一位科研工作者，將其科研工作中的心得體會(huì)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(gè)接一個(gè)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(jìn)行理性闡述，達(dá)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(huì)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(shí)課程教材。
作者簡(jiǎn)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(zhǎng)；2013年至今，任浙江科技學(xué)院校長(zhǎng)。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(yàn)科學(xué)到精確科學(xué)
第一則定性描述經(jīng)驗(yàn)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(yán)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(yàn)客觀真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)
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(yàn)科學(xué)到精確科學(xué)第一則 定性描述經(jīng)驗(yàn)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(yán)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(yàn)客觀真理的唯一標(biāo)準(zhǔn) 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(duì)性 第十七則 從定性到定量的飛躍第十八則 兩種機(jī)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(shí)空對(duì)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(rèn)知客觀的相對(duì)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(xiàn)
第一章從經(jīng)驗(yàn)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(gè)階段：第一個(gè)階段是公元前3000年到公元十五世紀(jì)，我們把它稱為經(jīng)驗(yàn)科學(xué)階段。第二個(gè)階段是從十五世紀(jì)到現(xiàn)在，科學(xué)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)突飛猛進(jìn)的階段，稱之為精確科學(xué)階段。
第一則 定性描述經(jīng)驗(yàn)言傳
在經(jīng)驗(yàn)科學(xué)階段，人類的科學(xué)事業(yè)處于初級(jí)發(fā)展時(shí)期，科學(xué)發(fā)展主要依靠人的“經(jīng)驗(yàn)”。經(jīng)驗(yàn)從實(shí)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(duì)于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，意會(huì)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(yàn)傳授主要通過人與人之間（如長(zhǎng)輩與晚輩，先生與弟子，師傅與徒弟等）的共同勞動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，具有歸納推理特征。
經(jīng)驗(yàn)科學(xué)范式:因?yàn)榍叭送ㄟ^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(yàn)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?zé)颇承┠嗤量色@得具有一定機(jī)械強(qiáng)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(jì)，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(duì)人類文明發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。制備陶瓷的工藝不斷進(jìn)步，代代相傳。盡管如此，那時(shí)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(duì)含量對(duì)產(chǎn)品的顏色、機(jī)械強(qiáng)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(yàn)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(yàn)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(yàn)。像戰(zhàn)國時(shí)期成編的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，明朝時(shí)期成書的《本草綱目》等均為典型的經(jīng)驗(yàn)科學(xué)論著。中醫(yī)的明顯療效使人們確信此類經(jīng)驗(yàn)方法的有效性，并在過去幾千年的歷史長(zhǎng)河中不斷發(fā)展和傳承。某一藥方告知患者在煎藥時(shí)需要“溫度適中”、“文火煎藥”、“加水一升”（其實(shí)在古代中國，不同地方，對(duì)“升”的量化定義可相差一倍以上�。坏剿幮凶ニ帟r(shí)，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(dāng)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(shí)，老中醫(yī)并不精確知道此時(shí)那張狗皮膏藥的實(shí)際溫度，因此他也不知道藥分子從皮膚向內(nèi)擴(kuò)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(yàn)特征。 又如明代李時(shí)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。現(xiàn)在，青蒿素已走向全世界，其獨(dú)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(yàn)科學(xué)范疇的中醫(yī)學(xué)對(duì)人類外科醫(yī)學(xué)的最早貢獻(xiàn)。 應(yīng)該指出：作為經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(diǎn)是強(qiáng)調(diào)整體，強(qiáng)調(diào)聯(lián)系，強(qiáng)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(qiáng)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(zhǎng)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(gè)世界所證實(shí)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(cè)、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(bǔ)。古代中醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)人的患病與周圍環(huán)境等相關(guān)聯(lián)，具有時(shí)間延續(xù)性或周期性，如“天人合一”、“冬病夏治”、“治未病”等觀點(diǎn)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(shí)期名醫(yī)扁鵲、唐代大醫(yī)學(xué)家孫思邈等均對(duì)此有精辟概述。事實(shí)上，絕大多數(shù)慢性病均有一個(gè)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(dá)一定年齡T1歲時(shí)，某些慢性病的病情參數(shù)開始上升和波動(dòng)，并逐漸量變與積累，但此時(shí)屬于臨界期，生活、工作等尚能依舊與自理；到達(dá)年齡T2歲時(shí)，質(zhì)變開始，代表慢性病嚴(yán)重程度的病情參數(shù)急劇上升，此時(shí)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(shí)已晚，當(dāng)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(dāng)進(jìn)行預(yù)防性治療，從而增加T1和T2的值，延長(zhǎng)人的健康周期，改善生活質(zhì)量。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明：良好的生活態(tài)度及方式，輔加先進(jìn)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(huì)通過蛋殼擴(kuò)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(huì)去研究溫度、食鹽濃度與腌制時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，因?yàn)檫@樣的經(jīng)驗(yàn)工藝對(duì)腌制咸鴨蛋來說已經(jīng)夠用了�，F(xiàn)在人們知道，中國古代的食品腌制工藝、狗皮膏藥對(duì)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(kuò)散原理”的最早應(yīng)用，而擴(kuò)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(yàn)科學(xué)色彩。經(jīng)驗(yàn)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(yàn)科學(xué)有其很大的局限性。此外，由于經(jīng)驗(yàn)科學(xué)以定性的“經(jīng)驗(yàn)”為基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)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(gè)問題：（1）由于“經(jīng)驗(yàn)”往往帶有一定的主觀性，故以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的推理或判斷失誤概率較大，容易導(dǎo)致錯(cuò)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(gè)燒制過程的升溫、保溫和降溫過程的控制僅僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(huì)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(dāng)我們經(jīng)太陽暴曬后，來到樹蔭底下，感到?jīng)隹�；但�?dāng)我們從空調(diào)房間出來，來到同樣的樹蔭底下，我們會(huì)感到很熱。因?yàn)槿藢?duì)溫度的感覺不僅僅取決于其絕對(duì)值的大小，還要受溫度正負(fù)變化量的影響。（2）定性描述導(dǎo)致精確重復(fù)實(shí)驗(yàn)難度增大，傳承成為難題，導(dǎo)致大量?jī)?yōu)秀經(jīng)驗(yàn)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(yàn)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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