黑暗中的燭光：1000年來的科學(xué)發(fā)展及20世紀社會中的科學(xué)（一）
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撰文 | 王鴻飛（復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系）
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偉大有偉大的問題
“沒有它，我們將仍然在黑暗中摸索?！?/span>
20 世紀，科學(xué)和技術(shù)在社會生活中已成為不可或缺的力量。科學(xué)和技術(shù)是非常具體、瑣碎的人類活動，所以往往只是科學(xué)家和技術(shù)專家們自己才頗為關(guān)心其細節(jié)。技術(shù)對社會生活的影響大都比較直接，且隨處可見，尚屬比較容易解釋的事情。然而科學(xué)對社會的作用，則顯得比較間接和隱晦?？茖W(xué)主要是通過對人類知識的積累，以及對人們思維方式的潛移默化來影響社會。要用短短的篇幅，回顧1000 年來的科學(xué)發(fā)展，而又不陷于具體而且瑣碎的專門知識的“泥潭”，實在是非常難于辦到。 不過，如果從著眼于大眾對科學(xué)觀念的興趣出發(fā)，來看看一般科學(xué)觀念的發(fā)展，倒是一件可為的事業(yè)。因為我們清楚地看到，今天的任何一個社會都必須對科學(xué)和技術(shù)有足夠的關(guān)心，隨著科學(xué)的發(fā)展，以及科學(xué)研究領(lǐng)域的擴展，公眾對于科學(xué)觀念的理解直接影響著現(xiàn)代社會生活的各個方面。
W.C. 丹皮爾在《科學(xué)史及其與哲學(xué)和宗教的關(guān)系》（1929）中指出：“現(xiàn)代科學(xué)的巨大宏偉的大廈，或許是人類心靈的最偉大勝利?！?/p>
這個勝利，確切地說應(yīng)該是人類對自然的勝利。自從上個世紀以來，科學(xué)和技術(shù)日益緊密的結(jié)合，使人類釋放出了空前的創(chuàng)造力，極大地增強了人們認識自然和改造自然的能力，成為人類規(guī)模 最大的有目的和有組織的社會活動。在最近的一個多世紀里，科學(xué)和技術(shù)給人類帶來電燈、電話、電視、冰箱、汽車、火車、飛機、遠洋航行、宇宙航行、計算機和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也給人類帶來了新的 材料、藥物、能源等，增進了健康，消滅了很多疾病，降低了嬰兒死亡率，大大延長了人類的平均 壽命?？茖W(xué)知識的推廣和教育的普及，給了更多的個人以創(chuàng)造知識和財富，以及發(fā)展自我的機會。人類不僅作為一個整體，而且也在個體的層次上擺脫了諸多自然宿命的束縛，在社會和個體的物質(zhì)生活上取得了巨大進步。這些人類文明中前所未有的光輝業(yè)績，正是因為人類在漫長的摸索中找到 了征服自然的法寶，即科學(xué)和技術(shù)的一種近乎完美的結(jié)合。
為了這個勝利人類和自然也付出了巨大代價。征服自然的巨大能力，被用于制造殺人的有效武器，兩次世界大戰(zhàn)以及諸多的大小武裝沖突，冤魂無數(shù)；為了快速進入現(xiàn)代工業(yè)社會的烏托邦理想和極權(quán)主義指導(dǎo)下的社會工程（Social Engineering），平添了比戰(zhàn)亂更多的數(shù)千萬的野鬼；對自然資源的無節(jié)制和不合理開發(fā)，很大程度上污染和破壞了人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，也加速了其它生物物種的滅絕；新技術(shù)的大量應(yīng)用，不可避免地導(dǎo)致了過度城市化、人口爆炸，并帶來難以自我調(diào)節(jié)適 應(yīng)的社會組織結(jié)構(gòu)和社會倫理的巨大變遷，導(dǎo)致了很多傳統(tǒng)社會結(jié)構(gòu)的解體。人類在本世紀初面臨 的巨大挑戰(zhàn)，主要是社會內(nèi)部的不平等以及普遍的貧窮，自然還只是一個有待征服的對象；而到了世紀的末端，巨大挑戰(zhàn)則來自于窮國和富國之間的社會不平等和結(jié)構(gòu)性的貧困，以及自然環(huán)境無法 保障持續(xù)發(fā)展的危機。
科學(xué)和技術(shù)在人類文明中的成功，來源于它們給社會帶來的諸多物質(zhì)與精神生活上的進步；科學(xué)和技術(shù)在社會文化中受到的懷疑，則是來源于它們給社會帶來的諸多問題。在這千禧之年到來的時刻，科學(xué)和技術(shù)一方面不斷地給人類帶來意外發(fā)現(xiàn)的驚喜，另一方面又不斷地讓社會對其應(yīng)用后果的不確定性產(chǎn)生焦慮。正因為科學(xué)與技術(shù)在現(xiàn)代社會中是如此地影響巨大，波及到地球的每一個角落和社會的各個方面，不僅可以改變現(xiàn)在世界上的人們的生活，而且可以對子孫后代有不可避免的影響，所以，我們對于科學(xué)與技術(shù)的成功與失敗，自當進行深入的總結(jié)和反醒。
我們要問：
什么是科學(xué)？科學(xué)大廈的基礎(chǔ)又是什么?它是如何修建起來的？科學(xué)是否還有繼續(xù)發(fā)展的空間? 科學(xué)面臨的問題是什么？科學(xué)與技術(shù)和其它的人類文化之間的關(guān)系是什么？人類，特別是我們中國人，所面臨的挑戰(zhàn)是什么？
是否千禧之年，我們都應(yīng)該問這些問題。千禧年的情結(jié)，往往是向往天堂的人們，對未來的一 種無謂的期待。千禧之年，按西方的說法是耶酥回到世上，進行最后的審判的時候。所以，在西方，時不時會聽到一人問：“他什么時候來？”另一人答:“快了?！鼻懊嬉晃唤又鴩@氣道:“唉！已經(jīng)兩千年了！”
對我們東方人來講，千禧之年并不真是什么人類命運的轉(zhuǎn)折點。人類面臨的問題既不會立刻變得不可收拾，也不可能馬上得到解決。所以，該做什么還得做什么，我們最好還是回到科學(xué)這個問題上來。
近代科學(xué)簡史
“一切歷史都是當代史?！?/span>
科學(xué)的研究和技術(shù)的應(yīng)用在今天無疑已經(jīng)成為人類規(guī)模最大的有目的和有組織的社會活動。然而，這樣一個歷史時代并不是突然出現(xiàn)的，而是經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程。人類從零星的冥想和 偶然的發(fā)現(xiàn)，進步到自覺的有目的有組織的活動，中間經(jīng)歷了漫長的歲月和艱苦的努力?？茖W(xué)思想的演進和技術(shù)手段的發(fā)展都有其歷史的源流?？茖W(xué)和技術(shù)的逐漸興起的歷史過程，與其它人類社會活動，如宗教、政治等事務(wù)中發(fā)生的變革比較起來，是非常平靜的，因而往往很難的提起歷史學(xué)家的興趣。歷史學(xué)家所敘述的，不外乎是宗教、戰(zhàn)爭、政治和經(jīng)濟，或者是某種可以稱之為文化的東西。而在科學(xué)和技術(shù)二者之間，他們更為偏愛的恐怕也局限在技術(shù)的變遷或“進步”上，因為技術(shù)的應(yīng)用可以給人類生活帶來看得見的較為直接的影響。并且，科學(xué)研究一直只是少數(shù)科學(xué)家所從事的一種在大眾看來是隱秘或神秘的工作，人們也沒有太多的機會和足夠的知識去了解。只有進入了 二十世紀，科學(xué)的方法、成就和意義，才真正引起社會的廣泛注目。在當今的所謂“大科學(xué)時代”，從國家政治、軍事行為，到社會日常生活的每一個方面都受到科學(xué)和技術(shù)的影響，科學(xué)和技術(shù)也就更成為人們必須經(jīng)常關(guān)注的問題。
現(xiàn)代科學(xué)的起源，是從16 和17 世紀開始的。雖然14 到16 世紀間發(fā)生的文藝復(fù)興中的探索精神引導(dǎo)了哥白尼（1473 - 1543）、開普勒（1571 - 1630）和伽利略（1571 - 1630）推翻了中世紀的地球是宇宙中心的觀念，但是他們的理論直到17世紀才受到較廣泛的接受。
17世紀被稱作“天才的世紀”。17世紀早期的科學(xué)與哲學(xué)家弗蘭西斯·培根明確地提出了神學(xué)的對象是上帝的頭腦（God’s Minds）， 科學(xué)的對象是上帝的杰作（God’s Minds）。17 世紀里科學(xué)在各個方面都有了發(fā)展。羅伯特·玻義爾在化學(xué)方面發(fā)現(xiàn)了氣體定律，威廉·哈維在醫(yī)學(xué)方面發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)理論，牛頓在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面創(chuàng)造了微積分和提出了牛頓力學(xué)定律和引力定律。英國皇家學(xué)會也于1662 年成立。17 世紀的最大 科學(xué)貢獻是產(chǎn)生了一種科學(xué)的思維體系。這一世紀的科學(xué)進步，在數(shù)學(xué)方面尤為突出，這些包括萊 布尼茲、笛卡爾、帕斯卡、德扎爾和費馬等人的卓越貢獻。數(shù)學(xué)作為應(yīng)用到物理問題上的工具，已在很大程度上達到非常純熟的地步。這種情形的發(fā)展將繼續(xù)統(tǒng)治18 世紀，使之成為數(shù)學(xué)分析的世紀。
17 世紀自然科學(xué)的勝利，使18 世紀的哲學(xué)思想正好走向了中世紀的反面。18 世紀是“理性主義”的時代。中世紀的人們總想把上帝理性化，18 世紀的人們則將社會生活理性化，并試圖把他們的社會學(xué)理論建筑在自然界事實的基礎(chǔ)上。這種唯物論上的勝利，主要發(fā)生在動力學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)中。在這一世紀中，各種自然過程的機械論解釋逐漸僵化為科學(xué)上的武斷論。1787 年拉格朗日發(fā)表的《分析力學(xué)》距 1687 年牛頓發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》剛好一百年，標志著近代數(shù)學(xué)物理 的第一輝煌時期。這一時期的數(shù)學(xué)物理方面的巨人，如克來羅、達朗貝爾、拉格朗日、拉普拉斯、 福立葉、卡諾等均是法國人。他們的目標是發(fā)現(xiàn)比牛頓定律更普遍更基本的規(guī)律及其數(shù)學(xué)描述。這是一個雄心極大的偉業(yè)，他們努力使機械論的理論體系大獲成功。這一時期中除了數(shù)學(xué)和天文學(xué)的進展之外，化學(xué)中拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了氧氣的燃燒作用，推翻了“燃素說”，發(fā)展了基于稱量基礎(chǔ)上的重量分析方法，為不久之后的物質(zhì)守恒規(guī)律的確立打下了基礎(chǔ)；植物學(xué)通過林奈的植物生殖器官分類法，動物學(xué)方面通過布豐的《動物自然史》，以及生理學(xué)方面通過哈勒的《生理學(xué)綱要》都奠定了各自領(lǐng)域的科學(xué)基礎(chǔ)?？偟膩碇v，十八世紀機械論和唯物論成為了人們新的信仰。馬赫在 19 世紀末評論說：“十八世紀法國百科全書派（哲學(xué)家們）以為他們利用物理的和機械的原理去給世界最后解釋的日子已經(jīng)不遠了；拉普拉斯甚至認為人類心靈可以預(yù)測自然界的世世代代的進展，只要有了質(zhì)量和 它們的速度就行了。”
18 世紀的哲學(xué)家和科學(xué)家們對機械觀念對整個宇宙給予最后解釋的能力估計過高，從而直接導(dǎo)致了19 世紀的浪漫主義的反方向運動。1794 年當拉瓦錫在法國大革命中被人民法庭送上斷頭臺時，他要求緩刑，以有時間完成正在進行的關(guān)于汗的實驗，法庭副庭長的對他的回答是：“共和國不需要學(xué)者?！币源俗鳛殡S后洶涌的浪漫主義反向運動的標志，恐怕是再合適不過了。
19 世紀并非僅僅是對 18 世紀的過度的機械唯物論的反動。19 世紀的思想至少是三個方面的信念的交織。第一是宗教復(fù)興、藝術(shù)以及政治思潮上的浪漫主義思潮；第二是前兩個世紀以來的科學(xué)思想在各門學(xué)科中的擴展和前進；第三是科學(xué)與技術(shù)結(jié)合，開始徹底改變?nèi)祟惿睢?9 世紀的歐洲和新獨立的美國，不僅找到了技術(shù)發(fā)明的方法，而且有意識地推動一切領(lǐng)域的專業(yè)化，并找到了科學(xué)概念和技術(shù)發(fā)明之間的根本聯(lián)系。19 世紀的偉大科學(xué)成就，在物質(zhì)科學(xué)方面是化學(xué)中原子論的確立和在此基礎(chǔ)上物質(zhì)守恒定律的發(fā)現(xiàn)，電磁理論的建立和電磁波的發(fā)現(xiàn)，熱與能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，熱力學(xué)、氣體動力學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、光譜學(xué)、溶液理論等等方面的發(fā)展。以煤為基礎(chǔ)的能源和化學(xué)染料工業(yè)，大大推動了有機化學(xué)的發(fā)展，讓人們了解到有機物質(zhì)和無機物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)規(guī)律。生物學(xué)方面則表現(xiàn)在人們對動植物和人類疾病與細菌之間的聯(lián)系的了解和認識，這對醫(yī)學(xué)的發(fā)展和社會衛(wèi)生狀況的改進產(chǎn)生了根本性的影響。地質(zhì)學(xué)和化石考古學(xué)也有了非常大的進展，使人們對地球歷史和生命狀態(tài)的演化及人類的起源有了實際的認識。當然，這些認識是建立在達爾文發(fā)現(xiàn)的自然選擇的進化論的基礎(chǔ)之上的。
在19 世紀的上半期，科學(xué)開始影響到人文學(xué)科了。將觀察、邏輯推理與實驗有效結(jié)合起來的科學(xué)方法逐漸運用到這些學(xué)科中，已經(jīng)成了必然的趨勢。雖然 18 世紀的人是過分樂觀了，但是，人們至少發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟學(xué)問題是可以用數(shù)學(xué)方法研究的。數(shù)學(xué)和物理學(xué)中的統(tǒng)計學(xué)方法，也被運用于財政、保險和其它的社會學(xué)問題。自然選擇基礎(chǔ)上的進化論，已經(jīng)動搖了宗教的神學(xué)體系和教條體系，使西方宗教只剩下了維護社會道德和倫理的最后功能。當19 世紀結(jié)束的時候，人們又過分樂觀地認為自然科學(xué)的發(fā)展已經(jīng)完結(jié)，科學(xué)只待向技術(shù)和人文科學(xué)擴展，以及讓科學(xué)的光芒照耀到西方世界之外的“野蠻人”社會了。
20 世紀自然科學(xué)的發(fā)展一定會讓 19 世紀最有預(yù)見的人也跌破眼鏡。雖然 20 世紀中技術(shù)的持續(xù)進步是19 世紀里人們已經(jīng)普遍認識到了的，但是，人們并沒有料到是以什么樣的方式和何等的速度。20 世紀和整個人類歷史上最偉大的科學(xué)成就，是量子理論和相對論的創(chuàng)立與發(fā)展。量子理論和相對論涵蓋了機械論的牛頓經(jīng)典力學(xué)，但又具有與之非常不同的新的概念。量子理論使人們對構(gòu)成宏觀世界的微觀基礎(chǔ)，如原子結(jié)構(gòu)、光的本性、基本粒子，有了透徹的了解。并使化學(xué)、生物學(xué)的微觀基礎(chǔ)與物理學(xué)統(tǒng)一起來。相對論徹底地改變了自伽利略和牛頓以來人們對于時空的觀念和對物質(zhì)與能量的統(tǒng)一性的認識。量子理論和相對論不僅成為現(xiàn)代原子、分子物理的基礎(chǔ)，成為物理與化學(xué)及生物學(xué)交叉的重要理論基礎(chǔ)，也成為現(xiàn)代核技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子與光電子技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，并同時開辟了新的科學(xué)宇宙學(xué)的發(fā)展方向。物理和化學(xué)在分子層次上的結(jié)合，通過1953 年DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了現(xiàn)代分子遺傳學(xué)，揭示了千差萬別的生命世界的物質(zhì)基礎(chǔ)和統(tǒng)一性，并為農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了極其深遠的影響。
20 世紀工業(yè)化的進程大大加快。一方面是新的能源技術(shù)的發(fā)展，另一方面是定量的工業(yè)管理科學(xué)的發(fā)展。20 年代初，石油逐漸代替了煤成為主要的化石能源。以石油為基礎(chǔ)的新的化學(xué)工業(yè)技術(shù)為人類提供了前所未有的人工合成材料，特別是各種聚合物材料，徹底地改變了人類日常生活的面貌。本世紀初以來，從福特汽車公司采用了泰勒的標準化管理開始，工業(yè)管理科學(xué)的發(fā)展，促進了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，徹底地改變了社會的組織方式、消費方式以及與它們相適應(yīng)的社會結(jié)構(gòu)。新的科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新，以及現(xiàn)代工業(yè)和商業(yè)管理科學(xué)的發(fā)展，使得社會勞動生產(chǎn)率有了極大的提高。在發(fā)達國家里，人們第一次感受到了物質(zhì)生產(chǎn)能力普遍過剩帶來的消費不足的壓力。商業(yè)和銷售管理也 逐漸成為管理科學(xué)深入研究的對象。20 世紀，人們逐漸認識到科學(xué)技術(shù)與科學(xué)管理已經(jīng)成為現(xiàn)代社會持續(xù)發(fā)展的根本動力和保證。這二者的結(jié)合對于社會的影響非常深遠，其最根本的一點是使人的整個社會和個人生活變得日益數(shù)量化。
管理科學(xué)的發(fā)展，一方面是隨著大工業(yè)生產(chǎn)及大型商業(yè)化管理，另一方面也受到現(xiàn)代國家因大規(guī)模戰(zhàn)爭所需要的社會物資及人口動員能力而得到發(fā)展。國家對于社會生活各個方面的侵入，徹底改變了19 世紀的自由放任的工業(yè)、經(jīng)濟和科學(xué)觀念，也成為20 世紀科學(xué)史中的另一大特征。國家和政府對科學(xué)研究的影響在二戰(zhàn)以來已經(jīng)根本改變了科學(xué)研究的方式和特性。為了保證自己在冷戰(zhàn)中的軍事力量，美蘇兩國政府都傾其所能地對以軍事、航天為背景的相關(guān)科學(xué)和技術(shù)進行投資。不僅建立了大量的龐大的國家科研機構(gòu)，而且使一直分散于大學(xué)和工業(yè)界的小農(nóng)經(jīng)濟式的相對自由放任的科學(xué)研究，進入了一種受社會政治和政府內(nèi)部權(quán)力分配影響的所謂的“大科學(xué)時代”。其后果， 一方面是科學(xué)知識的指數(shù)式的增長，使人類的某些技術(shù)能力擴展到了極限，社會物質(zhì)生活的巨大改 善；另一方面是社會財富和資源向軍事技術(shù)的傾斜也成為社會的經(jīng)濟負擔，阻礙了社會其它方面的發(fā)展。所以，美蘇兩國在與掌握軍用和民用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)方面的平衡的能力，最后決定了兩國的綜合實力和冷戰(zhàn)的最終結(jié)局。
20 世紀90 年代，冷戰(zhàn)結(jié)束，科學(xué)和技術(shù)更是越來越結(jié)合緊密。改變?nèi)藗兩畹男畔⒓夹g(shù)、光電子技術(shù)和生物工程得到主要國家和社會的高度重視，成為將延續(xù)進入下一個世紀的關(guān)鍵經(jīng)濟生長點。經(jīng)濟全球化越來越成為現(xiàn)實，使人們對于科學(xué)和技術(shù)的功利作用更加看重。知識產(chǎn)權(quán)越來越受到重視，以自由，求知和無私奉獻為己任的古典科學(xué)精神，越來越有被技術(shù)理性所代替的可能。20世紀上半葉，科學(xué)家們還基本采用一種追求自由探索精神的思維方式，以及以學(xué)問為重的純真激情之中。到了 20 世紀的末尾，這種激情經(jīng)過冷戰(zhàn)的折磨和全球商業(yè)化的洗禮，逐漸為更加現(xiàn)實和成熟 的理智所代替。知識經(jīng)濟的時代，實際上是一個技術(shù)理性膨脹的時代，科學(xué)活動在其中作為一種受到社會大力支持的人類活動，必須按照與以前大為不同的外在于科學(xué)的社會規(guī)則來進行。樂觀一點，社會對科學(xué)活動的支持使科學(xué)研究活動的進行大有保障，而且將更規(guī)范化；悲觀一點說，科學(xué)中的自由選題和創(chuàng)新精神會受到社會中實用思維的限制，或許預(yù)示著科學(xué)探索時代的終結(jié)、技術(shù)時代的君臨。
預(yù)言未來是一件吃力不討好的事。如果我們要對21 世紀的科學(xué)發(fā)展作一些預(yù)測的話，應(yīng)該可以肯定，在社會的持續(xù)支持下，新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)將持續(xù)增加，定量的知識仍將穩(wěn)步增長。雖然今天我們對自然、人類社會的各個方面都有了不少科學(xué)上的了解，但我們應(yīng)當看到，仍有許多未被了解的事物限制著我們預(yù)測、控制和保持社會可持續(xù)發(fā)展的能力。在科學(xué)知識上的探索也許不在會像 20 世紀這樣激動人心，但仍然是遠無止境。
重要的是，20 世紀的人類經(jīng)驗已經(jīng)告訴我們，21 世紀將要求人們學(xué)會如何使人、自然和社會協(xié)調(diào)地發(fā)展。對人類生活有廣泛影響的科學(xué)、技術(shù)、宗教和人類文化的其它方面，都需要找到在社會中和諧的共處方式?？茖W(xué)的方法，已經(jīng)成為了人類獲得實在知識的唯一可靠的方法，新的世紀里需 要更進一步地深入到社會的精神中去，成為指導(dǎo)個人生活的不可缺少的知識方法?？茖W(xué)的求實方法和自由獨立的求知精神，作為構(gòu)成未來社會的物質(zhì)和精神生活基礎(chǔ)的重要方面，仍然需要時時加以 堅持和捍衛(wèi)。過去500 多年來，人類依靠科學(xué)已經(jīng)徹底擺脫了宗教理性的教條化統(tǒng)治；在人類越來 越依賴于技術(shù)理性的時代，科學(xué)的求實方法和自由獨立的求知精神，連同作為道德倫理基礎(chǔ)的宗教文化，有希望抵制越來越商業(yè)化和功利化的社會價值觀念。否則，人類將來也許不能避免重蹈羅馬或巴比倫人文化衰落的命運。
所以，在此基礎(chǔ)上，我們非常需要進一步了解，科學(xué)作為一種獨特的社會活動，究竟有那些不同于其它社會活動的特征和精神價值。
注：本文節(jié)選首次發(fā)表于《中國圖書商報》之《書評周刊》2000 年1月25日。未完待續(xù)。
拜讀了。