河边：谈谈科学与艺术(二）

发表于 2017 年 08 月 24 日 由 辰思

拙文前面在原初创造基础上对科学与艺术做了分析比较，提出的结论简单来说就是：艺术创造是通过人的艺术认知能力在对外部世界的认识基础上的思想感情的自由表述，它的特点是主观的、感性的；科学创造依靠的是科学认知能力（即经验观测方法）在对于外部世界的认识基础上的物质创造，这种创造的用途是获得更多的对于自然的自由，它的特点是客观的、理性的。所以科学与艺术都是人特有的“为了自由的发明创造”，不过艺术有更多 “自发的创造”的特征，依赖感性；而科学则是“学习的创造”，更多地依赖理性。例如人和聪明的动物可以有感性的交流，甚至可以教会动物参与人的艺术表演（例如马戏），但不可能教会动物参与人的科学活动。以上算是对于前面一篇的概括。

今天接着上面的话题，主要说说科学与艺术在古代与现代的区别，现代科学究竟是咋回事，为什么理解现代科学是理解现代化的入口。

一、古代与现代

我把古代、现代捣腾了半天，却还没有说过古代与现代的区别到底在哪里。这个问题也不容易回答—-尽管我们都能从电影里、小说里、绘画里、历史记录里清楚地判断其描述的对象是古代还是现代。西方有“一图抵千言”（A picture is worth a thousand words.）一说，我就借用这个主意用下图来回答“古代与现代的区别到底在哪里?”这个问题。

或有读者对此图有似曾相识之感不奇怪，因为鄙人确实在不同场合讨论现代化问题时都贴出过这个图，可见这个图是笔者的宝贝。这图的上下两部属于同一图，说的是全世界的GDP总值的变化，上图是以过去一万年为尺度，下图以过去300年为尺度。这图的特点一目了然：就是从一万年的历史来看，以GDP度量的历史曲线有一个拐点将历史分作截然不同的两期；而如果放到短短的300年历史中来看，这个拐点大约始于1750年，200年后到了1950年代陡然“起飞”，世界GDP总量从此飞速增长。（读者可以看到曲线有两条，那是因为数据来自两个独立的研究，两者间有些微细差别。）

所以，如果以全世界的GDP总量来区分的话世界历史就只有两个不同时期，我们或可将这两个时期称为“古代”与“现代”。按这个思路，所谓古代就是世界的GDP增长极为缓慢的时代；所谓现代就是世界的GDP快速增长的时代。那么，这GDP增长的快与慢的区别是什么造成的？答曰是现代科学方法的出现造成的。在此基础上再来回到“古代与现代的区别究竟在哪里？”这个问题，答案当然就是：古代没有如现代科学这样的认知方式，现代是建立在这个认知方式基础上的。这样一来，自然不难理解弄清楚古代科学与现代科学的区别也就是了解古代文明与现代文明的差别的入口了。

二、古代科学vs. 现代科学

前面关于科学认知方法的分析说明，科学认知方法—-不管是古代的还是现代的—-就是以自然为对象的研究方法，目的在于揭示自然现象，也就是对于自然现象作出正确的解释，这样的正确解释就叫做科学真理。真理是语言的陈述，我们习惯了“实践出真知”的说法，是不是实践一番写下心得就算是真理？究竟什么样的陈述才称得上真理？

1、真理问题

早先人们认为“真理必须同时具备普遍性与必然性”，就是不论在空间坐标上来检验还是在时间坐标上来检验真理性陈述，这个陈述都是成立的。例如，“树有根”就是这样的真理，它在此时此地为真，在彼时彼地也为真。但有的陈述则不是这样简单。例如“人有两条腿两只手”这个陈述，我们因为学过遗传生物学，所以知道人可能因为基因缺陷生来就没有手，可是我们却不能说这样的人不是人。因此，普遍性与必然性对于现代人来说是一个相对性概念，或者说真理都是相对的。但在古代却不同，人们因为没有今人的知识，便会将基因缺陷现象解释为“怪”，把有着这种“怪”的人打入异类，同时也就不可能建立真理的相对性概念。

由此我们知道，古代科学的经验观测认知方法受限于个人经验，产生的认识带有太多的客观局限性（例如盲人摸象），结果就是解决不了“人言人殊”的问题，也就是满足不了“普遍性”与“必然性”的要求，也就是缺乏真理性。古代科学的这种经验性特征使得它虽然可以通过不断试错、改进来创造物质产品，但其理论却受限于经验性，有很多主观断言，缺乏客观性，因而更像艺术认知的产物，所以古代科学产生不了统一的科学理论。

下面再就古代科学与现代科学的具体不同，以及为什么现代科学可以产生系统理论来解释自然做进一步的讨论。

2、古代科学

古代科学与现代科学究竟有什么不同？类似于这样的问题，人们多半容易顺理成章地想到现代科学就是古代科学的延续，不过是经历了一个从简单走向复杂的过程，犹如从幼年走向成年的过程。这个想法是否符合事实，我们暂且放下，先来看一看古代工程与现代工程的比较。

一幢现代化的大楼完工后，即便是一座摩天大楼，居民也可以马上搬进去住。而古代一幢宏大建筑完工后，一定要空置一段时间才能入住。为什么要空置一段时间？因为新盖好的大房子可能会倒塌，空置一段时间就是做安全试验。为什么会倒塌？因为古人的建筑技术是经验性的，如果一栋房子里用了新的材料或新的形状设计，没人能够知道建成后的强度是否有保证。而现代的建筑是工程力学的结果，不论是材料的选用、尺寸的选择、形式的设计，都有一套完整的通过实验得出并由实验验证过理论依据，可以事先通过计算得到，再留出安全系数，结果就是保险的。工程力学是现代科学的创造，古代科学里没有这个东西。

所以，经验得出的理论与实验支持的理论便是古、今科学的不同之处。于是，古代科学与现代科学的不同问题就变成了弄清楚经验与实验的不同究竟在哪里。

敝人在《谈谈科学与艺术（一）》里介绍了默里给出的关于科学的两大认知方法，一个是“经验观测方法”，一个是“现代科学方法”，古代的科学方法就是“经验观测方法”。（不过古代希腊人用的“科学”这个词却不是这个意思。）例如我在（一）里介绍的人类在新石器时代创造的石刀，这个创造过程所用的方法就离不开首先通过日常生活里获得的“有尖锐的边缘的石头会割伤人”经验，再进一步观察用有锋利的边缘的石头砍断树枝的过程，然后在此基础上总结出“尖锐”与“切割”的关系，进而发明创造出石刀。这样的经验观测过程可以进一步发展，甚至总结出来硬度、锋利、重量等概念，还可以分化出刀体与刀柄，等等。再到后来又发展出金属刀具，甚至通过锻打金属摸索出淬火来增加硬度等。中国古代出现过“削铁如泥”的说法来形容刀具的锋利（或是锋利的刀具），但理论的深度也就到此为止，并没有关于切割过程里的重力、压力、压强这样的现代物理概念，更谈不上通过量化表达来度量与区分刀具的锋利程度，也就是前面介绍的经验方法的局限性使得古代科学难以形成正确的理论。

经验观测方法直到今天仍然是人们常用的认识方法。所谓的“实践出真知”其实就是说的这样的认知方法，在中国古代归结为“格物致知”。格物—-对事物（现象）进行观察、试验；致知—-思考总结形成理论，包括对于现象进行解释以及对于创造进行指导。改进的过程就是“试错”，不行再来，直到成功为止。这样的方法曾经为人类文明的发展做出过重大的贡献。汉文明里的都江堰、大运河、造纸、巢丝等都是这样的例子，所有的成就都是建立在经验上，并没有系统理论的指导。如今我们看到的是古人的科学创造所留下的成功范例，失败的当然都看不到了。所以尽管有都江堰，但是古代的河水泛滥仍然是常有的事，因为没有形成正确理论的科学创造是难以复制的。

再比如中医中药，一部《本草纲目》里收集的草药、动物药、矿物药几乎90%以上都是毒药。我们知道依靠经验的中医的确治好过很多病人，但我们没有数字知道被治死有多少。不过我们可以肯定，如果明天把所有的真正的传统中医院都关掉，中国的医疗体系照样运转。但若把所有的现代医院（即所谓的西医院）都关掉，中国的医疗体系就没了。

上面的几个例子都说明了“经验观测认知方法”的局限。

3、现代科学

说起现代科学，人们通常认为它是包括各样如物理、化学、生物学、计算机科学等等在内的一大门类理论。本人以为此一认识过于狭窄。现代科学其实包括了（3.1）科学认知方法，（3.2）用科学认知方法获得的知识，（3.3）通过不断的学习与“剔学习（unlearn）”而建立的一种生活态度。下面对上述三个方面逐一讨论。

（3.1）现代科学认知方法

现代科学首先是一个认知方法。在谈认知方法之前，先说说“认知”是咋回事。打个比方：两台硬件完全相同的计算机A与B，如果A的图像处理软件只能产生黑白图像，B的软件能产生彩色图像，那么两机在接有相同的数码摄像机的条件下，A机必然输出黑白图像，B机输出彩色图像。在这个过程中，照相机看到的世界便是“感知”，计算机输出的图像则是“知识”，图像分析处理软件就是“认知方法”（或者叫“认知能力”），整个由摄像到成像的过程就是“认知过程”。这样的过程恐怕大家都容易明白。

用上述例子来近似地类比人的大脑的话，人眼就是摄像机，大脑就是计算机，人对于观察到的事件的描述就是计算机的输出（可以存在脑子里也可以输给外界）。脑子里的神经元及神经元间的联系犹如计算机的硬件，而脑子里已有的认知方法则犹如计算机的软件。认知方法的不同，决定了人如何解释观察到的世界，也就是决定了人会创造出什么样的知识。这就是人的“认知过程”。

认知方法在人脑里的形成是一个极为复杂的过程，不是如同给计算机安装软件那样从一个大脑拷贝到另一个大脑就成。例如一个人的脑细胞总数是出生时就决定了，但刚出生的孩子的认知能力是极为有限的。到了两三岁或许学会了“猜测”，再大一点学会了“因为-所以”的演绎，再大些学会了数数，等等，一直到完成中学教育。如果要学会做科研，还需要专门的训练；如果要成为艺术家，也需要专门的训练。这期间人要学习记忆前人创造的知识，更重要的是学习认知方法，也就是给大脑“安装软件”，两者是联系在一起的，缺一不可。可以肯定，没有人与人之间的互动，一个人的大脑长大后虽然有足够数量的脑细胞，但不会有正常的认知过程，因此不会产生知识。所以不仅教育的机会（人与人之间的互动次数）是极为关键的，并且教育的内容（互动的方式与交流的内容）也是极为重要的，甚至是具有决定意义的。

那么，这个“现代科学”作为认知方法，究竟包含了什么内容？简言之，它包括了质疑、猜想、假设（模型）、实验、数据收集、数据分析、结论等步骤。其中用到的分析方法主要是数理（包括逻辑）方法。上面说的那些步骤并不一定是顺序发展的，并且也不是单一的。最重要的是它的每一步对于不同的个体都是一样的，可重复的，因此极大地减少了前面介绍的“经验观测方法”的客观偏差，从而得以形成“普遍性”与“必然性”程度很高的知识。这就给知识的积累与持续发展提供了条件。

例如，古代科学方法对于“如何飞上天”这样的复杂问题是没法通过经验观测方法来找到解决办法的，道理如前所述。而上述现代科学认知方法的实验过程是一个严格控制的观测过程，对于复杂问题的研究所进行的实验，都要把无关的干扰对象去掉，把变量-因变量的关系尽量调整到一对一的线性范围内，尽一切努力保证获得的知识具有较高的普遍性与必然性。

（3.2）现代科学知识

从上一节的分析，我们因此知道，所谓的“现代科学知识”靠得就是科学认知方法获得的知识，其特点是普遍性与必然性都比较高。通过这个方法积累起来的系统的各类知识，合起来就是我们今天通常说的“科学”。正是因为现代科学知识的真理性高，所以在可能通过各种横向与纵向的持续性与合作性的研究来加快生成与积累新的知识。

到了这里，要回到这一贴开头的问题：“古代与现代的区别到底在哪里？”的问题，再顺着这个对于这个问题的答案问下面的问题：现代科学究竟为什么能够极大地提高GDP?—或者问：现代科学是如何实现提高人类生产力的大突破的？

我们知道，人类在发明现代科学方法前虽然有大量的发明创造，但是从来没有解决过“如何获得并利用大量的能量”这个问题。面对自然世界的制约时，人除了通过自己的肌肉来获得能量，最大的成就就是通过畜力来获得能量，所以古人的经济是“肌肉经济”，效率难以提高。科学认知方法发明后，人类首先积累起物理学知识解决了新能源—-燃煤—-的利用，开始大量使用机器，人类文明从农业文明转化成工业文明，人类的经济活动模式从“肌肉经济”转为“机器经济”，也就是前面的那幅“世界GDP总量变化图”下面一幅从1750年到1950年间的工业化过程。自那以后，又出现了计算机出现，“机器经济”又转为“智能经济”，特点是效率越来越高，物质财富越来越来越丰富，人能够使用的能量越来越大，活动的空间因此越来越广远，运动的速度也越来越快。于是就表现为世界GDP重量变化的两大截然不同的时期，这个过程就是现代科学如何把人类文明分为古代与现代的秘密。

现有的科学知识其特点不仅是种类繁多，而且各门知识间的界限越来越模糊。同时科学认知方法本身也是不断发展，除了定性的确定量的分析，还包括定性的模糊量分析；不仅有近距离的信息采集，还有光年距离上的信息采集；不仅有对于自然世界的认识，还有对生命的认识；不仅有对于无意识生命的认识，还进入了对于人类意识的研究。认识世界的工作不仅人类自己在做，还教给人工智能做，甚至在发展具有比人类的某些认知能力更为强大的人工智能。

用现代科学方法研究宇宙所得到的结果是“多宇宙”概念，即我们所生活的宇宙不过是无数宇宙所组成的大海里的一个泡泡，没有人知道未来人类的生活究竟是什么样的。

（3.3）科学的生活态度

所谓“科学的生活态度”，说到底我以为就是科学认识方法不仅第一次让人揭开了无数奥秘，还同时让人第一次对于人类思维能力的不完备性有了清楚的认识，从而充分理解科学认识方法是人类掌握的一个开放性的认知方法，它是迄今人类发明的最有力的认知方法，但仍然是不完备的认识方法。结果就是用科学认知方法所获得的科学知识必然有下面的特点：

前提事实：科学知识都是通过实证逻辑方法（即现代科学认知方法）获得的，因为人的认知能力的不完备性，这样的知识的真理性（所谓的普遍性与必然性）永远是相对的，因此必须永远接受新发现的事实与数据的检验。一旦发现与事实不符，现有的认识的真理性就失去了。在这个事实面前，现代人必须有下面的三个认识。

认识1：用科学认知方法认识世界的人因此也必须始终对于真理性的知识保持质疑的态度。但是这种质疑不等于随意否定现有的科学知识，而是只能同样用科学认知方法来证伪已有的科学知识。

认识2：现代人的学习过程因此包括了学习、再学习、剔学习（learn、relearn、unlearn）。这最后的“剔学习”（unlearn）指的是将大脑里形成的错误的认识剔除掉，是一件很不容易的事，但又是不可缺少的学习步骤，这个“剔学习”概念是我们传统文化里没有的。或许可借用我在前面（3.1）节中的比喻：

学习认知方法就是给大脑安装软件，那么“剔学习”就是给大脑“卸载软件”, 即剔除过去学到的有误的认知方法。我们常说的“先入为主”若是指先前学入的主观认知方法，因会误导目前的客观判断，从而应予剔除。那是“剔学习”（unlearn）的应用了。

认识3：凡是不能通过实证逻辑方法证实或证伪的问题都不是科学方法研究的对象。例如，科学认知方法既不能证实也不能证伪“上帝的存在”，因为没法设计出相应的实验。换言之，科学方法反对任何将信仰称之为科学的做法，它承认信仰是人的不受质疑的认识，属于个体的主观选择。

所以，科学的生活态度简单说就是不断的质疑，用事实与数据来支持或否定质疑，永无止境。在通过现代科学方法建立的现代社会中，这种生活态度不是只属于从事科学创造的人，而是理应属于全社会成员。

拉杂地说了不少，开头计划谈的东西还没谈完，希望读者或许已经能看到一点“现代科学是如何影响现代化”的。至于现代化是如何影响现代艺术认知，现代科学认知方法究竟是如何出现的，它与中国文化的关系—-是西方的还是东方的还是谁的，等等，都留待后叙。

（未完待续）