讀《科學(xué)史十五講》有感

　　《科學(xué)史十五講》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“十五講”)是大型多學(xué)科普及讀物——《名家通識講座書(shū)系》之一，由上海交通大學(xué)江曉原教授主編。該書(shū)不僅介紹了近代以來(lái)的西方科學(xué)成就，還用了近一半的篇幅介紹了古代希臘、古代中國、古代阿拉伯以及中世紀歐洲的科學(xué);作者不是簡(jiǎn)單羅列各個(gè)時(shí)期科學(xué)發(fā)展的成就，而是重點(diǎn)分析科學(xué)發(fā)展的歷程;書(shū)中不僅吸收了近年來(lái)科學(xué)史研究的新成果、新觀(guān)點(diǎn)，還為科學(xué)史的學(xué)習提供了新視角、新方法。閱讀此書(shū)使我們感到：科學(xué)不再神秘，科學(xué)史教學(xué)有路可尋。

　　一、更新教學(xué)觀(guān)念

　　“十五講”給我們帶來(lái)的最大震撼是在科學(xué)史觀(guān)方面，它糾正了我們對科學(xué)的偏見(jiàn)，比如：

　　1.“科學(xué)”與“正確”的關(guān)系

　　江教授在書(shū)中并沒(méi)有給“科學(xué)”一詞以明確的界定，因為他認為，“科學(xué)”是由人創(chuàng )造出來(lái)、并不斷發(fā)展的，它不是至高無(wú)上的知識體系，它可以、而且也應該被討論。透過(guò)他對“科學(xué)”與“正確”的關(guān)系的理解，有助于我們從一個(gè)側面理解“科學(xué)”的含義。

　　以前我們認為，“科學(xué)的”就是“正確的”，“不正確的”就不是“科學(xué)的”。其實(shí)這是對科學(xué)的誤解。而判斷一種學(xué)說(shuō)是不是科學(xué)，不是依據它的結論，而是依據它所采用的方法、它所遵循的程序。江教授指出，西方天文學(xué)發(fā)展的根本思路是：在已有的實(shí)測資料基礎上，以數學(xué)方法構造模型，再用演繹方法從模型中預言新的天象;如果預言的天象被新的觀(guān)測證實(shí)，就表明模型成功，否則就修改模型。從這個(gè)角度來(lái)看，托勒密的天文學(xué)說(shuō)當然是科學(xué)的。另外，哥白尼的學(xué)說(shuō)也不是靠“正確”獲勝的。

　　科學(xué)具有時(shí)代性，它的觀(guān)點(diǎn)和思想不可避免地受當時(shí)社會(huì )和歷史背景的影響;因此科學(xué)又具有暫時(shí)性，它在某一段時(shí)間內是正確的，但未必永遠正確;科學(xué)又具有持久性，其方法可為后人借鑒。所以，“科學(xué)的”未必“正確”，“正確的”未必都是“科學(xué)”。“公元2003年5月15日中午江曉原吃了餃子”，這永遠是正確的，但它不是、也永遠不可能成為科學(xué)。

　　2.科學(xué)與宗教的關(guān)系

　　我們一直以為，宗教與科學(xué)是不相容的，宗教對科學(xué)只有阻礙作用。閱讀了“十五講”后，我們改變了自己的觀(guān)點(diǎn)。古希臘人按照自己的形象與性格創(chuàng )造出了神，這使得他們覺(jué)得自己生活在一個(gè)由熟悉的、可以理解的力量統治的世界里。因此少了一份對自然的恐懼，多了一份探索的勇氣，這無(wú)疑有利于古希臘科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展。他們還創(chuàng )造出了完善的諸神譜系，這種秩序和規則的概念，反映了一種原始的邏輯體系，從而有助于理性精神的孕育。因此，不能把宗教與愚昧完全等同起來(lái)，也不能把科學(xué)與宗教根本對立起來(lái)。新教允許個(gè)人在一定程度上自由地解釋《圣經(jīng)》，這樣就在科學(xué)和宗教之間構成了一種張力，從某種意義上講，有利于鼓勵人們探索自然的奧秘。近代的科學(xué)革命就是在宗教改革的背景下開(kāi)始的，牛頓是這場(chǎng)革命中誕生的巨人，而他又是一位虔誠的基督徒。

　　二、充實(shí)教學(xué)內容

　　閱讀了“十五講”后，我們對科學(xué)某些領(lǐng)域的發(fā)展情況有了整體性認識。比如：

　　1.古代中國的自然觀(guān)和時(shí)空觀(guān)

　　“十五講”認為，要了解中國古代的科學(xué)文明，首先應對中國古人的自然觀(guān)有所了解，比如古人對人與自然關(guān)系的認識，對宇宙起源、演變的認識以及對時(shí)空問(wèn)題的認識。

　　關(guān)于宇宙的起源，中國有“盤(pán)古開(kāi)天地”的傳說(shuō)，透過(guò)這一傳說(shuō)可以看到，古人認為：宇宙的形成是長(cháng)期演變的結果，最初它只是一團渾沌不分的氣，后來(lái)陽(yáng)氣上浮為天，陰氣下沉為地。在此基礎上，形成了關(guān)于宇宙結構的蓋天說(shuō)。這種理論認為，天地是兩個(gè)平行平面，天在上，地在下，天地一樣大，日月星辰在天殼上有規律地運動(dòng)。但有人認為，天是圓球，天包著(zhù)地，地浮水上——這就是渾天說(shuō)。公元前2世紀出現了“渾蓋之爭”，西漢的揚雄依據觀(guān)測的結果對蓋天說(shuō)提出了質(zhì)疑：為什么天上的太陽(yáng)卻從地平面之下升起?東漢的王充則對渾天說(shuō)提出了質(zhì)疑：太陽(yáng)是個(gè)火球，如果說(shuō)地浮于水上，那么火球怎能從水中出入?南宋的朱熹反對蓋天說(shuō)，贊成渾天說(shuō)，他的推理是：如果按蓋天說(shuō)制作一個(gè)蓋天儀，其形狀如同雨傘，四周必定漏風(fēng)。這場(chǎng)爭論延續了一千三四百年，促成了中國古代天文學(xué)諸多重要成就的取得，如：被后人奉為歷法圭臬的《太初歷》，勾股定理以及相關(guān)的測高望遠術(shù)，天文大地測量以及天文儀器等。

　　特殊的宇宙觀(guān)又產(chǎn)生了特殊的時(shí)空觀(guān)。時(shí)空問(wèn)題是科學(xué)的基本問(wèn)題，因為科學(xué)討論的事件都在一定的時(shí)間和空間中發(fā)生的，如果時(shí)空問(wèn)題不解決，那就意味著(zhù)科學(xué)在討論具體問(wèn)題時(shí)，失去了其基本參照體系。歷史上重要的科學(xué)革命，很多都跟時(shí)空觀(guān)的變革有關(guān)。學(xué)習科學(xué)史，不能不關(guān)注時(shí)空問(wèn)題。

　　“古往今來(lái)曰宇，四方上下曰宙”。古人早已意識到了時(shí)間的流逝是連續的、不可逆的、無(wú)限的，同時(shí)又是客觀(guān)的、均勻的，并因此產(chǎn)生了“惜時(shí)”的思想。他們認為，大地是平的(水面也是平的，所以有“水平”一詞)，背離地面則為上，反之則為下(歐洲人認為：指向地心為下，背離地心為上。中國人反對這種觀(guān)點(diǎn)：人在地球上無(wú)論立于何處，都是頭上腳下，必定會(huì )發(fā)生傾墜)。對于時(shí)空關(guān)系，古人認為：時(shí)間在空間中流逝，空間存在于時(shí)間之中，時(shí)間流逝的快慢隨觀(guān)察者所經(jīng)歷的空間場(chǎng)合的變化而變化。比如，夢(mèng)境中的時(shí)間流逝遠遠快于人世間，仙境中的時(shí)間流逝又大大慢于人世間。

　　2.從托勒密學(xué)說(shuō)到牛頓的萬(wàn)有引力

　　牛頓曾說(shuō)，“如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上。”要理解這句話(huà)，就必須了解萬(wàn)有引力發(fā)現以前天文學(xué)發(fā)展的重大歷程。

　　托勒密在繼承前人的基礎上提出，地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，而且靜止不動(dòng)——如果地球旋轉的話(huà)，地球上的東西就會(huì )移動(dòng)，而不是與地球緊緊相隨。天體在橢圓圓周上做變速運動(dòng)，速度變化的規律是，使地球上的觀(guān)測者看來(lái)它是勻速的。在托勒密的地靜說(shuō)(嚴格地說(shuō)不是“地心說(shuō)”)中，行星在一個(gè)較小的圓周(即“本輪”)上作勻速運動(dòng)，本輪的中心又在另一個(gè)大輪(即“均輪”)上勻速運轉。哥白尼認為，天體應該有簡(jiǎn)單、完美的運動(dòng)，他提出：太陽(yáng)位于宇宙的中心，水星、金星、地球帶著(zhù)月亮、火星、木星和土星依次繞著(zhù)太陽(yáng)運行(哥白尼并不認為太陽(yáng)是中心，他的體系不能稱(chēng)為“日心說(shuō)”)。弗朗西斯·培根等人反對哥白尼的地動(dòng)說(shuō)，而伽利略則是哥白尼學(xué)說(shuō)的信仰者，開(kāi)普勒、牛頓也支持這一學(xué)說(shuō)。后來(lái)伽利略用望遠鏡發(fā)現金星是繞太陽(yáng)轉動(dòng)的，從而證明了托勒密體系是錯誤的。而開(kāi)普勒在考察了行星繞日運動(dòng)的物理原因后，提出了外力作用于行星的觀(guān)點(diǎn)。牛頓進(jìn)一步思考：行星為什么總是繞太陽(yáng)作封閉曲線(xiàn)運動(dòng)，而不作直線(xiàn)運動(dòng)跑到外部空間去?經(jīng)過(guò)長(cháng)期研究他發(fā)現了萬(wàn)有引力。

　　三、變換教學(xué)視角

　　閱讀了“十五講”后，我們領(lǐng)悟到：科學(xué)史的重點(diǎn)不是“科學(xué)”，而是“歷史”�？茖W(xué)的萌發(fā)、科學(xué)的環(huán)境、科學(xué)的影響等才是科學(xué)史教學(xué)的重點(diǎn)，比如：

　　1.讓學(xué)生了解：地圓學(xué)說(shuō)是怎樣萌發(fā)的

　　講授科學(xué)的成果、學(xué)說(shuō)的內容不是歷史教師的專(zhuān)長(cháng)，甚至有班門(mén)弄斧之嫌，讓學(xué)生知道科學(xué)成就是怎樣起源與萌發(fā)，怎樣繼承與變革，怎么傳播與發(fā)展，這些才是我們的職責。以前常用一些因演繹而失真的故事，把科學(xué)探索簡(jiǎn)單化了，無(wú)法使學(xué)生了解科學(xué)研究的漫長(cháng)，也忽視了科學(xué)家的艱辛，對于學(xué)生科學(xué)探究精神的培養是不利的。“十五講”中介紹了許多科學(xué)探索的例子，比如亞里士多德等人關(guān)于地圓學(xué)說(shuō)的提出，就是建立在長(cháng)期觀(guān)測的基礎之上的，他們發(fā)現：(1)帆船出海航行時(shí)，隨著(zhù)船的漸行漸遠，岸上的人們所看到的現象是船體漸漸地消失在水中，而桅桿還顯露在水面上。船返航時(shí)情況則相反。(2)人們在地表面沿南北方向遠距離移動(dòng)時(shí)，會(huì )發(fā)現北極星的高度在變化。向北移動(dòng)時(shí)北極星升高，向南移動(dòng)時(shí)降低。(3)人們在地表面沿南北方向遠距離移動(dòng)時(shí)，會(huì )發(fā)現天上星星的分布發(fā)生變化。向南移動(dòng)時(shí)，南天球原來(lái)看不到的星星會(huì )逐漸從地平線(xiàn)之下升起，而北天球原來(lái)看得見(jiàn)的星星則會(huì )逐漸消失在地平線(xiàn)下。向北移動(dòng)的情況則相反。(4)月食時(shí)，投影在月表面上的陰影的邊緣總是圓弧狀的。據此，他們分析得出結論：大地是圓球形的。

　　2.讓學(xué)生認識：社會(huì )環(huán)境對科學(xué)的制約

　　科學(xué)的發(fā)展關(guān)系到社會(huì )的進(jìn)步與人類(lèi)的未來(lái)，反過(guò)來(lái)，社會(huì )的觀(guān)念尤其是國家的政策對科學(xué)的發(fā)展有著(zhù)極其重要的影響。在科學(xué)史教學(xué)中，讓學(xué)生理解科學(xué)與社會(huì )環(huán)境之間的關(guān)系，十分必要。而拉瓦錫之死反證了社會(huì )環(huán)境對科學(xué)發(fā)展的重要性。

　　1765年，21歲的拉瓦錫在法國科學(xué)院宣讀了他的第一篇學(xué)術(shù)論文。同年他的設計被評選為城鎮路燈照明的最佳方案，并因此獲得了法國科學(xué)院頒發(fā)的金質(zhì)獎?wù)隆?5歲當選為法國科學(xué)院院士。大革命開(kāi)始之初，他的科學(xué)研究并未受到影響。但雅各賓上臺后推行恐怖政策，法庭以“可惡的包稅人”、“在人民的煙草中加水”等罪名，判處他死刑。法國科學(xué)界呼吁赦免拉瓦錫，無(wú)濟于事，行刑前，辯護律師一次次提醒法官顧惜拉瓦錫的發(fā)明創(chuàng )造以及正在建立起來(lái)的新科學(xué)，革命法庭副長(cháng)官考費那爾的回答是：“革命不需要科學(xué)，只需要正義!”有人說(shuō)，反對科學(xué)和科學(xué)家的政府必然會(huì )走向反動(dòng)，從雅各賓派執政的歷史上看，這不無(wú)道理。

　　3.讓學(xué)生理解：科學(xué)改變了人的觀(guān)念

　　科學(xué)的深刻影響在于改變了人的思想觀(guān)念，讓學(xué)生從這個(gè)角度理解科學(xué)的意義可能更有價(jià)值。牛頓的《自然哲學(xué)的數學(xué)原理》被公認是科學(xué)史上最偉大的著(zhù)作，在對當時(shí)和后代思想的影響上，沒(méi)有什么別的杰作可以和它相比。倫敦大學(xué)的米歇爾•亨特教授指出：“牛頓體系的本質(zhì)在于，地球和其他天體都按照相同規律運動(dòng)，并且可以量化計算。”在此之前，人類(lèi)的思想還充斥著(zhù)迷信和恐懼，而牛頓宣告了科學(xué)時(shí)代的來(lái)臨。如果說(shuō)上帝創(chuàng )造了世界，而牛頓則發(fā)現了上帝創(chuàng )造世界的方法。這給人類(lèi)帶來(lái)了從未有過(guò)的自信，曾經(jīng)匍匐在上帝腳下的人類(lèi)，終于大膽地抬起頭來(lái)，開(kāi)始用自己理性的眼光打量世界。

　　達爾文的進(jìn)化論也漸漸地深入到人類(lèi)思想和行為的各個(gè)方面：第一，人們認識到，世界是動(dòng)態(tài)的、進(jìn)化的，而不是靜態(tài)的。第二，出現了社會(huì )達爾文主義，它認為，人類(lèi)社會(huì )也像自然界一樣“弱肉強食，物競天擇，適者生存”。第三，確立了包括人類(lèi)在內所有生物的共同起源的原理，這預示著(zhù)絕對人類(lèi)中心論的滅亡。第四，認為成功的繁衍僅僅存在于那些具有最適合所處環(huán)境特定條件的特點(diǎn)的個(gè)體中，這就駁斥了宇宙目的論或自然界的預定論。

　　以上只是筆者的幾點(diǎn)膚淺體會(huì )，更多的精華只有在反復閱讀后才能品味出來(lái)，而且不同的人從不同的學(xué)識基礎出發(fā)，得到的認識又會(huì )有所不同。我們相信，閱讀此書(shū)，有助于發(fā)掘科學(xué)史的內涵，提高駕馭科學(xué)史的能力，增強科學(xué)史教學(xué)的信心。