《极简科学史》书评

改变科学进程的那些点滴

什么是科学？书中给出这样的答案，事物的生长和改变是自然的进程，是自然界循环的一部分，所以亚里士多德才想问什么，去了解它们。其实，科学这个词看起来很深奥，但是《极简科学史》让我们重新认识科学，它是生活的一部分，它每一次前进都要经过不同的“磨练”。作者苏珊•怀斯•鲍尔，超级畅销作家，代表作《世界史的故事》等。本书主要讲述了科学每一阶段的进程，典型科学家的出现给科学界带来新鲜血液。作者在书的预言中也说《极简科学史》是追溯伟大科学著述发展的书籍。在内容上，一方面书中覆盖了从大宇宙到生命研究的各个领域，如宇宙学、地质学、生物学等；另一方面，本书可以当作寻找科学进程书目的书籍。在编排上，与其他三本简史不同，它有一个阅读相关选节的栏目，里面包含着一些章节的选节，如《变化》中，栏目提供了关于亚里斯多德的《动物志》和《物理学》，让读者可以找到外延的相联系的书。在书中，可以看到科学的发展方向，从“天”到“地”到自然到生命，经过人类对世界的认识，不断地成长，科学技术、仪器的加强、转变，又会重新研究宇宙等一系列的未解之谜。再一次次的验证，发现，怀疑之中科学又进入新的认识中。在科学进程中，免不了遭到别人的猜测、否定。如哥白尼的《天体运行论》一直被压倒，他的日心说没有办法论证，但时间是它最好的证明。科学可以是在不断的合作中发展的。在《生命的秘密》中，沃森与克里克共同发现了DNA；多领域合作，可以找到新的方向，关于宇宙的研究就是多领域的合作，数学、物理等。当然，科学也会在相互冲突中前进。《大灾难归来》中布雷茨与查尔斯•赖尔就正面交锋。最终地质学家的调查证实了布雷茨的观点：哥伦比亚高原曾一度遭受过大灾难。就连大科学牛顿也曾与胡克针锋相对，在《推论之规则》中我们可以看到牛顿的恼火，对科学的执着与专注。《极简科学史》像一盏指引方向的明灯，整体上呈现着科学界发展的阶段，解决问题。书中的每一阶段、每一位科学家都为他们的实验、观点进行努力、执着，为科学的进步付出自己的力量。在书中你可以追逐作者提供书籍，一一品读，会收获更多的知识能量。

思路决定出路，科学成就未来

科学技术是人类社会的必然产物，随着人类社会的产生而产生，随着人类社会的发展而发展。科学技术是第一生产力，从工具的使用到三次工业革命的发展，人类已经超越了其他物种，利用科学技术改变世界的能力越来越强，九天揽月、海底捉鳖已经不再是神话和空想。对于当今世界而言，更是如此，掌握先进科技者霸天下。但科技是如何实现这一切，又是如何发展起来的？想要真正理解科学，我们必须理解它的过去。中信出版社出版的《极简科学史》带我们从人类早期的科学探索到宇宙大爆炸理论的提出；从古希腊时代的科学起源到现代科学的诞生；从地球科学的崛起、生命科学的兴盛到对宇宙太空的探索……通过回顾亚里士多德、牛顿、爱因斯坦、道金斯等35位科学大师的传奇故事和36部改变人类历史的科学圣经，带我们回顾了人类科学的发展史，引人入胜地讲述了科学观念变革和思想发展的伟大历程。巴甫洛夫曾经说过，在自然科学中创立方法、研究某种重要的实验条件，往往要比发现个别事实更有价值。在《极简科学史》一书中，我们可以看出科学发展的一条较为清晰的方法发展脉络。神学崇拜——解决一切难题的终极法宝“我不能设想真正的科学家会没有这样深挚的信仰。这情况可以用这样一个形象来比喻：科学没有宗教就象瘸子，宗教没有科学就象瞎子。”对于认知条件和理论知识匮乏的古人来说，一切自然与非自然的力量都是充满神秘的，在得不到合理解释的情况下，自然就将其归为神的力量。在古希腊人看来，神存在与自然之中，并掌握这一切自然法则。他们在橄榄树林中漫步，在圣殿或神庙里居住，始终对人类的一举一动予以关注，对人世间的善恶美丑作出评判，对人类的错误行为予以警示。数学家泰勒斯就曾经说过：“神灵存在于万物之中”，而且无处不在。这种对神灵的崇拜虽然不能给予各种现象科学的解释，但是其中萌生了人类观察世界、思考世界的萌芽。演绎推理——对现实世界的初步探索古代逻辑学家和哲学家认为，演绎推理是通向真理的最高尚、最好的道路。所谓的演绎推理就是从一般性的陈述出发，得出具体结论的过程。比如：前提是一切重物质都向宇宙中心坠落，地球是由重物质组成的，而地球并没有坠落，于是可以演绎推理出结果：地球一定已经处于宇宙的中心。在他们看来，“真理并不是在宇宙或自然中找到的，而是通过与权威文献进行比对找到的”。演绎推理的工具包括四种：观察和类比，哲学和数学。观察。据亚里士多德《形而上学》一书记载，信仰神灵的数学家泰勒斯得出了世界上第一个科学性理论：尽管以固体的形式存在，整个宇宙实际上是由水构成的。这是因为他注意到滋养万物的东西都是多水的，种子本身也有许多水分。此外，水是大多数物质性质的主要构成。虽然我们现在知道这一论断是错误的，但是泰勒斯做出了我们已知最早的尝试。他不仅尝试着观察宇宙的本质的同时，跳出了神灵的角度。因此，有人将其称之为“泰勒斯的飞跃”。类比。在没有科学方法和共同的科学术语，并且缺乏对宇宙根本原理的基本共识的基础上，古希腊人通过类比的方法，创造了一套精致的假想结构，然后细心地将征候填充进去。比如，眼睛像灯笼，所以眼睛里一定有火焰。内脏器官就像装满了体液的铜质容器，因此一定要有一个导管系统将他们相连，体液经过这个系统由一个器官进入另一个器官。所以，当时的医生治疗的时候，就会采取相应的治疗措施。加入肠胃不舒服，他们就会认为内脏器官之间的导管被堵塞了，就要用泻剂清通导管，就像管道工清通堵塞的管道一样。哲学。古希腊的思想家们没有细致观察的传统，也没有科学的研究工具，因而无法对某种现象进行剖析，只能通过哲学思考进行解释。他们通常是端坐于家中，为解释整个宇宙精心编造了一系列故事。在柏拉图看来，物化的宇宙包括四个基本元素——土和火是最基本的元素，链接二者的纽带则是气和水。人类居住在这个物化的宇宙中，人体在某些方面反映了宇宙的结构。正如水在地球表面循环，血液在人体内循环，人类可以通过自己的感官，包括触觉、嗅觉、视觉和听觉来理解这个宇宙。但是由于物质现实不过是理想的影子，自然科学也就总是从属于形而上学了。哲学总是试图理解那个理想中的宇宙，现实的世界是理想宇宙堕落之后的样子。科学则只是通过观察来理解这个堕落的影子本身。所以科学永远不会引领我们找到真相，它总是匍匐在哲学的脚下，心甘情愿地接受指正。数学。在泰勒斯之后到柏拉图之前的这段时间里，人们开始使用数学理解自然。其中的代表是毕达哥拉斯，他被尊为神灵的喉舌，因为他的数学法则主要用于理解真理本身的一种方法。他说：数学是通向知识的唯一途径，不借助数字就不可能对事物有真正的理解。数字拥有神谕的力量，尤其是1、2、3和4，他们组合起来可以创造出现存的所有维度。可以说，当时的数学是宗教而不是科学，它的应用几乎完全是为了思考上帝，而不是为了研究尘世的事情而设计出来的。虽然演绎推理使得人类了解世界起到了重要推动作用，但是演绎推理仍有其局限性，其中表现之一就在于权威的垄断。公元十二世纪，受过教育的欧洲人都知道托勒密的宇宙，但对托勒密本人一无所知。地心宇宙成了常识。他不再是一条由某位科学家提出的、可能遭到反对的理论，而成了不言而喻、无人发起却被万人接受的道理。在这种权威的影响下，西方几个世纪以来采取的以语言为中心的教育导致欧洲学者们从没接受过复杂几何运算能力的练习。而要真正理解托勒密理论，这一能力是不可缺少的。科学学习的基础已经被完全地、真正的腐蚀掉了，重建则要耗费时日。归纳推理——通过反复试验来验证真理16世纪出生于英国伦敦的弗朗西斯垫培根认为演绎推理是一条死路，因为“人们已开始就根据自己的意愿决定了问题。然后依靠经验，迫使她遵从他的赞成，就这样左右他。”他认为，认真的思考者一定要遵从另一种推理的思路，即从具体的证据出发获得一般性结论；从个别的证据出发，通过归纳，获得一个更普遍的论断。这就是归纳推理的思考方式。培根因此描绘出科学方法的轮廓：假说、实验、结论。这是对亚里士多德学派文献中的演绎思想的一个挑战，是“用真正的理性”推翻了古代权威。麦克维一·内皮尔在1818年的经典演讲中指出：“培根的接触，在于他第一个清晰充分地指出，在具体问题中，正确论证所需要遵循的规则和保证。”这种方法使得自然哲学家可以“用两眼来看”，并且在观察的基础上得出结论。无独有偶，帕多瓦大学教授安德烈·维萨里撰写的《轮人体的构造》一书指出，一切医学理论知识和时间都必须以准确地解剖学知识为基础，解剖学家们也必须亲自观察。他们绝不可以简单地依靠旧权威的教义，但是大学里的训练常常这么做。维萨里告诫学生要努力学习“亲自进行人体解剖和实验，以了解人体构造，然后仔细地做比较。”这让维萨里在前人的结论中发现了大量明显的，可被证明的错误。培根主义的方法虽然实用且优于权威和传统方法，但是依然并非主流。伽利略挑起了古达权威与现实观察之间的战役，也是亚里士多德学派与培根主义的方法之间的较量。伽利略的自由落体实验和借助望远镜观测而得到的日心说，给予了亚里士多德学派沉重的打击。值得注意的是，这期间仪器和工具成为实验的重要手段。自从极爱略借助望远镜实施观测以来，工具的功能和能力越来越强大，借用罗伯特·波义耳的描写：“借助了不起的望远镜，我观测着先前和最近被发现的恒星和行星；借助奇妙的显微镜，我观察到了肉眼看不见的东西，大自然鬼斧神工般不可复制的微妙；借助化学熔炉之光，我研读了大自然这本书。”借助仪器进行观察后的下一步就是，利用近距离的观察结果，利用人工手段对感官的延伸，作为新思路产生的起点。这些仪器延伸的不仅仅是感官，还有四位。显微镜和放大镜，他们真正的最终目标并不仅仅是观察，而是通过观察得出新理论，通过观察使人类的思维比以前延伸得更远。因此，仪器和工具不再仅仅是感官的延伸，对科学家而言，他们就是智慧之树，是通向完美的路径。归纳推理的变革——常识和感官也会欺骗我们牛顿将培根的从具体结果推知普遍结论的归纳推理法进行了惊人的延伸——适用于整个宇宙。在他提出的“实验哲学”中，牛顿指出：从现象中推论出猜想，然后通过归纳，使猜想成为普遍的理论。物体的不可入行、运动以及惯性，运动定律和万有引力定律都是通过这种方法被发现的。但是，当我们远离太阳系，到达宇宙更神秘的更深处时，牛顿的理论便失去了效用。爱因斯坦的广义相对论告诉我们培根式的观察有其局限性，我们所见到的不一定是真的；常识会让我们误入歧途；虽然我们不能无视感官，但要知道感官也会欺骗我们。根据“波尔-卢瑟福模型”，电子可以在轨道间进行“量子跃迁”，而不是在连续的空间中平滑地运动。也就是在跳跃的同时，电子哪儿都不在。量子理论的出现，“彻底改变我们的物理学观念”。虽然牛顿定律已经完美地适用于现实世界，能够准确地预测出向你加速靠近货车相遇的准确时间。但是法国数学家兼物理学家亨利·庞加莱在研究那些看似相当简单的系统，却得出了出乎意料的结果。即便是对看似很简单的力的研究，他也无法始终预测出准确地结果。他认为，原因就在于最初条件发生了席位的变化，而这种变化太细微，所以不易被察觉。他归结出了一条理论：“最初条件的细微改变可能会导致最终结果的巨大不同。”这就是混沌理论的雏形，并以“蝴蝶效应”广为人知。至今，我们仍然无法预测出复杂系统的结果，不是因为他们不可预测，而是因为我们如今还无法深入洞悉那些促成它们的因素。但是，沿着前人的步伐，用好合适的方法，对于了解其中的奥秘，我们仍然满怀希望。古希腊哲学家捷诺的一位学生问他：“老师，您的知识比我们多，可是您为什么对自己的解答总是有疑问呢？”捷诺用手在桌上画了大小两个圆圈，说：“大圆圈是我的知识，小圆圈是你们的知识。我的知识比你们的多。但我所接触的无知的世界也比你们多呀。”诚然，人懂得越多越会发现自己的无知。然而，正是对于有知的无限渴望，才催生了我们对探索神秘无知的无限勇气。科学，正是我们探索无知的有力武器。