陈安
科学思维为什么要和人文素养有机结合起来?
2019-4-1 17:22
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  人类社会不同群体之间的相互不理解是件正常的事情,比如两国之间的不睦、工农之间的隔阂,这些都属于二元对立。还有群体间会存在因为身份、特质等差异带来的问题,甚至会形成了长期的对立与冲突。
  为什么竟会如此?一方面可能来自社会的广泛认知水准不高;另一方面还可能来自相互之间的不了解、不理解。
  理科学生和文科学生之间往往就会存在这样的问题。中国的文理分科往往是从高中就开始了,物理、化学、生物一般会分在理科,而历史和地理则分在文科,一旦大家的知识基础有差异,就更容易扩大相互间的藩篱。到了大学,学科划分得更为细致,不同群体之间的相互了解就更加困难。
  一旦双方或多方之间出现隔膜,相互接触乃至融合起来就越发艰难起来。其实,这些都可以经由深度了解、融合、相互补充来消解,并实现相互间的取长补短。这世界上不总还是有学贯中西、通晓文理的大师嘛。爱因斯坦物理当然很强大,他的文笔和小提琴也举世著名啊,爱因斯坦文集中表现的大师思想是很深邃的。著名的物理学家威腾大学也是从历史读起的,随后才进入理论物理领域。
  相互了解的途径是有了,接下来是怎么实现呢?给数学没考及格的钱钟书先生或者后继者们狠狠地上几堂数学、物理、化学课?还是如华中科技大学那般让所有本科生必修国学这一课程?
  庶几近之。
  还是要让不同学科的学生相互之间有一个了解和沟通的便利渠道,你对我的学科基础有所认知,我对你的学科方向能言一二。这样,彼此的尊重就能逐渐建立起来。事实上,任何一个学科只要经历了漫长的岁月能够存在下去,就已经说明了其历史意义与价值。况且人类的知识体系总是在最初的时候一致,又在终点处于精神上有所连接。
  但是,文科有文科的特点,理科有理科的特征,人往往又是路径依赖的,一旦选择了其中之一,就很难再拐过弯去在其他道路上涉足太深。这也是学科间距离越拉越远的一个重要原因。甚至,我们还见过理科生从来不读人文社科书籍的情形,反之亦然。这就要求我们对着理科生讲人文社科讲到他们感兴趣,而文科生对于科学思维的建立若能超越自己既有的知识体系也可颇得其乐。这就是《科学思维与人文素养》一书的写作由来。

  一般地,科学分为自然科学与社会科学两类,研究对象有所不同,前者是自然界的基本规律,后者则是人类社会的基本规律,既然都被称为科学,其规律性就都有客观的基础。
  人文的东西,比如语言、文字、绘画艺术、音乐和舞蹈,不同地区会有不同的风格。就音乐而言,如葡萄牙“法都”这种音乐形式与中国民乐的曲调和风格完全不同。即便就中国一国而言,北部民歌和南方小调也是迥乎不同的,至于这些东西是怎么产生和发展的,这不仅和地理、历史因素相契合,而且和传承路径与方式也有所关联。
  这些内容,有些是可以用科学解释的,比如音乐。尽管组合表现形成千差万别,但万变不离其宗,所有的音符总是由最基本的曲调组合而成,事实上,高音区与中音区的同一个音,其频率是倍数关系。于是,我们发现,人文的背后有科学的痕迹,只是在吟咏哼唱的时候我们没有刻意从科学角度去认知它而已。
  这个世界本身就是丰富多彩的,认知它的角度也应该是多维的。古代,因为有阴晴雨雪,就必须建房排水;为了吃饭生存,就要渔樵耕读;为了沟通交流,就需要语言文字;为了表达情感,就要唱歌跳舞;因为要汇总分配,就须掌握算术几何;为了理解山川河流、日出月落,就要苦求万物之理;为了族群组织有序,就要建构政治体系;为了快速发展取得竞争优势,就要探寻更优管理经济之道;为了解决纠纷冲突,就要有一套法律制度。在这样的“需求—建构—成熟”的不断循环过程中,自然科学的数理化天地生,社会科学的文史哲经管法,人文领域的各种分支学科以及建筑、工程、材料等技术性学科,都慢慢成熟起来。
  人类的大分工也随着学科的逐渐成熟后再细致分化而形成,这是历史的趋势。但是,分工或者分科造成了不同工作/学科方向之间的距离也越来越大,这却是不利于创新、创造的。因为一条道走到黑的创新,往往是直线式的,很难造就颠覆式的成果,对于人类的贡献也就不够大。因此,有人说,在19世纪末20世纪初,那些多学科的大师就难再形成了。比如,庞加莱(1854—1912)被认为是最后一位集伟大数学家和伟大物理学家为一身的大师,此后,一个人再难同时跨越两个学科了,而只能在同一个学科的不同方向上有所贡献;再如,物理学家费米(1901—1954)被认为是最后一位同时在理论物理和实验物理上做出伟大贡献的大师。此后,一个人想同时于物理学的这两个领域都有巨大成就也就再无可能了,包括杨振宁先生,笔者听到过他的自嘲 “哪里有爆炸哪里就有杨”,这也是当年他做实验时别人对他的评价。也就是说,杨振宁先生终其一生也只能当一个理论物理学家了,他的导师费米是最后一位攀登上两座高峰的大师中的大师。
  那么,是否一个具体的人一生注定只能在一个领域里混迹呢?差不多是这样的,但是并不是说他就不能从其他学科借鉴思维方法,实际上,越是在这种大分工更加细致的背景下,更多地拥有其他学科的思维模式反而越能造就人的创新能力。我们不断看到“物理化学”或“化学物理”作为一个学科方向出现在现代学科分类体系里,前者就是用物理的方法去研究化学,后者反之。那么,只懂化学,就很难涉猎物理化学这一新的学科方向;拥有丰富的物理知识,则更容易在新的学科里挥洒自如。
  我们研究风险与应急管理也一样,因为风险模型往往是经验性质的模型,变量也只与灾害本身的烈度以及承灾体的抗灾特质有关,顶多再加上应急能力。这样显然过于简单了,也很难考虑到一类灾害和其作用对象之间的关系。于是,我们认为一个借鉴了万有引力定律的万有风险模型可以用来更好地分析风险的状态。基于此,我们甚至计划做一个“风险物理学”的新方向出来,就用当下比较常用的物理模型来描摹客观的风险世界。如果我们连大学的普通物理都没有学过,那么即使有这样的念头,也只能是一闪而过,不会形成报告、论文和专著,更不可能成为一个新方向。


  但是,现今的书也好,网络上的知识也好,更多是集中且同时具备碎片化特质的,想找什么,搜索引擎一下子就能给你呈现出一个结果;但是,想在不同学科间找到为一个外行所了解的本质性内容却很难,寻寻觅觅中就迷糊了、厌倦了,也往往是没有收获的。
  当然了,一个单独的学科,其发展大多历经了很久的时间,像数理化这样的学科,甚至经历了上千年,一个外行如何一把抓住要义?对于我这个数学专业出身的人,要了解数学思想的演变,去读多卷本的《古今数学思想》,都会在阅读过程中产生畏难和厌倦情绪,怎么可能要求一个连微积分都没有学过的人去把握现代数学的脉搏呢?其他学科也一样。
  就法学而言,它是我认为最接近现代科学方法的人文社科领域的核心学科了,无证据不成立,要相互质证,才由法官或陪审团来进行最后的判决,当然,要有具体法条的依据。仅就法律自身的内容而言,你只要接触过经历了司法考试的朋友,就知道其难度了,还要让一个学法律的人精通其他学科,尤其是诸如自然科学、技术工程学等学科,就几乎是不可能的。但是在制定法律或者执行法律的时候,通常会接触到这些领域中的具体问题,如果没有相关知识,还真会造成“葫芦僧乱判葫芦案”的结果。这就不仅仅是不懂了,而是会带来极大的社会成本。
  缺乏科学思维的人文学科有失厚重,缺乏人文素养的科学学科有失灵动。基于此,我们就更想能用一本书将当前的基本学科知识体系进行概括性、故事性、历史性的梳理,这些学科包括数学、物理、化学、天文学、地理学、生物学或生命科学、文学、历史、哲学、经济学、管理学、法学、心理学、宗教学,工程、技术学科,也涉及一点艺术的范畴。在此,向参与本书撰写和修订的房亚楠、师钰、徐静、刘文婧、范超、张振宇、李玟玟、周丹等诸位同学表示感谢,同时感谢广州外国语大学张艺琼博士为本书提供符合英语语境的翻译。我们期待理科生能从中发现人文社会科学的有趣之处,文科生也能发现自然科学思维的建立并没有想象中的那么难,使文理之间相互欣赏成为结果、文理思维的交融成为必然、文理借鉴成为可能。

前言 / i

第 1 章 数学与艺术

1.1 勾股定理和黄金分割.......................................3 

1.2 1、2、3与do、re、mi....................................9 

1.3 无穷和微积分............................................. 13 

前沿思考......................................................... 17

第 2 章 现代物理的前瞻性思考

2.1 伽利略的小球............................................. 20 

2.2 看得见的量子力学....................................... 23 

2.3 光阴的故事................................................ 32 

前沿思考......................................................... 36

第 3 章 化学基础与材料科学

3.1 火焰与燃烧................................................ 38 

3.2 炼金术与元素周期表.................................... 43 

3.3 分子时代................................................... 48 

前沿思考......................................................... 50

第 4 章 科学、技术、工程和管理

4.1 今日的基础科学.......................................... 56 

4.2 明日的科技应用.......................................... 60 

4.3 人类进步的阶梯.......................................... 63 

前沿思考......................................................... 66

第 5 章 传统生物学与现代生命科学

5.1 人是怎么来的............................................. 70 

5.2 DNA ...................................................... 73 

5.3 恶魔与天使................................................ 77 

前沿思考......................................................... 80

第 6 章 “地理决定论”与“历史决定论”

6.1 枪炮、病菌与钢铁....................................... 84 

6.2 血脉传承中的“命中注定”........................... 90 

前沿思考......................................................... 95

第 7 章 艺术

7.1 路漫漫其修远兮.......................................... 98 

7.2 达·芬奇的密码..........................................108 

前沿思考 ......................................................... 116

第 8 章 来自何方,归向何处 ——人类的哲学拷问

8.1 与神灵的对话............................................. 118 

8.2 “真理”的出现 ..........................................125 

8.3 中国智慧...................................................126 

前沿思考 .........................................................129

第9章 个人行为与集体理性 ——现代经济学的发端与发展

9.1 关于《国富论》的思考.................................130

9.2 经济学与心理学..........................................134

9.3 经济学极简史.............................................135

前沿思考 .........................................................142

第 10 章 管理作为元初生产力

10.1 元初生产力——管理 .................................146

10.2 管理机制设计 ..........................................149

10.3 “管理学+”.............................................152 

前沿思考 .........................................................154

第 11 章 三个人的事儿两个人不能定 ——法学思维漫谈

11.1 钟表坏了还是停了? .................................157

11.2 公平?公正? ..........................................159

前沿思考 .........................................................162

第 12 章 从广袤的星空到我们的心灵 ——天文与心理学

12.1 天问 ......................................................164

12.2 自问 ......................................................170

12.3 星空与心灵 .............................................176

前沿思考 .........................................................178

第 13 章 宗教、文明与文化 ——人类精神世界的变迁

13.1 理性不是万能的 .......................................180

13.2 人是万物的尺度 .......................................184

13.3 真善美 ...................................................188

前沿思考 .........................................................190


注:本文为我们刚刚在科学出版社的新书《科学思维与人文素养》的前言。

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