科學：如何帶領人類走出蒙昧

策劃/新作文 執行/寒云

人類對世界的認識經歷了一個漫長的過程，近代科學誕生以前，人類對世界停留在樸素的認知上，神話就是這種樸素認知的體現，人們可以觀察到各種自然現象，卻難以解釋這些現象發生的原因。人類可以觀測到彗星，觀測到日食月食，卻認為是君王失德，天狗吃月亮，正是在這種樸素的認知下，封建迷信大行其道，愚昧也就自然而然籠罩著世界。漫長的中世紀，歐洲被宗教把控，布魯諾因為堅持日心說被燒死，哥白尼則到死前才敢發表日心說，伽利略也被抓進宗教裁判所……當世界的年輪走到17世紀，當牛頓在1666年發現萬有引力，人類終于得以了解造物的秘密，得以明白世界運行的法則，哥白尼、伽利略、達爾文、牛頓，到后來的愛因斯坦，正是一批批科學家的不斷研究傳承，使得世界終于揭去蒙昧的面紗。

△蒙昧時代

從人類走出非洲，到遍布各個大洲，幾萬年的時間里，人類一直停留在一個非常低的生產水平上，對世界的認知，也基本是樸素的想象和經驗的積累。一直到軸心時代，也就是歐洲的古希臘時期、中國的先秦諸子百家時期、印度的釋迦牟尼時期，這是古典哲學大爆發的時期。在這一時期，先哲們用自己的哲學思想去解釋了這個世界。在希臘，人們開始了發現世界和認識自然的抽象思索。科學，又稱為自然哲學，由此濫觴。比如亞里士多德認為構成世界的物質元素除了水、火、氣、土之外，還有一種居于天空上層的以太，而中國則用周易五行來解釋世界。這一時期，墨子是中國最接近科學的思想家，他在宇宙論、數學、物理學上都很有建樹，那時他就解釋了小孔成像原理。

△中世紀

歐洲在東羅馬帝國滅亡后，開始進入漫長黑暗的中世紀，知識和《圣經》被教廷壟斷，人們無知無識，接受著教廷殘酷的剝削。

在中國，沒有像歐洲教廷那樣的知識壟斷，在漫長的王朝更替中，中國的科技在不斷發展，李約瑟的《中國科技史》詳細記錄了這一過程，如一行和尚對子午線的測量，郭守敬對天文的觀測，沈括寫就《夢溪筆談》等。而在這一千多年的時間里，中國成為技術輸出的中心，向歐亞大陸輸送了眾多發明，如雕版印刷術、活字印刷術、造紙術、火藥、磁羅盤等等。

所謂物極必反，中世紀的“黑暗”促成了歐洲的一系列技術創新，包括農業技術、軍事技術及風力水力技術，最終一躍轉化為一種生機勃勃的具有侵略性的高度文明。

△牛頓的奇跡年

（牛頓）

人類社會不斷向前發展，對于自然界的認識也在不斷加深，但是，人們認識自然界的速度絕非一成不變，往往是在一段時間的停滯之后，又發生某種飛躍。在思想開放的社會，當一切條件具備，就有可能爆發對自然界認知的革命。在這樣的革命過程中，一兩個天才往往又會起到決定性的作用。在17世紀爆發的以英國為中心的科學革命中，牛頓就是那個天才，在1666年這一年里，他不僅發明了微積分，更在光學和力學領域都做出革命性的貢獻，萬有引力定律也在這一年被發現。緊接著在1687年，牛頓的巨著《自然哲學的數學原理》出版，成為那個科學革命時代的象征。在那個輝煌且動蕩的時代，人們的理性終于睜開了眼睛，開始望向無窮的宇宙。

這場科學革命是如此偉大，現代科學得以從此前兩千多年歷史的自然哲學中誕生出來。也是直到那個時候，人們的思想才終于擺脫了古希臘時代，也滌蕩了中世紀厚重的塵埃。人們在生活經驗之外，開始依賴越來越精確的觀測，天文望遠鏡等各種儀器讓天文學終于發展成為一門相對準確的學科。在其他一些領域，人類對自然的認識也取得革命性進展。當時的宗教氣氛雖然濃郁，但人類已逐漸擺脫神力的干預，對自身的認識開始覺醒。隨著牛頓《自然哲學的數學原理》的出版，人類第一次走出了神學的襁褓，開始理解整個宇宙運行的規律，能夠通過幾條簡單的定理來描述日月星辰的運轉，這給了人類極大的自信。人類第一次，或許也是唯一一次，認為自己已經理解了宇宙中的萬事萬物。英國詩人亞歷山大·蒲柏贊美道：自然和自然的法則隱藏在黑暗之中/上帝說：讓牛頓出世吧/于是一切豁然開朗。借助牛頓定律正確算出彗星回歸的天文學家埃德蒙·哈雷在牛頓的《自然哲學的數學原理》前言里用詩句贊道：“在理性光芒的照耀下，愚昧無知的烏云，終將被科學驅散。”

物理學發展到19世紀末期，可以說是達到了相當完美、相當成熟的程度。一切物理現象似乎都能夠從相應的理論中得到滿意的回答。以經典力學、經典電磁場理論和經典統計力學為三大支柱的經典物理大廈已經建成，而且基礎牢固，宏偉壯觀！

數學家懷特海在《科學與現代世界》中寫道，三大運動定律與萬有引力定律的構成，這一思想的全部發展過程，剛好經歷兩代人物。起于伽利略，終于牛頓的《自然哲學的數學原理》，牛頓出生的年代，伽利略正好逝世。笛卡爾與惠更斯有生之年正好在前后這二人之間。這四人通力合作所獲得的成就，可以理直氣壯地視為人類知識史上史無前例的貢獻。

從1648年起，歐洲人崇尚的社會氣氛逐漸從超自然主義變成了現世主義，從神學變成了科學。

從柏拉圖到亞里士多德，從歐幾里得到托勒密，從哥白尼到布魯諾，從伽利略到牛頓，從麥克斯韋到愛因斯坦……科學的大廈一步步建立起來，人類開始能用科學解釋這個世界幾乎一切運行的法則。

1900年4月27日，英國著名物理學家威廉·湯姆森（即開爾文男爵）在英國皇家學會做了題為“在熱和光動力理論上空的十九世紀的烏云”的演講。

他在回顧物理學所取得的偉大成就時說，物理大廈已經落成，所剩只是一些修飾工作。同時，他在展望20世紀物理學前景時，卻若有所思地講道：“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式，現在，它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了。”而最后，正是這兩朵烏云摧毀了經典物理學大廈，物理學由此進入華麗的量子時代。

△人類科學之光：第五屆索爾維會議，物理界的全明星陣容

1927年，第五屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開，會議結束后，與會代表拍合照留念，拍下了我們看到的這張“全明星”陣容。這是一張足以影響全人類社會發展進程的照片，因為照片里的每一個人所取得的科學成就都足以對人類的文明進化史產生深遠的影響。

我們現代的物理學基礎知識，基本上有一半是這些人創造的，可以說這些人在一定程度上能夠決定整個人類文明的發展走向。這些天才而努力的科學家們所碰撞出來的思想火花，足以讓我們每一個人為之感動。他們的理論為我們指出了宇宙的本質，計算了物質的奧秘，洞悉了生命的意義。

這張照片里29人，有17人獲得過諾貝爾獎。自此之后，整個世界上就再也沒有舉行過如此高質量的物理學巔峰盛會了。

20世紀的物理學革命中，愛因斯坦幾乎取代了牛頓的地位，另一個物理學的奇跡年誕生了。1905年，愛因斯坦接連發表了五篇論文，提出了光量子理論，解釋布朗運動，并且發表了狹義相對論。這些成為20世紀科學革命的真正發端，也是20世紀科學革命的豐碩果實。其偉大意義，在整個科學史上，只有牛頓創立萬有引力理論可以與之相比。1915年，他又發表廣義相對論。可以說，愛因斯坦讓人類對世界的認知又向前跨了一大步。

20世紀以后，科學與技術的聯合使社會出現革命性進步，技術創新永無休止且越來越密集，重塑了人類的生活方式，創造了一種快捷而高效的文化。人腦借助電腦發現和思考，互聯網將地球裹入囊中，機器人進入生產流水線，人工智能深度學習能力超過人類，新材料納米管已經上路，3D打印出航空發動機，生命遺傳密碼破解，宇宙和物質奧秘漸次揭開，基因技術要改造生命和物種，人類快速穿越信息時代、移動互聯網時代、智能制造時代……而認知世界的科學，也越來越深遠。

△當前的科學

我們現在知道了宇宙運行的初級規律，知道了基因以及量子微觀世界的某些規律。但人類進入了知識的海洋，才發現越來越多的未知世界，如暗物質、暗能量、量子詭異行為，宇宙起源和未來等等。所以迄今為止，人類對宇宙的認識還僅僅是個起步，如果拿我們現在常說的一句話來形容，就是人類文明還處于初級階段。

宇宙理論到底有多少，我們無法洞悉，但可以給出一個總的估計，就是沒有窮盡。

科學家有一個三級文明理論，三級文明的能力標準是：一級文明就可以全部操控地球，人類就不懼怕任何來自地球的災害了；二級文明可以操控太陽系，人類就不懼怕來自太陽系的任何災害了；三級文明可以操控銀河系，可以在星系之間穿梭，人類就幾乎可以與宇宙共存亡了。如果一定要定量分析一下現在人類掌握了多少宇宙理論的話，科學界有一個估計，叫0.73級文明。

今天的我們，已經再也沒有了牛頓時代的自信，敢于說出“理解了宇宙中的萬事萬物”這種話了。在宇宙面前，我們確實非常渺小。

▲結語：

人類社會發展到今天，是因為科學不斷進步，才有了如此天翻地覆的變化。今天的科學已經向宇宙最深處去探尋了，非普通人所能認知的，而在地球這個我們所生存的地方，幾乎沒有什么是科學所不能解釋的了。然而今天在很多地方依然會有迷信以及愚昧的土壤和信徒，凸顯科普的重要。未來科學依然有漫長的路要走。

| 延伸 |

科學≠技術：科學認識世界，技術改造世界

科學源于對自然奧秘的興趣和精神追求，而技術是一種經驗的累積，很多時候人們知道這樣做會導致一個結果，卻不知其所以然。比如那時候人們發現煉丹的時候有可能會發生爆炸，“以硫磺、雄黃合硝石，并蜜燒之，會發生‘焰起’”，這就是火藥的配方，卻不知道為什么。科學其實是一種解決問題的方法和思路，類似于哲學和思考的關系；技術，是解決具體問題的具體操作。一種是思想的路徑，一種是實踐的路徑。

青銅器時代末期，科學濫觴于希臘。其后三千余年的時間里，即使經歷了16-18世紀的科學革命和工業革命，技術與科學仍隔行如隔山。科學活動沿襲亞里士多德傳統，追求智識和精神上的滿足，不考慮理論應用。技術行家們也未汲取科學的營養，知其然不一定要知其所以然。科學與技術各行其道。科學往往離人類生活較遠，偏向于純理論的研究，而實際應用較少，技術卻與人類生活息息相關。

人類發展經歷了漫長時期。最重要的進化，是學會使用工具，有了“技術”。沒有工具，人類十分脆弱，沒有任何人種可以手無寸鐵面對自然。技術的獲得使人類從動物中分離出來。技術伴隨人類成長，從野蠻走向文明。人類歷史其實更多地是依賴技術，更多的是一部技術史。

十萬多年前，開始舊石器時代。人類學會了磨制石器，發展出“石刀技術”，從石核上制出薄片，采割食物，捕獵或宰殺動物，剝制獸皮。后來又有了以獸骨、獸角或燧石為尖端的長矛和繩索、投石器、投矛器、弩、弓箭。之后，學會了取火。

約12000年前，以制陶器技術為標志，新石器時代開始。制陶技術屬于“火化技術”，后來發展出冶金技術，用天然粗銅冷加工制作了很多有用的工具。新石器時代房屋建造已經使用灰泥和砂漿，利用土料土坯和石塊建造房屋。到了新石器時代晚期，有了專職的陶匠、編織匠、泥水匠、工具制作匠。

人們觀察天空，判斷方向、季節和收割時間。依仗技術的轉型，人類從食物采集轉至食物生產，開始農耕和游牧，發展出農牧技術。谷物必須收集、脫粒、研磨。從捕獵到圈養、放牧，馴化和繁殖能生產更多的牛羊蛋奶。編織技術出現，剪羊毛，種植亞麻和棉花，紡線，織布。人類開始過著定居的生活，開始了較完備的生產和生活方式。

約6000年前，以青銅器（銅錫合金）的出現為標志，人類進入“青銅器時代”，直至公元初年。較之石器，金屬工具有更大的優點。金屬制造涉及采礦、冶煉、鍛造和鑄造等復雜技術，需要熔爐風箱。金銀加工、面包釀酒技術也隨后出現。

航海也屬于技術，不屬于科學。炮兵、鑄造匠、鐵匠、造船工程師和航海家在進行發明創造的時候，靠的是代代相傳的經驗、技術。以造船為例，船帆和索具不好用，就改進；炮舷窗不靈活，就嘗試安裝靈活機動的炮車。技術是逐步改進完善的，經驗是實踐積累的。技術和工業仍同古羅馬時代一樣，與科學沒有聯系，既沒向科學貢獻什么，也沒從科學那里得到什么。

歐洲人明白自然界有取之不盡的資源，應該研究、開發，使之造福人類。這為科學創造了外部條件，繼而獨創了一種研究學問的機構——大學，成為科學和知識走向組織規范化的一個轉折點。

19世紀，科學漸趨成熟，形成了物理和化學的基礎定律。電動力帶來了第二次工業革命。與歷史不同的是，此次革命是物理學定律和物質科學用于工業實踐。科學不再是純理論。科學和技術開始攜手，相互促進。

20世紀以后，科學與技術的聯合使社會出現革命性進步，技術創新越來越密集，重塑了人們的生活方式，創造了一種快捷而高效的文化。到現在，大學成為科學研究的前沿，同時，把科學研究轉化為可應用于人類實際生活的技術，也開始變得越來越頻繁。

但科學和技術仍屬不同的源流，會各按自己的規律獨立發展。很多科學家仍會沿襲希臘先哲的純理論傳統，很多技術也仍會在實踐中先于科學，開辟新天地。