科学和技术如何修炼成科技?

摘要

受到爱国主义的影响,中国历史中的很多人物都曾享有“古代科学家”的称号。如蔡伦、张衡、华佗、张仲景、葛洪、祖冲之、孙思邈、沈括、毕昇、李时珍、徐光启、徐霞客、宋应星等等。如果仔细甄别,他们都不是科学家?严格来讲,除欧洲以外,其他地区都没有科学。

言必称希腊还是言必称中国】系列文章之(五十七)

中国现在对“科学技术是第一生产力”、“科学发展观”等语句已经耳熟能详,理解程度如何暂且不论,总之“科学”是当代中国曝光率较高的一个词汇。现在的“科学”是从日文汉字直接挪用过来的,这也是现代汉语中常见的现象。在西方,“科学”一词来自拉丁文,本意是知识,培根的名言“知识就是力量”中即是这个词。1830年法国学者孔德在做学科分类时,将Science用于专指把研究对象分为众多学科(如数学、物理学等)、需要分项研究的学问,与总览众学科的哲学相对应。从此“科学”代替“自然哲学”,顺带才有了“科学家”等词汇。日本学者西周时懋曾留学荷兰,1874年回国后撰文介绍西方文化时,将西文科学一词理解为分科之学,于是译为“科学”。1897年康有为在戊戌变法前夕编写的《日本书目志》中列有《科学入门》和《科学之原理》两种篇目,是中国人首次使用“科学”一词,后逐渐被关注西学的知识界使用。1915年1月,一群中国留美学生编辑了一份名为《科学》的杂志,在上海出版,传播科学知识。新文化运动以后,科学与民主同列,风靡中华大地,成为常用词汇。

中国古代离科学概念最近的词是“格致”,出自儒家经典《大学》“致知在格物”,缩略为“格致”,位于“格物、致知、诚意、正心、修身、齐家、治国、平天下”系列的前端,可以理解为通过接触事物而获得知识。格致的范围起初极广,元明清三朝逐渐专指考证研究致用之学,与经学分开。西学东渐后,有人用“格致”或者“西学格致”来指科学,不过原意与新意难以融合,最终还是选择“科学”。

清末出版的《格致汇编》和1915年出版的《科学》杂志封面。

清末出版的《格致汇编》和1915年出版的《科学》杂志封面。

古代汉语中有“技术”一词,是技艺方术的缩略,与现代意思接近。《史记·货殖列传》中有“医方诸食技术之人”,意思是“医生和方士是靠技艺谋生的人”。中国古代的学问有道、术之分,道高术低,技术类的知识通常归于术,很难进入道的级别。

与世界大部分地区的状况相似,中国古代没有明确的科学概念,技术也处于社会低端。古希腊的特别之处在于,不仅有比较明确的科学概念,而且被列入哲学范畴,另外技术的社会地位也很高。中世纪期间有起伏,文艺复兴后又逐渐恢复到古希腊的状况。

科学和技术的社会范畴不同,起源、目标都差异很大。原来是大路朝天各走一边,后来虽然紧密联系,但其本质还是分属两类,有着严格的界限划分。这种情况有点像一味中药冬虫夏草,即使连成一体,依然虫是虫、草是草(一种真菌),并不是什么新物种。西文中并没有把科学技术缩略成一个词,汉语中为了方便,就像把冬虫夏草称为“虫草”一样,经常将科学技术简称为“科技”。虫草结合后尽管功能被吹嘘得天花乱坠,其实并无神奇。但是科技结合后发挥的综合作用,却要远远大于此前科学和技术单独发挥的作用,对于旧思想来说宛如炸弹,并不断挑战人类各种已经形成的固有极限,所以科学和技术经常被混淆、混用也就不足为奇了。

科学泛指通过逻辑论证和实验验证,运用范畴、定理、定律等思维形式,反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。技术泛指为提高生存效率,根据生产实践和科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技能。如果简单区分,科学是发现,技术是发明,也就是知和行的差别。科学源于人的求知本能,技术源于人的生存本能。科学缺乏功利性,只问是非,不问利害。技术为了提高生存能力,带有极强的功利性,多问利害,少问是非。二者的共同点是线性向上积累和发展,几乎不走回头路。另外科学与技术都具有统一性和排他性,在科学上是改正错误,在技术上是淘汰落后。技术的产生和应用还经常呈现出因地制宜、各取所需的多样性,而科学的一元化根本没有商讨的余地,所有争论只能在科学体系内进行,不存在对立的统一,对错分明,更没有中间地带。

观察科学在欧洲的诞生可以多角度,内部因素是科学方法的完善、科学知识的积累,外部因素包括封建制的没落、资本主义的兴起、宗教的影响等等。如果从更为基础的因素来观察,除了独特的地理、气候等自然条件,技术与科学的关系最为密切。不过,尽管许多技术对科学的诞生和促进都可以找到或远或近的关系,但贡献程度肯定有差别。就单项技术而言,有可能要首先归功于欧洲的玻璃制造技术。

科学和技术的关系在文艺复兴之前并不紧密,当时的科学只能算是萌芽状态。科学革命首先来自天文学。哥白尼、第谷的研究“欲穷千里目”,已经达到肉眼观测的最高水平。伽利略、开普勒能够“更上一层楼”,形成突破,主要是依赖望远镜的使用。玻璃技术是西方的传统优势项目,历时千余年,13世纪才制造出最初的光学透镜:眼镜片,16世纪末有人开始研究制造望远镜。伽利略、开普勒、牛顿等一批科学家都亲力亲为,自己动手制作望远镜,扩大观察视野,完成了从鼠目寸光到鹰眼如炬的飞跃。从玻璃器皿到光学镜片,这种演变现在看来极为普通,但置于古代的制造业,实属另类。因为除了玻璃,金银铜铁木石陶瓷等材质,谁都没有令人大开眼界的天赋。例如中国的瓷器美则美矣,但永远是死疙瘩,碎了也只是瓷片。

眼镜制造者的商店(16世纪)和伽利略自制的两支望远镜(17世纪初)。

眼镜制造者的商店(16世纪)和伽利略自制的两支望远镜(17世纪初)。

除了玻璃技术进步的支持,高度复杂化的航海技术是另一个值得肯定的因素。牛顿力学诞生之前的技术总体可以简单视为经验型技术,是知其然而不知其所以然,但航海技术却有特殊之处,它与天文学之间的互动,使之逐渐演变成理论型技术。人在陆地活动,回旋余地大,因果关系里总能掺进神神怪怪。但在海洋中,对技术的精确性要求极高,经纬度、计时器的数值如有差池,就可能喂鱼。航海者面对宽广的海洋,不可能探寻完所有的海面,才得出某个结论,只有知其所以然,才能在未知海域取得成功。如此一来,航海活动与科学研究也就具有了很高的相似性:收集数据、提出假说、建立模型、进行验证、完善假说、修改模型、得出结论。如此周而复始、循序渐进,天文学指引航海技术,航海技术也帮扶天文学。如果说天文学在证明上帝是错的,那么航海技术则在证明人是对的。也许就在这天海一线之间,铸就了科学。

在欧洲,航海技术的发展从未间断。文艺复兴前后,已经形成了具有科学性的航海理论。航海强国演变的背后,与科学发展高度相关。欧洲航海与天文学的互动,可以视为工业革命中技术与科学互动的前传。航海的延续是飞翔,人类自古就有让自己飞翔的梦想,古希腊人的飞翔传说就要制作机械装置。欧洲绘画中给小天使安插翅膀,让人身多生一副羽翼,看似不伦不类,却符合飞行的原理。而中国用腾云驾雾、长袖飘飘来表现仙女飞翔,美则美矣,却只能永远停留于艺术中。当人类借助科学实现驾机翱翔云端后,又开始尝试坐飞船畅游太空,那更是细节决定成败的高精尖系统工程。此时此刻,任何歪理邪说早已无用武之地,唯有科学对技术的指导才是保障。

拉斐尔的油画《西斯廷圣母》中的小天使和敦煌壁画《飞天》中的仙女。

拉斐尔的油画《西斯廷圣母》中的小天使和敦煌壁画《飞天》中的仙女。

科学革命中,先是技术帮助科学完善研究方法,而后科学反哺,帮助技术提高水平,但是直至第一次工业革命前后,还是属于初级合作。第二次工业革命中,科学做到全方位为技术保驾护航,此后核心的、重要的、基础的技术创新都是在科学指导下完成。二者过从甚密,似乎不分你我。其实科学帮助技术,仅是科学外延的一部分功能,只能算是副业,不是科学的根本目标。而技术借助科学,也仅是提升水平的手段之一,同时还要依赖生产经验、市场规律等等。

科学家和技术家(汉语中多用技术人员、工程师、发明家,为与科学家取齐,本书中有时用“技术家”)的工作性质不同,差别很大。二者谁对社会的贡献更大,不能简单比较,在各自领域会有单独的评价体系。牛顿、达尔文、爱因斯坦很伟大,瓦特、爱迪生、比尔·盖茨同样伟大。西方现在界限清晰,对待早期历史人物也是如此,而在中国这个弯一直没有完全转过来。今人对科学家的称号趋之若鹜,也影响了对古人的判断。

欧洲的炼金术士因为带有科学家的身影,所以西方称其为古代化学家。中国的炼丹师在职业、设备、贡献方面看上去和炼金术士差不多,于是有人顺着西方的思路,把炼丹师也称为古代化学家。炼金术士没有炼成一克黄金,炼丹师也没有炼成一粒长生不老药,反而害得多位皇帝以身试药,壮烈牺牲。两类人挑战不可能完成的任务,从职业角度看都是失败者,不过也有差别。炼金术士的理论有自然哲学的出发点,目标是希望发现各种金属的内在关系,把贱金属转变成贵金属,以求发财。炼丹师的理论有道家的成仙理想,目标是希望通过各种物质混合加热,发明出一种新丹药,以求长生。有意栽花花不发,无心插柳柳成荫。炼金术士的各种发现经过一系列复杂的演变,最终成为化学元素周期表。炼丹师也有好运气,发明了黑火药。现在两种职业都已作古,如果还有炼金或炼丹的从业者,肯定是骗子。

左图:18世纪欧洲绘制的炼金图。右图:16世纪明朝绘制的炼丹图。

左图:18世纪欧洲绘制的炼金图。右图:16世纪明朝绘制的炼丹图。

炼金和炼丹分别在科学史和技术史中的作用并不能为其职业正名。水变油等把戏是炼金术的嫡传伎俩,要把H2O变成含C的物质,除了是骗局,没有其他解释。炼丹师的隔世弟子中国人更不陌生,来路不明的神医展示来历不明的神药,考验着普通百姓的智商和体质。能否治病养生似乎不是标准,是否闹出人命才是关键。

受到爱国主义的影响,中国历史中的很多人物都曾享有“古代科学家”的称号。如鲁班、墨翟、李冰、张骞、蔡伦、张衡、华佗、张仲景、裴秀、葛洪、祖冲之、郦道元、贾思勰、孙思邈、李春、一行、沈括、毕昇、郭守敬、黄道婆、王祯、李时珍、徐光启、徐霞客、宋应星等等。如果仔细甄别,他们哪些是科学家,哪些是技术家,有没有都不是的呢?

古代科学并不纯粹,与哲学、宗教、巫术、迷信、魔术等混杂,其脉络是今人整理的。即使在欧洲,16世纪与科学一同兴起的,还有各种魔法,之后才慢慢分道扬镳。科学的狭义概念专指自然科学,被引入各地区后,学者们在历史中寻找科学,编纂本地区的科学史成为一项责任。结果大家发现比编纂哲学史困难百倍,因为严格来讲,除欧洲以外,其他地区都没有科学,即使像中国这样历史典籍浩如烟海的国家也步履维艰。取巧的办法是将科学史与技术史混编,因为各地区都有生产史,有生产史就肯定有技术史。中国另外还有许多优势,如地域广阔,物种多样,人口众多,异象频繁,所以编写科技史并不是难事。但是如果把技术的内容去掉,只会剩下些零星的科学火花。

在人类技术积累的过程中,如果以诞生工业革命作为文明史的一个阶段性终点,那么此前不同地域的技术优劣比较都失去了最后的意义。各种领先不过是不了解对手状况下的途中跑,而欧洲是首先撞线的那一位。并且这项竞赛的规则很残酷,赢者通吃,其他选手都被淘汰出局。要想继续比拼,只能先追随欧洲的脚步。因为此后,只有科学强国才能成为技术强国,只有技术强国才能成为科学强国,二者已经互为因果。

技术对社会中主流知识体系的改进具有推动作用,相反科学诞生之前的主流知识体系对技术进步的推动作用并不明显。但是科学知识体系一经建立,对技术的推动作用达到了前所未有的程度。除了理论指导,还有一个重要标志是用米、千克、秒、安培、开尔文等标准的物理基本量纲及乘积,对技术水平进行量化和测算,而以前很多对技术水平的判断描述只能用无法衡量或者简单比较的文学语言。

从农业文明到工业文明是一个渐进的过程,但是其中有一条科学与技术结合而形成的分界线。从此在工业文明的大潮中,科学与技术携手前行,共同改变现实世界,也改变人类的内心世界。

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