科学的历史与未来

近代科学已经走过了300多年的历程，尤其是进入20世纪以后，科学与技术的发展更是一日千里，深刻地改变了并继续改变着世界的面貌。

人类经历了农业经济、工业经济时代，当前已经进入了信息时代，科学已成为人类现代文明的基石，成为技术革命和产业革命的基础和先导。科学与技术已成为推动经济和社会持续进步的决定性因素。知识的创新、知识的传播和应用已成为未来经济和社会发展最重要的、取之不竭的资源和动力，人类将进入知识经济时代。

总结科学发展的历史经验，展望科学的未来，将有助于我们更好地认识科学发展的规律，把握科学与技术跨世纪发展的趋势，从而更好地发展科学与技术，造福于国家和人民，建设更高程度的人类文明。

●科学的源泉、动力及条件

生活在两千多年以前的古希腊哲学家和思想家亚里士多德在他的名著《形而上学》一书中曾经写道，哲学与科学的诞生要有三个条件：一是“惊异”，人们对自然和社会现象的困惑与惊奇，激励了好奇心与求知欲；二是“闲暇”，当时的奴隶制为贵族和自由民提供了优裕的生活和时间，从事理性思辩；三是“自由”，古希腊的城邦民主制为哲学和科学的自由思想提供了空间。这为哲学与科学的繁荣提供了条件。

依据两千多年来科学发展的史实来考察科学的源泉、动力和条件，大体上仍然是正确的。差别在于不同的经济和社会发展水平对科学发展产生不同的推动力。现代社会和国家对科学的支持能力、推动能力、组织能力变得更为强大。

现代社会对科学发展的影响是多方面的，其中起决定作用的大致有四个方面。

1）社会对科学进步的需求。包括经济与生产技术方面的需求，国际竞争、国家安全、社会发展如粮食、人口及健康、能源、交通与通讯、资源合理利用、生态环境保护、社会稳定和可持续发展等需要。

2）社会为科学研究所能提供的物质条件。能够支持、吸引和稳定一批优秀科学人才，并为他们提供必要的经费、实验仪器、充分和便捷的文献、资讯网络和国际交流与合作的机会和条件；制订符合国情而又高瞻远瞩的科技立法与科学政策，建立先进的科学体制和规模适当、结构合理的科学建制，形成一批卓越的科学研究和高技术创新基地。

3）整个社会能为科学发展提供充分的学术自由和尊重知识、尊重人才、崇尚科学、鼓励创造的良好文化氛围和社会环境。

4）建立良好的科学教育基础和保持较高的科学普及水平。科学不可能孤立地产生，必须有相应的科学普及、有较高程度的科学教育和国民的科学素养才有可能产生一定数量和水平的优秀科学家队伍。

●科学的继承、发展、创新和突破

科学发展的基本特点是其科学知识、科学理论和科学方法的历史继承和发展。科学不是哪一个时代的产物，而是历史的积累和发展的结果。由于研究对象的多样性和复杂性，人们对其规律的认识往往有一个去粗取精，去伪存真，由表及里，由此及彼的过程，逐步发展成系统的科学知识。正如牛顿所说：他所以能比别人看得远些，只是因为他是站在巨人的肩膀之上。

科学的意义在于发现和创新。有新的发现，对已有的知识按新的观点进行分析和归纳，创造新的科学理论和新的科学方法，或者开发科学知识新的应用。

在某一科学领域中，当知识积累和发展到一定的程度，可能产生重大的突破。这种突破可能使某一科学领域的知识水平和知识结构发生根本性的变化，并且使一门或几门相关的学科得到迅猛的发展，例如：

———有重大科学意义的新物种、新现象、新规律的发现，如镭的放射性的发现，生物遗传进化规律、化学周期律、河外天体谱线的红移、DNA双螺旋分子结构的发现等。

———有重大影响的研究手段的使用，如电子显微镜、射电望远镜、核磁共振成像与CT、电子计算机、人造卫星及遥感技术的应用等。

———有重大影响的新的科学方法的应用，如数理统计方法、快速富里叶变换（FFT）和小波变换方法、有限元方法、系统分析方法、机器证明方法等。

———关键性的新科学概念的提出，如光的波粒二象性、反粒子、不对称、化学键、遗传密码、反馈等。

———一种新科学理论的创建，如牛顿力学、道尔顿原子论、麦克斯韦尔电磁场理论、相对论、量子论、达尔文进化论、摩尔根遗传理论、维纳控制论、地球板块飘移理论等。

———一个新学科的创立，如天体物理、地球物理、量子化学、分子生物学等，当代主要发生在科学的前沿和学科间的交叉。

贝尔纳提出，许多科学观念的改变就合成一场科学革命。迄今，已发生的科学革命，其中包括一些重大的科学突破，往往不仅仅是重大知识和方法上的创新，而且从某种意义上是对原有知识结构和理论体系的重整与更新。科学革命往往在原有理论与新的实验事实发生不可调和的矛盾后引发的。例如相对论的创立、量子理论的诞生、DNA双螺旋分子结构的发现和分子生物学的诞生都可看成是科学革命的事例。

技术革命则是指一种能使整个社会生产力得以跃进性提高的新技术体系的出现，并逐步取代原有的技术体系成为社会生产力的主导，而旧有技术仍可能相当长时期内继续存在。例如蒸汽机技术、电磁动力机械技术、内燃机、化学合成技术、核能技术、半导体和大规模集成电路技术、计算机技术、空间技术等。近现代科学与技术史表明，科学的新发现孕育和带动技术的创新，科学革命往往也是技术革命的基础、动力和先导。

●科学对生产力和社会进步的推动

近代科学诞生以来，它对经济和社会的推动作用越来越广泛、深刻和巨大。

首先，科学构成了现代社会的知识基础，而作为科学知识的应用和发展———技术已成为社会生产力中最活跃、最关键的因素。“科学技术是第一生产力”准确地反映了时代的特点。

19世纪以来，麦克斯韦尔电磁场理论导致电力技术革命和产业革命，由于量子化学、化学键理论导致以煤和石油为原料的现代合成化学工业的发展；相对论和原子核理论导致核能技术，量子理论和电子学理论导致半导体和微电子技术的突破，进而带来的微电子与信息产业的革命，以及计算机与数字通讯网络技术所带来的全球化信息时代等证明了科学与技术已成为当代经济与社会发展的决定性因素。科学与技术的进步不仅对社会生产效率、产品品质和多样性、生产和经营方式，而且对社会整体经济结构和人们的生活方式和社会观念也产生了革命性的影响。

科学深化了对人类社会与自然系统之间关系的认识，从而使得人类理智地认识控制自身，把握正确处理人与人、人与自然之间的协调的科学依据和技术手段，科学也已成为人类文明和道德、立法的重要基础和准则。

科学作为一种以观察和实践为依据，并随着实践而不断发展的知识体系和思维方式，从而成为各个历史时期思想解放的先导、哲学或世界观革命的重要根源。

●科学的开放性和国际性

自然科学是全人类共同创造的精神财富，是各民族智慧的结晶。

由于交通的阻隔，古代科学是多源的，主要来自古希腊、古埃及、古巴比伦、古印度和中国；公元前7世纪至公元2世纪末，生活在地中海沿岸的古希腊人对科学作出了重要的贡献。从公元6世纪至15世纪左右的近千年间，阿拉伯人曾对世界科学的发展作出过特殊的贡献：一方面，他们翻译了大批古希腊的科学文献并加以发展，为欧洲16世纪末开始的文艺复兴提供了历史中介；另一方面由于地处欧亚大陆桥地段，而成为沟通东西方科学交流的中介。中国的四大发明和陶瓷、冶金、丝绸等技术都是经阿拉伯传入欧洲的。16世纪以后，欧洲人对近代科学的发展作出了重要贡献，这也是各国杰出科学家如哥白尼、布鲁诺和伽利略、开普勒和莱布尼兹、法兰西斯·培根和牛顿、笛卡尔和巴斯喀、维萨留斯……等共同努力的结果。

到了现代，由于交通和通讯的便捷，科学的国际交流与合作变得更加广泛，已成为科学活动的必要条件。一些耗资巨大的科学实验装置如超级加速器、空间实验站，以及一些大型科学计划如人类基因组、国际日地物理和国际地圈生物圈计划等，都是以国际合作方式进行的。

科学是一个开放的体系，不仅对国际开放，也对未来开放，不仅在自然科学的学科之间，在自然科学与社会科学之间，也在科学与技术相互作用过程中。合作与交流是科学发展的必要条件。开放、流动、合作、竞争是科研活动尤其是基础性研究活动的一般规律。

为了鼓励发明与创造，各国都通行知识产权保护制度，并订有国际公约，这实际上是对于有应用价值的科学知识及时公开的鼓励和补偿。专利权有创新权项、时间与地域的限制。从国家和企业的利益出发，有时也需要对某些研究活动和成果实施有时限、有范围的保密。尽管如此，任何科学知识都是人类文明的成果，最终都必然汇入人类科学知识的海洋。

●科学与教育

科学是现代教育的主要内容。教育是科学和人类文明得以持续发展的必要基础。科学列入教育课程为时较晚。19世纪中叶以前，伟大的科学家的科学知识大多是靠自学和从事独立的科研活动获得的。虽然波义尔和牛顿受过大学教育，但当时科学并未在教会控制的大学里生根。由于工业革命，尤其是19世纪科学革命使得科学的社会影响空前提高，科学才逐渐进入了大学，先开设了科学课程，后又分设科学学系（包括社会科学和自然科学）、工程学系。后来科学教育也进入了中小学教育。科学的发展使人类知识体系不断地发展与完善，科学对经济和社会的推动作用愈来愈受到人们的关注和重视，也不断影响和改变着教育内容、方法和体制。至19世纪末，科学已成为学校教育的主要内容。今天，大学不仅是传授科学知识的场所，一些著名大学也已成为发展知识的基地。

科学需要继承与发展，教育是科学和人类文明得以持续发展的必要基础。

然而，科学教育从来就是一个开放的、分层次的、多样化的、发展的体系：社会科普教育、小学与中学科学教育、大学教育、研究生、博士后、继续教育以至终身教育。除大学以外，研究机构在从事科学研究活动的同时也把训练和培养青年科学家作为自己的责任。许多科学家也把发现和培养人才看作自己毕生科学工作的最大成就，国家也往往有相应的立法规定独立研究机构必须承担的科学教育职能。企业从自身的竞争和发展出发，重视自身员工的训练和培养，制定培训计划，开设培训课程，鼓励员工进修提高。政府在鼓励大学与研究机构为经济和社会服务的同时，也要求有条件的企业担负起教育的义务，提倡企业工程师和管理人员参与教育，鼓励资助科学与教育。在当代和未来知识经济的时代，科学教育更将发展为一类新的宏大的第三产业。

●科学的社会建制

文艺复兴运动以前科学活动是小规模的，主要是少数科学家和先哲的个人活动。文艺复兴以后，欧洲相继建立了一批大学和科学院。19世纪以后，由于出现了科学—技术—生产的转化方式，显示出科学对生产力的革命性推动作用。社会对科学技术表示出强烈的关注与需求，科学活动的规模和空前发展的速度，则表现出对社会越来越大的依赖，科学社会化和社会科学化的进程正在迅速发展。现代科学已成为社会和国家的事业，专门从事科技活动的社会成员也空前增加。科学立法、科研管理部门、国立研究机构、研究教学型大学、科学基金会、企业研究开发部门、科学学会、国际性科学组织……等形式不断发展，已发展成为一种完整的社会建制。这一建制树立了自己的科学目标、科学精神、科学价值观、科学道德规范、科学活动的方式和方法。它构成了当代社会建制的一个重要部分，并与政治建制、经济建制、文化和教育建制等相互影响，紧密联系，共同作用，决定着国家、民族和人类的文明进程。

●科学的价值观和科学精神

科学的价值在于求真，在于它的真理性。而认识客观世界的社会价值更在于改造世界，在于为人类带来福利。科学之所以发展成如此宏大的事业，之所以受到社会的如此关注和重视，正是由于它不仅为人们提供了自然规律的系统知识，还在于它为生产力的发展和人类文明进步注入了不竭的动力。

科学的价值是通过科学活动的内部结构实现的。当代科学已经形成了特定的内部结构———基础研究、战略研究和应用与发展，其发展趋势是相互联系更加紧密，转移更为迅速。基础研究的目的旨在增加新科学知识和开辟新的科学领域，而往往并不直接考虑特定的应用目的；战略研究是近年来出现的概念，系指重大战略意义的研究与发展工作，包括重大定向基础研究、重大战略高技术研究与发展和重要公益性研究。基础和战略研究主要依靠国家支持和组织。应用与发展旨在通过研究所获得的知识指导产生新的服务，并从本质上去改善和创新已经在应用的那些材料、产品的设计和工艺。应用与开发的主体是企业，从而科学作为整体体现了其双重的社会价值———真理价值和应用价值，表现了不同的行为主体和运行机制。

科学活动的行为规范和科学精神的形成是与科学的本质相联系的，它又成为科学得以健康发展的保证，并随着科学的发展而不断发展和完善。

科学以探求真理、揭示规律为目的，自然科学的创新价值只有国际共同的标准，而无国籍、种族、宗教和政治信仰的区分。科学工作者最重要的品格就是实事求是的精神，不迷信，不盲从，不附和，不武断，不专横，只以实验事实为依据，只服从真理。

科学有无止境的前沿，世界没有穷极的真理，创新精神是科学精神的应有之义。科学创新必须首先解放思想，不为传统观念和已有知识所束缚，善于提出新的问题，勇于开拓新的方向，探求新的知识，创造新的方法，开拓知识新的应用。

科学是系统的观察和实验与严密的逻辑思维相结合的产物。它以实验事实为根据，以系统性、理论性的方式反映客观事物的结构、性状与运动规律。科学工作必须遵循严谨踏实的科学作风。观察和实验须经严密的设计和严格的观察、纪录，必须经得起检验，并可以重复。分析应遵循严谨的科学推理、数学分析及计算，结论必须包括实验条件和适应范围。

科学是人类知识的继承和积累，是老老实实的学问。科学家应该尊重前人的劳动，自觉地培养和提携青年一代，诚实地对待自己和他人，面对历史和将来。任何剽窃、抄袭、弄虚作假，压制、贬低和抹杀他人科学成就和夸大自吹的行为都为科学界所不齿。

科学无国界，但科学家有祖国，科学家有爱国奉献的传统，以自己的科学贡献为国家和民族赢得荣誉。创造自主的知识产权，造福国家和人民，历来是科学家崇高的理念和精神动力，但他们又把自己对科学技术的贡献看成对人类文明的贡献。而不把科学知识视为牟取私利的手段。

科学工作者不但以自己的科研活动奉献国家和人民，而且历来关注世界的和平与正义，崇尚民主与自由，崇尚社会公平和公正，主张人类与自然的和谐与平衡，并以自己的科学道德、科学精神为人类精神文明作出自己的贡献。

人类即将步入新的世纪，全球化、知识化和可持续发展已成为未来人类经济和社会发展的主要特征。科学知识的拓展、传播和应用已成为人类社会文明进步唯一可依赖的、可不断拓展的资源和不竭的动力。未来科学的结构、科学的社会功能、科学教育以及科学建制和文化在继续保持历史传统和基本规律的同时，也将呈现出一些新的特点。

●未来科学的结构

至20世纪上半叶，科学内部结构发展的主要方向是学科的分化。由于研究的对象不同，可区分为自然科学、社会科学、技术科学和思维科学。自然科学又分为物理、化学、天文学、地球科学与生命科学。数学属于思维科学，是其他科学的基础和方法。各门学科在发展中形成了各具特点的科学方法和知识体系。

由于物质世界的统一性，也由于科学的发展和深化，到了当代，尤其是20世纪下半叶以来，科学在继续分化的同时，开始呈现出交叉和综合的趋势。不但在物理与化学之间，而且在物质科学与天文、地球科学和生命科学之间发生了研究方法与知识体系的交叉，并由此产生了新的科学前沿和充满活力的新兴学科；由于客观世界的多样性和相关性，多门自然科学交叉，乃至自然科学与社会科学相互交叉的应用科学应运而生，例如：空间科学、能源科学、环境科学、材料科学、信息科学等。研究人类认知规律的认知科学和研究复杂系统为主要对象的系统科学等都是自然、社会和思维科学的交叉和综合。

可以肯定，未来的科学将继续沿着本学科的结构进一步分化和深入，研究时空极端尺度的物质结构、相互作用及其运动规律，研究非常规条件下，以至极端条件下的物质性状和规律，并向宇宙、海洋和地球的深部进军，探索生命和宇宙的起源与演化，探索人类新的发展空间和资源；另一方面将向着综合和系统的方向发展。

由于应用目标的多样性，由于海量的知识积累和新知识以空前速度递增，由于通讯和计算机技术的进展，将使应用科学呈现出结构多样性和高速发展的特点，应用科学与高技术将呈现出更多的创新机遇和途径。

科学与技术的结合、相互作用和转化将更加紧密和迅速。新的科学发现将以更快的速度向应用技术的开发和规模产业转移。许多科学新发现、科学新理论的验证更加依赖于新技术手段的建立。依赖重大科学装置和新测量仪器。高技术和人类可持续发展也将不断提出新的科学命题和面对新知识的挑战。

●未来科学的社会功能

由于人们越来越深刻认识到科学对人类文明进步的价值，更由于全球经济竞争和合作的推动，未来社会对科学的期望、投入、参与和组织也将以空前的规模发展。

由于通讯和计算机技术的进步、全球化网络的普及，知识的传播将以全新的方式和空前的速度进行。科学进展、技术创新和产业化的速度将更为迅速，规模将更加宏大，将不断改变未来社会的经济结构、人们的劳动方式、消费方式和结构，改变国家的安全观念、防卫方式以及全球的政治和利益格局。

未来的科学，尤其是生命科学与认知科学的进展，将延缓人的衰老过程，提高生命的质量和人类的整体健康水平，人类将更自觉地、科学地控制自身的增长，进一步开发人的智慧和能力。

科学将进一步成为国家、政府乃至国际间立法、行政和条约的依据，成为社会道德规范的基础。从而建立起更为公平、公正、民主、法治、和谐、协调的社会形态和相互关系。

未来科学将进一步系统地、深入地认识自然，将进一步树立起人与自然协调、可持续发展的科学观念，创造可持续发展的生产模式、生活方式和相应的知识体系和技术，将从根本上解决人口问题、粮食问题、能源问题和环境问题，实现社会资源的合理利用和公平分配，使人类走上可持续发展的道路。

●未来的科学教育

未来的科学教育的内容将随着科学的发展不断更新与发展，信息科学、生命科学、物质与材料科学、能源科学、环境科学、认知科学等知识会得到加强。数学仍将是整个科学的基础和方法，并向一切知识门类和人类的一切活动领域渗透。

随着社会消费进入个性化、艺术化时代，自然科学、技术科学、社会人文科学和文化艺术教育之间的综合将进一步加强。科学教育将更呈现基础化、综合化的特点，科学教学也将成为道德、法制、文化教育的基础。

由于经济的全球化，人类社会活动的全球化，未来科学教育也将更加国际化、全球化，将荟萃各民族最优秀的文明成果，新的知识将即时成为全球科学教育的共同财富。

鉴于信息社会的特点，从教育内容到方式将越来越受到计算机技术、多媒体技术和网络技术的深刻影响。多媒体双向交互高速智能网络将在全球化科学教育中发挥空前巨大的作用。

由于科学和技术发展异常迅猛，人类知识按指数规律递增，社会产业结构的调整和变化，使得掌握新的知识将成为人们终身的自觉需求，便捷的全球化科学教育网络将使终身学习成为社会普遍的现实。

科学教育、科学普及、科学出版、科学信息网络等是社会化的公共事业，也更将成为企业和社会普遍参与的事业，成为社会的普遍需求，将形成全球最大的文化产业之一。

●未来的科学建制与文化

未来社会的科学建制和科学文化也将在继承历史传统的基础上呈现新的特征。

由于知识的生产、传播和应用将成为经济和社会发展的决定性因素，成为国际竞争与合作的关键所在，成为国家民族繁荣发展不竭的源泉和动力。科学建制的规模将空前宏大，与经济、社会的结合更加紧密，渗透更加广泛，国际联系合作更加密切。在探索生命与宇宙起源和演化、人类和重要作物基因组、物质结构和基本粒子研究、空间探索，以及全球性环境变化等基础知识创新方面将形成空前规模的国际合作，包括国际性大科学装置的兴建和重大基础研究项目的合作。在市场全球化条件下，战略性高技术研究在局部性合作的同时，将呈现更加剧烈的竞争态势。

各国将致力建设适应全球化、知识化、可持续发展时代的知识创新体系。尽管各国的历史和传统不同，国家规模和发展水平不同，创新体系也将是多样化的，但大体上将由三大支柱和一个基础构成，即以国立研究机构和一些研究教学型大学为核心的知识创新系统，以大企业，尤其是高技术企业为核心的技术创新系统和以大学和社会继续教育系统为主干的知识传播系统，以及广泛存在的社会知识应用基础。因为这种建制符合知识创新分层次和传播、应用的客观规律，也符合国家、企业和社会的各自的职能和机制。国家和社会将对科学与技术的不同层次和类型的工作建立起不同的投资、组织管理、评价和反馈、激励机制。它们相互联系、密切结合，形成未来国家创新体系和新的科学文化。

这种科学文化将继承唯实、求真、创新、协作的传统，也更加呈现全球化合作与竞争的特点。在重视科学家创新思维和创新精神的同时，战略性基础研究、资源环境生态研究及战略高技术创新将进一步加强国家乃至国际联合的引导和组织。在继续重视科学家学术自由和创新探索的同时，科学发现和技术发明一旦被社会理解其科学价值及应用价值，社会将更以空前的速度和规模参与，形成全球新的科学热点和技术发展新的潮流。

由于科学迅速发展，科学技术转移速度空前和社会产业结构的迅速调整，也由于未来人们职业兴趣的转移及其知识能力对这种变化的适应能力的提高，未来的科学文化将更加鼓励和尊重开放、创新、竞争和流动。视知识转移、人才流动是社会知识资源、人力资源优化配置和个人兴趣和才能得以进一步发挥的优化过程，也是科学繁荣和社会进步的必要条件。科学队伍的流动、更新和结构调整将更加迅速。

科学将更加社会化，社会也将更加科学化。社会劳动结构将发生根本性转变，智力劳动将成为社会劳动的主流。知识创新将成为未来社会文化的基础和核心。创新人才将成为决定国家和企业竞争力的关键。