一个从不知道自己出生之前事情的人，永远是孩童

本文是针对吴国盛《科学的历程》的读书笔记，也是读书计划的第七篇，日拱一卒，滴水穿石。

史前时代

科学的进步在某些时候完全是被科学仪器的发明所推动的。

我们的语言只是一种集体性的记忆方式，我们的时间使集体性的活动能够步调一致。

数学、天文学和医学是一切伟大的文明都予以充分关注的学科。

世界观的重大变革从哥白尼开始，近代物理科学的形成标志是机械论学的建立。

宇宙始于137亿年前发生的大爆炸，时间、空间是大爆炸中产生的，空间的大小在天文学中同时意味着时间的长短，离我们越远的东西，我们看到的是它越早的样子。

若把地球的历史浓缩成一天24小时，1秒大约相当于5万年。如果地球在午夜零点诞生，那么生命大约起源于凌晨5点，脊椎动物起源于晚上9点，哺乳动物起源于晚10点，灵长类动物在晚11点37分出现，而人类的祖先差不多直到11点56分才出现。

科学的起源

希腊人热爱生活，天性乐观，崇尚理性和智慧，对求知有一种异乎寻常的热忱，希腊人开启了哲学，也开启了科学，说到底，哲学是科学的纯粹形态。希腊学术的两个重要特征一个是“惊异”，一个是以“闲暇”为条件。

哲学的目的就是把握理念，理念先于一切感性经验，具有超越的存在，日常世界只是理念世界不完善的摹本。

第一个自然哲学家泰勒斯“万物源于水”开创了唯物主义传统，找到的本原是物质性而非精神性的

原子论者德谟克里特：世界是统一的，可以用微观原子统一解释自然现象。

医学之父希波克拉底：医学不是巫术，从临床出发创立了体液理论。

柏拉图：强调理念的超越性，蔑视经验世界，发展了数学。

亚里士多德：事物的本质寓于事物本身之中，重视经验，发展了物理学和生物学。事物的变化有四因，质料因、形式因、动力因、目的因。

推动者比被推动者更高贵，灵魂比身体高贵。

欧几里得的古典原本，集希腊古典数学之大成，被后世毫无变动地使用了2000年。

托勒密：希腊天文学的集大成者，统治了西方天文学界1000多年。

阿基米德死于罗马士兵之手是头等重要的世界变迁的象征：热爱抽象科学的希腊人在欧洲世界的领导地位，被务实的罗马人所取代。罗马人所有的进步都限于工程方面细微的技术细节。他们没有梦想，因而到达不了新的视点。

中世纪

一般将公元5世纪罗马帝国灭亡到15世纪意大利文艺复兴这一千年来称为中世纪或中古时期。

5世纪到11世纪这500多年是黑暗年代，是蛮族入侵直接造成的。在黑暗年代，希腊的科学知识大多被人忘却，只有尚在流行的波依修斯的著作还有些对古典知识的介绍。波依修斯是了解希腊学术的最后一位罗马人，在12世纪之前，人们关于亚里士多德的知识都是从波依修斯那里来的。他编写的四科算术、几何、音乐、天文一直是中世纪学校的教本。波依修斯在狱中写作的《哲学的安慰》是一部重要的哲学作品，是哲学史上连接古代与现代的桥梁。

阿拉伯人通过大量翻译掌握了最先进的科学知识。

亚历山大里亚的炼金术提高了当时的化工水平。

传统中国社会：对技术是要求极端实用，一旦现实不提出直接的要求，就没有了发展的动力。这一点与希腊人所开创的科学体系完全不同。希腊人不讲实用，为理论而理论，这就为科学的发展开辟了无限的空间。希腊人的数学和自然哲学时隔1000多年仍然能推动欧洲科学的发展，充分显示出理论的力量。而实用性科学眼光不够远大，为自己设定的发展空间极小。

世界上第一所大学是1088年创立的博洛尼亚大学，起初就是一个讲学中心，后来由学生和老师组成。

培根：人们犯错误的四个原因，对权威过于崇拜、习惯、偏见、对有限知识的自负。

近代科学的诞生

达芬奇：画家、雕塑家、工程师、建筑师、物理学家、生物学家、哲学家，崇尚的实验精神促进了近代自然科学的成熟。

机械钟表的划时代进步是伽利略和惠更斯推动的，精度从15分钟提升到了10秒钟，机械钟表的进步推动了航海的发展，进而有了哥伦布、麦哲伦的事迹。

哥白尼：因为教会的施压，直到去世之前才敢发表。1543年5月24日，刚刚印好的《天体运行论》送到哥白尼面前，这时候他已经中风卧床很久了，据说，他只用颤抖的手抚摸了一下这本书，就与世长辞了。

第谷为开普勒留下了珍贵的观测数据，开普勒基于这些资料提出了开普勒三大定律。开普勒一辈子都很贫困。虽说身为宫廷天文学家，但薪水常常被拖欠。1630年11月15日，在去索要欠了20余年的薪水时，开普勒感染伤寒死于途中。伟大的天空立法者就这样离开了人世。

伽利略：近代物理学之父，创造并示范了新的科学实验传统。

机械自然观与科学方法论的建立：科研的金字塔模型，塔底是自然志和实验志的观察，往上是事实之间的关系，起初是偶然的关系，再后是稳定的关系，最后是内容丰富的相关性。

17世纪新物理学即牛顿力学建立，形成了伽利略-笛卡尔-牛顿的井然有序的数理世界。

18世纪与19世纪

拉瓦锡：终结燃素说，推出《化学纲要》，是化学史上划时代的事件，是化学领域中的牛顿。

19世纪最伟大的实验科学家法拉第的一生，是在逆境中顽强奋斗的一生。1804年进入印刷厂当童工，学到了不少科学知识，为了进入科研领域，不惜给当时的科学家当奴隶，成名以后，热情地给普通群众主办通俗科学讲座，希望科学能像当年在他心中引起崇高的理想那样教育下一代人。他拒绝了皇家学会会长的职位，也拒绝了国王封的爵位，在长达42年的科研生涯中，每天坚持对当天的实验情况做详细记录。

麦克斯韦是电磁波的预言人，但是因长期患病，48岁就与世长辞，他没能看到他所预言的电磁波真的在实验室里被发现。

焦耳：提出焦耳定律，导体在单位时间内放出的热量与电路的电阻成正比，与电流强度的平方成反比，为发现普遍的能量守恒与转化原理打下了基础。焦耳只是一位业余的实验爱好者，皇家学会一开始拒绝发表他的论文。

19世纪历史的显著特点是：将抽象的理论应用于实用技术，让物质世界的内在力量为智慧所控制，成为文明人的驯服工具。理论科学的伟大创新转变为技术科学的无比威力。

美国信奉实用主义，内战之后，美国的基础科学仍然十分落后，直到二战后许多优秀的欧洲科学家来到美国，才极大地推动了美国理论科学的发展。

电报的发明使得地球成了地球村：电报的电脉冲传遍全美各地，就像动物的神经一样。可是以梭罗为代表的批判主义者敏锐地对电报持反对态度，他敏锐地意识到，电报也许并没有解决从未解决的人类之间的沟通问题，它只是进一步掩盖了这种未沟通。它高效率地传播的只是无聊的信息。即时的消息并不能形成对时代的一种正确的理解，日常的琐事被充分放大，而时代本质的东西被忽视和遗忘。

20世纪

粒子物理学中的夸克模型、宇宙学中的大爆炸模型、分子生物学中的DNA双螺旋模型和地质学中的板块模型，被认为是20世纪理论科学中最重要的四大模型。

爱因斯坦：1905年是奇迹年，爱因斯坦在《物理学年鉴》发表了五篇论文，其中三篇都是划时代的成就，光电效应、布朗运动、相对论。爱因斯坦在生命的最后十年里希望将引力与电磁现象统一起来但未能成功。爱因斯坦生前反复强调不设立坟墓，不立纪念碑，因此遵照遗嘱，没有举行公开的葬礼，火化时只有几位最亲近的朋友在场，骨灰则被秘密保存。

红移带来了宇宙学的兴起，建立在牛顿力学基础上的古典宇宙模型，原则上是一个无限空旷的宇宙空间。现代宇宙学有两个来源，它的理论来源是爱因斯坦的广义相对论，它的观测方面的来源则是大尺度红移现象的发现。在牛顿理论中，时间和空间只是一个空空如也的框子，是用来装物质的。在广义相对论中，爱因斯坦认为物质的质量将决定空间的弯曲程度，所谓引力究其实质是空间发生的弯曲。

20世纪是物理学的世纪：由于分子生物学的诞生而促成的物理学范式向生命科学的侵入，格外地说明了物理科学在全部自然科学中的核心地位。物理科学的核心地位决定了今日主流世界图景的物理学性质，这被许多人成为“大物理沙文主义”。

然而，当代自然科学的世界图景事实上并不是完整统一的，相反，它处于一种非常明显的分裂状态：第一种图景，由量子物理学所表述的微观世界是无时间的，第二种图景，由热力学第二定律所表述的热力学过程是熵增的，第三种图景，由现代宇宙学（相对论宇宙学）所表述的宇宙演化进程，属于有时间性的、熵减的且可以预测的自然过程，第四种图景，由进化生物学所表述的生命世界的发展道路，属于有时间性的、熵减的且不可能预测的自然过程。

存在科学和演化科学并立，是当代理论自然科学的一个基本格局，对它们的整合将是世界图景的另一次重建。

现代科学世界图景的分裂状态以“时间性”作为分野的标志。近代科学有两个传统，即数理科学传统与博物学传统。它们最终的分野就在于前者以数理化的方式对待自然，后者则面向自然的历史性和时间性。以牛顿、爱因斯坦为代表的古典数理科学倾向于否定时间的真实性，它对待时间之矢的态度是，时间的方向性、过去与未来的不对称性，只是一种与人类这个特有物种相关的幻觉。相对论引入的流行概念，将整个宇宙变成了一个本质上没有演化、没有时间性的整块宇宙，代表人物是霍金，他的宇宙模型建立在虚时间基础上，而虚时间是对坐标时间的进一步坐标化，因而完全是非时间性的。然而物理科学内部从19世纪就在引入时间之矢，热力学第二定律揭示了物理世界的方向性和过程性，给出了一个时间箭头。

整合的主要成就是发展了以概率学说为核心内容的统计力学，统计力学将概率论运用于大量分子的统计行为，得出他们的平均值，而这个平均值就是宏观可观测值。

由于广义相对论的宇宙学无法逃避有一个起点，量子论与引力论终于会合到一起来，在宇宙初始的一个极短时间内，量子论开始起作用。在未来的统一理论中，会有一个内禀的时间之矢，这个应与热力学的时间之矢相一致。

耗散结构的创立者普里戈金：我读柏格森的《创造进化论》感受到的魔力至今记忆犹新，我们越是深入地分析时间的自然性质，我们就会越加懂得时间的延续就意味着发明，就意味着新形式的创造，就意味着一切新鲜事物连续不断地产生。

还原论：牛顿力学拆整为零，把复杂的事物分解成简单事物的组合，不考虑与其余部分复杂的相互联系，孤立地分析系统的情况，这个把宏观物理现象归结为微观物理现象组合的方法成了近代科学一个占主导地位的方法论。还具体表现为，力图将心理意识现象还原为大脑的生理机能，把生命现象还原为物理和化学现象，把化学现象还原为原子和分子的运动和结构，把物理学还原为力学。即，把全部自然科学分解为力学。

爱因斯坦曾经说过：人们总想以最适当的方式来画出一幅简化和易领悟的世界图像；于是他就试图用他的这种世界体系来代替经验的世界，并来征服它。这就是画家、诗人、思辨哲学家和自然科学家所做的，各人都把世界体系及其构成作为他的感情生活的支点，以便由此找到他在个人经验的狭小范围里所不能找到的安静和安定。

以玻尔为首的哥本哈根学派整合了以物质的波动图像为基础的波动力学和以物质的粒子图像为基础的矩阵力学，提出了波函数的统计解释、海森堡测不准原理和玻尔互补原理。

哲学上有所谓“量变引起质变”的命题，但是刻画这些命题的突变论直到20世纪70年代才出现。

弗雷德·艾根提出超循环理论解释生命如何从物理和化学的层次突现而来：在化学进化之后，存在一个生物大分子的自组织进化，在这个过程中，原始的蛋白质和核酸之间的相互作用形成了某种超循环组织，能够稳定地、协同整合地朝着自我优化的方向进化。

系统科学的新生代大多在20世纪70年代提出，包括托姆的突变论、哈肯的协同学、普里戈金的耗散结构论、艾根的超循环论，创造了为科学共同体所认可的成果。但是从70年代末开始，致力于探索复杂性、非线性和整体性的科学家们，几乎又被另一个新的领域所吸引，那就是混沌学。混沌是由确定性导致的随机性。非线性既导致自组织，也导致混沌，何时出现自组织，何时出现混沌，这些问题都提示系统科学需要一个新的概念框架。也许系统的“突现性”能给出答案。

我的思考

20-40岁是成就一番事业的黄金年龄。

中国和罗马一样都是农业大国，也是注重实用，要从罗马的衰落中有所借鉴。必须要有一些仰望星空的人作为整个国家的智慧与信仰。是不是只有资源富足的国家才会尊重逻辑，而还在生存线上的国家必须先发展实用技术？

希腊有自己的智慧，为什么会被罗马灭掉呢？科技大爆炸之后，科学理论逐步传播开来，大家都可以发展技术，然后打仗，造成你灭亡的是你的慷慨吗？

爱智慧也是一种宗教。不同宗教对文明的推动力孰优孰劣不好说。

去一个地方的话，就去那里的图书馆看看，藏书的摆放就可以知道一个国家愿意思考的人都在关注什么。纵使沧海桑田，人对智慧的追求不变，藏书是被保护起来的，是一个文明最珍贵的遗产，只有书是可以永流传的。

历史上很多伟人在活着的时候是没有看到自己功成名就那一天的，有死于战争、死于病痛、穷困潦倒的，他们是被内心对智慧的追求或者对世人的悲悯驱动着开创伟大事业的，而不是为了流芳百世才去做。