•世界萬事萬物的背後皆有確定的法則（一種信念），人們憑藉理性與邏輯可以認識這些法則（一種思維），觀察與實驗則是認識萬事萬物的有效方法（一種方法）。科學革命給人類賦予了新的使命，就是尋求世界背後的確定性。

人體現象背後的科學問題

我記得讀高三那年，購買和服用滋補品突然間在同班同學中就成了一種時尚。許多號稱可以增強記憶力和提升智力的滋補品變得很流行，原因不難理解，高三階段學習任務重、壓力大，高考又給人一種“人生成敗在此一舉”的感覺。我依稀記得自己似乎也加入了這一服用高考滋補品大軍的行列。

但我當時就對這些號稱具有神奇功效的滋補品很是懷疑。這裡其實涉及三個問題：一是人的智力與記憶力系統是如何運作的？二是這些滋補品究竟包括了哪些物質與化學成分？三是這些物質與化學成分又是如何作用於人的智力或記憶力系統的？這些問題拷問的是滋補品的科學依據。當然，大部分滋補品的生產廠商都無法回答這些問題。

一個懷孕數月的孕婦由於身體的某種劇烈疼痛而入院治療。醫生髮現，劇烈疼痛還導致了孕婦的宮縮。如果宮縮加劇，就會增加早產的風險。在這種危急關頭，除了其他治療，醫生一般會給孕婦注射低濃度的硫酸鎂溶液。為什麼要打這種點滴呢？其原理是，隨著人體血液中鎂濃度的上升，肌肉的敏感性就會下降。這樣，當身體其他部位劇烈疼痛時，由於肌肉敏感性下降，就更不容易導致劇烈的宮縮，從而可以降低早產的風險。實際上，面對懷孕數月而又遭受身體劇烈疼痛之苦的孕婦，全世界醫生和醫院提供的治療方案都是類似的。這是為什麼呢？因為他們依據的是同一個醫學原理，即人體血液中的鎂濃度跟肌肉敏感性之間的相關性。換言之，這種醫學救治方案依據的乃是一種普適的科學原理。

然而，人類以這樣“科學”的方式來對待人體和醫學問題，不過是最近兩三個世紀的事情。現代醫學高度依賴於三件事情：一是對人體由內而外的深刻理解，這有賴於解剖學、病理學等學科的進展；二是對於化學物質及其對人體作用原理的透徹理解；三是在技術上使得安全有效的化學藥物、醫療器械、治療及手術流程成為可能。這些醫學成就，所憑藉的乃是人類最近兩三個世紀在生命科學、化學、工業技術等科學領域的重大進展。

在科學意義上的醫學興起之前，人類對身體與疾病的理解往往是神秘主義的，其治療方案也是神秘主義的。一個典型例子是，公元前7世紀的古巴比倫醫學文獻就記錄了癲癇的症狀，其原因則被解釋為魔鬼附體，治療方案大體是靠術士或巫師唸誦咒語和舉行宗教儀式。

在歷史上的大部分時間裡，不僅在醫學領域，而且在其他領域，人類對世界的許多認知離科學常常都有較大距離。在古代，這方面的主要例外是古希臘人。古典時期的希臘人堪稱古代最具科學精神的群體。比如，在醫學領域，後來有“醫學之父”之稱的希波克拉底不再認為疾病是某種來自神明的懲罰或魔鬼的入侵，而是人體的一種自然現象。再比如，德謨克里特就主張，物質不是無限可分的，世界是由原子組成的。原子（Atomos）所對應的古希臘語就是不可分的意思。這已經很接近科學革命時代人們對世界的認知。又比如，以亞里士多德為代表，古希臘哲學家們已經系統發展了本體論、認識論和邏輯學。本體論關心事物的定義、性質及其存在性，認識論關心如何確定知識為真，邏輯學關心推理或論證的有效性。它們提供的其實並非具體的知識，而是一種如何有效發現知識的知識。一千多年以後，歐洲近代早期的文藝復興運動復興或接續的，就是古希臘的知識傳統。

基於經驗累積的技術進步及其限度

在古希臘人之外的前現代世界，科學並非毫無進展，但大部分的“科學”成就大體上是技術意義上的。跟科學相比，技術的優長不在於對原理的發掘，而在於應用理性和實踐技藝。這種應用理性和實踐技藝，可以不依賴於原理性的科學發現，而只需憑藉不斷累積和改善的人類經驗。比如，人們無須搞懂地球磁場的原理，而僅憑經驗累積，就能發明可指示方向的羅盤或指南針。再比如，人們亦無須搞懂爆炸或火藥的科學原理，而憑藉意外事件與反覆實驗，就能發明與製造火藥。

由此看來，即便沒有重大的科學發現，技術上的進步也是能夠實現的。但是，沒有重大的科學發現，沒有科學原理做支撐，技術上的進步總歸是有限的。按照科技史學家李約瑟的說法，中國15世紀之前在技術上還領先於歐洲，為歐洲和世界貢獻了印刷術、火藥、磁羅盤、機械鐘、鑄鐵法、馬鐙、運河水閘、定量製圖法等上百種重要的技術發明。但古代中國由於沒有發生科學革命，僅憑藉經驗累積和試錯改進的路徑，技術進步後來就遭遇一個無形的天花板。

這種更注重實踐、主要依靠經驗累積的技術路徑，有兩個明顯的缺陷：一是可能的“知其然而不知其所以然”的問題，即知道怎麼做，但不知道為什麼需要這樣做，這種路徑也較為忽視科學原理的重要性；二是技術進步以實踐經驗可及的範圍為限，這意味著另一條以科學發現為先導的技術進步路徑是缺失的。現代科學技術的重要特徵是，它往往不以實踐應用的經驗累積為基礎的，而是以科學發現的技術轉化為基礎的。比如，電與電磁波這樣的物質，本來就是看不見、摸不著的，無法經由經驗累積的方式來發現和應用，只能先有科學發現的理論突破，然後有各種各樣的實踐與應用。

萬事萬物背後皆有確定的法則

而以科學發現為先導的技術進步路徑，直到近代科學革命的發生，才有了根本性的突破。所謂科學革命，大體是指自16世紀開始的、首先發生在歐洲的在許多科學領域所湧現出來的一系列突破性的發現與成果。這場科學革命不僅從根本上改變了人類對世界的認知，而且極大地提高了人類改造世界的能力。

1543年，常常被視為近代科學革命的元年，因為這一年出版了兩部重量級的科學著作：一部是尼古拉·哥白尼的《天體執行論》，主張日心說，引發了“哥白尼革命”；另一部是安德烈·維薩里的《人體構造》，引發瞭解剖學的革命。此後，包括弗朗西斯·培根、伽利略·伽利萊、威廉·哈維、勒內·笛卡爾等人在理論構建、科學發現和工具發明上做出了一系列貢獻。

1687年，一部劃時代的物理學著作——艾薩克·牛頓的《自然哲學的數學原理》出版了，萬有引力定律和牛頓運動定律成了新的科學認知。此後，在化學元素、電、磁、光、熱、地球、宇宙等領域，許多重要的科學發現還在不斷湧現。到了19世紀中葉，查爾斯·達爾文在《物種起源》中提出了進化論，將近現代的科學革命推上了新的高峰。這樣，從16世紀到19世紀，人類已經極大地擴充套件了對自身、對自然界、對宇宙的認知。

我將這場科學革命的基本特徵總結為“三個一”。首先是“一種信念”，即相信世界背後的確定性。這種信念認為，世界背後存在著某種確定的規律與法則，正是這種規律與法則支配著整個宇宙的運轉。這一信念還相信，人類可以憑藉自身的努力去理解與發現宇宙背後的規律與法則。在這種信念體系中，從極致意義上講，宇宙甚至可以被理解為一部按照嚴密法則運轉的複雜機器。這個說法未必妥當，但這卻是對科學革命背後的“一種信念”的很好詮釋。

其次是“一種思維”，即相信理性與邏輯。這種思想強調，人類憑藉理性，依靠嚴密的邏輯分析，可以逐步趨近於對事物真相與宇宙法則的認知。這種思維完全否認神秘主義，不同意宗教對於自然現象與宇宙法則的想象，也不再滿足於哲學對於許多事物大而化之的解釋。科學思維試圖依靠理性與邏輯去發掘萬事萬物的性質及其背後的因果關係。比如，空氣是什麼？水是什麼？光又是什麼？這些非常基本的問題，在前科學革命時代都缺少恰當解釋的。科學思維相信，依靠理性與邏輯就可以去把握這些事物的普遍本質。

再次是“一種方法”，即觀察與實驗法。到了科學革命時代，觀察與實驗成了人類認識世界的可靠方法。在科學革命之前，人類的許多支配性觀念都是基於某種先入為主的觀點，而非對真實世界的考察。比如，中國長期以來都有所謂“天圓地方”的說法，歐洲則長期信奉地心說。關於人體，如果不借助解剖學的方法，我們就無法理解人體的基本構造。而科學研究的基本特徵是從事實出發，而不是從觀念出發。唯有觀察與實驗，人們能更好地觀察事實與檢驗事實。許多工具的發明，像望遠鏡與顯微鏡，也大大提升了人類對事實的觀察能力。

我們的生活感知是，不同物體從同一高度跌落，彷彿是更重的物體先落地，但伽利略的比薩斜塔實驗則推翻了這個符合直覺的著名論斷。科學革命啟動之後，實驗方法成了物理學、化學與生物學的主流方法。比如，安德烈-馬裡·安培、邁克爾·法拉第等人的電磁實驗，使得人類的電學研究實現了重大突破。正是這樣，憑藉著一個個重要實驗，人類最傑出的頭腦在科學領域不斷地攻城略地。至於今天的大型電子對撞機等實驗裝置，更是把人類的實驗能力提升到了過去無法想象的高度。

綜合來看，科學革命的“三個一”是指：世界萬事萬物的背後皆有確定的法則（一種信念），人們憑藉理性與邏輯可以認識這些法則（一種思維），觀察與實驗則是認識萬事萬物的有效方法（一種方法）。科學革命給人類賦予了新的使命，就是尋求世界背後的確定性。

發展的邊界取決於人類的知識邊疆

進一步說，任何科學是嵌入在一個個特定社會之中的。從事科學研究與發現的主體是一個個科學家、理論家、發明家與工程師。他們都是一個具體的活生生的人，他們的全部行為——包括科學研究與發現方面的行為——都會受到一個社會的政治經濟系統與制度安排的影響。特別是，到了20世紀以後，重大的科學發現與發明越來越少依賴於單個科學家與發明家的靈光一現或單打獨鬥，而是更依賴於支援科學家與發明家團隊進行研究、發現和發明的社會網路。正是藉助一個有效支援科學研究的高效社會網路，人類的科學發現與發明才達到了一種前所未有的高度和速度。

簡而言之，如今支援科學研究的高效社會網路有賴於三個主要支柱。第一個支柱是研究型大學。研究型大學將科學領域的基礎性研究作為自己的日常。過去，許多重要的科學發現並非來自職業的科學家群體，而是來自許多重要的“業餘選手”。比如，本傑明·富蘭克林透過風箏實驗推進了關於電的認知，而他並非是一個職業科學家。再比如，阿爾伯特·愛因斯坦完成其最重要的相對論論文之時，他的身份是瑞士某專利局的一個科員。但自從威廉·馮·洪堡19世紀早期在普魯士首創研究型大學以來，研究型大學及其職業科學家群體就越來越成為科學發現與發明的主力。

我們可以假設，每時每刻人類在科學上都有一個相對確定的知識邊疆，而職業學家群體的工作就是試圖打破與拓展自己所在領域的知識邊疆。這樣，研究型大學的日常研究，其實就是以一種可持續的、系統化的、組織化的方式來拓展人類的知識邊疆。考慮到目前主要國家研究型大學人員的遴選機制，實際上是一批最聰明的頭腦在從事著開拓人類知識邊疆的工作。既然任何重要的科學發現與發明都是對前人知識邊界的突破，那麼任何為研究型大學預設邊界的做法都會妨礙可能的科學創造。所以，對研究型大學的競爭力來說，首要準則就是為職業科學家群體提供自由寬鬆的研究環境。

第二個支柱是科技型大型公司與創業企業。它們常常把科學領域的應用性研究作為自己的日常工作。1869年，德國西門子公司首創了工業研究實驗室。從此以後，公司設立專門研究與開發（R&D）部門或實驗室的做法就成了新的潮流。這樣，一流大型公司和高科技創業企業日益成為人類科技領域——特別是應用性的工業技術與產品創新——的主要引領者。比如，英特爾公司長期以來都是計算機晶片研發的全球領導者。這家巨型公司透過持續不斷的技術與產品研發，推動的不僅是公司產品的升級迭代，更是人類在晶片領域知識邊疆的不斷拓展。但如果回到半個世紀之前，英特爾只不過是一家創業不久的小型高科技企業。

不光在晶片領域，今天人類在醫藥領域的科技進步已離不開輝瑞、強生這樣的醫藥公司，在新能源汽車領域的科技進步已離不開特斯拉、比亞迪這樣的電動汽車公司，在物流領域的科技進步已離不開亞馬遜、京東或是UPS、順豐這樣的線上銷售與物流公司，在網際網路領域的科技進步已離不開谷歌、騰訊這樣的網際網路公司。這裡提到的多家大型公司在其創業之初都只是一家家不太起眼的創業型科技企業。如果說研究型大學是基礎性研究的領導者，那麼科技型大型公司與創業企業就是應用性研究的主力。

第三個支柱是恰當的法律與金融制度。現代社會還有一套有利於科學研究、科學發現與技術創新的法律和金融制度安排。據說，最早的專利法早在1474年就已經出現在威尼斯，此後，專利法逐漸在西歐得以普及，並慢慢擴散至了整個世界。專利制度的主要價值在於保護創新者的權利與收益。特別是，專利法對於技術和產品創新的保護，使得科學家、發明家與企業家更有動力去從事應用性的研究、發現與創新。近代西歐後來還興起了我們今天非常熟悉的有限責任公司與股份有限公司，這種公司形式可以被視為一種分散風險的制度安排。風險的分散，從機率上講更有利於投資規模較大、風險係數較高的創新技術與產品的湧現。

到了最近幾十年，一個重要的金融創新就是風險投資與上市公司制度的有效結合。風險投資，對於擁有新想法與新技術的企業家來說，可以提供早期資本的支援；對於擁有資本的投資人來說，可以提供一種分散投資風險和可能實現高回報的投資路徑。兩者的結合，就使得創新型技術更容易獲得資本支援，從而大大提高了科技突破與產品創新的速度。上市公司制度又使得早期風險資本擁有一種便捷有效的退出機制。這就在金融與投資領域構造了一個有利於科技創新的良性迴圈系統。

英國哲學家卡爾·波普爾說，人類社會發展的本質在於科學知識的有效積累。現代社會與傳統社會的主要差異，也表現為科學知識積累的數量與知識創新的速度。如上所述，到了20世紀後半葉，研究型大學、科技型大型公司與創業企業以及一系列有效支援科技創新的法律和金融制度安排，使得人類在科學領域的知識積累與創新方面達到了一種前所未有的能力和速度。這樣，我們不僅能以有效的方式去尋求世界背後的確定性，而且還能以有效的方式去不斷拓展人類的知識邊疆。

假使世界是由造物主創造的，那麼造物主創造世界時，其實已經在萬事萬物的背後埋下了一系列的秘密。過去的相當長時間裡，人類猶如嬰兒，無力理解這個世界背後的秘密。千百年來，誰又能想到水其實就是H2O？誰又能想到線圈在特定磁場中旋轉竟能產生電流？但如今，經過科學革命的洗禮，人類已經成長為一個智慧成熟的青年，她已擁有足夠強大的信念、思維與方法來逐一解開埋藏在這個世界背後的秘密。

（作者包剛升，系復旦大學國際關係與公共事務學院教授）