自然辩证法课程的读书报告
什么是科学？
“科学”是我在接受基础和中等教育的过程中轻而易举获得的一个概念。它似乎是不言自明的，是理所当然的，以至于“什么是科学？”乍看之下是一个幼稚的问题。对于这个问题，我的第一反应就是：“科学不就是科学本身么”！科学就是科学，除此之外没有，也不需要更多的解释，科学本身就是对这个问题的终极答案。然而这样的回答不免显得武断。细究起来，“科学”这个概念是潜移默化地形成于我所经历的生活中的。从小开始学习的数学、物理、化学、生物、以及大学里开始学习的社会科学，无不在默默地在我的意识中建构起“科学”的概念。但是若要给科学下一个定义，我却不知从何说起。
任何的概念都不是从定义开始的，定义只是对于某一事物的不完全总结；同样，概念也不会被某一定义所终结，概念源于历史的积累和发展。而我们脑中的“科学”必然与我们的经历相联系，和其他人对于“科学”的理解也不尽相同。那么作为人类共同分享的概念——“科学”，要弄清楚它的所指，就得梳理它的渊源。这就是我阅读W.C.丹皮尔的《科学史》的初衷。
起源——在巫术和迷信的丛林中发芽
若要说“科学起源于巫术”，对许多人来说这不啻是一个“Paradox”。科学与巫术在现代文明的背景下，确确实实是水火不相容的两个概念。“破除迷信，崇尚科学”这样的标语或许仍留在许多中国人的院落里、墙壁上、脑海中。但是，像钻木取火这样的科学规律，对于数万年前的原始人来说更像是一种巫术。
“巫术要假定自然界中是有规律的，人通过适当的行为就可以利用这些规则去控制自然界，因此，从这个观点看来，巫术是一种冒牌的自然法则体系。……这样的巫术，有时由于巧合，好像也是灵验的，但是，失败的次数要更多一些；这是巫师在是失望的信徒面前，就有不可自保的危险。失望的信徒们很可能不再相信人可以控制自然，并且转而去讨好荒野中捉摸不定的精灵——神或魔鬼，希望这些精灵满足他们的要求，这样就过渡到某种形式的原始宗教。”（P16）
巫术的襁褓中裹着科学和宗教，科学与宗教同宗同源。从这一点，我嗅到了科学的气味——因果关系。在随后的历史中，科学靠不断修正的因果关系来将自己与巫术、宗教区分开来。
知识——实用科学的基础
我有一个即将上小学的表弟，每次电脑玩游戏被大人要求休息片刻时，都会被告知要过十分钟才能再玩。于是焦躁不安的他每过几十秒就会问我“还有几分钟？还有几分钟？”在他的意识里，时间的流逝缺少度量的标准。人类的最初也是如此，但他们可没有我的表弟那么有幸，有一个人会在分针走过两格后提醒他时间到了。在科学鸿蒙之始，生产生活的迫切需求让“常识性知识和工艺知识的规范化和标准化”（P18）成为实用科学的起源的基础。
在这一阶段，巴比伦人、埃及人、印度人、中国人纷纷划定了自己的度量衡、历法等，与生活相关的实用科学——几何学、天文学、医学、农学、数学等学科有了雏形。目前，这些学科的前沿研究让我们这些普通人敬而远之，但对它们的初衷进行考察，我们不难得出这样的结论，科学的另一个显著标志是——划定统一的标准与规范，这些规范是人们在把握周遭万事万物时的凭藉。
到底什么是万物的基础？
约摸记得中学历史课本上对于泰勒斯的介绍是他提出“水是万物的本质”，从历史中单单抽出这一个拗口的名字和荒诞的论断不免让人难懂，其实对于万物本质的探索是人类从古至今不懈的追求，至今没有得到终极的答案。到底万物是由单一的元素构成，还是水、空气和火？抑或是像毕达哥拉斯所认为的那样“数就是存在由之构成的原则，可以说，就是存在由之构成的物质。”（P33）
古希腊的不同学派有着五花八门的解释，留下了许多对我而言熟悉又陌生的名字：泰勒斯、毕达哥拉斯、德谟克利特、赫拉克利特、巴门尼德等等。他们的理论如同今日我们在中学所学习的道尔顿的原子模型，还是高等物理中所阐释的质子、中子、夸克等构成物质的基础粒子，其实在都是在回答这同一个问题。书中下面一段话我认为很好地体现了人类科学的诉求，也许，科学就产生于人类想要通过理性来把握自然、宇宙与自身的这一种占有欲。
“自然界背后的实在究竟是一种在本质上同人类心灵所见的自然界相似的东西呢，还是一种对人和人的福利漠不关心的巨大机器呢？一座山实际上是披着树木的绿袍、戴着永不融化的雪帽的一堆岩石呢，还是实质上是一批没有人的品质的小质点、一批不知何故能使人类心灵产生形式和色彩幻觉的小质点的集合体呢？”（P41）
既然对于有形的物质的分解至今都没有尽头，那么不妨从另一个角度进行思考。以柏拉图为代表的唯心主义为我们提供了另一个视角来探究万物的基础。柏拉图的“理式”学说中提出的涵盖世上形形色色物体的物体之普遍的类“universal class”存在于心灵当中，只有心灵才有把握住它们的本质，我认为用通俗的话讲出来就是“透过现象看本质”。世界上有千千万万各种各样的马，白的、黑的、的卢、汗血，而它们都只是我们心中“马”这一原型的映射。“自然界的一切对象都处在经常变化的状态，只有类型是实实在在的和一成不变的。”（P46）
这些讨论，看似不免有些脱离了我们心目中“科学”的范畴，但其实在古希腊“科学”这一概念尚未得到充分的建构，科学是包含在哲学中的，科学是在中世纪之后才逐步走向了现代的精确化和数学化。
不证自明的公理需不需要证明？
演绎和归纳这两种逻辑方法在科学中被广泛运用。尤其是在几何学范畴中，我们往往要通过某个公理或定理去推导一些结论。几何学最初是一种实用科学，从土地测量的实际需要中产生，在埃及的土地测量经验中，人们得到了某些似乎是不证自明的结论，后来经过欧几里得的总结，将之定为公理。例如“任意一点到另一点都可以画直线”，“一条有限线段可以无限延长”，“凡直角都彼此相等”……
显然，上述公理是我们从身边周遭的世界中归纳出来的，同时也被我们无数次地演绎，并发现它们与我们对自然界的观察和实验相符合。但是非欧几何却提供给我们另一个审视的角度，从这一个层面上来讲，这些公理却也逃不出“所有渡鸦都是黑色”的渡鸦悖论。
“普通观察给人的暗示是有某种空间。心灵接受了这种暗示，给这种理想的空间下了定义。这种理想的空间其实完全是所观察到的空间在人们心目中的样子。”（P58）而现代我们所接触到的科学，已经不仅仅在研究“我们所接触到的这一空间”，科学从我们所生活的世界中来，却又有了更广阔的天地，所谓的公理变成了仅在某种假设条件中存在的推论，尽管这一假设是那么的合乎我们感官所告诉我们的世界，但这些公理却变得不再那么不证自明，只是“希腊的数学家和哲学家却盲目地接受了这种简单的直觉观念，把几何学的公理看做不证自明的事实”（P58）罢了。
让宗教归上帝，科学归理性
当我们回首望去，“人类历史上有三个学术发展最惊人的时期：希腊的极盛期、文艺复兴与我们这个世纪。”（P115）站在我们现代科学的山峰上看，希腊时期和文艺复兴之间是一道绵延数百年的科学谷地，那就是所谓的“黑暗的中世纪”。不可否认，在中世纪科学亦有发展，但是却极为缓慢，在某些观念上亦有倒退。究其原因，我认为是因为在那一时期，宗教思想统治了社会和人类生活的方方面面，留给科学的空间十分逼仄。托马斯•阿奎那建立的经院哲学试图给予科学一个神学上的解释，尽管他做到了，但强扭的瓜不甜。
而科学的重新兴旺则在于文艺复兴时期和随之而来的宗教改革，文艺复兴让人们的思维回归古希腊的理性，宗教改革将中世纪宗教的条条框框打破，使人们能够因信称义，使得宗教不再支配生活的全部，将信仰与世俗生活之间划了一条界限。
于是达•芬奇、哥白尼、哈维、开普勒、培根、伽利略、笛卡尔……这些我们熟悉的伟大的科学家在科学的各个方面的建树终于为科学的大厦打下了坚实的地基，他们通过观察和实验的方法、数学分析的方法，将科学从哲学的分支中引领出来，使这一时期成为近代科学真正的起源。
上帝掷骰子吗？
现代科学似乎可以把握自然界中的许多现象的成因，这给我们一种错觉，似乎一切现象都可以用一种物理学上的因果关系来解释。这种机械自然观对于日常生活中的人们是一种极大的诱惑，即便对于一部分科学家来说这样的机械论也是他们简化工作的方式。毋庸置疑，这种简化是便捷的，但又是不负责任的。因为“每当一个现象能用物理学的术语，如物质、力、能，或其他当时流行的概念表达的时候，生物学学家就往往认为他们找到了最后的解释，而物理学家却知道解释的困难至此方才开始。”（P492）
建立在这样“由A必然导出B”的基础上，科学不断地扩大我们对于自然界现象的知识和我们对于我们用来解释现象的概念之间的关系的了解，它替人类的心灵建立了宏伟的大厦，而且这些科学的大厦是如此的恢宏和精巧，以至于在上一代人看来，似乎它下方的基础是无比正确的实在。但是不要忘记了，这座大厦当初的设计师牛顿就曾说过：“自然哲学（物理学）的任务，是从现象中求论证……从结果中求原因，知道我们求得其最初的原因为止。但这个最初的原因肯定不是机械的。”
用一个最简单的问题来对牛顿这句结论加以说明：我们现在都知道，宇宙始于几百亿年前宇宙奇点的一次大爆炸，大爆炸之后的一切现象都可以由大爆炸所带来的能量和物质来进行解释。但是，大爆炸又是如何而来？我们现在的宇宙是大爆炸的结果，但是大爆炸本身作为结果的原因是什么？
在现代科学对于电子、波群以及作用量子的研究中，我们看到了一些肯定不是机械的概念，但是我们又不情愿抛弃这几百年来我们用来解释自然界结构卓有成效的机械论，因为在机械论的范围内，科学可以继续扩大人类控制自然的能力，更深入地了解和洞察自然现象之间惊人而复杂的相互关系。“也许眼前的困难将被客服，物理学家将制定出一种新的原子模型，可以暂时满足我们的心灵。但明白易懂的机械论终将失败，而我们仍将面对着那个可怕的奥秘，就是所谓实在。”（P493）
“科学”是我在接受基础和中等教育的过程中轻而易举获得的一个概念。它似乎是不言自明的，是理所当然的，以至于“什么是科学？”乍看之下是一个幼稚的问题。对于这个问题，我的第一反应就是：“科学不就是科学本身么”！科学就是科学，除此之外没有，也不需要更多的解释，科学本身就是对这个问题的终极答案。然而这样的回答不免显得武断。细究起来，“科学”这个概念是潜移默化地形成于我所经历的生活中的。从小开始学习的数学、物理、化学、生物、以及大学里开始学习的社会科学，无不在默默地在我的意识中建构起“科学”的概念。但是若要给科学下一个定义，我却不知从何说起。
任何的概念都不是从定义开始的，定义只是对于某一事物的不完全总结；同样，概念也不会被某一定义所终结，概念源于历史的积累和发展。而我们脑中的“科学”必然与我们的经历相联系，和其他人对于“科学”的理解也不尽相同。那么作为人类共同分享的概念——“科学”，要弄清楚它的所指，就得梳理它的渊源。这就是我阅读W.C.丹皮尔的《科学史》的初衷。
起源——在巫术和迷信的丛林中发芽
若要说“科学起源于巫术”，对许多人来说这不啻是一个“Paradox”。科学与巫术在现代文明的背景下，确确实实是水火不相容的两个概念。“破除迷信，崇尚科学”这样的标语或许仍留在许多中国人的院落里、墙壁上、脑海中。但是，像钻木取火这样的科学规律，对于数万年前的原始人来说更像是一种巫术。
“巫术要假定自然界中是有规律的，人通过适当的行为就可以利用这些规则去控制自然界，因此，从这个观点看来，巫术是一种冒牌的自然法则体系。……这样的巫术，有时由于巧合，好像也是灵验的，但是，失败的次数要更多一些；这是巫师在是失望的信徒面前，就有不可自保的危险。失望的信徒们很可能不再相信人可以控制自然，并且转而去讨好荒野中捉摸不定的精灵——神或魔鬼，希望这些精灵满足他们的要求，这样就过渡到某种形式的原始宗教。”（P16）
巫术的襁褓中裹着科学和宗教，科学与宗教同宗同源。从这一点，我嗅到了科学的气味——因果关系。在随后的历史中，科学靠不断修正的因果关系来将自己与巫术、宗教区分开来。
知识——实用科学的基础
我有一个即将上小学的表弟，每次电脑玩游戏被大人要求休息片刻时，都会被告知要过十分钟才能再玩。于是焦躁不安的他每过几十秒就会问我“还有几分钟？还有几分钟？”在他的意识里，时间的流逝缺少度量的标准。人类的最初也是如此，但他们可没有我的表弟那么有幸，有一个人会在分针走过两格后提醒他时间到了。在科学鸿蒙之始，生产生活的迫切需求让“常识性知识和工艺知识的规范化和标准化”（P18）成为实用科学的起源的基础。
在这一阶段，巴比伦人、埃及人、印度人、中国人纷纷划定了自己的度量衡、历法等，与生活相关的实用科学——几何学、天文学、医学、农学、数学等学科有了雏形。目前，这些学科的前沿研究让我们这些普通人敬而远之，但对它们的初衷进行考察，我们不难得出这样的结论，科学的另一个显著标志是——划定统一的标准与规范，这些规范是人们在把握周遭万事万物时的凭藉。
到底什么是万物的基础？
约摸记得中学历史课本上对于泰勒斯的介绍是他提出“水是万物的本质”，从历史中单单抽出这一个拗口的名字和荒诞的论断不免让人难懂，其实对于万物本质的探索是人类从古至今不懈的追求，至今没有得到终极的答案。到底万物是由单一的元素构成，还是水、空气和火？抑或是像毕达哥拉斯所认为的那样“数就是存在由之构成的原则，可以说，就是存在由之构成的物质。”（P33）
古希腊的不同学派有着五花八门的解释，留下了许多对我而言熟悉又陌生的名字：泰勒斯、毕达哥拉斯、德谟克利特、赫拉克利特、巴门尼德等等。他们的理论如同今日我们在中学所学习的道尔顿的原子模型，还是高等物理中所阐释的质子、中子、夸克等构成物质的基础粒子，其实在都是在回答这同一个问题。书中下面一段话我认为很好地体现了人类科学的诉求，也许，科学就产生于人类想要通过理性来把握自然、宇宙与自身的这一种占有欲。
“自然界背后的实在究竟是一种在本质上同人类心灵所见的自然界相似的东西呢，还是一种对人和人的福利漠不关心的巨大机器呢？一座山实际上是披着树木的绿袍、戴着永不融化的雪帽的一堆岩石呢，还是实质上是一批没有人的品质的小质点、一批不知何故能使人类心灵产生形式和色彩幻觉的小质点的集合体呢？”（P41）
既然对于有形的物质的分解至今都没有尽头，那么不妨从另一个角度进行思考。以柏拉图为代表的唯心主义为我们提供了另一个视角来探究万物的基础。柏拉图的“理式”学说中提出的涵盖世上形形色色物体的物体之普遍的类“universal class”存在于心灵当中，只有心灵才有把握住它们的本质，我认为用通俗的话讲出来就是“透过现象看本质”。世界上有千千万万各种各样的马，白的、黑的、的卢、汗血，而它们都只是我们心中“马”这一原型的映射。“自然界的一切对象都处在经常变化的状态，只有类型是实实在在的和一成不变的。”（P46）
这些讨论，看似不免有些脱离了我们心目中“科学”的范畴，但其实在古希腊“科学”这一概念尚未得到充分的建构，科学是包含在哲学中的，科学是在中世纪之后才逐步走向了现代的精确化和数学化。
不证自明的公理需不需要证明？
演绎和归纳这两种逻辑方法在科学中被广泛运用。尤其是在几何学范畴中，我们往往要通过某个公理或定理去推导一些结论。几何学最初是一种实用科学，从土地测量的实际需要中产生，在埃及的土地测量经验中，人们得到了某些似乎是不证自明的结论，后来经过欧几里得的总结，将之定为公理。例如“任意一点到另一点都可以画直线”，“一条有限线段可以无限延长”，“凡直角都彼此相等”……
显然，上述公理是我们从身边周遭的世界中归纳出来的，同时也被我们无数次地演绎，并发现它们与我们对自然界的观察和实验相符合。但是非欧几何却提供给我们另一个审视的角度，从这一个层面上来讲，这些公理却也逃不出“所有渡鸦都是黑色”的渡鸦悖论。
“普通观察给人的暗示是有某种空间。心灵接受了这种暗示，给这种理想的空间下了定义。这种理想的空间其实完全是所观察到的空间在人们心目中的样子。”（P58）而现代我们所接触到的科学，已经不仅仅在研究“我们所接触到的这一空间”，科学从我们所生活的世界中来，却又有了更广阔的天地，所谓的公理变成了仅在某种假设条件中存在的推论，尽管这一假设是那么的合乎我们感官所告诉我们的世界，但这些公理却变得不再那么不证自明，只是“希腊的数学家和哲学家却盲目地接受了这种简单的直觉观念，把几何学的公理看做不证自明的事实”（P58）罢了。
让宗教归上帝，科学归理性
当我们回首望去，“人类历史上有三个学术发展最惊人的时期：希腊的极盛期、文艺复兴与我们这个世纪。”（P115）站在我们现代科学的山峰上看，希腊时期和文艺复兴之间是一道绵延数百年的科学谷地，那就是所谓的“黑暗的中世纪”。不可否认，在中世纪科学亦有发展，但是却极为缓慢，在某些观念上亦有倒退。究其原因，我认为是因为在那一时期，宗教思想统治了社会和人类生活的方方面面，留给科学的空间十分逼仄。托马斯•阿奎那建立的经院哲学试图给予科学一个神学上的解释，尽管他做到了，但强扭的瓜不甜。
而科学的重新兴旺则在于文艺复兴时期和随之而来的宗教改革，文艺复兴让人们的思维回归古希腊的理性，宗教改革将中世纪宗教的条条框框打破，使人们能够因信称义，使得宗教不再支配生活的全部，将信仰与世俗生活之间划了一条界限。
于是达•芬奇、哥白尼、哈维、开普勒、培根、伽利略、笛卡尔……这些我们熟悉的伟大的科学家在科学的各个方面的建树终于为科学的大厦打下了坚实的地基，他们通过观察和实验的方法、数学分析的方法，将科学从哲学的分支中引领出来，使这一时期成为近代科学真正的起源。
上帝掷骰子吗？
现代科学似乎可以把握自然界中的许多现象的成因，这给我们一种错觉，似乎一切现象都可以用一种物理学上的因果关系来解释。这种机械自然观对于日常生活中的人们是一种极大的诱惑，即便对于一部分科学家来说这样的机械论也是他们简化工作的方式。毋庸置疑，这种简化是便捷的，但又是不负责任的。因为“每当一个现象能用物理学的术语，如物质、力、能，或其他当时流行的概念表达的时候，生物学学家就往往认为他们找到了最后的解释，而物理学家却知道解释的困难至此方才开始。”（P492）
建立在这样“由A必然导出B”的基础上，科学不断地扩大我们对于自然界现象的知识和我们对于我们用来解释现象的概念之间的关系的了解，它替人类的心灵建立了宏伟的大厦，而且这些科学的大厦是如此的恢宏和精巧，以至于在上一代人看来，似乎它下方的基础是无比正确的实在。但是不要忘记了，这座大厦当初的设计师牛顿就曾说过：“自然哲学（物理学）的任务，是从现象中求论证……从结果中求原因，知道我们求得其最初的原因为止。但这个最初的原因肯定不是机械的。”
用一个最简单的问题来对牛顿这句结论加以说明：我们现在都知道，宇宙始于几百亿年前宇宙奇点的一次大爆炸，大爆炸之后的一切现象都可以由大爆炸所带来的能量和物质来进行解释。但是，大爆炸又是如何而来？我们现在的宇宙是大爆炸的结果，但是大爆炸本身作为结果的原因是什么？
在现代科学对于电子、波群以及作用量子的研究中，我们看到了一些肯定不是机械的概念，但是我们又不情愿抛弃这几百年来我们用来解释自然界结构卓有成效的机械论，因为在机械论的范围内，科学可以继续扩大人类控制自然的能力，更深入地了解和洞察自然现象之间惊人而复杂的相互关系。“也许眼前的困难将被客服，物理学家将制定出一种新的原子模型，可以暂时满足我们的心灵。但明白易懂的机械论终将失败，而我们仍将面对着那个可怕的奥秘，就是所谓实在。”（P493）
有关键情节透露
