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刘则渊讲科学学③丨世界科学中心转移与“贝尔纳之问”

刘则渊 三思派 2017年01月26日 09:21

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刘则渊,大连理工大学人文与社会科学学部教授,中国第一个科学学与科技管理学科博士学位点创始人。


引言

贝尔纳的思想中蕴含着诸多科学学洞见,其中关于科学中心转移现象的研究就是鲜明的例证。关于这一现象的研究,经历了从贝尔纳的整体性到后来学者定量性研究的发展,标志着科学学研究的进步。而对科学中心转移现象的反思与追溯,也触发了中国科学的历史与前景的问题。


贝尔纳关于科学中心转移的思想

关于科学中心的转移,是科学学对作为社会现象的科学活动在时空中变化规律的研究,是对历史上科学与社会互动关系变化的客观事实和发展脉络的概括。

1962年和1974年日本科学史家汤浅光朝与中国科学学家赵红州先后用统计方法,各自独立地发现近代科学活动中心转移的现象,科学学界称之为“汤浅现象”:自哥白尼革命以来,世界科学活动中心从意大利、英国、法国到德国,平均周期80年,美国从1920年进入世界科学中心。照此规律,到2000年前后美国应当退出科学活动中心的舞台。但美国凭借其经济、科教、政治力量,在一个相当长时期内的领先地位仍很难动摇。

目前“汤浅现象”面临困境,导致人们的质疑,由此引出科学中心转移现象的反思与追溯,以及触发中国科学的历史与未来前景的问题。

1贝尔纳论世界科学中心的转移

追溯文献会发现,原来科学中心转移现象发现的优先权,属于科学学奠基人贝尔纳。

在科学学奠基作《科学的社会功能》(1939)第二章“科学的历史概况”中,贝尔纳概述了科学在地域空间的历史变迁,其中讲到现代科学诞生以来,科学活动从意大利到荷兰、英国,继而从法国到德国,再从国家举办科学事业的美国,到社会主义苏联的发展历程。这已经蕴涵了科学中心的转移,但并没有提出科学活动中心的概念。

在《历史上的科学》的“序”中,贝尔纳首先阐述了科学活动中心的思想。他认为,科学的进步在时空上呈现非均衡性。从时间上看,科学活动在几个迅速进展的时期之间,隔有更长的停顿期甚至衰退期。从空间上看,科学活动中心在时间进程中、在世界范围内,通常是追随而非导致工商活动中心的转移。这里要澄清一个误解,贝尔纳从未讲过科学中心的单一性,相反他强调科学中心的非单一性

文艺复兴运动前,古代科学的发展历程:

巴比伦、埃及和印度都是古代科学活动的焦点。希腊则是这些古代文明的共同继承者,科学的理性基础就是首次在这里建成的。人类思想上这个前进运动还没等到古典时代城邦国家的衰亡就已告终。科学在罗马没有地位,随着罗马帝国灭亡、欧洲进入黑暗的中世纪,希腊遗产回到东方,叙利亚、波斯和印度,甚至遥远的中国,都被科学新气息吹动起来,而在伊斯兰旗帜下形成一个灿烂的综合。科学和各种技术正是从这里进入黑暗破晓前的欧洲,缓慢酝酿着创造活动的大爆发,终于在文艺复兴时代产生了革命性的近代科学。

文艺复兴运动后,现代科学诞生以来,科学活动中心转移的四个时期:

第一期主要集中于意大利,以达·芬奇、维萨留斯和哥白尼(波兰人,其活动在意大利)为代表。这一时期力学、解剖学和天文学发生了巨大变革,并由此摧毁了古代有关人体和宇宙中心学说的权威。

第二期由意大利扩展到荷兰、法兰西和不列颠,它从培根、伽利略和笛卡尔开始,至牛顿结束。这一时期形成了一种新的、数学-力学的世界模型,确立了一整套严密的科学方法。

经过一个中断期之后,第三期以爆发工业革命的不列颠和政治革命的巴黎为中心,科学再次获得快速发展。这一时期把希腊人未曾接触过的电学等园地开放给了科学;通过驱使新型动力、机器和化学品,科学决定性地改变了生产和运输的方式。

第四期就规模和功效而论,在所有各期中是最为重大的时期,这就是我们的现代科学革命。这个时期本质上属于智力活动。我们正目击着一种世界性的科学兴起,科学不仅改变了旧工业、创造了新工业,而且渗透到了人类生活的每一方面。也正是在目前这个过渡时期,科学直接卷入了由战争和社会革命组成的猛烈而可怕的活动中来了。

2人类诞生以来技术与科学中心变迁史图

贝尔纳以科学活动中心转移的思想贯穿这部巨著的各个篇章,最后汇总于下图之中(图1),该图展示出不同时代及社会背景下技术与科学中心的变迁技术先于科学发展,技术和科学平行独立发展,技术首先作用科学,科学成为技术基础,科学和技术的相互作用。

在这张图上的左侧,头三栏为历史、社会地理背景。第三栏特别是晚近时期,只列举了一些主要中心。图上右侧的主要部分显示出平行独立的各项科学和技术进展混合所形成的若干相互关系。技术因素和科学因素在相互作用的若干影响用箭头表出,为避免过于杂乱而省略甚多。突出的连绵进展有三条主要路线。

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图1 贝尔纳关于技术和科学中心转移史图

左侧第一条为科学,系最长的一条,包含历法、天文学、航海术、力学,之后分化为物理学的各分支。

中间第二条甚至更长些的路线主要贯串机械工艺的进展,到发明蒸汽机为止。这路进展没有从科学接受到什么,而技术对科学却有许多贡献。

第三条路线上的进展则为有关改变物质的艺术——陶瓷、冶炼和化学——在这里科学和工艺学双方各自贡献更为混杂。

第四条一些次要的、属于更有限度的连续,如光学和电学方面的,业已列出,但农业、医学和生物学三个领域之间的关系过于复杂,未能充分地标识出来。

3对贝尔纳世界技术和科学中心转移的图解

根据贝尔纳的上面论述,我们做一些补充,绘制了人类历史技术和科学中心在全球的扩展与转移简图(图2),进一步加以解读。

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图2 人类历史上技术和科学中心在全球的扩展与转移示意图

作为马克思主义者,贝尔纳是按照经济社会形态来讲述历史过程的:从氏族社会过渡到奴隶社会,尔后由奴隶社会向封建社会过渡,然后到封建社会,再过渡到资本主义,之后过渡到社会主义(第一行)。其下第二行补充了技术社会形态的演变:狩猎时代、农收时代、农耕时代、农业时代、工业时代、后工业时代直到信息时代。我们看到,人类技术和科学的活动在全球的传播与扩散,是一个多中心和主中心交替转化的历史过程。

人类氏族社会,作为文明的起源地从两河流域到尼罗河、印度河、黄河,先后产生不同特征的四大文明,它们各自独立发展。其中,黄河流域文明发生相对要晚一些。那是一个漫长的时代,直到进入奴隶社会,大希腊——以雅典为核心的地中海沿岸若干城邦,成为科学理性最初发生的中心。地中海沿岸是埃及、巴比伦等东西方文明的交汇地方,工商活跃,生产发展,带有理性的科学与思辨的自然哲学相伴而生。接着是罗马、阿拉伯、叙利亚,以及波斯和中国成为技术活动的多中心,其中阿拉伯伊斯兰文明保存了古希腊的典籍。当罗马帝国灭亡,欧洲进入黑暗的中世纪之际,进入封建时代的中国逐渐成为技术和实用科学的世界中心。伴随丝绸之路的中西商贸与中技西传,同欧洲腹地连通的意大利北部城市成为工商活动中心,文艺复兴运动正发端于此,导致近代科学在欧洲的产生。世界科学活动中心从意大利,相继转移到英国、法国和德国。也可以说,欧洲一些国家和城市成为世界科学的多中心。后来崛起的德国在20世纪上半叶发动两次世界大战而退出科学中心,美国取而代之成为世界唯一科学中心。

进入新世纪人类正走进一个世界多中心的时代。世界经济政治的多极化趋势,正导致世界科学活动的多中心。虽然美国经济科技军事还处于世界领先地位,但是美国一直充当世界警察,四面出击,如今已力不从心。中国随着经济崛起,科学技术进步亦迅速加快。假以时日,中国终将与科技发达的美国、欧洲、日本、俄罗斯并驾齐驱。


关于近代世界科学中心转移的计量研究

1汤浅光朝关于科学中心转移的研究

在贝尔纳关于科学活动中心思想启示下,汤浅光朝(1909-2005)以1956年日本平凡社的《科学技术编年表》为数据来源,按国别对科学成果情况进行计量研究。每10年一计,计算每个国家成果数占世界成果总数的百分比,绘制主要国家在1501~1950年间相对成果数的变化曲线。

汤浅定义一个国家的重大科学成果相对数超过25%,则成为世界科学活动中心,其持续的时间称为科学兴隆期。据此得出结论:科学中心的国家顺序为意大利、英国、法国、德国、美国;每一国家的科学兴隆期为80年左右。最终给出了意大利、英国、法国、德国、美国等国家在近代历史上相继成为科学活动中心的明确结论。

科学中心转移规律,是科学计量学引入科学史领域的计量科学史的重大成就具体的科学中心具有相对性,这些国家在兴隆期前后科学活动只是相对弱化些。法德兴隆期在19世纪初重叠20年,表现为科学中心更替的过渡。汤浅认为:“科学活跃时期比起每一个国家的历史要短得多,就如同玫瑰花和少女很容易丧失自己的青春一样。”

汤浅的贡献在于对大跨度历史分析进行量的抽象,把科学中心的国别与时期的模糊印象给以量的规定。

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图3  汤浅光朝依据《科学技术编年表》得出的曲线

2赵红州关于科学中心转移的研究

1974年,赵红州(1941-1997)根据《复旦大学学报》所载的《自然科学大事年表》,进行统计分析,采用汤浅光同样的按国别统计科学成果的方法和关于科学活动中心的定义,即在一定时期内一国科学成果数占总成果数的25%以上定义为世界科学中心,获得与汤浅光朝同样的重大科学成果编年曲线。但是周期略有不同,平均周期80年。

这项独立发现,是我国科学计量学与计量科学史的发端,引起学术界的热烈反响。

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图4  赵红州依据《自然科学大事年表》得出的曲线

后来我国一些学者借助反映新的大量数据的科学年表进行测度,对科学中心转移的现象进行补充、完善和修正,探讨科学中心转移发生的原因。本人和我国科学计量学家梁立明是其中的两位学者。本人和王海山在《世界哲学高潮与科学中心关系的历史考察》(科研管理,1981,1),用统计方法分析和揭示了一个国家哲学高潮形成的思想解放是该国家成为科学中心的原因之一。梁立明和她的学生在《世界科学中心转移的时空特征及学科层次析因》(科学学与科学技术管理,2000,5/6)中,以《科学时间表》为数据来源,从学科中心、当采学科(源自赵红州关于科学发现的“采掘模型”,指应当大力发展并可望获得大量成果的学科)、优势学科揭示了科学中心转移的内在动力机制。该文的一个重要结论:科学中心不具有唯一性。同时与汤浅和赵红州的统计结果进行比较表明,无论以哪种年表作统计,近代世界科学中心转移的总格局没有变。它只是表明科学中心有主副中心之分,后者同前者比,成果相对值要低、持续时间要短。

有的学者借口“科学中心不具有唯一性”,或用粗糙的不规范统计,来否定“科学中心转移”,但缺乏充分的事实依据来抹煞近代科学活动在不同国家兴衰变化的历史事实。何况近代科学中心的周期转移,只是人类活动中心变迁历史长河中的小小涟漪。


 科学中心转移现象的结局与“贝尔纳之问”

1贝尔纳论科学中心转移现象的结局与世界科学格局

关于科学中心转移现象的结局,上世纪50年代贝尔纳曾预言科学中心将转移到社会主义的苏联;50年代末他认为科学中心在历经多次转移之后,正面对世界性的科学;60年代他断定科学最终将加强同人民的联系,赢得一个新世界,实现人类更加美好的未来,而科学和计算机的时代,必然是社会主义时代。他实际认为世界科学中心转移终将结束,进入大同世界。我们看到一位马克思主义科学家的坚定信念。

如何看待“汤浅现象”终结后的世界科学格局?众说纷纭,莫衷一是。

其中有两种看法:一、世界经济政治多极化将导致世界科学活动多中心;二、世纪之交当今世界经济中心的转移与竞争主导着大国博弈,“汤浅现象”已经终结,代之而为大国博弈格局的开端。

中国能否在世界经济科技多极化格局中占有一席位置,中国建设创新型国家和科技强国,是中国人的梦想,但并不寻求、也从不打算、更无法取代美国作为唯一超级大国在世界中的地位。

2现代科学和技术革命未发生在中国的“贝尔纳之问”

1939年,贝尔纳在《科学的社会功能》中指出:“最近几年,中国开始独立发展科学。有史以来,在大部分期间中国一直是世界三、四个伟大文明中心之一,而且在这一期间的大部分时间中,它还是一个政治和技术都最为发达的中心。研究一下为什么后来的现代科学和技术革命不发生在中国而发生在一西方,是饶有趣味的。”这就是后来所称的“李约瑟难题”,其实应称为“贝尔纳之问”。只讲到中国曾是“技术中心”之一,没讲“科学中心”。

过了20年,在《历史上的科学》中译本(1959)序中贝尔纳再次指出:“中国,许多世纪以来,一直是人类文明和科学的巨大中心之一。”“在西方文艺复兴时期——明代初期——从希腊的抽象数理科学转变为近代机械的、物理的科学过程中,中国在技术上的贡献——指南针、火药、纸和印刷术——曾起了作用,而且也许是有决定意义的作用。要了解这在中国本身为什么没有起相同的作用,仍然是历史上的大问题。去发现这个滞缓现象的根本性的社会上和经济上的原因,将是中国未来的科学史家的任务。”这里加上了中国曾是许多世纪的科学中心之一。

“贝尔纳之问”必然包含问题的根本原因和破解,及中国科学的前景。

3“贝尔纳之问”的原因分析和中国科学前景的预见

关于现代科学没有发生在中国的原因,贝尔纳认为主要是“文化保守主义”。他说:“中国文化不经过彻底改组实际上就不可能建立起自己的科学,而且事实上,中国同西方发生接触的头一个后果便是加强了中国文化的保守主义,作为一种自卫措施。”另外,他指出,在整个19世纪中,西方通过贸易战争、争夺租借地和破坏有秩序的政府等等,有效地阻止了中国科学的发展;而美国通过庚子赔款资助中国科教,却导致中国科学许多方面成了美国科学的分支。

对于中国科学的未来前景,贝尔纳发表了两次预见:

1939年,他预言“经过适当改造的中国文化传统可以为科学事业提供一个非常良好的基础。的确,只要有了表现在中国文化的一切其他形式中的那种细心、踏实和分寸感,我们有理由相信中国还会对科学发展作出即令不比西方更大,至少也和西方一样大的贡献。”

1959年,在《历史上的科学》中译本序中,他再次预言“我确信,中国过去对技术的这样伟大贡献,将为其将来的贡献所超过。”


本项工作的部分材料和数据,得到大连理工大学WISE实验室团队的陈悦、王贤文、胡志刚、王智琦等师生的支持与协助,谨致诚挚的谢意。


作者简介

刘则渊,男,湖北恩施人,大连理工大学人文与社会科学学部教授,博士生导师。大连理工大学21世纪发展研究中心常务副主任。

1957-1962年在大连工学院机械工程系金属材料及热处理专业学习,毕业后留校任教。新时期转向科学技术哲学、科学学领域。大连理工大学人文社会科学学院第一任院长,为该校人文社会科学的主要开拓者与学术奠基人。中国科学学与科技政策研究会第三、四、五届理事会副理事长,现为该研究会理事及科学学理论及学科建设专委会顾问。大连市第11-12届人大代表暨人大教科文卫委员会委员,大连市科协常委。大连市优秀专家,享受国务院的政府特殊津贴。2010年由中国科协授予“全国优秀科技工作者”称号。

主要研究方向:科学学理论、科学计量学与科技管理学,发展战略学,技术哲学。创办了第一个科学学与科技管理学科博士学位点,率先在中国命名和引入科学知识图谱,通过国际合作、创建WISE实验室,把我国科学学和科学计量学推进到新的阶段,进入国际学术前沿;WISE实验室被SCI之父加菲尔德誉为世界科学计量学研究中心之一。为国内最早倡导和开展技术哲学研究的学者之一,被同行称为技术哲学东北学派的四大领军人物之一,2013年由我国技术哲学奠基人陈昌曙命名的技术哲学发展基金会授予首届技术哲学贡献奖。

主要代表作有:论文《近代世界哲学高潮和科学中心关系的历史考查》(科研管理,1981,2)和《科学学理论体系建构的思考》(科学学研究,2006,1)等;著作《技术开发原理与方法》(1986)、《发展战略学》(1988)、《现代科学技术与发展导论》(2003)、《德国技术哲学研究》(2008)、《科学知识图谱:方法与应用》(2008)、《技术科学前沿图谱与强国战略》(2011)和《生态城市前沿探索》(2011)等。主编“知识计量与知识图谱”丛书二辑共10册。


文章观点不代表主办机构立场。



扩展阅读

刘则渊讲科学学①丨从贝尔纳到钱学森——世界科学学70年与中国科学学40年

刘则渊讲科学学②丨贝尔纳及其《科学的社会功能》



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