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科學(xué)是一個(gè)尋找真理的持續(xù)過(guò)程，一次發(fā)現(xiàn)宇宙運(yùn)行方式的永恒之旅。而人們對(duì)宇宙的探索可以追溯到文明伊始。在人類(lèi)好奇心的驅(qū)使下，科學(xué)一直依靠的都是人們的推理、觀察和實(shí)驗(yàn)。古希臘最著名的哲學(xué)家亞里士多德著作頗豐，涵蓋科學(xué)領(lǐng)域的諸多學(xué)科，為后來(lái)的很多科學(xué)成就奠定了基礎(chǔ)。雖然他也非常善于觀察自然，但依靠的卻是思考和辯論，從不做任何實(shí)驗(yàn)；因此，他做出了很多錯(cuò)誤結(jié)論。例如，他曾斷言，重的物體比輕的物體下落速度快；如果一個(gè)物體比另一個(gè)物體重一倍，下落速度也將快一倍。雖然這些結(jié)論是錯(cuò)誤的，但當(dāng)時(shí)并沒(méi)有人提出質(zhì)疑，直到1590年才被伽利略 伽利雷推翻。我們現(xiàn)在清楚地知道，一位合格的科學(xué)家必須依靠實(shí)驗(yàn)證據(jù)，但當(dāng)時(shí)還未有人意識(shí)到。

科學(xué)方法

17世紀(jì)初，英國(guó)哲學(xué)家弗朗西斯 培根率先提出了一個(gè)有關(guān)科學(xué)的邏輯體系。他的科學(xué)方法建立在早他600年的阿拉伯科學(xué)家阿爾哈曾及之后的法國(guó)哲學(xué)家勒內(nèi) 笛卡兒的研究基礎(chǔ)上。該方法要求科學(xué)家先進(jìn)行觀察，然后形成理論，以解釋觀察到的現(xiàn)象，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論正確與否。如果理論看似正確，則將實(shí)驗(yàn)結(jié)果交給同行評(píng)審。這時(shí)，會(huì)邀請(qǐng)相同或相近領(lǐng)域的人士前來(lái)，或指出漏洞，進(jìn)而證明理論有誤，或重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確。

做出可以驗(yàn)證的假設(shè)或預(yù)測(cè)總是不無(wú)裨益。1682年，英國(guó)天文學(xué)家埃德蒙多 哈雷觀測(cè)到了一顆彗星。他發(fā)現(xiàn)，這顆彗星與1531年和1607年觀測(cè)到的彗星很像，并提出這三次出現(xiàn)的彗星其實(shí)是同一顆。他預(yù)言，這顆彗星將于1758年再次出現(xiàn)，結(jié)果證明他的預(yù)言是正確的。現(xiàn)在，我們稱這顆彗星為“哈雷彗星”。因?yàn)樘煳膶W(xué)家?guī)缀鯚o(wú)法做實(shí)驗(yàn)，所以證據(jù)只能源自觀察。

實(shí)驗(yàn)可以用來(lái)檢驗(yàn)一條理論，也可以是推測(cè)性的。有一次，物理學(xué)家歐內(nèi)斯特 盧瑟福的學(xué)生正在用α粒子轟擊金箔，以期觀察到輕微的偏轉(zhuǎn)。盧瑟福觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)，建議他們把探測(cè)器放在α粒子放射源旁邊，結(jié)果竟然發(fā)現(xiàn)有些α粒子從薄如紙張的金箔上彈了回來(lái)。盧瑟福表示，這就仿佛是炮彈從薄紙上彈了回來(lái)，由此激發(fā)了他對(duì)原子結(jié)構(gòu)的猜想。

如果科學(xué)家在提出新的原理或理論的同時(shí)，能夠預(yù)測(cè)結(jié)果，那么實(shí)驗(yàn)將會(huì)更加引人入勝。如果實(shí)驗(yàn)與預(yù)測(cè)結(jié)果一樣，科學(xué)家就有了支撐該理論的證據(jù)。但即便如此，科學(xué)永遠(yuǎn)無(wú)法證明一條理論是正確的。正如20世紀(jì)的科學(xué)哲學(xué)家卡爾 波普爾所言，科學(xué)只能證明理論是錯(cuò)誤的。能夠得出預(yù)期結(jié)果的每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都將成為一個(gè)支持性證據(jù)，但只要有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)失敗，就足以摧毀整個(gè)理論。

數(shù)百年來(lái)，地心說(shuō)、四體液說(shuō)、燃素說(shuō)以及神奇介質(zhì)“以太”等人們長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為正確的概念都被證明是錯(cuò)誤的，并被新的理論取代。但是，這些新理論也僅僅是理論而已，有朝一日也有被推翻的可能。不過(guò)，這些理論畢竟有證據(jù)支撐，所以大多數(shù)情況下被推翻的概率較小。

思想的進(jìn)程

科學(xué)很少會(huì)按照簡(jiǎn)單、有邏輯的步伐前進(jìn)。獨(dú)立工作的多位科學(xué)家可能會(huì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)同一科學(xué)奧秘，但從某種程度上說(shuō)，幾乎每一次科學(xué)進(jìn)步都建立在前人的研究和理論基礎(chǔ)上。建造大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的一個(gè)原因是為了尋找希格斯粒子。在此之前的40年，也就是1964年，物理學(xué)家曾預(yù)言希格斯粒子的存在。這一預(yù)言則建立在對(duì)原子結(jié)構(gòu)數(shù)十年的理論研究基礎(chǔ)上，可以追溯到盧瑟福以及20世紀(jì)20年代丹麥物理學(xué)家尼爾斯 玻爾的研究。而他們的研究則取決于1897年電子的發(fā)現(xiàn)，而電子的發(fā)現(xiàn)又取決于1869年陰極射線的發(fā)現(xiàn)。但是，如果沒(méi)有真空泵的發(fā)明，沒(méi)有1799年電池的面世，這一切也只能是泡影。如果繼續(xù)追憶，這一鏈條還可以再回溯幾十年，甚至上百年。英國(guó)偉大的物理學(xué)家艾薩克 牛頓有這樣一句名言：“如果說(shuō)我比別人看得更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募绨蛏稀?rdquo;

及時(shí)批科學(xué)家

公元前6世紀(jì)到5世紀(jì)，古希臘活躍著史上最早一批擁有科學(xué)觀的哲學(xué)家。公元前585年，米利都的泰勒斯成功預(yù)言日食的出現(xiàn)。50年后，畢達(dá)哥拉斯在現(xiàn)為意大利南部的地方建立了一所數(shù)學(xué)學(xué)校。色諾芬尼在山上發(fā)現(xiàn)貝殼后，推論整個(gè)地球可能曾經(jīng)被大海覆蓋。

觀星人

與此同時(shí)，印度、中國(guó)和地中海的人們正試圖弄清楚天體的運(yùn)動(dòng)。他們繪制了星象圖，有時(shí)也將其用于航海，還給星星和星群命名。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)比那些“位置不動(dòng)”的星星，有些星星的運(yùn)行軌跡是不規(guī)則的。希臘人將這些游動(dòng)的星星稱為“行星”。中國(guó)人在公元前240年觀測(cè)到了哈雷彗星，1054年觀測(cè)到了超新星，也就是我們今天所說(shuō)的蟹狀星云。

智慧宮

公元8世紀(jì)末，阿巴斯王國(guó)在新的都城巴格達(dá)建立了智慧宮，這是一座宏偉的圖書(shū)館，促進(jìn)了伊斯蘭科技的快速發(fā)展。當(dāng)時(shí)發(fā)明了很多精巧的機(jī)械裝置，包括利用星位的航海裝置——星盤(pán)。煉金術(shù)空前繁榮，蒸餾等技術(shù)紛紛出現(xiàn)。圖書(shū)館的學(xué)者從希臘和印度收集了所有最重要的書(shū)籍，并將之翻譯成阿拉伯語(yǔ)。后來(lái)，西方國(guó)家再次發(fā)現(xiàn)了古人的著作，并學(xué)習(xí)源自印度包括0在內(nèi)的阿拉伯?dāng)?shù)字。

現(xiàn)代科學(xué)的誕生

隨著西方國(guó)家基督教會(huì)與科學(xué)真理的對(duì)立開(kāi)始減弱，1543年出現(xiàn)了兩本開(kāi)創(chuàng)性的圖書(shū)。比利時(shí)解剖學(xué)家安德烈亞斯 維薩留斯的《人體的構(gòu)造》一書(shū)用精致繪圖描述了人體解剖。同年，波蘭物理學(xué)家尼古拉 哥白尼撰寫(xiě)了《天體運(yùn)行論》一書(shū)，宣稱太陽(yáng)是宇宙的中心，從而推翻了托勒密一千多年前在亞歷山大城提出的地心說(shuō)。

1600年，英國(guó)醫(yī)生威廉 吉爾伯特撰寫(xiě)了《論磁》一書(shū)，解釋說(shuō)羅盤(pán)的指針之所以指向北，是因?yàn)榈厍虮旧砭褪且粔K巨大的磁石。他甚至認(rèn)為，地核是由鐵構(gòu)成的。1623年，另一位英國(guó)醫(yī)生威廉 哈維首次指出心臟像泵一樣工作，驅(qū)動(dòng)血液在體內(nèi)循環(huán)，從而推翻了可以追溯到1400年前希臘醫(yī)生蓋倫的理論。17世紀(jì)60年代，英裔愛(ài)爾蘭化學(xué)家羅伯特 玻意耳出版了多本著作，《懷疑派化學(xué)家》就是其中一本。他在此書(shū)中確定了一種化學(xué)元素，這標(biāo)志著化學(xué)的誕生。化學(xué)雖然源自神秘的煉金術(shù)，但作為一門(mén)科學(xué)自此與之區(qū)分開(kāi)來(lái)。

1665年，曾做過(guò)玻意耳助手的羅伯特 胡克出版了史上及時(shí)本科學(xué)暢銷(xiāo)書(shū)《顯微術(shù)》。書(shū)中精美的折疊式插圖上畫(huà)有跳蚤、蒼蠅眼睛等物體，為人們打開(kāi)了一個(gè)聞所未聞的微觀世界。之后，在1687年，一本被很多人視為世上最重要的科學(xué)書(shū)籍橫空出世，那就是牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，通常簡(jiǎn)稱為《原理》。他提出的運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律為經(jīng)典物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

元素、原子和進(jìn)化論

18世紀(jì)，法國(guó)化學(xué)家安托萬(wàn) 拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了氧氣在燃燒中的作用，推翻了之前的燃素說(shuō)。隨后，很多氣體及其特性得到了研究。正是受到大氣中氣體的啟發(fā)，英國(guó)氣象學(xué)家約翰 道爾頓提出每種元素都由不同的原子組成，并得出了原子量的概念。后來(lái)，德國(guó)化學(xué)家?jiàn)W古斯特 凱庫(kù)勒建立了分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，而俄國(guó)發(fā)明家德米特里 門(mén)捷列夫列出了及時(shí)個(gè)人們廣為接受的元素周期表。

1799年，亞歷山德羅 伏打在意大利發(fā)明了電池，為科學(xué)開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域，丹麥物理學(xué)家漢斯 克里斯蒂安 奧斯特以及同一時(shí)代的英國(guó)人邁克爾 法拉第發(fā)現(xiàn)了新的元素和電磁學(xué)，從而發(fā)明了電動(dòng)機(jī)。與此同時(shí)，人們用經(jīng)典物理學(xué)原理研究大氣、星體、光速以及熱的本質(zhì)，建立了熱力學(xué)這門(mén)學(xué)科。

研究巖層的地質(zhì)學(xué)家開(kāi)始重現(xiàn)地球的過(guò)去；因?yàn)闇缃^生物化石的發(fā)現(xiàn)，古生物學(xué)流行起來(lái)；英國(guó)一位未受過(guò)教育的女孩瑪麗 安寧成為聞名世界的化石收集者。恐龍的發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們關(guān)于進(jìn)化的想法，生命起源和生態(tài)的新理論也隨之出現(xiàn)，其中最著名的當(dāng)屬英國(guó)自然學(xué)家查爾斯 達(dá)爾文的進(jìn)化論。

不確定性和無(wú)限性

19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，一位名叫阿爾伯特 愛(ài)因斯坦的德國(guó)年輕人提出了相對(duì)論，撼動(dòng)了經(jīng)典物理學(xué)，結(jié)束了時(shí)空觀的時(shí)代。新的原子模型出現(xiàn)，人們證明光既是一種粒子，也是一種波。另一位德國(guó)人維爾納 海森堡證明了宇宙的不確定性。

然而，20世紀(jì)最受矚目的卻是技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)科學(xué)以史無(wú)前例的速度向前發(fā)展，并且精準(zhǔn)度越來(lái)越高。更強(qiáng)大的粒子對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了更為基礎(chǔ)的物質(zhì)組成單元；更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡告訴我們宇宙在不斷膨脹，且源于大爆炸；黑洞的概念開(kāi)始根深蒂固；無(wú)論暗物質(zhì)和暗能量為何物，宇宙似乎都被它們所充滿。天文學(xué)家開(kāi)始探索新的世界——圍繞遙遠(yuǎn)恒星運(yùn)動(dòng)的行星中，或許哪一顆上就有生命存在。英國(guó)數(shù)學(xué)家阿蘭 圖靈提出了圖靈機(jī)的概念，50年后我們就有了個(gè)人計(jì)算機(jī)、萬(wàn)維網(wǎng)和智能手機(jī)。

生命的奧秘

在生物學(xué)領(lǐng)域，染色體被證明是遺傳的基礎(chǔ)，DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)也被成功解碼。僅僅40年之后，人類(lèi)基因組計(jì)劃就正式啟動(dòng)，這項(xiàng)計(jì)劃看起來(lái)任重道遠(yuǎn)，但在計(jì)算機(jī)的輔助下，進(jìn)展越來(lái)越快。現(xiàn)在，DNA測(cè)序基本上已屬于一項(xiàng)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室操作；基因治療已從希望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)；及時(shí)只哺乳動(dòng)物也已成功克隆。

隨著科學(xué)家在各種研究成果的基礎(chǔ)上不斷前進(jìn)，對(duì)真理的探尋也將永不止步。雖然問(wèn)題似乎永遠(yuǎn)都多于答案，但未來(lái)的發(fā)現(xiàn)肯定會(huì)繼續(xù)讓人驚嘆不已。