讀《科學史十五講》有感

　　《科學史十五講》(以下簡稱“十五講”)是大型多學科普及讀物——《名家通識講座書系》之一，由上海交通大學江曉原教授主編。該書不僅介紹了近代以來的西方科學成就，還用了近一半的篇幅介紹了古代希臘、古代中國、古代阿拉伯以及中世紀歐洲的科學;作者不是簡單羅列各個時期科學發展的成就，而是重點分析科學發展的歷程;書中不僅吸收了近年來科學史研究的新成果、新觀點，還為科學史的學習提供了新視角、新方法。閱讀此書使我們感到：科學不再神秘，科學史教學有路可尋。

　　一、更新教學觀念

　　“十五講”給我們帶來的最大震撼是在科學史觀方面，它糾正了我們對科學的偏見，比如：

　　1.“科學”與“正確”的關系

　　江教授在書中并沒有給“科學”一詞以明確的界定，因為他認為，“科學”是由人創造出來、并不斷發展的，它不是至高無上的知識體系，它可以、而且也應該被討論。透過他對“科學”與“正確”的關系的理解，有助于我們從一個側面理解“科學”的含義。

　　以前我們認為，“科學的”就是“正確的”，“不正確的”就不是“科學的”。其實這是對科學的誤解。而判斷一種學說是不是科學，不是依據它的結論，而是依據它所采用的方法、它所遵循的程序。江教授指出，西方天文學發展的根本思路是：在已有的實測資料基礎上，以數學方法構造模型，再用演繹方法從模型中預言新的天象;如果預言的天象被新的觀測證實，就表明模型成功，否則就修改模型。從這個角度來看，托勒密的天文學說當然是科學的。另外，哥白尼的學說也不是靠“正確”獲勝的。

　　科學具有時代性，它的觀點和思想不可避免地受當時社會和歷史背景的影響;因此科學又具有暫時性，它在某一段時間內是正確的，但未必永遠正確;科學又具有持久性，其方法可為后人借鑒。所以，“科學的”未必“正確”，“正確的”未必都是“科學”。“公元2003年5月15日中午江曉原吃了餃子”，這永遠是正確的，但它不是、也永遠不可能成為科學。

　　2.科學與宗教的關系

　　我們一直以為，宗教與科學是不相容的，宗教對科學只有阻礙作用。閱讀了“十五講”后，我們改變了自己的觀點。古希臘人按照自己的形象與性格創造出了神，這使得他們覺得自己生活在一個由熟悉的、可以理解的力量統治的世界里。因此少了一份對自然的恐懼，多了一份探索的勇氣，這無疑有利于古希臘科學的產生與發展。他們還創造出了完善的諸神譜系，這種秩序和規則的概念，反映了一種原始的邏輯體系，從而有助于理性精神的孕育。因此，不能把宗教與愚昧完全等同起來，也不能把科學與宗教根本對立起來。新教允許個人在一定程度上自由地解釋《圣經》，這樣就在科學和宗教之間構成了一種張力，從某種意義上講，有利于鼓勵人們探索自然的奧秘。近代的科學革命就是在宗教改革的背景下開始的，牛頓是這場革命中誕生的巨人，而他又是一位虔誠的基督徒。

　　二、充實教學內容

　　閱讀了“十五講”后，我們對科學某些領域的發展情況有了整體性認識。比如：

　　1.古代中國的自然觀和時空觀

　　“十五講”認為，要了解中國古代的科學文明，首先應對中國古人的自然觀有所了解，比如古人對人與自然關系的認識，對宇宙起源、演變的認識以及對時空問題的認識。

　　關于宇宙的起源，中國有“盤古開天地”的傳說，透過這一傳說可以看到，古人認為：宇宙的形成是長期演變的結果，最初它只是一團渾沌不分的氣，后來陽氣上浮為天，陰氣下沉為地。在此基礎上，形成了關于宇宙結構的蓋天說。這種理論認為，天地是兩個平行平面，天在上，地在下，天地一樣大，日月星辰在天殼上有規律地運動。但有人認為，天是圓球，天包著地，地浮水上——這就是渾天說。公元前2世紀出現了“渾蓋之爭”，西漢的揚雄依據觀測的結果對蓋天說提出了質疑：為什么天上的太陽卻從地平面之下升起?東漢的王充則對渾天說提出了質疑：太陽是個火球，如果說地浮于水上，那么火球怎能從水中出入?南宋的朱熹反對蓋天說，贊成渾天說，他的推理是：如果按蓋天說制作一個蓋天儀，其形狀如同雨傘，四周必定漏風。這場爭論延續了一千三四百年，促成了中國古代天文學諸多重要成就的取得，如：被后人奉為歷法圭臬的《太初歷》，勾股定理以及相關的測高望遠術，天文大地測量以及天文儀器等。

　　特殊的宇宙觀又產生了特殊的時空觀。時空問題是科學的基本問題，因為科學討論的事件都在一定的時間和空間中發生的，如果時空問題不解決，那就意味著科學在討論具體問題時，失去了其基本參照體系。歷史上重要的科學革命，很多都跟時空觀的變革有關。學習科學史，不能不關注時空問題。

　　“古往今來曰宇，四方上下曰宙”。古人早已意識到了時間的流逝是連續的、不可逆的、無限的，同時又是客觀的、均勻的，并因此產生了“惜時”的思想。他們認為，大地是平的(水面也是平的，所以有“水平”一詞)，背離地面則為上，反之則為下(歐洲人認為：指向地心為下，背離地心為上。中國人反對這種觀點：人在地球上無論立于何處，都是頭上腳下，必定會發生傾墜)。對于時空關系，古人認為：時間在空間中流逝，空間存在于時間之中，時間流逝的快慢隨觀察者所經歷的空間場合的變化而變化。比如，夢境中的時間流逝遠遠快于人世間，仙境中的時間流逝又大大慢于人世間。

　　2.從托勒密學說到牛頓的萬有引力

　　牛頓曾說，“如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上。”要理解這句話，就必須了解萬有引力發現以前天文學發展的重大歷程。

　　托勒密在繼承前人的基礎上提出，地球位于橢圓的一個焦點上，而且靜止不動——如果地球旋轉的話，地球上的東西就會移動，而不是與地球緊緊相隨。天體在橢圓圓周上做變速運動，速度變化的規律是，使地球上的觀測者看來它是勻速的。在托勒密的地靜說(嚴格地說不是“地心說”)中，行星在一個較小的圓周(即“本輪”)上作勻速運動，本輪的中心又在另一個大輪(即“均輪”)上勻速運轉。哥白尼認為，天體應該有簡單、完美的運動，他提出：太陽位于宇宙的中心，水星、金星、地球帶著月亮、火星、木星和土星依次繞著太陽運行(哥白尼并不認為太陽是中心，他的體系不能稱為“日心說”)。弗朗西斯·培根等人反對哥白尼的地動說，而伽利略則是哥白尼學說的信仰者，開普勒、牛頓也支持這一學說。后來伽利略用望遠鏡發現金星是繞太陽轉動的，從而證明了托勒密體系是錯誤的。而開普勒在考察了行星繞日運動的物理原因后，提出了外力作用于行星的觀點。牛頓進一步思考：行星為什么總是繞太陽作封閉曲線運動，而不作直線運動跑到外部空間去?經過長期研究他發現了萬有引力。

　　三、變換教學視角

　　閱讀了“十五講”后，我們領悟到：科學史的重點不是“科學”，而是“歷史”。科學的萌發、科學的環境、科學的影響等才是科學史教學的重點，比如：

　　1.讓學生了解：地圓學說是怎樣萌發的

　　講授科學的成果、學說的內容不是歷史教師的專長，甚至有班門弄斧之嫌，讓學生知道科學成就是怎樣起源與萌發，怎樣繼承與變革，怎么傳播與發展，這些才是我們的職責。以前常用一些因演繹而失真的故事，把科學探索簡單化了，無法使學生了解科學研究的漫長，也忽視了科學家的艱辛，對于學生科學探究精神的培養是不利的。“十五講”中介紹了許多科學探索的例子，比如亞里士多德等人關于地圓學說的提出，就是建立在長期觀測的基礎之上的，他們發現：(1)帆船出海航行時，隨著船的漸行漸遠，岸上的人們所看到的現象是船體漸漸地消失在水中，而桅桿還顯露在水面上。船返航時情況則相反。(2)人們在地表面沿南北方向遠距離移動時，會發現北極星的高度在變化。向北移動時北極星升高，向南移動時降低。(3)人們在地表面沿南北方向遠距離移動時，會發現天上星星的分布發生變化。向南移動時，南天球原來看不到的星星會逐漸從地平線之下升起，而北天球原來看得見的星星則會逐漸消失在地平線下。向北移動的情況則相反。(4)月食時，投影在月表面上的陰影的邊緣總是圓弧狀的。據此，他們分析得出結論：大地是圓球形的。

　　2.讓學生認識：社會環境對科學的制約

　　科學的發展關系到社會的進步與人類的未來，反過來，社會的觀念尤其是國家的政策對科學的發展有著極其重要的影響。在科學史教學中，讓學生理解科學與社會環境之間的關系，十分必要。而拉瓦錫之死反證了社會環境對科學發展的重要性。

　　1765年，21歲的拉瓦錫在法國科學院宣讀了他的第一篇學術論文。同年他的設計被評選為城鎮路燈照明的最佳方案，并因此獲得了法國科學院頒發的金質獎章。25歲當選為法國科學院院士。大革命開始之初，他的科學研究并未受到影響。但雅各賓上臺后推行恐怖政策，法庭以“可惡的包稅人”、“在人民的煙草中加水”等罪名，判處他死刑。法國科學界呼吁赦免拉瓦錫，無濟于事，行刑前，辯護律師一次次提醒法官顧惜拉瓦錫的發明創造以及正在建立起來的新科學，革命法庭副長官考費那爾的回答是：“革命不需要科學，只需要正義!”有人說，反對科學和科學家的政府必然會走向反動，從雅各賓派執政的歷史上看，這不無道理。

　　3.讓學生理解：科學改變了人的觀念

　　科學的深刻影響在于改變了人的思想觀念，讓學生從這個角度理解科學的意義可能更有價值。牛頓的《自然哲學的數學原理》被公認是科學史上最偉大的著作，在對當時和后代思想的影響上，沒有什么別的杰作可以和它相比。倫敦大學的米歇爾•亨特教授指出：“牛頓體系的本質在于，地球和其他天體都按照相同規律運動，并且可以量化計算。”在此之前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，而牛頓宣告了科學時代的來臨。如果說上帝創造了世界，而牛頓則發現了上帝創造世界的方法。這給人類帶來了從未有過的自信，曾經匍匐在上帝腳下的人類，終于大膽地抬起頭來，開始用自己理性的眼光打量世界。

　　達爾文的進化論也漸漸地深入到人類思想和行為的各個方面：第一，人們認識到，世界是動態的、進化的，而不是靜態的。第二，出現了社會達爾文主義，它認為，人類社會也像自然界一樣“弱肉強食，物競天擇，適者生存”。第三，確立了包括人類在內所有生物的共同起源的原理，這預示著絕對人類中心論的滅亡。第四，認為成功的繁衍僅僅存在于那些具有最適合所處環境特定條件的特點的個體中，這就駁斥了宇宙目的論或自然界的預定論。

　　以上只是筆者的幾點膚淺體會，更多的精華只有在反復閱讀后才能品味出來，而且不同的人從不同的學識基礎出發，得到的認識又會有所不同。我們相信，閱讀此書，有助于發掘科學史的內涵，提高駕馭科學史的能力，增強科學史教學的信心。