第四讲 科技与我们的生活 对科学和技术的哲学思考
“科技”也许是我们这个时代出现频率最高的词汇之一。我们的衣食住行完全离不开科技成果，不论是通信设备、交通工具，还是各种家用电器、城市建筑，几乎没有任何东西不渗透着现代科技的结晶。然而，无论今天的人们如何定义“科技”这个词，其含义都与最初的用法关系密切——“科技”最初并不是一个意思单一的词，而只是“科学技术”的简称，也可以看作“科学与技术”的总称，亦即英语里的“science and technology”。
所以，为了更好地理解“科技”的意思，我们得回到源头上，看看到底什么是科学，什么是技术；了解一下这两个概念是怎么来的，两者又是什么样的关系，二者为何以及如何能结合到一起。
技术是什么
我们先来谈技术，再来论科学。这样做一方面是由于技术的出现远早于科学，另一方面是因为科学的内涵比技术复杂得多，需要在后文中逐步展开。作为人类理智的高级成就，科学只有在文明比较发达的时期才会出现，而技术则不然。考古学家通过对早期人类族群与部落生活进行考察后发现，当人类还处于很初级的文明形态时就已经有了各种手工制作的成果，有些物件甚至非常精良。虽然当时的人并没有“技术”的概念，但那些制作成果都是真正的技术成就。
比如，原始的人们需要取火，他们先是提取自然火，然后学会了保存火种，以人工的技术方式去制造火焰，这整个过程其实就是一种制作与生产技术的过程。再比如，人类为了地盘和食物而斗争，在一次次战斗和捕猎大型动物的过程中，发明了各种近程和远程武器，那些也都是技术产品。
当然，石器、陶器、木器之类的作品仅仅是技术活动的产物，它们能帮助我们对“技术”这个概念有直观的了解，但并不足以涵盖“技术”的全部意义。那么“技术”这个概念，究竟是什么意思，应该如何对它进行更为恰切的解释呢？
一种人类制作活动
古希腊人对这个问题已经有了相当深刻的思考。公元前4世纪的时候，著名哲学家亚里士多德提出了一个非常重要的观点。他认为，人类的活动大致可以分成三类：一类是理论（theoria），一类是实践（praxis），还有一类是制作（poiesis）。
“理论”大体上是指我们对于各种各样的事情进行沉思，尤其是思考它背后的机理和本质。进行理论活动的时候，我们自己并不直接投身到事情里面，而是保持一定的距离“观望”和“思索”它，试图分析和总结出一些可言传的经验。
“实践”的含义也和我们今天的看法有所不同。亚里士多德所说的“实践”主要是指在日常的社会生活中和别人打交道，尤其是在政治、伦理等意义上亲身参与社会生活。亚里士多德把政治家从事国家管理、外交等事情叫作实践，也把人和人之间的道德、伦常关系叫作实践性的。比如，一件事情是好是坏由公众来评议，大家关于这些事情进行交流，也是实践活动。
最后，所谓的“制作”不仅可以指通常的物件制造，还可以指我们进行某种艺术创作的行为。比如，写一段音乐，写一个剧本，写一首诗歌等，这些都属于亚里士多德说的“制作”。
亚里士多德还指出，人类活动的这三种类型背后都有着不同的“灵魂”能力在支撑。这里我们不必纠结“人到底有没有灵魂”这个问题，因为亚里士多德关注的焦点也不在此。他最核心的想法完全可以翻译成更容易理解的表述：人类这三种不同类型的活动背后是不同类型的“思维模式”。亚里士多德认为，理论活动背后的思维模式是“理性”，但这仅仅是进行理论分析和沉思时使用的理性，也可以叫“理论理性”或“知识”（episteme）。进行实践的时候，主导的思维模式虽然也属于理性，但这不是满足于纸上谈兵的理性，而是筹划和投身具体事物中进行决策的“实践理性”，或者叫“实践智慧”“明智”（phronesis）。至于制作行为，主导它的是某种“无中生有”的思维模式，也就是要让一个观念从单纯的想法走到具体的现实当中，把它真正地实现和生产出来——亚里士多德称其为“技术”（techne）。
可以看到，这位大哲学家对“技术”的定义与我们的理解有一定距离。在他那里，“技术”并不是指一种创作活动或创作结果，而是指这个创作背后的那种思维方式或精神力量，它决定了我们当前这个行为的性质。这一点非常重要，因为人的行为并不只是一个纯粹的物理过程，而是被有意识的目的和计划所支配的。一种行为到底应该定性成什么，在很大程度上取决于行为背后的意图与设想。技术精神的一个根本特点就是它和一种特定的目的绑定——它就是为了创造某种实物。当然，由于技术和制作活动的对应关系，后来的人们渐渐地不再把“技术”仅仅视为一种灵魂的动力，而是直接与制作活动合二为一。但“技术”概念的核心仍然是指为了某种特定的目的而进行创造，它和理论思考、政治实践有根本差别。
总而言之，技术制作和人类智慧的发展水平没有内在关联。比如，要大家写一篇文章，不同的人文化程度有高有低，文章写得有好有坏，但目的一样，而且只要能写出来就可以。同样，钻木取火和用打火机点火虽然有技术水平上的高低之分，可就技术的本性而言，它们也都是为了同样目的并使用了某种方法达到了目的。正因如此，“技术”在原则上与背后的理论知识类型无关，因为任何人、任何时代、任何文明，都拥有自己的技术，至于他们是如何发展出这种技术的，则是另一个问题了。
一种塑造生活的方式
显然，今天的生活离不开技术，古人的生活、原始人的生活也同样离不开技术。这种“离不开”不仅属于日常活动的层面，而且是源于一个更深刻、更根本的层面，它暗中引导了我们的思维方向。
比如，我现在口渴了，会想到什么？会想去喝水。拿什么东西喝水呢？拿杯子喝水。但这样一来我们就已经和原始人不一样了，因为他们想到水，可能会直接想用罐子或者其他容器去装。这些容器的使用又是和其他用具有关的：如果我要加热水，可能用电水壶加热，那就需要房间里有电，需要整个电力系统的运作，如此等等；古人则必须用火烧水，继而需要柴火，那首先就得有木料、得有斧子去砍木头等。
又比如，我们要到一个地方去，可能会选择坐车，如果远一点就坐火车或飞机。但对古人来说，他要考虑的是步行，还是骑马，抑或坐马车。他的选择甚至都不取决于他有没有看到某辆马车现成地放在他面前，不取决于他有没有足够的经济实力，而是他自然而然地觉得，要到一个地方去的话显然就只有那样一些交通方式，其他办法都不现实，甚至不可设想。
上述这些例子是为了表明，选择过程与需求链条不仅反映了人们联想方式上的差别，更反映了人们生存方式上的差别。生存方式一方面取决于整个社会的物质条件的基本架构，另一方面取决于在这个物质世界中生活的人自身的思维认知架构或者说世界观。这两种架构是我们整个生活的背景、基础和限制，它们共同决定了人类生活方式的基本形态，人的一切现实活动都是在这个背景前提下展开的，甚至连想象力也无法超出这种限制。
可以说，物质和思想的基本框架正是“技术”的意义在不同层面上的体现。“技术”概念中包含了目的性、理解事物的角度、使用和改造事物的方式、具体的生产活动等诸多内涵，它们在很大程度上决定了一个时代的人总体上会如何看待事物和处理事物，会如何理解不同事物之间的意义关联，从而影响到这个时代的生活方式。
在刚才举的例子中，热水在古代生活中可能与火、木柴、斧子等事物关联起来，而在今天的城市生活里会更多地与电子器物关联起来。不同的关联倾向会进一步影响到人们对相关事物的理解，比如今天的人关于水的认知判断、价值评定、利用方式等就与古代大大不同。具体的技术制作活动与世界观的互动相生关系在潜移默化中塑造了我们的实际生存形态，在一定程度上也决定了我们对一切可能的生活方式的基本构想。古人想不到坐飞机并不是因为想象力的缺乏，而是“技术—世界观”架构本身的局限性所致；今天的人一想到联系某个人就会首先想到去拿手机，不可能去想什么心灵感应。这些非常自然的反应正是技术参与塑造了人类生活基本方式的结果，它决定了我们生活的底线和想象力的天花板。
简而言之，人类的整个生活一直都处于技术的大背景之下，技术既是一切可能的生活方式的前提，也是它们的限度。因此，当我们不是从某些特定的具体制作产品角度来看待技术，而是将其理解为人类生活模式的决定性条件时，就会看到“技术”在最终意义上是某种总体性的“框架”。我们的整个生活一开始就坐落其上，这个总体架构对人类的存在方式具有全局性的影响。
科学是什么
今天，各种高科技产品层出不穷，操作起来一个比一个方便、一个比一个智能。不过这些智能产品背后往往是各种高深的科学理论，想搞清楚非常困难。高科技产品显然既是“科学”的产物，也是“技术”的结晶，但这并不意味着我们就能轻易地把科学和技术混为一谈。从严格意义上讲，所谓的科技产品仍然百分百属于“技术”这个大类，只不过它是以当代科学知识为基础的技术产品，这种技术不同于原始人的手工技术或前科学时代的工程技术。比如，爱迪生发明的电灯泡作为照明工具就完全属于技术，尽管它背后需要用一些科学知识，但是归根到底，爱迪生本人的目的从来不是进行理论研究，而是要发明创造一些东西，况且电灯泡本身也完全只是服务于我们使用的目的。所以真正说来，爱迪生是一个技术专家，他的成就也应当归于技术成就而不是科学成就。
可是，这里会立即出现一个非常现实的问题：不论过去如何，至少今天的人类生活已经处于科学高度发达的背景之下了，而当今真正重要的技术产品全都是以科学理论为前提的，那我们是不是可以说，科学和技术已经在实际上合二为一，不需要区分了？
这个问题确实很重要，但不必急着回答。因为无论科学和技术是什么关系，它们都是不同的概念。为了明白其中的关联，必须先阐明“科学”这个词的来龙去脉，弄清楚它究竟是什么意思。
日本式的理解：分科之学
众所周知，“科学”的英文是“science”。这个词的历史不过数百年，当初是沿着两条路进入中国的：一条路是直接从西洋传到中国，另一条路则是先传到日本再进入中国。明清时期的国人看到“science”的时候，一开始并没有直接翻译成“科学”，而多以《大学》中的“格物”或“格致”译之。“科学”这个叫法是后来从日语里拿来的。
日语里的“科学”一词其实源于中国古代的“科举之学”，只不过日本人最初把“科学”用来指称不同门类的学问，即“分科之学”。到了明治时期，science的观念传入日本，他们发现，这个东西和自己熟悉的“科学”概念很像，因为science也不是一个笼统的学问，而是把我们的知识（特别是关于自然的知识）分成一个个部分来研究的。比如，研究植物就有关于植物的science，研究动物就有关于动物的science，关于天上的、地上的、海里的各种事物，都有不同的做法，只不过它们最终又会构成一种统一的知识类型。所以，19世纪日本著名思想家西周就建议用汉字“科学”来翻译“science”一词（把“philosophy”翻成“哲学”也是西周提出的），因为science一方面表现为“分科之学”的做法，另一方面也是各门学科的集合。
英语世界中的“science”：从自然哲学到自然科学
然而，英语里的“science”最初并不是要强调分科而治，也没有“科学”的意思。19世纪以前，“science”这个词主要用于翻译它的拉丁文词源“scientia”。简单来说，“scientia”指的是宽泛意义上的各种各样的知识与经验，和我们今天所讲的“科学”不太一样，因为哪怕是关于日常事物的、非理论性的经验知识，也可以叫作“scientia”。17、18世纪，英国学者经常同时使用英语和拉丁文写作，所以尽管很多人都说science，但这个词就是当scientia来用的。
直到19世纪，science才从泛指“知识经验”渐渐转向真正的“科学”的含义，而且一开始仅指“自然科学”。换言之，当science意指“科学”时，它首先是natural science（自然科学）的简称，而社会关系、历史人文、风土人情之类的东西，最初并不属于真正的科学对象。至于natural science，在19世纪以前的英语世界通常称为natural philosophy（自然哲学）。
“自然哲学”这个概念也可以追溯到亚里士多德。他基本上把理论性的研究活动都视为哲学工作，大体上分成所谓的“第一哲学”（形而上学）和“第二哲学”（自然哲学）。第一哲学研究诸如存在、本质、神之类的概念，非常抽象；第二哲学亦即自然哲学则是探究自然界事物存在与变化的原因和规律。显然，自然哲学的定位就和今天的自然科学非常相似，至少在基本的表述上是很接近的。事实上也是如此，自然哲学的传统从古代一直延续到近代，并直接影响了现代科学的形成。直到19世纪，“自然哲学”的说法才逐渐退出历史舞台而让位于“自然科学”或“科学”等用语，也正是在那个时候才第一次出现了“scientist”这个词。
19世纪中叶，science的范围开始从自然对象派生到各种社会文化对象上，由此诞生了诸如历史学、经济学、社会学等现代意义上的人文科学（human sciences）与社会科学（social sciences）。人文社会科学中的某些学科，其名称古已有之，但实际内容和19世纪发展起来的新模式差别极大。由于当时自然科学的方法与知识结构已经比较成熟，人文社会科学在研究方法上或多或少都受到了自然科学的影响，凡是涉及数量化的部分都是参照自然科学的模式来做的。如今这种情况更加明显，要研究社会学、经济学，不懂数学是不行的。当然，关于自然科学与人文社会科学的关系是一个非常复杂的话题，需要深入学习具体的学科才能有所体会，这里就不继续展开了。
科学是定义问题，还是事实问题？
如果说“科学”意义上的science经历了这么复杂的意义转变过程，那么我们平时所说的“科学”究竟是什么意思呢？从历史上看，不同时期、不同地区的文明里都出现过一些具备科学因素的东西，有些好像还挺先进甚至挺正确的，人们可能同样称之为“科学”。比如，中国古代有些技术成就非常杰出，很多人就坚称中国古代有伟大的科学。稍微受过一点教育的人都可以说出几个伟大的古代科学家的名字，甚至会有人把一些发明家如毕昇等人也叫作科学家。在学术界，我们也随处可见诸如西方科学、中国科学、印度科学或者一般意义上的古代科学等说法。问题在于，如果这些说法都是合理且可行的，那么我们非但无法真正弄清“科学”的准确含义，反而会被搞得晕头转向，因为上述不同的用法具有各种不同的含义，有些甚至是冲突的。
那么我们该怎么做？是不是应该先下一个明确的定义然后再加以评判呢？初看起来这好像是最正确的做法，因为一般而言，要想说明一个东西是什么意思，最好先给个定义。所以从定义的角度来看，我们似乎可以把中国古代文明中的某些东西叫作“科学”，从而定义“中国古代科学”，接下来就可以详细阐述“中国科学”的具体内容了。同样，西方人也可以这么定义自己文明里的科学。进而言之，现代人可以讲现代的科学，古代人可以有古代的科学，每家都有自己版本的“科学”，我们甚至还可以去定义某种“超级科学”，把不同类型的科学都放在这个概念下面，它们互有差别但都算是科学。
这个做法可行吗？看似挺好，实则不然，因为它无法让我们真正理解到底什么是科学。关键在于，科学从来不是什么模糊不清的东西，我们不需要什么精确定义也能在最低限度上知道科学大概指什么。这个“最低限度”正是指向科学核心的东西，也就是在历史上确立起“科学”这种观念的一些基本事实。
实际上，无论我们是否有一个关于“科学”的定义，都不可能完全分清楚哪些事物属于科学、哪些事物不属于科学，但人类历史上那些典型的或者说具有典范意义的科学对象始终是没有争议的。伽利略对于落体运动规律的描述，哈维关于血液循环的理论，牛顿的力学体系，拉瓦锡的氧化学说，等等，诸如此类的成就都属于典范，也是“自然科学”这个观念最初形成时所指称的东西。严格意义上的“科学”最初正是由这些典范的工作决定的，深入理解科学的意义也恰恰始于对这些典范进行思考和探究。从现实或事实的角度来看，这些典范性的研究代表了一类特殊的工作方式，按照这种工作方式所进行的活动与得出的成果才被学术共同体视为“科学成就”。
不同于下定义的方式，我们对“科学”概念采取从事实出发的理解角度，也就是遵从历史上那些已经被认定为具有标志性意义的思想家的工作以及他们自己对这些工作的理解。按照这种理解方式，“科学”的含义不是一个定义问题，而是一个事实问题。科学就是由那些典范性的工作以及同样类型的其他工作组成的集合。在此意义上，比起追问科学为什么会这么成功、这么伟大，更有价值也更为基本的问题是：这些典范性工作在方法和认知模式上究竟有什么共同特征，又在哪些方面不同于历史上的其他研究方式？我们将在后面给出回答。
科学性不等同于正确性
值得一提的是，很多人会下意识地把科学和真理混为一谈，说一个东西是正确的、有效的，因为它是“科学的”；反之亦然，说“这不科学”意思就是“这不合理或不正确”。可是一旦明白了科学的定位就很容易发现，将科学性等同于正确性是毫无根据的。如果科学在根本上仅仅意味着一种有特定规范和方法的研究活动，那么它就不可能直接等同于正确或真理，而所谓的“不科学”也就不一定是错误的。
事实上，把科学与正确混为一谈，只是由于几百年来科学的巨大成就导致的一种偏见，这种偏见不仅会神化科学，也会过度贬低其他思维方式。就科学本身而言，它绝不是评判一样东西正确或不正确的唯一标准，也不是评价一种东西好或不好的唯一标准。科学性在根本上仅仅意味着事物符合某种研究方式或看问题的视角、思路，按这种思路进行的研究就是科学研究，按其他方式来思考就是非科学或不科学的做法。
在这里，“科学”和“不科学”的说法与真假好坏无关，科学的成功并不意味着给一切事情都套上了某种终极判断标准，也不意味着一切探究都必须按照科学的视角来做，更不能证明“科学视角”必然比“非科学视角”带来的结果更好、更正确。所以，占星师能够说对一些事情，西医无法处理的疾病在中医那里能够诊治，这些都并不奇怪，我们也不必因为非科学的东西有时候会得到更好的结果而硬把它说成是科学的。
当然，科学确实有着无可比拟的成就，尽管科学理论不是必然正确的，但它在正确性和有效性方面仍然远远高于其他一切思想形式。为什么会这样？是因为科学家特别聪明吗？是因为他们运气特别好吗？显然不是。科学方法独有的要素才是关键。弄清这些要素，既能让我们理解到底什么是科学，也能让我们明白为什么科学方法会比其他方法更接近真理。
从历史的角度看科学的要素
16、17世纪，欧洲人在探究自然的方法和理论上做出了一系列巨大的转变，诞生了很多新知识、新方法，还有许多伟人，史称“科学革命”。这场变革并不是在现成的自然科学内部发生的，而是让自然科学从无到有的一段历史。科学革命就是科学的诞生，其成果确立了我们今天称之为自然科学的方方面面，比如数理科学、化学、生物学、地质学、天文学等。人类在这些方面的认知突飞猛进，不仅知道了很多新东西，而且有把握说这些知识是正确的。
这种信心来自何处？来自一个又一个典范性研究的成功。为什么会有这些成功？无非是源于科学家的世界观和方法论中特有的那些要素。典范性的科学成就为历史学家提供了一条线索，从中逐一解析出这些要素，最终表明一项研究或某种理论至少要符合什么条件才算得上是真正的“科学”。下面我们先按照历史的顺序来简要说明一下科学的核心要素。
自然哲学
正如之前所言，自然科学是西方古代自然哲学传统的延续。古时候，许多民族都诞生过杰出的思想家，他们都思考过关于大自然的问题，比如为什么日有东升西落、月有阴晴圆缺，为什么海水会涨落、四季会变化等。这些问题又重要又困难，就算到了今天，大部分人也未必能用科学知识来解释潮汐和行星轨道的奥秘。
另一方面，古人不是按我们现在思考的方式来理解自然的，他们一开始没有数学也没有物理，而且就算有了某些数学知识，也不意味着他们会把自然界的东西当作可计算的对象。早期，通过和大自然的互动，人类往往会认为自然本身就有生机，万物之中都有生命，每一种自然对象背后或许都有神灵，像树精、草精、山神之类的。后来，思维水平更高的民族会设想某种更为抽象的存在，比如纯粹而普遍的“元素”，它们存在于万物之中，只是以不同的方式组织起来，构成了形形色色、各式各样的东西。古时候的中国人认为自然界可能有金、木、水、火、土五种“元素”，而古希腊人则从单一元素发展出四元素理论，即认为大自然由风、火、水、土这四种元素组成，只要这几种元素排列组合起来就有了丰富的大自然。尽管中国和古希腊文明对于这些元素本身的含义也有不同理解，但元素论的思维方式仍然显示出人类的共同倾向。
更重要的是，一些深刻的思想家不会满足于对某个特殊现象的思考，更不会仅仅靠拍脑袋耍小聪明来提出某些想法。自然哲学家往往深思熟虑，充分利用一切可能的现有条件来提出一种整体性的解释方案，使自己的理论体系化，以此解释整个自然界的变化。尽管具体的解释方案一变再变，但这种认知兴趣和认知方向延续了下来，成为后世自然科学的灵魂。
公理化
到了大约公元前4世纪末的时候，伟大的几何学家欧几里得完成了他的集大成代表作《几何原本》。这也许是历史上最著名的学术著作了，它最伟大的成就之一是提出了一种对数学而言具有决定性意义的方法，即“公理化”。
简单来说，公理化就是先确定一些最基本的命题，不对它们的正确性提出质疑；然后从这些命题开始，按照某些确定的规则，得到后续的结论和新命题。《几何原本》开篇就是23个定义、5条公理和5条公设，后续的所有几何学命题的意义与正确性都建立在这些定义、公理和公设之上。这些必然正确的命题也叫定理，它们是从公理出发通过推理演绎得到的。推理的每一步所需要的条件只有两类：一类是最基本的那些命题（公理）和已经得到证明的命题（定理），还有一类就是始终不变的逻辑推理规则。
通过这种方式得到的知识很像一座大厦，它是一步一步层叠起来的，每一层都非常坚固，建立在之前的基础上，不会轻易崩塌。对于研究者来说，如果哪里出现了问题，也只需要追溯过去的知识就会知道谬误所在。这种知识建构模式是早期自然哲学所缺乏的，也是追求体系性的思想家最想要的，因此历史上许多的哲学家、科学家都效法欧几里得，希望自己的理论也能以公理化的方式搭建起来。
数学化
公元前3世纪，位于意大利西西里岛的叙拉古城又出了一位大科学家叫阿基米德。阿基米德的重要贡献非常多，其中之一就是把欧几里得确立的公理化方法从纯粹的几何学领域用到现实生活中的对象上。除了纯粹数学方面的工作以外，阿基米德还很关注数学的现实意义。他一方面设法用数学来描述大自然的各种现象，另一方面也用数学来计算各种机械里的力学关系，从而能更好地制造或加工机械。
阿基米德的工作体现了所谓的“数学化”思想。尽管“公理化”的思想源于数学，但它的核心在于知识体系的建构策略，其适用性不仅限于数学。相比之下，“数学化”的要义则是把自然界的各种作用关系加以数量化、几何化，变成可以计算的对象，从而建立起对象之间的关联。这种做法不仅可以提供一种理解自然界的新视角，还可以在工程上用于制造和改进现实的对象。
众所周知，今天所有的自然科学都离不开数学，必须把研究对象数学化，即通过数理方法来构造模型，刻画与分析对象的各种性质。尽管哲学家一直在追问我们凭什么认为事物的各种不同性质都能够被量化处理，但哲学问题的悬而未决并不影响科学家的具体实践。
实验精神
在意大利文艺复兴时期，由于建筑、机械、水利等工程领域高度发展，自然哲学家也开始习惯于用人为创造的条件去检验理论研究的结果。当然，这种做法古已有之，比如阿基米德自己就做过一些实验性的工作。不过古代的实验更多的只是个人行为，并且在方法上也没有太多系统性的反思。古代的人大部分并没有把具体实验看作必不可少的环节，即使是阿基米德亦如此，只有到了文艺复兴时期，实验工作才逐渐脱离个人性，成为一种社会性、共同性的事务。
这就是现代意义上的实验精神。对于科学家来说，一切研究工作最终都是基于某种验证与反馈，任何科学理论都必须要求它的结论能现实地做出来，它所预测的现象必须以某种方式被大家“看到”。如果某个东西仅仅是计算的结果却无法在现实中验证，那就不会被科学家共同体接受，也不会被认为是真正的科学结论。即便是只做纯理论的科学家，也必须想办法设计一个可行的实验方案才能真正表明这个东西是对的，否则的话，用物理学家泡利的经典名言来说，这种理论“甚至算不上是错误”。所以，不管是牛顿的力学体系，还是爱因斯坦的相对论，如果没有任何实验能够检验它们的预测结果，我们就不会视之为科学成就了。总之，实验精神是科学必不可少的要素，如果没有实验，科学就是空谈，我们永远也无法分辨科学家和神棍了。
科学共同体
从历史上看，导致科学出现的最后一大核心要素是共同体的建立。17世纪的意大利出现了最早的科学研究院，其中最著名的就是1657年在佛罗伦萨成立的西芒托学院。今天我们知道的各种科学院，比如中国科学院、美国国家科学院等，都属于这个传统。
尽管大多数“科学院”都有自己的固定场所，但这个词实际上更多地意味着科学家的一个团体或社群，能够让一群自然科学家结成联盟做研究、做实验，发表报告、建立理论。科学家的研究或许看起来有些奇怪费解，得到的结果也许有用，也许没用，但重要的是存在一种社会制度和组织方式能够让科学家们一起讨论、研究，互相交流。
不论何种研究工作，在发展到一定程度之后就很难成为一个人的单打独斗。即便要单打，也至少得在过去的岁月里和一群人组团打过。这就好比玩网游打MOBA，如果要单打，你就得足够强，否则就得组团。当然，科学家面对的这个怪打不打得过还不知道，但通常都要组团，等级太低、装备不好、技术不行还要去solo，那肯定没戏。进而言之，就算某个学者足够厉害，可以独立做研究，但他的地位也恰恰是建立在过去的研究资历基础上的，比如曾经有过杰出成就、得到过学术群体的好评等。而且他的研究结果最后也必须向学者群体公布，得到肯定性的反馈了，才能成为客观上的科学成果，否则仍然是无效的。
归根结底，科学成就必须依赖一个群体内部的认可，只有一个人承认而其他人不承认的东西，也终究不属于科学。一个人窝在房间里做实验，那最多只是电影，而不是真正的科学家生活。就算是数学，也少不了这种公共性。虽然数学家可以一个人关在房间里做研究，但发表的成果仍然要大家接受了才算。而且越是高深的数学研究，犯错的可能性就越大。对一个严谨的数学家来讲，一个高难度的、篇幅很长的证明需要经过几周、几个月甚至几年的反复检查才能递交出去，然后还要被同行再次反复检查，或是自己开设讨论班让听众来提问或质疑。
为什么必须这样？有没有可能只有我一个人发现了真理但无法向其他人展示，或者我的实验尽管成功过一次但以后再也无法复制？从逻辑上来说，当然有这种可能，就像很多电影里的疯狂科学家那样，只有他一个人发现了奥秘，其他人都不信他，最后大家都倒霉。但是，现实中真正的科学恰恰就是要拒绝这种可能。一个无法复制、无法再现、无法通达的真理，绝对不是科学意义上的真理。科学除了要追寻真理，还必须保证这种真理对于大家是可及的（accessible），否则我们没有现实的理由来接受这种所谓的真理。
科学院的建立、学术交流中的同行评议机制，正是为了最大限度地确保这种可及性（accessibility）。只有这样，我们才能在知道真理的同时，清楚自己究竟是如何得到这种真理的，尽可能充分地了解这种真理的适用范围和限度，让知识在坚实的基础上前行。
综上所述，从历史角度看，影响科学形成的几个主要因素分别是自然哲学、公理化思想、数学化方法、实验精神和科学共同体的出现。当然，这些因素并不是以同等的方式在今天的科学工作中显现出来的。古老的自然哲学理论已经销声匿迹了，而严格的公理化方法也只有少数学科会真正使用。然而，那些消失了的或不直接起作用的因素仍然以各种方式影响着我们的科学精神，如果没有它们，就没有我们今天的科学。
从方法的角度看科学的结构
有了历史的视角，我们明白了科学文化得以形成的核心要件，但历史并不能直接告诉我们这些要件是以何种方式组合起来变成现实的科学活动的。既然科学的知识和方法有其独特的结构，为了更好地理解什么是科学，我们就得再从知识结构的角度看一下科学的特征有哪些。
预测与证实
众所周知，科学的伟大之处在于它能对尚未发生的事情做出较为准确的预判。就算科学要研究已经发生过的事情，但理论本身必须具备预测能力而不可以永远只做事后诸葛亮。如果我能根据理论来预判会有什么现象发生，并且顺着它的结论去观测，发现结果不出所料，那么这个理论就非常有说服力了。
哈雷彗星的故事充分表明了预测与证实对科学有什么样的意义。在牛顿发现了万有引力并建立起一套完整的力学体系之后，人们开始用万有引力去解释各种各样的现象。天文学家哈雷就是引力理论的支持者之一。哈雷认为，如果牛顿理论是正确的，那么1682年在天空观测到的某颗彗星会在76年以后再飞过来，人们会在大约1758年年底的夜晚上空看到这颗星。
哈雷给出预测的时候，牛顿虽已名声显赫，但他的引力理论还远未被公众接受，甚至知识界也有很多人不置可否。况且对当时的普通人来讲，天上的事情毕竟不是人能够决定的，做出这种预言简直就是在告诉上帝如何行事，而且行的还是自己的身后事。76年的时间太长了，谁也无法设想对大半个世纪之后的天象做预测意味着什么，因为这不是行星的回归，而是彗星的回归。要知道，人类认识到彗星的真面貌也不过是在牛顿之前几十年的时间，更早的人们根本不知道它是什么，只觉得是不祥的东西，甚至都不把它当作一颗真正的星体。
哈雷使用了牛顿的理论进行计算，断言这颗彗星会在76年以后回来。哈雷去世以后，一些科学家进行了更仔细的计算，把这个时间定位得越来越精确，最终确定这颗彗星将在1758年年底出现，在1759年上半年经过近日点。但无论如何，科学家在几十年前就已经告诉过你，到那个时候你往某个方向看，就应该会看到这个东西。
这是人类历史上前所未有的事情。因为等到这颗彗星来的时候，哈雷早就去世了，牛顿更是去世几十年了，而作为相信上帝的人，他们又凭什么敢妄自尊大充当天界运动规律的代言人？但这并非狂妄或盲信，而是出自科学方法的确信。
到了1758年的圣诞夜，德国业余天文学家帕里奇用望远镜观察到了一颗彗星，然后各个天文台都观测到了。轨迹和时间都表明，这就是当年哈雷看到的那颗彗星，它果然在此时此刻回归了。可以想见，在公众对牛顿的理论还不熟悉或不太信服的时候，突然发现上个世纪的预言完全应验了，这是什么样的感受？欧洲的王公贵族、天文学家、普通的老百姓甚至目不识丁的人，往天上一看，都能见到彗星划过长空。
哈雷的预言并不是什么神谕，而是一个凡人用普通人都能掌握的方法找到的一个平平无奇的结论。但这个预言跨越了很多人一生的时间，最终应验了。对知识界而言，这种震撼力难以言表。从那个时期开始，牛顿的整个力学理论才真正地被大家完全接受，科学本身也获得了牢不可破的地位。[1]
演绎与统计
科学的有效性基于理论预测和经验证实，但科学是怎样提出预测又怎样证实的呢？我们做一道物理题，比如算一个东西在水里受到的浮力，我们依据的可能仅仅是阿基米德定律。只要告诉我这个东西的体积和密度是多少，我就能根据水的密度很精确地算出这个东西受到的浮力，能精确地知道这个东西能不能浮起来。哈雷预测彗星的轨迹也是用类似的办法，也就是，根据他手里的观测数据，用万有引力定律算出结果。当然，哈雷的具体计算非常复杂，而且涉及许多修正项，但他的工作总体上还是类似于解题。
概而言之，这种方法就是从原始的事实性数据出发，根据某些规律进行演绎，推断出较为确定的结论。我们一般把它称为“演绎—律则”模式。
然而，现实生活中的大部分情况不是这么简单。大自然千奇百怪、纷繁复杂，很多时候，我们的原始数据不够精确，需要使用的科学定律也比较复杂，无法按照确定的推理过程得到确定的结果。比如，现在要做一个研究，想知道人受到核辐射会不会得癌症。显然，受到核辐射的人未必百分之百都得癌症，而且尽管人们知道辐射导致癌症的物理机制，但对于具体的个例来说，我们根本不可能获得全部的量化信息，因而不可能预先确定这个人是否真的会遭殃。我们最多只能说一种可能性并对可能性进行量化（概率），说这个人或这个群体有百分之多少的人会得病。
当我们说概率的时候，背后也存在着某种规律，但这种规律不像阿基米德定律或万有引力定律那样明确。它往往首先表现为一种经验性的规律，背后的原因我们不完全知道，只能先根据当前的现象归纳出一个模式。对于核辐射导致病变的具体情形，我们首先要进行一个大量的统计，这些统计结果会给后续的工作提供一个比较好的分析基础。这样的研究过程也是发现事情真相的一种策略，科学家需要借助统计与归纳，看看数据之间有什么关联，继而探究现象背后是否可能存在更深层的因果关系。这种方法通常被称为“归纳—统计”模式。
事实上，科学研究的实际过程很复杂，需要综合各种方法，上述两种基本的方法模式一般都会用到。科学家的工作不像是学生做题那样简单，他们涉足的是真正未知的领域，凭借经验与训练对研究对象或许会有一些特别的感觉，知道接下来大致该怎么做，但最多也就这样了。在真相确定之前，研究者必须尝试各种可能的方法，把各种招数都用上，也可能犯各种各样的错误而不自知。这是科学工作最困难也最有魅力的地方之一。
可证伪性
前面所说的“预测—证实”是科学知识的主要特征之一，但仅有这种特性尚不足以称为科学，因为有许多非科学的理论也有这种效果，比如时下流行的占星、塔罗、八字等。它们同样能给出预测，在某种意义上也能“证实”。所以20世纪著名的科学哲学家卡尔·波普尔[2]就提出，光有证实还不够，真正的科学不仅要能证实，而且要能“证伪”。证伪的意思是说，一种理论包含了自我否定的标准，如果发生了某种现象完全符合理论的条件但不符合理论预测的结果，那么理论就可以被推翻。
波普尔认为，如果一个理论自称是科学理论，它就必须具备可证伪的特征，也就是预先提出一些测试标准，当理论的预测没有通过验证的时候，就得自行宣布理论本身的失败。从这个角度来看，牛顿的引力理论之所以是科学，是因为这种理论不仅可以被证实，而且具备证伪的可能性。如果哈雷预言的彗星回归事件没有发生，或者说晚了几年才飞过来，那这个时候牛顿的理论就会遭遇挑战。在理想的情况下，倘若所有因素都考虑到了，算无遗策，但最后的结果发生了错误，那么这种引力理论就可以被推翻。当然，现实中的科学理论通常不会因为一两个反例就被立即推翻，但如果这样的情况越来越多，那就可能真的出问题了。
按照波普尔的看法，如果某个理论一开始就预设了不管什么验证结果都不会违背它，都可以在这个理论中得到解释，那么这种东西就叫作“伪科学”。在这个意义上，所有算命、测字、占卜之类的东西都属于伪科学，因为它们不可证伪，不管碰到什么结果似乎都能够解释一番。所以真正的科学理论一定要存在被推翻的可能性，只不过实际上是否真的有人来推翻就另当别论了。
从证伪主义的立场来看，如果一种科学理论最后被推翻了，也并不意味着它就不是科学了，更不意味着它变成了伪科学。被推翻的科学理论只能算是一个过时的、错误的科学理论，但它仍然属于整个科学史，是科学发展中的一个特定形态。正如前文所说，科学和真假、正确没有直接关系，科学是一种研究方法，只要理论符合这种方法，具有这种知识特征，就是科学。
普遍性与系统性
科学知识的另一个关键特征是“普遍性”。我们通常会说科学的东西应该是普遍有效的。确实如此，但这不是说它可以无条件地放之四海皆准，而是说在某种限定条件下，科学的理论应当能够解释其适用范围内的全部可能现象。这里的关键是“限定条件”，一个没有限定条件的理论决不是科学理论。科学家永远只会说某个结论只有在什么样的前提下才成立、才有效，如果超出这个限定范围，相应的科学命题就没有意义了。比如，我们研究某种病毒的传播和感染能力，靠谱的学者一定会先指出它的传播条件和感染对象群体是什么，抛开限定条件直接说它的潜伏能力和致病能力是毫无意义的。
但一项科学的断言之所以具备普适性，是因为它从来不是孤立存在的东西。在科学中，任何一个命题总是与其他某些命题有逻辑关联，一个理论也总是和某些其他理论有推导性的关系。这种逻辑关联有时候表现为单方面的支撑，比如一个基础理论对应用理论的支持，有时候则是相互支持，比如生物学和医学里的各种知识。因此，在科学的普遍性特征背后的东西，是科学的“系统性”或“体系性”特征，科学知识总是作为一个系统和整体而存在的。
这就意味着，我们日常生活中一点一滴的经验或者零散的知识心得，都不是“科学”的知识。比如，我们并不需要学习物理，光靠日常生活经验就能发现许多事物的热胀冷缩现象，但这不是科学知识。同样，看到“小孔成像”“海市蜃楼”之类的现象并记录下来，也不能算是做出科学的发现。从系统性的角度看，这些现象前不着村后不着店，没有办法和其他更多的东西联系起来，也没有更深刻的理论来解释，所以不具有科学意义。同样，利用某些孤立的经验制造出的装置也只能算是经验性的技术成就，而不属于科学性的技术成就。
有人也许会说，像《墨经》《周髀算经》这样的古籍里有许多记载都表明了中国古代有辉煌的科学成就，怎么解释这一点？事实上，这样的看法就是仅仅从定义的角度来理解“科学”的结果。从事实性的角度出发，一个文献是否属于科学文献，并不取决于它说了什么，而取决于它是怎么说的。以欧几里得的《几何原本》为例，我们发现，它的写作和探究方式与今天的数学研究有大体相同的形态，这种几何学是系统性的，没有漏掉任何核心公理。书里所有的结论都可以从它的公理和前置命题推论出来，极其严格，因此有理由冠之以“科学”的名义（尽管几何学不是自然科学）。相比之下，《墨经》和《周髀算经》中的记载缺乏系统性，尽管书里的某些部分具备一定的科学气质，但总体而言这些仍不能算是真正意义上的科学文献。需要注意的是，上述说法只是在阐述一种分类上的差别，而不是在比较孰高孰低。拿《周髀算经》和《几何原本》来争个高下看看哪个文明更先进是毫无意义的。
我们可以通过对比毕达哥拉斯定理和勾股定理来进一步阐明上述特征。通常人们认为这两个定理是一个意思，只不过是希腊版和中国版的区别。但实际上，它们的表述有所不同，发现过程也不尽相同。毕达哥拉斯是公元前6世纪的古希腊数学家和哲学家，在思考这个问题的时候，他注意到直角三角形三条边长之间的平方和关系具有普遍性。因此，他用普遍的方式证明了这个定理，虽然是靠图形，但不是依赖特殊的图形，而是使用边长任意的三角形，把相同的几个直角三角形拼贴成一个新的图形，然后计算出直角边的平方和等于斜边的平方。毕达哥拉斯定理至今大约有三四百种证明，据说美国前总统卡特也给出过一个证明，有兴趣的读者也可以自己想几个证明出来。
中国古代数学家对勾股定理的理解过程就比较复杂。从西周时期的商高到魏晋时期的刘徽，不同的学者对这个定理有不同的阐释与论证。勾股定理最原始的表述就是“勾三股四弦五”的形式，但假如我们只按流俗的理解把这个表述完全等同于定理的表达，那就犯了一个基本的错误，因为“勾三股四弦五”只是定理的一个特例，不具有普遍性。如果停留在这个表述本身而不在表达和证明上做出普遍的推广，没有彻底明确地表示出直角边长的任意性，那么整个理论也就不能看作普遍有效的，我们也不法知道发现者究竟是认识到了一个普遍的定理还是只看到了一些特例。其实从赵爽和刘徽的注释来看，他们对这个定理的论证基本上和古希腊人相仿，达到了普遍性和系统性的高度，只不过汉代以前的人如何想就不那么确定了。当然，我们不必深究这个话题，也不用关心到底是谁先发现了这个定理，重要的是明白“科学性”这个概念不能脱离“普遍性”和“系统性”的特征。
科学与技术：“夫妻”关系
至此，我们大致明白了科学诞生的历史条件与内在的结构特征，知道了科学与其他知识文化类型的主要差别，但一开始的问题还没有得到明确回答：科学和技术到底是什么样的关系？所谓的“科技”又该如何理解？
我们仍然从事实的角度来看这个问题。16、17世纪爆发的科学革命一开始只是纯学术性和理论性的变革，并没有直接对公众和社会产生实质影响。直到18世纪下半叶，科学革命的结果才在社会性的层面真正突显出来。这就是工业革命。
关于工业革命的成就，各类书籍和网络资料里随处可见，但归根结底，工业革命只干了一件事，而且是至关重要的事：它让科学在技术领域发挥了广泛的影响，使得科学和技术紧密结合并渗透到整个社会生活领域。
从历史上看，技术本身并不依赖任何一种知识形态，日常经验和理论知识都能为技术创造提供基础。科学与技术的结合自然也不是命中注定的，但它们的结合产生了巨大影响。比如说，杠杆是几千年前的发明，古人很早就知道用棍子可以撬起很重的东西，然而最初他们只是在利用杠杆做事，却并不知道杠杆原理。直到阿基米德在物理层面系统地解释了杠杆原理之后，人们才有了一套普遍的理论去精确计算出要花多大的力气才能把一个东西撬起来，花多大力气才能用滑轮把东西吊起来。在阿基米德建立了杠杆的静力学之后，杠杆技术本身其实并未有实质性的变化，通过阿基米德对这个技术的理论性阐释，人们就可以用这种知识来改良技术，把它变得更高效、更有用，甚至改变人的生活方式。事实上，这类有广泛技术应用的理论工作往往会在相当程度上改变历史，因为它们把一些偶然的经验上升为一种普遍有效的理论，给人们理解事物提供了一种新视角，从而影响到整个社会生活。
不过相比工业革命时期，之前时代的科学与技术并没有大规模的融合趋势。即便在科学革命早期，科学家仍然在使用一些简单的仪器小打小闹，科学知识的推进并未立即与大规模生产、大型技术相结合，甚至可以说连当时研究者自己都没有想到过。至于老百姓的生活方式，在科学革命前后也没有太多改变。换言之，此时的技术还算不上真正的“科学技术”。
但是，到了工业革命时期就不一样了。珍妮纺纱机的出现、瓦特蒸汽机的发明，大幅度提高了生产的效率和规模。而且这些发明本身也可以大规模地批量制造，使得整个社会层面的生产力呈几何级增长，远超过去的整个历史总和。瓦特的发明让19世纪上半叶有了蒸汽动力船、蒸汽机车、锅炉等前所未见的事物，工厂林立，铁路枝蔓，可利用的东西、获得的效益和再生产能力也全都突飞猛进。工业革命带来的爆炸效应让人们逐渐意识到，科学和技术一旦有了这种程度的结合之后，就无法离开彼此而存在了。至此，人们第一次有了真正意义上的“科技”的观念，有了所谓的science and technology。
显然，科学与技术的关系不像兄弟那样，因为两者并非同出一源。世界上至今还有一些民族只有古老的技术却完全没有科学思想，是“原始”的。同样，科学革命的历史告诉我们，有了科学思想也未必就会出现相应的技术，遑论技术的普及应用。由此可见，技术不必然导致科学，科学也未必引出技术，两者之间没有派生关系。
既非兄弟，亦非亲子，那么科学与技术的关系像什么呢？技术在本质上是创造发明，科学在本质上是理论思考，从各自的内涵当中看不出有什么必要非得产生另一项。直到工业革命出现以后，成熟的科学开始逐步与技术结合起来，这就像是两个人从不认识到认识，最后亲密结合不再分离。这样看来，科学和技术似乎更接近“夫妻”的关系。
确实，一旦科学与技术相融合，就如胶似漆、密不可分，发挥出了巨大的能量。工业革命之后，科学与技术的结合不再是零星的单打独斗，而是整个社会在背后有意识地推动。这种大规模的全面结合还远不只是表现在生产力方面，它更是深刻地体现在对彼此的影响中。今天的科学和技术，无论是在表面形式还是内部结构中都相互渗透。现在用的各种技术产品背后，都有各种复杂的科学知识；而为了学习和理解这些知识，也少不了基本的设备和技术条件。科学家的研究早已不只是在瓶瓶罐罐之间摸索，没有计算机，没有各种复杂的电子设备和工业设施，研究人员会寸步难行。可以说，只要不是天灾人祸让人类“一夜回到解放前”，那么科学和技术将永远密不可分。
虽然我们现在还是可以用一些古老的方式进行制作，但是人类始终是社会性的存在，总体上还是依赖于当下的主流生产方式。作为一个群体，人类离不开科学知识支撑的技术产品，更无法长久生活在脱离科学技术的世界里。如今我们无法想象有哪位科学家可以像古代人那样工作，即便是研究纯粹数学的人也不可能坐在房间里拿一支笔一张纸在那里写，而是一定要用到各种各样的科技成果。
结 语
从概念上讲，“科学”归根到底是一种理论性的活动，以单纯的求知为目的，而“技术”则是一种生产性的活动，为了做出某种实物而进行创造。所以科学家不是发明家，就算是电影里的邪恶科学家，发明了很多奇怪的东西，其目的也仍然是想获得某种知识。邪恶科学家也还是科学家，这是由科学家这个身份的属性决定的，在这个层面上不涉及真假、善恶的评价。只不过作为一个人，他为了某种知识不择手段，才被视为邪恶的存在。反之，像爱迪生和特斯拉那样的技术大师，就算他们掌握再多的科学知识，就其最终目的而言，仍然属于发明家或技术家。
为了充分把握“科学”的含义，我们不能凭主观臆断来定义什么是科学、什么不是科学，而是需要从事实入手，从各个角度去理解科学究竟是什么意思，以及为什么需要这样理解。
科学和技术并非天然合一，但两者的结合确实改变了人类历史。比如，简单机械的发明，包括斜面、轮子等。有一种说法是，当时的埃及人在造金字塔时很有可能使用了斜面，斜面使得他们可以把很重很大的石块一块块拖过来。再比如，机械钟的发明使得我们获得了均匀的计时，我们可以很精确地知道一件事情需要多久完成，这样我们就可以安排一件事情，我们知道以怎样的速度、怎样的节奏去做一件事情，我们的活动范围由此变得越来越大。这对于我们提高生产力以及交流水平是很有帮助的。
科技产品成了现代人的生活背景和基础，对思维方式也产生了潜移默化的影响。今天的人都知道地球是绕着太阳转的，如果有人说太阳是绕着地球转的，大家会觉得他脑子有问题。但古人认为太阳绕着地球转才是基本常识，日心说之类的东西根本就是奇谈怪论，荒谬至极。现代人这种理所当然的、下意识的反应正是科学发展和技术进步的产物。实际上，就连我们的日常用语也充斥着科技的影响。现在的很多词汇是古代没有的，外文里的很多词也是中文里没有的，甚至中文里的许多新词以及表达方式，也只有在新时代的普通话里能看到，用任何一种方言来说都会非常困难。几乎每时每刻都会有新的表达进入我们的日常生活中，大部分拜网络所赐，尽管来得快去得也快。
当然，如今也有很多人在反思：科技的进步是否真的使我们的生活更美好了？互联网和智能手机、各种快速的交通工具，确实让我们的距离更近了、交流更方便了。但“方便”和“美好”不能画等号。私密性的丧失、社群的离散化，都不见得是美好的事情，要真正做到“科技以人为本”没那么容易。用亚里士多德的术语来讲，这个问题超出了理论思考和技术创造的范畴，而属于实践领域，与我们生活的终极目的有关。其实，人类能够提出的所有问题，在某种意义上都可以通向实践领域，因为所有的提问背后都有一个“为什么要这么问”的动机在那里。当然，和实践有关的话题已经超出了本文的限度，我们点到为止，就此打住。
（复旦大学哲学博士，上海社会科学院
哲学研究所助理研究员 钱立卿）
[1]关于这段故事的详情，包括整个天文学理论革命的来龙去脉，可参阅：吴以义，《从哥白尼到牛顿：日心学说的确立》，上海人民出版社，2013。——作者注
[2]卡尔·波普尔（Karl Popper，1902—1994），出生于奥地利，后迁居英国，致力于对爱因斯坦的思想进行哲学表达。著有《猜想与反驳》《开放社会及其敌人》《历史决定论的贫困》等。