一位科研工作者，將其科研工作中的心得體會以及所思所想綜合成了二十四節(jié)課。在這二十四節(jié)思辨課中，作者較為系統(tǒng)地論述了科研工作一般科學(xué)思維范式、科學(xué)精神以及科學(xué)與其它諸多學(xué)科（哲學(xué)、藝術(shù)、文學(xué)、心理學(xué)、科幻等）相互滲透問題，是文理交叉的哲理性書籍。在寫作上，作者用一個接一個科學(xué)人文事例講述道理，力圖淡化人文社科與自然科學(xué)之間的邊界痕跡，試圖將科學(xué)法則、思辨方式、探索規(guī)律、科學(xué)與人文融合等作為一種文化進行理性闡述，達到讓學(xué)生在今后的科學(xué)學(xué)習(xí)和生活中，有效引領(lǐng)思維、領(lǐng)悟規(guī)律、感受科學(xué)美妙之目的。
因之，本書適合人文、理工科以及社會科學(xué)工作者閱讀，也適合作為大專院校大學(xué)生的文理交叉類通識課程教材。
作者簡介：
葉高翔教授，博士、博士生導(dǎo)師。1982年7月畢業(yè)于杭州大學(xué)物理系，獲學(xué)士學(xué)位后留系任教；1988年7月，在杭州大學(xué)物理系獲碩士學(xué)位；1994年11月在浙江大學(xué)物理系獲理學(xué)博士學(xué)位；1998年浙江“四校合并”后，在浙江大學(xué)理學(xué)院物理系任教至今。2005年至2008年，任浙江大學(xué)黨委副書記；2008年至2013年，任杭州師范大學(xué)校長；2013年至今，任浙江科技學(xué)院校長。研究領(lǐng)域涉及薄膜物理、納米科學(xué)、科學(xué)哲學(xué)等，先后在PhysicalReviewLetters，PhysicalReviewB，SurfaceScience等國際性雜志上發(fā)表SCI論文60余篇。曾在美國印第安納大學(xué)、意大利國際理論物理中心、德國于利希研究中心和德國亞琛工大物理系等學(xué)習(xí)及合作研究。
目錄：
引言
第一章從經(jīng)驗科學(xué)到精確科學(xué)
第一則定性描述經(jīng)驗言傳
第二則精確定量數(shù)學(xué)推演
第二章科學(xué)探索的嚴密邏輯
第三則孤立、片面、靜止看問題
第四則“守株待兔”與歸納推理
第五則演繹推理：演繹未經(jīng)證明的假說
第六則客觀、精確定量、任意可重復(fù)
第七則科學(xué)理論為何與真理齊名？
第三章科學(xué)否定與創(chuàng)新
第八則檢驗客觀真理的唯一標準
第九則科學(xué)否定與創(chuàng)新同步
第十則宇宙奧秘是不可窮盡的？
第十一則科學(xué)創(chuàng)新難度的變遷引言第一章從經(jīng)驗科學(xué)到精確科學(xué)第一則 定性描述經(jīng)驗言傳第二則 精確定量數(shù)學(xué)推演第二章科學(xué)探索的嚴密邏輯第三則 孤立、片面、靜止看問題第四則 “守株待兔”與歸納推理第五則 演繹推理：演繹未經(jīng)證明的假說第六則 客觀、精確定量、任意可重復(fù)第七則 科學(xué)理論為何與真理齊名？第三章科學(xué)否定與創(chuàng)新第八則 檢驗客觀真理的唯一標準 第九則 科學(xué)否定與創(chuàng)新同步 第十則 宇宙奧秘是不可窮盡的？第十一則 科學(xué)創(chuàng)新難度的變遷第十二則 思想是第一位的！第十三則 今天學(xué)習(xí)明天創(chuàng)新第四章科學(xué)與科學(xué)哲學(xué)第十四則 宇宙客觀真理的化身第十五則 科學(xué)假說：智慧靈感閃爍之光第十六則 有限與無限的相對性 第十七則 從定性到定量的飛躍第十八則 兩種機理---決定論與概率論 第十九則線性與非線性思維第二十則 時空對稱與守恒律 第五章客觀真理與主觀心理第二十一則 心誠則靈 第二十二則 主觀認知客觀的相對性第六章科學(xué)與藝術(shù)第二十三則 最高境界：多學(xué)科相互貫通第二十四則 真理與美的關(guān)聯(lián)結(jié)束語人類文明奔向何方？附錄討論題參考文獻
第一章從經(jīng)驗科學(xué)到精確科學(xué)
人類的科學(xué)事業(yè)大致可以分成兩個階段：第一個階段是公元前3000年到公元十五世紀，我們把它稱為經(jīng)驗科學(xué)階段。第二個階段是從十五世紀到現(xiàn)在，科學(xué)發(fā)展進入了一個突飛猛進的階段，稱之為精確科學(xué)階段。
第一則 定性描述經(jīng)驗言傳
在經(jīng)驗科學(xué)階段，人類的科學(xué)事業(yè)處于初級發(fā)展時期，科學(xué)發(fā)展主要依靠人的“經(jīng)驗”。經(jīng)驗從實踐中來，一般以定性為特征，即很少采用精確數(shù)字描述，基本不用數(shù)學(xué)，至多也只用初等數(shù)學(xué)。對于實踐經(jīng)驗，意會容易，精確數(shù)學(xué)表述較難，即定量推演一般不易采納。在古代，經(jīng)驗傳授主要通過人與人之間（如長輩與晚輩，先生與弟子，師傅與徒弟等）的共同勞動來實現(xiàn)，具有歸納推理特征。
經(jīng)驗科學(xué)范式:因為前人通過A過程得到B結(jié)果，所以后人也可操作A過程得到B結(jié)果。且A過程和B結(jié)果均為定性或半定量描述，帶有主觀痕跡。
在經(jīng)驗科學(xué)階段，人們采用初等算術(shù)和直觀幾何學(xué)，在陶瓷、冶煉、火藥、造紙，古代醫(yī)術(shù)，幾何光學(xué)，靜磁學(xué)，靜電學(xué)、天文學(xué)、聲學(xué)、原子分子學(xué)等方面取得了較大突破。人類材料科學(xué)的發(fā)展是從陶瓷的燒制開始的。約八千至九千年前，中國人就已知道用高溫燒制某些泥土可獲得具有一定機械強度的固體器皿，即陶器，其原理即為現(xiàn)代科學(xué)中的所謂“固相反應(yīng)”。約兩千年前，中國人開始燒制真正意義上的瓷器。漢代以后中國的景德鎮(zhèn)地區(qū)，已有各種各樣的瓷器生產(chǎn)。在十七和十八世紀，中國成為世界瓷都，通過海路和陸路，中國瓷器暢銷全世界，成為世界性的商品，對人類文明發(fā)展起到了積極的推動作用。制備陶瓷的工藝不斷進步，代代相傳。盡管如此，那時的中國人并不知道陶瓷中各種礦物質(zhì)的精確含量，也不清楚精確改變礦物質(zhì)相對含量對產(chǎn)品的顏色、機械強度、耐高溫、熱脹冷縮等物理特性的影響。所以，陶器和瓷器的發(fā)明和發(fā)展是經(jīng)驗科學(xué)的典型成果。在古代中國，中醫(yī)學(xué)的發(fā)展也帶有鮮明的經(jīng)驗科學(xué)特征。幾千年來，一代又一代中醫(yī)學(xué)家用各類草藥和各種方法為中國及周邊國家人民醫(yī)治了大量疾病，積累了豐富經(jīng)驗。像戰(zhàn)國時期成編的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，明朝時期成書的《本草綱目》等均為典型的經(jīng)驗科學(xué)論著。中醫(yī)的明顯療效使人們確信此類經(jīng)驗方法的有效性，并在過去幾千年的歷史長河中不斷發(fā)展和傳承。某一藥方告知患者在煎藥時需要“溫度適中”、“文火煎藥”、“加水一升”（其實在古代中國，不同地方，對“升”的量化定義可相差一倍以上�。�；到藥行抓藥時，只見藥劑師憑借手感，將幾兩或幾錢的某種草藥分成數(shù)堆；中醫(yī)學(xué)家可用草藥治病，但不必知道草藥中的具體化學(xué)成分，也不知道同種名稱但產(chǎn)地不同的草藥中化學(xué)成分的變化；當老中醫(yī)將手中的狗皮膏藥放在明火上烘烤后貼在病人患處時，老中醫(yī)并不精確知道此時那張狗皮膏藥的實際溫度，因此他也不知道藥分子從皮膚向內(nèi)擴散的速度和濃度衰減曲線等。諸如此類的治病方法均帶有鮮明的經(jīng)驗特征。 又如明代李時珍發(fā)明瘧疾寒熱治療方法：“用青蒿一把，加水二升，搗汁服”。此處的“一把”究竟是多少重量呢？其誤差顯而易見�，F(xiàn)在，青蒿素已走向全世界，其獨特明顯療效已被現(xiàn)代科學(xué)反復(fù)證明。在《三國志》中記載的“刮骨療毒”以及在《三國演義》中記載的華佗要為曹操開顱醫(yī)治頭痛頑疾的故事，是作為經(jīng)驗科學(xué)范疇的中醫(yī)學(xué)對人類外科醫(yī)學(xué)的最早貢獻。 應(yīng)該指出：作為經(jīng)驗科學(xué)典范之一的早期中醫(yī)學(xué)不但是成功的，而且有些先進的理念是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)均需要學(xué)習(xí)和借鑒的。中醫(yī)學(xué)的最大特點是強調(diào)整體，強調(diào)聯(lián)系，強調(diào)平衡；采用“醫(yī)者意也”、“整體調(diào)理”、“陰陽平衡”、“以柔克剛”、“以毒攻毒”等有效治療方法。例如中醫(yī)學(xué)非常注重人體的整體調(diào)理，提高整體免疫力；中醫(yī)學(xué)強調(diào)以整體治療效果為主，只要能改善病人的生活質(zhì)量、延長壽命，哪怕“人瘤共存”也是成效。類似高超的諸多中醫(yī)治療理念現(xiàn)在已被整個世界所證實和接受，與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的影像拍攝、精確物理和化學(xué)檢測、化學(xué)和生物制藥、化療、放療、手術(shù)等治療方法形成了良好的互補。古代中醫(yī)學(xué)強調(diào)人的患病與周圍環(huán)境等相關(guān)聯(lián)，具有時間延續(xù)性或周期性，如“天人合一”、“冬病夏治”、“治未病”等觀點便是典型例子。早在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就提出了“不治已病治未病”的防病養(yǎng)生謀略，春秋戰(zhàn)國時期名醫(yī)扁鵲、唐代大醫(yī)學(xué)家孫思邈等均對此有精辟概述。事實上，絕大多數(shù)慢性病均有一個逐步發(fā)展過程，古代中醫(yī)學(xué)“治未病”的理念如圖1-1所示：正常人出生以后沒有慢性病，到達一定年齡T1歲時，某些慢性病的病情參數(shù)開始上升和波動，并逐漸量變與積累，但此時屬于臨界期，生活、工作等尚能依舊與自理；到達年齡T2歲時，質(zhì)變開始，代表慢性病嚴重程度的病情參數(shù)急劇上升，此時已重病纏身，需要即刻治療�！爸挝床 崩砟罡嬲]人們：我們的上策應(yīng)該是治未病，即在T1歲前積極預(yù)防患病，在T1歲與T2歲之間應(yīng)密切關(guān)注病兆變化，小病慎防早治，延緩和控制病情量變；T2歲以后治病不僅痛苦且為時已晚，當然還是要積極醫(yī)治的；要培養(yǎng)良好的生活和工作習(xí)慣（包括飲食習(xí)慣、營養(yǎng)平衡、勞逸結(jié)合、修身養(yǎng)心、心理調(diào)節(jié)等），適當進行預(yù)防性治療，從而增加T1和T2的值，延長人的健康周期，改善生活質(zhì)量�，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明：良好的生活態(tài)度及方式，輔加先進預(yù)防措施，完全可使絕大多數(shù)人的T1和T2值顯著增加！在中國古代有一種腌制食品的傳統(tǒng)工藝，如咸鴨蛋的腌制方法：將新鮮鴨蛋放在摻有干凈泥土的鹽水里，鹽分子便會通過蛋殼擴散到蛋內(nèi)。我們的先輩代代相傳咸鴨蛋的腌制方法，知道夏天腌制咸鴨蛋較快，而冬天則較慢，但他們不必知道夏天和冬天的精確溫度差是多少，也不必知道水中食鹽濃度的精確值，更不會去研究溫度、食鹽濃度與腌制時間的函數(shù)關(guān)系，因為這樣的經(jīng)驗工藝對腌制咸鴨蛋來說已經(jīng)夠用了。現(xiàn)在人們知道，中國古代的食品腌制工藝、狗皮膏藥對關(guān)節(jié)炎的治療原理等均是后來半導(dǎo)體物理中“原子分子擴散原理”的最早應(yīng)用，而擴散原理偏微分方程的建立和精確求解則是在牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分理論之后完成的。其它方面，如古代的造紙術(shù)、航海、青銅冶煉、蠶絲養(yǎng)殖等均帶有鮮明的經(jīng)驗科學(xué)色彩。經(jīng)驗科學(xué)一般只注重結(jié)果，而不太關(guān)注深層原因，即只注重“怎么樣”而不關(guān)注“為何如此”。因此，經(jīng)驗科學(xué)有其很大的局限性。此外，由于經(jīng)驗科學(xué)以定性的“經(jīng)驗”為基礎(chǔ)，對整個研究過程的推理、判斷、相互交流、成果記錄及傳承等主要依靠文字或粗略的數(shù)字，直接導(dǎo)致以下三個問題：（1）由于“經(jīng)驗”往往帶有一定的主觀性，故以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的推理或判斷失誤概率較大，容易導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。例如在陶瓷的燒制過程中，如果僅僅憑肉眼觀察爐火顏色判斷爐溫，整個燒制過程的升溫、保溫和降溫過程的控制僅僅憑經(jīng)驗進行，那么，由于溫度變化曲線無法重復(fù)，所獲產(chǎn)品的成品率不會很高，其質(zhì)量重復(fù)性和一致性也一定很低。再如，夏日炎炎，當我們經(jīng)太陽暴曬后，來到樹蔭底下，感到?jīng)隹�；但當我們從空調(diào)房間出來，來到同樣的樹蔭底下，我們會感到很熱。因為人對溫度的感覺不僅僅取決于其絕對值的大小，還要受溫度正負變化量的影響。（2）定性描述導(dǎo)致精確重復(fù)實驗難度增大，傳承成為難題，導(dǎo)致大量優(yōu)秀經(jīng)驗和技術(shù)失傳。如果要完美復(fù)制馬王堆出土的兩千多年前的編鐘，使我們?nèi)硕牪怀鲈蛷?fù)制品的發(fā)音區(qū)別，那是十分困難的。類似像越王勾踐的青銅劍、精美的宋瓷、北京故宮太和殿中的金磚等同樣很難被完美復(fù)制。（3）在經(jīng)驗科學(xué)階段，定性的歸納推理成為主要推理范式。由于沒有采用精確的高等數(shù)學(xué)工具，若要通過精確數(shù)學(xué)演繹獲得本質(zhì)性推論幾乎沒有可能。
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