科学史与现代科学

科学史与现代科学第1页，共43页，2023年，2月20日，星期二一、思想方法

——科学史与科学的对接点第2页，共43页，2023年，2月20日，星期二1、什么是历史？什么是现代？

意大利生物学史家范提尼（B.Fantini）说：“直接的答案可能是，‘当代’指的是我们面前正在发生的事情。但是这个定义实在是太幼稚了，就是一个单纯的大事年表也不起作用。我们可以确定一个惯用的起始点，即20世纪。”

从孟德尔遗传定律的重新发现这个事例，可以得出一个重要的引申：当一位久远的科学家的思想方法或理论能被用为现今理论形成的一部分时，也可以把它看做是“现代的”。

“范式”是库恩(T.S.Kuhn)在《科学革命的结构》一书中常用的一个词汇，是指一个成熟的科学群体（共同体）在某一段时期内所接纳的研究方法、问题领域及标准答案的源头活水。

第3页，共43页，2023年，2月20日，星期二A、吴文俊院士数学定理的机器证明B、我国宋元时期的数学发展吴文俊说：“继续发扬中国古代传统数学的机械化特色，对数学各个不同领域探索实现机械化的途径，建立机械化的数学，则是本世纪以至绵亘整个21世纪才能大体趋于完善的事。”第4页，共43页，2023年，2月20日，星期二二、科学史资料对现代科学研究的作用第5页，共43页，2023年，2月20日，星期二1、1955年苏联科学院通讯院士、莫斯科大学射电天文研究室主任在看到我关于中国历史上的超新星纪录和射电源关系的论证之后，他兴奋地说：“建立在无线电物理学、电子学、理论物理学和天体物理学的‘超时代’的最新科学——无线电天文学——的成就，和伟大中国古代天文学家的观测纪录联系起来了。这些人们的劳动经过几千年后，正如宝贵的财富一样，把它放入了20世纪50年代的科学宝库。我们贪婪地吸取史书里一行行的每一个字，这些字深刻和重要的含义使我们满意。”

第6页，共43页，2023年，2月20日，星期二2、竺可祯先生1972年发表《中国近五千年来气候变迁的初步研究》。

3、英国《自然》杂志发表评论说：“竺可祯的论点是特别有说服力的，着重说明了研究气候变迁的途径，西方气象学家无疑将为能获得这篇综合性研究文章感到高兴。”

4、建国初期竺可祯和李四光领导的《中国地震资料年表》的编制及有关的研究工作。此项工作在1976年唐山大地震以后更显得重要，中国社会科学院、中国科学院和国家地震局又联合起来，重新组织力量，再做更细致的工作，历时5年，完成《中国地震历史资料汇编》5大卷。

第7页，共43页，2023年，2月20日，星期二5、历史资料不但可以为当代的科学研究和工程建设提供丰富的佐证，有时还可提出新的问题，要求现代科学回答。随着秦始皇兵马俑1、3和2号坑的陆续发掘，出现了许多不解之谜：(1)一把数百公斤重的陶俑压弯的剑，当发掘者搬开俑时，弯剑竟慢慢地复原了。2000多年前，铁的冶炼才出现不久，秦人怎能铸造出这把千年弹性不变的剑呢？第8页，共43页，2023年，2月20日，星期二(2）秦俑佩带的兵刃镀有一层铬。镀铬需要电，镀铬工艺是美国人在1937年发明的，德国人在50年代才申请到专利。秦俑兵刃上的铬是怎样镀上去的？它采用的技术和方法是什么？第9页，共43页，2023年，2月20日，星期二(3）铜马车是当今发掘出来的稀世珍宝，更出奇的它那顶浇铸成型的超大、超长、超薄的车盖，2000多年前是怎样造出来的？第10页，共43页，2023年，2月20日，星期二(4）彩绘秦俑，其颜料均为天然矿物质，红者朱砂，黑者炭黑，．白者磷灰石，惟有紫色不得其解。经现代科学鉴定，这种紫色颜料成分是硅酸铜钡，可是在自然界中从未发现过，而是到20世纪80年代才由人工合成。然而秦俑早在2000多年前就使用了，这怎么解释？以上几个问题，现在都在征求答案。第11页，共43页，2023年，2月20日，星期二三、科学史为科学与社会的互动影响提供借鉴第12页，共43页，2023年，2月20日，星期二1、爱因斯坦在他晚年的《自述》中曾说：“马赫的《力学史》给我以深刻影响。”

2、苏联学者赫森（B.Hessen）于1931年在第2届国际科学史大会上提出的《“牛顿原理”的社会经济基础》

3、德国诗人歌德在评述哥白尼学说时曾说：“自古以来没有这样天翻地覆地把人类意识倒转过来。因为若是地球不是宇宙的中心，那么无数古人相信的事物将成为一场空了，谁还相信伊甸的乐园、赞美的颂歌和宗教的故事呢？”

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科学、技术与社会之间相互关系的研究，可以有很具体的应用题目，如超级市场出现的条件、在中国小汽车可否进入家庭等，都可以从科学史的角度来讨论。但科学社会史更注重的则是把科学当作一种社会事业，研究创造这个事业的个体和群体。

第14页，共43页，2023年，2月20日，星期二所谓个体，就是指科学家。我们往往把过去的科学成就同一些科学家相联系，如哥白尼、牛顿、达尔文；至今诺贝尔奖金还是只发给个人，不发给群体。因此，科学史相当一部分的工作就是写科学家传记。总结他们的成败得失，写他们的命运、个性、事业，写他们身上体现的时代精神和科学精神，对于引导青年一代热爱科学、献身科学事业是大有帮助的，对于培养具有创造精神的人才也是必要的。

第15页，共43页，2023年，2月20日，星期二所谓群体，可以是一个研究机构，也可以是一个学会，也可以是一个学派，也可以是某一时期的一个国家或地区。这种研究既可以就它本身进行，如麦克雷基施（K.Macrakis）女士关于纳粹德国时期威廉大帝科学协会(KWG，即今日马克斯·普郎克学会的前身）的研究；也可以超出它们之外和之上，联系起来进行研究；如尤什凯维奇(A.P.Yushkeivich）和德米多夫（S.S.Demidov）分析莫斯科和圣彼德堡两个学派在数学领域中的微妙竞争。这种研究已产生了许多有意义的成果，汤浅光朝发现的所谓“汤浅现象”就是其中之一。汤浅发现，自16世纪以来世界科学中心不断地转移，由意大利到英国到法国到德国到美国。研究促成转移的因素，无疑具有现实意义。

第16页，共43页，2023年，2月20日，星期二四、科学史学科的发展第17页，共43页，2023年，2月20日，星期二科学是国际性的文化。以科学为对象的科学史，也是国际性的文化。了解国际学术背景并进而在国际学术背景下学习和工作，是我们发展自己的学术事业的必由之路。［英］乔治·巴萨拉第18页，共43页，2023年，2月20日，星期二1、科学史的起源第19页，共43页，2023年，2月20日，星期二据说，古希腊时期的哲学家欧德摩斯(Eudemus)在公元前4世纪写过《天文学史》和《数学史》著作。罗马哲学家普罗克拉斯(Proclus)和辛普利西乌斯(Simplicius)分别在5世纪和6世纪有过《关于欧几里得数学史》和《前亚里士多德自然哲学史》的论述。现代科学诞生即文艺复兴时期，古典权威的捍卫者和新科学的先驱都把历史作为斗争的工具。在他们心目中，只有历史古老性和权威性才是学术思想合法性最有力的论证。

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“科学史”（HistoryofScience）这个词跟“历史”(History)一样有两个层次的意思：

第一层次指的是对过去实际发生的事情的述说；第二层次则是指对这种述说背后起支配作用的观念进行反思和解释，后者有时也称“史学”或“编史学”（Historiography）、“科学史学”或“科学编史学”（HistoriographyofScience）。

第21页，共43页，2023年，2月20日，星期二到18世纪，科学家们撰写的科学史在两个方向上展开。在一个方向上，普里斯特利(JosephPrestley，1733—1804)等人把科学史当作科学家们已经做的和能够做的事情的报告。其主要特征是按照作者所处时代关注的主题，着重描述相应专业的具体知识的演化，由此形成了科学家们塑就的持续至今的科学－历史传统。普里斯特利1767年的《电学史》和1772年《光学史》、蒙丢克拉1758年的(Jean-SylvainMontucla，1725—1799)的《数学史》、巴伊(JeanSivmnBmlly，1736—1793)

1775—1782年完成的《天文学史》，都是这个传统中的优秀范例。这个传统中的作品，有时候也被人们不太恰当地称为“内史”作品。第22页，共43页，2023年，2月20日，星期二与内史相对的另一种科学史传统被称作“外史”，因为它着眼于具体的科学知识之外那部分与科学事业相关的历史。在这个方向上展开的科学史，从英国皇家学会副会长斯普拉特(ThomasSprat，1635—1713)开始，他1667年撰写的《皇家学会史》是科学建制史而不是科学知识史。惠威尔1837年(WilliamWhewell，1794—1866)的《归纳科学史》可能是第一部科学通史著作。

第23页，共43页，2023年，2月20日，星期二19世纪末20世纪初，法国物理学家迪昂(P1eneDuhem，1861—1916)的研究，开创了把科学史研究建立在严格的文献考证基础上的风气。可以说，到这个时候，科学史研究的学术传统和基本范型已经奠定了较为坚实的基础。与此相联系，随着科学的职业化及其社会地位的提升，一些著名科学家，如德国博物学家海克尔(E．H．P．A-Haeckel，1834—1919)、德国化学家奥斯特瓦尔德(y．W-Ostwald，1853—1932)等人，主张从根本上改造传统史学，用科学家取代国王在历史中的地位，用以科学进步为基础的历史取代以经济、政治、战争和外交为主要内容的历史，从而确认科学在文化中的支配地位。第24页，共43页，2023年，2月20日，星期二与此同时，考古学、人类学和语文学等学科取得的一些重要成就，进一步充实科学史的内容，丰富了科学史的研究范围。科学史的成就及其独立价值越来越得到社会的认同；借助一些具体的社会形式，科学史与其研究对象一样，也开始了其职业化进程。

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科学史的职业化大致有这样一些外在标志：（一）高等学校有没有人开这门课？1892年法兰西学院准备开科学史的课，但请不到教授。1895年马赫在维也纳大学开自然哲学和科学史，但不是专职教授。1920年起萨顿（Sarton,1884－1955）在哈佛大学开始系统地讲授科学史，到1940年才任命为教授，现在世界公认他为这门学科的奠基人。第26页，共43页，2023年，2月20日，星期二1923年，辛格(CharlesSinger，1876—1960)在伦敦大学学院创设科学史与科学方法系。（二）可不可以授予学位？1942年哈佛大学开始授予第1个科学史博士学位；中国1987年开始授予第1个博士学位，相差45年。（三）有没有专业刊物？

1912年，萨顿(CeorgeSarton，1884—1956)创办迄今最有影响的国际性科学文化史刊物《爱西斯》《ISIS》；中国的《科学史集刊》于1958年创刊，也差45年。

第27页，共43页，2023年，2月20日，星期二（4）有没有专业性学术团体？美国科学史学会建于1924年，中国科技史学会建于1980年，相差56年。

1900年，第一届国际科学史大会在巴黎举行；

1924年，美国成立了国际性的科学史学会。中国几个主要学会的成立年代是：地理（1909)，天文(1922)，物理（1932)，化学、(1932)，植物（1933），动物(1934)，数学（1935）。

第28页，共43页，2023年，2月20日，星期二1929年，国际科学史学会成立；1940年代，哈佛大学授予第一个科学史专业的哲学博士学位；1950年代，科学史终身成就奖萨顿奖章设立。现在，全世界的科学史或医学史研究机构已达数百个，著名大学几乎都设有科学史教学机构或研究生培养计划，重要的科学史学术刊物至少数十种，每年发表的科学史书籍或论文数千部(篇)。

第29页，共43页，2023年，2月20日，星期二科学史在中国：1、英国剑桥科学家李约瑟20世纪30年代开创了《中国科学史》研究之先河。2、20世纪80年代初中国开始设立科学史硕士点和博士点。3、20世纪80年代中期中国各类综合性大学开设科学史课程。4、2003年上海交通大学设立了中国第一个科学史系。第30页，共43页，2023年，2月20日，星期二Theend第31页，共43页，2023年，2月20日，星期二2、不同的科学观导致科学史写作范围的不同第32页，共43页，2023年，2月20日，星期二对“什么是科学”的回答可以有许多角度，对科学史的写作范围构成影响的是如下三种回答，或说三种定义：

定义A：科学是指导人类与自然界打交道的理论知识，尤其指比较系统的自然知识。

定义B：科学是植根于希腊理性传统的西方人特有的对待存在的理论态度，其中尤其指在这种理性眼光之下生成的自然知识体系。

定义C：科学是在近代欧洲诞生的一种看待自然、处理自然的知识形式和社会建制，其理论层面以牛顿力学为典范。

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按照定义A，科学史就是人类文明史的一个有机组成部分，凡有文明的地方，就可以写出它的科学史来。就此而言，我们可以有“美洲的玛雅科学史”、“非洲科学史”、“少数民族科学史”，当然也可以有“中国科学史”。但是，这样定义的科学史也有两种可能。

第一种，假定科学作为“人类”的自然知识有一种主导的、本质的形态，世界各民族或多或少、或先或后的靠近这种主导形态——生活在现代的人们很容易认同这个主导形态就是西方的科学，特别是西方近代的科学——科学史就是记载自然知识的这一主导形态的发展历程。这个假定也被认为是“现代性”在科学史领域中的体现。著名的英国科学史家李约瑟的巨著《中国的科学与文明》，想把中国的科技文明纳入统一的世界科学史图景之中，就属于这种伟大的努力。他以西方近代科学为基本参照系（大海），仔细查检中国历史上与之类似的科技成就，从而按现代的分科体系梳理出中国古代科技的涓涓细流来。第34页，共43页，2023年，2月20日，星期二

第二种，假定各个文明特别是主要的大文明之间，并不存在这样一种共同的本质意义上的自然知识形态，各个文明都有其独特的与自然界打交道的方式，并形成各自特有的自然知识形态。要是写起通史来，前者可以称为“百川纳海”型，后者则可以称为“百花争妍”型。目前，“现代性”的、“百川纳海”型的科学通史和国别史（如李约瑟以及多数中国科学史家所写的中国科学史）比较成熟，而“百花争妍”型的科学史尚待进一步发展。

《考古学家张光直的理念》第35页，共43页，2023年，2月20日，星期二

按照定义B，科学史将主要是西方的历史。这是西方大多数科学史家采用的定义，因此他们编写的科学史基本上是西方科学史。只是由于对西方科学文明的产生和传承有过贡献，少数非西方的文明也可以纳入其中，比如古代埃及和两河流域的文明可能对希腊科学的产生有过贡献，阿拉伯人在公元8-11世纪在希腊科学的传承方面有过贡献，所以通常也被提及。过去我们多认为这是“西方中心论”的偏见在作怪，其实主要是科学的定义在“作怪”。再说大多数科学史家采纳这个定义也是有道理的，毕竟，科学首先是作为“西学”而成为“显学”的。

定义B：科学是植根于希腊理性传统的西方人特有的对待存在的理论态度，其中尤其指在这种理性眼光之下生成的自然知识体系。第36页，共43页，2023年，2月20日，星期二

按照定义C，科学史将主要是近代西方科学的历史，希腊科学只是作为近代科学的源头被提及。这也是不少科学史著作采用的定义，因为科学史之所以引起重视，首先是因为近代科学在人类社会生活中取得了支配性的地位。其实，定义B和定义C只有强弱不同，并无实质性区别。希腊化时代阿基米德的物理学和托勒密的天文学，与文艺复兴时期伽利略的物理学和哥白尼的天文学，并没有本质的区别。许多人都同意，定义C给出的科学史实际上是定义B给出的科学史的一种断代形式。

定义C：科学是在近代欧洲诞生的一种看待自然、处理自然的知识形式和社会建制，其理论层面以牛顿力学为典范。第37页，共43页，2023年，2月20日，星期二3、不同的科学观导致科学史写作内容的不同

第38页，共43页，2023年，2月20日，星期二1.实证主义科学观认为：

科学是实证知识，科学史是实证知识的积累史。实证知识也就是通过经验而确证的知识。按照这种科学观，科学史将会比较重视所谓“硬事实”的积累过程，而对于思想观念特别是思辨性的东西则予以忽视。科学史学科的主要创始人乔治•萨顿是这种实证主义科学史的代表人物之一，他所写作的科学史基本上是实证知识的编年史，即尽量把历史上出现的所有科学知识和技术知识记录下来，按照年代的顺序编写出来。他的巨著《科学史导论》就是这样，以半个世纪为一个单元，逐个考证过去年代在许多知识部门出现过的实证知识。这样来编写科学史，面对的将是浩如烟海的材料，而且随着时间接近现代，其史料将呈指数增长。在萨顿的有生之年，《科学史导论》出版了3卷5大册，但仍然只写到了14世纪。萨顿之后，再也没有人继续他的这一宏伟的事业。第39页，共43页，2023年，2月20日，星期二2.观念论的科学史家认为：

科学本质上是观念，科学观念的发展是内在的和自主的，科学史是观念内在更替的思想史。这种科学史将会把注意力集中在科学观念的内在演变之上，将会比较关注与科学观念相关的哲学史和思想史。法国科学史家柯瓦雷是这种观念论科学史的开创者和主要代表。他毕生致力于研究16、17世纪基本科学观念的形成过程，为我们提供了一幅有说服力的近代科学革命的图景。柯瓦雷认为，17世纪科学革命既改变了近代思想的内容，也改变了近代思想的框架本身。希腊人有限的、层次分明的、和谐有序的、天球层层相套的宇宙（cosmos）被打碎，代之以无限的、均匀各向同性的、几何化的宇宙（universe），是这场思想革命的主题。而这是这种宇宙观的彻底改变，要求近代哲学和近代科学基本概念和基本原理的重建。他在1940年出版的《伽利略研究》一书中，充分展示了“概念分析技术”的威力。通过对大量历史文献的解释，他表明了，导致伽利略新物理学和新天文学诞生的，不是新事实的发现，而是新观念的出现，而这些新观念与当时的哲学、宗教、形而上学的观念交织在一起，密切相关。在柯瓦雷的示范下，五、六十年代出现了一大批科学思想史的优秀作品。第40页，共43页，2