绪论

读史使人明智，阅读科学的历史将使科学时代的人们变得深思熟虑、深谋远虑。

科学史的意义

阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作与笔记使人精确……读史使人明智，诗歌使人巧慧，数学使人精细，博物使人深沉，伦理之学使人庄重，逻辑与修辞使人善辩。-培根

了解科学史有助于理科教学

了解科学史可以增强自然科学教学的趣味性，有助于理科教学。

科学传奇故事确实诱发了儿童对神奇的科学世界的向往。但是，能够诱发儿童热爱科学、向往科学事业的传奇故事，对于正规的理科课程学习并不见得有很大的帮助。甚至，某些以讹传讹的传奇故事对于深入理解科学理论还是有害的。再说，传奇故事往往过于强调科学发现的偶然性、随机性，使人们容易忽略科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰苦。

科学史所能告诉人们的科学思想的逻辑行程和历史行程，对学习科学理论肯定是有益的。当我们开始学习物理学时，我们为那些与常识格格不入的观念而烦恼，这时候，如果我们去了解一下这些物理学观念逐步建立的历史，接受它们就变得容易多了。

追究科学史的用处，使我们有必要在“知道”（Knowing）和“理解”（Understanding）之间做出区别。为了掌握一门科学知识，我们大多不是从阅读这门学科的历史开始，相反，我们从记住一大堆陌生的符号、公式、定律开始，然后在教师和课本的示范下，反复做各种情形下的练习题，直至能把这些陌生的公式、定律灵活运用于处理各种情况，我们才算掌握了这些知识。但我们真的“理解”这些知识吗？那可不一定。理解这些定律的含义完全可以是另一回事。

把科学史有机地揉进理科教科书中，是当代科学教育界所大力提倡的，但做起来很困难，而且效果不好。这是可以预见的。自然科学本身技术性太强，科学教育必须把大部分精力花在训练学生的技能方面，而科学史的引入肯定会分散精力，削弱技能训练。

了解科学史有助于理解科学的批判性和统一性

中国教育界盛行的依然是分数教育、技能型教育。这种应试教育的一个消极后果是培育了不少科学神话，树立了不正确的科学形象，形成了对科学不正确的看法。

• 首先是将科学理论固定化、僵化，使学生以为科学理论都是万古不变的永恒真理；
• 其次是将科学理论神圣化、教条化，使学生以为科学的东西都是毋庸置疑、神圣不可侵犯的；
• 最后是将科学技术化、实用化、工具化，忽视了科学的文化功能和精神价值。

当代科学的专门化、专业化带来了高等教育严重的分科化。分科教育很显然是为了造就专门人才，但在中学和大学低年级，通才教育是更有实际意义的。只有少数人将来会成为科学家，但即使对于他们，狭窄的专门训练也不利于培养创新意识和创造潜力。大多数人真正需要的是领会科学的精神、掌握科学的方法、树立恰如其分的科学形象，以便在这个科学时代理智地对待科学、对待社会、对待生活。

在教科书中纷至沓来的新概念、新术语、新公式、新定律面前，学生逐渐形成了这样的观念：这就是真理，学习它，记住它。久而久之，历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化。它不自觉地剥夺了学生的怀疑和批判精神，而怀疑和批判精神对于科学发展恰恰是不可或缺的。

科学理论不是一成不变的，它是发展的、进化的。几乎没有什么比科学史更能使人认识到这一点了。不仅如此，自然科学各个分支领域相互联系，这在按学科分块的教科书中肯定得不到体现，而科学史却能够给出一个综合。

了解科学史有助于理解科学的社会角色和人文意义

科学家在他的研究工作之外，与常人并无不同，在参与社会文化生活和从事艺术宗教活动方面，并不比一般人出色。真正的科学家不仅增长人类的自然知识，还传播独立思考、有条理地怀疑的科学精神，传播在人类生活中相当宝贵的协作、友爱和宽容的精神，是最富有人性的。

无疑，科学是有实用意义的，特别是在当代，这种实用意义相当显著，但是，科学不只有实际用途。它既有物质的方面，也有精神的方面；它既有认识和改造世界的方面，也有锻炼人性的方面。一味强调一方面而忽视另一方面，科学的生命就要完结。

古往今来人们开始哲理探索，都应起于对自然万物的惊异。

科学史的方法

五千年的历程

五千年的文明史画卷里，战争与和平、王朝兴盛与危机最为引人注目，但构成其基本内容的却是物质生活条件的持续改善和人类精神生活的奇异历险。

人因为拥有自己的技术而成为人，人通过自己的技术成就自己。

科学，就其本质而言，是在技术所开辟的意义世界中突现的一种高级的文明形式。它从多种技术中吸取营养，但超越了它们。它的核心是把理性作为自己基本的人文理想。理性从来都是一种人性的构造，而不只是人类与周围的生活环境相协调的一种手段和方式。在知、情、意这三种人性指向中，理性扩展着知的方面，使之成为最基本的人性构成要素。

数学、天文学和医学是一切伟大的文明都予以充分关注的学科，这大概是因为，它们与人类的生存最息息相关。

科学成为一种独立的、占主导地位的精神范型，是从希腊开始的。希腊人最早对世界形成了一种不同于神话的系统的理性看法，而且创造了一套数学语言来把握自然界的规律。

腊科学真正的大发展不在希腊古典时期，而在希腊化时期。有三个杰出的人物代表了这一时期最高的科学成就，他们是欧几里得、阿基米德和托勒密。欧几里得因为《几何原本》、阿基米德因为杠杆原理和浮力原理、托勒密因为《至大论》而彪炳史册。他们是古代世界在几何学、力学和天文学上达到的三座高峰。

在欧洲黑暗年代（6世纪至11世纪），自然科学确实处于荒漠状态，但是在同一时期，阿拉伯人却建立了经济繁荣、文化发达的阿拉伯帝国。他们继承了希腊人的科学遗产，大量翻译了包括欧几里得的《几何原本》和托勒密的《至大论》在内的希腊科学著作。到了公元8世纪，阿拉伯人使希腊传统的西方科学进入了一个新的繁荣时期。在炼金术（作为化学的先驱）、代数、天文学、光学等方面，阿拉伯人都做出了自己独特的贡献。今天的许多科学术语都来自阿拉伯文，这正是因为近代科学继承了阿拉伯人的科学遗产。

阿拉伯科学的辉煌时期只持续到12世纪，而中国科学技术的发展却持续到了17世纪。从盛唐（7世纪）到明末（17世纪）一千多年的时间里，由于政治相对稳定，中国独特的科学技术体系得以逐步完善和发展。构成这一体系的农、医、天、算四大学科以及陶瓷、丝织和建筑三大技术，是古代中国人聪明智慧的结晶。造纸、印刷术、火药和指南针这四大发明，经阿拉伯人传入欧洲，对近代科学的诞生起了重要的推动作用，是中国人对近代世界文明的卓越贡献。

11世纪之后，欧洲开始从漫漫长夜苏醒，东征的十字军从阿拉伯人那里带回了中国的四大发明和希腊的学术；通过翻译希腊古典文献，欧洲学术得以复苏。大翻译运动在西班牙和意大利两个中心进行，因为它们离阿拉伯文化和希腊化文化区最近。

欧洲的第二次学术复兴也就是著名的文艺复兴。就科学史而言，这次复兴更全面地恢复了希腊自然哲学的整体面貌，柏拉图主义重新支配了研究自然的学者们的思想，以对抗已占统治地位的托马斯-亚里士多德主义。

世界观的重大变革确实是从哥白尼革命开始的。

从哥白尼开始，近代物理科学的诞生仿佛一幕早已被编排好的大剧，每一环节都天衣无缝。

近代物理科学的形成标志是所谓“世界图景的机械化”或者“机械论哲学的建立”，这一主题也体现在近代生命科学的发展过程中。立”[3]，这一主题也体现在近代生命科学的发展过程中。对生命世界的理解本来就有两种截然不同的传统：一是古已有之的博物学传统，它通过搜集生物界的多样化品种加以分类来把握生命、建立生物科学的知识体系，亚里士多德、普林尼是这一传统的杰出代表。近代以来，与物理科学相伴，另一种理解生命的新范式成长起来，这就是实验生理学传统。它把生物体看成一台机器，认为通过了解其生理结构就可以解释其生命的功能。

17世纪末，古典科学的基本纲领已经建立，人们将在18世纪将之进一步付诸实施。

19世纪经常被誉为科学的世纪。一方面，古典科学的各个门类相继成熟，形成了空前严密和可靠的自然知识体系：物理学上，电学、磁学与光学统一起来，热学则通过统计方法与牛顿力学相统一；原子论使化学真正走上了定量研究的发展道路，元素周期表则揭开了化学元素的奥秘；天文学走出了太阳系，把目光投向无限的宇宙空间，研究宇宙的物质结构和成分；进化论在达尔文的手里瓜熟蒂落，对欧洲思想界产生了巨大的影响，成为博物学传统中最辉煌的成就；实验生理学传统结出了硕果，细胞学说的建立、遗传学特别是微生物学的发展，使人类对生物本质的理解进入了一个新的阶段。

20世纪在两个方面显示了近代科学正处在一个转折点上。首先，传统的科学范式不再无条件地有效，世纪初年出现的物理学革命改变了人们的世界观和科学观，使思想界经受了一次震荡。这次革命的余波未了，物理学内部又在亚微观层次发现了新的规律性，这种规律性一反传统的机械论，强调世界的系统性、有机性、对未来的开放性、时间不可逆性，因此，有所谓“从存在的科学走向演化的科学”之说。生物学方面，情况有所不同，20世纪最杰出的成就是分子生物学的出现，它将生物学的实验研究水平推进到分子层次，从而对生命的遗传现象有了富有成效的了解，但这一成就恰恰基于古典物理科学的还原论模式。在博物学方面，进化论在这个世纪也经历了几次洗礼，从中成长出与还原论传统相对抗的生物学家群体。

20世纪科学处在转折点上的另一个标志是核威胁、环境危机、生态危机、能源危机以及文化危机等全球性问题的出现，导致人们重新反思近代形成的人与自然的关系，反思近代科学的哲学基础。生态科学、生态哲学和生态意识开始成为人们密切关注的话题。思想界和科学界都在深思：全球性问题是否昭示了古典科学的某种界限？未来科学的方向是否仍然沿着还原论的线性走向发展，继续要求越来越高的能量，越来越大的资源消耗，越来越不可逆转的环境破坏呢？