文明的火種（簡體書）

科學不僅僅是一種知識體系，更重要的是，科學是一種思考方式。科學家就是用這種方式來揭示自然世界的奧秘，理解我們生活的世界。

科學精神包含兩個不可分割的部分：一是對“科學”這個詞本身的理解；二是對科學思維的具體運用。

我們先來看看什麼是科學。

我們認為，“科學”是一個名詞，而不是一個可以和“好的”或“正確的”劃上等號的形容詞。要理解什麼是科學，可以從兩個方面入手。

目的——所有科學活動的最終目的是發現自然現象背後的規律。技術發明並不等於科學研究。關於“以愛迪生為代表的工程師算不算科學家”這個問題，會有爭議。但我們堅持認為應當把科學家與發明家、工程師區分開來。幾乎所有寫科學史的書籍都遵循著從亞裡士多德等古希臘自然哲學家到伽利略、牛頓，再到愛因斯坦這樣的脈絡，我沒有看到哪一本有影響力的科學史書中寫到過愛迪生或者特斯拉。但是，在現實的科普教育中，科學和技術往往會被混為一談。這很可能是社會中非主流的反智、反科學運動造成的，我們注意到，妖魔化科學的人往往都是將科學和技術混為一談的人。而那些最容易受到反科學運動洗腦的人大都從來就沒有搞清楚什麼是科學、什麼是技術。所以，我們認為，讓廣大老百姓，尤其是青少年理解科學研究與技術發明活動的區別是極為必要的。這關係到我國在前沿科學領域的巨額投資計劃能否得到廣大人民群眾的支持，也關係到青少年是否願意投身到基礎科學領域。可能大家會和我一樣，每當一個重大科學發現誕生的時候（例如：我國科學家2012年發現了一種新的中微子震蕩，2013年發現了量子反常霍爾效應；美國科學家2015年證實了引力波的存在），身邊總是會有很多人問我：“這些到底有啥用？”我們認為，可能比回答他們“這些科學發現有什麼用”更成功的科普是減少提問者的數量。

方法——公理演繹和系統實驗。這是愛因斯坦在1953年寫給友人的一封信中提出的觀點，他非常深刻地提出了科學活動應遵循的基本方法。愛因斯坦在信中說：“西方科學的發展以兩個偉大的成就為基礎：歐幾裡得為代表的希臘哲學家發明的形式邏輯體系，以及文藝復興時期通過系統的實驗發現有可能找出因果關係。”自現代科學誕生以來，人類所有的科學發現都是遵從兩條路徑做出的。第一條路徑：從幾個假設性的公理出發，然後運用數學化的邏輯推演，最終找到隱藏在深處的自然規律。愛因斯坦的相對論就是最好的範例，他通過相對性原理、光速不變原理和等效原理這三個公理，最終得出了廣義相對論的愛因斯坦場方程。第二條路徑：通過觀察現象，提出某種理論，再用更加精確的觀察或者系統實驗來檢驗，如果實驗結果與理論不符，就要求科學家修正該理論，直到與所有已知的現象相符合。每一次通過檢驗，該理論的可信度就會增加一分——牛頓的萬有引力公式就是一個範例。但是我們也必須指出，這兩條路徑並不是涇渭分明的，很多時候它們交織在一起。這兩條路徑在末端是合二為一的，那就是任何一個科學理論都必須得到實驗數據的支持，實驗是檢驗理論的唯一標準。科學理論還必須具備預測的能力。在這個過程中，數學扮演了極為重要的角色。科學的方法不但要給研究的物件定性，更重要的是用數學定量。請注意，在剛才這個句式中，“科學”是一個名詞，就好像說“中國人的特點是”；而不是一個形容詞，表示“好的”或者“正確的”方法。可能大家也會和我有一樣的體會，當自己說通過陰陽五行得出某某結論並不是一個科學的方法時，很多人會憤怒。因為在他們的理解中，“科學的方法”表示“正確的、好的方法”。而我真實想表達的意思其實是，科學的方法是具有特定含義的研究方法，人類能夠熟練地掌握這一方法只有不到400年的時間。科普的目的並非要打消中國人對傳統文化的興趣，而是讓“憤怒於陰陽五行不是科學方法”的人減少甚至消失。

理解科學的含義是具備科學精神的前提，但不夠，科學精神還包括對科學思維的運用。我們認為科普教育是否成功並不是用掌握了多少科學知識來衡量，而是看一個人在生活中是否采用科學思維去考慮問題，采用科學方法去解決問題。也就是說，科普教育的最終目標是希望人們像科學家一樣思考。

公元14世紀，住在英國薩裡郡奧卡姆的修士威廉提出了著名的奧卡姆剃刀原理：如無必要、勿增實體。這個思想比現代科學的誕生還要早大約400年，但是科學卻從這一重要的哲學思想中汲取了養分，它也成為了現代科學研究中經常被運用的重要原理之一。

公元18世紀，蘇格蘭哲學家大衛·休謨提出了休謨公理：沒有任何證言足以確定一個神跡，除非該證言屬於這樣的情形——其虛假比它力圖確立的事實更為神奇。與這一公理等價的通俗表達是：“非同尋常”的主張需要“非同尋常”的證據！休謨公理為我們確立了科學思維的一個總原則。

我們認為以上兩個原理與公理是對科學思維的高度抽象概括，但是要深刻地理解它們卻並非一件易事。因此，在具體的科普教育中，我們必須把抽象的哲理分解為一個個更加容易理解的知識點，結合具體案例進行講解。

這些知識點包括：可證偽性（可驗證性）、可重復性、獨立性、唯一性、可定性、可定量、可預測、可糾錯。還包括：理解前後關係和相關性都不是因果性，要得出因果性必須通過嚴格控制下的系統實驗才能真正找到。例如，在醫學研究領域，大樣本隨機雙盲對照實驗和科赫法則是發現因果性的金標準；不能證明不存在不等於必定存在，從邏輯上來說，要證明靈魂和上帝不存在是不可能的，必須堅持誰主張誰舉證的原則；並非使用了科學術語的語句就是科學理論了，識別偽科學也是科普教育的目標之一。

以上這些知識點並不是科學思維的全部，其餘的方面還需要我們在具體的教育實踐中不斷總結、提煉。我們認為，科學思維是全人類共同的智力財富，沒有東西方之分，它的歷史相較於人類的歷史來說非常短暫，然而在它的指引下，人類取得的成就卻遠遠大於前科學時代的所有成就之和。

科學思維不是科學家的專利，它對於我們每一個普通人都有重要的價值。科學聲音的另外一位成員卓克老師，他把科學思維對於普通人的作用總結為四條：1. 擺脫本能和直覺；2. 識別真知和謊言；3. 打通階梯和路徑；4. 積累靈感和頓悟。

綜上所述，科學精神是對科學的目的、方法和思維模式的概括，它與一個人掌握的科學知識的多少並沒有正比關係，高級知識分子也可能並不具備足夠的科學精神。但我們認為，科學與哲學、文學、藝術、宗教、中華傳統文化一樣，都是人類文明的重要組成部分，它們不是非此即彼的關係。這個世界上，有成為科學家的神父，也有信仰上帝的科學家，思想的多樣性是人類文明生生不息的保障。

我們也注意到，在科學教育相對發達的西方國家，他們也在反思科學，尤其對科學倫理進行了深入的探討。那麼，現階段的中國科普是否應當包含反思科學的這部分內容呢？我認為不必。對科學的反思應當局限在科學家、科學哲學家以及與科研活動密切相關的專業人群中，不應當擴大化。

這是因為，就像科幻作家劉慈欣先生在文章中所說：在今天的中國，科學精神仍只是曠野中的一顆小火苗，一陣不大的風就能把它熄滅。我們都知道，這樣的事情不是沒有發生過。守護這顆小火苗，把科學精神傳承下去，並且在中國這片土地上傳播開來，對於中華民族的偉大復興具有不可估量的歷史意義，這也是我們每一個科普人的職責和價值所在。

人類文明走到今天，正如科幻作家鄭軍先生在其作品《萬古長夜》中所述：世無科學，萬古長夜！