中国古代的教训,我们可以得出一个结论,年轻的科学工作者在从事科学探索和研究中,将成果形成系统的科学理论对于科学研究和科学发展具有至关重要的意义。
五、总结
综上所述,通过学习《科学方法论课程》,笔者系统地了解了什么是科学、什么是科学方法和如何开展科学研究,并对科学研究有了更深的认识。
具备科学精神,掌握科学的方法,是进行科研的必要前提,而将科研的成果归纳和演绎为科学的理论,是青年科学工作者应该追求的目标。
老一辈学者的科学态度,和他们的言传身教,使笔者受益匪浅,也为笔者的今后的科研工作树立了标杆,指明了道路。
参考资料
李建珊,科学方法纵横谈,郑州:
河南人民出版社,
贝尔纳(英),历史上的科学
陈洪,科学的沉思和沉思的科学
陈克晶、吴大青,自然辩证法讲义(初稿)专题资料之四:
科学分类问题,北京:
人民教育出版社,
奥尔德罗伊德(澳),知识的拱门,北京:
商务印书馆,
胡弗(美),近代科学为什诞生在西方:
第二版,北京:
北京大学出版社,
刘大椿、万重英,发现与创新之路,武汉:
华中理工大学出版社,
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