科学的起源

作者简介

成生辉： 西湖大学研究员。毕业于纽约州立大学石溪分校(计算机科学博士)。曾在美国布鲁克海文国家实验室、哈佛大学医学院进行研究，曾任世界银行（总部）顾问。主要研究方向为可视化、元宇宙、人工智能等。发表论文四十多篇，发明专利十项，专著十多部且多部被译为英文出版。 ？崔维成，1986年获清华大学固体力学专业学士，1990年获英国布里斯托大学结构可靠性专业博士。1993年被中国船舶科学研究中心聘为高级工程师和硕士生导师，1995年晋升为研究员和博士生导师，1999年获批教育部首批“长江学者奖励计划特聘教授”并担任上海交通大学船舶与海洋工程学院副院长。2002年被中国船舶重工集团公司党组任命为中国船舶科学研究中心所长，并担任了“蛟龙”号总体与集成项目负责人，第一副总设计师。2013年加盟上海海洋大学，在国内高校中创立首个深渊科学与技术研究中心，发起“彩虹鱼挑战深渊极限”的项目。2018年受聘为西湖大学深海技术讲席教授。2013年5月17日作为“蛟龙”号研制和海试团队的代表受到党和国家最高领导人的接见，并在随后的表彰大会上获颁“载人深潜英雄”勋章和证书。两次受邀登上天安门城楼观看国庆阅兵典礼（60周年和70周年），2016年被《自然》杂志评为“中国十大科学之星”。发表论文400多篇，出版学术专著和科普书籍20多部。

内容简介

前 言 时至今日，科学的迅猛发展和物质文明的高度发达，给人们带来了几千年来难以想象的感官享受。科技的进步使得过去人们的种种幻想变成了现实，于是目睹这一切的现代人纷纷拜倒在科学的神坛之下。以西方二元对立哲学为基础的现代科学几乎征服了整个世界。但与此同时，科学与技术的副作用也开始显现。近代科学认识世界的过程是渐进的——世代人类通过摸索、了解、实验、积累、传承，对世界的认识越来越深入、全面和准确。这个过程是永无终结的，也是负重的。按道理来说，随着科学技术的发展、工作效率的提高，人们应有更多的时间来享受生活、充实自己的精神世界。然而，事实恰恰相反，人们的工作更趋繁忙，生活的压力更重了。精神的压力与科学的发展正好形成了鲜明的对比。人类对未知的科技始终抱有敬畏之心，但科技从未高于人类。重新思考人与科技之间的关系，透过表象看本质，让科学技术更好地造福人类，是更高层次的追求。 如何来反思，是人们重新审视科学所要解决的问题。这也形成了一个使用科学方法来研究科学本身的前沿学科。从 2019 年召开第一届元科学研讨会起，这一研究领域现在已经有了一个专门的名字，叫元科学。元科学旨在提高科学研究的质量，同时减少无用功。它也被称为“研究中的研究”或“科学中的科学”。元科学涉及所有研究领域，被描述为“科学的鸟瞰图”。用元科学创始人约翰·伊奥尼迪斯的话说，“科学是发生在人类身上最好的事情……但我们可以做得更好”。 科学与技术是交替发展的，有关科学与技术发展历史的书已经很多了，但它们都有局限性，往往只侧重于某一种文明、某一个国家或某一个领域，没有把地球作为一个整体系统来考虑，而且它们对科学和技术的定义也各不相同。因此，我们尝试将我们新提出的新系统论的一些概念与系统论思维模式和元科学的分析方法相结合，重新梳理人类的科学技术发展过程，从系统的角度来突出科学和技术之间的联系，通过对比找出差别，为未来建立一个真正的统一理论指明发展方向。 鉴于大家对元科学还不太熟悉，我们把书名取为《科学的起源》。本书旨在用科学的方法来重新审视人类科学的发展过程，分析科学背后的哲学基础，梳理科学历史发展脉络，从而更好地帮助读者了解科学的本质。 非常巧合的是，我们在写完初稿时，看到了《自然》杂志推荐的由詹姆斯·波斯基特在2022 年出版的一本新书《地平线：现代科学的全球起源》。在接受记者采访时，他说道：“我接受了科学史学家的培训，我对我所学的版本的科学史感到非常沮丧，并有点儿愤怒，因为它是以欧洲为中心的。”波斯基特提出了一个简单（但有力）的推论：我们理解科学进步的方式是不完整的，并且总是从以欧洲为中心的角度来讲述。他清楚地表明了当时的宗教和政治观点是如何（有意或无意）影响欧洲人记录历史的。他这本书的中心主题是，现代科学的发展主要是通过不同文化之间的思想交流推进的，而这一作用没有得到应有的承认。 因此， 我们撰写本书的目的有三个： 第一， 系统介绍科学的相关知识； 第二， 用整体系统的、对比的视角来重新审视科学技术的发展过程，得出更多相互联系的信息； 第三，充分显示科学对文明的关键推动作用，以使全社会更加尊重科学、重视科学。为了达到这些目的，我们在写作时坚持以下四个特色：不偏向特定国家、学科、地域、宗教，关注整体、多重融合；通过多种不同的角度来进行比较，在融合比较中，中立地展示东方文明在世界科学史上的贡献；通过大跨度、多视角的整理，帮助读者整体地认识和分析繁杂的科学；尽可能多地图形化表示，让这本书生动起来、鲜活起来。 第一篇 科学的概述 第1章 走近科学 科学是什么？是牛顿的苹果，是孟德尔的豌豆，还是富兰克林的风筝？元科学又是什么？是科学的本源，是科学的内核，还是科学的表征？ 对世人来说，科学是复杂的密钥，是幽深的丛林，而元科学更是深不可探的秘境。实际上，科学与元科学离我们并不遥远，与我们的日常生活息息相关。串联世界的互联网、揽月摘星的航天工程、“下五洋捉鳖”的海洋工程，这些都是科学的成果；而我们所讨论的科学的起源、本质、特征等，都是元科学的冰山一角。 元宇宙是通过虚拟增强的物理现实，呈现收敛性和物理持久性特征，它是基于未来互联网的，具有连接感知和共享特征的 3D（三维）虚拟空间。作为一个数字化虚拟空间，元宇宙消除了物理形态的障碍。只有强大的技术支持，才可以确保形成一个完整的元宇宙世界，其不仅仅是一个存在于小说和电影中的概念。单一领域的技术无法构建出完整的元宇宙形态，诸多先进技术的结合才是构建元宇宙的基石。因此，元宇宙以技术为支撑，整合了数字经济、社会关系、感官体验、安全保障等多种元素，用技术将现实社会映射进了数字空间。[1] 根据现阶段对元宇宙概念的理解，我们认为元宇宙思维的核心内涵是强调宇宙中的万事万物是一种互联网式相互关联的整体系统，各个元素不断演化裂变、相互影响、虚实互动， 最终是深度耦合、和谐共生的。这一思维范式也是现代科学技术高度发展的产物。 用元宇宙的思维范式去回看科学发展的历程，或许能够为探索科学发展的未来提供新的方向。纵观历史，你会发现历史书籍和传统文学作品等都是以文字的形式呈现，一说到历史总是枯燥无味；即便是用尽华丽辞藻描述的神话、童话、科幻小说，其中的想象力也是有限的。而元宇宙叙事被赋予了新的形态，其交替运用文字语言、图文影像、数字语言，打造“视、听、触、识”融合的故事情境。你可以了解别人的故事，同时也可以参与到故事之中。这种新的呈现方式会给历史带来全新的生命力。未来可能会如同电影《博物馆奇妙夜》中情节一般，不同时期的历史人物乃至生物可以出现在我们面前，各自诉说那遥远的过去，历史 不再是死板的文字，而是鲜活有趣、可以亲身体验的独特经历。近几年越来越多的文物互动 展览或文创产品，也展现出大众对历史文物与现代科技相结合的兴趣，它们不但为成年人构建了一个充满梦幻趣味的世界，更为孩童学习研究历史提供了别样的方式。这就是驱动我们决定撰写本书的源泉。 科学发展到今天，许多疑问还是没有答案。比如，究竟什么是科学？科学、哲学和宗教的区别在哪里？科学与技术的界限在哪里？我们人类为什么要发展科学和技术？科学和技术是否总能造福人类？这一切都没有标准答案，只能等人类去一步一步探索。因此，我们在以元宇宙视角重新审视科学与技术发展历史之前，把我们对这些基本概念和问题的看法阐述一下，以便读者理解我们的逻辑思路。 1. 这本书在宏观层面提供了科技领域的全面科学知识介绍 采用系统性和比较性的方法重新审视科学技术的演进过程，从中获得更多相互关联的信息。这部著作充分凸显了科学在推动文明发展中的至关重要作用，引发了社会对科学的更深尊重和更高重视。此外，我们的团队在撰写过程中秉持以下四个显著特点：不受国家、学科、地域或宗教的局限，以整体性和多元融合为原则；通过多角度比较，中立地呈现东方文明在全球科学史上的重要贡献；通过广泛跨越的、多角度的整理方式，对复杂的科学内容进行整体认知和深入分析；最大限度地采用图形化表现方式，使这本书更具生动性和吸引力，为与科普馆的未来合作奠定了坚实基础。 2. 本书内容深刻、语言生动。 本书在语言运用上生动有趣，观点深刻透彻，提供了丰富的数据支持，逻辑严密而清晰，呈现出高超的论证技巧，同时具备显著的学术创新，使读者能够深刻了解科学的演进历程。