张双南-什么是科学一席演讲.docx

张双南什么是科学一席演讲大家好，我是张双南，摩羯座，天文学家，天体物理 学家我平时所做的事情是研究黑洞，还有宇宙的演化， 但是我今天给大家带来的演讲是《什么是科学》2月25号 有一场大辩论，关于阴阳五行是否应该写入《中国公民科 学素质基准》里面去为什么有这么一场辩论呢？ 2016年 4月份，科技部、中宣部等多个政府部门联合推出了《中国 公民科学素质基准》，在里面明确地把天人合一、阴阳五行 作为中国公民提高科学素养需要学习的东西看到这个， 我在朋友圈里面写：我的内心是崩溃的，崩溃的，崩溃 的很快，我们几个朋友就写了一篇文章，在网络上面发 表了第二天我的另外一个朋友孙小淳教授，他也写了一 篇文章他说，张老师最好内心不要崩溃，这件事情不是 糟得很，是好得很然后我们就持续争论了大概一年终 于在2月25号，我们举行了这一场大辩论在座有很多年 轻的朋友们，30年前不存在的朋友举一下手，我看看有多 少还是挺多的1984年我从清华大学本科毕业，我觉得 书读得不够多，继续到中国科学院读研究生又读了两 年，我觉得书还是读得不够多，决定到英国留学然后我 就真的发现我书读得不够多为什么呢？因为在和我的同 学、同事，还有老师讨论我的研究工作的时候，他们经常 有，绝对是零，从中国古代到现在，绝对是零。

我说我出 国之前，我非常自豪，我们的民族据说是有五千年的文明 史我出国读了这么多年的书，最后终于当了大学教授， 原来发现我学的所有的知识，我教给别人的所有的知识， 全部是外国人的，不是我们中国人的我说我想改变这个 情况，所以我决定回国最后回答为什么最开始有那么一 个大辩论，这个大辩论我是持什么观点很显然，阴阳五 行不会教给我们科学，阴阳五行不是科学，既没有产生科 学，未来也不会带给科学要学习科学、要理解科学，我 们就要老老实实地谦虚地回到科学的根源，来学习真正的 科学，理解什么是科学我的报告就到这里，谢谢大家 好了，以下是刚刚省略掉的那一万字……古希腊人认为地球 是宇宙的中心，代表人物是毕达哥拉斯和亚里士多德这 个学说当然非常有道理因为我们在地球上每天都看到太 阳升起，所有的星星升起、落下去，都往一个方向走大 局部情况下都是这样，所以我们觉得所有的天体都是围绕 着地球做运动的基于当时的天文观测知识建立的模型/ 根据李向东在2011年天文学会年会的报告修改如果一个学 说是正确的话，未来的观测和实验应该一直能够证明它， 但如果它与未来的观测和实验有矛盾，那么这个学说就需 要得到修正果然这个学说后来得到修正了。

我在这个地 方特别要讲一下亚里士多德，他是我们所谓形式逻辑，或 者形而上学、自然哲学和物理学的创始人我们要想追踪 到科学的起源，是需要回到亚里士多德，甚至有时候还要 回到更早一点，亚里士多德的师爷，也差不多是我们数学 和哲学的创始人：苏格拉底他认为整个宇宙当中所有的 东西都是数，所以他得到结论：万物皆数他的学生柏拉 图更进一步，认为不仅仅是数，而且背后有道理，他说万 物皆理到了亚里士多德，这个情况就发生了变化，亚里 士多德认为这个世界这个自然是有规律的，而这个规律是 独立于人的，人可以通过观察来理解这个规律，他把研究 规律的这个学问叫作物理学我们看看从亚里士多德的地 心说开始，我们是怎么建立的现代科学的第一套理论—— 经典物理学我刚才讲了，如果说亚里士多德的地心说是 对的话，那么我们每次观测到的天体的运动，都应该是从 东往西走但事实上不是这样后来的观测说明，有些天 体，比方说火星，它大局部时候是由东往西走的，有时候 又从西往东走，叫作逆行这个逆行就没有方法在亚里士 多德的理论模型里面得到解释那怎么办？已有的理论模 型有了问题，那就需要修改你们的理论模型托勒密的修 改方法是，每一个天体仍然是绕着地球在运动，但运动的 同时它自己还有一个小轮子，绕着它的轮子也运动。

所以 当绕着轮子运动的方向，和它沿着地球运动方向相反的时 候，你就看到它短暂地有个逆行所以用这种方法解释了 行星的逆行的观测托勒密本轮说但是有人不同意，有人 从美学的角度认为托勒密的这个学说太复杂了所以哥白 尼就说，那么我换一换，我把太阳放到宇宙的中心，地球 还有其他所有的天体，都绕着太阳做圆周运动，而且是精 确的圆周运动为什么是圆周运动？他认为圆是宇宙当中 最美的一种几何但是仍然有很多的观测他不能够解释 哥白尼日心说后来开普勒通过继承了他的老师的一些观测 资料之后，发现了三定律他发现仅仅需要把哥白尼的日 心说里面的完美圆轨道，变成椭圆轨道，就立刻可以解释 当时哥白尼的理论所遇到的一些问题，这样和观测数据的 拟合就非常好了但是开普勒并不能够向别人解释，为什 么天体做椭圆运动而不做圆运动，所以当时很多人其实还 是不相信他的开普勒定律的开普勒定律这个时候，科学 史上一个非常伟大的人物，伽利略，就出现了伽利略发 明了天文望远镜，他立刻对太阳系里的行星进行了观测 伽利略对科学的另外一个贡献，也是更重要的贡献，是他 创造了实验科学亚里士多德尽管是现代科学的鼻祖，但 是他不主张做实验，他认为我们只能做观察，只能来观察 自然，而不能够制造出来任何人为的环境。

但是伽利略认 为这样不行，我们必须要做实验，通过实验来验证、检验 已有的规律，来发现新的规律所以实验科学的鼻祖是伽 利略伽利略纪念邮票我们都知道的比萨斜塔的实验和一 系列的这种实验，都是伽利略所开创的，所以伽利略建立 了现代科学的自然研究方法也因此，爱因斯坦对伽利略 极为推崇，认为伽利略是开创了科学革命的第一人甚至 于爱因斯坦认为他比牛顿还要重要当然我们现代科学的 革命，是在牛顿的手里到达了顶峰牛顿提出了牛顿三大 定律，牛顿的万有引力定律建立了人类历史上第一套完整 的自然科学理论当然，牛顿的贡献还不仅仅如此牛顿 在他那本巨著《自然哲学的数学原理》里面，通过假设了 牛顿三定律和万有引力定律作为公理，然后进行了大量的 演绎的推导，推导出来了开普勒三定律，这在当时是了不 得的事情我刚才讲了，开普勒拟合猜出来了开普勒三定 律，但是他不能回答为什么有，而牛顿就回答了有的原 因是因为有我的牛顿三定律和万有引力定律所以牛顿在 人类历史上第一次用更基础更深刻的科学规律推导出来了 的经验规律第二个重大的贡献，苹果砸到了牛顿的 头上，让牛顿想起来了万有引力定律牛顿立刻就想到， 这样的事情，这样的规律，在宇宙当中是不是普遍适用 的。

这就是为什么他把他得到的万有引力定律，用来推导 开普勒三定律所以牛顿假设了科学规律是普适的所以 没有所谓的中国的科学、西方的科学，没有所谓传统的科 学和现代的科学，科学就是科学，科学规律是普适的，在 牛顿那个时候就已经建立起来了那么从这个时候开始，事实上科学是什么，什么是科学，这个问题就已经能够回 答了所以我下面就会给大家做一下总结但是在这之 前，我还是要给大家讲一个故事，这是普京大帝的一个故 事问我一个问题：What is the science of this ?你说的这件事 里面的科学是什么我每次都一脸茫然，我知道什么是物 理，什么是化学，什么是天文，什么是生物，我不知道什 么是科学我们知道在中国的传统文化里面，对这件事情 是模糊不清的这事实上也印证另外一个问题，就是所谓 的李约瑟难题李约瑟是研究中国科技史的英国专家，出 版了很多中国科技史的著作他得到了一个结论：中国古 代的文化和技术都曾经比西方兴旺，有些地方远远比西方 兴旺，但是中国没有产生出来现代科学他问了一句话： 为什么没有产生这就是所谓的李约瑟难题科学到底是 什么？要想理解科学是怎么开展的，我们必须回到古希腊 人的宇宙观里面去。

此处省略一万字……关于科学是怎么发 展的，考虑到内容太高能可能导致你们放弃阅读，我们把 这段调到结尾了）那么从这个时候开始，事实上科学是什 么，什么是科学这个问题就已经能够回答了，所以我下面 就会给大家做一下总结但是在这之前，我还是要给大家 讲一个故事，这是普京大帝的一个故事多年前普京还是 总理的时候——我们都知道他当了总统又当总理又当总 统，下一任当什么我不知道在他当总理的时候，当时德 国和俄罗斯在联合研制一颗天文卫星，研究暗能量，这颗 卫星今年晚些时候将会发射运行普京听取了这个工程的 汇报，他觉得非常好玩就问俄罗斯科学家，啊，非常有 趣，暗能量听起来是蛮好玩的，我想了解两个问题：第一 个问题是暗能量到底有啥用，第二个问题是暗能量危险不 危险我想在座的各位想问这两个问题的人很多，所以你 的水平是跟普京完全在一个层面上面这个问题问完了之 后，俄罗斯科学家没有方法回答当时德国科学家在场， 就说普京总理问了什么问题你们这么为难，俄罗斯人就重 复了这个问题这个德国科学家说，这个问题我们也经常 被问到我们这么回答：如果一百年前你问爱因斯坦先生 相对论是否有用，相对论是否危险，爱因斯坦只能回答三 个字：不知道。

因为确实不知道爱因斯坦当时为什么研 究相对论，因为他发现了牛顿理论还有以前的理论有问 题、有缺陷而不是因为以前的理论不那么有用，以前的 理论有危险，跟这些事情没有关系他只是想回答一些问 题，来进一步理解自然规律，所以他有了相对论但是今 天，一百年之后，我们知道相对论既有用又危险，核电站 的原理，相对论;我们到医院里面去做各种诊断所用的加 速器原理，相对论；我们GPS导航的原理，相对论 所以今天离开了相对论，我们没有方法生活，所以相对论 很有用危险不危险？非常危险：原子弹、氢弹全是相对 论的应用一百年之后，我们知道它既有用又危险但 是，是否有用、是否危险，不是我们做科学研究的目的， 我们做科学研究的目的是为了理解自然规律普京听了之 后说，哈哈，我终于明白了，这个工程很好，往前走，给 你们钱所以今年这个卫星将要发射运行，所以这是对科 学的理解我一开始讲了李约瑟难题，为什么中国古代很 先进，但是没有开展出现代科学，或者我们今天称作的科 学爱因斯坦也曾经被问过这个问题，他的回答是这样子 的：他说我们都知道现代科学之所以能够开展出来，之所 以能够发现这些规律，是由于两件事情，一件是起源于希 腊的形式逻辑，另一个是起源于文艺复兴时期的伽利略为 代表的实验科学。

中国古代的先贤们既不懂得形式逻辑， 也不懂得实验科学，因此没有开展出来现代科学一点都不 奇怪当然这句话我们也可以说其他民族也没有开展出来 现代科学，开展出来现代科学的民族是非常少的，没有发 展出来丝毫不丢人，开展出来只是从希腊文明那一个分支 出来的，其他的文明都没有产生杨振宁先生对这件事情 也曾经有过回答杨振宁说由于中国人懂了两样东西，所 以开展不出来科学这两样东西是什么，是《周易》和《周易》里面的核心内容：天人合一所以我等一下也要 稍微讲一讲这件事情那么科学是什么？我们从爱因斯坦 的回答，以及刚才我总结的从地心说到日心说，到开普 勒、至的利略、到牛顿，我们就知道，他们一直在追问太 阳系内行星运动到底是什么规律因此科学就是刨根问 底如果我们更精确地描述一下，科学具有一些什么样的 性质特质，或者说科学的要素我们知道科学具有三个要 素，分别是：科学的目的，科学的精神和科学的方法科 学的目的我前面在讲普京的故事的时候已经说了，就是发 现各种各样的规律，可以是自然的规律，可以是人类的规 律，也可以是我们社会活动的各种的规律而科学的精 神，六个字：质疑独立唯一质疑我们可以看到，不断 地在质疑已有的行星运动的规律，质疑地心说，质疑哥白 尼的日心说，质疑开普勒定律背后是什么原理，还有爱因 斯坦质疑牛顿的引力的本质是什么，我们的科学就不断地 开展。

而独立，说明不管谁做这个研究，得到的结论都应 该是一样的这是从亚里士多德开始就认识到的事情人 和自然是别离的，人不会影响自然的规律唯一更是说明 你最后做的结果应该是一样的而科学的方法，我刚才实 际上也已经讲了，你必须要进行逻辑的推理，要进行演。