更新觀念　充實(shí)內(nèi)容　變換視角

沈?yàn)榛邸￡悅ケ?/p>

[關(guān)鍵詞]《科學(xué)史十五講》，科學(xué)本質(zhì)，教學(xué)

[中圖分類號(hào)]G63[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]0457—6241(2009)11—0063—04

由于對科學(xué)本質(zhì)的不甚了解，在科學(xué)史教學(xué)中，我們往往僅讓學(xué)生記住主要科學(xué)成就，其后果是：師生均無收獲，久而行之還產(chǎn)生了對科學(xué)史的厭惡，三維目標(biāo)根本無法實(shí)現(xiàn)，科學(xué)史的教育功能也沒有體現(xiàn)。筆者自從拜讀了江曉原教授主編的《科學(xué)史十五講》(以下簡稱“十五講”)后漸漸地覺得：科學(xué)不再神秘，科學(xué)史教學(xué)也有路可尋。

一、更新教學(xué)觀念

“十五講”給我們帶來的最大震撼是對科學(xué)的認(rèn)識(shí)方面，它糾正了我們對科學(xué)的誤解，筆者試從以下方面進(jìn)行分析。

1“科學(xué)”與“正確”的關(guān)系

江教授在書中并沒有專門給“科學(xué)”概念以明確的界定。但是筆者認(rèn)為談科學(xué)史，免不了要對“科學(xué)”概念進(jìn)行界定。閱讀“十五講”后，我們發(fā)現(xiàn)江教授對“科學(xué)”的理解在認(rèn)識(shí)意義和學(xué)科劃界上，主要側(cè)重于后一種意義上的科學(xué)。為什么做出這樣的判斷?首先，我們主要基于他對“科學(xué)”與“正確”的關(guān)系的理解；其次，書中至少花掉了一半的篇幅來講近代以前的科學(xué)。

以前我們認(rèn)為，“科學(xué)的”就是“正確的”，“不正確的”就不是“科學(xué)的”。其實(shí)這是對科學(xué)的誤解。江教授強(qiáng)調(diào)“判斷一種學(xué)說是不是科學(xué)，不是依據(jù)它的結(jié)論，而是依據(jù)它所采用的方法、它所遵循的程序”。

江教授指出，西方天文學(xué)發(fā)展的根本思路是：在已有的實(shí)測資料基礎(chǔ)上，以數(shù)學(xué)方法構(gòu)造模型，再用演繹方法從模型中預(yù)言新的天象；如果預(yù)言的天象被新的觀測證實(shí)，就表明模型成功，否則就修改模型。從這個(gè)角度來看，托勒密的天文學(xué)說當(dāng)然是科學(xué)的。“如果一種模型一旦被取代，就要從科學(xué)殿堂中被踢出去，那科學(xué)就將永遠(yuǎn)只能存在于此時(shí)一瞬，它就將完全失去自身的歷史”，所以，“科學(xué)的”未必“正確”，“正確的”未必都是“科學(xué)”，比如公元2003年5月15日中午江曉原吃了餃子，這永遠(yuǎn)是正確的，但它不是、也不可能成為科學(xué)。

一言以蔽之，“正確對于科學(xué)既不充分也非必要”，北京大學(xué)劉華杰先生如此概括了兩者關(guān)系。

2科學(xué)與宗教的關(guān)系

一直以為，宗教與科學(xué)是不相容的，宗教對科學(xué)只有阻礙作用，閱讀了“十五講”后，筆者改變了這一觀點(diǎn)。古希臘人按照自己的形象與性格創(chuàng)造出了神，這使得他們覺得自己生活在一個(gè)由熟悉的、可以理解的力量統(tǒng)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，這無疑有利于科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展。他們還創(chuàng)造出了完整的諸神譜系，這種秩序和規(guī)則的概念，反映了一套的邏輯體系，盡管還很原始但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(xué)與宗教根本對立起來。新教允許個(gè)人在一定程度上自由地解釋《圣經(jīng)》，這樣就在科學(xué)和宗教之間構(gòu)成了一座橋梁，從某種意義上講，有利于鼓勵(lì)人們探索自然的奧秘。近代的科學(xué)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。因此，不能把宗教與愚昧完全等同起來，也不能把科學(xué)與宗教根本對立起來。當(dāng)然，“如果一個(gè)理論最終把人導(dǎo)向了神的存在，那么這個(gè)理論對于科學(xué)的發(fā)展就本質(zhì)而言一定是不利的”。

正確的科學(xué)史觀，對于科技史的教學(xué)非常重要。值得一提的是，江教授在《科學(xué)的三大誤導(dǎo)》(2009年2月26日《文匯報(bào)》)一文中，批判了我們從小受的教育里對科學(xué)存在三大誤導(dǎo)，除了剛剛提及的“科學(xué)等于正確”還有“科學(xué)技術(shù)能夠解決一切問題”以及“科學(xué)是至高無上的知識(shí)體系”的觀點(diǎn)。

二、充實(shí)教學(xué)內(nèi)容

閱讀了“十五講”后，我們對科學(xué)史中某些領(lǐng)域的發(fā)展情況有了整體性認(rèn)識(shí)。

1古代中國的自然觀和時(shí)空觀

“十五講”認(rèn)為，要了解中國古代的科學(xué)文明，首先應(yīng)對中國古人的自然觀有所了解，比如古人對人與自然關(guān)系的認(rèn)識(shí)，對宇宙起源、演變的認(rèn)識(shí)以及對時(shí)空問題的認(rèn)識(shí)。

關(guān)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(rèn)為：宇宙的形成是長期演變的結(jié)果，最初它只是一團(tuán)混沌不分的氣，后來陽氣上浮為天，陰氣下沉為地。在此基礎(chǔ)上，形成了關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的“蓋天說”和“渾天說”。前者認(rèn)為，天地是兩個(gè)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(guī)律地運(yùn)動(dòng)；后者認(rèn)為，天是圓球，天包著地，地浮水上。公元前2世紀(jì)出現(xiàn)了“渾蓋之爭”，西漢的揚(yáng)雄依據(jù)觀測的結(jié)果對蓋天說提出了質(zhì)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(zhì)疑：太陽是個(gè)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(gè)蓋天儀，其形狀如同雨傘，四周必定漏風(fēng)。這場爭論延續(xù)了一千多年，促成了中國古代天文學(xué)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(guān)的測高望遠(yuǎn)術(shù)，天文大地測量以及大量天文儀器等。

時(shí)空問題是科學(xué)的基本問題，因?yàn)榭茖W(xué)討論的事件都在一定的時(shí)間和空間中發(fā)生的，如果時(shí)空問題不解決，那就意味著科學(xué)在討論具體問題時(shí)，失去了其基本參照體系。歷史上重要的科學(xué)革命，很多都跟時(shí)空觀的變革有關(guān)。學(xué)習(xí)科學(xué)史，不能不關(guān)注時(shí)空問題。“古往今來日宇，四方上下日宙”。古人早已意識(shí)到了時(shí)間的流逝是連續(xù)的、不可逆的、無限的，同時(shí)又是客觀的、均勻的，并因此產(chǎn)生了“惜時(shí)”的思想。他們認(rèn)為，大地是平的，因?yàn)樗嬉彩瞧降模杂小八健币辉~，背離地面則為上，反之則為下。歐洲人則認(rèn)為：指向地心為下，背離地心為上。中國并不認(rèn)同這種觀點(diǎn)，他們認(rèn)為人在地球上無論立于何處，都是頭上腳下，否則必定會(huì)發(fā)生傾墜。對于時(shí)空關(guān)系，古人認(rèn)為：時(shí)間在空間中流逝，空間存在于時(shí)間之中，時(shí)間流逝的快慢隨觀察者所經(jīng)歷的空間場合的變化而變化，比如，夢境中的時(shí)間流逝遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于人世間，而仙境中的時(shí)間流逝又大大慢于人世間。

2從托勒密學(xué)說到牛頓的萬有引力

牛頓曾說：“如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀！币斫膺@句話，就必須了解萬有引力發(fā)現(xiàn)以前天文學(xué)發(fā)展的歷程。

托勒密在繼承前人的基礎(chǔ)上提出，地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，而且靜止不動(dòng)——如果地球旋轉(zhuǎn)的話，地球上的東西就會(huì)移動(dòng)，而不是與地球緊緊相隨。天體在橢圓圓周上做變速運(yùn)動(dòng)，速度變化的規(guī)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(yán)格地說不是“地心說”)中，行星在一個(gè)較小的圓周(即“本輪”)上做勻速運(yùn)動(dòng)，本輪的中心又在另一個(gè)大輪(即“均輪”)上勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。哥白尼認(rèn)為，天體應(yīng)該有簡單、完美的運(yùn)動(dòng)，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(yùn)行(哥白尼并不認(rèn)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(dòng)說，而伽利略則是哥白尼學(xué)說的信仰者，開普勒、牛頓也支持這一學(xué)說。后來伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)金星是繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的，從而證明了托勒密體系的錯(cuò)誤。而開普勒在考察了行星繞日運(yùn)動(dòng)的物理原因后，提出了外力作用于行星的觀點(diǎn)。牛頓進(jìn)一步思考：行星為什么總是繞太陽作封閉曲線運(yùn)動(dòng)，而不作直線運(yùn)動(dòng)跑到外部空間去?經(jīng)過長期研究牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力。

三、變換教學(xué)視角

閱讀了“十五講”后，我們領(lǐng)悟到：科學(xué)史的重點(diǎn)不是“科學(xué)”，而是“歷史”。科學(xué)的萌發(fā)、科學(xué)的環(huán)境、科學(xué)的影響等才是科學(xué)史教學(xué)的重點(diǎn)，所以筆者建議要根據(jù)科學(xué)史特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。

1讓學(xué)生了解：科學(xué)是怎樣萌發(fā)的

講授科學(xué)的成果、學(xué)說的內(nèi)容不是歷史教師的專長，重點(diǎn)是讓學(xué)生知道科學(xué)成就是怎樣起源與萌發(fā)，怎樣繼承與變革，怎么傳播與發(fā)展，這些才是我們的職責(zé)。以前常用一些因演繹而失真的故事，把科學(xué)探索簡單化了，無法使學(xué)生了解科學(xué)研究的漫長，也忽視了科學(xué)家的艱辛，對于學(xué)生探究科學(xué)精神的培養(yǎng)是不利的。“十五講”中介紹了許多科學(xué)探索的例子。這里以“古希臘人探索大地形狀”為例進(jìn)行介紹，一開始，古希臘人對大地形狀的認(rèn)識(shí)是出于某種哲學(xué)信仰而提出地球?qū)W說的，例如畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為“球形為一切幾何立體中最完善的，所以大地、天體和整個(gè)宇宙都是球形的”而亞里士多德等人關(guān)于地圓學(xué)說的提出，是建立在長期觀測的基礎(chǔ)之上，他們發(fā)現(xiàn)：(1)帆船出海航行時(shí)，隨著船的漸行漸遠(yuǎn)，岸上的人們所看到的現(xiàn)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(shí)情況則相反；(2)人們在地表面沿南北方向遠(yuǎn)距離移動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)北極星的高度在變化，向北移動(dòng)時(shí)北極星升高，向南移動(dòng)時(shí)降低；(3)人們在地表面沿南北方向遠(yuǎn)距離移動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)天上星星的分布發(fā)生變化，向南移動(dòng)時(shí)，南天球原來看不到的星星會(huì)逐漸從地平線之下升起，而北天球原來看得見的星星則會(huì)逐漸消失在地平線下，向北移動(dòng)的情況則相反；(4)月食時(shí)，投影在月表面上的陰影的邊緣總是圓弧狀的。據(jù)此，他們分析得出結(jié)論：大地是圓球形的。

亞里士多德注重觀測證據(jù)的信念表明：感性經(jīng)驗(yàn)和必要的證明不僅優(yōu)于哲學(xué)信條而且優(yōu)于神學(xué)信條。

2讓學(xué)生認(rèn)識(shí)：社會(huì)環(huán)境對科學(xué)的制約

科學(xué)的發(fā)展關(guān)系到社會(huì)的進(jìn)步與人類的未來，反過來，社會(huì)的觀念尤其是國家的政策對科學(xué)的發(fā)展有著極其重要的影響。在科學(xué)史教學(xué)中，讓學(xué)生理解科學(xué)與社會(huì)環(huán)境之間的關(guān)系，十分必要，以拉瓦錫之死證明了社會(huì)環(huán)境對科學(xué)發(fā)展的重要性。

1765年，21歲的拉瓦錫在法國科學(xué)院宣讀了他的第一篇學(xué)術(shù)論文，同年他的設(shè)計(jì)被評選為城鎮(zhèn)路燈照明的最佳方案，并因此獲得了法國科學(xué)院頒發(fā)的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆?5歲當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。大革命開始之初，他的科學(xué)研究還未受到影響。但雅各賓上臺(tái)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(xué)界呼吁赦免拉瓦錫，但無濟(jì)于事。行刑前，辯護(hù)律師一次次提醒法官顧惜拉瓦錫的發(fā)明創(chuàng)造以及正在建立起來的新科學(xué)，革命法庭副長官考費(fèi)那爾的回答是：“革命不需要科學(xué)，只需要正義!”

3讓學(xué)生理解：科學(xué)改變了人的觀念

科學(xué)的深刻影響在于改變了人的思想觀念，讓學(xué)生從這個(gè)角度理解科學(xué)的意義可能更有價(jià)值。牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》被公認(rèn)是科學(xué)史上最偉大的著作之一，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(xué)時(shí)代的來臨。這給人類帶來了從未有過的自信，曾經(jīng)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，倫敦大學(xué)的米歇爾·亨特教授指出：“牛頓體系的本質(zhì)在于，地球和其他天體都按照相同規(guī)律運(yùn)動(dòng)，并且可以量化計(jì)算。”

達(dá)爾文的進(jìn)化論也漸漸地深入到人類思想和行為的各個(gè)方面：第一，人們認(rèn)識(shí)到，世界是動(dòng)態(tài)的、進(jìn)化的，而不是靜態(tài)的；第二，出現(xiàn)了社會(huì)達(dá)爾文主義，它認(rèn)為，人類社會(huì)也像自然界一樣“弱肉強(qiáng)食，物競天擇，適者生存”(達(dá)爾文曾在一封信中把社會(huì)達(dá)爾文主義斥為愚蠢的)；第三，確立了包括人類在內(nèi)所有生物共同起源的原理，人類與動(dòng)物的區(qū)別僅僅是程度非本質(zhì)上的，人類與其他許多物種一樣，必須經(jīng)受自然選擇，并不能以高貴的神態(tài)俯視其他物種，這預(yù)示著絕對人類中心論的滅亡；第四，進(jìn)化論并不是通向一個(gè)更好種類的過程，因?yàn)樽儺惖倪^程是隨機(jī)的、不定向的，成功的繁衍僅僅存在于那些具有最適合所處環(huán)境特定條件的特點(diǎn)的個(gè)體中，這就駁斥了把自然萬物看做是預(yù)先規(guī)定的，無法改變的宇宙目的論或自然界的預(yù)定論。

4讓學(xué)生體會(huì)：科學(xué)中的人性一面

進(jìn)行科技史的教學(xué)，可以挖掘科學(xué)中富有人文內(nèi)涵的材料，從人性的角度去探討科學(xué)家面臨的艱難抉擇、心靈與身體所經(jīng)受的折磨，以及不放棄科學(xué)探索的精神。“十五講”中有這么一例。1632年，伽利略的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書一出版轟動(dòng)了整個(gè)學(xué)術(shù)界。他的好朋友、教皇烏爾班八世在當(dāng)時(shí)內(nèi)外交困和學(xué)術(shù)界的壓力下，不得不對伽利略采取措施。伽利略被傳召到羅馬宗教法庭受審，他宣布放棄對法庭所認(rèn)為的異端信仰，宗教法庭感到滿意而判處他終身監(jiān)禁，傳說伽利略在公開放棄信仰之后喃喃自語說：“可是，它還是在運(yùn)動(dòng)呀!”此后，他對科學(xué)的熱忱仍不減當(dāng)年，只是不再涉及可能引發(fā)與教會(huì)沖突的問題，于1636年完成了另一本重要的科學(xué)著作《關(guān)于兩種新科學(xué)的談話》。提供這些素材給學(xué)生之后，我們可以設(shè)計(jì)問題，諸如，“伽利略的屈服，表明他懦弱嗎?為什么當(dāng)時(shí)他會(huì)屈服于羅馬教宗，你從中體會(huì)到什么?”從而幫助學(xué)生體會(huì)出“科學(xué)的革新者們要打破當(dāng)時(shí)已經(jīng)被人們廣泛所接受的觀點(diǎn)，并得出我們今天看來是理所當(dāng)然的結(jié)論，曾經(jīng)是多么困難的事情”“科學(xué)的探索”反映了“人類努力”的歷程、“科學(xué)家再偉大到底也還是人，也會(huì)害怕皮肉之苦的一面，沒必要神化”等道理。

以上只是筆者的幾點(diǎn)膚淺體會(huì)，更多的精華只有在反復(fù)閱讀后才能品味出來，而且不同的人從不同的學(xué)識(shí)基礎(chǔ)出發(fā)，得到的認(rèn)識(shí)又會(huì)有所不同。我們相信，閱讀此書，有助于發(fā)掘科學(xué)史的內(nèi)涵，提高駕馭科學(xué)史的能力，增強(qiáng)科學(xué)史教學(xué)的信心。