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科學精神要義 東吳大學劉源俊校長演講紀要 整理/李湘楠 摘要 中央研究院物理所邀請私立東吳大學校長劉源俊教授於2003年10月3日做一通俗演講, 講題為「科學精神要義」,對科學的定義、科學精神的詮釋、科學與美學的關聯、一般人 對科學的誤解,均有精闢獨到的見解,聽眾反應熱烈,咸認為值得加以整理,出版於物理 雙月刊,以廣為流傳。本人於東吳大學網站「校長言論輯要」中摘錄三篇相關文章,編輯 如下以享讀者,冀望引起更大的迴響。 一 、科學與科學精神 「科學」一詞譯自泰西,襲自東洋。泰西原字Science的詞義其實即是中國的學問,或 德國的Wissenschaft。日本人譯為科學,意指分科之學,其實合適作為複數的Sciences的 翻譯,如又拿來作單數的Science的翻譯,不止辭不達意,有以辭害義之弊。舉例而言, 當我們說提倡科學精神(Scientific spirit),若解釋為提倡「分科之學的精神」,豈 不是不知所云? 如果當年把Science譯為學問,把提倡科學精神說成「提倡學問精神」,就要好得多。 什麼是學問精神?《中庸》裏說到「博學之,審問之,慎思之,明辨之,篤行之」,這其 實與現代科學家「經廣泛並仔細觀察蒐集事情(博學之),揀選其中有用的資訊(審問之 ),用心形成概念並建構理論(慎思之、明辨之),然後付諸應用或進一步實驗(篤行之 )」的態度是相通的。然而在上世紀初,將科學引進中國的知識分子,當時普遍存有西學 較為中學優越的心態,若是提倡「學問精神」,怎麼能突顯西學的好處呢?他們不會這麼 做的!一度甚至寧可杜撰「賽先生」這一名詞,後來因為「賽先生」實在更不知所云,不 知不覺中就流行起東洋的「科學」這一詞了,一直到如今。 大凡在一個文化中要提倡一種觀念,如果不能用所習用能詳的語言,必然是難以奏效 的。而如果用錯名詞,更會貽害無窮。「科學」是一個例子,「自由」是一個例子,「民 主」又是另一個例子。無怪乎中國提倡科學一百年來,一般人對科學精神有種種的誤解。 如今「科學」一詞已為一般習用(海峽兩岸皆然),積重難返,也只好將就使用,但澄清 其意義是當務之急。 一般人談到科學,還常把科學精神(Scientific spirit)、科學方法(Scientific method)與科學或科學知識(Sciences)混為一談。其實三者是屬於不同層次的東西。必 須先掌握科學精神,運用科學方法,才能獲致科學知識。本文不擬探討科學方法與科學知 識;但顯然,要提倡科學,首先需提倡科學精神。如用前述「學問精神」來詮釋科學精神 ,也許嫌古典,不夠通俗,因此我近年提出三個詞來:「務實」、「明理」與「善用」。 所謂「科學方法」,指的是據「科學精神」所發展的方法,視研究對象而異,並不能 一概而論。近人甚至有「學問無定法」(Against Methods)之論,在此不贅。至於「科 學知識」,則指本科學精神,用科學方法所獲得的知識。大英百科全書將學問分野為五大 類—邏輯、數學、科學、哲學、人文學與史學;其中科學又有自然科學、社會科學與人文 科學之分。 二、務實、明理、善用 所謂科學精神,可以概括為務實、明理與善用三方面。說提倡科學精神,不如說提倡 務實、提倡明理、提倡善用來得清楚明白。若要批評一個人,說他「不科學」,也不如批 評他「不務實」,或「不明理」,或是「不善用」。 先談「務實」。觀察、實驗或調查都應「無徵不信」,即要求證據,而證據應該愈確 實愈好。然而任何觀察都容有出入(誤差),所以完全的「真確」是不可能達到的,如何 是好呢?必須「精益求精」,例如現在的儀器已可測量到一位小數,就希望未來的儀器可 以更測量到兩位小數。另外,在蒐集資料或描述的過程中,常常大家還忽略一點,就是應 該「知所先後」,還要「適可而止」;換言之,要會抓重點,先抓最主要的重點,然後抓 其次的重點,然後抓再次的重點,等而下之。舉個簡單的例子。如果要一個人描述地球的 形狀,說是球形對嗎?一定不真確,因為經過測量之後大家知道有些扁。但是說是扁球形 對嗎?還是不真確,因為北極處有一些兒凸。那麼說是有點兒凸的扁球行嗎?還是不真確 ,因為到最後大家知道這裏有喜馬拉雅山,那裡有大峽谷,…甚至這裏還有棵大樹…。那 麼地球形狀到底是什麼呢?一味要求真確,根本就無法描述,反而是「不務實」!為小學 生講地球形狀,球形即可;為中學生講,可以提到有點扁(但要注意,扁的程度非常小, 小於百分之一;換言之,地球的圓,比任何用圓規在紙上畫的圓還圓);為理科二年級以 上的大學生講,或許可以提到用「球諧函數」展開的觀念。歸結來說,「務實」包括了「 無徵不信」、「精益求精」、「知所先後」與「適可而止」這些觀念。 其次談「明理」。依據觀察的現象與事情來建構抽象的理論,其基本著眼點乃是要「 執簡馭繁」、「綱舉目張」。然而必須認識到,任何理乃是孟子所說的「心之所同然」; 既是心的產物,就不可能是「真理」。而任何理都有其適用的範圍,所以必須「知有所止 」,不可能放之四海皆準(當然愈能普適的理論愈會受到推崇)。什麼樣的說法言之成理 呢?則必須一能「自圓其說」(即「統貫」);二能「旁通」,即不孤立而能與其他的理 相通;三能經得起重覆驗證。理必須不怕挑戰,因為「愈辯愈明」;當遇到不同的理都能 適用同一類現象時,則應容許「並行而不悖」,然後再經由時間的考驗,「擇優去劣」。 任何理論都有其「本」(paradigm),「本立而道生」。又,理論的發展必有其淵源,所 以必須溫故才能創新。 其實,《論語》中所說「毋意、毋必、毋固、毋我」一句,若重新以現代語彙來詮釋 ,頗能說明「明理」精神:「毋意」指理論必須「統貫」(consistent),不可率意逕行 ;「毋必」指知「有涯」(limited);「毋固」即相當於Popper所說的「可否證」( falsifiable)或「可辯駁」(refutable);「毋我」則有兩層意義,一指要「可說」( communicable),一指要能「旁通」(compatible),總之必須是「心之所同然」( inter-subjective),不然就不是「理」,只是戴震所說的「意見」。 再談「善用」。一般人是活在現象界的層次;以前的農業社會裏「日出而作,日入而 息」,到現代則資訊充斥,多數人不經大腦。直接從現象界的體會也能應用,但終是小用 ;從現象界建構出理論來,則容有大用。此泰西自科學昌明後突飛猛晉的基本原因。務實 與明理的精神本身就有大用,可應用到做學問、做事各方面;而科學理論所衍生的技學可 利用厚生;至於科技發展所帶給人們的諸多禍害與隱憂,更是需要善用科學方法與知識去 解決。善用之道首需善心,其次要「循序漸進」,要「因境制宜」,要「兼籌並顧」,最 後才可能「止於至善」(恰到好處)。 三、科學精神要義 現代科學精神的要義,其中重要的價值觀念就是「明」與「美」。數學所追求的理或 可用「真」來形容,但念及科學方法既不可能在現象層次求得「真確」,而任何科學理論 追求的其實是「心之所同然」(孟子語) 的一種的簡明、統貫而旁通之理,都「有所止」 ,當然不可能是「真理」,所以不可用「求真」來形容科學精神。反而「求美」、「求善 」才更能代表科學精神。 既然大家已經習慣說「真」,筆者就把「求真」一詞顛倒過來說「真求」( 認真的去 求 );求甚麼呢?「真求美善」。又,甚麼科學之美呢 ?《易‧繫詞》裡說「易簡而天 下之理得,易則易知,簡則易從」,「易簡」就是「簡明」的意思。只是「易簡」還不夠 ,〈大學〉裡提到「茍日新,日日新,又日新」,〈中庸〉說「溫故而知新」,所以「易 簡」必須加兩個字 ─ 「易簡又新」。合起來是「真求美善,易簡又新」八個字,既掌握 了現代科學精神的真義,又與中國固有的學問精神相通。 學問須求善,應該沒有多大爭議,但學問須求美,需要多作些說明。在大物理學家尋 求物理律時,其指導原則往往就是「美」。甚麼是物理之美呢?就是簡潔、充實、盡精微 而致廣大。這裡使人想起《孟子‧盡心》篇的一句話「充實之為美,充實而有光輝之謂大 ,大而化之之謂聖。」在實務上,物理學家特別注重稱同、不遷、守恆這些性質;而當實 驗發現實際的世界在稱同性上有瑕疵時,物理學家也很高興,因為他們發現在藝術界中規 律與稱同固然是美,但完全的規律與稱同又流於呆板,缺陷與瑕稱中也有美! 許多物理學家在寫書時,用美的語言作為標題。例如Brian Greene的「優美宇宙」 (“The Elegant Universe”, 1999) 描述超弦理論,Anthony Zee的「可畏稱同 ─ 追求 近代物理之美」, Abraham Pias的「道心惟微 ─ 愛因斯坦的生平」(“Subtle is the Lord”)。Pias有另一本著名的著作「探賾入裏」(“Inward Bound”) 寫的甚好。筆者曾 寫一首詩描述物理之美:「探賾辟入裏,稱同原本威;明理惟陳美,天心其妙微。」 四、科學與人文的關係 一般常把科學與人文當成對立的觀念,這其中又有許多誤解,必須要澄清。從知識的 層面來看,各種科學(sciences)與人文學(humanities)的對象與方法不同,的確必須 劃分為不同的領域;科學又有自然科學與社會科學之分野,人文學又有文學、歷史、藝術 、宗教等的分野。「人文」一詞的狹義乃指人文學,科學與人文學當然不同;但「人文」 一詞的廣義當指人類文化,科學無疑是人類 文化中的重要分支。 再從精神層面看,則研究科學(sciences)的精神與研究人文學的精神並無二致,都 是務實、明理、善用,都是「真求美善,易簡又新」。並不能說研究科學有一種精神,研 究人文學又有另一種精神。 若說到「人文精神」,則又是另一個層次的觀念了。說到中國傳統的人文精神,一般 會提及「仁」,或《論語》「己立立人,己達達人」與「己所不欲勿施於人」,或《大學 》裏的「誠、正、修、齊、治、平」。至於怎麼去做呢?人倫是要談「倫理」的,「理」 的精神不外是前述科學的精神,在《大學》、《中庸》與《論語》裏講了許多。是以,除 了「仁」之外,科學精神也是中國傳統人文精神的重要成分。 西方的人文精神(humanism)乃起源於文藝復興時代,其主要意涵乃是強調人的理性 與人的價值,而與「神的話語」相拮抗。換言之,西方的人文精神主要指的是:其一是科 學精神,其二是人本精神。 總而言之,科學精神與人文精神從來不是對立的觀念,也不該是對立的觀念;科學精 神本是人文精神的重要成分。說到現代的人文精神,至少要包括五項成分:倫理精神、科 學精神、民主精神、藝術精神與宗教精神。倫理精神中主要包括忠恕、仁愛與和平的情操 ;科學精神如前述,包括務實、明理、善用及真求美善、易簡又新等的精神;民主精神主 要包括講理、尊重、包容與群體合作的態度;藝術精神主要包括真情、美感與和諧的修養 ;宗教精神則主要包括信仰、希望與超然物我的情懷;五類精神相輔相成,共同的目標是 人類的永續發展。 五、澄清一般對科學精神的誤解 以下提出八點,澄清一般對科學精神的誤解: (一)、許多人以為「研究科學的人比較有科學精神」,「科學家比較科學」。其實如前節 所說,一般人只要務實、明理、善用,訧有了科學精神,反而我們常看到許知名的「科學 家」,在說起話來或做起事來,很「不科學」。 (二)、許多人以為「現代人比古人科學」或「西方人比中國人科學」。其實現代與古代都 有務實、明理、善用之人,都有不務實、不明理、不善用之人;中國與西方都有務實、明 理、善用之人,也都有不務實、不明理、不善用之人。 (三)、許多人以為「科學萬能」。其實「知有所止」、「毋必」是重要的科學精神,任何 科學理論都有其適用的範圍,不能「放諸四海而皆準」。科學並非萬能,但很有用!科學 方法很厲害(powerful),但不能解決所有問題。 (四)、一般以為「科學講求客觀」。許多人又以為「科學是發現而非發明」,例如,說「 牛頓發現萬有引力律」。其實科學是心的產物:科學家的研究對象既是科學家界定的,現 象觀察的本身不可能真確,任何科學理論也都是心的創造(Einstein稱之為free creation of mind)。科學態度講究的是誠實,是冷靜,是開明,是不固執成見,但不是 客觀。科學當然是人的發明(invention),而非發現(discovery);牛頓發明了萬有引 力律,而非發現。否則,如果萬有引力律是「真理」,怎麼能容許後來愛因斯坦提出廣義 相對論來革它的命? (五)、不少人說「科學是價值中立的」。其實科學精神裏的務實、明理、善用都是價值的 取向;進一步言,如果沒有價值取向,還談什麼「提倡」呢? (六)、一般人習慣用「求真」來描述科學精神,說什麼「科學求真,宗教求善,藝術求美 」。其實,前面說過,科學不可能求得真理─任何理論不也都是從「假設」出發嗎?科學 的態度是「認真」,是「真求」,是「實事求是」;「求善」及「求美」也許才更能代表 科學的精神─理論求美(陳述易簡),求善(適用廣泛)。 (七)、一般人以為科學是要破除迷信的,所以「科學家不談信仰」。其實科學明明信仰科 學精神,只是對科學理論不迷信。 (八)、有些人以為「有憑有據,成一家之言,就是科學」。其實理必須是「心所同然」, 且一個理論若孤立,故步自封,不能和別的理論相通,就是「不科學」的理論。理論講究 統貫而旁通,不可孤立。 六、結語 我們提倡科學,首先要正本清源,了解學問的本質,體認學問精神的精義,然後推 及實用及實行的範疇。 社會是人之積聚,人是心之器。學問是人的理性之產物。如何發揚理性,締建美而善 的社會,是過去人類文化史的主脈絡,更是廿一世紀我們面臨的重大課題。 參考資料: [1] 劉源俊,〈論大學的素質教育〉,海峽兩岸高校素質教育與創新人才培養研討會,天 津大學,2001年9月。 [2] 劉源俊,〈科學精神、人文精神與大學教育〉,通識教育與素質教育研討會,香港中 文大學,2001年11月。 [3] 劉源俊,〈要言科學精神〉,第二屆華人地區通識教育研討會,高雄第一科技大學, 1999年11月。 [4] 劉源俊,〈大學教育與課外活動〉,第一屆全國大專校院學生事務─社團工作學術研 討會,東吳大學,2000年5月。 [5] 劉源俊,〈東吳大學的潛在教育〉,高等教育潛在課程教育研討會,東吳大學,2000 年12月。 講者簡介 劉源俊,美國哥倫比亞大學物理博士,現任職私立東吳大學校長。 Email: [email protected] 整理者簡介 李湘楠,美國紐約州立大學石溪校區物理博士,現任職中央研究院物理所。 Email: [email protected] (文章來源:http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v25/850.doc )