科學(xué)技術(shù)是人類社會(huì)的必然產(chǎn)物匙赞，隨著人類社會(huì)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，隨著人類社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展妖碉∮客ィ科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，從工具的使用到三次工業(yè)革命的發(fā)展欧宜，人類已經(jīng)超越了其他物種坐榆，利用科學(xué)技術(shù)改變世界的能力越來(lái)越強(qiáng)，九天攬?jiān)氯呷住⒑５鬃谨M已經(jīng)不再是神話和空想席镀。對(duì)于當(dāng)今世界而言匹中，更是如此，掌握先進(jìn)科技者霸天下豪诲。但科技是如何實(shí)現(xiàn)這一切顶捷，又是如何發(fā)展起來(lái)的？

想要真正理解科學(xué)屎篱，我們必須理解它的過(guò)去服赎。中信出版社出版的《極簡(jiǎn)科學(xué)史》帶我們從人類早期的科學(xué)探索到宇宙大爆炸理論的提出；從古希臘時(shí)代的科學(xué)起源到現(xiàn)代科學(xué)的誕生交播；從地球科學(xué)的崛起重虑、生命科學(xué)的興盛到對(duì)宇宙太空的探索……通過(guò)回顧亞里士多德、牛頓秦士、愛(ài)因斯坦缺厉、道金斯等35位科學(xué)大師的傳奇故事和36部改變?nèi)祟悮v史的科學(xué)圣經(jīng)，帶我們回顧了人類科學(xué)的發(fā)展史隧土，引人入勝地講述了科學(xué)觀念變革和思想發(fā)展的偉大歷程芽死。

巴甫洛夫曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，在自然科學(xué)中創(chuàng)立方法次洼、研究某種重要的實(shí)驗(yàn)條件关贵，往往要比發(fā)現(xiàn)個(gè)別事實(shí)更有價(jià)值。在《極簡(jiǎn)科學(xué)史》一書(shū)中卖毁，我們可以看出科學(xué)發(fā)展的一條較為清晰的方法發(fā)展脈絡(luò)揖曾。

神學(xué)崇拜——解決一切難題的終極法寶

“我不能設(shè)想真正的科學(xué)家會(huì)沒(méi)有這樣深摯的信仰。這情況可以用這樣一個(gè)形象來(lái)比喻：科學(xué)沒(méi)有宗教就象瘸子亥啦，宗教沒(méi)有科學(xué)就象瞎子炭剪。”對(duì)于認(rèn)知條件和理論知識(shí)匱乏的古人來(lái)說(shuō)翔脱，一切自然與非自然的力量都是充滿神秘的奴拦，在得不到合理解釋的情況下，自然就將其歸為神的力量届吁。

在古希臘人看來(lái)错妖，神存在與自然之中，并掌握這一切自然法則疚沐。他們?cè)陂蠙鞓?shù)林中漫步暂氯，在圣殿或神廟里居住，始終對(duì)人類的一舉一動(dòng)予以關(guān)注亮蛔，對(duì)人世間的善惡美丑作出評(píng)判痴施，對(duì)人類的錯(cuò)誤行為予以警示。

數(shù)學(xué)家泰勒斯就曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“神靈存在于萬(wàn)物之中”，而且無(wú)處不在辣吃。這種對(duì)神靈的崇拜雖然不能給予各種現(xiàn)象科學(xué)的解釋动遭，但是其中萌生了人類觀察世界、思考世界的萌芽神得。

演繹推理——對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的初步探索

古代邏輯學(xué)家和哲學(xué)家認(rèn)為厘惦，演繹推理是通向真理的最高尚、最好的道路循头。所謂的演繹推理就是從一般性的陳述出發(fā)，得出具體結(jié)論的過(guò)程炎疆。比如：前提是一切重物質(zhì)都向宇宙中心墜落卡骂，地球是由重物質(zhì)組成的，而地球并沒(méi)有墜落形入，于是可以演繹推理出結(jié)果：地球一定已經(jīng)處于宇宙的中心全跨。在他們看來(lái)，“真理并不是在宇宙或自然中找到的亿遂，而是通過(guò)與權(quán)威文獻(xiàn)進(jìn)行比對(duì)找到的”浓若。

演繹推理的工具包括四種：觀察和類比，哲學(xué)和數(shù)學(xué)蛇数。

觀察挪钓。據(jù)亞里士多德《形而上學(xué)》一書(shū)記載，信仰神靈的數(shù)學(xué)家泰勒斯得出了世界上第一個(gè)科學(xué)性理論：盡管以固體的形式存在耳舅，整個(gè)宇宙實(shí)際上是由水構(gòu)成的碌上。這是因?yàn)樗⒁獾阶甜B(yǎng)萬(wàn)物的東西都是多水的，種子本身也有許多水分浦徊。

此外馏予，水是大多數(shù)物質(zhì)性質(zhì)的主要構(gòu)成。雖然我們現(xiàn)在知道這一論斷是錯(cuò)誤的盔性，但是泰勒斯做出了我們已知最早的嘗試霞丧。他不僅嘗試著觀察宇宙的本質(zhì)的同時(shí)，跳出了神靈的角度冕香。因此蛹尝，有人將其稱之為“泰勒斯的飛躍”。

類比悉尾。在沒(méi)有科學(xué)方法和共同的科學(xué)術(shù)語(yǔ)箩言，并且缺乏對(duì)宇宙根本原理的基本共識(shí)的基礎(chǔ)上，古希臘人通過(guò)類比的方法焕襟，創(chuàng)造了一套精致的假想結(jié)構(gòu)陨收，然后細(xì)心地將征候填充進(jìn)去。

比如，眼睛像燈籠务漩，所以眼睛里一定有火焰拄衰。內(nèi)臟器官就像裝滿了體液的銅質(zhì)容器，因此一定要有一個(gè)導(dǎo)管系統(tǒng)將他們相連饵骨，體液經(jīng)過(guò)這個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)器官進(jìn)入另一個(gè)器官翘悉。

所以，當(dāng)時(shí)的醫(yī)生治療的時(shí)候居触，就會(huì)采取相應(yīng)的治療措施妖混。加入腸胃不舒服，他們就會(huì)認(rèn)為內(nèi)臟器官之間的導(dǎo)管被堵塞了轮洋，就要用瀉劑清通導(dǎo)管制市，就像管道工清通堵塞的管道一樣。

哲學(xué)弊予。古希臘的思想家們沒(méi)有細(xì)致觀察的傳統(tǒng)祥楣，也沒(méi)有科學(xué)的研究工具，因而無(wú)法對(duì)某種現(xiàn)象進(jìn)行剖析汉柒，只能通過(guò)哲學(xué)思考進(jìn)行解釋误褪。他們通常是端坐于家中，為解釋整個(gè)宇宙精心編造了一系列故事碾褂。

在柏拉圖看來(lái)兽间，物化的宇宙包括四個(gè)基本元素——土和火是最基本的元素，鏈接二者的紐帶則是氣和水正塌。人類居住在這個(gè)物化的宇宙中渡八，人體在某些方面反映了宇宙的結(jié)構(gòu)。正如水在地球表面循環(huán)传货，血液在人體內(nèi)循環(huán)屎鳍，人類可以通過(guò)自己的感官，包括觸覺(jué)问裕、嗅覺(jué)逮壁、視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)來(lái)理解這個(gè)宇宙。但是由于物質(zhì)現(xiàn)實(shí)不過(guò)是理想的影子粮宛，自然科學(xué)也就總是從屬于形而上學(xué)了窥淆。

哲學(xué)總是試圖理解那個(gè)理想中的宇宙，現(xiàn)實(shí)的世界是理想宇宙墮落之后的樣子巍杈∮欠梗科學(xué)則只是通過(guò)觀察來(lái)理解這個(gè)墮落的影子本身。所以科學(xué)永遠(yuǎn)不會(huì)引領(lǐng)我們找到真相筷畦，它總是匍匐在哲學(xué)的腳下词裤，心甘情愿地接受指正刺洒。

數(shù)學(xué)。在泰勒斯之后到柏拉圖之前的這段時(shí)間里吼砂，人們開(kāi)始使用數(shù)學(xué)理解自然逆航。其中的代表是畢達(dá)哥拉斯，他被尊為神靈的喉舌渔肩，因?yàn)樗臄?shù)學(xué)法則主要用于理解真理本身的一種方法因俐。

他說(shuō)：數(shù)學(xué)是通向知識(shí)的唯一途徑，不借助數(shù)字就不可能對(duì)事物有真正的理解周偎。數(shù)字擁有神諭的力量抹剩，尤其是1、2蓉坎、3和4澳眷，他們組合起來(lái)可以創(chuàng)造出現(xiàn)存的所有維度。

可以說(shuō)袍嬉，當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)是宗教而不是科學(xué)境蔼，它的應(yīng)用幾乎完全是為了思考上帝灶平，而不是為了研究塵世的事情而設(shè)計(jì)出來(lái)的伺通。

雖然演繹推理使得人類了解世界起到了重要推動(dòng)作用，但是演繹推理仍有其局限性逢享，其中表現(xiàn)之一就在于權(quán)威的壟斷罐监。

公元十二世紀(jì)，受過(guò)教育的歐洲人都知道托勒密的宇宙瞒爬，但對(duì)托勒密本人一無(wú)所知弓柱。地心宇宙成了常識(shí)。他不再是一條由某位科學(xué)家提出的侧但、可能遭到反對(duì)的理論矢空，而成了不言而喻、無(wú)人發(fā)起卻被萬(wàn)人接受的道理禀横。

在這種權(quán)威的影響下屁药，西方幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)采取的以語(yǔ)言為中心的教育導(dǎo)致歐洲學(xué)者們從沒(méi)接受過(guò)復(fù)雜幾何運(yùn)算能力的練習(xí)。而要真正理解托勒密理論柏锄，這一能力是不可缺少的酿箭。科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)已經(jīng)被完全地趾娃、真正的腐蝕掉了缭嫡，重建則要耗費(fèi)時(shí)日。

歸納推理——通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證真理

16世紀(jì)出生于英國(guó)倫敦的弗朗西斯墊培根認(rèn)為演繹推理是一條死路抬闷，因?yàn)椤叭藗円验_(kāi)始就根據(jù)自己的意愿決定了問(wèn)題妇蛀。然后依靠經(jīng)驗(yàn)，迫使她遵從他的贊成，就這樣左右他讥耗∮泄矗”他認(rèn)為，認(rèn)真的思考者一定要遵從另一種推理的思路古程，即從具體的證據(jù)出發(fā)獲得一般性結(jié)論蔼卡；從個(gè)別的證據(jù)出發(fā)，通過(guò)歸納挣磨，獲得一個(gè)更普遍的論斷雇逞。這就是歸納推理的思考方式。

培根因此描繪出科學(xué)方法的輪廓：假說(shuō)茁裙、實(shí)驗(yàn)塘砸、結(jié)論。這是對(duì)亞里士多德學(xué)派文獻(xiàn)中的演繹思想的一個(gè)挑戰(zhàn)晤锥，是“用真正的理性”推翻了古代權(quán)威掉蔬。麥克維一·內(nèi)皮爾在1818年的經(jīng)典演講中指出：“培根的接觸，在于他第一個(gè)清晰充分地指出矾瘾，在具體問(wèn)題中女轿，正確論證所需要遵循的規(guī)則和保證『爵妫”這種方法使得自然哲學(xué)家可以“用兩眼來(lái)看”蛉迹，并且在觀察的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。

無(wú)獨(dú)有偶放妈，帕多瓦大學(xué)教授安德烈·維薩里撰寫(xiě)的《輪人體的構(gòu)造》一書(shū)指出北救，一切醫(yī)學(xué)理論知識(shí)和時(shí)間都必須以準(zhǔn)確地解剖學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，解剖學(xué)家們也必須親自觀察芜抒。他們絕不可以簡(jiǎn)單地依靠舊權(quán)威的教義珍策，但是大學(xué)里的訓(xùn)練常常這么做。

維薩里告誡學(xué)生要努力學(xué)習(xí)“親自進(jìn)行人體解剖和實(shí)驗(yàn)宅倒，以了解人體構(gòu)造攘宙，然后仔細(xì)地做比較“埃”這讓維薩里在前人的結(jié)論中發(fā)現(xiàn)了大量明顯的模聋，可被證明的錯(cuò)誤。

培根主義的方法雖然實(shí)用且優(yōu)于權(quán)威和傳統(tǒng)方法唠亚，但是依然并非主流链方。伽利略挑起了古達(dá)權(quán)威與現(xiàn)實(shí)觀察之間的戰(zhàn)役，也是亞里士多德學(xué)派與培根主義的方法之間的較量灶搜。伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)和借助望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)而得到的日心說(shuō)祟蚀，給予了亞里士多德學(xué)派沉重的打擊工窍。

值得注意的是，這期間儀器和工具成為實(shí)驗(yàn)的重要手段前酿。自從極愛(ài)略借助望遠(yuǎn)鏡實(shí)施觀測(cè)以來(lái)患雏，工具的功能和能力越來(lái)越強(qiáng)大，借用羅伯特·波義耳的描寫(xiě)：“借助了不起的望遠(yuǎn)鏡罢维，我觀測(cè)著先前和最近被發(fā)現(xiàn)的恒星和行星淹仑；借助奇妙的顯微鏡，我觀察到了肉眼看不見(jiàn)的東西肺孵，大自然鬼斧神工般不可復(fù)制的微妙匀借；借助化學(xué)熔爐之光，我研讀了大自然這本書(shū)平窘∠爬撸”

借助儀器進(jìn)行觀察后的下一步就是，利用近距離的觀察結(jié)果瑰艘，利用人工手段對(duì)感官的延伸是鬼，作為新思路產(chǎn)生的起點(diǎn)。這些儀器延伸的不僅僅是感官紫新，還有四位均蜜。顯微鏡和放大鏡，他們真正的最終目標(biāo)并不僅僅是觀察弊琴，而是通過(guò)觀察得出新理論兆龙，通過(guò)觀察使人類的思維比以前延伸得更遠(yuǎn)杖爽。

因此敲董，儀器和工具不再僅僅是感官的延伸，對(duì)科學(xué)家而言慰安，他們就是智慧之樹(shù)腋寨，是通向完美的路徑。

歸納推理的變革——常識(shí)和感官也會(huì)欺騙我們

牛頓將培根的從具體結(jié)果推知普遍結(jié)論的歸納推理法進(jìn)行了驚人的延伸——適用于整個(gè)宇宙化焕。在他提出的“實(shí)驗(yàn)哲學(xué)”中萄窜，牛頓指出：從現(xiàn)象中推論出猜想，然后通過(guò)歸納撒桨，使猜想成為普遍的理論查刻。物體的不可入行、運(yùn)動(dòng)以及慣性凤类，運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律都是通過(guò)這種方法被發(fā)現(xiàn)的穗泵。

但是，當(dāng)我們遠(yuǎn)離太陽(yáng)系谜疤，到達(dá)宇宙更神秘的更深處時(shí)佃延，牛頓的理論便失去了效用现诀。愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論告訴我們培根式的觀察有其局限性，我們所見(jiàn)到的不一定是真的履肃；常識(shí)會(huì)讓我們誤入歧途仔沿；雖然我們不能無(wú)視感官，但要知道感官也會(huì)欺騙我們尺棋。

根據(jù)“波爾-盧瑟福模型”封锉，電子可以在軌道間進(jìn)行“量子躍遷”，而不是在連續(xù)的空間中平滑地運(yùn)動(dòng)膘螟。也就是在跳躍的同時(shí)烘浦，電子哪兒都不在。量子理論的出現(xiàn)萍鲸，“徹底改變我們的物理學(xué)觀念”闷叉。

雖然牛頓定律已經(jīng)完美地適用于現(xiàn)實(shí)世界，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出向你加速靠近貨車相遇的準(zhǔn)確時(shí)間脊阴。但是法國(guó)數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家亨利·龐加萊在研究那些看似相當(dāng)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)握侧，卻得出了出乎意料的結(jié)果。

即便是對(duì)看似很簡(jiǎn)單的力的研究嘿期，他也無(wú)法始終預(yù)測(cè)出準(zhǔn)確地結(jié)果品擎。他認(rèn)為，原因就在于最初條件發(fā)生了席位的變化备徐，而這種變化太細(xì)微萄传，所以不易被察覺(jué)。他歸結(jié)出了一條理論：“最初條件的細(xì)微改變可能會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果的巨大不同蜜猾⌒懔猓”這就是混沌理論的雛形，并以“蝴蝶效應(yīng)”廣為人知蹭睡。

至今衍菱，我們?nèi)匀粺o(wú)法預(yù)測(cè)出復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)果，不是因?yàn)樗麄儾豢深A(yù)測(cè)肩豁，而是因?yàn)槲覀內(nèi)缃襁€無(wú)法深入洞悉那些促成它們的因素脊串。但是，沿著前人的步伐清钥，用好合適的方法琼锋，對(duì)于了解其中的奧秘，我們?nèi)匀粷M懷希望祟昭。

古希臘哲學(xué)家捷諾的一位學(xué)生問(wèn)他：“老師缕坎，您的知識(shí)比我們多，可是您為什么對(duì)自己的解答總是有疑問(wèn)呢从橘？”捷諾用手在桌上畫(huà)了大小兩個(gè)圓圈念赶，說(shuō)：“大圓圈是我的知識(shí)础钠，小圓圈是你們的知識(shí)。我的知識(shí)比你們的多叉谜。但我所接觸的無(wú)知的世界也比你們多呀旗吁。”

誠(chéng)然停局，人懂得越多越會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的無(wú)知很钓。然而，正是對(duì)于有知的無(wú)限渴望董栽，才催生了我們對(duì)探索神秘?zé)o知的無(wú)限勇氣码倦。科學(xué)锭碳，正是我們探索無(wú)知的有力武器袁稽。