人类的科学事业大致可以分成两个阶段：第一个阶段是公元前3000年到16世纪，为经验科学阶段，科学发展依靠的主要是经验；第二个阶段从16世纪到现在，科学发展突飞猛进，这个阶段叫做精确科学阶段。

　　在经验科学阶段，人们采用了一般的算术以及初等几何学，在陶瓷、冶炼、火药、造纸、古代医术、几何光学、静磁学、静电学、天文学、声学、原子分子学等方面取得了重大突破。16世纪以后，现代数学尤其是微积分出现后，人类进入精确科学阶段。

　　早先的初等数学只是研究有规则且不变化的事物。可是在自然界，变是绝对的，不变则是相对的，于是微积分诞生了，人们开始研究快速变化和不规则的事物。随后，精确物理学、化学、材料科学、生命科学、地球科学等都快速发展起来。

　　飞机上什么最“大”

　　科学的不断发展，除了给人类带来实实在在的物质利益，同时还带来了科学的精神。下面先来说说科学严谨性的极限问题。

　　在人文社科领域，“形而上学”不是个好听的词，但在自然科学领域，“形而上学”是十分重要的。它主张孤立、片面、静止地看待问题。

　　我们来看科学研究中的具体例子。大家知道，在力学中有一个叫“质点”的概念，它是有质量但没有直径的一个物体。例如在研究地球绕太阳公转的轨道时，就需要把地球和太阳看作是两个质点，这就是“片面地看问题”。还有数学中“无穷远”的概念，在自然界，真正的无穷远是不存在的。再比如说隔离法，我们在计算地球绕太阳公转轨道的时候，必须把金星、水星、木星、土星等视作不存在，只有这样才可以把漂亮的地球公转轨道计算出来……

　　应该指出，上述形而上学的研究方法是非常有效的，在自然科学领域起到了非常大的作用，自然科学家把这种方法称作：抓主要矛盾，略次要矛盾！几百年来，自然科学的巨大成功使得科学家们十分自信：我们既要学会全面地看问题，也要学会孤立地、片面地、静止地看问题。这是自然科学的哲学观。

　　可是哲学家和逻辑学家是十分严谨而苛刻的，他们对自然科学的这种做法很有意见。他们要问什么是主要矛盾？什么是次要矛盾？为什么“大”就是“主要”呢？为什么“小”便是“次要”而可以被忽略呢？例如一架飞机在天上飞，飞机上各零部件的大小与其重要程度并不是成正比的，飞机上有的地方拿掉一大块飞机照样飞，但是有的地方你拿掉一点点，飞机就要掉下来的。

　　守株待兔是“归纳推理”

　　自然科学研究采用的另一种方法是归纳推理。

　　我们来看牛顿当年的万有引力定律是怎么得到的：他当时发现地球和月亮之间是相互吸引的，地球和太阳之间是相互吸引的，太阳与哈雷彗星之间也是相互吸引的……于是牛顿得出结论：宇宙当中任何两个天体之间都是相互吸引的，于是万有引力定律诞生了，这是应用归纳推理的一个很成功的例子。

　　但是哲学家和逻辑学家们还是很有意见：不管我们已经观察到多少只白天鹅，也不能得出这样的结论：所有的天鹅都是白的。

　　早在春秋战国时期，有一个“守株待兔”的故事：有一天，宋国有一位农夫劳动回来，在路上看到一只野兔在奔跑的时候不小心撞死在了一个树桩上，农夫白捡了一只野兔，于是他就每天都去那里看看，以为还会有野兔撞死。

　　显然这位农夫是这样推理的：因为今天有一只野兔撞在这个树桩上，所以明天也会有一只野兔撞在树桩上，后天还会有一只野兔撞在树桩上……这是归纳事例数等于1的归纳推理，后人用这个成语来讽刺那些没有经过劳动，幻想得到意外收获的人。

　　在大学逻辑学课程的讲坛上，教授们经常会举这样的例子，说一个主人养了一只鸡，每天早上喂鸡一把米，……一直到三个月后的第N天早上也喂鸡一把米。那么到了第N+1天早上，那只鸡等到的是否还是一把米呢？

　　总之，从哲学和逻辑学上讲，归纳推理和形而上学是站不住脚的。那么为什么自然科学所采用的方法是不严谨的，但其结论却是可靠的呢？

　　伽利略的科学方法论

　　回答上述问题，我个人认为：关键是我们在自然科学的研究中采用了伽利略倡导的科学方法论！直至今日，伽利略科学方法论仍然是一切自然科学所必须遵循的研究方法：通过理论和实践精确定量、客观可重复的循环检验，不断修改理论，逐渐提炼出事物的本质和主要矛盾，逐渐逼近可重复的客观规律，把形而上学、归纳推理等逻辑缺陷减少到极限。

　　所以，在自然科学中，精确定量、客观可重复的实验证据是检验真理的唯一标准。

　　自然科学论文经常采用的句子是这样的：“根据上述实验结果，我们得到……”；“图3中所给出的计算结果与实验数据完全吻合，因此……”；等等。而类似于“我向你保证……”；“我用我的人格向你保证……”；“因为爱因斯坦说……所以……”等句型，是不太会被自然科学家所采用的。为什么呢？因为与真理相比，人格没有意义。真理是至高无上的，科学只承认精确定量、客观可重复的实验证据。

　　自然科学有其独特的否定观，它包括客观、扬弃和创新。

　　科学从来谢绝“少数服从多数，非权威服从权威”的原则！“少数服从多数”应该是人文精神，而不是科学精神。诸如“信则灵，不信则不灵”，“心诚则灵”，“谣言重复一千遍即为真理”等理念与科学精神是格格不入！

　　科学的否定不是全盘否定，而是“扬弃”，是包容。虽然在高速情况下，牛顿理论被相对论所否定，但对于低速力学系统，牛顿理论永远是对的，因为它是经过无数事实证明了的。

　　“模仿秀”现象令人担心

　　“创新”是科学价值观的第一判据！一项研究是否有科学价值，有没有学术价值，就看其是否具有创新的内涵。

　　大家知道，英国的《Nature》杂志很有名，能在该杂志上发论文很不容易呢！因为它只发表“原创性的重大成果”。

　　小时候，经常听长辈们讲：“我们中国人比外国人聪明，任何国外进口的复杂仪器设备，只要让我们中国人看一眼，我们立即便可把它仿制出来”。现在细想，此话并不正确！如果我们中国人仅仅只能“仿制”的话，那么中国人是不聪明的，因为模仿者必定要借助于发明者的智慧，“发明”的聪明远在“仿制”的聪明之上。上面讲到中国古代的中医学、月历等等，都是我们的祖先在“没有看一眼”的前提下创造出来的，那才是真正的“聪明”啊！

　　可是在当今中国，“创新”的氛围仍然需要大家努力营造！创新的道路还很长，很艰难。比如说现在街上经常可以看到仿古、仿洋的事和物，而且好像有愈演愈烈的趋势。

　　比如，在城市建设方面，到处可以看到诸如“纯英式园林”、“英伦风情小镇”、“正宗欧美款式”等仿欧洲的建筑。从自然科学角度来讲，“模仿”没有任何学术价值。当法国巴黎气势雄伟的埃菲尔铁塔建成以后，后来建造的任何类似铁塔，不管其高度是全国第几，或者是亚洲第几，都已经没有任何科学上的意义。

　　也许有人会说：东西方文化应该是可以相互交流的，欧洲的房子造得好看，我们可以学他们，我们的园林造得漂亮，他们也可以学我们。此话当然是有些道理的，不过请注意这样一个事实：在罗马，在巴黎，在伦敦，你见到过一座完整的中国建筑或建筑群吗？你见到过一座中国式的园林吗？你见不到的，那里的人们是绝对不会答应的，尽管古朴典雅的中国式建筑也同样如诗如画！文化的相互交流和相互学习，应该是内在的，外在的表现形式永远是民族性的。

　　还有一种被称作为“东方”现象也令人担心。许多城市、场所、企事业单位或个人喜欢把自己称为“东方……”，例如东方威尼斯、东方夏威夷、东方的金字塔、东方的阿尔卑斯山……此类词语同样没有创新之意，它们并不能使本来属于独一无二、世界第一的人或物有所“高攀”，而很可能是将它们大大贬值了。

　　对一个民族而言，暂时的模仿无可非议，我们的第一步应该是学习和模仿，但如果没有一点创新的意识和被模仿的责任感，长期以模仿别人的发明为荣，以照抄别人的原作而自豪，以享受别人的创新成果而心安理得的话，那么这个民族是没有希望的！

　　欣赏科学之美

　　最后讲一下科学与美的问题。

　　一般认为，简洁、对称、平衡、有序、玄妙、和谐统一、色彩、光照等均是美的要素。

　　科学发现中的美举不胜举，比如自然形成的雪花是六角对称的，由六十颗碳原子组成的C60是一个完美的球形分子，晶体中的原子是周期性排列的等等。

　　在古代，“地心说”认为所有的天体均围绕地球转动，因此对行星运动的描述变得十分复杂。后来哥白尼经过研究发现：如果把太阳放在太阳系的中心，则对行星运动的描述将会大大简化。于是著名的“日心说”就在这个“简洁”的思想指导下被提出来了，并且被后来的实验所证明。

　　著名物理学家杨振宁对自然科学中描述客观规律的微分方程的美赞不绝口，他在《美与物理学》一文中说道：

　　“学物理的人了解了这些像诗一样的方程的意义以后，对它们的美的感受是既直接而又十分复杂的。它们的极度浓缩性和它们包罗万象的特点也许可以用布雷克的不朽名句来描述：一粒砂里有一个世界，一朵花里有一个天堂。把无穷无尽握于手掌，刹那时光包含着永恒。

　　它们的巨大影响也许可用蒲柏的名句来描述：自然与自然规律隐含在黑暗之中，上帝说，让牛顿去吧，然后一切遂臻光明。

　　可是这些都不够，都不够全面地道出物理的人面对这些方程的美的感受。缺少的似乎是一种庄严感，一种神圣感，一种初窥宇宙奥秘的畏惧感。我想缺少的恐怕正是筹建哥德式教堂的建筑师们所要歌颂的崇高美、灵魂美、宗教美、最终极的美。”

　　真理的美包含了简洁、对称、平衡、有序、玄妙、统一等诸多元素。不过，由于所采用的研究方法是具有局限性的，我们永远不可能到达绝对真理，因此我们所得到的均为相对真理，它们的美是有残缺的，就像一幅画，要求其没有任何缺陷和遗憾是十分困难的，科学也是如此。

　　真理和美无必然联系

　　既然真理是“美”的，科学探索已发现了许许多多美的成果。那么真理与美之间是否有必然联系呢？

　　这个问题大家讨论很多。我是这样看的，第一，我们所讨论的“真理”均是“相对真理”，不具有“绝对正确”的意义；第二，“美”不仅仅是一种自然现象，也是社会现象。对称是美的，不对称也是美的；写意是美的，写实也是美的；简洁是美的，复杂也是美的；高雅是美的，朴素也是美的。

　　不同的人，不同的民族，不同的意识形态对美的感受是很不一样的。年轻人喜欢快节奏的音乐，年长的人则喜欢缓慢的音乐；有些人爱读李白的浪漫诗句，有些人则更爱杜甫的现实主义诗句；有些人喜欢欣赏喜剧，有些人则更喜欢泪洒悲剧；……。

　　我个人认为：真理和美之间具有动态的联系，但没有必然的联系。美的理论不一定是真的，而“真”的理论是不是美呢？我们现在还不能知道。

　　柏拉图是伟大的哲学家和思想家，可他在美和真理的关系问题上也犯过错误，他曾说道：“天上的星体代表着永恒的、神圣的、不变的存在， 因此它们肯定沿着最完美的轨道以最完善的方式运动；而最完善的运动是匀速圆周运动，因此，它们一定是围绕着地球作匀速圆周运动。”他就这样推出了“地心说”。

　　所以，我们可以在美的思想指导下探索客观真理，但是我们无法用美学原理来制造客观真理，否则科学研究岂不成了艺术创作了？现代科学及科学精神正逐渐与哲学、文学、艺术、科幻等相互渗透，越来越深刻且不可分割。

　　希望今后有越来越多的人，越来越多的普通老百姓，不仅仅能够欣赏音乐、诗歌、电影和小说，还能够不断享受科学技术的美与妙。譬如能够知道“黑洞是怎么回事？”惊叹“量子计算机”的伟大思想，享受宇宙航行时的神奇效应……

　　未来的人们将用科学精神来指导日常的工作和生活。如果一个人掌握了科学精神，他的眼睛就会更加敏锐，能更有效地识别伪科学和假科学的面目，可大大减少犯错误和走弯路的几率，社会将更高效、更和谐，人类文明也将步入更高的阶段。