胡锋
科学的特性
2010-10-31 12:54
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标签:科普, 科学方法
我们在日常生活中习惯所称的科学,从牛顿三定律,相对论,宇宙大爆炸到DNA,生物进化等指的都是从欧洲16世纪科学革命以来所形成的近代科学。这场革命出现在欧洲的文艺复兴时期,出现了许多光辉的人物。从拉开这场革命序幕,提出太阳中心说的波兰科学家哥白尼,到计算出太阳系行星运动规律的“天上立法者”德国科学家布鲁诺,再到推崇实验和逻辑推理,而非迷信古人(主要是亚里士多德)的意大利科学家伽利略,最后近代以来最伟大的英国科学家牛顿以其力学的三定律和万有引力的发现将这场科学革命推向了最高潮。这场革命中所提出的重实验,重逻辑推理,而非迷信古人,迷信权威,成了科学发展的新规范。
     科学革命及其随后的科学发展极大的改变了人们的世界观和精神世界。自从牛顿建立了他的经典力学体系后,英国人亚当斯和法国人勒威耶,通过牛顿力学方程的计算,发现天王星的实际运动与计算结果有差别。他们据此推测天王星轨道之外可能存在另一颗行星,导致了1846年海王星的发现。这个发现极大的震撼了当时人们的思想,海王星被称为“笔尖上的行星”。牛顿的理论导致了所谓机械世界观的形成,法国当时著名的科学家拉普拉斯假设存在一个精灵,他有着超强的计算能力,并知道某一刻所有的力和所有物件的位置,那么这个精灵通过计算牛顿方程,可以清楚的了解这个世界的过去和未来。
在科学革命后建立起来的近代科学体系的发展中,分化出了物理学,化学,地质学,生物学等专门学科。其中英国生物学家达尔文在19世纪中叶发表了《物种起源》,提出了生物的自然选择学说,另一位奥地利生物学家孟德尔在相同的时间发现了生物遗传的规律,这两位的发现共同奠定了生物的进化规律。通过他们的发现,人们终于认识到上帝的存在是“不需要的假设”。在随后的20世纪,伟大的物理学家爱因斯坦通过否定牛顿的绝对时空观而建立起来的相对论,极大的改变了人们的时空观念。而物理学同样深入到微观领域,在众多杰出物理学家的共同合作下,发现了描述电子、原子等微观客体规律的量子力学。因为这两项杰出的发现,20世纪被称为了物理学的世纪。而在20世纪中叶,由美国生物学家沃森和英国生物学家克里克构建了遗传物质DNA的模型,英国物理化学家富兰克林测量得到的DNA结构的数据,这些发现共同揭示了DNA作为遗传物质所特有的双螺旋结构,从而极大的改变了生物学的面貌,使得分子生物学成了生物学研究的主流。
科学能够如此迅速的发展,极大的改变人们的观念,与科学发展所遵循的基本方法有关。
依据科学方法所获得的科学结论是客观的。通过研究所获得的科学结论必须通过实验的检验,实验是科学知识最后也是最有权威的审判官。对于你得到的一个科学结论,别人在同等的情况下也应该可以得到相同的结论,不应该随着时间、空间的变化而导致这个结论也发生变化,科学结论的成立也更是与个人地位无关。实验检验牛顿定律现在已经是高中生和大学生的一堂实验课的内容,而相对论还在新的条件下还在不断接受着科学家的检验。
也许在普通人看来,随着科学的发展,人们认识的黑暗点会越来越少。但事实也许并非如此,大科学家爱因斯坦认为,已知的知识是一个圆,圆越大,其圆周接触的无知面就越多。科学的认识往往是在一个特定的领域内的认识,而每当人们的把视野投到一个新的领域的时候,已有的科学知识往往失效。如爱因斯坦因为正确预言了随行近日点的运动规律而享誉世界,建立了广义相对论。可是现在科学家们发现,一旦把目光超越太阳系投向更广袤的宇宙,就会出现大量广义相对论所解释不了的现象,如宇宙为什么会加速膨胀,其能量从哪儿来?在生物学内,当把进化论来解释在昆虫社会,如蚁群中出现的自己不生育,而专职照顾蚁后生产的后代的无私个体时,会出现达尔文所说的“一个特殊的困难”。由英国生物学家哈密而顿在60年代建立的亲缘选择学说(kin selection)初步解决了这个问题,根据这个学说,因为相比照顾自己的后代来说,照顾自己的姐妹能够更好的遗传自己的基因,蚂蚁社会中出现了愿意牺牲掉自己的生育机会的工蚁。在当前,这个问题在生物学家中还存在分歧,有部分生物学家认为这个理论并非解决了最终的问题,还需要新的理论来解释这个现象。
自从科学革命以来所建立的科学方法,是认识自然,获取知识最有效的方法。而在这个方法下,通过短短400年来发展出来的科学知识,也极大的改变了人们的思维观念。
 
                                                     31-10-2010 悉尼大学生物学院

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