我在研究所工作了50年，期间曾在加拿大、英国和德国学习和工作过，也访问过全球上百间大学或研究所。最大的感受是，中华民族有极其优秀的人文精神基因，但是缺乏科学精神的基因。五四运动虽然对科学作了启蒙，但还来不及对科学精神作启蒙。中国科学人身负“科学救国”的十字架，普遍认为科学是具有功利目的的一种事业。进入21世纪，人们对科学强国满怀期望，政府也在大力支持科学研究，焦急地敦促科学家把科学转化为生产力。可以预计，在实用理性指导下的中国，在许多应用技术上处于世界领先地位，是指日可待的事。不过，高端的新技术的研发要有先进的科学理论的指导，这方面中国现今的优势并不明显。中国何时在科学上处于世界领先地位，在一定程度上取决于科学精神的普及程度，这是需要几代人共同努力的。我期望哲学家们能在中国大力普及科学精神，但至今这方面的读物还很少。

过去，我不愿意讲专业外的“行外话”，进入老年之后，更希望后来人不要只见树木不见森林，不要忽视作为科学界宪法的科学精神的理念。因此，把自己对科学精神的粗浅的体会写出来，供诸君参考。

一、 对科学的理解

人类对自然认识可分为三个阶段^[1]：神学阶段、哲学阶段和科学阶段。基督教神学阶段的神学包含有哲学和科学,哲学阶段哲学包含有科学,科学阶段科学包含哲学。在欧洲，哲学到科学的转变期是19世纪，中国则始于20世纪初的“五四”新文化运动。

史宾诺莎认为，人类理性应是对自然天性的探寻。只有通过全然接纳自然法则来理解世间事物，人才能获得真正的幸福与满足，否则无法获得真正的幸福与内心的和谐。爱因斯坦说：“相信世界在本质上是有序的和可认识的这一信念，是一切科学工作的前提。”科学家相信自然界存在普遍的规律性，也相信存在特殊的规律性，因为他们的工作就是寻找自然规律，对他们来说自然规律就是他们存在的价值。

科学家相信的自然规律可以有以下四种：

(1) 普适定律，如质量守恒定律、四则运算律、元素周期表等。

(2) 定理，或一般性定律，它们组成了每门学科的理论，指在规定假设条件下由普适定律演绎得出的规律。在专门学科中还有公理，指未经演绎但经过亿万人体验从未发现违反的规律。

(3) 统计规律。通过实验统计取得的可大概率重复的规律，尤其在生命科学和地球科学中大量存在。

(4) 破缺性规律。人们习惯于有序和对称，但是自然界也会出现有序和对称的破缺，这种破缺过程也是有规律可寻的。这种规律常会令人意外，因此它们可能与形式逻辑的思维延伸结果相反。例如，微观世界中的测不准原理，就是不能通过经验和意识归纳得出的一条规律。

自然律不能仅仅归结为决定性的因果律(1)和(2)。“有因才有果”的说法不准确，先有鸡还是先有蛋？互动涌现的后果，常会呈“互为因果”的态势。此外，一因可以多果，一果也可能源自多因，世界更应该是各态遍历的。和决定论不同，科学界认为,由于自然界不完美，有序中也会偶发混沌，决定性的因果律也可能偶尔失效，统计规律和破缺性规律在探索自然的复杂系统时是不可缺少的。

笔者曾与金观涛先生讨论过近代科学的结构和机制的问题 ^[2-3]。我在《关于科学结构等问题》一文提出，近代科学的三个主要组元应该是科学精神、科学知识和科研技能，见图 1。科学精神是全体科学人公认的宪法和必须遵从的准则，没有它就不可能有真正有效的科学研究和科学交流。科学知识和科研技能既是科学研究的基本要素，又是的科学研究的产品，二者相互促进。科学研究活动在科学精神指导下进行，同时产出科学知识和科研技能，是联系三者的纽带。

科学界感谢历代自然哲学家，因为科学精神的基本理念，如理性、实证、批判精神等，都是从他们的学说中传承下来的。有的哲学家强调这些模型与实在之间的差距，科学家却在科学精神的指导下不断改进他们的模型，缩小这一差距。

二、 经验与理性

“知识”是一个泛义词，很难以准确定义，可以分为由人的经验积累形成的观念和理论两部分，理论指科学研究取得的自然律。经验属于知觉知识，指外部世界在人心中留下的重复影像形成的意识。动物也可以具有知觉知识，例如鸽子有导航的智力，只有人类才具有抽象演绎的智力，才能将经验上升为理论。离开经验而就事件本质与内在规律进行分类比较和归纳演绎，就得到抽象知识，形成了概念与理论，参见图 2。人类的这种把经验上升为抽象知识的思维能力通常叫做理性，遵从理性是科学精神的主要内容之一。

理性是人类智力的体现，包括推演、综合等逻辑思维方法和观测、简约、预测、实验证实等评价思维正误的准则。智力是运用知识库解决科学问题的能力。对自然行为、属性、相态和内部组织结构的探索是人类理性的灵感源泉和用武之地。“更理性”应该或为科学精神的第一条。科学研究中“更理性”理念，源于古希腊毕达哥拉斯和亚里士多德等自然哲学家。在数理科学中，任何定理都有一些假设条件，它们是人为规定的，不一定是客观存在的。同样的定理假设条件越少说明它越理性，哥德巴哈猜想的证明，就是数学家追求更理性精神的体现。

理性不仅和经验有传承关系，和想象力也有传承关系，因为假说和初始模型的建立都需要想象力的推动。但是，理性反对直接把想象成当作概念和理论，以免造成思维的混乱。严格区分“我以为”与“我证明”，是科学家的基本素质。

三、 客观与精准

如图 2所示，追求理性是一个过程。追求的结果必需经过实验证明，不是科学家个人的主观构想。只有极少数科学家才是所谓的“天才”，即使是天才，他的思维也不可能十全十美。因此，任何知识的创新都要经过实证，才可能避免主观。在数理科学中，客观还有另外一个含义。任何定理都有一些假设条件，它们是人为规定的，不一定是客观存在的。同样的定理假设条件越少说明它越客观、越普适。衡量科研成果优劣的标准除“更理性”之外，必定要加上一条“更客观”，它含有实证程度更高和结论更为普适两个内容。

作为科学精神的另外一个内容，也与实证有关，这就是“更精准”。理论模型的实验证明，涉及了实验观测仪器的灵敏度、分辨率和准确度。科学家追求更精准的观测和实验，目的不仅在于使自然律的模型更加接近哲学家说的“实在”，还在于取得新的科学发现。

古希腊自然哲学家之后经过一千多年，在13世纪的英国，一位方济各会的修士罗吉尔·培根首先提出了科学实证主义的理念^[1]。他说：无论推理如何努力，这些科学都不可能提供确定性，除非有实验证明它们的结论。四个世纪之后，伽利略发明了温度计和30倍望远镜，证明新的科学发现不一定来自理性的抽象思维，而可以来自“更精准”的观测实验。至此，现代科学精神的基本构架已经搭起来了。

“更客观”精神的反面是伪造数据，“更精准”精神的反面是涂改数据，这些都是越出底线和最不能容忍的违反科学道德的行为。

四、 怀疑和批判

如果说更精准的科学精神是近代科学独有的话，科学批判的精神则是哲学和科学共有的。这种科学批判的精神受文艺复兴时代的思想解放触发，以笛卡尔和玻意耳为代表，他们在当时既是哲学家又是科学家。笛卡尔建立了一个体系，说上帝在创造世界时把运动赋予宇宙，然后宇宙便听其自然地运行。于是他间接地批判了神学，避开了上帝对自然规律研究的干预。玻意耳在17世纪60年代写了一本名为《怀疑的化学家》的书，公开发表他对当时物理学和化学上的疑点，指出世间的一切并非都可用简单的数学方程式来解释。

科学问题的提出来自对已有知识的怀疑和批判；抄袭和传承不可能推动现代科学的进步。在20世纪，由玻耳领导的哥本哈根学派把科学批判的精神推向新的高度。玻耳把当时最具批判精神的“刺头”泡利请来，对实验室的所有初步研究成果先“炮轰”一番，使最终发表的量子力学论文中的疑点尽量减少，为科学界树立了的榜样。因此，科学批判精神也叫哥本哈根精神。这一理念可简化为“更质疑”，包括对已有知识质疑，对前人或他人成果的质疑，也经常对自己的思维质疑。

中国人的品性趋于内敛，于是害怕竞争、不敢去争辩、依赖权威，这与科学批判精神有很大距离^[4]。与理性、客观和精准相比，中国在科学界树立科学批判精神需要更长的时间。

五、 复杂与系统

古典数理学家崇尚简洁，在研究单一物体运动时得心应手。然而，世界是复杂的，有许多个属性不同的物体在各自运动的同时又相互作用。举例来说，人体有血液循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、排泄系统、生殖系统等等，每个系统都包含相互连接的多个器官，担负一种功能。然而，所有这些系统连结成为人这个复杂系统，新陈代谢的生命是由所有这些系统互动维系的，而器官则是这些系统的组元。20世纪初剑桥大学怀特海等提出了机体论，已经包含了系统论的一些基本理念，这些理念是决定论者所没有的。此后，对复杂系统的研究，导致了系统论和非线性物理学的出现^[5-8]。非线性物理学主要研究可用动力学方程组表达的确定性系统，而系统论着重于研究复杂系统演化的作用过程和一般性规律。

系统论是一个需要多学科知识大综合的研究领域。由于现代科学分科越来越细，彼此间的隔阂变得越来越大，多学科的知识的大综合变得越来越困难了。我们不希望现代科学分科越来越细造成负面效应，使自然科学在整体上的一致性受到损害，因此提议把“更系统”也作为科学活动的一个准则。实际上，“更系统”不仅是评价科研成果的一个准则，也是推进科学观念创新的一条重要途径。例如，门德列夫元素周期律的发现，就是单个元素研究成果系统化的结果。20世纪以来出现学科交叉兴旺的势态，在相邻学科的空间不断涌现新学科的生长点，成为学科知识大综合的前奏。系统论的快速进展也许指日可待。

虽然前景还不够清晰，21世纪的科学将直接指向宇宙、地球和生命这三个最复杂的系统。不少科学家已经准备迎接这一挑战。