吳以義：歷史中的科學(xué)與技術(shù)

本文整理自復(fù)旦大學(xué)中外現(xiàn)代化進程研究中心吳以義教授的講座“歷史中的科學(xué)與技術(shù)”，文稿經(jīng)主講人審定。該講座為復(fù)旦大學(xué)歷史學(xué)系西方史學(xué)史系列講座第12講，由復(fù)旦大學(xué)歷史學(xué)系吳曉群教授主持，與談人為清華大學(xué)科學(xué)史系鄭方磊助理教授。吳以義教授長期致力于科學(xué)史研究，中文著作有《庫恩》《牛頓》《?？褪銎妗贰断铀菰础贰稄母绨啄岬脚ｎD》等。

吳以義教授認(rèn)為，作為人類對自然的認(rèn)識和理解，科學(xué)不僅為我們帶來物質(zhì)利益，還發(fā)展出一整套研究方法，確立了理性的至高無上的地位?？茖W(xué)史的任務(wù)，不是炫耀科學(xué)成果的神奇莫測，也不在歌頌個別科學(xué)家的神勇睿智——那只不過是把對鬼神的崇拜改換成對科學(xué)的崇拜，其本質(zhì)的愚昧和非理性則一?？茖W(xué)史最有意義的任務(wù)，是把科學(xué)精神，即理性的思考和批判的精神，介紹給最廣大的受眾，把科學(xué)概念社會化。

在這場講座中，吳以義教授通過歷史之于科學(xué)和科學(xué)之于歷史這兩個方面，討論科學(xué)對于一般歷史進程的影響：其一，是通過技術(shù)來參與歷史，比如說技術(shù)革命；其二，是間接地、但更加深刻地影響了歷史，具體地說就是科學(xué)所崇尚的理性漸漸主導(dǎo)人類思想的進程。

這個題目涉及三件事：歷史、科學(xué)和技術(shù)，它們之間有錯綜復(fù)雜的關(guān)系。我們做科學(xué)史的同行，尤其在國內(nèi)，也有三個來源：一是理工科背景，一是哲學(xué)背景，少數(shù)是歷史背景。今天既然是歷史系的講座，那么我們就多講點歷史的情形。

說技術(shù)影響歷史進程，我想大家，尤其是在現(xiàn)在高科技時代，一定不會覺得奇怪。歷史上最典型的例子是18-19世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)革命。產(chǎn)業(yè)革命對社會和歷史的影響，怎么說都不為過。我們現(xiàn)在看到的、周圍所接觸到的東西，所碰到的想法、理論，都和產(chǎn)業(yè)革命有千絲萬縷的聯(lián)系。幾乎沒有什么事情，包括我們自己，無不是產(chǎn)業(yè)革命的結(jié)果。在歷史研究中，產(chǎn)業(yè)革命是一個人類歷史進程中最重要的轉(zhuǎn)折點。對于產(chǎn)業(yè)革命，我們有兩個方面的考量。

首先是對產(chǎn)業(yè)革命的負(fù)面的批評。大家都知道安徒生的《賣火柴的小女孩》。這個故事是1845年發(fā)表的，正好是產(chǎn)業(yè)革命剛剛完成的時候。工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用所造成的社會后果，在一些人文學(xué)者中引起了非常大的震動。產(chǎn)業(yè)革命的成功，是以犧牲某幾個特定的社會階級為代價的，數(shù)量巨大的勞動者被逼進了悲慘的境地。另外，產(chǎn)業(yè)革命對于環(huán)境，對于已有的社會習(xí)俗，乃至道德和價值標(biāo)準(zhǔn)，等等，也確實造成了巨大的破壞。在產(chǎn)業(yè)革命后期，差不多所有人文學(xué)者的討論都指向同一個問題：我們到底要不要產(chǎn)業(yè)革命？

歷史考察和文學(xué)考察的著眼點和傳送的信息常常有很大的不同。這兒是一張關(guān)于產(chǎn)業(yè)革命的表格，其中特別要強調(diào)的，是兩個主要的指標(biāo)：面粉和糖。歷史學(xué)家由此說明產(chǎn)業(yè)革命對于改善全社會人群的生活質(zhì)量的貢獻：面粉1880年到1890年增長了29%，1890年到1900年又增長26%，1900年到1910年增長1.6%；而糖差不多一直以60%-50%這樣的恒定速度增長。

這張表格告訴我們，全社會的生活品質(zhì)確實在改善。從我們特別選用的兩個指標(biāo)來看，面粉的增長速度從快到慢，而糖的增長速度比較快，顯示了生活從溫飽向舒適過渡。當(dāng)然，那個時候公眾并不知道糖吃多了對人并不好，所以吃得很甜，不像我們現(xiàn)在看到糖都有點害怕。這樣可以得到對產(chǎn)業(yè)革命的比較全面的看法。

另外一個可討論的例子是“走出中世紀(jì)”的這一個重大轉(zhuǎn)折。追根究底，這個轉(zhuǎn)折植根于三個技術(shù)上的變化：一是三圃制，一是馬的使用，一是鐵鏵犁，說起來都不見得是石破天驚的事，但正是這三個技術(shù)上的變化，促成了整個歐洲農(nóng)作物，尤其是糧食生產(chǎn)增長，對產(chǎn)業(yè)革命產(chǎn)生了深刻的影響。這是我們講西洋通史要花好幾堂課才能講完的一個歷史時期，但變化的起因?qū)嵲谑羌夹g(shù)的變化。我們在講中世紀(jì)過渡到現(xiàn)代的時候，往往更多地留意哲學(xué)、神學(xué)、社會結(jié)構(gòu)、政治這些方面，但是這兒扮演最根本推動力的是技術(shù)的發(fā)明和改進。

有時候教世界歷史的老師會開這樣一個玩笑：考試的時候給學(xué)生出個題目說，人類發(fā)展過程中最重要的革命是什么？學(xué)生往往答法國革命、俄國革命、中國革命，實際上意義最深遠的是火的使用。從這個意義上說來，技術(shù)對于人類社會的影響是非常大的。

我們剛剛提到，今天的主題有三個方面，技術(shù)只是其中的一個。現(xiàn)在常用的“科技”一詞，實際上是“科學(xué)”和“技術(shù)”兩個詞的縮寫。我們現(xiàn)在往往覺得科學(xué)和技術(shù)是一回事，實際上并非從來如此。科學(xué)和技術(shù)的關(guān)系比我們想象的復(fù)雜得多；它們兩者并不是孿生兄弟，技術(shù)比科學(xué)要早出現(xiàn)幾十個世紀(jì)，在遠古時代就有了不少技術(shù)發(fā)明，而且技術(shù)在很長一段時間當(dāng)中是自己獨立生長的。在這個意義上說，技術(shù)和科學(xué)，與其說是孿生兄弟，不如說是一對夫妻。他們倆小時候并不認(rèn)識，長大以后才結(jié)了婚，變成了一個家庭。早期它們各自獨立發(fā)展，技術(shù)的目的是運用自然力，而科學(xué)的目的是理解自然；直到今天，主要的技術(shù)手段還是實驗和試錯；科學(xué)的手段，則是假說和實驗。試錯在技術(shù)領(lǐng)域一直是一個很重要的手段，但在科學(xué)領(lǐng)域并不如此。從社會功用來說，技術(shù)是整個社會生產(chǎn)生活中實際的、看得見的要素，而科學(xué)更多的是思想性的，是一種理解和認(rèn)識的方法。

讓我們從產(chǎn)業(yè)革命進一步看科學(xué)和技術(shù)的關(guān)系。產(chǎn)業(yè)革命的一個核心要素是蒸汽機的使用。蒸汽機的發(fā)展經(jīng)歷了差不多一百年的時間，我們用一個指標(biāo)，即單位量的煤產(chǎn)出的功，來衡量機器的效率。我們可以看到，瓦特的貢獻很大，他把蒸汽機的功效幾乎提高了一倍。到1792年，瓦特蒸汽機的改進已經(jīng)近乎完善，工效達到39。當(dāng)時很多人研究蒸汽機，研究怎么提高功效，但遭遇到很大的困難，有點搞不清楚應(yīng)該再向什么方向?qū)で笸黄?。一直到?9世紀(jì)初，熱力學(xué)、工程學(xué)這些科學(xué)研究出來以后，再過了大約一百年，到了1906年，蒸汽機的改進才又有了大的發(fā)展，工效差不多一下子提高了五倍。這是科學(xué)通過推進技術(shù)改進而發(fā)揮作用的一個例子。

有的時候，科學(xué)的參與并不像在蒸汽機的例子中這樣明白易見。更多的情形是科學(xué)自身發(fā)展到某一個程度以后，大家發(fā)現(xiàn)它對技術(shù)有重大意義，又轉(zhuǎn)向技術(shù)。我們再看兩個例子。

一個是電學(xué)。法拉第對于科普和科學(xué)史很感興趣，他在皇家學(xué)會有一個常年的科學(xué)史講座，叫圣誕講座，他以皇家學(xué)會會長之尊，每年必來主持。他所研究的電磁感應(yīng)，沒有人知道這個玩意兒到底有什么用。在1830年代，大部分人對于純科學(xué)研究到底有什么用，仍舊心存疑慮。有一次他介紹電學(xué)研究的時候，有聽眾問，你講這些東西到底有什么用呢？這其實是一個更普遍的問題，所謂的“純科學(xué)”到底有什么用呢？法拉利當(dāng)時就反問，剛出生的嬰兒有什么用呢？盡管他確信，電和電磁感應(yīng)這些個看不見摸不著的東西前途無可限量，他當(dāng)時也確實作不出具體的回答。甚至到了幾十年后，一位特別重要的物理學(xué)家，赫茲，也不能馬上答出“有什么用”。赫茲用實驗證實了電磁波的存在，但據(jù)說他羞于去領(lǐng)獎。因為他想要的，是為人類做一點事情，為人類創(chuàng)造一點有用的東西。證實電磁波的存在，在當(dāng)時看來，和人類的福祉毫無關(guān)系。物理學(xué)家只不過是從麥克斯韋方程式導(dǎo)出了一個波動方程，進而推出電磁場的波動性質(zhì)，而他只不過在實驗中證實了這個波的存在。然而我們可以想象，如果沒有電磁波的話，這個講座就無法進行；而手機、電視、電話、收音機、電腦，什么都沒有了，我們整個的社會真會變得無法想象。

一個更有意思的例子是原子物理學(xué)。原子物理學(xué)研究從光譜到量子化，從量子化到波爾的原子模型，當(dāng)時所有人都覺得，這完全是純科學(xué)的事情。但是我想大家都知道，如果我們不考慮原子物理學(xué)的發(fā)展，整個20世紀(jì)的政治史、軍事史、經(jīng)濟史和社會生活史就會變得不可理解。原子物理學(xué)是20世紀(jì)歷史發(fā)展的少數(shù)幾個決定性因素之一，而大家要留意的，是所有這些，最初是從一個純科學(xué)的問題開始的。

所以我們要想徹底地理解一個社會的形態(tài)的演變，要想徹底地了解一個歷史時代，沒有科學(xué)和技術(shù)這個維度的考量，是說不全、說不通的。把歷史研究局限在一些軍事的或者政治的活動，就沒有說到根本上。這就是為什么我們說了解科學(xué)和技術(shù)的演進，對于我們學(xué)習(xí)歷史有重要的意義；這就是因為歷史上的重大變動，和科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展是有密切聯(lián)系的。

值得留意的是，歷史和科學(xué)技術(shù)的關(guān)系是雙向的，歷史環(huán)境對于科學(xué)技術(shù)也有決定性的影響。達爾文環(huán)球航行之所以可能，從技術(shù)層面來說，他要有相當(dāng)充分的準(zhǔn)備，要有造船、工業(yè)、遠航的知識，要能測定船在海上的位置，等等。同時，我們也很容易注意到，當(dāng)時英國工業(yè)資本主義對原料和市場的渴求構(gòu)成了貝格爾號遠航的根本推動力。環(huán)球遠航并不是一次觀光旅行；這艘船是一艘軍艦，不是游艇；去南美洲的目的并不是科學(xué)考察而是測量南美洲的海岸和探索去南美洲的航路。1836年結(jié)束的環(huán)球航行和1840年開始的鴉片戰(zhàn)爭有著可比的歷史時空背景，這次遠航是和帝國主義的擴張政策密切聯(lián)系在一起的，和工業(yè)資本主義對于原料和市場的要求密切地聯(lián)系在一起的。

從純科學(xué)的角度考察，達爾文進化論還是一個“同時發(fā)現(xiàn)”的事例。約略同時，華萊士也同樣提出了物種變異“無限偏離原型”的觀點，他的理論和達爾文的觀點不謀而合。可以清楚地看出，正是這個時代，準(zhǔn)備好了發(fā)展進化觀念的條件。如果不是達爾文，也仍舊有人會以類似的形式提出。在19世紀(jì)中葉的這個時間節(jié)點上，進化論的出現(xiàn)幾乎成了歷史的必然?？茖W(xué)的發(fā)展和整個社會的意識形態(tài)和經(jīng)濟發(fā)展水平是密切地聯(lián)系在一起的。

我們中國士人對達爾文的反映還提供了又一個歷史-科學(xué)相互作用的有趣的論題。第一個介紹進化論的是嚴(yán)復(fù)。時當(dāng)甲午，出于對國家前途的擔(dān)憂，嚴(yán)復(fù)是把達爾文的“生存競爭”當(dāng)作一種社會學(xué)理論翻譯過來的。如果只有適者才能生存，以當(dāng)時的發(fā)展水準(zhǔn)，中國難逃被世界淘汰的命運。他深深地憂慮，中國作為一個弱國，怎么樣才能夠自立于世界民族之林。第一次世界大戰(zhàn)又讓嚴(yán)復(fù)對于科學(xué)產(chǎn)生了不同的看法。他曾寫過兩首詩，見于民國初年的《花隨人圣庵摭憶》，“洄漩螺艇指潛淵，突兀奇肱上九天。長炮扶搖三百里，更看綠氣墜飛鳶”，“太息春秋無義戰(zhàn)，群雄何苦自相殘。歐洲三百年科學(xué)，盡作驅(qū)禽食肉看。”他看到的，是科學(xué)幫助了互相殘殺、弱肉強食。這兩首詩值得大家慢慢玩味。

如果我們把考察的視野再擴大，很容易看出達爾文的理論還涉及如資金、大眾對科學(xué)發(fā)展的認(rèn)可程度、政府支持、宗教文化等等方面。如果把這些因素都考慮進去，從達爾文環(huán)球航行，我們可以看到整個19世紀(jì)的英國、甚至世界的寬廣畫面，還可以理解后來達爾文理論被片面理解，變成了一種優(yōu)勢群體的概念，變成了對外擴張的概念，而這些政治經(jīng)濟理論和最早的科學(xué)觀念確實又有或者隱秘或者直接的聯(lián)系。

科學(xué)本身通常不產(chǎn)生立即可見的物質(zhì)效益。如果一定要從科學(xué)發(fā)展中找出兩個最重要的轉(zhuǎn)折作為分析的例子，我想大家都能同意的，一個是上文所說的進化論，另一個當(dāng)然是日心學(xué)說。我們很容易發(fā)現(xiàn)，二者都沒有給人類社會帶來直利益，無關(guān)人類的福祉。這是值得深思的：這些大家公認(rèn)的科學(xué)的偉大成就，到底給了我們什么有意義的東西呢？

哥白尼的日心學(xué)說是一種圖景的描述，他告訴我們?nèi)赵滦浅皆鯓舆\動，但沒有回答它們?yōu)槭裁催@樣運動。日心圖景為我們帶來了什么呢？我們憑什么接受哥白尼而拋棄托勒密呢？哥白尼理論提出的時候，碰到了很嚴(yán)重的抵抗。首先就有人拿出《圣經(jīng)》，其次有人拿出亞里士多德，再次有人拿出常識。也就是說，你說地動，你來看，你腳底下踩的哪一塊地方顯示了地在動？最后一個不能認(rèn)同哥白尼的原因，是日心說得不到觀察的直接支持。眼見為實。直到今天，仍舊沒有人能直接看見地球繞著太陽走。那么哥白尼最后被大家作為“革命”接受，它挑戰(zhàn)了什么呢？實際上他挑戰(zhàn)了兩件事，第一件事是權(quán)威，第二件事是常識。按照哥白尼，權(quán)威不足信，無論《圣經(jīng)》的權(quán)威也好，亞里士多德的權(quán)威也好，都經(jīng)不起他理性的推敲。哥白尼為我們建立了一個新的判斷標(biāo)準(zhǔn)：它不再是權(quán)威，也不再是常識，而是理性。哥白尼的直接繼承人伽利略對這一點看得最清楚。他說，按照哥白尼的方法，一個人必須否定自己的感覺。你的感覺是太陽東升西落，你的感覺是地球不動；但事實上，按照哥白尼的方法，這些都是不對的。哥白尼是依靠理智的力量，打破了感官得到的直接印象所加給我們的的局限。這是認(rèn)識論上的重大改變。以前真理的標(biāo)準(zhǔn)是權(quán)威，是常識；現(xiàn)在是理性指導(dǎo)下的實踐或?qū)嶒?。在這個意義上說，哥白尼的學(xué)說是非常革命性的。哥白尼革命凸顯出的問題的焦點不僅僅是，而且主要不是，你相信什么，而是你為什么相信這些難以想象的古怪的學(xué)說。

但是，哥白尼沒有提出星辰運動和圖景的原因。古希臘哲學(xué)家提出了一種基本的想法：我們所謂的認(rèn)識，本質(zhì)上是對原因的追求。亞里士多德說，所謂認(rèn)識自然，就是闡發(fā)明了其中的因果關(guān)系。牛頓所做的，就是要賦予哥白尼一種因果解釋，但遭遇了巨大困難，特別是作為原因引入的“力”這一個概念。從《光學(xué)》“疑問31”的著名討論，到他對力的作用機制所做的各種猜想，反反復(fù)復(fù)，貫穿了他的余生。而且，從認(rèn)識論的角度看，牛頓的整個理論是建立在歸納方法上的。他說既然月亮繞地球轉(zhuǎn)，既然木星的衛(wèi)星繞著木星轉(zhuǎn)，那么照此推論，我們也可以想象，所有的行星都繞太陽轉(zhuǎn)。這實際上是一個基于歸納法的外推，在邏輯上并非無懈可擊。于是，在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，牛頓開宗明義，給出四條“推理法則”，把他的做法建筑在一種哲學(xué)的基礎(chǔ)之上。他說，用歸納方法得出的結(jié)論，如果沒有反例，如果沒有被證明是錯誤的，那么它就是正確的。這實在是一條很虛弱的哲學(xué)前提。這是牛頓理論的一個重要的弱點。牛頓留意到這個問題，他明確說他不想定義力的類別或者物理屬性，只想要研究力的量與數(shù)學(xué)的關(guān)系。

黑格爾看出了這個弱點。黑格爾說這應(yīng)當(dāng)是在理論的結(jié)論部分，而不應(yīng)該作為理論的前提部分提出的。這本身是用歸納法證歸納法，用部分去證全體，在邏輯上是不完整的。

我們學(xué)文科的同學(xué)聽到物理理論時，會覺得高深得可怕。實際上，如果你去問一個物理系的同學(xué)，力到底是什么，我猜想他也會遭遇到巨大困難。分析力的量綱，很容易注意到，力不是一個基本量。牛頓力學(xué)的基本量是質(zhì)量、長度、時間，這些都是測量量，但是力不是。原來我們現(xiàn)在面對的，不是一個物理學(xué)問題，而是一個哲學(xué)問題。在這個意義上追究，我們就碰到了休謨。他的問題，在理論上至今無法回答。我們自然可以問，日心學(xué)說也好，進化論也好，我們怎么認(rèn)定它是對的？再進一步問，這兩個理論的正確性的判定，又為我們的思維方式提供了什么樣的貢獻？這個問題最終由馬克思做了完美的解答。牛頓理論的正確性的驗證，在于基于理性的預(yù)期被理性指導(dǎo)下的實踐所證實。哈雷提前了四五十年，用牛頓理論計算出某顆彗星的回歸，后來這顆彗星果然這他所預(yù)期的天區(qū)如期出現(xiàn)，這就無可辯駁地證明了理性的力量。作為一種“純科學(xué)”的日心學(xué)說所彰顯的理性，最終占據(jù)了人類社會生活的主導(dǎo)和主流的地位。日心學(xué)說也好，進化論也好，給我們打開了一種全新的認(rèn)識方式。當(dāng)我們面對自然，探索宇宙的奧秘時，我們不再簡單地談?wù)撐覀兿嘈攀裁矗橇D說明，我們?yōu)槭裁聪嘈盼覀兊慕Y(jié)論?？茖W(xué)由此進入了歷史。這種以理性為核心的新的世界觀，在接踵而來的啟蒙運動和產(chǎn)業(yè)革命中，表現(xiàn)為歷史進程的一個最根本的不可忽略不可須臾或缺的力量。