科学是什么?

早就预告要读科学哲学的三本书, 给哲学读书系列画一个句号,拖了两周,一直没写。 原因之一是因为最近沉迷玄学,没心思写。更重要的是,通过学习玄学,忽然又有了很多不成熟的想法,两周时间大概不可能想清楚。所以不管是怀特海,波普尔还是库恩,他们的想法我并没有贯通起来,这几本我就不写了。 今天写一篇我自己对科学哲学的的理解, 也就是对科学的保安三问,科学是谁, 科学从哪里来,科学要到哪里去。 

1. 科学是谁?

先说当下最流行的观点, 科学是一种怀疑精神。清华大学科学史系的吴国盛老师有个很火的讲座, 主要就是在说这个层面。 他针对的是普通人滥用科学这个名词的现象。我们习惯说一个东西科学不科学,隐含的是说一个东西是对还是错。科学就是对的,不科学就是错的。 还有一句很流行的话, 科学就是追求真理。在吴老师看来,以上统统都是误会。 

吴老师说, 真正的懂科学会认为,没有绝对真理! 或者有没有真理,真理是不是存在, 只是一个不重要的哲学命题。 既然没有真理, 那就不存在绝对的对,也不存在绝对的错。 很多人的自然反应是抗议: 我书上学到的科学知识都是很靠谱的,当然是对的, 你怎么能说没有对错呢? 请注意, 前面的叙述在对错前面加了个绝对。 绝对的对错的没有的!相对的对错还是有的。科学就是在预设条件下的对错。 也就是给定条件下, 科学是可重复,可检验的。 所谓相对,是说科学是有边界的,边界就是这个给定的条件。 

用一个例子来说明,很多人都知道爱因斯坦的相对论跟牛顿的说法不同。 有人说,这是爱因斯坦否定了牛顿。 因为爱因斯坦否定了牛顿,所以现在爱因斯坦取代了牛顿,成了新一届科学皇帝。 于是有一票民科整天在挑战相对论。 他们单纯的就是想通过挑战相对论,给自己封个科学皇位。说白了就是想一战成名。 

为什么说这是民科?因为科学的思维方式应该是: 爱因斯坦并没有否定牛顿,而是扩展了牛顿的理论。 在爱因斯坦理论框架下, 牛顿是在预设条件下(远低于光速)也一样正确(严格的说,是近似正确)的理论, 此时爱因斯坦的公式可以简化(近似)成牛顿的公式, 两者是相容的。所以要想超越爱因斯坦, 你的理论首先要在牛顿的预设条件下兼容牛顿,也要在爱因斯坦的预设条件下兼容爱因斯坦理论才行。 为什么?因为在这些预设条件下, 科学是可以通过实验来重复检验的。这些实验,给定条件, 不管谁做,在什么时候做,在哪里做,结果都是一样的。

预设条件,可重复可验证, 这是科学最主要的特征之一。特征之二是说科学是无用之用。 这又是什么意思? 这里要扯一下科学和技术的分别。 大家平时习惯把科学技术这两个词联用, 简称科技, 所有人都知道高科技是好东西。但实际上,如果要较真, 科学和技术不是一种东西, 技术一定是有用的。 所谓有用,是说可以用来解决各种问题。举例说明: 某个人掌握了某种手艺, 编竹篮子,编的又快又好,那么可以说他掌握了一门技术–编竹篮子的技术,解决的是编竹篮子的问题。但是我们一定不会说,他掌握了编竹篮子的科学。 

科学是什么?科学是编竹篮子背后的理论,比如弹性力学。 竹篮子能编起来,还能装东西不垮掉,是背后的力学决定的。有了力学,我们就能预测这个竹篮子能装多少东西, 也许还可以在编竹篮子的时候省几片竹子,更重要的是, 我们能像编竹篮子一样,编一个装10几万人的钢篮子,比如鸟巢体育场,这就是科学的威力。 那为什么说科学是无用的呢?是的, 对编竹篮子的那个人, 学习力学是无用的。省几片竹子,不如把手练得快一点,研究一下编法多编几个篮子, 能赚的更多。 

按照科学的定义,中国古代只有一点点科学,就是道家和墨家搞的东西,但是有很多很多技术。 吴老师说, 科学是非常罕见的, 古代社会,只有古希腊有那么一点点。并不是今天这样, 大家都要学科学,爱科学,甚至有点忘记科学的边界,滥用科学了。真正科学被普遍接受是近现代的事情了。 

吴老师其实没有讲明白, 科学还是得有一点点用。完全没有用的东西是传承不下去的, 古希腊科学能流传的到今天, 墨子搞的小孔实验还能被人写在书里,是因为科学还有那么一点点用处,主要事关信仰。

而近现代,科学为什么忽然就繁盛起来了?吴老师其实没有讲清楚, 个人观点是因为科学在火药和大炮的时代,蒸汽机的时候,变的有用了,因为这些都依赖于看不见摸不着的化学能,此处就不展开了。 

总结一下, 科学有边界, 边界就是预设条件(这个条件可能一开始没有那么清楚), 科学是预设条件下的可重复可检验的, 科学本身是“无用”的理论, 并不是马上就能解决问题的技术。  

2. 科学从哪里来?

前面一段讲完,对一般人来说,就够了。但是对真正讲科学的人来说, 还不够。科学本身就是基于怀疑的,所谓大胆假设,小心求证。一切都要怀疑:你为什么说今天可重复可检验,明天也能可重复可检验, 比如太阳每天都从东方升起,就永远从东方升起吗?苹果从树上掉下来,就永远会掉下来,不会飞上天吗? 这看上去无厘头的质疑, 我们今天的科学告诉我们, 都是对的, 太阳和地球都有寿命,都不是不变的,总有一个时刻, 太阳不从东方升起了, 苹果也没有地方落了。 

西方哲学从源头开始, 就在怀疑客观世界是否存在,从笛卡尔的我思故我在开始, 到经典哲学大家康德总结的:我们唯一能够理解并且研究的规律,只是我们认识世界的规律, 心的规律,思维的规律,而不是世界本身的规律。 

我们的思考,只能从思考本身开始, 我们思考的起点是我们的经验, 我们的经验来源于感知, 或者换一个科学的说法,测量。 我们通过利用光的测量, 对力的测量,对声的测量,对化学分子的测量,来感知这个世界。  可重复的测量是我们建立对世界认知的锚点。 在测量手段和工具的边界之外,我们其实什么都不知道。 

基于测量,我们建立起了概念体系,在概念体系之上,有了逻辑演绎,通过演绎,我们建立起了理论体系, 这个理论体系再通过更多的测量来验证,来修正, 这是辩证法,也是我们认识世界的过程, 其实本身,也只是一个思维的过程。 

总结一下, 我们的起点是思维,或者我来认识这个世界,通过感知或者测量,发现重复,发现规律, 通过分析,形成概念体系,通过演绎,搭建理论框架,再重复测量,检验,更新概念,更新理论。 我,和不管什么别人,都可以基于同样的概念,可重复,可验证,逐渐的给概念大厦,理论大厦添砖加瓦,日积月累,我们有了科学大厦。 科学来源于主观,所谓的客观是可重复可检验,所以科学是主观的客观。 

3. 科学到哪里去?

现在先回到现实世界, 来看一看我们是不是掌握的科学的概念。先问两个问题, 医学是科学吗?数学是科学吗?前一个问题的答案是,只有很少一部分是, 大多医学是技术,不是科学。后一个问题的答案是,  数学不是科学。 

我们已经提到过, 技术是用来解决问题。也都知道科学和技术通常是相辅相成的,科学和数学也是相辅相成的。 那么科学,技术,和数学之间到底是什么关系呢。 

我们说: 技术是科学的用, 科学是数学的用。反过来,科学是技术的模式, 数学是科学的模式。 啊,这都是什么奇怪的说法?

这里尝试解释一下, 先问一个问题, 我们为什么能理解这个世界? 我们的大脑是非常有限的, 相对来说这个世界大到几乎无限。 有限的大脑,能理解,近乎无限的世界,为什么? 是因为这个世界内含规律, 可以被理解。 规律又是什么?规律是重复性。 重复性又是什么? 重复性最好的描述方式是信息共享。 通过这一串追问,我们总算走到信息论。 

组成这个世界的, 是物质, 驱动世界的是能量, 物质和能量可以相互转化。组成精神世界的, 是信息, 驱动精神世界的是计算, 信息和计算也互为依存。 由物质到信息,由信息到计算, 是我们能够理解世界的本质。

这个世界是能被理解的,因为可计算。 可计算,因为各种意义上的重复简化。 数学是通过建立计算结构,帮助我们提高计算效率。通过计算,或者说思考,我们可以对这个世界的信息进行“压缩”, 近乎无限的信息在压缩后只剩大脑可以处理的一点。 在信息时代,人工智能时代, 我们还可以利用计算机,人工智能,扩展自己的计算能力, 更多的信息存储,更多的计算能力, 将会引领人类到可预知的未来,计算世界。  以上即是科学的未来。 

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