张双南：中国的第四次科学启蒙

来源：经济学家圈

大家好，我是张双南，来自中国科学院高能物理研究所。非常高兴今天能为大家带来一次不同寻常的分享。我平日从事天体物理研究，但今天的话题与科学启蒙和科学文化密切相关。

今天我要讲的主题是科学启蒙。启蒙运动是人类近代史上极为重要的一次思想运动，大约从17世纪末延续到18世纪末，前后近百年。这场思想运动以英国为重要发源地之一，在18世纪的法国发展至鼎盛，于法国大革命前夕达到高潮，深刻重塑了现代文明的基本形态，对现代文明的构建起到了至关重要的作用。

其中，科学启蒙又是整个启蒙运动的基础和驱动力。1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》，这部著作奠定了现代自然科学的基础，也是人类历史上第一套系统的自然科学理论。这套理论深刻改变了人类的世界观，为启蒙运动注入了理性与科学精神，也打破了旧的权威。因此可以说，科学启蒙是启蒙运动的基石。

对中国而言，情况也有相似之处。鸦片战争、甲午战争后，中国逐步沦为半殖民地半封建社会，民族危机空前深重，社会变革思潮蓬勃兴起，近代中国思想启蒙由此发端。而以科学、民主为核心的现代思想启蒙，集中体现在新文化运动与五四运动之中。1919年的五四运动作为新文化运动的巅峰，高举“赛先生”（科学）与“德先生”（民主）旗帜，成为中国现代科学启蒙的重要起点，对社会进步产生了深远影响。

科学启蒙为何在当今中国尤为必要？因为我们高度重视文化自信，而文化自信中，科学自信不可或缺。纵观人类文明从古代到现代的发展历程，科技始终是强大的推动力。对中国人而言，传统文化依然存续于我们的生活之中，但今天我们理解、创造和传播文化的方式已全然不同，这种巨变正源于现代科技的推动力。因此，科技文明是现代文明的核心底色与核心驱动力，现代文明的发展高度与深度，根本依托于科技的进步与迭代。一个缺乏科技自信的文明，很难拥有真正的文明自信和文化自信。

文化自信是民族复兴的精神支柱。当下中国，文化自信不足的现象或多或少存在。例如，许多小区和建筑冠以洋名。有一年我回到老家，家人带我去看当地的高档小区，发现这些小区要么叫“曼哈顿花园”，要么叫“伦敦花园”“威尼斯庄园”，无一例外都是洋名字。这折射出某种文化自信的缺失。

如前所述，现代文明主要是科技文明，西方文化之所以影响广泛，根本原因在于西方科技的强大影响力。科学自信是文化自信的重要构成，缺乏科学自信会削弱文化自信和科技自主创新能力。因此，要实现民族复兴，必须建立科技自信。

中华民族的伟大复兴，科技是核心驱动力。当今世界科技竞争激烈，我们的部分技术受制于人，例如芯片技术，众所周知。根源在于科学教育体系中的某些问题，导致创新不足、创新人才稀缺。在这个时代，开展新的科学启蒙、深化教育改革，方能实现科技自信，满足民族复兴的需求。

在阐述第四次科学启蒙之前，先简要回顾前三次科学启蒙。中国的启蒙运动源于新文化运动，当时面临民族存亡的严峻局面，科学启蒙同步展开。但前三次启蒙各有局限，这恰恰凸显了新一轮科学启蒙的紧迫性。

第一次科学启蒙，我认为是五四运动。此前，科学虽已零星传入中国，如明代至清代传教士带来部分科学知识，但这些知识仅在上层社会有所流传，对广大民众毫无影响。直到五四运动，才首次在全国范围高扬“德先生”与“赛先生”的旗帜，冲击封建文化，推动思想解放和科学观念传播。这标志着中国科学启蒙的重要开端，使科学种子开始在中华大地播撒，激发了民众对科学的初步认知与追求。从此，科学开始在中国社会产生较为广泛的思想影响。

但这次启蒙有重要局限。当时内忧外患、民族存亡危机严峻，科学启蒙侧重精英思想层面的破旧立新，虽使民众略有了解，却未能系统深入教育体系和社会各领域。科学更多停留于上层精英的口号层面，科学精神的培育进程受阻，未能在教育和实践中广泛落实。当然，当时社会的主要矛盾并非科学或民主，而是民族生存。

第二次科学启蒙，我认为是建国后1956年提出的“向科学进军”口号。这一号召激发了全民对科学技术的热情，科研事业尤其是技术领域取得进展，“两弹一星”等重大成就为国家奠定了工业基础。许多重大项目和现代工业基础正是在那时建立起来，提升了国家科技实力和国际地位。这无疑是极为重要的事件，我将其视为第二次科学启蒙。

然而，这次启蒙仍有短板。当时新中国百废待兴，主要聚焦技术层面突破以满足建设需求，科学精神培育和科学方法普及相对薄弱，且集中在主要城市和工业基础较好的地区，深度与广度有限。科学教育侧重为生产服务，工科院校纷纷建立，但科学思维和科学方法方面缺失较多。今天回看，1956年的“向科学进军”实质上是“向技术进军”，我们在该领域取得了巨大进步。

第三次科学启蒙，我认为是文革结束后1978年开始的“科学的春天”。当年召开第一届全国科学大会，邓小平明确提出“科技就是生产力”，科学事业复苏发展，高考恢复，科研机构恢复正常运转，科技人才得到前所未有的重视，许多科研项目启动。但从改革开放四十年后的视角看，这次启蒙在科学普及和科学启蒙层面仍有不足。它更侧重于恢复文革中被破坏的科技体系，弥补损失，而面向大众的科学精神培育和素养提升仍不够深入。这一时期国家精力主要集中在科技界内部专业人才培养，对大众科普关注相对欠缺。

因此，第三次科学启蒙并未真正带来“科学的春天”，实际带来的是“知识的春天”。此后全社会对科学知识的追求达到高峰，但科学本身的内核仍然匮乏。

即便经过三次科学启蒙，科学在中国远未扎根的现象仍随处可见。举几个例子。诺贝尔奖的闹剧便是一例。每次诺奖揭晓，中国社会都会高度关注，这既体现民众对科学的兴趣，也衍生出怪象。2017年诺贝尔物理学奖授予了为首次直接探测引力波做出决定性贡献的三位科学家，网络随即出现闹剧：天津一位下岗工人曾在某节目中提及“引力波”三字，当时有学者指出他的说法与科学界的引力波无关。引力波获奖后，网上有人翻出旧事，声称科学家打压民间科学爱好者，甚至主流媒体也宣称科学界欠该工人一个道歉，这折射出整体科学素养的不足。

又如谣言传播。引力波获诺奖后，商家开始售卖“防引力波辐射服”，竟有高级知识分子（理工科硕士）来咨询我，请我推荐一款适合孕妇的防引力波服。我说，若引力波能被网上产品防住，科学家何须花一百年才探测到它？能防即意味着能探测，显然缺乏基本认知。此外，关于疫苗、地震、伪健康知识的谣言亦广为流传。我曾多次参与破解伪科学流言，然而辟谣的速度似乎总也赶不上谣言传播的速度。这反映了中国社会对科学的认知现状：民众辨别力不足，许多伪科学项目甚至骗取了政府支持，如曾经轰动一时的“水变油”事件，最终浪费纳税人的钱；民众也常受伪科学欺骗。这说明许多人缺乏独立思考和逻辑辨别能力，一旦流传便轻信。至今，我仍常在微信上收到求证信息。

问题根源何在？主要是教育问题。即便接受数十年教育，许多人离校后便遗忘科学知识，离校越久知识越少，丧失基本科学判断力能力。本质上，教育侧重传播科学知识，却忽视科学史和科学方法的培养，致使知识僵化，难以转化为持久的科学素养。

我自身也有感触。我1979年进入大学，1984年毕业（清华五年制），随后考取研究生，两年后赴英留学。在英国，我与同学、老师讨论科研时，他们常问：“What‘s the science of it?” 我顿时语塞。我清楚数学、物理、化学的定义，但被问及“这里的科学是什么”时，我却一片茫然。那时我才意识到，读了这么多年书，我从未真正学过科学史，也不知晓科学如何产生。教育中的这一缺失，正是第四次科学启蒙需要重视和加强的方向。

所幸我们身处伟大时代，我认为我们正处于第四次科学启蒙的关键阶段。这一进程的里程碑，我认定为2016年。2016年5月30日，在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上，国家明确指出：“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。”这一论断吹响了中国第四次科学启蒙的号角。此后，中国社会的科学教育和科学发展迈上新台阶，各种统计数据都表明过去十年发生了深刻变化。

与前三次（尤其是最近一次“知识的春天”）相比，第四次启蒙的不同在于：它促使社会各界高度重视科学启蒙，政府随后出台了一系列支持科普和教育的政策文件，如科普法的修订与实施，在全国推广，为科学启蒙营造了良好政策氛围和制度保障。我国的制度优势是一旦认准方向，执行力无与伦比，使得这次启蒙自上而下、全面展开。

比较而言，第四次科学启蒙的目标更加清晰和深化，内涵更加聚焦于方法论与精神层面。前三次主要侧重科学知识传播和技术应用推广，旨在提升国民对科技的认知与应用能力，其间我国工业和技术水平飞速发展，主要目标是追赶世界科技先进水平，这方面成果卓著。而第四次的目标更为宏大深远，不仅关注知识普及，更重视培育大众的科学精神、科学思维和方法论，提高全社会的科学素养与创新能力。

因此，我提倡在第四次科学启蒙背景下，着力构建科学教育的“三位一体”，即科学史、科学方法和科学知识三者并重。现在的学校从小学起已重视素质教育，科学教育尤为重要，第四次启蒙更应强化这一点。

下面简要介绍科学的起源。讲科学史，必讲文明起源。现代文明本质上是科技文明，而西方文明的源头可追溯至古希腊。古希腊文明的一大特征是以理性认识自然，试图用自然本身说明自然。亚里士多德贡献卓著，他将知识分为理论知识、实践知识和创造知识（或理论科学、实践科学与创造科学），为科学从哲学中分离奠定基础。他还著有《工具论》，提出系统形式逻辑，为近代科学提供逻辑基础，并基于观测提出地心说模型，开启了以理论模型解释自然的传统。地心说后遇观测挑战（如水星、火星逆行），希腊化时期天文学家提出本轮学说，仍在地心说框架内解释，但未根本解决问题。

哥白尼提出日心说，将宇宙中心从地球移至太阳，但精度仍有问题。开普勒进一步指出，日心说假设匀速圆周运动有误，行星应做椭圆运动，提出开普勒三定律，精确解释了行星运动，但他未能理解运动原因，缺乏决定性证据。伽利略于1609年改进天文望远镜并首次将其指向星空，观测结果对地心说造成致命打击，为日心说奠定了坚实的观测基础；他还开创了基于实验和数学相结合的科学方法，如比自由落体实验，并提出相对性原理和惯性原理，为近代科学方法论奠定了基础。

1687年，牛顿发表《自然哲学的数学原理》，提出三定律和万有引力定律，建立人类第一套系统自然科学理论，并首次提出科学规律普适性，用于解释太阳系乃至宇宙天体运动，确立了逻辑化、定量化、实证化的科学方法标准。但牛顿理论仍有缺陷，如无法解释水星近日点进动，引力瞬时作用等问题。爱因斯坦提出广义相对论，解释牛顿理论未解现象，从原理上理解引力为质量对空间的弯曲，并做出引力波、黑洞等预言，后被实验证实。

从科学史中，我们可以理解科学的三个要素：科学的目的、精神与方法。目的是发现规律（自然、人类行为、动物行为等）；精神包括质疑、唯一等；方法则是逻辑化、定量化和实证化。我在2024年《科技导报》上发表了《从天文学和物理学的发展理解科学方法的三次飞跃》，在此简要介绍。

第一次飞跃是古希腊从形而上学到精确实在的科学，自亚里士多德至托勒密时期。第二次飞跃是科学革命时期，伽利略的贡献使科学从观测思辨转向实验科学，建立现代科学方法，思想实验体现逻辑推理的强大。第三次飞跃是现代科学范式，由爱因斯坦奠定，即从证实到证伪的科学。

关于证伪，2020年诺贝尔物理学奖便是一例。该奖授予预言黑洞的科学家，颁奖词只提“预言了黑洞”，却未说“发现黑洞”，只说“发现了一个超大质量致密物体”。许多人问我为何如此，这正反映了科学方法的第三次飞跃。按波普尔科学哲学，科学理论的重要特征是可证伪性：理论永远不能被证明永远正确，但可通过证伪找到其局限，从而发展。诺奖委员会认为，该理论具有可证伪性，预言被证实，故予诺奖；但观测到的天体虽符合黑洞预言，严格说不能排除它是其他天体，一旦被证伪，广义相对论便可发展，科学得以进步。因此颁奖词严谨地说“超大质量致密物体”而非“黑洞”。这表明诺奖委员会认可波普尔原则。虽然我们平时写论文直接称“黑洞”也无大碍，但严格说来，不能绝对证明它就是黑洞。若能证伪，则意义更大。

证实与证伪的意义何在？证实让我们确认理论的适用范围，在此范围内技术应用可以放心开展。绝大多数现代技术都建立在经过反复验证的科学原理之上。证伪则发现理论不成立的边界，从而改进或发展新理论，是科学进步的主要路径。所以，证实让我们安心利用现有理论推动技术进步；证伪则让我们发现理论的边界，从而催生新理论，推动科学本身实现革命性突破。

以阴阳五行为例，为何至今未发展？天人合一、阴阳五行不能用于计算，缺乏定量化，无法推导和做出定量预言，也无法实证，因为无法预言便无法证实，也无法证伪。因此无法用于技术，历史上从未有依据这些理论做出的技术。因其不可证伪，理论停滞不前，仍停留在战国时期，各种经典依然是权威，无法发展。

最后做下总结：中国近代有过三次科学启蒙——五四运动、1956年向科学进军、1978年科学的春天。然而科学在中国远未扎根，我们需要第四次科学启蒙。中国正处于伟大时代，身处第四次科学启蒙之中。我认为，第四次科学启蒙的核心是科学教育的三位一体：科学史、科学方法和科学知识。从科学史可理解科学方法的三次飞跃，现代科学方法既需证实，更需证伪，证实促进技术进步，证伪推动科学发展。

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