如何定义科学
1、英文“科学”（science）一词源于拉丁文（scientia），其原意是“知识”、“学问”的意思，这是“科学”一词最基本也最简单的含义。这个词初次传入我国时被译成“格物致知”，即可认为科学是通过“推究事物的原理规则而获得的理性知识”，是有关一定对象和事实的规律性认识。而汉语的“科学”一词，则直到19世纪末，康有为和严复等人在译介国外相关书籍时，才首先被使用起来。
科学是一种复杂的社会现象，要给出一个精致而完整的定义是十分困难的。科学有若干种解释，每一种解释都反映出科学某一方面的本质特征。同时，随着社会和科学本身的发展，科学在不同的时期、不同的场合有不同的意义。
“我们只需考察一下公众和个人对科学的许许多多想象，就可以看到科学表现出多少不同的方面。科学是一个穿着白大褂的人，它最经常做的事情大概是在实验室中摆弄试管。或者科学家是爱因斯坦的相对论，它由于一个公式——E＝MC2——而为人所知。一台被一些作者描述为‘机器脑’的复杂机器，也许是一种新型的电子计算机，它则是科学的另一种象征。……尽管出了原子弹，科学仍然意味着希望的满足和希望的实现，科学发现了胰岛素、盘尼西林、甚至一种治疗小病小灾－大家都会患的感冒－药品；科学常常扩大着我们的物质财富；而且科学从未停止寻找治愈癌症、小儿麻痹症、精神病和无数其他人类疾病之方法的步伐。”这是美国科学社会学家伯纳德"巴伯对科学家和科学的生动而具体的描述。[1]
原苏联科学学家拉契科夫从3个角度出发给出了科学的不同定义，最后给出了一个完整的综合定义[2]：
1）从社会意识形态的观点来看待科学，科学是依赖于实践系统地和不断发展地认识现实的客观的本质联系的一种基本形式，这种认识提供了预见事件的可能性，并且是人们合理活动的基础。
2）从特殊的社会体制的观点来看待科学，科学是一种特殊的社会活动，是一个相对独立的社会体系，这个体系把科学家和科学组织联合起来，为认识现实的客观规律和确定实际应用这些规律的形式和途径服务。
3）从科学的社会作用的观点来看待科学，科学是社会的一种直接的实践力量，这种力量由于在生产力和社会关系中体现科学的成果而被建立起来，并且通过使人们的活动于科学所揭示的客观规律的性质越来越符合的途径而得到发展。
4）综上所述，科学的一般定义是：科学是关于现实本质联系的客观真知的动态体系，这些客观真知是由于特殊的社会活动而获得和发展起来的，并且由于其应用而转化为社会的直接实践力量。这是一个比较完整精确、值得推荐的定义。
科学包括自然科学、社会科学、思维科学、人文科学和哲学等。自然科学是研究自然界不同对象的运动、变化和发展规律的科学。社会科学是研究人类社会不同领域的运动、变化和发展规律的科学。思维科学有时被归入自然科学之中，有时被单列，它是关于人类思维活动的科学。人文科学是关于文化、艺术等的科学，哲学是关于世界观的学说，它们有时被归入社会科学之中，有时被单列为一门科学。尽管如此，多数情况下我们说的科学尤其是近现代科学，主要是指自然科学，例如物理、化学、生物、天文学等；而哲学、逻辑学、伦理学、美学、宗教、文化、艺术等社会科学和人文科学的内容被列入在非科学之列。
2、科学的效用
了解科学的定义和特征之后，要说明科学的功能和科学家的作用就变得容易起来。在这里，我打算引用几段美国的小学生和中学生的短文来代替一些科学家、科学学家等关于科学功能的经典的文字描述[3]。
美国科学促进会为纪念150周年，组织了一系列有关科学与社会的论文，包括提问小学六年级学生和中学生。他们通过独特的视觉回答了科学到底是什么，有什么用的问题[4]、[5]
。他们的答案可能会比成年人逊色，但充满情趣。
小学六年级学生美拉"多那尔：“科学已经改变了我的生活，因为每件事都是那么容易。比如教书。当我的老师要分发1份卷子给20个同学时，他拿一份给复印机，很简单，他就有了20份。科学使我学习容易，使我的老师工作容易得多。
我放学回家后就看电视。50年前的人不能看电视。我喜欢读书，经常亮着灯光读书。灯光就是科学的一部分。冷的时候打开电热器，我就暖和了。很早以前人们只能生火。
今天，我们有车到处走动，相信我，车让一切事情变得容易。科学改善每个人的生活因为我们对我们的健康知道得更多。我们知道吃什么不吃什么。我们知道不抽烟多吃蔬菜。
没有工作我们中的很多人要失去工作。想想所有的科学家、医生和宇航员。不为了科学他们都没有工作。
瞧，没有科学没有人知道任何事情。好好想想吧。为什么每个人都要上学求知？为什么我们要吃味道不好的蔬菜？没有人会理解任何事情。当你真的停下别的事情来想科学的时候，它已经帮助了我们所有的人。”
小学六年级学生凯蒂"瑞安：“科学？什么是科学？科学就是寻求理解。我们有4个办法寻求理解：通过生命、通过物理、通过化学和通过地球学习。
有时我们忘了科学对我们帮助很多。没有科学世界是什么？科学已经为你做了什么？例如天花。如果没有科学，我们怎么能根治它？科学带给我们医药。医药为你做过什么？每个人都得过水痘和麻疹。我们用医药来对付它们和别的大大小小的病。当然还有一些疾病如癌症和艾滋病我们现在不能治，但你不知道将来哪一天我们能找到办法医治它们。现在我们能治一些癌症了，只不过效果不是百分之百。通过今天的技术我们或许不久就能医治癌症以及艾滋病了。
技术和科学有很多事要做。很多科学家贡献一生探求新的医药技术。科学家们在千方百计地探索技术。
科学为我做过什么？小时候我得了疟疾，很严重。我拿了特殊的药来阻止它们。我也得了半个黑肺不得不去除。要是没有科学就没有我今天。所以我有理由感谢科学对我生活的帮助。
现在你明白科学已经如何帮助了我们的生活。”
如果说小学生的回答只是从实用的功能和现实的现象出发谈论科学的作用，那么中学生的回答就多了些思考的成分。
中学生罗伯特"杰克尔：“很多人认为科学是上学不得不学习的某些东西，科学并不很重要，只不过是要通过考试必须知道的一堆事实。这些人误会了科学的要点。科学是对我们周围的世界的理解以及对我们自己的理解。
科学描述世界。它告知自然如何运作，从我们的身体到细小分子到整个地球，它们是如何联系的。科学给我们预告特定环境下什么将会发生，这是科学的真实美。它让我们知道细胞分裂或者两种化学物质相互反应时将发生什么现象。
科学也关注发现。每一年都有新的理论创造出来用来解释自然的变化，有些取代了旧的理论，有的是全新的思维和我们过去未曾想过的问题的答案。所有这些都是观察我们的世界的新方法。科学总是变化，因为人们知道越多越尝试用新的知识去加深对世界的理解或者把世界变得更好。我们将总能够用过去的发现来帮助我们。
人们通过不同的科学观来认识今天与过去的不同。我个人认为进化是与我们大家相互关联的说法，这使我对环境强烈关注。别的人有不同的看法，但我就是这样认为。
科学还以其他方式影响我。科学让我怀疑我知道的事情，让我不能简单接受那些被告知是真理的任何事情。当我学习了分子的概念，我就不停观察物体，意识到自己能够准确计算它有多少个分子。我这样做了一周。我学习了的其他知识也影响过我，我喜欢读大脑如何工作的文章，知道我的脑袋能够储存多少信息，或者一瞬间，认识到自己与宇宙相比是多么的渺小。”
中学生米歇尔"周：“科学是每一个中学生必须打4年交道的知识。我经常问自己，我长大后何时能用这些东西？答案很清楚，可能一辈子也不用。我怀疑我需不需要知道重铬酸盐的化学分子式，或者如何正确鉴别燃烧反应。
但是，没有科学今天我们会在哪里？没有爱因斯坦和牛顿的伟大思想，我们将在哪里？如果没有科学，我怎么能够在计算机上写这篇稿子？今天我还活着吗？人类能够历经时间今天仍然存活在四周？或许狗将成为人类的主人，奶牛饲养人类，我们还能是地球上的主宰物种吗？
这么多问题出现，因为人总是依靠科学的进步。我们依靠纳贝斯克生产你爱吃的甜饼干，99.99％无脂肪；依靠光盘游戏公司生产出你玩得上瘾的周年纪念版弹药库游戏；依靠汽车制造商改变车的前灯就把它命名为1998新款。
没有科学我们会在哪里？我们依靠研究人员生产新的凡士林，依靠医生给我们整容成自己想要的形象。我们依靠它们使我们'更美'，操作三通管，保证在操作时不会出错。医生依靠科学和我们依靠科学一样。律师经常地依靠医生的无知以便能够更快致富。瞧瞧看我们的社会如此依靠科学的进步。
在某种程度上，科学制止我们社会的崩溃。在我们的社会里，科学无处不在。我们依靠科学度过每一天。早晨醒来后你能没有心爱的咖啡吗？或者你不与外界任何人做任何联系就能度过仅仅1天吗？科学参与我们的生活比我们想到的要多。我们需要科学进步以便能简单地度过一天。大部分人想到科学的时候，认为科学是实验室、白大褂和混合不同颜色的化学物直到有东西爆炸，但是事实上科学是一种生活方式和我们的未来。”
3、科学与艺术某些不同的特性
科学活动和人类的很多非科学（诗歌、文学、艺术、魔术等等）的社会活动紧密相连，但有着极大的区别。科学与非科学的划界问题即到底什么是科学、什么是非科学，是科学哲学争论界不休的重要问题，其流派包括逻辑经验主义（科学就是能被经验证实）、批判理性主义（科学就是能被经验证伪）、历史主义（科学既不是被证实，也不是被证伪，而是根据历史发展具有相对确证性）、建构主义（科学是依赖于人的动机、思想和行为活动的产物）、后现代主义（科学只是一种解释文本）等，每一个流派都着重强调科学的某一方面的特征，而似乎是有意忽视其他方面的特征。
这里只简单把科学和艺术做一个基本的比较，可以从一个侧面来了解科学的本质。
和艺术比较，科学是一门只有少数人能够认识和了解的学问，公众对它投入热情和关注在于它的神秘。很多人对爱因斯坦的相对论知之甚少，人们仍对爱因斯坦充满崇拜和热爱。而艺术则刚好相反，小说总是让人读的，音乐总是让人听的，绘画总是让人看的，假如这些艺术作品不能让多数人弄懂，艺术家能就难得到公众的认同。
科学关注的是脱离于人之外的客观实在，与人的主观感受无关，因此它要求准确的描述和可重复性的检验；而艺术则依赖人的个体的感受，常常以人为价值为取舍标准，对它的描述模糊、歧义和多变。
科学力求研究事物的本质，使得其目标朝向一元化即追求单一的真实面目，因此，科学研究越是深入，便越是显得枯燥乏味，而艺术则朝向多元化发展，使得生活丰富多彩。科学总在逐步迈向一些最基本的问题：什么是物质组成的最基本单元，宇宙的起源与最终命运是什么，为什么地球上的生命如此丰富多彩，等等。
科学在于创新和探求未知，发展就是对传统知识和自己过去的否定；而艺术主要是反映过去或正在进行的事件，不排斥传统，艺术的革新有时反而受到人们指责。比如，文学名著会一版再版而一字不改，科学专著则会不断修正版本。
4、伪科学与“伪科学家”
进入20世纪，科学的迅猛发展也让一些人感到了担忧，甚至开始出现反对科学的思潮。旧式的占星术、招灵术、外星人和超感应等伪科学思潮和新起的“后现代”、“新时代”等反科学新潮，已经在公众当中造成了反对科学的氛围，势必导致公众削弱对科学的信赖，科学的地位、权威和经费都受到侵蚀。
科学主要追求自然界运动的“真善美”中的“真”，以诚实求真的态度对待科学是科学家最本质的特征。与此相反，伪科学则是打着科学旗号、披着科学外衣的虚假的科学，那些采取欺骗手段利用科学招摇撞骗的人就是“伪科学家”。
伪科学家总是利用科学总是探索未知的特点，称他们惊人的发现多么高深和神秘；伪科学家总是利用科学进步能给人类带来贡献的特点，宣称他们的发现会给社会带来巨大的经济效益和社会效益；伪科学家总是利用科学发展总是不断向前并不断修正的特点，宣称他们的发现正处于没有理论解释的潜科学阶段，一旦被承认将是超时代的科学革命；伪科学家总是利用人们现实生活中的理论和实际问题存在无能为力的问题，宣称他们能为人类困境找到最有效的办法。再加上伪科学家具有表演天赋和煽动能力，利用媒体求新猎奇的心理，通过新闻报道产生一时的轰动效应，给人以极大的欺骗性。如在中国，曾出现过轰动一时的为解决石油危机的“水变油”、为百姓治病的各种“特异功能”。伪科学家不仅能使普通大众上当，也能迷惑一些真正的科学家。
我们需要掌握一些识别伪科学的常识方法。①看它所声称的功能。科学是绝对有限的、有条件的，科学有其无能为力之处；而伪科学常说神功无限，无所不能。②看它与现有整个科学的联系。现代科学基本原理已为无数次实践所检验，即使未来科学有重大进步，也必然将此现代科学基本原理作为特例包含在内。而伪科学常别出心裁，自立门户，与现代科学的逻辑、概念体系根本不相容。③看它的可重复性和可检验性。一项惊人的主张或实验结果要在科学上确立，必须是可检验的可重复的。科学的见解应当原则上是“可证伪的”，即可错的。伪科学常声称其实验结果独一无二，原则上不可重复。伪科学是“常有理”，以不变应万变，无论你给出多少反例，它总能找到理由固执己见。④要看它与神灵世界的关系。伪科学主张“心诚则灵”，这是它的万能法宝。科学不相信神灵，科学上实验结果的正确与否与个人是否相信它无关。⑤看它对待经济效益的态度。伪科学直接谋求的是金钱，是立竿见影的收益；而科学谋求的是“优先权”，需要通过科学共同体成肯定才能得到效益。⑥看它对待批评的态度。科学总是接受理性的批评，而伪科学拒绝人们特别是科学家的批评。
5、反科学与对科学的反省
反科学，按字面理解，就是反对科学。与伪科学不同的是，反科学并不借助科学谋取某种利益，他们抓住科学产生的某些恶果或者无能为力，理直气壮地批判科学。反科学的实质是反对现实主义的世界观。
美国科学史家杰拉尔德"霍尔顿他的《科学与反科学》一书中，曾经广泛收集和探讨过在欧美公众中的反科学现象[6]。他认为反科学现象十分复杂，形式多种多样，从占星术，相信神创说、特异功能、鼓吹伪科学和愚昧迷信，到支持李森科主义、鼓吹“科学主义”（过分热心地把科学模型引入非科学领域，过分夸大科学技术的力量），等等。他分析了在现代科学技术成就如此辉煌的美国，反科学现象仍如此普遍、反科学势力仍如此强大的多种原因：如美国成年人中有科学知识的还不到13％，绝大多数人仍不了解科学；宗教势力强大；有些人害怕现代科学技术带来的不良后果，如对生态环境 的破坏；科学家在美国的社会地位的上升，引起另一部分人的不满；如此等等。在反对科学的队伍中，还有一些科学哲学家和科学社会学家，他们认为科学同神话和小说没有什么本质的区别；也有一些知识分子，因为科学变得日益深奥、复杂、抽象、难以理解，而对科学产生反感；有些浪漫主义的人文主义者认为现代科学强调理性、客观性、非人格化，使人生失去了魅力；有些激进的女性主义者和后现代主义者甚至主张取消男性中心主义或西方中心主义的现代科学，代之以女性主义的或东方神秘主义的类科学、边缘科学。
反科学的目的是否定科学的价值，它不同于对科学的反省。毫无疑问，鉴于科学家在社会中角色的地位和作用越发重要，科学家必须时刻对科学产生的社会后果进行思考，即使自己对某些社会恶果无能为力，也要对此做出警示。比如，科学与政治的结合是及其危险的，在纳粹时期的德国和军国扩张时期的日本，一些科学家曾以“研究”作幌子对人类犯罪，前苏联期间的科学研究要效忠政治；现在有关“克隆人”所引发的伦理学思考在西方尚未形成共识。因此，对科学的反省是保证科学不至偏离人类文明进步轨道的一个重要方面。
6、科学是否终结
作为《科学美国人》的资深撰稿人的霍根在1997年发表了《科学的终结》一书，在中外科学界和学术界引起巨大反响。他认为今天科学已经揭示了人和宇宙的基本事实，科学的工作从本质上来讲已经结束。霍根认为在几乎所有的所谓“纯科学”中，重大的发现都已经被发现了，再也没有惊人的重大事件了。霍根的结论是在造访了10多个领域的科学带头人以后提出来的，给人以貌似正确的印象。他的主要的论点可以归结为以下几个方面[7]：
①科学的终结是由于科学的成功。20世纪科学突飞猛进，在一些学科中，所有重大问题都已解决了。例如，他认为物理学在相对论和量子力学后已登峰造极，生物学在发现DNA以后，就再也没有什么重大发现了；
②人类的知识是有极限的，有些科学问题是没有解答的，他举出量子力学的“测不准关系”和“混沌理论”作为根据；
③他认为有些理论无法用实验验证，例如“超弦”理论。
其实，在20世纪初，英国著名物理学家开尔文勋爵（W.T.Kelvin，1842－1907）也得出了科学大厦已经建成，晴朗的天空只不过飘着几朵小小的乌云的结论。开尔文没曾想到，量子概念的出现导致了一场以量子力学和相对论为代表的伟大科学革命。
从科学发展的历史来看，科学为人们提供了解释未知现象的理论框架以及改造世界的思想工具，但这些理论框架的可靠性是有条件的，不是绝对的。任何科学理论都有自身的局限性，我们不可能依赖某种理论来一劳永逸地解释所有的未知世界，因此开尔文所期待的“终极的”科学大厦并不存在，科学的探索是无止境的，科学在不断修正过去的理论和不断探索新的发现中前进。
一百年以前，谁能预见到微观粒子如电子等不遵守牛顿力学？又有谁能预见到能通过DNA了解生命的化学基础？对科学问题的认识是逐步深化的，有些问题已存在了几千年，至今仍未得到满意的回答。新发现在深化我们对世界的理解之同时，也扩展了我们无知的前沿。例如，物质本质、宇宙演化、生命起源和自我意识等重大问题，以及由于人类未加控制地滥用科学技术而造成的后果如环境污染，都等待科学和科学家去解决。
7、从社会学看科学未来
上面从科学的内部特征和发展演变的规律探讨了科学的未来：科学是一个潜在的无止境的探索知识的进程。下面从社会学的角度来分析这个问题。
首先，社会发展的历史已经证明，科学技术是一种进步的力量。现代科学技术包括信息技术的成就，已经为人类社会的巨大进步，促进了经济的普遍发展与人类的共同富裕。科学已经成为我们生活的一部分。人类的未来已经离不开科学技术，科学家特别是发展中国家的科学家肩负着更加重要的责任。或者说，科学作为社会的一个子系统，与整个社会系统整合在一起，发挥着自己独特的作用。
其次，科学作为社会的一个子系统，必然受到国家的各个子系统的影响。科学需要良好的社会体制保障其运行，即通常我们说的要有完善的科技体制。一个完善的科技体制必须满足3个要求：一定的科技体制首先反映着从事科技活动的人与人之间的关系，要受生产关系的制约，因此科技体制要与国家或者地区的体制协调一致并受其制约；一定的科技体制是为了有效地实施科学研究和推进技术进步而设置的，因此它必须适应科学技术发展的规律的要求；由于科学的社会化现象，一定的科技体制也要能体现科技活动与社会各个方面的互动和协调发展。如果不能满足这些要求，就需要调整即进行科技体制改革。如果科技体制运行不好，科学的发展也会受到阻碍。
第三，科学需要在自由探索和外部支持中寻找平衡。现代大科学需要的资金越来越多，科学进入一个昂贵的时代，大规模的社会资助则必不可少。纯科学研究的本质决定了它是一种自由探索的活动，难以预料的风险、短期内没有实际效益使得它对赞助人没有吸引力，因此很多基础研究只能是应用和开发研究的附属物。东奔西跑地筹集资金，积极宣传基础研究的重要性，希望赞助者把科学当成是对国家声望和未来收益进行先期投资是当好一个科学家的条件之一。
第四，科学作为现代经济和文化的奠基石，尽管它正面临着各种反科学和伪科学思潮前所未有的挑战，但是它对公众的影响力依然是其他力量所无可比拟的。科学技术的进步价值体现在掌握者和使用者的手中，科学技术对社会的冲击将越来越大，正确认识和利用科学技术是每一个社会公民都必须承担的社会责任。科学家站在科学研究的前沿，致力于科学的普及在今天显得格外重要，加大公众对科学的容纳和支持是科学家义不容辞的责任。
最后，前面引用的中小学生关于科学功用的朴素的文字给了我们鼓舞。只有青少年眼中科学的未来才是科学真正的未来。国家的竞争是科学技术的竞争，科学技术的竞争是人才的竞争，鼓励和培养更多的青少年投身到科学之中是科学不断向前发展的关键。
During scientific investigations, scientists put together and
compare new discoveries and existing knowledge. In most cases, new
discoveries extend what is currently accepted, providing further
evidence that existing ideas are correct.
For example, in 1676 the English physicist Robert Hooke discovered
that elastic objects, such as metal springs, stretch in proportion
to the force that acts on them. Despite all the advances that have been made in physics since 1676,
this simple law still holds true. Scientists utilize existing
knowledge in new scientific investigations to predict how things
will behave. For example, a scientist who knows the exact dimensions of a
lens can predict how the lens will focus a beam of light. In the same way, by knowing the exact makeup and properties of two
chemicals, a researcher can predict what will happen when they
combine. Sometimes scientific predictions go much further by
describing objects or events that are not yet known. An outstanding
instance occurred in 1869, when the Russian chemist Dmitry
Mendeleyev drew up a periodic table of the elements arranged to
illustrate patterns of recurring chemical and physical properties.
Mendeleyev used this table to predict the existence and describe
the properties of several elements unknown in his day, and when the
elements were discovered several years later, his predictions
proved to be correct.In science, important advances can also be
made when current ideas are shown to be wrong. A classic case of
this occurred early in the 20th century, when the German geologist
Alfred Wegener suggested that the continents were at one time
connected, a theory known as continental drift. At the time, most
geologists discounted Wegener's ideas, because the Earth's crust
seemed to be fixed. But following the discovery of plate tectonics
in the 1960s, in which scientists found that the Earth’s crust is
actually made of moving plates, continental drift became an
important part of geology.Through advances like these, scientific
knowledge is constantly added to and refined. As a result, science
gives us an ever more detailed insight into the way the world
around us.
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